JPH08192024A - 排ガスの処理剤及び処理方法 - Google Patents

排ガスの処理剤及び処理方法

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JPH08192024A
JPH08192024A JP7007022A JP702295A JPH08192024A JP H08192024 A JPH08192024 A JP H08192024A JP 7007022 A JP7007022 A JP 7007022A JP 702295 A JP702295 A JP 702295A JP H08192024 A JPH08192024 A JP H08192024A
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JP
Japan
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solid metal
gas
silane
exhaust gas
carbonate
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JP7007022A
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English (en)
Inventor
Maki Hoshikawa
真樹 星川
Makoto Aritsuka
眞 在塚
Sadaichi Kohara
定一 菰原
Isao Harada
功 原田
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 固体金属水酸化物、固体金属炭酸塩又は
固体金属塩基性炭酸塩の何れか一種又は二種以上を主体
として含有するシラン系ガスを含む排ガスの処理剤又は
処理方法に関する。 【効果】 半導体工業から排出されるシラン系ガス
の無害化が可能。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシラン系排ガスを処理す
るための処理剤及び処理剤を用いた処理方法に関する。
さらに詳しくは、半導体製造用シラン系ガスの排ガスと
接触せしめて処理するため固体金属水酸化物、固体金属
炭酸塩又は固体金属塩基性炭酸塩を主体とする処理剤及
びそれを用いた処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】今日の半導体工業の発展はめざましく、
超LSI、化合物半導体、アモルフアス太陽電池など、
まさに日進月歩の技術革新を続けており、半導体製造用
ガス使用量も増大しつつある。かかる半導体製造用ガ
ス、特にモノシラン(SiH)、ジシラン(Si
)、トリシラン(Si)等のシラン系ガスは、
熱分解、光分解、プラズマ分解等の方法により、単結晶
シリコン、多結晶シリコン、アモルフアスシリコン、シ
リコン酸化膜、シリコン窒化膜等の形成に不可欠なガス
である。しかしながら、かかるガスは反応性、自然発火
性が強い上に、例えば、モノシランの場合、吸収により
呼吸器を激しく刺激するなど毒性が強く、若し高濃度で
外部に放出されるならば、人体および自然環境への悪影
響ははかりしれないものがある。そのため、我国におい
ては、良好な作業環境の保持、自然環境の破壊の防止を
目的として、半導体工業における排ガス中のシラン系ガ
ス濃度の規制が強化されつつある。しかも米国において
は、「米国産業衛生監督官会議」がモノシランの作業環
境濃度を0.5ppmと設定するなど激しい規制が実施
されることになっている。
【0003】通常、半導体製造用には、水素、ヘリウ
ム、アルゴン、窒素などのガスでシラン系ガスを数%か
ら数十%に希釈したガスが用いられることが多いが、時
には、希釈しない100%のシラン系ガスが用いられる
こともある。
【0004】半導体製造装置は、その膜成長の方法によ
り常圧法と減圧法とに大別されている。常圧法の場合、
シラン系ガスを高濃度に含むガスが大量に排出される
が、通常、排ガスを空気と混合して燃焼させる様工夫さ
れた装置によって処理したり、水酸化アルカリ水溶液と
接触する方法(特開昭56−84619号公報、同57
−94323号公報)等の手段によってシラン系ガス濃
度をできる限り低減処理した後、大気放出している。
【0005】一方、減圧法の場合は、量産性があり薄い
均一膜が得られる利点はあるが、反応室(膜形成室)と
排ガス処理装置の間に真空ポンプが介在するため、真空
ポンプに未反応シランガスが混入してポンプの故障、劣
化、発火等のトラブルを生起する可能性がある。このた
め、反応室と真空ポンプの間に高温加熱されたアルミニ
ウムなどの金属フィルターを取付けシランガスを処理す
るなどの方法が採られている(特開昭53−99071
号公報)。
【0006】しかしながら、これら従来技術である燃焼
による方法、水酸化アルカリ水溶液と接触処理する方法
あるいは金属フィルターによる処理方法などによって処
理される排ガス中には、尚、5ppm以上の高濃度のシ
ラン系ガスが残存し、この数値は自然環境の保護、労働
安全衛生上の見地からは看過し得ないものである。
【0007】のみならず、金属フィルターを用いる方法
では、さらに600℃以上に加熱しなければならないな
どの制約もある。したがって、常温法のみならず減圧法
においても使用し得る方法であって、かつ排ガス中のシ
ラン系ガスを少なくとも0.5ppm、好ましくは0.
