卤素类气体的除去方法技术

本发明专利技术提供一种卤素类气体的除去方法，它能抑制吸附剂的发热而使卤素类气体的处理能力变高，降低使用完的吸附剂的臭气和固体废弃物的产生并容易确认反应的完结。使含有经水分生成选自ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ及ＨＩ中的至少一种的卤素类气体的气体和含有占造粒物总质量的６０－９９．９质量％的固体碱和０．１－４０质量％的碳材料的造粒物在水的存在下进行接触来除去卤素类气体。作为固体碱，最好用碳酸氢钠；作为碳材料，最好用平均细孔半径为０．１－５０ｎｍ且细孔容积为０．０５－４ｃｍ↑［３］／ｇ的活性碳。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及除去卤素类气体(以下称为本卤素类气体)的方法及该方法所用的除去剂，该卤素类气体是指如半导体制造工序中所生成的干蚀刻废气、CVD(化学气相蒸镀)室废气、离子注入废气和半导体掺杂废气等，和水分反应生成HF(氟化氢)、HCl(氯化氢)、HBr(溴化氢)和HI(碘化氢)的卤素类气体。
技术介绍
在含有本卤素类气体的干蚀刻废气、以SiH4(硅烷)气体为主成分的CVD(化学气相蒸镀)室废气、以AsH3(砷化氢)和PH3(磷化氢)为主成分的离子注入废气及半导体掺杂废气中，含有N2(氮)气等载气和上述主成分气体，这些气体在制造装置内分解及反应而生成的本卤素类气体和粒子等。一直以来，这些本卤素类气体的处理方法采用被大致分为热分解法、吸附法、湿式吸收法。热分解法为通过燃烧式废气处理装置，经加热或燃烧而将被处理气体分解的方法；吸附法为填充作为吸附剂的活性碳或沸石进行干式处理的处理方法；湿式吸收法为吸收本卤素类气体到水、氢氧化钠水溶液等碱性溶液、氧化还原性溶液等的水溶液中的湿式处理方法。其中，因为设备的小型化和操作及设备保养的简便化，多采用使用活性碳的吸附剂作为填充物的干式处理方法等。但是，人们需要解决因被处理气体的吸附热而产生着火的可能性，因从使用完的吸附剂所脱出的本卤素类气体的气味所引起的交换填充物时的作业环境的恶化及固体废弃物的处理等问题。另外，为了降低填充物更换作业频率，就需要增加填充物的吸附容量。特别是在使用频率较高的对氯气或Cl2和BCl3(三氯化硼)的混合气体除害时，这些问题显著。除了上述本以外，还有利用化学反应的方法，有望能提高处理能力。例如，公开了使用氧化镁(MgO)或碳酸氢钠(NaHCO3)作为造粒物的方法(日本特许公开公报昭61-61619、日本特许公开公报昭62-42727及日本特许公开公报2002-143640)。但人们希望在实际使用所公开的方法时，能够以更便宜且更安全简便的方法在以低浓度和高线速处理被处理气体本卤素类气体时提高其性能，及提高反应率，从而延长使用寿命。另外，因半导体制造设备中，对应一台装置，数种气体被使用，所以人们希望能用单一的除去剂来对应多种本卤素类气体。再者，很难对包括活性碳吸附法在内的反应的终点进行预知，通常在失效后，用填充层出口的指示药剂变色来进行事后的确认。或者，测定填充层的重量增加来预测寿命，但因被处理气体的组成各异反应后的重量会变动，所以很难进行正确地预测。鉴于上述问题，本专利技术目的在于提供一种本及所用的除去剂以改善半导体制造工序等，该方法本卤素类气体的处理能力强、抑制吸附剂的着火，减小使用完吸附剂的气味及固体废弃物的产生、容易进行除去剂的寿命的预测。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术者提供一种，它是在水的存在下，使含有经水分生成选自HF、HCl、HBr及HI中的至少一种的卤素类气体的气体和含有相对于造粒物总质量的60-99.9质量％的固体碱和0.1-40质量％的碳材料的造粒物(以下称为本造粒物)进行接触除去卤素类气体的方法。本专利技术通过使用固体碱作为基材，通过无吸附，可更高容量处理的中和反应来除去本卤素类气体，可以大幅度增加处理容量，不需添加新的设备、填充物或金属就可稳定且有效地从被处理气体中将本卤素类气体生成的HF、HCl、HBr和HI等酸性气体除去。采用中和反应的除去方法(以下称为中和反应法)，若只单独使用固体碱的话，在本卤素类气体为Cl2、Br2和I2的情况下，因生成次卤代盐而阻碍中和反应，使处理容量降低。