JPS63200820A

JPS63200820A - 半導体製造中の排ガス処理方法

Info

Publication number: JPS63200820A
Application number: JP62035411A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kikuchi; 菊地　良和
Original assignee: KIKUCHI KK
Current assignee: KIKUCHI KK
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-08-19
Also published as: JPH0253086B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本願発明は、半導体製造中の排ガス処理方法に関し、詳
しくはＣＶＤ等によるＩＣの製造工程中に生ずる排ガス
の処理方法に関する。

〈従来の技術〉まず現在一般的な半導体の製造工程について簡単な説明
を加えておく。

電気伝導性のあるシリコンチップを包むものとして適合
する物質といえば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化
アルミニウムなどである。酸化シリコン（Ｓｉｎｓ）は
チップのシリコン自体を高温にして酸素にふれさせると
、ある程度は作れるが、あまり厚くは出来ないのと、厚
（しようとするとＩＣの構造自体が高い温度によって変
わってしまうという問題がおこる。窒化シリコン（Ｓｉ
Ｊ４）は、高温で窒素にふれさせても反応はないから、
別の方法で作るしかない。５ｉｎｓでも、５ｉｓＮ＊で
も、それ自身の融点はシリコン（１４００’Ｃ）よりは
るかに高い。このような物質を、その融点よりずっと低
いところで、つまり５ＱＯ’Ｃぐらいからｓｏｏ”ｃぐ
らいで生成できるのがＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｇｉ−ｔｉｏｎ、化学的気相成長
法）であり、ＩＣの製造工程の重要なもののひとつであ
る。ＣＶＤの原理は、エピタキシャル成長の場合と同じ
ものである。

ＣＶＤ装置では石英パイプの中に、サセプタと呼ばれる
石英板をやや傾けて置き、この上にシリコンウェハを並
べる。このサセプタはウェハの温度を均一にする台であ
り、下側から赤外線ランプで熱したり、高周波コイルを
使って誘導加熱してやる。高周波加熱の場合は、サセプ
タの中にカーボンをいれておく。この石英パイプの中へ
５ｉＨ４（シラン）、Ｏ２、ｈのガスを混合してて送り
込み、ウェハの温度が３００℃で以上になっていると、
ＳｉＨ４と島が反応して５ｔｏｔになつてウェハ上に付
着する。

この場合、Ｎ、は混合ガスを薄めている不活性ガスであ
る。Ｎｔで薄めないと、ＳｉＨ４が爆発的に反応してし
まうからである。

ＩＣの工程では、温度が低くて５ｉｆｔが作れれば色々
と便利である。高い温度になると、せっかく前にきちん
と入れておいた不純物が、また動いてしまうからである
。ＣＶＤ法では、３００℃ぐらいでもＳｉｎ、が出来有
用である。ところが、３００〜５００℃で出来た５ｉｎ
ｔを調べてみると、本当の５ｉｆｔとは大分違うもので
ある事が判ってきた。例えばＩＰでこの膜を溶かしてみ
ると、酸素でＳｉを酸化させた膜より１０倍も早く溶け
てしまう。これはこの膜がきちんとＳｉｇｎになってお
らず、Ｓｉｎ０．とかＳｉＯという不安定な物質が含ま
れているからである′。このため、あまり低温で作られ
たものは“軟らかい°５ｔＯ１として考えられ、“硬い
“Ｓｉｎｇはやはり７００℃以上で成長させる事が多い
。

５ｉｎｓ、　Ｏｔ、　Ｎｔを使う他にも色々なガスが調
べられていて、ＳｉＨ４＋　ＣＯｔ＋　Ｉｔもよく使わ
れる。また、ＳｉＨ４の代わりに５ｉＣ１＋でも可能で
ある。この他に育機オキシランと呼ばれる５ｉ（ＯＣＪ
ｓ）４などの有機化合物（液体）の蒸気を流してやって
もＳｉ鵠膜ができる。この方法は低温でＳｉｇｎが作ら
れ、またその後で熱すると硬い５ｉＯ−になるので、長
いことメサトランジスタの保護膜として使われてた。

ＳｉＨａ　＋　ＧＯ，＋　Ｎｔを使うとき、僅かのＢ、
■、とか、ＰＨ，、ＡｓＨｓなどのガスを混入してやる
と、それぞれＢ、　Ｐ、　Ａｓを含むＳｉｇｎになる。

Ｐが入ったＳｉｎ、をＰＳＧと呼ぶことがある。このＰ
ＳＧは、純粋なＳｉｎ、よりも安定なＳｉｇｎとして使
われる。それは、空気中に僅かに存在するｌｌａなどの
イオンが５ｉｎｓ膜に付くと、膜の中に入って動き廻り
、ＩＣの特性を変えてしまう。ところがＰ原子が入って
いると、このＮａを捕まえて動けなくしてしまうという
効果があり、保護膜として多く使われている。

