JP2818054B2 - Water decomposing agent, method for decomposing and decomposing water on material surface using the same, method for decomposing and removing water in gas, and their devices - Google Patents

Water decomposing agent, method for decomposing and decomposing water on material surface using the same, method for decomposing and removing water in gas, and their devices

Info

Publication number
JP2818054B2
JP2818054B2 JP3177299A JP17729991A JP2818054B2 JP 2818054 B2 JP2818054 B2 JP 2818054B2 JP 3177299 A JP3177299 A JP 3177299A JP 17729991 A JP17729991 A JP 17729991A JP 2818054 B2 JP2818054 B2 JP 2818054B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
decomposing
gas
dichloropropane
agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3177299A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05213604A (en
Inventor
克嘉 蓼沼
Original Assignee
克嘉 蓼沼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 克嘉 蓼沼 filed Critical 克嘉 蓼沼
Priority to JP3177299A priority Critical patent/JP2818054B2/en
Publication of JPH05213604A publication Critical patent/JPH05213604A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2818054B2 publication Critical patent/JP2818054B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、固体材料表面に吸着し
た水分子や水酸基、或は気体中に含まれる水分子及び水
酸基を、それらの構成原子である水素と酸素の結合を解
離することによって除去する分解剤とそれを使用して水
分子や水酸基を分解、除去する方法及びそれらの装置に
関し、高真空技術あるいは半導体技術等に代表される各
種先端技術分野において有効となる技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the dissociation of water molecules and hydroxyl groups adsorbed on the surface of a solid material, or water molecules and hydroxyl groups contained in a gas, into hydrogen and oxygen, which are constituent atoms of the molecules. The present invention relates to a decomposing agent to be removed by the method, a method for decomposing and removing water molecules and hydroxyl groups using the decomposing agent, and a device therefor, and relates to a technology which is effective in various advanced technology fields represented by high vacuum technology or semiconductor technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】真空技術はこれまで多くの科学技術を支
える基礎技術として極めて重要であった。しかも今後の
人間社会及び産業を支える技術としての核融合、粒子加
速器、宇宙技術等の巨大科学、超伝導物質の研究開発、
高密度、高集積、超格子を目指す半導体技術やプロセス
の開発、更に電子機器、光利用技術、新素材開発等の最
先端技術分野において、超高真空から更に極高真空の圧
力領域を実用化することが重要且つ不可欠な技術的課題
であるとされている。
2. Description of the Related Art Vacuum technology has been extremely important as a basic technology that supports many technologies. Moreover, nuclear fusion, particle accelerators, space technology and other huge sciences as technologies supporting future human society and industry, research and development of superconducting materials,
Practical application of pressure range from ultra-high vacuum to ultra-high vacuum in the development of semiconductor technologies and processes aiming for high density, high integration and super lattice, and in the most advanced technology fields such as electronic equipment, light utilization technology and new material development Is considered an important and indispensable technical issue.

【0003】一般に高真空度を必要とする場合あるいは
半導体素子等に代表される機能材料、素子等の製造にお
いて、その真空度や材料、素子のグレードを阻害する最
も重要且つ決定的な因子は、真空機器の材料表面に吸着
した気体成分であり、それらの中でも特に材料との吸着
力、親和力の強い水分あるいは材料表面に化学結合した
水酸基(オキシヒドロ基)であるとされている。このた
め、材料表面吸着水の効率的な除去技術の開発が望まれ
ている。
In general, when a high degree of vacuum is required or in the production of functional materials and devices such as semiconductor devices, the most important and decisive factors that hinder the degree of vacuum, materials and device grades are: It is a gas component adsorbed on the material surface of a vacuum device, and among them, it is particularly considered to be water having a strong adsorbing power and affinity for the material or a hydroxyl group (oxyhydro group) chemically bonded to the material surface. For this reason, the development of an efficient removal technique of the water adsorbed on the material surface is desired.

【0004】高真空機器材料表面に吸着した気体成分、
特に吸着水分の除去は、技術的に困難な課題とされてき
た。例えば従来では、加熱することによって吸着成分を
除去するベーキング法、研磨することによって材料表面
を平滑に且つ清浄にする材料の前処理方法、メッキある
いはコーティング又は特殊な表面処理すること等によっ
て材料表面を不活性化状態とする方法、あるいは液体窒
素で冷却して系内の水分を凝縮固結し蒸気圧を低下する
方法、及びその他多くの材料処理法等がこれまでにも開
発され、かつ実用化されてきた。
Gas components adsorbed on the surface of high vacuum equipment materials,
In particular, removal of adsorbed water has been a technically difficult task. For example, conventionally, a baking method of removing adsorbed components by heating, a pretreatment method of a material to smooth and clean the material surface by polishing, a plating or coating or a special surface treatment, etc. A method of deactivation, a method of cooling with liquid nitrogen to condense and condense water in the system to lower the vapor pressure, and many other material treatment methods have been developed and put into practical use. It has been.

【0005】また、LSI等の半導体素子等に代表され
る各種機能材料、素子の製造のための材料、素子等の機
能化処理過程の場合、その材料、素子等の表面状態を吸
着成分の無い清浄な状態に保つことがその機能発現に最
も重要かつ決定的な影響因子である。このため、LSI
素子製造工程においては、その製造用機器やプロセスあ
るいは素子自体の表面に関し、多くの吸着水低減除去法
が研究され実用化されてきた。
Further, in the case of various functional materials typified by semiconductor elements such as LSIs, materials for manufacturing elements, and functionalization processing of elements, the surface state of the materials and elements has no adsorbed components. Keeping in a clean state is the most important and decisive influencing factor for its function expression. For this reason, LSI
In the device manufacturing process, many methods for reducing and removing adsorbed water have been studied and put to practical use with respect to the manufacturing equipment and process or the surface of the device itself.

