CN101384336A - Hcd气体的除害方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供HCD气体的除害方法及其装置。通过使含有六氯化二硅的废气(L)在不含有水分的情况下导入反应处理区域(K)，向保持在六氯化二硅的分解温度的反应处理区域(K)供给含有若干水分的有氧气体(G)，将六氯化二硅分解成盐酸、二氧化硅和水，在既不产生硅草酸也不产生氯的情况下安全地进行含有六氯化二硅的废气处理。
Description
技术区域
本发明涉及半导体制造中由CVD(化学气相淀积:Chemical VaporDeposition)装置排出的混入淀积用六氯化二硅(以下称为HCD)的废气的除害方法及其除害装置。
背景技术
从作为硅片(Silicon Wafer)的制造装置的CVD装置中排出各种废气。这些废气有爆炸性的气体、有毒的气体等，必须在排放到大气中之前进行除害。本除害装置与上述CVD装置连接使用，是用于将从CVD装置排出的有害废气无害化的装置。作为这样的装置，有特开平11-33345号中所述的装置。
上述CVD装置中使用的气体，有淀积用、清洁用、蚀刻用等各种气体，这些气体中又存在各种气体。HCD是作为淀积用的气体新开发的气体。
HCD是由化学式Si2Cl6表示的新型的淀积用气体，在常温下因与水接触的水解反应而形成爆炸性的硅草酸(为反应性二氧化硅，化学式为(SiOOH)2)，非常危险。
[化1]
Si2Cl6+4H2O→(SiOOH)2+6HCl
另一方面，在没有水存在的场合(以下，称为无水)，若加热分解则出现如下的反应。
(a)无水·无氧2Si2Cl6→3SiCl4+Si
(b)无水·有氧Si2Cl6+2O2→2SiO2+3Cl2
在此，在有氧气氛下加热分解Si2Cl6的场合，如(b)所示生成氯，腐蚀除害装置(1)。为了防止氯的产生，存在一定程度的水是必不可少的，但如前述那样水分量多则产生爆炸性的硅草酸。
专利文献1:特开平11-33345号
发明内容
发明要解决的课题
本发明的解决课题在于开发不产生爆炸性的硅草酸，也不产生有毒、腐蚀性氯气的HCD的加热分解方法及其装置。
用于解决课题的方法
项1是本发明的除害方法，其特征在于，在将含有六氯化二硅的废气(L)不含有水分地导入反应处理区域(K)的同时，将含有水分的含氧气体(G)供给到该反应处理区域(K)，在反应处理区域(K)内至少将废气(L)中的六氯化二硅氧化分解。
项2是用于实施上述方法的除害装置(1)，其特征在于包括:与将含有六氯化二硅的废气(L)在不含有水分的情况下排出的半导体制造装置连接，具有加热分解废气(L)的反应处理区域(K)的反应塔(6)；向反应塔(6)的反应处理区域(K)供给水分和含氧气体(G)的湿润有氧气体供给部(5)；对由反应塔(6)出来的处理气体(H)进行水洗的洗涤塔(7)；和回收洗涤水(8)的洗涤水槽(4)。
发明效果
根据本发明，通过向保持在HCD的分解温度的反应处理区域(K)供给含有若干水分的有氧气体(一般为空气(G))和含有HCD的废气(L)，能够在不产生酸又不产生氯的情况下，在反应处理区域(K)中将HCD分解成盐酸与二氧化硅和水，因此，能够安全地进行含有HCD的废气处理。
附图说明
图1是本发明的第1实施例中涉及的装置的概略构成图。
图2是本发明的第2实施例中涉及的装置的概略构成图。
图3是本发明的第3实施例中涉及的装置的概略构成图。
图4是本发明的第4实施例中涉及的装置的概略构成图。
图5是图4的反应塔的横截面图。
符号说明
(L)废气，(K)反应处理区域，(G)含有水分的含氧气体，(H)处理气体，(1)除害装置，(4)洗涤水槽，(5)湿润有氧气体供给部，(6)反应塔，(7)洗涤塔，(8)洗涤水
