鹵素類氣體的除去方法技術

本發明專利技術提供一種鹵素類氣體的除去方法，它能抑制吸附劑的發熱而使鹵素類氣體的處理能力變高，降低使用完的吸附劑的臭氣和固體廢棄物的產生并容易確認反應的完結。使含有經水分生成選自ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ及ＨＩ中的至少一種的鹵素類氣體的氣體和含有占造粒物總質量的６０－９９．９質量％的固體堿和０．１－４０質量％的碳材料的造粒物在水的存在下進行接觸來除去鹵素類氣體。作為固體堿，最好用碳酸氫鈉；作為碳材料，最好用平均細孔半徑為０．１－５０ｎｍ且細孔容積為０．０５－４ｃｍ↑［３］／ｇ的活性碳。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及除去鹵素類氣體(以下稱為本鹵素類氣體)的方法及該方法所用的除去劑，該鹵素類氣體是指如半導體制造工序中所生成的干蝕刻廢氣、CVD(化學氣相蒸鍍)室廢氣、離子注入廢氣和半導體摻雜廢氣等，和水分反應生成HF(氟化氫)、HCl(氯化氫)、HBr(溴化氫)和HI(碘化氫)的鹵素類氣體。
技術介紹
在含有本鹵素類氣體的干蝕刻廢氣、以SiH4(硅烷)氣體為主成分的CVD(化學氣相蒸鍍)室廢氣、以AsH3(砷化氫)和PH3(磷化氫)為主成分的離子注入廢氣及半導體摻雜廢氣中，含有N2(氮)氣等載氣和上述主成分氣體，這些氣體在制造裝置內分解及反應而生成的本鹵素類氣體和粒子等。一直以來，這些本鹵素類氣體的處理方法采用被大致分為熱分解法、吸附法、濕式吸收法。熱分解法為通過燃燒式廢氣處理裝置，經加熱或燃燒而將被處理氣體分解的方法；吸附法為填充作為吸附劑的活性碳或沸石進行干式處理的處理方法；濕式吸收法為吸收本鹵素類氣體到水、氫氧化鈉水溶液等堿性溶液、氧化還原性溶液等的水溶液中的濕式處理方法。其中，因為設備的小型化和操作及設備保養的簡便化，多采用使用活性碳的吸附劑作為填充物的干式處理方法等。但是，人們需要解決因被處理氣體的吸附熱而產生著火的可能性，因從使用完的吸附劑所脫出的本鹵素類氣體的氣味所引起的交換填充物時的作業環境的惡化及固體廢棄物的處理等問題。另外，為了降低填充物更換作業頻率，就需要增加填充物的吸附容量。特別是在使用頻率較高的對氯氣或Cl2和BCl3(三氯化硼)的混合氣體除害時，這些問題顯著。除了上述本以外，還有利用化學反應的方法，有望能提高處理能力。例如，公開了使用氧化鎂(MgO)或碳酸氫鈉(NaHCO3)作為造粒物的方法(日本特許公開公報昭61-61619、日本特許公開公報昭62-42727及日本特許公開公報2002-143640)。但人們希望在實際使用所公開的方法時，能夠以更便宜且更安全簡便的方法在以低濃度和高線速處理被處理氣體本鹵素類氣體時提高其性能，及提高反應率，從而延長使用壽命。另外，因半導體制造設備中，對應一臺裝置，數種氣體被使用，所以人們希望能用單一的除去劑來對應多種本鹵素類氣體。再者，很難對包括活性碳吸附法在內的反應的終點進行預知，通常在失效后，用填充層出口的指示藥劑變色來進行事后的確認。或者，測定填充層的重量增加來預測壽命，但因被處理氣體的組成各異反應后的重量會變動，所以很難進行正確地預測。鑒于上述問題，本專利技術目的在于提供一種本及所用的除去劑以改善半導體制造工序等，該方法本鹵素類氣體的處理能力強、抑制吸附劑的著火，減小使用完吸附劑的氣味及固體廢棄物的產生、容易進行除去劑的壽命的預測。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術者提供一種，它是在水的存在下，使含有經水分生成選自HF、HCl、HBr及HI中的至少一種的鹵素類氣體的氣體和含有相對于造粒物總質量的60-99.9質量％的固體堿和0.1-40質量％的碳材料的造粒物(以下稱為本造粒物)進行接觸除去鹵素類氣體的方法。本專利技術通過使用固體堿作為基材，通過無吸附，可更高容量處理的中和反應來除去本鹵素類氣體，可以大幅度增加處理容量，不需添加新的設備、填充物或金屬就可穩定且有效地從被處理氣體中將本鹵素類氣體生成的HF、HCl、HBr和HI等酸性氣體除去。采用中和反應的除去方法(以下稱為中和反應法)，若只單獨使用固體堿的話，在本鹵素類氣體為Cl2、Br2和I2的情況下，因生成次鹵代鹽而阻礙中和反應，使處理容量降低。