【0006】材料表面に吸着している水分子は、その強
いファンデルワールス力によって材料表面と強固に吸着
しているため、加熱によってもその完全な除去は極めて
困難である。まして材料表面に結合した水酸基を除去す
ることは、極めて高い温度に加熱する必要があるなど、
その完全な除去はほとんど不可能であった。
The water molecules adsorbed on the surface of the material are firmly adsorbed on the surface of the material due to the strong van der Waals force. Therefore, it is extremely difficult to completely remove the water molecules even by heating. Even more, removing hydroxyl groups bound to the material surface requires heating to extremely high temperatures,
Its complete removal was almost impossible.

【0007】しかも、近年それらの分野における主たる
コンポーネント材料をアルミニウム合金として軽量化や
加工性を図ろうとしているが、このアルミニウム系材料
はその表面に安定な水和酸化被膜や水酸基を形成し、し
かもベーキング温度をあまり高くできないなど、水酸基
はもちろんのこと、吸着水分の除去が困難である。更に
最近では、多くの産業技術分野や特に先端技術分野にお
いて、極めて高い真空度環境、すなわち超高真空や極高
真空といった環境や、半導体素子の高密度、高集積化等
への強い要求がある。こうした状況下では、真空度向上
や半導体プロセスの改善、目標の真空度への到達時間や
そのための経費等が問題とされる。
Furthermore, in recent years, aluminum alloys have been used as the main component material in these fields to reduce the weight and workability. However, this aluminum-based material forms a stable hydrated oxide film and a hydroxyl group on its surface, and It is difficult to remove not only hydroxyl groups but also adsorbed water, for example, because the baking temperature cannot be too high. More recently, in many industrial technology fields and especially in advanced technology fields, there is a strong demand for an environment with an extremely high degree of vacuum, that is, an environment such as an ultra-high vacuum or an ultra-high vacuum, and high density and high integration of semiconductor elements. . In such a situation, there are problems such as improvement of the degree of vacuum, improvement of the semiconductor process, time required to reach a target degree of vacuum, and cost for the purpose.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとしている課題】しかし、上に列挙
した従来の水分除去技術は、何れも吸着水分をその水分
子構造のまま除去する方法であるため、材料に対し極め
て強い吸着力、親和性を有する水分の場合には除去効率
や経済性の点で問題が有った。材料表面に吸着した水
分、ましては水酸基を完全に除去することは極めて困難
で、例えば金属材料等の無機材料表面の吸着水分をベー
キングよって完全に除去するには、その材料を400〜
500℃以上に加熱する必要が有る。しかし、複雑で大
型の材料や装置の場合や材質や構造的にベーキングがで
きない場合は、吸着水分の除去が困難な場合が多い。こ
うした中で、真空度の向上に対する要求が高まるにつ
れ、また粒子加速器に代表されるような高真空環境の高
度化(超高真空度)及び真空装置の巨大化に伴い、これ
までのベーキング法や材料全面に特殊な表面処理を要す
るような従来の水分除去技術に代えて、新たな水分除去
技術の開発が望まれている。
However, the conventional water removal techniques listed above are all methods for removing adsorbed water with its water molecular structure, and therefore have extremely strong adsorption power and affinity for the material. However, in the case of water having the above, there is a problem in terms of removal efficiency and economy. It is extremely difficult to completely remove the moisture adsorbed on the material surface, or even the hydroxyl groups. For example, in order to completely remove the adsorbed moisture on the surface of an inorganic material such as a metal material by baking, the material must be 400 to
It is necessary to heat to 500 ° C. or higher. However, it is often difficult to remove adsorbed moisture in the case of a complicated and large-sized material or apparatus, or when baking cannot be performed due to the material or structure. Under these circumstances, as the demand for the improvement of the degree of vacuum increases, along with the sophistication of a high vacuum environment (ultra high vacuum degree) represented by particle accelerators and the enlargement of vacuum equipment, the conventional baking method and There is a demand for the development of a new moisture removal technology instead of the conventional moisture removal technology that requires a special surface treatment on the entire surface of the material.

【0009】本発明は、前記従来の要望に応え、より効
率的な水分除去が可能な分解剤、方法及び装置を提供す
ることを目的とする。
[0009] It is an object of the present invention to provide a decomposing agent, a method and an apparatus capable of more efficiently removing water in response to the above-mentioned conventional demands.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は前記
目的を達成するため、第一に、常温で水分子或はオキシ
ヒドロ基を揮発性物質に分解する物質を主成分とする気
体状の水分分解剤を提供する。第二に、常温で水分子或
はオキシヒドロ基を揮発性物質に分解する物質を主成分
とする気体状の水分分解剤を固体材料表面に適用し、同
材料表面に吸着した水の構成原子である酸素と水素の結
合を解離して、材料表面の吸着水あるいは材料表面に結
合したオキシヒドロ基を揮発性物質に分解し、除去する
ことを特徴とする材料表面吸着水分解除去方法を提供す
る。第三に、常温で水分子或はオキシヒドロ基を揮発性
物質に分解する物質を主成分とする気体状の水分解剤を
気体中に適用し、同気体中に存在する水の構成原子であ
る酸素と水素の結合を解離して、気体中の水あるいはオ
キシヒドロ基を揮発性物質に分解し、除去することを特
徴とする気体中水分解除去方法を提供する。
That is, in order to achieve the above object, the present invention firstly provides a gaseous water containing as a main component a substance which decomposes water molecules or oxyhydro groups into volatile substances at room temperature. Provide a decomposer. Second, a gaseous water decomposer mainly composed of a substance that decomposes water molecules or oxyhydro groups into volatile substances at room temperature is applied to the surface of a solid material, and the constituent atoms of water adsorbed on the surface of the solid material Disclosed is a method for decomposing and removing water adsorbed on a material surface, which comprises dissociating a bond between oxygen and hydrogen to decompose water and / or oxyhydro groups bonded to the material surface into volatile substances. Third, a gaseous water decomposer whose main component is a substance that decomposes water molecules or oxyhydro groups into volatile substances at room temperature is applied to the gas, and is a constituent atom of water present in the gas. Disclosed is a method for decomposing and removing water in a gas, which comprises dissociating a bond between oxygen and hydrogen to decompose water or an oxyhydro group in a gas into a volatile substance and remove the volatile substance.