Ｓｉ島は安定な絶縁物であるが、それでもＨａや水分に
対しては充分とは言えない。これに対して、窒化シリコ
ン（ＳｉｓＮ＋）は更に安定で、Ｎａなどのイオンを殆
ど通させず、水分に対しても５１０ｗよりも遥かに保護
効果が大きい。

コ（Ｄ５ｉ、ｌ、をＣｖＤで作ルタめニハ、５ｉＨ４と
アンモニア（ＮＨ，）を混合して流す。成長温度は７５
０〜１１５０℃ぐらいである。出来た３１３Ｎ４は非常
に安定なので、５ｉＯ１のようになかなか簡単にフォト
エツチングが出来ない。５ｉｓＮ４の上に５ｉｆｔを重
ねて、このＳｔｏｗをまずフォトエツチングし、更に、
この５ｉｎｓをマスクとして、Ｓｉ、Ｎ４をエツチング
することも行われている。但し、最近はプラズマエツチ
ングなどを利用するようになった。

５ｉｓＮｉは、このように有効な膜ではあるが、これを
直接シリコンの表面につけると、膜中に含まれているイ
オンのためにＩＣに影響を与える。そのため、一般には
まず５ｉＯｔをつけてシリコンを軟らかく保護し、次に
５１ｓＮ４で外からの攻撃を防ぐという２段構えの構造
がとられている。

５ｉｓｌｌ＋はよい膜であるが、反応温度が高い。この
膜を、なんとかＡｔの配線の後でつけられないものかと
いう問題が提起された。ＩＣをプラスチックで封止する
とき、外部からの水分に対してＡＩがどうしても弱いの
で、この点を改良したいという要求からである。５ｉｓ
Ｎ４の反応用炉にＡｒを入れ、高周波をかけて放電を起
こさせると、プラズマの状態になる。これに５１ｇ４と
！ｌＨ４を入れると、反応を起こす能力が大きくなり、
２５０．’Ｃぐらいから４００℃ぐらいでも、かなりよ
い５ｊｓＮ＋膜が成長することが判った。これをプラズ
マＣＶＤという。

炉の中の圧力を減らして０．３ｍｍＨｇ（１ｍｍＨｇを
１Ｔｏｒｒと呼ぶ。）ぐらいにすると、炉の中のガスの
動きが良くなり、ウェハを縦型にたくさん入れても（ち
ょうど不純物拡散をするときと同じ方法）ガスがウェハ
の全部に良く行き渡ることが判った。これを減圧ＣＶＤ
法と呼ぶ。

以上が一般的な半導体の製造法の概要である。

上述の５ｉｎ４（モノシラン）、Ｐｕ５（ホスフィン）
、Ｂ、■６（ジボラン）％Ａ８Ｈ３（アルシン）である
が、−例としてその１分間当たりの使用量を下表１に示
す。

※Ｐ、０．含む。

〈発明が解決しようとする問題点〉上表１で解るように半導体製造装置内で使用される原料
ガス（ドーピングガス）はその４０％に過ぎず、残りは
他の排ガスと一緒に環境中へタレ流されていた。

最近はスクラバーを使用し水で溶解したり、薬液で処理
したりしているが、水に対する溶解度も低く　（７０ｘ
９／１００ｘＱＨｔＯ０℃）、ＰＨ，の場合は薬液で処
理すると有機りんに変化したりして好ましくない。

又最近はケイソウ土、シリカゲル等に、アルカリ、酸化
剤の塩を添加した吸着剤が使用されているが、高濃度ガ
スの風量が１．５ｍ’／分以上になると装置は大きくな
り、同時に取り替え等のメンテナンス費用が月間５０万
〜１００万円かかる。

このような事から建設費用が坪当たり４００万円にもな
るクリーンルーム内に上記装置を設置するとなると莫大
な費用がかかり、除去効率も劣化する。当然小型で除去
効率の高い装置が要求される。

本願発明は、上記環境保全・省スペース・省コストを阻
む問題の解決を目的とする。

く問題点を解決するための手段〉而して本願発明は、ＣＶＤ法等による半導体の製造ガス
中のアルミン、ホスフィン、ジボラン等の水素化合物又
はガリウム、ゲルマニウム、インジウム、りん等の両性
元素を含んだガスｃｉｒ−ｍ族）又は従来処理が困難と
されていた有機金属化合物を含んだ排ガスを、白金触媒
又は重金属触媒と低温（２００〜３００℃）で接触反応
させて該触媒上にを形成し、有害物質を回収・除去する
ことを特徴とする半導体製造中の排ガス処理方法の提供
を図るものである。

