JP2533582B2 - 微粉処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体等の製造時に用いられるシラン類を
熱分解あるいは低温プラズマ分解した際に生ずる空気中
で発火性のある微粉の安全な処理方法に関する。

従来の技術 半導体製造プロセスにおいて、Si_nH_2n+2（ｎ＝１、
２、３）で示されるシラン類を水素ガスなどで稀釈して
熱分解あるいはプラズマ分解し、薄膜を堆積させる工程
は非常に重要であり、現在の半導体産業にとって必要不
可欠である。前者は、ICやLSIにエピタキシャル層、絶
縁層やパッシベーション膜を作成する熱CVD工程に用い
られ、後者は太陽電池やセンサーやTFTあるいはシリコ
ン感光体ドラムなどに用いられるアモルファスシリコン
膜を作成する際のCVDプロセスとして用いられる。

しかしながら、これらのCVD装置内においてシラン類
が分解する際に、有効に利用される割合は、供給シラン
類のたかだか10％乃至数十％であり、大部分が装置内壁
に堆積するかあるいは未反応ガスとして系外に排出され
る。

発明が解決しようとする問題点 実際問題として、CVD装置内には茶カッ色の微粉末が
堆積しており、半導体膜作成時の異常析出の原因となる
ことが指摘されている。ひいてはこれが製品の歩止り低
下の原因となることから、CVD装置はひんぱんに掃除す
る必要がある。またこの粉末の堆積は反応部内部はもち
ろんのことであるが、排気ライン、特に減圧CVD装置等
ではその真空ラインに多く堆積する。これらの微粉末の
科学的組成は未だ明確にされていないが、金属シリコン
やシリコンとシリコンの科学結合を含むもの、更には一
部水素も科学的に結合した化合物であると推定される。

これらの粉体は、空気に曝露されると発火性があり、
時には爆発に至る事もある。従ってCVD装置の清掃にあ
たって、常に粉体の発火の危険性を前提として行う必要
があった。

熱CVDで生じた微粉とプラズマCVDで生じた微粉の安定
性を比較すると、後者の方がかなり不安定でありそれだ
け危険性が高い。これは、熱CVDでの反応温度レベルは
一般的には1000℃前後の高温度で、系内で生じた微粉の
化学結合状態も熱力学的に割合安定な状態になっている
ものと思われるのに対し、アモルファスシリコン等を作
成するプラズマCVDにおいては、反応温度は300℃〜400
℃と低いが、熱力学的に非平衡状態を現出しており、多
くのラジカル種やイオン種がプラズマ中に存在するため
系内で生成する微粉中にもこれらの熱力学的に不安定な
化学種を多くとり込んでいるものと考えられるからであ
る。又更に稀釈ガスとして用いている水素ガスの微粉中
へのとり込みもプラズマCVD系の方が当然多いと思われ
る。

本発明はこれらの微粉のもつ活性を失わせしめ安全に
とり扱える様にする手段を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明者は、前記問題点を解決するため鋭意研究を行
い、シラン類を分解した際に生じる空気中で高活性な微
粉を水蒸気を含むガスと接触させることにより安定化で
きることを見出し、本発明を完成するに至ったものであ
る。

すなわち、本発明は、Si_nH_2n+2（ｎ＝１、２、３）で
示されるシラン類を熱分解あるいは低温プラズマ分解し
た際に生じる空気中で高活性な微粉を水蒸気を含むガス
と接触させる事により安定化せしめる事を特徴とする微
粉の処理方法、を要旨とするものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明が対象とするシラン類は式Si_nH_2n+2（ｎ＝１、
２、３）で示されるものであって、具体的にはモノシラ
ン、ジシラン、トリシラン等である。これらは、単独の
ガスでもよいし、また混合ガスであってもよい。また水
素や窒素、アルゴン等の不活性ガスにより希釈されてい
てもよい。もちろん、トリシランより高次のシランガス
を含有していてもよい。

