JPH10113537A - 有害物質のスクラビング法 - Google Patents

有害物質のスクラビング法

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JPH10113537A
JPH10113537A JP9189566A JP18956697A JPH10113537A JP H10113537 A JPH10113537 A JP H10113537A JP 9189566 A JP9189566 A JP 9189566A JP 18956697 A JP18956697 A JP 18956697A JP H10113537 A JPH10113537 A JP H10113537A
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JP
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solution
hydrogen fluoride
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spray
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JP9189566A
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Patrick Taylor Mark
パトリック テイラー マーク
Peter Leslie Timms
レスリー ティームズ ピーター
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BOC Group Ltd
Original Assignee
BOC Group Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/50Inorganic acids
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    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良した有害物質のスクラビング方法の提
供。 【解決手段】 ガス流とフッ化水素酸(HF)水溶液又
はフッ化水素イオンHF 2 - 及び酸化剤を含有する溶液
とを接触させることを含む、ガス流から周期表3、4及
び5(b) 族の元素種をスクラビングする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に半導体産業に
おいて見いだされる排気ガス流からの有害物質のスクラ
ビング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子ウェハー/チップ及び他のデバイス
を加工する半導体産業において、多量の有害物質が使用
されている。有害物質としては、周期表の第3、4及び
5(b)族元素の種々の化合物、及び特にそのような元
素の水素化物、例えばシラン(SiH4 )、ホスフィン
(PH3 )、アルシン(AsH3 )、水素化ゲルマニウ
ム(GeH4 )及びホウ化水素(B2 6 )があげられ
る。そのような水素化物ガスは一般的に自燃性かつ毒性
である;半導体プロセスチャンバーから排気ガス流中へ
の水素化物の放出が制御されていないために、チャンバ
ーダクトの閉塞、火事の危険性、製造装置の腐食及び装
置の排気スタックからの目に見えるプラム(plume) を含
む種々の問題を引き起こしている。伝統的な水投与スク
ラビング方法(dosed water scrubbing method)は、一般
的に、副生成物が一般的に固形状であり沈殿して装置の
閉塞を引き起こすという問題があるということがこれま
でに分かっている。湿式スクラバーを酸化剤又は塩基と
ともに投与する場合、スクラビング方法は一般的に、溶
液と例えば不溶性シランとの間の反応速度が遅く、反応
副生成物の溶解性が欠けていることによりこの条件が悪
化するといった欠点がある。それ故、そのような有害物
質のスクラビング方法を改良することが必要とされてい
る。
【0003】
【発明の概要】本発明により、ガス流とフッ化水素酸
(HF)水溶液又はフッ化水素イオンHF2 - 及び酸化
剤を含有する溶液とを接触させることを含む、ガス流か
ら周期表3、4及び5(b) 族の元素種をスクラビングす
る方法を提供する。半導体産業で使用される典型的な元
素は、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、リン、ガリウ
ム、ゲルマニルム及びヒ素である。そのような元素の水
素化物が最も一般的に使用されており、かつ本発明に最
も適用できる。そのような種を使用するプロセスチャン
