JPH0253086B2 - - Google Patents

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JPH0253086B2
JPH0253086B2 JP62035411A JP3541187A JPH0253086B2 JP H0253086 B2 JPH0253086 B2 JP H0253086B2 JP 62035411 A JP62035411 A JP 62035411A JP 3541187 A JP3541187 A JP 3541187A JP H0253086 B2 JPH0253086 B2 JP H0253086B2
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JP
Japan
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sio
exhaust gas
catalyst
film
temperature
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JP62035411A
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Yoshikazu Kikuchi
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KIKUCHI KK
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KIKUCHI KK
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
<産業上の利用分野> 本願発明は、半導体製造中の排ガス処理方法に
関し、詳しくはCVD等によるICの製造工程中に
生ずる排ガスの処理方法に関する。 <従来の技術> まず現在一般的な半導体の製造工程について簡
単な説明を加えておく。 電気伝導性のあるシリコンチツプを包むものと
して適合する物質といえば、酸化シリコン、窒化
シリコン、酸化アルミニウムなどである。酸化シ
リコン(SiO3)はチツプのシリコン自体を高温
にして酸素にふれさせると、ある程度は作れる
が、あまり厚くは出来ないのと、厚くしようとす
るとICの構造自体が高い温度によつて変わつて
しまうという問題がおこる。窒化シリコン
(Si3N4)は、高温で窒素にふれさせても反応は
ないから、別の方法で作るしかない。SiO3でも、
Si3N4でも、それ自身の融点はシリコン(1400
℃)よりはるかに高い。このような物質を、その
融点よりずつと低いところで、つまり500℃ぐら
いから800℃ぐらいで生成できるのがCVD
(Chemical Vapor Deposition、化学的気相成長
法)であり、ICの製造工程の重要なもののひと
つである。CVDの原理は、エピタキシヤル成長
の場合と同じものである。 CVD装置では石英パイプの中に、サセプタと
呼ばれる石英板をやや傾けて置き、この上にシリ
コンウエハを並べる。このサセプタはウエハの温
度を均一にする台であり、下側から赤外線ランプ
で熱したり、高周波コイルを使つて誘導加熱して
やる。高周波加熱の場合は、サセプタの中にカー
ボンをいれておく。この石英パイプの中へSiH4
(シラン)、O2、N2のガスを混合して送り込み、
ウエハの温度が300℃以上になつていると、SiH4
とO2が反応してSiO2になつてウエハ上に付着す
る。この場合、N2は混合ガスを薄めている不活
性ガスである。N2で薄めないと、SiH4が爆発的
に反応してしまうからである。 ICの工程では、温度が低くてSiO2が作れれば
色々と便利である。高い温度になると、せつかく
前にきちんと入れておいた不純物が、また動いて
しまうからである。CVD法では、300℃ぐらいで
もSiO2が出来有用である。ところが、300〜500
℃で出来たSiO2を調べてみると、本当のSiO2
は大分違うものである事が判つてきた。例えば
HFでこの膜を溶かしてみると、酸素でSiを酸化
させた膜より10倍も早く溶けてしまう。これはこ
の膜がきちんとSiO2になつておらず、Si2O3とか
SiOという不安定な物質が含まれているからであ
る。このため、あまり低温で作られたものは“軟
らかい”SiO2として考えられ、“硬い”SiO2はや
はり700℃以上で成長させる事が多い。 SiH4、O2、N2を使う他にも色々なガスが調べ
られていて、SiH4+CO2+N2もよく使われる。