【0011】第四に、常温で水分子或はオキシヒドロ基
を揮発性物質に分解する物質を主成分とする気体状の水
分分解剤を固体材料表面に供給する手段と、同材料表面
に吸着した水から分解生成した揮発性物質を固体材料表
面から回収し、除去する手段を有することを特徴とする
材料表面吸着水分解除去装置を提供する。第五に、常温
で水分子或はオキシヒドロ基を揮発性物質に分解する物
質を主成分とする気体状の水分分解剤を閉じられた空間
中に供給する手段と、同材料表面に吸着した水から分解
生成した揮発性物質を同空間から回収し、除去する手段
を有することを特徴とする気体中水分分解除去装置を提
供する。第六に、常温で水分子或はオキシヒドロ基を揮
発性物質に分解する物質を主成分とする液体状の水分分
解剤に気体を通す手段と、水分解剤と気体との分解反応
により生成した揮発性物質を除去回収する手段とを有す
ることを特徴とする気体中水分分解除去装置を提供す
る。
Fourthly, a means for supplying a gaseous water decomposer mainly composed of a substance which decomposes water molecules or oxyhydro groups into volatile substances at room temperature to the surface of the solid material, and adsorbed on the surface of the material. Provided is a device for adsorbing and decomposing water on a material surface, comprising means for collecting and removing volatile substances decomposed and generated from water from the surface of a solid material. Fifth, means for supplying a gaseous water decomposer mainly containing a substance that decomposes water molecules or oxyhydro groups into volatile substances at room temperature into a closed space, and water adsorbed on the surface of the material. The present invention provides a device for decomposing and removing moisture in a gas, comprising means for collecting and removing volatile substances decomposed and generated from the same space from the same space. Sixth, means for passing a gas through a liquid water-decomposing agent mainly composed of a substance that decomposes a water molecule or an oxyhydro group into a volatile substance at room temperature, and is formed by a decomposition reaction between the water-decomposing agent and the gas. Means for removing and recovering volatile substances.

【0012】[0012]

【作用】前記分解剤を固体表面や気体中に適用した場合
に、固体表面に吸着した水分子やオキシヒドロ基(水酸
基)を構成する酸素と水素が解離されるが、それによっ
て生じる反応生成物は揮発性であるため、材料表面や気
体中に何等の残留物を残さず、常温で除去することが可
能になる。
When the decomposing agent is applied to a solid surface or a gas, water molecules adsorbed on the solid surface and oxygen and hydrogen constituting an oxyhydro group (hydroxyl group) are dissociated. The resulting reaction product is Since it is volatile, it can be removed at room temperature without leaving any residue on the material surface or in the gas.

【0013】[0013]

【実施例】次に、実施例により、本発明についてより具
体的に説明する。本発明は、水分子やオキシヒドロ基を
分解する作用を有する気体状の分解剤を真空材料や素子
表面に吹き付け、あるいは真空装置や製造プロセスに注
入することによって、材料表面の吸着水分(及び結合型
水酸基)を常温で分解し除去する技術であり、これまで
の吸着水分除去技術に比べ除去効率あるいは作業性の改
善などの点で有効な技術である。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention provides a method of spraying a gaseous decomposing agent having a function of decomposing water molecules and oxyhydro groups onto a vacuum material or an element surface, or injecting the gaseous decomposing agent into a vacuum device or a manufacturing process, thereby adsorbing moisture (and a bond-type This is a technology that decomposes and removes (hydroxyl groups) at room temperature, and is an effective technology in terms of improvement of removal efficiency or workability as compared with conventional adsorption moisture removal technology.

【0014】水分解性の分解剤としては、表1に示すよ
うな塩素系シラン化合物がその機能を有する。これらは
いずれも常温で気体あるいは液体であっても高い蒸気圧
を有しているものであり、それらによる水分解反応は常
温で進行する。
As a water-decomposable decomposing agent, a chlorine-based silane compound as shown in Table 1 has its function. All of these have a high vapor pressure even if they are gaseous or liquid at room temperature, and the water splitting reaction thereby proceeds at room temperature.

【0015】[0015]

【表1】 ─────────────────────────────────── 分解剤名 化学式 FW m.p.(℃) b.p.(℃ ) ─────────────────────────────────── クロロトリメチルシラン SiCl(CH3)3 108.6 -40 57 シ゛メチルクロロシラン SiClH(CH3)2 94.6 -111 36 シ゛クロロシ゛メチルシラン SiCl2(CH3)2 129.1 -76 70.3 トリクロロメチルシラン SiCl3CH3 149.5 -78 66.4 テトラクロロシラン SiCl4 169.9 -70 57 2,2-シ゛クロロフ゜ロハ゜ン CCl2(CH3)2 113.0 -34.4 70.5 シ゛ホ゛ラン B2H6 27.7 -166 -92.5 ホスケ゛ン(塩化カルホ゛ニル) COCl2 98.9 -128 7.5 ───────────────────────────────────[Table 1] 名 Decomposer name Chemical formula FW mp (℃ ) Bp (℃) ─────────────────────────────────── chlorotrimethylsilane SiCl (CH 3 ) 3 108.6 -40 57 Dimethylchlorosilane SiClH (CH 3 ) 2 94.6 -111 36 Dichlorodimethylsilane SiCl 2 (CH 3 ) 2 129.1 -76 70.3 Trichloromethylsilane SiCl 3 CH 3 149.5 -78 66.4 Tetrachlorosilane SiCl 4 169.9 -70 57 2,2-Dichlorofluorocarbon CCl 2 (CH 3 ) 2 113.0 -34.4 70.5 Diphorane B 2 H 6 27.7 -166 -92.5 Phosphane (Carbonyl chloride) COCl 2 98.9 -128 7.5 ─────────── ────────────────────────

