JPH0417690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、シラン系排ガスの高度処理方法に関
する。 さらに詳しくは、半導体製造用シランガスの排
ガスをアルコールを含むアルカリ性水溶液と接触
処理する高度排ガス処理方法に関する。 今日の半導体工業の発展はめざましく、超
LSI、化合物半導体、アモルフアス太陽電池な
ど、まさに、日進月歩の技術革新を続けており、
半導体製造用ガスの使用量も増大しつつある。 かかる半導体製造用ガス、特にモノシラン、ジ
シラン、トリシラン等を含有するシラン系ガス
は、熱分解、光分解、プラズマ分解等の方法によ
り結晶質あるいはアモルフアスのシリコンを基板
上に成長させたり、シリコンの酸化膜や窒化膜を
形成させるために不可欠なガスである。しかしな
がらかかるシラン系ガスは反応性、自然発火性が
強い上に、例えば、モノシランの場合、吸収によ
り呼吸器を激しく刺激するなど毒性が強く、若
し、高濃度で外部に放出されるならば、人体およ
び自然環境への悪影警は計り知れないものがあ
る。そのため我国においては、良好な作業環境の
保持、自然環境の破壊の防止を目的として半導体
工業における排ガス中のシランガス濃度の規制が
強化されつつあるし、米国においても「米国産業
衛生監督官会議」がモノシランの作業環境濃度を
0.5ppmに設定するなど厳しい規制が実施されつ
つある。 通常、半導体製造用には、水素、ヘリウム、ア
ルゴン、窒素などのガスでシラン系ガスを数％か
ら数10％に希釈したガスが用いられることが多い
が、時には希釈しない100％のシラン系ガスが用
いられることもある。 半導体製造装置稼働時には、これらのシラン系
ガスを高濃度に含むガスが必然的に装置外に排出
される。通常は、排ガスを空気と混合して出来得
る限り燃焼させる様工夫された装置によつて処理
したり、水酸化アリカリ水溶液と接触処理する方
法（特開昭56−84619号、同57−94323号）などに
よつてシラン系ガス濃度を低減処理したる後大気
放出されている。しかしながらこれら従来技術の
燃焼による方法、水酸化アルカリ水溶液と接触処
理する方法などによつて処理せる排ガス中には、
尚5ppm以上のシラン系ガスが残存し、これを上
記米国における規制値の0.5ppm以下にすること
はとうてい不可能であつた。かかる事態は自然環
境の保護、労働安全衛生上の見地からは看過し得
ない状態であり、排ガス中のシラン系ガスを少く
とも0.5ppm以下にまで除去する高度処理技術の
開発が持たれているゆえんである。 本発明者らは、かかる社会的要求に鑑み、シラ
ン系ガスを技術的に可能な限り望ましくは
0.5ppm以下にまで除去するべく鋭意研究を重ね
た結果、半導体製造装置からの排ガスを(1)シラン
系ガスを高濃度に例えば10000ppm以上含む場合
は好ましくは先ず従来技術により、たとえば先ず
空気を混合して燃焼処理してシラン系ガス濃度を
適当な濃度まで予備的に低減させるため後、(2)ま
たシラン系ガス濃度がある程度低い場合、たとえ
ば数千ppm〜数ppm程度の場合はそのままアルコ
ールを含有するアルカリ性水溶液と接触処理する
ことによつて排ガス中のシラン系ガスの濃度を少
くとも0.5ppm、さらには0.1ppm以下、すなわち
実質的に含有量を零とし得ることを見出し本発明
を完成した。 すなわち本発明の目的は、半導体製造装置の排
ガス中のシラン系ガスをほぼ完全に、すなわち少
くとも0.5ppm以下、望ましくは0.1ppm以下に除
去する方法を提供することにありその要旨とする
ところはシラン系ガスを含む排ガスをアルコール
を含むアルカリ性水溶液と接触処理することを特
徴とする高度排ガス処理方法である。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明に使用するアルカリ性物質としては、 リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネ
シウム、カリウム、カルシウムルビジウム、ス
トロンチウム、セシウム、バリウムなどのアル
カリ金属アルカリ土類金属の水酸化物；炭酸、
亜硝酸、亜硫酸、亜リン酸、オルトケイ酸、メ
タケイ酸、次亜塩素酸、次亜リン酸、シアン化
水素、ピロリン酸、ホウ酸、リン酸などの無機
弱酸の塩；酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、
アジピン酸、アゼライン酸、フマル酸、マレイ
ン酸、マロン酸、カプロン酸、ギ酸、クエン
酸、シユウ酸、酒石酸、乳酸、リンゴ酸、イタ
コン酸、アスコルビン酸、サリチル酸、フエノ
ール、フタル酸（ｏ、ｍ、ｐ）、メトキシ安息
香酸、レゾルシン、安息香酸、クレゾール
（ｏ、ｍ、ｐ）、オキシ安息香酸、クロルフエノ
ール（ｏ、ｍ、ｐ）などの有機弱酸の塩； アンモニアやメチルアミン（モノ、ジ、ト
リ）、エチルアミン（モノ、ジ、トリ）、プロピ
ルアミン（モノ、ジ、トリ）、ブチルアミン
（モノ、ジ、トリ）、アミルアミン、ヘキシルア
ミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、エタ
ノールアミン（モノ、ジ、トリ）などのアミン
及びエタノールアミン類（すなわち一般式