バーからの排気ガス流は、使用されていない揮発性種、
例えばそれらの水素化物を含み得、該種の又は元素それ
自体の完全な又は部分的酸化、例えばSiOx 煙霧に由
来し得る煙霧を含み得る。排気ガス流はまた、プロセス
チャンバーにおいて、より簡便に又はより安全に元素を
導入するのに使用される元素の有機金属源を使用するこ
とにより生じるガス/蒸気を含むことができる。例え
ば、 ケイ素の導入についてテトラメチルオルトシリケート
(TEOS) リンの導入についてトリメチルホスファイト(TMP) ホウ素の導入についてトリメチルボレート(TMB) アルミニウムの導入についてトリメチルアルミニウム
(TMA) があげられる。本発明の方法は、排気ガス流からの全て
の種を一般的にスクラブすることができる。HF2 -
オンは酸フッ化物の形態で、最も有用には一種以上のフ
ッ化水素アンモニウム、フッ化水素カリウム又はフッ化
水素ナトリウムの形態で存在することができる。HFそ
のものの水溶液を使用してもHF2 - イオンが存在して
いるとしても、濃度は0.05〜5モル濃度、好ましく
は1〜2モル濃度(2重量%〜4重量%)が好ましい。
【0004】HFは半導体設備の湿式ベンチからの廃酸
流であり得る。廃塩基、例えばアンモニア水溶液と廃H
F溶液を、例えば1×NH3 対2×HFのモル比で混合
することにより、酸フッ化物溶液を得ることができる。
特に酸フッ化物溶液は、スクラブしたガス流により流さ
れたガス状のHFの量を減少させるのに効果的である。
好ましい酸化剤としては、酸素、過酸化水素(H
2 2 )、オゾン、第二鉄イオン(Fe3+)、マンガン
イオン(Mn2+)、硝酸(HNO3 )又は塩素があげら
れる。オゾン及び過酸化水素が好ましい。反応促進剤を
溶液に添加するのが有利である。反応促進剤は、溶液中
に存在する遷移金属マンガン(Mn2+)、鉄(Fe2+
Fe3+)、コバルト(Co2+)、ニッケル(Ni2+)及
び銅(Cu2+)の一種以上のイオンであるのが好まし
い。反応促進剤は銅イオン源として硫酸銅溶液を添加す
ることを含むのが最も好ましい。全体的に、反応促進剤
特に銅イオンを、0.0001モル濃度よりも過剰に添加する
のが好ましく、最も好ましくは0.005 〜0.01モル濃度量
を添加するべきである。本発明の方法の操作において、
水溶液中にHF又は水溶液中にHF2 - イオンを含有す
るスクラブした水溶液を、適当なポンプを通して保持タ
ンクから排気ガス流のフローに溶液が噴霧されるスプレ
ーノズルまで、酸化剤を含有する溶液と同時に流した。
廃棄ガス流におけるシラン破壊の効率は、ガスと溶液の
混合物を波長200〜400nmの紫外線にさらすこと
により大きくすることができる。光源は、スプレーチャ
ンバー内にのせることができる。光により、シラン分子
を攻撃できるフリーラジカルの溶液中での形成を活性化
する。例えば、酸化剤として過酸化水素とともに、紫外
線によりシラン上でのフリーラジカル攻撃を惹起して分
解させるヒドロキシルラジカル(OH・) が得られる。
【0005】
【実施例】本発明をさらに理解するために、本発明の方
法において使用した装置の模式図を示す添付の図を具体
例としてのみ示す。図により、本発明の方法を実施する
ための装置を示す。装置は、ガス入り口1とガス出口2
及びその間のスプレーチャンバー3を含む。スプレーノ
ズル4は、実質的に入り口1の中心の垂直真下4に位置
する。装置はまた、排水溜め5及びパイプを含む。パイ
プは、フッ化水素/酸化剤導入ゾーン6及びポンプ7を
介してスプレーノズルと排水溜め5とをつなぐものであ
る。装置の操作において、廃フッ化水素及び廃過酸化水
素(両方とも分離型半導体加工プラントからの廃棄物と
して含まれる)を水と混合して約1.5モル濃度のフッ
化物と1モル濃度の過酸化水素とを含有する水溶液を形
成する導入ゾーン6を通して、ポンプ7により排水溜め
5から水を(最初に)引く。また、硫酸銅を任意に溶液
に添加して、反応促進剤として約0.005 モル濃度の銅イ
オン(Cu2+) を提供する。そこからポンプ7によりス
プレーノズルを通してスプレー水溶液を汲み上げて、シ
ラン(SiH4 )を含有する排気ガスの入り口の真下
で、スプレーチャンバー3に向かって溶液の比較的細か
いスプレー8を形成する。排気ガスと水溶液との均質混
和物をスプレー8で噴霧し、下記の化学反応をさせる
が、全て標準的な化学技術によりさらなる処理にパイプ
輸送できるし、又は排気流とのさらなる相互作用(inter
-action)のために回収することもできる。酸化剤として
過酸化水素を用いる典型的な反応を下記(1)に示す: SiH4 +4H2 2 +6HF → H2 SiF6 +8H2 O (1) 酸化剤として酸素及びオゾンを用いる典型的な反応を下
記(2)及び(3)にそれぞれ示す: SiH4 +2O2 +6HF → H2 SiF6 +4H2 O (2) 3SiH4 +4O2 +18HF2 → 3SiF6 2++18F- +6H+ +12H2 O (3)