水蒸気はもちろん100％で用いても効果は充分発揮で
きるが、CVD装置内などの微粉を処理する場合、系内温
度で結露しない程度に窒素、アルゴン、ヘリウム等の不
活性ガスにより適宜稀釈もしくは同伴せしめて用いるの
が便利である。接触温度は０℃以上であればいずれの温
度でもよいが常温においても充分効力を発揮できるの
で、特別の加熱装置等を設ける必要もないことから常温
で行うとよい。

接触させる水蒸気の量は、処理しようとする粉体重量
の１〜100％程度であればよい。これだけの量の水蒸気
を少なくとも10分以上10時間以下程度の時間をかけて接
触させることが望ましい。あまりにも短時間の接触であ
れば安定化の反応が充分進まず、効果が完全に現れない
危険性がある。

作用 水蒸気とこれらの活性な微粉末との化学的作用は明確
でないが、空気中に出して発火するこれらの微粉の活性
点、即ち酸素と急激に反応する還元性の化学種が、水蒸
気によりマイルドに予め酸化されることにより失活する
ものと考えられる。

発明の効果 本発明を実施することで長年、半導体製造工場で問題
となっていた危険性の高い微粉末を完全に処理すること
ができる。

実施例 以下本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ モノシランガスを原料として使用しているアモルファ
スシリコン感光体ドラム製造用のプラズマCVD装置内で
生成した微粉末を窒素雰囲気下で第１図に示す様な密閉
式のガラス容器（0.5容）に10g入れた。本容器のガス
導入口より、室温20℃におけるN₂により同伴される飽和
水蒸気を１／分で１時間供給した。水蒸気としての全
供給量は約1.1gである。この様にして水蒸気と接触させ
た微粉末をとり出したところ、何の変化もなく完全に安
定化されていた。なお、念のため、この粉末をるつぼに
入れバーナーで加熱してもなんらの変化も認められなか
った。

比較例１ 実施例１と同様にして採取した微粉末を同じ要領で容
器に10g入れた。本容器のガス導入口より室温の空気を
１／分で供給した。供給を開始して５分後、容器内部
で発火し、ガラス容器が破壊された。

比較例２ 実施例１において、飽和水蒸気の供給時間を５分間と
した。水蒸気としての全供給量は0.09gであり、微粉末
に対して0.9重量パーセントに相当する。この様にして
処理した微粉末を空気中へとり出して１時間放置した
所、何の変化も認められなかった。しかしながら、更に
この粉末をるつぼに入れバーナーで加熱したところ、破
裂音とともに発火が認められた。以上の実験から本条件
で活性微粉末はある程度脱活性化されているが完全では
ないと考えられる。

実施例２ ジシランガスを原料として使用している、アモルファ
スシリコン感光体ドラム製造用のプラズマCVD装置内で
生成した微粉末を窒素雰囲気下で第１図に示す様な密閉
式のガラス容器（0.5容）に10g入れた。本容器のガス
導入口より、室温（10℃）においてN₂により同伴される
飽和水蒸気を１／分で２時間供給した。水蒸気として
の全供給量は約1.17gである。この様に処理した粉末を
空気中にとり出した所何の変化もなくバーナーによる加
熱試験でも安定化していた。

比較例３ アモルファスシリコン太陽電池製造用のプラズマCVD
装置に付属しているロータリー真空ポンプの吸入口に、
堆積している粉体を除去しようとして空気中でフランジ
を外した。粉体を器具によりかき出そうとして触れた
所、軽い爆発音とともに発火した。その程度は、もし保
護具をつけていない場合は、負傷する程度のものであっ
た。

実施例３ 比較例３に記載した真空配管の入口に、ガス導入口を
設け室温（15℃）において30／分の供給速度でN₂中に
飽和した水蒸気ガスを２時間流し配管中等に堆積した微
粉を処理した。

その後、比較例３に示したと同様の操作を行ったが、
何の異常もなく安全に作業を行い得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の実験に供したガラス容器を
示す説明図である。 図に於いて、……ガス入口、……ガス出口、……
ガラス容器、を示す

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Si_nH_2n+2（ｎ＝１、２、３）で示されるシ
   ラン類を熱分解あるいは低温プラズマ分解した際に生じ
   る空気中で高活性な微粉を水蒸気を含むガスと接触させ
   る事により安定化せしめる事を特徴とする微粉の処理方
   法。