为解决上述问题，在以往所公开的中和反应法的技术范围内，提出了在被处理气体中添加酸性气体、或添加重金属等多种方法(US2002/0068032A1)。对本专利技术而言，即使和这些最新公开的方法相比，也更易于利用一种试剂简便且低廉地防止该次卤代盐的蓄积，而不需对被处理气体进行组成调整、不需添加其他的填充剂层、不必使用丢弃时成为障碍的、高价的金属。另外，不必增设新设备和填充物就能够解决使由本卤素类气体生成HF、HCl、HBr和HI等酸性气体所需要的水分存在的这一问题。即，新发现了通过选定由本造粒物的中和生成水的固体碱，例如，选定碳酸氢钠或碳酸氢钾等可解决。另外还新发现，此时，通过有效进行所使用的活性碳的消耗，就可利用失色来监测本造粒物的寿命。另一方面，处理本卤素类气体，也可用一种本造粒物来进行处理，该本卤素类气体是SiF4(四氟化硅)、SiH2Cl2(二氯硅烷)、SiCl4(四氯化硅)、AsCl3(三氯化砷)、PCl3(三氯化磷)、BF3(三氟化硼)、BCl3、BBr3(三溴化硼)、WF6(六氟化钨)、ClF3(三氟化氯)、COF2(氟化羰)等可水解生成HF(氟化氢)、HCl(氯化氢)及HBr(溴化氢)中的至少一种的气体。即使除此之外，在水分存在下进行水解的COCl2(碳酰氯)等，虽较上述气体除去性能低，但能够除去。新发现通过选定可经中和而生成水的固体碱来作为本造粒物的固体碱，不必增设新的设备和填充物，就可以实现这些水解的本卤素类气体的处理。本造粒物通过其中所含的活性碳的比表面积和细孔容积的作用，可加速水解因此成为高性能的除去剂。用本造粒物将本卤素类气体除去，因固体碱能通过中和反应将HF、HCl、HBr及HI等的酸性气体有效除去，所以和HF、HCl、HBr及HI等酸性气体共存，也较吸附除去的活性碳可更有效地实施。另外本造粒物因容积密度高能够增大往除害装置的反应柱中的填充质量，所以具有可提高处理能力的优点。对于以往所用的活性碳的0.4-0.6g/cm3的填充密度，本造粒物的填充密度在0.7g/cm3以上，较好在0.8g/cm3以上，更好在0.9g/cm3以上。每单位容积的填充密度高，本卤素类气体的处理量大。本造粒物的硬度为上述造粒物中的粒径在1.0mm以上、未满1.5mm的造粒物的平均硬度在0.5N以上；粒径在1.5mm以上、未满2.0mm的造粒物的平均硬度在1N以上；粒径在2.0mm以上的造粒物的平均硬度在5N以上的情况下，在制成填充层时可很好地抑制粉化。半导体的制造工序中，在除害设备中形成填充层时，为了更加提高本卤素类气体的除去性能，若粒径在4mm以下的造粒品，以质量为基准，在90％以上，且粒径在1.0mm以下的造粒品，以质量为基准，在10％以下的话，填充层的结构均一化，实现更高的除去性能。综合以上新的专利技术，可解决以往困难或高成本的问题，能实现提供仅用一一种试剂实现长寿命化、低成本化、设备的小型化、已有设备的运行、维修保养和除害后的副产物的处理的容易化、通过降低吸附热所引起的发热而安全化、除去试剂的寿命预测的容易化等非常优异的本及本卤素类气体的处理剂。本专利技术对提高必须要维持高的设备工作效率，使用多种气体，使半导体制造设备的能力，大大改善半导体的生产具有非常大的作用。本造粒物还可以和其他的除去药剂合用。例如可以和活性碳或碳酸氢钠的造粒物混合及/或分层填充到除害装置的反应柱中使用。例如在氯化氢占本卤素类气体大部分时，较好将碳酸氢钠的造粒物的填充层配置在本卤素类气体的上游，而将本造粒物的填充层配置在下游。具体实施例方式利用本专利技术可除去本卤素类气体，即除去半导体制造工序中所产生的干蚀刻废气、CVD室废气、离子注入废气及半导体掺杂废气等和水分反应而生成H本文档来自技高网...

【技术保护点】
卤素类气体的除去方法，其特征在于，使含有经水分生成选自ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ及ＨＩ中的至少一种的卤素类气体的气体与含有占造粒物总质量的６０－９９．９质量％的固体碱和０．１－４０质量％的碳材料的造粒物，在水的存在下进行接触来除去卤素类气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平野八朗，有马寿一，森要一，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]