く実　施　例〉以下にこの発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明す
る。ただし、この実施例に特に特定的な記載（「〜の材
質・素材は〜に限る。」とか「〜の容潰は〜に限る。」
等）がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限
定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。

従来のＣＶＤ反応炉の排気側に触媒反応器（一つに限定
する旨ではない。多段反応がある場合は、それに対応し
て反応器の数を増やしてやってもよいという意味である
。）を設ける。この反応器は、反応温度を一定に保つた
めのヒーターを備えたものである。更に反応器は、前処
理装置（集塵機）を備えており、これは反応によって生
じた化合物を除去し、次の反応に備えるものである。

有機金属化合物を含んだ排ガスの処理用のとしてＳｒｓ
　Ｐｓ　Ｆｅ％Ｂｒが触媒上に化合物を作る事を利用し
、高価な白金触媒の代用とする事ができる。

いずれも触媒に対しては妨害物質になるが、前後で酸化
アルミナ、コージライト等のフィルターを設置し、処理
温度と同一の温度に上げてやれば触媒の寿命が延びるの
でコスト的にも充分見合うものである。

上記点から高価な白金触媒だけでなく、選択的に排ガス
中の金属元素、非金属元素と化合しやすい触媒の調整を
行う。

例えば５ｉｎ４（モノシラン）、ＰＨ３（ホスフィン）
、ＡｓＨｓ　（アルシン）などは、下表２のような金属
化合物として回収可能である。

（表　２　）以下にその具体的な一例（実装置として構成したものの
データであり、実験室においてのものではない。）を示
すと、処理ガス量　　　・・・３Ｎｘ”７分ヒーター　　　　　・・・１０ｋｗ、　３５０℃昇温可
能触媒反応器　　　−０，０２ｍ’（１８（１）ＳＯ８
−３０４，５Ｖ＝１００００／ＨＲ。

前処理触媒反応器・・・０．０２ｍ”（１８Ｎ）ＳＯ３
−３０４゜前処理装置　　　・・・ペンチエリ−スクラバー（集塵
機）　　　　　　水洗浄。

■測定法　　　　　・・・硝酸銀液吸収後モリブデンブ
ルー溶媒抽出吸光光変法。

ＰＨ，（ホスフィン）使用触媒ＣｕＯＣｒＯＭｎ０ｓ−
ＡｌｔＯｓＳＶ＝１００００／ＨＲＳ、６１年１０月３
１日■測定法　　　　　　・・・ガスチック検知管使用
ＰＨｓ　（ホスフィン）使用触媒ｐｔ−ＡｉｔｏｓＳＶ
＝１００００／ＨＲＳ、６１年１１月１０日ＰＨ５Ｃホ
スフイン）使用触媒ＣｕＯＣｒＯＭｎ０ｓ−ＡＩｚＯｓ
ＳＶ・１００００／ＨＲＳ、６１年１２月１６日Ｐｕ５
（ホスフィン）使用触媒ＣｕＯＣｒＯＭｎ０ｓ−Ａ１ｔ
ＯｓＳＶ＝１５０００／Ｉ（ＲＳ、６１年１２月１８日
上記比較例のように当初のデータにおいては、ｓｙ・１
００００／ＨＲで処理量３ＮＭ３７分３ＮＪ１１３／分
×６０分／１００００＝　０．０１８ｍ’−＋１８１を
途中で触媒を５Ｙ＝１５０００／ＨＲとしても３ＮＩ”／分Ｘ６Ｇ分／１５０００＝　０．０１２ｍ’
　→ＩＨ２となり、除去率は変わらない。

触媒寿命としては現時点で実稼働２０００〜３０００時
間が妥当ではないかと考えられる。

〈発明の効果〉コスト的には吸着剤の１７３以下になり、装置の大きさ
も体積比で１７５以下に押さえられる。従って環境保全
・省スペース・省コストという点において本願発明は多
大な効を奏するものである。更に半導体製造ガス、有機
金属化合物、非金属元素を含む排ガスを触媒上に金属化
合物（半導体触媒）を形成・生産し、廃棄物触媒となっ
たものを希少金属分として回収するのみならず、有用な
金属錯体として利用する方法をも提供しえるものである
。

Claims

【特許請求の範囲】１、ＣＶＤ法等による半導体の製造に因り生じた排ガス
を、金属触媒と接触反応させて該触媒上に化合物を形成
し、金属化合物として回収・除去することを特徴とする
半導体製造中の排ガス処理方法。２、上記接触反応が約２００〜３５０℃で行われる事を
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体製造中の
排ガス処理方法。