具体实施方式
以下，按照图示实施例对本发明的除害装置进行详述。图1是本发明所涉及的除害装置(1)的第1实施例的概略构造图，图2是第2实施例的概略构造图，图3是第3实施例的概略构造图，从CVD装置(未图示)的各处理过程(未图示)排出的废气(L)由废气配管(10)连接。第1实施例中，在内筒(3)的周围从反应塔(6)的顶部吊设(未图示，可以从反应塔(6)的底面在内筒(3)的周围立设)1至多个加热器(30)。与此相反，第2实施例与第3实施例中内筒(3)代替加热器(30)兼作加热器。
图1的加热器(30)可以是如陶瓷加热器(未图示)的加热器，根据使用气体(在此为HCD气体)，可以是由镍制(可以是哈斯特洛伊(HASTELLOY)这样的镍合金)的护套(鞘管(30c))、配设在护套内的镍铬合金线(镍与铬的合金线材)这样的发热体(30a)、填充在护套内的绝缘材料(30b)构成的铠装加热器(Sheathed heater)之类的加热器。此外，第2实施例和第3实施例只是含有水分的含氧气体(G)向炉中的流入通路不同。再者，第1实施例的场合，与第2和第3实施例同样，也可以使含有水分的含氧气体(G)向炉中的流入通路不同。其它的构造大致相同，因此具有相同功能的部分使用相同的序号，以第1实施例为中心进行说明，第2和第3实施例只说明不同的部分。在第2和第3实施例的说明中援用与第1实施例相同的部分。
除害装置(1)，大致由设置在下部的洗涤水槽(4)、立设在洗涤水槽(4)的上面中央的反应塔(6)、与反应塔(6)邻接设置的湿润空气供给塔(5a)以及跨越反应塔(6)在湿润空气供给塔(5a)的相反侧设置的洗涤塔(7)构成。
在除害装置(1)的反应塔(6)的中心配置内筒(3)，以包围或沿着其周围的方式从反应塔(6)的顶部(6a)吊设加热器(30)。(当然，也可以在不阻碍反应塔(6)内的气流的状态下向反应塔(6)内延出洗涤水槽(4)的上面(4a)，从该延出底部(未图示)立设加热器，使之包围或沿着内筒(3)的周围)。
内筒(3)有陶瓷制(材质为例如氧化铝(alumina)质或莫来石(mullite)质)或者镍制或哈斯特洛伊之类的镍合金制的筒状的内筒，在图2、3的放大图中表示的加热器内装型的内筒(3)(由(30a)表示发热体，由(30b)表示绝缘材料，由(30c)表示相当于鞘管的内、外皮)或者其自身由筒状的陶瓷加热器(未图示)构成的内筒(3)。加热器内装型的内筒(3)的内、外皮(30c)由氧化铝质或莫来石质或镍或哈斯特洛伊之类的镍合金构成，在内部配置镍铬合金线之类的发热电线(＝发热体(30a))并且填充有绝缘材料(30b)。该内筒(3)从反应塔(6)的底部向塔顶立设，上端部分设计成最高温度，将该部分称反应处理区域(K)。
外筒(2)的内面由氧化铝质或莫来石质制的陶瓷形成，筒的外周全部成为由绝热材料覆盖的绝热结构体。另外，使外筒(2)的内面为镍制或哈斯特洛伊之类的镍合金制，其外周全部也可以成为由绝热材料覆盖的绝热结构体。此外，内面部分也可以成为陶瓷加热器型(即，外筒(2)的陶瓷部分为陶瓷加热器)或加热器内装型(未图示)。加热器内装型的场合，由在镍制或哈斯特洛伊之类的镍合金制内皮与设置在其外侧的绝热材料之间填充绝缘材料，再在该绝缘材料内填充镍铬合金线之类的发热体的绝热结构体(与图2和图3的放大图同样的构造)构成。
该场合，内筒(3)、外筒(2)以及加热器(30)，可以将上述构成的内筒(3)、外筒(2)以及加热器(30)各个全部组合使用。其中外筒(2)的内面部分的陶瓷部分与内筒(3)均为陶瓷加热器或外筒(2)的内面部分与内筒(3)中内装发热体的构造的场合，被外筒(2)和内筒(3)包围的空间变成从内外被加热，从内筒(3)的上端部附近到内筒(3)的内部上端部分的空间在除害装置(1)运转时成为最高温度，形成对废气(L)的热辐射、传热的效率极高的反应处理区域(K)。该点也能适用于第2和第3实施例。