【式】ここでR₁、R₂、R₃はそれぞれ 水素または炭素数１〜８の置換または非置換脂
肪族または芳香族炭化水素基を示す）、水酸化
テトラアルキルアンモニウム（一般式

【式】ここでR₁、R₂、R₃、R₄ はそれぞれ水素または炭素数１〜８の置換また
は非置換脂肪族または芳香族炭化水素基を示
す）、グアニジン或いはヒドラジン及びその誘
導体（置換または非置換脂肪族または芳香族炭
化水素基を有するグアニジン或いはヒドラジ
ン）などのアンモニアから誘導される塩基性物
質およびそれらの炭酸、亜硝酸、亜硫酸、亜リ
ン酸、オルトケイ酸、メタケイ酸、次亜塩素
酸、次亜リン酸、シアン化水素、ピロリン酸、
ホウ酸、リン酸などの無機弱酸の塩；酢酸、プ
ロピオン酸、アクリル酸、アジピン酸、アゼラ
イン酸、フマル酸、マレイン酸、マロン酸、カ
プロン酸、ギ酸、クエン酸、シユウ酸、酒石
酸、乳酸、リンゴ酸、イタコン酸、アスコルビ
ン酸、サリチル酸、フエノール、フタル酸
（ｏ、ｍ、ｐ）、メトキシ安息香酸、レゾルシ
ン、安息香酸、クレゾール（ｏ、ｍ、ｐ）、オ
キシ安息香酸、クロルフエノール（ｏ、ｍ、
ｐ）などの有機弱酸の塩 などが挙げられ、それらが単独であるいは混合物
として水溶液の形で用いられる。該アルカリ性物
質の濃度は0.5〜30重量％、好ましくは１〜15重
量％の範囲である。 本発明は該アルカリ性水溶液にアルコールを含
有させるものである。 かかるアルコールとしては、 メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−
又はiso−プロピルアルコール、ｎ−又はiso−
又はsec−又はtert−ブチルアルコール、ｎ−
又はiso−又はsec−又はtert−アルミアルコー
ル、１−又は２−又は３−ヘキサノール、１−
又は２−又は３−又は４−ヘプタノール、１−
又は２−又は３−又は４−オクチルアルコール
など炭素数１−８の置換または非置換脂肪族ま
たは芳香族炭化水素基を有するアルコール； フエノール、ｏ−、ｍ−、ｐ−クレゾールな
どの芳香族アルコール などが挙げられ、それらが単独であるいは混合
して前記アルカリ性水溶液に添加して用いられ
る。アルコールの含有割合は２〜85重量％、好
ましくは10〜30重量％の範囲がよい。 本発明は、前記のアルコールを含有するアルカ
リ性水溶液を処理液としてシラン系ガスを含有す
る排ガスを処理するものである。 本発明を実施するに当つては、排ガスと処理液
の接触を可能な限り増す方策をとることが望まし
い。しかしながらそのために特殊な装置を用いる
必要はなく、一般に用いられ気液接触装置が十分
使用可能である。例えば処理液中へガスを分散さ
せる型の強力な撹拌機を有する回分気泡槽、目皿
を有する、あるいはそれにさらに泡鐘をかぶせた
型の棚段塔、あるいは排ガス中へ処理液を分散さ
せる型の適当な形状の充填物を充填した充填塔、
可能な限り処理液を細かく排ガス中へ噴射するス
プレー塔などが使用可能であり、これらの装置の
うち適当なものを本発明実施時の排ガス量などの
条件によつて適当に選択すればよい。 なお、処理液の供給は(1)その一定量を限られた