また、SiH4の代わりにSiCl4でも可能である。こ
の他に有機オキシランと呼ばれるSi(OC2H54
どの有機化合物(液体)の蒸気を流してやつても
SiO2膜ができる。この方法は低温でSiO2が作ら
れ、またその後で熱すると硬いSiO2になるので、
長いことメサトランジスタの保護膜として使われ
ていた。 SiH4+CO2+N2を使うとき、僅かのB2H6
か、PH3、AsH3などのガスを混入してやると、
それぞれB、P、Asを含むSiO2になる。Pが入
つたSiO2をPSGと呼ぶことがある。このPSGは、
純粋なSiO2よりも安定なSiO2として使われる。
それは、空気中に僅かに存在するNaなどのイオ
ンがSiO2膜に付くと、膜の中に入つて動き廻り、
ICの特性を変えてしまう。ところがP原子が入
つていると、このNaを捕まえて動けなくしてし
まうという効果があり、保護膜として多く使われ
ている。 SiO2は安定な絶縁物であるが、それでもNaや
水分に対しては充分とは言えない。これに対し
て、窒化シリコン(Si3N4)は更に安定で、Na
などのイオンを殆ど通させず、水分に対しても
SiO2よりも遥かに保護効果が大きい。 このSi3N4をCVDで作るためには、SiH4とア
ンモニア(NH4)を混合して流す。成長温度は
750〜1150℃ぐらいである。出来たSi3N4は非常
に安定なので、SiO2のようになかなか簡単にフ
オトエツチングが出来ない。Si3N4の上にSiO2
重ねて、このSiO2をまずフオトエツチングし、
更に、このSiO2をマスクとして、Si3N4をエツチ
ングすることも行われている。但し、最近はプラ
ズマエツチングなどを利用するようになつた。 Si3N4は、このように有効な膜ではあるが、こ
れを直接シリコンの表面につけると、膜中に含ま
れているイオンのためにICに影響を与える。そ
のため、一般にはまずSiO2をつけてシリコンを
軟らかく保護し、次にSi3N4で外からの攻撃を防
ぐという2段構えの構造がとられている。 Si3N4はよい膜であるが、反応温度が高い。こ
の膜を、なんとかAlの配線の後でつけられない
ものかという問題が提起された。ICをプラスチ
ツクで封止するとき、外部からの水分に対して
Alがどうしても弱いので、この点を改良したい
という要求からである。Si3N4の反応用炉にArを
入れ、高周波をかけて放電を起こさせると、プラ
ズマの状態になる。これにSiH4とNH4を入れる
と、反応を起こす能力が大きくなり、250℃ぐら
いから400℃ぐらいでも、かなりよいSi3N4膜が
成長することが判つた。これをプラズマCVDと
いう。 炉の中の圧力を減らして0.3mHg(1mmHgを
1Torrと呼ぶ。)ぐらいにすると、炉の中のガス
の動きが良くなり、ウエハを縦型にたくさん入れ
ても(ちようど不純物拡散をするときと同じ方
法)ガスがウエハの全部に良く行き渡ることが判
つた。これを減圧CVD法と呼ぶ。 以上が一般的な半導体の製造法の概要である。
上述のSiH4(モノシラン)、PH3(ホスフイン)、
B2H6(ジボラン)、AsH3(アルシン)であるが、
一例としてその1分間当たりの使用量を下表1に
示す。
【表】 <発明が解決しようとする問題点> 上表1で解るように半導体製造装置内で使用さ
れる原料ガス(ドーピングガス)はその40%に過
ぎず、残りは他の排ガスと一緒に環境中へタレ流
されていた。 最近はスクラバーを使用し水で溶解したり、薬
液で処理したりしているが、水に対する溶解度も
低く(70mg/100mlH2O0℃)、PH3の場合は薬液
で処理すると有機りんに変化したりして好ましく
ない。 又最近はケイソウ土、シリカゲル等に、アルカ
リ、酸化剤の塩を添加した吸着剤が使用されてい
るが、高濃度ガスの風量が1.5m3/分以上になる
と装置は大きくなり、同時に取り替え等のメンテ
ナンス費用が月間50万〜100万円かかる。 このような事から建設費用が坪当たり400万円
にもなるクリーンルーム内に上記装置を設置する
となると莫大な費用がかかり、除去効率も劣化す
る。当然小型で除去効率の高い装置が要求され
る。 本願発明は、上記環境保全・省スペース・省コ
ストを阻む問題の解決を目的とする。 <問題点を解決するための手段> 而して本願発明は、CVD法等による半導体の
製造ガス中のアルミン、ホスフイン、ジボラン等
の水素化合物又はガリウム、ゲルマニウム、イン
ジウム、りん等の両性元素を含んだガス(−
族)又は従来処理が困難とされていた有機金属化
合物を含んだ排ガスを、白金触媒と低温(200〜
