JP2001054722A - 半導体製造排ガス除去 - Google Patents
半導体製造排ガス除去Info
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- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
Abstract
ルビニルシラン(TMVS)を除去する方法を提供する。 【解決手段】 TMVS含有ガス流を酸化銅(II)(Cu
O)および/または酸化マンガン(MnO2)と、前記
酸化物の還元を防ぐのに十分な量の酸素の存在下に、室
温以上、好ましくは100℃を超える温度で接触させる
ことを特徴とする。
Description
スからの排気流からの排気流からの有毒物質を除去こと
に関するものである。
かる製造を通常真空ポンプ内で行うチャンバから抽出さ
れた数多くの物質は、有毒および/または環境学的に毒
であり、従って排気流から除去またはスクラビングし
て、大気へ放出する前にこれを無害化しなければならな
い。多くの各種のタイプの湿式又は乾式の化学的スクラ
ビング反応器が半導体産業において提案されそして各種
のものが工業的に使用されている。
取込んでいる本出願人のWO/89/11905におい
て、特にシリコン(排気流が三フッ化窒素(NF3)を
含有する場合には所望に応じて銅を添加)の第一ステー
ジおよび通常はライムの形態での酸化カルシウムの第二
ステージを含む、500℃に加熱した顆粒状物質を含
み、かつ排気流を導く、例えば長さ1.5mの充填管を
含む出願人のBOC Edwards Divisio
nにより販売されている乾式化学反応器が記載されてい
る。かかる反応器「BOC Edwards ”GR
C”(商標名)反応器」は、かかる毒性物質のスクラビ
ングにかなり商業的に成功している。
導体製造に使用されている比較的新しい物質は、1,
1,1,5,5,5−ヘキサフルオロペンタン−2,4
−ジオナト銅(1)トリメチルビニルシランであり、
「Cupraselect」の商品名で知られている。
MOCVD製造にこの有機金属物質を使用すると、副産
物として製造チャンバからの排気流排ガスからスクラビ
ングしなければならないトリメチルビニルシラン(TM
VS)を生成する。
うことができるということが知られている。かかる方法
は、前記GRC反応器を使用することを含み、そして一
般に窒素ガスで希釈した排気流中のTMVS蒸気を加熱
したシリコンおよび酸化カルシウム顆粒に通過させるこ
とを含む。しかしながら、かかる熱分解法が排気流中か
ら80または90%のTMVSしか除去できないことが
見出されている。
関によりあるいは半導体企業自身により採用されている
排ガス放出に関する強い規制の観点から、限界値(TL
Vs)を異なるガス種に対して設定している。特定のT
LVがTMVSに対してまだ設定されていないが、現在
熱分解法により達成されている除去のレベルよりもはる
かに負担が大きくなること、例えば大気中に放出される
TMVS10ppm未満となることは疑いないことであ
る。従って、TMVSを現在可能なものよりもはるかに
高い程度除去する方法に対する要求がある。
チルビニルシラン(TMVS)を含有するガスを、酸化
銅(II)(CuO)および/または酸化マンガン(M
nO2)と、前記酸化物の還元を防ぐのに十分な酸素の
存在下で接触させることを特徴とするトリメチルビニル
シラン(TMVS)の除去方法が提供される。一般に、
前記酸化物温度は、室温以上、例えば20℃以上であ
り、好ましくは100℃以上である。
ることに依存するものではないが、酸化銅および/また
は酸化マンガンが以下の一般式によるTMVSの酸化を
触媒するものと考えられる。 (CH3)3SiCH=CH2 + 9O2 → 5CO2 + 6H2O
+ SiO2
が混合物として本発明の方法において存在するのが好ま
しい。モル分率基準で各酸化物10%以上が存在するの
が有利であり、モル分率基準で各酸化物30%以上、例
えば各々50%あるいは60%酸化マンガン40%酸化