時間繰り返し使用した後更新する所謂バツチ回分
方式、(2)あるいは少量ずつ常時供給し、供給され
た処理液と同量の液を抜出し廃棄する連続方式の
いずれの方式をとつてもよい。 また、本発明実施時の圧力は加圧状態が好まし
いが、必ずしも加圧は必要なく排ガス量などとの
兼合いによつて決められる。 次に実施例により本発明を具体的に示すが、本
発明はかかる実施例に限定されるものではない事
は勿論である。 実施例 １〜16 （モノシランガスの処理） 実験装置としては第１図に示した装置を使用し
た。１は充填塔で内径５cm、塔長50cm、充填物と
して直径３mmのガラスビーズを35cmの充填層高に
充填した。 純モノシランガスを窒素ガスで希釈し、
110.5ppmの所定の濃度のモノシラン含有ガスに
調整しガス溜め２にたくわえた。次いで、このガ
ス溜め２よりシランガスを第１図に示した如くア
ルコールを含むアルカリ性水溶液の処理液３を連
続的に供給している、充填塔１に通気し該処理液
と併流接触処理し、充填塔出口ガス４中のモノシ
ラン濃度を分析した。処理液は循環使用した。 この時のガス流量は200ml／min、また処理液
の組成は第１表に示したごとくでありその通液量
150ml／minである。なお、処理温度は室温であ
る。分析はPID検出機を備えたガスクロマトグラ
フにより行つた。分離カラムはPEG20Mである。
またモノシランの検出限界は0.1ppmである。 実験結果を第１表に示した。 処理ガス中のモノシラン残存濃度は実質的に零
になつていることがわかる。 実施例 17〜32 （ジシランガスの処理） 純ジシランガスを窒素ガスで希釈して95.3ppm
の濃度のジシラン含有ガスを調整した。次いで実
施例１〜16と同様の方法で実験を行つた。尚、ジ
シランのガスクロマトグラフによる分析の検出限
界は0.1ppmである。 実験結果を第２表に示した。 処理ガス中のジシラン残存濃度は実質的に零に
なつていることがわかる。 比較例 １〜12 実施例において用いたモノシランあるいはジシ
ラン含有ガスをアルカリ性水溶液にて処理した。
実験方法、分析法は実施例と同じである。 実験結果を第３表に示した。 第３表より明らかなごとく、処理ガス中のモノ
シランやジシランの残存濃度はなお10ppm前後も
あることがわかる。

【表】

【表】

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の１例を
示すフローシート図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルコールを含むアルカリ性溶液と接触・処
   理することを特徴とするシラン系排ガス高度処理
   方法。 ２ シラン系ガスがモノシラン、ジシラン、トリ
   シランの少なくとも一種を含むガスである特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 処理後のシラン系排ガス濃度を0.5ppm以下
   にする特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   の方法。