在从除害装置(1)的洗涤塔(7)导出的排出管(13)的下游设置排气风扇(14)，通过该排气风扇(14)的运转将除害装置(1)内减压，来自CVD装置的各处理过程的废气(L)被导入到反应塔(6)的顶部(6a)的反应处理区域(K)。另外，在洗涤塔(7)内设置洒水喷嘴(16)，使水在洗涤塔(7)内喷洒成雾状。
湿润有氧气体供给部(5)在本实施例中是湿润空气供给塔(5a)，在其顶部设置喷雾器(15)，使水在湿润空气供给塔(5a)内喷洒成雾状，并且在其下方设置外部空气导入管(11)，利用设置在外部空气导入管(11)的外部空气导入风扇(12)向湿润空气供给塔(5a)内导入常常比被处理气体(L)的氧化分解所需理论量过量2倍以上量的外部空气。
洗涤水槽(4)在内部贮存洗涤水(8)，在上述洗涤水槽(4)的上面(4a)与洗涤水(8)之间设置空间(9a)(9b)。并且，在反应塔(6)的内筒(3)的底部设置将湿润空气供给塔(5a)侧的空间(9a)与洗涤塔(7)侧的空间(9b)隔开的隔壁(17)，其下端没入洗涤水(8)中。由图中可知，隔壁(17)的下端没有到达洗涤水槽(4)的底部，空间(9a)(9b)内的洗涤水(8)能够相互流通。
向上述湿润空气供给塔(5a)的喷雾器(15)和洗涤塔(7)的洒水喷嘴(16)，均供给从洗涤水槽(4)由扬水泵(18)扬起的水。另外，根据需要(或常时间)向洗涤水槽(4)供给清洁的城市供水，根据供给量排出污染的洗涤水(8)。
这样构成的除害装置(1)中，对加热器(30)通电使反应处理区域(K)以及内筒(3)的上部的表面接触温度升到设定温度(500～800℃)后，或者与此同时地，使外部空气导入风扇(12)以及处理气体排气风扇(14)和扬水泵(18)运转。
由此，在湿润空气供给塔(5a)内，向导入的外部空气(当然，不限定于外部空气，也可以是含有氧的气体)中喷洒水而赋予水分，成为湿润空气从而向空间(9a)送出。另一方面，在空间(9b)侧，通过处理气体排气风扇(14)的排气作用而成为负压状态，通过湿润空气供给塔(5a)→空间(9a)→内筒(3)→反应处理区域(K)→外筒(2)与内筒(3)之间的空气→空间(9b)→洗涤塔(7)这样的通路，使除害装置(1)内的气体顺利地流动(参照图1:第1实施例)。该流动刚成为正常状态时从废气配管(10)向反应塔(6)的上部供给含有HCD的废气(L)。
图2的第2实施例的场合，上述的场合中，是内筒(3)由加热器内装或陶瓷加热器其本身构成的场合，基本上与第1实施例相同。因此，采用与上述同样的顺序运转。即，通过湿润空气供给塔(5a)→空间(9a)→外筒(2)与内筒(3)之间的空间→反应处理区域(K)→内筒(3)→空间(9b)→洗涤塔(7)这样的通路，除害装置(1)内的气体顺利地流动，该流动刚成为正常的状态时，从废气配管(10)向反应塔(6)的上部供给含有HCD的废气(L)。图3的第3实施例的场合，流动略有不同，通过湿润空气供给塔(5a)→空间(9a)→外筒(2)与内筒(3)之间的空间→反应处理区域(K)→内筒(3)→空间(9b)→洗涤塔(7)这样的通路，除害装置(1)内的气体顺利地流动，该流动刚成为正常状态时，从废气配管(10)向反应塔(6)的上部供给含有HCD的废气(L)。
从反应塔(6)的顶部(6a)的内部到内筒(3)的上部的高温区域(即反应处理区域(K))中，保持在含有HCD(六氯化二硅:Si2Cl6)气体的废气(L)的氧化分解所需的温度，在湿润空气的存在下分解成水和二氧化硅。
