JPS61118117A - 有毒ガス成分を含むガスの処理方法 - 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、シラン、アルシン、ホスフィン、ジボラン等
の有毒ガス成分を含むガス、特に半導体製造プロセスに
おいて排出されるガスを無害化処理する方法に関するも
のである。

従来の技術 半導体製造プロセスにおいては、結晶成長、ドーピング
、膜生成などの目的に使用したシラン、アルシン、ホス
フィン、ジボランなどのガスが水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンなどのバランスガスと共に排出される。シラン
、アルシン、ホスフィン、ジボランなどのガスは有毒で
あるため、排出ガスを大気中に放散する前にその中に含
まれる有毒ガスを除去する必要がある。

これら有毒ガスを除去する方法として、従来種々の方法
が知られているが、その多くは単独の有毒ガス成分を除
去するものであり、シラン、アルシン、ホスフィン、ジ
ボランなどの多種の成分が混在している場合には適用で
きないことが多かった。

そこで、多種の有毒ガスが混在している場合の排出ガス
の処理方法として、（Ａ）燃焼炉による燃焼酸化方法、
さらに詳しくは、半導体製造の際発生する有毒ガス成分
を含むガスを都市ガスおよび空気と混合してから燃焼し
、ついで燃焼ガスを冷却してから、燃焼物を活性炭に吸
収させるか吸収液に吸収させる方法（たとえば特開昭４
９−５４２８８号公報）、ＣＢ）シランの如き自然発火
性のガスをまず燃焼させ、ついで他の有毒ガス成分を適
当な吸着剤を用いて除去する方法、゛などが提案されて
いる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記（Ａ）の方法は、運転操作が複雑で
あること、運転コストが過大であることなどの問題があ
った。

また、上記（Ｂ）の方法は、シランの燃焼酸化物である
Ｓ　ｉｏｚの微粒子が後の工程の吸着剤に付着して目詰
りなどのトラブルを招くことが多いため、シランの燃焼
酸化物除去のための複ＩＩな工程を組込まねばならず、
必ずしも有効な方法とは言えないものであった。

本発明は、このような従来の問題点を解決する５、　　
　ことを目的になされたものである。

問題点を解決するための手段 本発明は。

「シラン、アルシン、ホスフィン、ジポラン等の有毒ガ
ス成分を含むガスを無害化処理するにあだり、 吸着強化剤を添着した活性炭にガスを接触させて、ガス
中のシラン以外の有毒ガス成分を除去する第一工程を遂
行し、 ついで、該第一工程から導出されたガスをシラン処理系
に導いて、ガス中のシランを除去する第二工程を遂行す
ること を特徴とする有毒ガス成分を含むガスの処理方法。

をその要旨とするものであり、このようにまずシラン以
外の有毒ガス成分の処理を行い、ついでシランの処理を
行うという特定の工程配列を採用することにより、上記
問題点を完全に解決するに至った。

以下本発明の方法を詳細に説明する。

第一工程 す 本発明においては、まず、吸着強化剤を添着した活性炭
にシラン、アルシン、ボスフィン、ジポラン等の有毒ガ
ス成分を含むガスを接触させて、ガス中のシラン以外の
有毒ガス成分を除去する第一工程を遂行する。

簀毒ガスとしては、ケイ素、ヒ素、リン、ホウ素、セレ
ン、ゲルマニウム、ハロゲン等の元素の水素化物やハロ
ゲン化物などがあげられ、特にシラン、アルシン、ホス
フィン、ジポランが典型的なものとしてあげられる。

これらの有毒ガスを含むガスとしては、半導体製造プロ
セスにおいて結晶成長、ドーピング、膜生成などの目的
に使用した後の排出ガスがあげられる。このガスは、通
常、シラン、アルシン、ホスフィン、ジポランなどの有
毒ガスを少量成分として含み、水素、窒素、ヘリウム、
アルゴンなどのバランスガスを多量成分として含む。

そのほか、光ファイバー砂いわゆるニューセラミックス
の製造工程から出る排ガス、コークス炉・高炉・転炉か
ら発生するガス、石油留分分解ガス、天然ガス、地−ド
水汲上げに伴なって湧出するガスなども、その中に含ま
れる有毒ガス成分除去の”ため、本発明の方法を適用す
ることができる。