1ppm程度まで完全に除去する技術の開発が期待され
ている所以である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明の目
的は、半導体製造装置の排ガス中のシラン系ガスをほぼ
完全に除去する手段を提供することにあり、半導体製造
方法装置からのシラン系ガスを含む排ガスを、実質的に
零とするための、シラン系ガスの処理剤及び処理方法を
提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、固体金属水酸化物、固体金属炭酸塩又は固体
金属塩基性炭酸塩に着目し、半導体装置から排出される
シラン系ガスを含む排ガスを実質的に零にする処理剤及
び処理方法を完成させた。即ち、本発明は固体金属水酸
化物、固体金属炭酸塩又は固体金属塩基性炭酸塩の何れ
か一種又は二種以上を主体として含有することを特徴と
するシラン系ガスを含む排ガスの処理剤及び処理方法に
関する。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
シラン系ガスとは、モノシラン(SiH)、ジシラン
(Si)、トリシラン(Si)、ホスフィ
ン(PH)、アルシン(AsH)、ジボラン(B
)等の半導体製造工業から排出される排ガスをい
う。
【0011】本発明に用いる固体金属水酸化物として
は、Al、Cu、Zn、Mn、Fe、Co及びNiの金
属の水酸化物が挙げられる。また、固体金属炭酸塩又は
固体金属塩基性炭酸塩としては、Cu、Zn、Mn、F
e、Co及びNi金属の炭酸塩又は塩基性炭酸塩が挙げ
られる。これら固体金属水酸化物、固体金属炭酸塩又は
固体金属塩基性炭酸塩は、それらが単独で、あるいは混
合して用いられる。若しくは、一般的に担体として知ら
れている物質、例えばAI、MgO、SiO2、
ゼオライトなどに担持したものでもよい。
【0012】一方、本発明に用いている固体金属塩基性
炭酸塩は次のような物質である。金属の塩基性炭酸塩は
一般的にM(OH)(COで与えられる。M
を銅(Cu)として例をあげると、Cuの固体金属塩基
性炭酸銅についてはクジャク石型と呼ばれるものとラン
銅鉱型と呼ばれるものが知られている。前者は組成式が
Cu(OH)COであり、後者はCu(OH)
(COである。合成法の違いによりこのように
固体金属塩基性炭酸塩は複数の形態をとるが、用いるの
はどの形態のものでもかまわない。
【0013】本発明の処理剤は、前記の固体金属水酸化
物、固体金属炭酸塩又は固体金属塩基性炭酸塩の粒子を
主体とするものであって、実際の処理操作を行う場合に
は、これを充填層に充填し、該充填層にシラン系ガスを
含有する排ガスを通気処理する。この場合、処理剤たる
固体金属水酸化物、固体金属炭酸塩又は固体金属塩基性
炭酸塩を微細なものとし0.1m/g以上の表面積を
もたせ、シラン系ガスとの気固接触能を向上させること
が望ましい。なお、固体金属水酸化物、固体金属炭酸塩
又は固体金属塩基性炭酸塩の粒子としては、特に規定す
るものでなく、通常の試薬または工業薬品として入手で
きるものが好適に使用される。これらは、そのまま使用
することもできるが、より微細な粒子に粉砕したり、所
望の組成で混練したり、さらに適当な形状に成形しても
よい。また、常法により、目的とする固体金属水酸化
物、固体金属炭酸塩又は固体金属塩基性炭酸塩に対応す
る可溶性の金属化合物の溶液から該金属化合物を沈殿せ
しめ、分離・乾燥して固体金属水酸化物、固体金属炭酸
塩又は固体金属塩基性炭酸塩としてもよい。
【0014】また、処理剤たる固体金属水酸化物、固体
金属炭酸塩又は固体金属塩基性炭酸塩の排ガス処理能力
を高めるため、処理温度は高い方が通常より効果的であ
る。したがって、充填層で操作する場合は、充填層の加
熱を行ないながら排ガスを送入することが好ましい。し
かしながら、処理剤を構成する固体金属水酸化物、固体
金属炭酸塩又は固体金属塩基性炭酸塩の種類によって
は、かかる加熱を全く必要とせず、室温にても十分にそ
の排ガス除去機能を果し得るものもあり、また処理すべ
きシラン系排ガスの濃度や目的とする除去率によって
は、必ずしも必要不可欠なものではない。なお、実施例
に示す如く本発明における固体金属水酸化物、固体金属
炭酸塩又は固体金属塩基性炭酸塩を主体とする処理剤に
よる処理方法においては、排ガス中のシラン系ガス濃度
を0.1ppm以下、すなわち、検出限界以下に処理す
ることができる。
【0015】本発明の処理剤を使用し、例えばこれを充
填層に充填し操作する場合の充填層としては、I系列の
充填層でも十分ではあるが、充填物の再生や交換等の操
作上の観点からこれを複数並列方式とし、それぞれを処
理層、再処理層とし相互に切り換えて使用するのが望ま
しい。
【0016】なお、実際の半導体製造においては、シラ
ン系ガスによるシリコン膜に、砒素、ホウ素、リン等の
ドーピングをしばしば行うので、シラン系ガスとともに
ドーパントたるアルシン、ホスフィンまたはジボランを
含有している排ガスが排出されるが、本発明の処理剤を
使用すれば、かかるドープ用ガスとして利用されるホス
フィン、ジボランまたはアルシン等のガスについてもシ