【0016】また、これらの物質の水分解反応を次の式
(1)〜(4)に示す。なお、式(1)に関しては、表
1の塩素系シラン化合物類の中のジクロロジメチルシラ
ンの場合を示す。 (CH32SiCl2 +H2O→[(CH32SiO]+2HCl↑…(1) ジメチルジクロロシラン シリコンポリマー (CH32CCl2 +H2O→(CH32C=O↑ +2HCl↑…(2) 2,2−ジクロロプロパン アセトン B26 +H2O→ 2H2BO3 +6H2 ↑ …(3) ジボラン ホウ酸 COCl2 +H2O→ CO2 ↑+2HCl↑ …(4) ホスゲン 二酸化炭素
The water decomposition reaction of these substances is shown in the following formulas (1) to (4). The formula (1) shows the case of dichlorodimethylsilane in the chlorine-based silane compounds in Table 1. (CH 3 ) 2 SiCl 2 + H 2 O → [(CH 3 ) 2 SiO] + 2HCl ↑ (1) dimethyldichlorosilane silicon polymer (CH 3 ) 2 CCl 2 + H 2 O → (CH 3 ) 2 C = O ↑ + 2HCl ↑ ... (2) 2,2- dichloropropane acetone B 2 H 6 + H 2 O → 2H 2 BO 3 + 6H 2 ↑ ... (3) diborane borate COCl 2 + H 2 O → CO 2 ↑ + 2HCl ↑ ... (4) Phosgene carbon dioxide

【0017】これらの気体状の水分解剤を高真空用の材
料、装置や製造プロセスに吹き込み、それらの材料表面
に強固に吸着している水分(及び材料表面の結合型水酸
基)を分解除去する。この水分解反応は常温で速やかに
進行し、水の分解除去効率も高い。
These gaseous water decomposing agents are blown into high vacuum materials, equipment and manufacturing processes to decompose and remove moisture (and bonded hydroxyl groups on the material surfaces) strongly adsorbed on the surfaces of the materials. . This water splitting reaction proceeds quickly at normal temperature, and the efficiency of water splitting and removal is high.

【0018】例えば、材料表面吸着水の分解除去メカニ
ズムを図1と図2に示す。これらの図に示すように、ジ
クロロプロパンやホスゲンに水分子が接触すると、水分
子構造の酸素と水素の原子間結合が解離し、水分子が破
壊される。ジクロロプロパンやホスゲンによれば、材料
1の表面等に物理的化学的に強固に吸着した水分の分子
構造が破壊される。その結果、水の水素原子は塩化物と
して、酸素原子はアセトンや二酸化炭素として、いずれ
もガス化され材料1の表面から除去される。また、この
水素と酸素の原子間結合を化学的に解離する能力を有す
る前記水分解剤は、材料、素子等の表面に化学結合して
安定に存在するオキシヒドロ基(水酸基)に対しても有
効で、図3に示すようなメカニズムで材料1の表面から
オキシヒドロ基を除去することができる。
For example, FIGS. 1 and 2 show the mechanism of decomposition and removal of water adsorbed on the material surface. As shown in these figures, when a water molecule comes into contact with dichloropropane or phosgene, the interatomic bond between oxygen and hydrogen in the water molecule structure is dissociated, and the water molecule is destroyed. According to dichloropropane or phosgene, the molecular structure of water that is physically and chemically strongly adsorbed on the surface of the material 1 is destroyed. As a result, the hydrogen atoms of water are converted into chlorides, and the oxygen atoms are converted into acetone or carbon dioxide, all of which are gasified and removed from the surface of the material 1. Further, the water splitting agent having the ability to chemically dissociate the interatomic bond between hydrogen and oxygen is also effective for oxyhydro groups (hydroxyl groups) which are chemically bonded to the surface of materials, elements and the like and stably exist. Thus, the oxyhydro group can be removed from the surface of the material 1 by the mechanism shown in FIG.

【0019】この方法を実施するための装置の例を図4
に示す。この装置は、水分解剤の供給制御機能と水分解
反応後に生成し揮発する酸性で腐食性の塩化水素ガスを
効率良く除去する機能を有している。水分解剤Aは、パ
ージガス供給部42から供給されるパージガスと共にそ
の供給部43から水分を除去しようとする対象物が収納
された処理系45内に供給され、前述のようにして水分
子の分解が行なわれる。その反応生成物Bは、固体アル
カリ吸着剤等を含む除害トラップ46を経て、有害物質
が除去された後、系外に排気される。また、前記処理系
45から排気されたガスのうち、水分解剤Aは、循環ポ
ンプ44により処理系45に戻され、再利用される。
FIG. 4 shows an example of an apparatus for carrying out this method.
Shown in This device has a function of controlling the supply of a water splitting agent and a function of efficiently removing acidic and corrosive hydrogen chloride gas generated and volatilized after the water splitting reaction. The water decomposing agent A is supplied into the processing system 45 in which the target to be removed from the supply unit 43 is stored together with the purge gas supplied from the purge gas supply unit 42 and the water molecules are decomposed as described above. Is performed. The reaction product B is exhausted out of the system after harmful substances are removed through a harm removal trap 46 containing a solid alkali adsorbent and the like. Further, among the gas exhausted from the processing system 45, the water decomposing agent A is returned to the processing system 45 by the circulation pump 44 and is reused.

【0020】上記の水分解反応の中で、(1)、
(2)、(4)式の反応の分解生成物として金属材料に
対し腐食性の塩化水素が生成するが、この塩化水素は沸
点が−84.9℃と極めて低く、また結露状態の水分が
無ければ(この高真空環境において問題となっている吸
着水は材料表面に単分子レベルで吸着している状態であ
るため水分が結露している状態は無い)その材料に対し
腐食性を起こさない。しかしシラン化合物の場合、その
水分解反応である(1)式に示すように、水分解反応が
進行した後、材料表面にシリコンポリマーが残留する。
また、(3)式のジボランの場合は、反応生成物として
の塩化水素の生成は無いが、水分分解反応後の材料表面
にホウ酸が残留する。このような吸着水分解反応によっ
て材料表面に不揮発性の反応生成物を残留する薬剤で
は、真空度の向上や半導体素子表面の処理には適さな
い。
In the above water splitting reaction, (1)
Hydrogen chloride, which is corrosive to metallic materials, is generated as a decomposition product of the reaction of the formulas (2) and (4). This hydrogen chloride has a very low boiling point of −84.9 ° C. If it is not present (the adsorbed water which is a problem in this high vacuum environment is adsorbed on the material surface at the single molecule level and there is no moisture condensation), there is no corrosiveness to the material . However, in the case of a silane compound, the silicon polymer remains on the material surface after the water decomposition reaction proceeds, as shown in equation (1), which is the water decomposition reaction.
In the case of diborane of the formula (3), no hydrogen chloride is produced as a reaction product, but boric acid remains on the material surface after the water decomposition reaction. A chemical that leaves a non-volatile reaction product on the surface of a material due to the adsorption water decomposition reaction is not suitable for improving the degree of vacuum or treating the surface of a semiconductor element.