為解決上述問題，在以往所公開的中和反應法的技術范圍內，提出了在被處理氣體中添加酸性氣體、或添加重金屬等多種方法(US2002/0068032A1)。對本專利技術而言，即使和這些最新公開的方法相比，也更易于利用一種試劑簡便且低廉地防止該次鹵代鹽的蓄積，而不需對被處理氣體進行組成調整、不需添加其他的填充劑層、不必使用丟棄時成為障礙的、高價的金屬。另外，不必增設新設備和填充物就能夠解決使由本鹵素類氣體生成HF、HCl、HBr和HI等酸性氣體所需要的水分存在的這一問題。即，新發現了通過選定由本造粒物的中和生成水的固體堿，例如，選定碳酸氫鈉或碳酸氫鉀等可解決。另外還新發現，此時，通過有效進行所使用的活性碳的消耗，就可利用失色來監測本造粒物的壽命。另一方面，處理本鹵素類氣體，也可用一種本造粒物來進行處理，該本鹵素類氣體是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(六氟化鎢)、ClF3(三氟化氯)、COF2(氟化羰)等可水解生成HF(氟化氫)、HCl(氯化氫)及HBr(溴化氫)中的至少一種的氣體。即使除此之外，在水分存在下進行水解的COCl2(碳酰氯)等，雖較上述氣體除去性能低，但能夠除去。新發現通過選定可經中和而生成水的固體堿來作為本造粒物的固體堿，不必增設新的設備和填充物，就可以實現這些水解的本鹵素類氣體的處理。本造粒物通過其中所含的活性碳的比表面積和細孔容積的作用，可加速水解因此成為高性能的除去劑。用本造粒物將本鹵素類氣體除去，因固體堿能通過中和反應將HF、HCl、HBr及HI等的酸性氣體有效除去，所以和HF、HCl、HBr及HI等酸性氣體共存，也較吸附除去的活性碳可更有效地實施。另外本造粒物因容積密度高能夠增大往除害裝置的反應柱中的填充質量，所以具有可提高處理能力的優點。對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，較好在0.8g/cm3以上，更好在0.9g/cm3以上。每單位容積的填充密度高，本鹵素類氣體的處理量大。本造粒物的硬度為上述造粒物中的粒徑在1.0mm以上、未滿1.5mm的造粒物的平均硬度在0.5N以上；粒徑在1.5mm以上、未滿2.0mm的造粒物的平均硬度在1N以上；粒徑在2.0mm以上的造粒物的平均硬度在5N以上的情況下，在制成填充層時可很好地抑制粉化。半導體的制造工序中，在除害設備中形成填充層時，為了更加提高本鹵素類氣體的除去性能，若粒徑在4mm以下的造粒品，以質量為基準，在90％以上，且粒徑在1.0mm以下的造粒品，以質量為基準，在10％以下的話，填充層的結構均一化，實現更高的除去性能。綜合以上新的專利技術，可解決以往困難或高成本的問題，能實現提供僅用一一種試劑實現長壽命化、低成本化、設備的小型化、已有設備的運行、維修保養和除害后的副產物的處理的容易化、通過降低吸附熱所引起的發熱而安全化、除去試劑的壽命預測的容易化等非常優異的本及本鹵素類氣體的處理劑。本專利技術對提高必須要維持高的設備工作效率，使用多種氣體，使半導體制造設備的能力，大大改善半導體的生產具有非常大的作用。本造粒物還可以和其他的除去藥劑合用。例如可以和活性碳或碳酸氫鈉的造粒物混合及/或分層填充到除害裝置的反應柱中使用。例如在氯化氫占本鹵素類氣體大部分時，較好將碳酸氫鈉的造粒物的填充層配置在本鹵素類氣體的上游，而將本造粒物的填充層配置在下游。具體實施例方式利用本專利技術可除去本鹵素類氣體，即除去半導體制造工序中所產生的干蝕刻廢氣、CVD室廢氣、離子注入廢氣及半導體摻雜廢氣等和水分反應而生成H本文檔來自技高網...

【技術保護點】
鹵素類氣體的除去方法，其特征在于，使含有經水分生成選自ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ及ＨＩ中的至少一種的鹵素類氣體的氣體與含有占造粒物總質量的６０－９９．９質量％的固體堿和０．１－４０質量％的碳材料的造粒物，在水的存在下進行接觸來除去鹵素類氣體。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：平野八朗，有馬壽一，森要一，
申請(專利權)人：旭硝子株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]