銅が存在するのがより有利である。
は、硫酸銅(II)溶液を、注意深く調製した二酸化マ
ンガンの微分散された懸濁液に加え、炭酸ナトリウムと
混合することによって調製することができる。二酸化マ
ンガンと塩基性炭酸銅との初期混合物が得られる。沈殿
した炭酸塩混合物を加熱することにより本発明の使用に
好適な実際の酸化銅と二酸化マンガンとの混合物が製造
される。
マンガン50%を含む市販の触媒は、「Molecul
ite」の商品名でMolecular Produc
tsLimited(英国)から販売されている。酸化
銅/酸化マンガン混合触媒を使用することが、本発明の
方法に必要とされる高温で操作する際に、TMVS除去
に驚くべきほど便利であるということを見出した。
排気流中に存在する全てのCupraselectは、
本発明の方法に先立ってそれ自身分解されることが好ま
しい。このことは、まず未反応のCupraselec
tを150〜350℃の温度に加熱した表面上で完全に
分解することによって達成することができる。この作用
は、TMVSとビス(1,1,1,5,5,5−ヘキサ
フルオロペンタン−2,4−ジオナト)銅、(またはビ
スヘキサフルオロアセチルアセトナト−銅(II)を遊
離させるが、このうち後者のものは「Cu(II)(H
fac)2」として一般に知られている。
ン内において本発明を実施するための装置の位置決め
は、ライン/チャンバに付随する特定の環境に適するよ
うに行われる。好ましい実施の形態において、半導体製
造操作からの未反応のCupraselectが銅(金
属)を熱排気ラインのあるいはそこに使用される熱バル
ブおよび/または熱ポンプの内側表面に析出させる。従
って、本発明の好ましい実施の形態は、反応チャンバそ
して真空ポンプの前段(上流)から製造排気ラインに熱
分解装置を配置して、ポンプ機構中で分解する前に全て
のCupraselectを分解するものである。しか
る後、TMVSを含んでいる、得られた副産物を、Cu
(II)(Hfac)2が空冷凝縮器中で凝縮しそして
TMVSを処理のための本発明の方法に通過させる前
に、ポンプの熱機構を介してポンプ移送する。かかる実
施の形態において、本発明を実施するための装置を、真
空ポンプまたは特に複数のポンプの下流側に配置するの
が有利である。
法は、酸化銅および酸化マンガン粒子を室温(20℃)
以上、好ましくは100℃以上の温度の加熱管、例えば
ステンレス鋼製の加熱管中に配置し、そしてTMVS含
有排気流および酸素源をこの管に通過させることによっ
て行うことができる。酸素源は、酸素または空気を含む
酸素含有ガス混合物であることができる。酸化物混合物
は、単に酸化物粒子それ自身であってもよく、あるいは
好適な不活性担体材料と混合されてもよい。
法を、乾式スクラバー、例えば本明細書中に記載されて
いるGRC反応器型のスクラバーと共同して行ってもよ
い。かかる実施の形態において、酸化物混合物を乾式ス
クラバー試薬と混合してもよい。特にGRC反応器の場
合には、酸化銅/酸化マグネシウム粒子混合物を酸化カ
ルシウム(第二ステージ)の排気端部で混合することが
有利であり、理想的には酸化カルシウムを例えば深さ1
00mmまで混合することによって行われる。
の本発明により操作するために変更されたシリコン/酸
化カルシウム乾式スクラバーを略解する添付図面に基づ
いて説明を行う。添付図面を参照すると、外側の金属部
材1および内側のステンレス鋼管状部材2およびこれら
に挟まれた断熱材料3を有する本明細書に記載される型
の「GRC」反応器が示されている。
料、すなわち直径約5mm〜30mmのシリコンの顆粒
を含む第一ステージ4および直径約3mm〜6mmのラ
イム(酸化カルシウム)の粒子を含む第二ステージ5が
保持されている。断熱材料3中には、内側部材2のまわ
りに軸方向に間隔を設けて、第一ステージシリコン粒子
を約500℃の温度に加熱し、そして第二ステージライ
ム粒子を約550℃の温度に加熱するための電気抵抗加
熱コイル6が配置されている。
おいて、真空ポンプシステム(図示せず)により半導体