300℃)で接触反応させて該触媒上にを形成し、
有害物質を回収・除去することが特徴とする半導
体製造中の排ガス処理方法の提供を図るものであ
る。 <実施例> 以下にこの発明の好適な実施例を例示的に詳し
く説明する。ただし、この実施例に特に特定的な
記載(「〜の材質・素材は〜に限る。」とか「〜の
容量は〜に限る。」等)がないかぎりは、この発
明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものでは
なく、単なる説明例に過ぎない。 従来のCVD反応炉の排気側に触媒反応器(一
つに限定する旨ではない。多段反応がある場合
は、それに対応して反応器の数を増やしてやつて
もよいという意味である。)を設ける。この反応
器は、反応温度を一定に保つためのヒーターを備
えたものである。更に反応器は、前処理装置(集
塵機)を備えており、これは反応によつて生じた
化合物を除去し、次の反応に備えるものである。 有機金属化合物を含んだ排ガスの処理用のとし
てSi、P、Fe、Brが触媒上に化合物を作る事を
利用し、高価な白金触媒の代用とする事ができ
る。いずれも触媒に対しては妨害物質になるが、
前後で酸化アルミナ、コージライト等のフイルタ
ーを設置し、処理温度と同一の温度に上げてやれ
ば触媒の寿命が延びるのでコスト的にも充分見合
うものである。 上記点から高価な白金触媒だけでなく、選択的
に排ガス中の金属元素、非金属元素と化合しやす
い触媒の調整を行う。 例えばSiH4(モノシラン)、PH3(ホスフイン)、
AsH3(アルシン)などは、下表2のような金属
化合物として回収可能である。
【表】 以下にその具体的な一例(実装置として構成し
たもののデータであり、実験室においてのもので
はない。)を示すと、 処理ガス量…3Nm3/分 ヒーター…10kw、350℃昇温可能 触媒反応器…0.02m3(18) SUS−304、SV=10000/HR. 前処理触媒反応器…0.02m3(18) SUS−304. 前処理装置(集塵機)…ベンチエリースクラバー
水洗浄. 測定法…硝酸銀液吸収後モリブデンブルー溶
媒抽出吸光光度法. PH3(ホスフイン)使用触媒CuO CrO MnO3
−Al2O3
【表】 測定法…ガステツク検知管使用 PH3(ホスフイン)使用触媒Pt−Al2O3
【表】 PH3(ホスフイン)使用触媒CuO CrO MnO3
−Al2O3
【表】 PH3(ホスフイン)使用触媒CuO CrO MnO3
−Al2O3
【表】 上記比較例のように当初のデータにおいては、 SV=10000/HRで処理量3Nm3/分 3Nm3/分×60分/10000=0.018m3→18 を途中で触媒を SV=15000/HRとしても 3Nm3/分×60分/15000=0.012m3→12 となり、除去率は変わらない。 触媒寿命としては現時点で実稼働2000〜3000時
間が妥当ではないかと考えられる。 <発明の効果> コスト的には吸着剤の1/3以下になり、装置の
大きさも体積比で1/5以下に押さえられる。従つ
て環境保全・省スペース・省コストという点にお
いて本願発明は多大な効を奏するものである。更
に半導体製造ガス、有機金属化合物、非金属元素
を含む排ガスを触媒上に金属化合物(半導体触
媒)を形成・生産し、廃棄物触媒となつたものを
希少金属分として回収するのみならず、有用な金
属錯体として利用する方法をも提供しえるもので
ある。 特に白金を触媒とするため除去効率は著しく高
められ、他の重金属触媒を用いるよりも効能率に
排ガス処理が行えるものである。これは、白金の
反応の高さのみならず、白金の汎用性によつて、
適宜触媒の選択による反応環境整備の排除によ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 CVD法等による半導体の製造により生じた
    排ガスを、白金を触媒とし接触反応させてこの触
    媒上に化合物を形成し、金属化合物として回収・
    除去することを特徴とする半導体製造中の排ガス
    処理方法。 2 上記触媒反応が約200〜350℃で行われる事を
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体製
    造中の排ガス処理方法。
JP62035411A 1987-02-17 1987-02-17 半導体製造中の排ガス処理方法 Granted JPS63200820A (ja)

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