【0021】以上の理由から、真空度向上及び半導体素
子等の表面処理の目的に適した水分解性の気体状薬剤
は、(2)式及び(4)式に示すジクロロプロパン及び
ホスゲンである。これら薬剤によって材料表面に何らの
残留物も生成しないで材料表面から吸着水分が分解除去
され、高真空、半導体素子に適した材料表面状態とな
る。
For the above reasons, water-decomposable gaseous chemicals suitable for the purpose of improving the degree of vacuum and treating the surface of semiconductor elements and the like are dichloropropane and phosgene represented by the formulas (2) and (4). With these chemicals, adsorbed moisture is decomposed and removed from the material surface without producing any residue on the material surface, and the material surface state becomes high vacuum and suitable for semiconductor devices.

【0022】以上は、固体表面に吸着した水分子の分解
除去について説明したが、この点は、気体中に含まれる
水分子を分解する場合についても、水分子の分解反応が
固体表面で行なわれるか、気体中で行なわれるかの違い
があるだけで、その他は全く同様である。図5は、気体
中の水分子を分解、除去するのに適した装置の例を示し
ている。
Although the above description has been given of the decomposition and removal of water molecules adsorbed on the solid surface, the point of this point is that also in the case of decomposing water molecules contained in gas, the decomposition reaction of water molecules is performed on the solid surface. The other is exactly the same, except that it is performed in a gas. FIG. 5 shows an example of an apparatus suitable for decomposing and removing water molecules in a gas.

【0023】液体状の水分解薬剤を満たした容器57中
にアルゴンや窒素等の不活性ガスaが吹き込まれ、これ
らガスaと共に気化した水分解薬剤c’が冷却ユニット
52を経て、固体アルカリ吸着ユニット53、53へ送
られる。図中bは、冷却ユニット52に供給される冷媒
を示す。固体アルカリ吸着ユニット53、53で固体ア
ルカリが除去された後の水分解薬剤c’は、液体窒素ト
ラップ55を通って水分が除去され、乾燥された状態
で、真空チェンバ等の処理系56内に送られる。この処
理系内で、気体中の水分を分解し、発生した揮発性の分
解ガスは、系外に排気される。この排気は、既に述べた
ような除害トラップを経て、有害物質が除去された後、
排気される。
An inert gas a such as argon or nitrogen is blown into a container 57 filled with a liquid water-decomposing agent, and the water-decomposed agent c ′ vaporized together with these gases a passes through a cooling unit 52 to be adsorbed on a solid alkali. It is sent to the units 53, 53. In the drawing, “b” indicates the refrigerant supplied to the cooling unit 52. After the solid alkali is removed by the solid alkali adsorption units 53, 53, the water-decomposing agent c ′ passes through the liquid nitrogen trap 55 to remove water, and is dried in a processing system 56 such as a vacuum chamber. Sent. In this processing system, water in the gas is decomposed, and the generated volatile decomposition gas is exhausted to the outside of the system. This exhaust gas passes through the abatement trap as described above, and after harmful substances are removed,
Exhausted.

【0024】なお、常温で水分子或はオキシヒドロ基を
揮発性物質に分解する物質を主成分とする液体状の水分
分解剤に気体を通し、このとき水分解剤と気体との分解
反応により生成した揮発性物質を除去回収することによ
って、気体中の水分を除去することもできる。
A gas is passed through a liquid water decomposer mainly composed of a substance that decomposes water molecules or oxyhydro groups into volatile substances at room temperature. At this time, a gas is produced by a decomposition reaction between the water decomposer and the gas. By removing and collecting the volatile substances, the moisture in the gas can be removed.

【0025】次に、本発明のより具体的な実施例につい
て説明する。なお、材料表面に吸着した微量の水分の分
解除去性を確認するため、通常の水(軽水:H2O )で
はその分解除去率の定量的評価が困難である。この理由
から、以下の実施では主にトリチウム水(HTO、T2
O )を用いてその放射能を測定することにより、水分
の吸着及び除去の挙動を評価することで本発明の有効性
の確認を行った。
Next, a more specific embodiment of the present invention will be described. It should be noted that it is difficult to quantitatively evaluate the decomposition and removal rate of ordinary water (light water: H 2 O) in order to confirm the decomposability of a trace amount of water adsorbed on the material surface. For this reason, the following implementations mainly use tritium water (HTO, T 2
The effectiveness of the present invention was confirmed by evaluating the adsorption and removal behavior of water by measuring its radioactivity using O 2).

