JPH02303521A - 無機フッ化物含有ガス除害方法 - Google Patents

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］ 本発明は、ドライエツチング排ガスのような無機フッ化
物含有ガスを処理して無害化する方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年、ドライエツチング用のガスあるいはＣＶＤ原料と
して、三フッ化窒素、六フッ化タングステン、六フッ化
イオウ等の気体状の無機フッ化物が用いられている。

無機フッ化物の中でも、三フッ化窒素は、以下のような
点で特に注目されている。三フッ化窒素は、ＮＦａ−Ｆ
の結合エネルギーがＣＦ、−Ｆの結合エネルギーの約半
分であるため、フロン１４等より少ない放電エネルギー
でプラズマ状態となり、ドライエツチング速度が増大す
るとされている。また、三フッ化窒素は、分子中に炭素
を含まないことから、ウェハー表面への炭素汚染がない
。

また最近では、三フッ化窒素は、ＣＶＤ装置のチャンバ
ークリーニング用ガスとしても注目されており、特にメ
タルＣＶＤ装置や低温酸化膜ＣＶＤ装置のチャンバー内
に堆積した、タングステン、ケイ化タングステン、酸化
ケイ素、多結晶シリコン等をプラズマエツチングで除去
するクリーニング用ガスとして、今後需要が増大するも
のと考えられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の気体状無機フッ化物は、毒性があり、何らかの処
理により、除害する必要がある。例えば、三フッ化窒素
は、−酸化炭素と類似した毒性を有し、Ｔ、Ｗ、Ａ、値
（１日８時間、１週４０時間労働作業環境許容濃度）は
ｌｏｐｐｍであり、排出ガス中の残存三フッ化窒素を少
なくとも１０ｐｐｍ以下にする必要がある。

三フッ化窒素は安定な化合物であり、１００℃以下の温
度ではほとんどの酸や塩基性水溶液と反応しないため、
従来から考えられている処理方法としては、例えば都市
ガス等の可燃性ガスと混合燃焼することにより分解処理
する方法がある。しかし、この方法では、三フッ化窒素
を完全に分解することは困難で、コスト面や運転管理面
でも最善の方法とは言えず、簡便な処理方法が望まれて
いた。

他に、三フッ化窒素の処理方法については、三フッ化窒
素をＳｉ、　Ｂ、　Ｗ、　Ｍｏ、　Ｖ、　Ｓｅ、　Ｔｅ
、　Ｇｅまたはこれらの非酸化物系化合物と反応させる
方法（特公昭６３−４８５７０　）　、炭素と反応させ
る方法（特開昭６２−２３７９２９）等が報告されてい
る。これらの方法は、いずれも反応温度が３００〜６０
０℃と高いため、大がかりな外部ヒーターが必要で、装
置全体が大型化し、取扱いが不便でコストが高いなど実
用上の問題点があった。

Ｃ課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を排除して、効率よく簡便かつ
安全に、気体状無機フッ化物を含有する気体を処理し、
大気汚染または作業環境上問題のないよう無害化する処
理方法の提供を目的としている。

すなわち、本発明の要旨は、無機フッ化物を含有する気
体を酸水素炎中に導入して、水素還元することにより無
機フッ化物含有ガスを除害する方法に関するものである
。

本発明において、無機フッ化物を含有する気体は、水素
を含むガスと混合した上、酸素と混合し、燃焼せしめて
も良（、酸素水素炎中に無機フッ化物を含有する気体を
導入しても良い。

後者の場合、無機フッ化物含有気体は、還元炎領域に導
入するのが好ましい。無機フッ化物は、この時水素によ
り還元され分解する。本発明においては、酸水素炎にて
無機フッ化物を還元しているため、都市ガスと燃焼させ
る場合に比べて、はるかに効率良く、無機フッ化物を除
去できる。都市ガスにも部分的に水素が含まれているが
、都市ガスと混合燃焼させる場合には、処理すべき気体
に比べて極めて大過剰の都市ガスが必要であり、バーナ
ーも太き（なり、装置全体も大きくなるが、水素を用い
る場合には、水素の混合量が少なくてもすむため、小さ
く簡単な装置で十分である。しかも、本発明においては
、無機フッ化物の除去効果は極めて高く実質上完全に分
解することができる。

本発明方法において、例えばＮＦｉは、以下のように反
応するものと考えられる。

２ＮＦｓ　＋　３Ｈｚ−Ｎ、　＋　６ＨＦＮＦｓ＋　３
Ｈｚ　−ＮＨ４Ｆ＋　２ＨＦＮＦｘ＋３Ｈ＊→ＮＨ４Ｈ
Ｆ、　＋　ＨＦこれらの反応によって生成するフッ化水
素等は、アルカリ洗浄等の公知の技術で容易に除去する
ことが可能である。ＮＨＪＦについては、冷却固化させ
た後フィルターで除去することもできる。他の無機フッ
化物の反応生成物についても、同様に公知の技術で容易
に除去できる。

本発明で用いる水素の量は、還元すべき無機フッ化物の
当量の１０倍以上の過剰であることが好ましい。また、
酸素が水素に対して過剰になるように燃焼させると、未
反応の水素をなくすことができる。

本発明方法において、気体状無機フッ化物を含有する気
体としては、無機フッ化物１００％の気体でも、他の気
体が含まれているものでも良い。共存する気体は限定さ
れるものではなく、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活
性ガス、あるいは他のドライエツチングガス（フロン類
、塩化物等）または酸素、塩素、フッ化水素等いずれも
共存して差し支えない。

［実施例］ モノシランと六フッ化タングステンの混合ガスをＣＶＤ
装置内に導入し、プラズマ状態下でシリコンウェハー上
に、ケイ化タングステンの膜生成を行った。膜の生成を
終えた後、ＣＶＤ装置内に三フッ化窒素（純度９９．９
％以上）を１２０ｍｊ２７分の流量で導入し、プラズマ
状態としてチャンバー内壁に堆積したケイ化タングステ
ンをプラズマエツチングで除去した。この間未反応の三
フッ化窒素を含む（約２％）排ガスを、１２０ｍＩ２／
分の流量で、水素８０ｆｆｌＩ２／分と混合し、さらに
空気５２０ｍＡ　７分と混合して内径５ｍｍのステンレ
ス製のバーナーに導入して燃焼させ三フッ化窒素を分解
し除害した。燃焼後の気体中の三フッ化窒素は、ガスク
ロマトグラフの検出限界（ｌ　ｐｐｍ　）以下であった
。そして、この値は、３０分間連続して排ガスを処理し
ても変わらなかった。

また上記バーナーは、ケイ化タングステン膜生成時にお
ける、未反応のモノシランを含むガスも同様に除害でき
ることがわかった。

［発明の効果］ 本発明では、水素を用いて無機フッ化物を還元分解する
ため、小型な装置を用いて、極めて高い効率で大量の無
機フッ化物含有気体を処理することができる。

更に、実施例に示したようにＣＶＤによる膜生成時に発
生する未反応のシランの様なものを含む気体をも、本発
明に従った装置で連続的に処理することが可能である。

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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機フッ化物を含有する気体を、酸水素炎中に導
   入して、水素還元することにより無機フッ化物含有ガス
   を除害する方法。