JPS6038968B2 - 半導体用ガスの除害法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体用ガスの除害方法に関するものであり
、さらに詳しく述べると、無機塩類を含む水酸化アルカ
リ水溶液を吸収液とし、回転式微細気泡発生装置を用い
シランを含むて半導体用ガスを吸収せしめ、除害する方
法に関するものである。

半導体の製造に用いられるシランは、熱分解によってシ
リコンの結晶を基板上に成長させたり、シリコンの酸化
膜を形成させるために重要なガスであるが、自然発火性
の強いガスであり、空気中におけるシランの自然発火範
囲は３〜１００％とＬ・われており、放出時に爆発の危
険性を有している。

半導体用ガスとは、半導体の製造に必要不可欠なシラン
、アルシン、ホスフィン、ディボラン等を含有するガス
の総称であるが、本発明では主としてシランを対象とす
る。

半導体製造用には通常数パーセントから数十パーセント
の濃度のシランを水素、アルゴンまたは窒素の如きガス
で稀釈したガスが使用されるこが多いが、半導体製造時
の装置内洗浄あるいは消費後の高圧容器内には高濃度の
シランが残っている。これらをこのまま大気中に放出す
ると爆発の危険性が大きく、防災上からシランの安全な
除害方法が嘱望されてきた。従来、これら混合ガス中の
シランを除害する方法としては、少量づつ空気中で燃焼
させるか、水酸化アルカリ水溶液に吸収させる方法が主
として用いられてきた。しかしながら、これらの方法で
は、除去効率が充分でないため、シランの爆発の危険性
を含んでいるので、安全な方方法とは言えなかつた。こ
のような情況に鑑み、本発明者らはシランを含む半導体
用ガスの安全な除害方法について鋭意検討を重ねてきた
が、吸収剤として無機塩類とくに、塩化ナトリウムまた
は塩化カリウムを含む水酸化アルカリ水溶液を用いれば
効率よくシランを除去することを見出し、本発明に至っ
た。

さらに除去装置として気液接触効率の良い回転式微細気
泡発生装置を使用すれば、さらに効果的に殆んど完全に
除去できることを見出し、本発明を完成した。すなわち
、本発明の目的は半導体用ガスのシランを完全に除去し
て、爆発の危険を皆無にする方法を堤供することにあり
、その要旨とするところは、シランを含む半導体用ガス
を回転式微細気泡発生装置に導き、塩化ナトリウムまた
は塩化カリウムを含む水酸化アルカリ水溶液に吸収させ
シランを除去することを特徴とする半導体用ガスの除害
法である。

本発明者らは、シランの吸収剤として考えられる各種の
水溶液について長年に亘り実験を重ねた結果、塩化ナト
リウムまたは塩化カリウムを含む水酸化アルカリ水溶液
が最も有効でることを見出した。

その反応式は、ＳｉＨ４十犯２０一Ｓｉ０２十４日２と
考えられ、ここで水酸化アルカリはこの加水分解反応を
促進させる役目を果すが、水酸化アルカリ水溶液だけで
は、発生させたシランの微細気泡がすぐに再合一して大
きな気泡に戻り、そのため気液の接触効果がうすれ、シ
ランの除去は充分とはいえない。

この欠点を補うには、適当量の無機塩類とくに塩化ナト
リウムまたは塩化カリウムを添加すれば良いことを見出
した。これによって微細気泡の再合一を防止し、気液の
接触効果を充分高めることができるので、シランを完全
に除去することができた。多数の実験結果から、無機塩
類の濃度としては０．５〜２０重量％、水酸化アルカリ
の濃度としては０．２〜１０重量％が良好な結果を得る
ことがわかった。

これより低濃度の場合は吸収率が悪く、これより高濃度
にしても吸収効率が上らないばかりか工業的操作上、沈
澱閉塞などの弊害を生ずる場合があった好ましくない。
ここで本発明で使用する無機塩類とは、塩化ナトリウム
または塩化カリウムであり、これらの無機塩は水溶液の
状態で中性であり、かつ溶解度も大きいので有利に使用
できる。