【0026】(実施例1)この実施例においては、微量
吸着水の分解除去の評価をトリチウムを用いて行い、前
記(1)〜(4)式に示した4種類の水分解反応式の
内、ジクロロプロパン及びホスゲンのいずれも反応生成
物を残留しない2種類の水分解薬剤の反応性の確認、分
解効率及び分解除去時間の定量的評価を行った。なお、
有機シラン化合物類も、比較のために実験を行った。こ
の結果を図6に示す。この結果によれば、特にジメチル
ジクロロシラン(DMS)、ホスゲン(COCl2 )及
びジクロロプロパン(DCP)の3種類の薬剤の水分解
効率は非常に良好で、極めて短時間で完全に材料表面吸
着水を除去できることが分かった。
Example 1 In this example, the evaluation of the decomposition and removal of trace amounts of adsorbed water was performed using tritium, and among the four types of water decomposition reaction formulas shown in the above formulas (1) to (4). The reactivity of two hydrolyzing agents that did not leave any reaction product in any of dichloropropane and phosgene was confirmed, and the decomposition efficiency and the decomposition removal time were quantitatively evaluated. In addition,
Organic silane compounds were also tested for comparison. The result is shown in FIG. According to this result, the water-splitting efficiency of the three kinds of chemicals, particularly dimethyldichlorosilane (DMS), phosgene (COCl 2 ) and dichloropropane (DCP), is very good, and the water adsorbed on the material surface can be completely absorbed in a very short time Can be removed.

【0027】(実施例2)この実施例では、材料表面吸
着水と水分解剤との反応後、材料表面の反応生成物の残
留性及びその生成化学種について調査した。この表面測
定結果を図7に示す。この結果、有機性シラン化合物の
場合はいずれも材料表面にシリコンポリマー系の物質を
残留するが、ジクロロプロパン及びホスゲンに関しては
全く残留物が見られない。これは、前記水分解反応式
(2)及び式(4)の通り、反応生成物が材料表面から
揮発したものと考えられる。
Example 2 In this example, after the reaction between the water adsorbed on the material surface and the water decomposing agent, the persistence of the reaction product on the material surface and the chemical species produced were investigated. FIG. 7 shows the results of the surface measurement. As a result, in the case of the organic silane compound, the silicon polymer-based substance remains on the material surface in any case, but no residue is observed with respect to dichloropropane and phosgene. This is considered that the reaction product volatilized from the material surface as shown in the above-mentioned water decomposition reaction formulas (2) and (4).

【0028】(実施例3)この実施例では、本発明の気体
中の水分子分解、除去方法と装置の具体的な適用例とし
て、真空チェンバ内の真空度向上の有効性を評価した。
水分解剤として反応後残留性の無いジクロロプロパンと
ホスゲン、さらに残留性の有る有機シラン系化合物のジ
メチルジクロロシランを各々用い、さらにベーキング法
に関しても試験を行い、無処理の場合と比較した。この
結果を図8に示す。常温でジクロロプロパン及びホスゲ
ン処理を行ったものはベーキング(200℃)したものと
ほぼ匹敵する真空度向上の効果がみられ、一方ジメチル
ジクロロシランの場合は無処理の場合よりも真空度到達
が劣った。これらの結果から、表面残留性の無いジクロ
ロプロパン及びホスゲンの真空度向上効果の有効性が確
認できた。類似の試験結果を図9に示す。
Embodiment 3 In this embodiment, as a specific application example of the method and apparatus for decomposing and removing water molecules in gas according to the present invention, the effectiveness of improving the degree of vacuum in a vacuum chamber was evaluated.
Dichloropropane and phosgene, which have no residual after the reaction, and dimethyldichlorosilane, an organic silane-based compound having a residual, were used as the water splitting agents, respectively, and a baking method was also tested. The result is shown in FIG. Dichloropropane and phosgene treated at room temperature have an effect of improving the degree of vacuum which is almost equivalent to that of baking (200 ° C), while dimethyldichlorosilane is inferior in reaching the degree of vacuum compared to the case of no treatment. Was. From these results, it was confirmed that dichloropropane and phosgene having no surface residual effect were effective in improving the degree of vacuum. FIG. 9 shows a similar test result.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上示した本発明によれば、材料表面に
強固に吸着した微量の水分を効率良く分解することがで
き、しかもその分解された水素原子及び酸素原子を完全
に気体状の化合物として除去できる。この水分分解除去
技術を高真空状態を作るための材料、装置及び半導体素
子材料や製造プロセスに適用することは極めて有効であ
る。
According to the present invention as described above, a trace amount of water firmly adsorbed on the surface of a material can be efficiently decomposed, and the decomposed hydrogen atoms and oxygen atoms can be completely converted into a gaseous compound. Can be removed. It is extremely effective to apply this moisture decomposition and removal technique to materials, devices, semiconductor element materials and manufacturing processes for creating a high vacuum state.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】水分解薬剤として、ホスゲンを用いた場合の材
料表面の吸着水分子の分解メカニズムを示す概念図であ
る。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a decomposition mechanism of water molecules adsorbed on a material surface when phosgene is used as a water-decomposing agent.

【図2】水分解薬剤として、2,2−ジクロロプロパン
を用いた場合の材料表面の吸着水分子の分解メカニズム
を示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a decomposition mechanism of water molecules adsorbed on a material surface when 2,2-dichloropropane is used as a water-decomposing agent.

【図3】水分解薬剤として、ホスゲン及び2,2−ジク
ロロプロパンを用いた場合の材料表面のオキシヒドロ基
の分解メカニズムを示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a decomposition mechanism of an oxyhydro group on a material surface when phosgene and 2,2-dichloropropane are used as a water-splitting agent.

【図4】本発明の実施例による材料表面の水分子分解、
除去装置を示す系統図である。
FIG. 4 shows decomposition of water molecules on a material surface according to an embodiment of the present invention;
It is a system diagram showing a removal device.

【図5】本発明の実施例による気体中の水分子分解、除
去装置を示す系統図である。
FIG. 5 is a system diagram showing an apparatus for decomposing and removing water molecules in gas according to an embodiment of the present invention.

【図6】微量吸着水の分解除去の評価試験における水分
解ガス処理時間と水分分解率との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a water decomposition gas treatment time and a water decomposition rate in an evaluation test for decomposing and removing trace amounts of adsorbed water.

【図7】材料表面吸着水と水分解剤との反応後、材料表
面の反応生成物の残留性及びその生成化学種について表
面測定をした結果のチャート図である。
FIG. 7 is a chart showing the results of surface measurements of the persistence of the reaction product on the material surface and the chemical species produced after the reaction between the water adsorbed on the material surface and the water decomposing agent.