吸着強化剤としては、 （ａ）銅化合物、たとえば、炭酸塩、塩基性炭酸塩、硝
酸塩、硫＃塙、リン酸塩、有橋酸塩、本酸化物、酸化物
、ハロゲン化物など、（ｂ）銅化合物と、アルカリ金属
化合物、アルカリ土類金属化合物、アルミニウム、チタ
ン。

バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケ
ル、亜鉛、カドミウム、鉛の各化□　合物から選ばれた
化合物との併用、（ｃ）正クロム酸塩。

（ｄ）アンモニア性クロム酸銀。

（ｅ）過マンガン酸塩、 （ｆ）硝酸銀。

（ｇ）鉄化合物。

などが例示される。

活性炭としては、ヤシ殻、石炭、コークス、木炭１石油
ピッチ等を原料として製造された活性炭が用いられ、そ
の形状は破砕状、各種成形状、繊維状など任意である。

′ 上記のような吸着強化剤を上記活性炭に添若させること
により、吸着強化剤添着活性炭が得られる。この添着活
性炭と有毒ガス成分を含むガスとを接触させることによ
り、ガス中のシラン以外の有毒ガス成分が吸着除去され
る。

なお、添着活性炭の種類によっては、空気（酸素）の存
在下に高い吸着能を発揮するものと、空気（酸素）が混
入しなくても吸着能の高いものとがある。そこで、前者
の添着活性炭を用い、かつガス中に酸素が含まれていな
いときは、ガスと添着活性炭との接触に先立ち、ガス中
に空気を導入することが要求される。ただしそのように
すると、シランが酸化してＳ　ｉ０２となって添着活性
炭に付着し、吸着塔の目詰まりの原因となることがある
ので、シランの濃度がある限度以下になるまで不活性ガ
スで系を希釈することが望ましい。

上記添着活性炭による吸着処理は、工業的には、吸着塔
に添着活性炭を充填してそこにガスをξ　　　導入する
方式が有利である。この場合、複数の塔を並設して、−
の塔にガスを供給して吸着処理を行っている間に、他の
塔の添着活性炭の取換えまたは賦活を行うようにする。

また、破過点に達す、る前に塔の切換えを行う必要があ
るので、塔の適当な位置に感知器を付設したりするなど
、適当な破過点認知手段を講することが望ましい。

第二工程 本発明においては、Ｌ記第一工程から導出されたガスを
シラン処理系に導いて、ガス中のシランを除去する。

シラン処理系としては、ガスをシラン処理剤と接触させ
る方法、燃焼法によりガス中のシランを除去する方法を
はじめ種々の方法が採用されるが、ガスをシラン処理剤
と接触させる方法が工業的には有利である。

シラン処理剤を用いる場合の処理剤としては、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウムなどの水酸化アルカリの水溶
液が好ましく、この際水酸化アルカリと共に、塩化ナト
リウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化カルシ
ウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリ
ウムなどの無機塩を併用することもできる。第一工程か
ら導出されたガスとこの処理剤水溶液との接触は、工業
的には、ジェットスクラバー、ロータリーアトマイザ−
などの装置を用いて行うことが有利である。

実施例 次に実施例をあげて、本発明の方法をさらに説１９１す
る。

実施例１ 第１図は本発明の方法の一例を示したフローシートであ
り、この実施例は、添着活性炭として空気を混入しなく
ても吸着能の高いものを用いる場合に適している。

点線で囲まれた（１）はシラン以外の有毒ガス成分を捕
集する第一工程を示し１点線で囲まれた（２）はシラン
を処理する第二工程を示す。

（３）は反応炉であり、ここから導出するシラン、アル
シン、ホスフィン、ジボランなどを含むガスは、必要に
応じて設ける真空ポンプ（４）やフィルター（５）を経
て、第一工程（１）に導入される。

第一工程（１）は、装置的には２基の吸着塔（６）、（
６）およびそれに付随の配管・バルブ類からなる。

吸着塔（６）には吸着強化剤添着活性炭が充填してあり
、一方の吸着塔（６）に導入されたガスはここで添着活
性炭と接触して、アルシン、ホスフィン、ジボランなど
シラン以外の有毒ガス成分が吸着除去される。一方の吸
着塔（６）が破過点に達する直前にガスの流れはもう一
方の吸着塔（６）に切換えられ、先の吸着塔（６）の内
容物は新しい添着活性炭と取換えられるか、あるいは賦
活に供される。管路（７）は装置各部の洗浄のための管
路であり、ここから不活性ガス、たとえば窒素ガスが導
入される。（８）は不活性ガスを吸湿させるための水槽
であり、必要に応じ設けられる。