ラン系ガスと共に除去することができるという利点を有
する。
【0017】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を更に
詳細に説明する。 実施例1 MnCO粉を小型タブレットマシンで4mm×3mm
φの円柱状タブレットを成型した。次に、長さ500m
m、内径25mmφのSUS製のカラムを用い、両側に
ガス導入管、排ガス出口管を備えた装置を使用し、カラ
ムの中央部に、タブレットを100cc充填し、ガス導
入管よりNガスで113ppmに希釈されたSiH
ガスを常温で通気処理した。排ガス出口管より出るガス
中のモノシラン濃度をガスクロマトグラフィーで分析し
た結果、モノシランは検出されず除去効果が認められ
た。分析は光イオン化検出器を備えたガスクロマトグラ
フィーにより行った。分離カラムはPorapak−T
であり、モノシランの検出限界は0.1ppmである。
【0018】実施例2〜13 各固体金属水酸化物、固体金属炭酸塩又は固体金属塩基
性炭酸塩を実施例1と同様の装置を使用し、同様の方法
で処理を行った。結果を表1に示す。
【0019】実施例14〜26 純ジシランガスを窒素ガスで希釈し、108.5ppm
のジシラン含有ガスを調製した。ついで、実施例1と同
様の装置を使用し、同様の方法で処理を行った。結果を
表2に示す。ジシランのガスクロマトグラフィーによる
分析の検出限界は0.1ppmである。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】実施例27〜28 Cu(OH)CO−Al(OH)剤について、
実施例1と同様の装置を用し、同様の方法でモノシラン
及びジシランの処理を行った。その結果、モノシラン及
びジシランとも検出されなかった。
【0023】比較例1〜6 実施例において用いたモノシラン又はジシラン含有ガス
をガラスビーズ、銀砂及び天然水晶の充填層に通気し、
実施例1と同様の方法で処理を行った。結果を表3(モ
ノシラン)、表4(ジシラン)に示す。
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】実施例29〜31 実施例1と同様の装置を使用し、充填剤としてCu
(OH)COを用いて、被処理ガスとして表5に
示すガスを用いて処理を行った。分析はSiH、As
及びPHについては実施例1と同様に行い、B
はガスクロマトグラフィーによる分析ができなかっ
たので、西独ドレーゲル社製ドレーゲル検知管にてサン
プリングし、ガス分析した。結果を表5に示す。本発明
の処理剤を使用すれば、シランガス中にドーパントたる
ホスフィン、アルシン及びジボランを含有しても、シラ
ンガスとともに除去することができた。
【0027】
【表5】
【0028】実施例32〜34 実施例1と同様の装置を使用し、充填剤としてCu
(OH)CO−Al(OH)(Cu/Al原子
比=9)を用いて、被処理ガスとして表6に示すガスを
用いて処理を行った。分析はSiH、AsH及びP
については実施例1と同様に行い、Bはガス
クロ分析ができなかったので、西独ドレーゲル社製ドレ
ーゲル検知管にてサンプリングし、ガス分析した。結果
を表6に示す。本発明の処理剤を使用すれば、シランガ
ス中にドーパントたるホスフィン、アルシン及びジボラ
ンを含有しても、シランガスとともに除去することがで
きた。
【0029】
【表6】
【0030】
【発明の効果】本発明によれば従来技術では達成されな
かった、半導体工業から排出されるシラン系ガスの無害
化を簡単に可能にしたものである。しかも従来、困難で
あったドーパントたるアルシン、ホスフィン又はジボラ
ンを含有している排ガスも、本発明の処理剤を使用すれ
ば、シランガスと共に除去することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 20/08 A B01D 53/36 ZAB Z (72)発明者 原田 功 山口県下関市彦島迫町七丁目1番1号 三 井東圧化学株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体金属水酸化物、固体金属炭酸塩又
    は固体金属塩基性炭酸塩の何れか一種又は二種以上を主
    体として含有することを特徴とするシラン系ガスを含む
    排ガスの処理剤。
  2. 【請求項2】 固体金属水酸化物が、Al、Cu、Z
    n、Mn、Fe、Co又はNiからなる群より選択され
    る少なくとも一種又は二種以上の金属の水酸化物である
    請求項1記載の処理剤。
  3. 【請求項3】 固体金属炭酸塩又は固体金属塩基性炭
    酸塩が、Cu、Zn、Mn、Fe、Co又はNiからな
    る群より選択される少なくとも一種又は二種以上の金属
    の炭酸塩又は塩基性炭酸塩である請求項1記載の処理
    剤。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3記載の処理剤を用いシラ
    ン系ガスを含む排ガスの処理方法。
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