【図8】本発明の気体中の水分子分解、除去方法を真空
チェンバに適用した後、同チェンバを真空吸引したとき
の吸引時間と到達真空度との関係を、比較例と共に示す
グラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the suction time and the ultimate degree of vacuum when the method for decomposing and removing water molecules in a gas according to the present invention is applied to a vacuum chamber and then vacuum-evacuating the chamber together with a comparative example. .

【図9】 本発明の気体中の水分子分解、除去方法を真
空チェンバに適用した後、同チェンバを真空吸引したと
きの吸引時間と到達真空度との関係を、比較例と共に示
すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the suction time and the ultimate degree of vacuum when the chamber is subjected to vacuum suction after applying the method for decomposing and removing water molecules in gas of the present invention to a vacuum chamber, together with a comparative example. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 材料 42 パージガス供給部 43 水分解薬剤供給部 45 処理系 46 除害トラップ 44 循環ポンプ 57 水分解薬剤容器 52 冷却ユニット 53 固体アルカリ吸着ユニット 55 液体窒素トラップ 56 処理系 57 水分解薬剤容器 Reference Signs List 1 material 42 purge gas supply unit 43 water decomposition chemical supply unit 45 treatment system 46 abatement trap 44 circulation pump 57 water decomposition chemical container 52 cooling unit 53 solid alkali adsorption unit 55 liquid nitrogen trap 56 processing system 57 water decomposition chemical container

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 3/18 B08B 3/08 C01B 7/01 H01L 21/304 CA(STN) WPI/L(QUESTEL)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C09K 3/18 B08B 3/08 C01B 7/01 H01L 21/304 CA (STN) WPI / L (QUESTEL)

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 塩素系シラン化合物、2,2−ジクロロ
プロパンおよびジボランから成る群から選択される常温
で水分子或はオキシヒドロ基を揮発性物質に分解する物
質を主成分とする水分解剤。
1. A water decomposer comprising, as a main component, a substance which decomposes water molecules or oxyhydro groups into volatile substances at room temperature selected from the group consisting of chlorine-based silane compounds, 2,2-dichloropropane and diborane.
【請求項2】 水分解剤が2,2−ジクロロプロパンま
たはジボランである請求項1記載の水分解剤。
2. The water splitting agent according to claim 1, wherein the water splitting agent is 2,2-dichloropropane or diborane.
【請求項3】 塩素系シラン化合物、2,2−ジクロロ
プロパン、ホスゲンおよびジボランから成る群から選択
される常温で水分子或はオキシヒドロ基を揮発性物質に
分解する物質を主成分とする水分解剤を固体材料表面に
適用し、同材料表面に吸着した水の構成原子である酸素
と水素の結合を解離して、材料表面の吸着水あるいは材
料表面に結合したオキシヒドロ基を揮発性物質に分解
し、除去することを特徴とする材料表面吸着水分解除去
方法。
3. Water splitting mainly comprising a substance which decomposes a water molecule or an oxyhydro group into a volatile substance at room temperature selected from the group consisting of a chlorine-based silane compound, 2,2-dichloropropane, phosgene and diborane. The agent is applied to the surface of a solid material, dissociating the bonds between oxygen and hydrogen, which are constituent atoms of the water adsorbed on the surface of the material, and decomposing the adsorbed water on the material surface or oxyhydro groups bonded to the material surface into volatile substances And removing the material surface by adsorption.
【請求項4】 水分解剤が2,2−ジクロロプロパン、
ホスゲンまたはジボランである請求項3記載の材料表面
吸着水分解除去方法。
4. The water-splitting agent is 2,2-dichloropropane,
4. The method according to claim 3, wherein the material is phosgene or diborane.
【請求項5】 塩素系シラン化合物、2,2−ジクロロ
プロパン、ホスゲンおよびジボランから成る群から選択
される常温で水分子或はオキシヒドロ基を揮発性物質に
分解する物質を主成分とする水分解剤を気体中に適用
し、同気体中に存在する水の構成原子である酸素と水素
の結合を解離して、気体中の水あるいはオキシヒドロ基
を揮発性物質に分解し、除去することを特徴とする気体
中水分分解除去方法。
5. Water splitting mainly comprising a substance which decomposes a water molecule or an oxyhydro group into a volatile substance at room temperature selected from the group consisting of a chlorinated silane compound, 2,2-dichloropropane, phosgene and diborane. Applying the agent in a gas, dissociating the bond between oxygen and hydrogen, which are constituent atoms of water in the gas, decomposes water or oxyhydro groups in the gas into volatile substances and removes them. Method for decomposing and removing moisture in gas.
【請求項6】 水分解剤が2,2−ジクロロプロパン、
ホスゲンまたはジボランである請求項5記載の気体中水
分分解除去方法。
6. The water-decomposing agent is 2,2-dichloropropane,
The method for decomposing and removing water in a gas according to claim 5, which is phosgene or diborane.
【請求項7】 塩素系シラン化合物、2,2−ジクロロ
プロパン、ホスゲンおよびジボランから成る群から選択
される常温で水分子或はオキシヒドロ基を揮発性物質に
分解する物質を主成分とする水分解剤を固体材料表面に
供給する手段と、同材料表面に吸着した水から分解生成
した揮発性物質を固体材料表面から回収し、除去する手
段を有することを特徴とする材料表面吸着水分解除去装
置。
7. Water splitting mainly comprising a substance which decomposes a water molecule or an oxyhydro group into a volatile substance at room temperature selected from the group consisting of a chlorinated silane compound, 2,2-dichloropropane, phosgene and diborane. A device for supplying an agent to a surface of a solid material, and a device for recovering and removing volatile substances decomposed and generated from water adsorbed on the surface of the material from the surface of the solid material, wherein .
【請求項8】 水分解剤が2,2−ジクロロプロパン、
ホスゲンまたはジボランである請求項7記載の材料表面
吸着水分解除去装置。
8. The water-splitting agent is 2,2-dichloropropane,
8. The apparatus according to claim 7, wherein the apparatus is phosgene or diborane.
【請求項9】 塩素系シラン化合物、2,2−ジクロロ
プロパンおよびジボランから成る群から選択される常温
で水分子或はオキシヒドロ基を揮発性物質に分解する物
質を主成分とする水分解剤を閉じられた空間中に供給す
る手段と、同材料表面に吸着した水から分解生成した揮
発性物質を同空間から回収し、除去する手段を有するこ
とを特徴とする気体中水分分解除去装置。
9. A water decomposer comprising a substance which decomposes a water molecule or an oxyhydro group into a volatile substance at room temperature selected from the group consisting of a chlorine-based silane compound, 2,2-dichloropropane and diborane. An apparatus for decomposing and removing moisture in a gas, comprising: means for supplying into a closed space; and means for recovering and removing from the space a volatile substance decomposed and generated from water adsorbed on the surface of the material.
【請求項10】 水分解剤が2,2−ジクロロプロパ
ン、またはジボランである請求項9記載の気体中水分分
解除去装置。
10. The apparatus according to claim 9, wherein the water decomposing agent is 2,2-dichloropropane or diborane.
【請求項11】 塩素系シラン化合物、2,2−ジクロ
ロプロパン、ホスゲンおよびジボランから成る群から選
択される常温で水分子或はオキシヒドロ基を揮発性物質
に分解する物質を主成分とする水分解剤に気体を通す手
段と、水分解剤と気体との分解反応により生成した揮発
性物質を除去回収する手段とを有することを特徴とする
気体中水分分解除去装置。
11. Water splitting mainly comprising a substance which decomposes water molecules or oxyhydro groups into volatile substances at room temperature selected from the group consisting of chlorine-based silane compounds, 2,2-dichloropropane, phosgene and diborane. An apparatus for decomposing and decomposing water in a gas, comprising: means for passing a gas through the agent; and means for removing and recovering volatile substances generated by a decomposition reaction between the water decomposing agent and the gas.
JP3177299A 1991-06-22 1991-06-22 Water decomposing agent, method for decomposing and decomposing water on material surface using the same, method for decomposing and removing water in gas, and their devices Expired - Lifetime JP2818054B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3177299A JP2818054B2 (en) 1991-06-22 1991-06-22 Water decomposing agent, method for decomposing and decomposing water on material surface using the same, method for decomposing and removing water in gas, and their devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3177299A JP2818054B2 (en) 1991-06-22 1991-06-22 Water decomposing agent, method for decomposing and decomposing water on material surface using the same, method for decomposing and removing water in gas, and their devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05213604A JPH05213604A (en) 1993-08-24
JP2818054B2 true JP2818054B2 (en) 1998-10-30