第二工程（２）は、装置的にはジェット式スクラバー（
９）およびそれに付随の機器・配管からなる。

スクラバー（９）にはたとえば水醜化ナトリウムの水溶
液（１０）が入れられており、この水溶液はポンプ（１
１）により、スクラバー（９）の一端側上部に送られて
、ノズル（１２）から噴出される。この噴出は、水溶液
を噴霧状にすると共に。

系を陰圧にしてガスをスクラバー（９）内に吸引する役
割を果たす、噴霧状となった水溶液と該ノズル（１２）
の近くに導入されてきたガスとは接触して、ガス中のシ
ランが除去される。スクラバー（９）の他端側上部空間
からは、処理後のガスがブロアー（１３）により排出さ
れる。　　（１４）は飛沫が系外に同伴するのを防ぐ充
填物である。

スクラバー（９）はバッチ運転することもできるが、連
続運転するときは、スクラバー（９）に新しい水酸化ナ
トリウム水溶液を一定割合で補充すると共に、水溶液（
１０）の一部を外部に排出する。

９　　　上記装置を用い、かつ添着活性炭として武田薬
品工業株式会社製ＡＰＲＣ−２を用いて、シラン５００
０ｐｐｍ、アルシンｔ０００ｐｐ■、ホスフィン１１０
００ｐｐおよびジボラン１００・ｏ　　ｐｐ国を含む水
素ガスの処理を行ったが１円滑に操作を行うことができ
、しかも、第二工程からの排出ガス中の有毒ガス成分の
濃度を、大気中へ安全に排出しうるレベル以下に低減す
ることができた。

実施例２ 第２図は本発明の方法の他の一例を示したフローシート
であり、この実施例は、添着活性炭として空気の存在下
に高い吸着能を発揮するものを用いる場合に適している
。

この実施例では、管路（１５）から空気を導入しており
、これにより吸着塔（６）に充填した添着活性炭の吸着
活性が高められる。しかし、空気の混入はガス中のシラ
ンの酸化を招いて、生成した５ｉ０２．が吸着塔（６）
の目詰まりの原因となり、吸着塔（６）の円滑な運転を
阻害するおそれがあるので、管路（１５）からの空気混
入に至る前に、希釈用の不活性ガス、たとえば窒素ガス
を管路（１８′）より導入する。シランの酸化を生ずる
濃度はおよそ５０００ｐｐ■以上であるので、ガス中の
シラン濃度がそれ以下になるように不活性ガスで希釈す
るのである。

第２図中地の構成および引用符号の意味は第１図の場合
と同様であるので、説明を省略する。

丘記装置を用い１．かつ添着活性炭として武田薬品工業
株式会社製ＡＰＲＣ−１を用い、さらに吸着塔（６）に
至るガス中のシラン濃度が１１０００ｐｐになるように
窒素ガスで希釈すると共に、空気も導入して、シラン５
０００ｐｐｍ、アルシン１１０００ｐｐ、ボスフィン１
００ＯＰＰ１１およびジボラン１１０００ｐｐを含む水
素ガスの処理を行ったが、円滑に操作を行うことができ
、しかも、第二工程からの排出ガス中の有毒ガス成分の
濃度を、大気中へ安全に排出しうるレベル以下に低減す
ることができた。

作　　　用 実施例１および第１図においては、反応炉（３）から送
られてきた有毒ガス成分を含むガスは、吸着塔（６）マ
添着活性炭と接触してアルシン、ホスフィン、ジボラン
等シラン以外の有毒ガス成分が吸着除去され、ついで、
スクラバー（９）で噴霧状の水酸化ナトリウム水溶液と
接触してシランが除去され、反応炉（３）から導出され
たガス中に含まれる有毒ガス成分は全て除去される。

また、実施例２および第２図においては、反応炉（３）
から送られてきた有毒ガス成分を含むガスは１反応炉（
６）に至る前に管路（１Ｂ）から導入された不活性ガス
により希釈され、ついで管路（１５）から導入された空
気と混合して吸着塔（６）に送られ、そこで添着活性炭
と接触してアルシン、ホスフィン、ジポラン等シラン以
外の有毒ガス成分が吸着除去され、ついでスクラバー（
９）で噴霧状の水酸化ナトリウム水溶液と接触してシラ
ンが除去され１反応炉（３）から導出されたガス中に含
まれる有毒ガス成分は全て除去される。