【0006】上記の反応生成物は全て一般的に水に可溶
性であり、粒状反応生成物が形成する傾向にありかつし
ばしば多量に存在してしまう従来技術の方法と比較し
て、生成物をシステムから容易に除去できるようにな
る。フッ化水素酸(HF)溶液又はフッ化水素イオン
(HF2 - )を含有する溶液を用いた場合にさらに有利
であるのは、スクラブされた揮発性種、特にシランの酸
化生成物が全て、シランの場合を式(4)及び(5)に
示したようにHF又はHF2 - イオンと反応する傾向に
あり、それにより溶けるようになる: SiO2 +6HF → H2 SiF6 + 2H2 O (4) SiO2 +6HF2 - → SiF6 2-+ 2H+ +2H2 O (5) これにより、気相とのさらなる相互作用のために水溶液
の表面を解放し、ダストプラム(dust plumes) 及び固形
状閉塞が形成するのを防止し、それによりシステムの信
頼性を高める。水溶液とシラン含有排気ガスとの混合物
を、スプレーチャンバー3の上にのせた光源からの波長
300nmの紫外線にさらすさらなる実験により、紫外
線を使用することによる本発明の方法をスクラブする効
率がより大きいことが具体的に説明される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法において使用した装置の模式図を
示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター レスリー ティームズ イギリス ブリストル ビーエス6 7イ ーキューレッドランド コート ロード 18

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス流とフッ化水素酸(HF)水溶液又
    はフッ化水素イオンHF2 - 及び酸化剤を含有する溶液
    とを接触させることを含む、ガス流から周期表3、4及
    び5(b) 族の元素種をスクラビングする方法。
  2. 【請求項2】 元素が一種以上のホウ素、アルミニウ
    ム、ケイ素、リン、ガリウム、ゲルマニウム及びヒ素で
    ある請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 元素種が元素の水素化物である請求項1
    又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 HF2 - イオンが酸フッ化物の溶液の形
    態で存在する請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 酸フッ化物が一種以上のフッ化水素アン
    モニウム、フッ化水素カリウム又はフッ化水素ナトリウ
    ムである請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 フッ化水素濃度が0.05〜5モル濃度
    である請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 フッ化物濃度が1〜2モル濃度である請
    求項7記載の方法。
  8. 【請求項8】 酸化剤が過酸化水素を含有する請求項1
    〜7のいずれか1項記載の方法。
  9. 【請求項9】 酸化剤がオゾンを含有する請求項1〜7
    のいずれか1項記載の方法。
  10. 【請求項10】 酸化剤が溶液中に第二鉄イオン(Fe
    3+)を含有する請求項1〜7のいずれか1項記載の方
    法。
  11. 【請求項11】 溶液中に反応促進剤が存在する請求項
    1〜10のいずれか1項記載の方法。
  12. 【請求項12】 一種以上の遷移金属マンガン(M
    2+)、鉄(Fe2+、Fe3+)、コバルト(Co2+)、
    ニッケル(Ni2+)及び銅(Cu2+)のイオンが溶液中
    に存在する請求項11記載の方法。
  13. 【請求項13】 銅イオン源として硫酸銅を溶液に添加
    する請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 溶液及びシラン含有ガスの混合物を、
    波長200〜400nmの範囲の紫外線にさらす請求項
    1〜13のいずれか1項記載の方法。
JP9189566A 1996-07-15 1997-07-15 有害物質のスクラビング法 Pending JPH10113537A (ja)

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GB9614848:1 1996-07-15
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