製造チャンバからポンプ移送された排気ガス流は、ライ
ン7を介して「GRC」反応器の底部入口部8に搬送さ
れる。次いで、この流れは反応器の第一ステージ4およ
び第二ステージ5を通過し、出口部9を介して反応器か
ら出て、そしてライン10を通って、最終的に11で排
出される。
して通常は不活性担体、例えば窒素で希釈される)に一
般に存在する種々の有害種を、第一および第二ステージ
における反応により除去して無害化する。しかしなが
ら、前述の通り、この種の反応器は、排気流中に存在す
る85%あるいは90%までのTMVSを除去する傾向
にある。
いては反応器本体の排気端部において第三反応ステージ
を形成する酸化銅および酸化マンガンのステージ12が
設けられている。この酸化物混合物は、硫酸銅(II)
溶液を炭酸ナトリウムと混合して注意深く調製した二酸
化マンガンの微分散された懸濁液に加えることによって
調製されている。二酸化マンガンと塩基性炭酸銅との初
期混合物が得られる。得られた沈殿物を洗浄し、ケーキ
ングを行い、そして乾燥した後、このケーキを約200
℃まで加熱して酸化物混合物を製造する。
ル13により約550℃にまで加熱するように設計され
ている。第三ステージの深さは、本体2の全長が1.5
mであるのに対して約100mとした。加えて、第三ス
テージ12への酸素の供給を、使用の際に反応器を通じ
た一般の流れの排気流により酸素を第三ステージ12に
運ぶような方法で、パイプ14を介して圧縮空気源(図
示せず)から第二段5の最頂部への空気の供給により行
う。
使用する際に、窒素中10,000ppmTMVSまで
の範囲で種々の濃度のTMVSおよび10〜110リッ
トル/分までの異なる流量を含む排気流を、ライン10
を介し、そしてライン14を介した第三反応器ステージ
12への安定した流れの空気とともに導入した。
メータ15をライン10に装着してライン中に存在す
る、すなわち反応器から排出されるTMVSの量を、M
+=100および[M+−(CH3)3-n](式中、n=1、
2、3=85、70、55および(CH3)3Si+ =
73である)に関連するM/Z値55、70、73、8
5および100を用いて測定した。加えて、ライン10
における水のレベルをドレガー管16により測定可能と
した。マススペクトルメータ14による管10中のTM
VS濃度の測定は、TMVS最大濃度0.4±0.4p
pmTMVSを表し、排気流中のTMVSが相当減少
し、そして予想したTLVレベルの十分な範囲内である
ことを示している。特に、約550℃の通常の高温にお
ける銅/マンガン酸化物混合物の有効性は特筆すべきで
ある。
ルの測定は、上記式による予想除去反応を反映するかな
りの水濃度の増加を示した。
ることが、本発明の方法に必要とされる高温で操作する
際に、トリメチルビニルシラン(TMVS)除去に驚くべき
ほど便利である。
ン/酸化カルシウム乾式スクラバーを略解する図面であ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 トリメチルビニルシラン(TMVS)を含有
するガス流を酸化銅(II)(CuO)および/または酸
化マンガン(MnO2)と、前記酸化物の還元を防ぐの
に十分な量の酸素の存在下に、室温以上、好ましくは1
00℃を超える温度で接触させることを特徴とする、ト
リメチルビニルシランの除去方法。 - 【請求項2】 酸化物温度が100℃以上である請求項
1に記載の方法。 - 【請求項3】 酸化銅(II)(CuO)と酸化マンガン
(MnO2)との両方が混合物として存在する請求項1
または請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 モル分率基準で各酸化物が10%以上存
在する請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 モル分率基準で各酸化物が30%以上存
在する請求項3または請求項4に記載の方法。
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