発明の効果 本発明においては、従来の方法とは異なり、まｆ　８−
Ｉ　ＩＥＩでアルシン、ホスフィン、ジボランなどシラ
ン以外の有毒ガス成分を添着活性炭により除去し、つい
で第二工程でシランを除去するという工程配列を採用し
たため、多種の有毒ガス成分を含むガスであっても、効
率良く有毒ガス成分を除去することができる。また、従
来のようにシラン除去工程を先に設けたために生ずる吸
着塔の目詰まりなどのトラブルが防止され、長期間にわ
たり円滑にガス中の有毒ガス成分除去の操作を行うこと
ができる。

また、−の系統から排出される有毒ガスは単独成分であ
るが、他の系統と頻繁に切替ちれて他の種類の有毒ガス
成分が排出されるような場合にも本発明の方法は有利で
ある。つまり、従来であれば有毒ガス成分に合せてそれ
に見合う数の処理設備を設けると共に、排出ガスの切換
えに応じて処理系を選択しなければならないところ、本
発明にあっては、上記のような第一工程および第二工程
をそのまま実行すればよい、たとえばシランだけを有毒
ガス成分として含むガスの場合は、第−工、　　　程１
おいては吸着塔（６）内を９″が通過する“けで充填し
である添着活性炭には影響を与えず、第二工程において
シランが除去される。このように本発明は、有毒ガス成
分の種類が異なるものに切換えられるたびにそれに応す
る対策をとる必要がないので、コントロール面でも！ｅ
置ココスト点でも有利である。

【図面の簡単な説明】

Ｍ１図は本発明の方法の一例を示したフローシートであ
り、８２図は本発明の方法の他の一例をボしたフローシ
ートである。 （１）・・・第一工程、（２）・・・第二工程、（３）
・・・反応炉、（４）・・・真空ポンプ、（５）・・・
フィルター、（８）・・・吸着塔、（７）・・・管路、
（８）・・・水槽、（９）・・・スクラバー、　　（ｔ
ｏ）・・・水溶液、（１１）・・・ポンプ、（１２）・
・・ノズル、（１３）・・・ブロアー、　　（１４）・
・・充填物、（１５）　　、　　（１Ｂ）・・・管路手
続補正書 昭和５９年１２月２９日 １　事件の表示 昭和５９年特許願第２４００８４号 ２　発明の名称 有毒ガス成分を含むガスの処理方法 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　大阪市浪速区元町２丁目１番１号名称　大ｖＡＩ
！！Ｉ素株式会社 代表者用口源兵衛 ４　代理人　　〒５３３ 住　所　大阪市東淀用区東中島１丁目１９番１１号明細
書の発明の詳細な説明の欄 ６補正の内容 （１）本願明細書同１３頁４〜１１行の「上記装置を用
い、・・・円滑に操作を行うことができ、」を法文の通
りに訂正する。 「上記装置を用い、かつ添着活性炭として武田薬品工業
株式会社製ＡＰＲＣ−１を用いて、シラン５０００ｐｐ
ａ＋、アルシン１１０００ｐｐ、ホス、インｌｏｏｏｐ
ｐｍおよびジボラン１１０００ｐｐを含む水素ガスの処
理を行った。なお、供給ガスには、それが吸着塔（６）
に至る前に、管路（１６）から窒素ガスを導入してシラ
ン濃度がｔｏｏｏ　ｐｐｌ以下になるように希釈すると
共に、管路（１５）からは空気を導入した。ガス処理操
作は円滑に行うことができ、１ （２）同１４頁６行の「反応炉（６）」を「吸着塔（６
）Ｊに訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シラン、アルシン、ホスフィン、ジボラン等の有毒
   ガス成分を含むガスを無害化処理するにあたり、吸着強
   化剤を添着した活性炭にガスを接触させて、ガス中のシ
   ラン以外の有毒ガス成分を除去する第一工程を遂行し、
   ついで、該第一工程から導出されたガスをシラン処理系
   に導いて、ガス中のシランを除去する第二工程を遂行す
   ることを特徴とする有毒ガス成分を含むガスの処理方法
   。