Family

ID=16028575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3177299A Expired - Lifetime JP2818054B2 (en) 1991-06-22 1991-06-22 Water decomposing agent, method for decomposing and decomposing water on material surface using the same, method for decomposing and removing water in gas, and their devices

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2818054B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7579287B2 (en) 2005-08-12 2009-08-25 Canon Kabushiki Kaisha Surface treatment method, manufacturing method of semiconductor device, and manufacturing method of capacitive element
JP5037058B2 (en) * 2006-08-01 2012-09-26 東京エレクトロン株式会社 Intermediate transfer chamber, substrate processing system, and exhaust method for intermediate transfer chamber
US8113757B2 (en) 2006-08-01 2012-02-14 Tokyo Electron Limited Intermediate transfer chamber, substrate processing system, and exhaust method for the intermediate transfer chamber
JP2013206927A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Substrate drying device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05213604A (en) 1993-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Golden et al. Infrared reflection-absorption spectra of ordered and disordered arachidate monolayers on aluminum
JP2774471B2 (en) A method for removing and passivating moisture from metal surfaces adsorbing moisture.
Sha et al. Quantum studies of Eley–Rideal reactions between H atoms on a graphite surface
Bonzel et al. Observation of a change in the surface electronic structure of Pt (100) induced by reconstruction
Pireaux et al. Electron spectroscopic characterization of oxygen adsorption on gold surfaces: I. Substrate impurity effects on molecular oxygen adsorption in ultra high vacuum
TW387018B (en) Plasma etch with trifluoroacetic acid and derivatives
JP2003512158A (en) Effluent reduction from chemical vapor deposition processes using organometallic raw material reagents
IE922720A1 (en) Process for cleaning integrated circuits during fabrication
Loh et al. Oxygen adsorption on (111)-oriented diamond: a study with ultraviolet photoelectron spectroscopy, temperature-programmed desorption, and periodic density functional theory
JP2004515344A (en) Methods and materials for purifying hydride, inert and non-reactive gases
JP2818054B2 (en) Water decomposing agent, method for decomposing and decomposing water on material surface using the same, method for decomposing and removing water in gas, and their devices
Vorobyova et al. 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde as a volatile inhibitor on the atmospheric corrosion of carbon steel
IE80688B1 (en) Halogenated carboxylic acid cleaning agents for fabricating integrated circuits and a process for using the same
EP0605785A2 (en) Cleaning agents for removing metal-containing contaminants from integrated circuit assemblies and process for using the same
TW403957B (en) Gas phase removal of SiO2/metals from silicon
US6638489B2 (en) Cleaning process and cleaning agent for harmful gas
JP2008507397A (en) Removal of metal contaminants from ultra high purity gases
Borocci et al. Neutral helium compounds: theoretical evidence for a large class of polynuclear complexes
Ganji et al. Theoretical studies on interaction between methanol and functionalized single-walled carbon nanotubes
CN108778451A (en) Filter and its manufacturing method and dry ecthing device and dry-etching method
Zhao et al. Effects of long-chain molecules on the population and orientation of organic molecules at the air/water interface
JP2904226B2 (en) Agent for decomposing and removing tritium from radioactive tritium water-adsorbed contaminants and method for decomposing and removing the same
TWI804127B (en) Gas storage systems and method thereof
Ferraz et al. Adsorption and decomposition of acetone on Si (0 0 1)
JPS61197415A (en) Purification of dichlorosilane