また、本発明で使用する水酸化アルカリとしては水酸化
ナトリウム、水酸化カリウムがあげられるが通常水酸化
ナトリウムを用いるのが経済的である。さらに本発明者
らは、本発明の反応には気液後触させるときの気泡が充
分に小さいことが必要であることを見出した。

これは、本反応が多くのデータより無機塩類を含む水酸
化アルカリ水溶液へのシランの拡散律速と考えられるこ
とにより結論づけられた。ここで本発明者らは、如何に
してシランガスの微細な気泡を無機塩類を含む水酸化ア
ルカリ水溶液中へ送り込むかという点について、さらに
検討を行なった。

種々の気液接触装置について比較の結果、回転式微細気
泡発生装置が最も本発明の反応に適していることがわか
った。

該装置は例えば特公昭３６一２４０５１号公報、特公昭
４０−１５０９び号公報、特公昭４３−１３１２１号公
報に記載のごときもので、その要部は液中でカップ状の
回転子を高速で回転させ、そのカップの内側にガスを連
続的に送入し、カップの下端からガスを溢流させる構造
になっている。このガスはガスと液体との比重差に基づ
く遠心効果によって回転子表面にガス層を形成する。こ
のガス層と回転体まわりの液との間には相対速度がある
ため、この間の摩擦によってガス層が引きちぎられ、微
細な気泡となって液中に分散させることができる。本装
置はロータリーアトマイザーと称され、カップに多数の
孔を穿ったもの、カップの上方に旋回防止用ガイド板を
設けたもの、カップが有底の柱境体であるもの、カップ
の外面に突起を設け、もしくは絹を巻付けたもの、カッ
プの下端に気体の排出を均一ならしめる緩衝手段を設け
たもの、カップ自体が５０山ｍ以下の多孔壁よりなるも
の等種々の改良が加えられたものが知られてる。いずれ
も本発明に適しているが、特に回転子の周囲に網を取付
けた構造のものが優れた効果があった。このようなロ−
タリーアトマィザーを通じて半導体用ガスを無機塩類を
含む水酸化アルカＩＪ水溶液中に送り込み、シランが完
全に加水分解され、シランによる爆発ないいま燃焼の危
険性の問題が解決できる。

さらに本発明の特徴としては、ロータリーアトマィザー
は回転子が絶えず回転しているので、充てん塔、棚段塔
のように装置上に沈澱が堆積して吸収効果を妨げるよう
なことはなく連続して除害を行うことができる。以下実
施例を示して本発明の実施態様を説明する。

実施例 １ ロータリ−アトマイザーＴＯＰＣＡ−Ｌ−２型《日本産
業技術株式会社製》‘こ約５．５その水を入れ、さらに
塩化ナトリウム１２０夕、水酸化ナトリウム４０夕を入
れて溶解し、外周にプラスチック製の絹を取付けた回転
子（４０で×５山）を２５０仇ｐｍで回転させながら、
純シランを０．２〜２．５そ／ｍｉｎの割合で導入した
。

いずれの場合も本装置のガス放出口において爆発ないい
ま燃焼の現象は全くみられなかった。実施例 ２ 実施例１における塩化ナトリウム１２０夕を塩化カリウ
ム１５０のこかえた以外は実施例１と同様に操作してシ
ランを除去した結果、ガス放出口において爆発ないいま
燃焼することはなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シランを含む半導体用ガスを回転式微細気泡発生装
   置に導き、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムを含む水
   酸化アルカリ水溶液に吸収させシランを除去するとを特
   徴とする半導体用ガスの除害法。 ２ 塩化ナトリウムまたは塩化カリウムの濃度が０．５
   〜２０重量％を占め、かつ水酸化アルカリ水溶液の濃度
   が０．２〜１０重量％である特許請求の範囲１記載の方
   法。 ３ 回転式微細気泡発生装置がロータリーアトマイザー
   である特許請求の範囲第１記載の方法。