[化2]
Si2Cl6+4H2O→(SiOOH)2+6HCl
[化3]
2(SiOOH)2+O2→2H2O+4SiO2
HCD从350℃开始分解，在800℃时完全被分解。另一方面，不生成硅草酸的最佳温度为500℃以上。因此，除害装置(1)的反应处理区域的温度被设定在500℃以上。
二氧化硅作为微细的粉尘生成，第1和第2实施例的场合从反应处理区域(K)通过外筒(2)与内筒(3)之间的空间内、空间(9b)，第3实施例的场合从反应处理区域(K)通过内筒(3)内、空间(9b)到达洗涤塔(7)内，在被洒水喷嘴(16)喷雾的液滴冷却的同时被捕集，在空间(9b)内的洗涤水(8)内落下被回收。与此同时处理气体中含有的各种水溶性气体或水解性气体等也被洗净除去。于是这样被清洁化的处理气体(H)通过排气风扇(14)进行大气排放。
图4、5表示本发明所涉及的除害装置(1)的另一实施例(第4实施例)，该实施例在反应塔(6)的上部从周围沿着外筒(2)的切线方向连接多个废气配管(10)(参照图5)。由此，能够将来自多个处理过程的废气(L)从多个废气配管(10)收入除害装置(1)内进行废气处理。此外，第4实施例中，没有设置作为湿润有氧气体供给部(5)的湿润空气供给塔(5a)，而是直接从作为湿润有氧气体供给部(5)的蒸气配管(5b)向反应塔(6)的下部供给水蒸汽(当然，也可以如前所述设置湿润空气供给塔(5a))。
再者，第4实施例中，利用洗涤水槽(4)的上面(4a’)闭塞外筒(2)的下端，该部分相当于第1～第3实施例中的隔壁(17)。除此之外，与第1～第3实施例相同，因此援用第1～第3实施例的说明代替第4实施例的说明。
根据本发明，能够安全地分解含有作为新发明的淀积气体的HCD的废气，能够有助于半导体制造的进一步发展。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.除害方法，是在将含有六氯化二硅的废气在不含有水分的情况下导入高温的反应处理区域的同时，将含有水分的含氧气体供给上述反应处理区域，在上述反应处理区域内至少将废气中的六氯化二硅氧化分解的除害方法，
上述含有水分的含氧气体被来自氧化分解的上述废气的热加热后，供给到上述反应处理区域。
2.除害装置，该除害装置具备：与将含有六氯化二硅的废气在不含有水分的情况下排出的半导体制造装置连接，具有加热分解废气的高温的反应处理区域的反应塔；向上述反应塔的反应处理区域供给水分和含氧气体的湿润有氧气体供给部；对由上述反应塔出来的处理气体进行水洗的洗涤塔；和回收洗涤水的洗涤水槽，
上述反应塔具有外筒和配设在上述外筒的内部的内筒，
在上述外筒的内面与上述内筒的外面之间设置有空间，
上述水分和含氧气体，通过上述内筒的内部和上述空间的一方供给上述反应处理区域，
从上述反应处理区域出来的上述处理气体，通过上述内筒的内部和上述空间的另一方从上述反应塔排出。
Claims (2)
1.除害方法，其特征在于，在将含有六氯化二硅的废气在不含有水分的情况下导入高温的反应处理区域的同时，将含有水分的含氧气体供给该反应处理区域，在反应处理区域内至少将废气中的六氯化二硅氧化分解。
2.除害装置，其特征在于包括:与将含有六氯化二硅的废气在不含有水分的情况下排出的半导体制造装置连接，具有加热分解废气的高温的反应处理区域的反应塔；向反应塔的反应处理区域供给水分和含氧气体的湿润有氧气体供给部；对由反应塔出来的处理气体进行水洗的洗涤塔；和回收洗涤水的洗涤水槽。
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