專利名稱：Hcd氣體的除害方法及其裝置的制作方法
HCD氣體的除害方法及其裝置
技術區(qū)域
本發(fā)明涉及半導體制造中由CVD (化學氣相淀積Chemical Vapor Deposition)裝置排出的混入淀積用六氯化二硅(以下稱為HCD)的廢 氣的除害方法及其除害裝置。
背景技術：
從作為硅片(Silicon Wafer)的制造裝置的CVD裝置中排出各種 廢氣。這些廢氣有爆炸性的氣體、有毒的氣體等，必須在排放到大氣 中之前進行除害。本除害裝置與上述CVD裝置連接使用，是用于將從CVD 裝置排出的有害廢氣無害化的裝置。作為這樣的裝置，有特開平 11-33345號中所述的裝置。
上述CVD裝置中使用的氣體，有淀積用、清潔用、蝕刻用等各種氣 體，這些氣體中又存在各種氣體。HCD是作為淀積用的氣體新開發(fā)的氣 體。
HCD是由化學式ShCh表示的新型的淀積用氣體，在常溫下因與水 接觸的水解反應而形成爆炸性的硅草酸(為反應性二氧化硅，化學式 為(SiOOH) 2)，非常危險。
Si2Cl6+4H20— (SiOOH)2+6HCl
另一方面，在沒有水存在的場合(以下，稱為無水)，若加熱分 解則出現如下的反應。
(a) 無水.無氧2Si2Cl6—3SiCl4+Si
(b) 無水.有氧Si2Cl6+202—2Si02+3Cl2
在此，在有氧氣氛下加熱分解ShCh的場合，如(b)所示生成氯， 腐蝕除害裝置(l)。為了防止氯的產生，存在一定程度的水是必不可
少的，但如前迷那樣水分量多則產生爆炸性的硅草酸。
專利文獻l:特開平ll-33345號

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明的解決課題在于開發(fā)不產生爆炸性的硅草酸，也不產生有 毒、腐蝕性氯氣的HCD的加熱分解方法及其裝置。 用于解決課題的方法
項l是本發(fā)明的除害方法，其特征在于，在將含有六氯化二硅的廢 氣(L)不含有水分地導入反應處理區(qū)域(K)的同時，將含有水分的 含氧氣體(G)供給到該反應處理區(qū)域(K)，在反應處理區(qū)域(K)內 至少將廢氣(L)中的六氯化二硅氧化分解。
項2是用于實施上述方法的除害裝置(1),其特征在于包括與 將含有六氯化二硅的廢氣(L )在不含有水分的情況下排出的半導體制 造裝置連接，具有加熱分解廢氣(L)的反應處理區(qū)域(K)的反應塔 (6);向反應塔(6)的反應處理區(qū)域(K)供給水分和含氧氣體(G) 的濕潤有氧氣體供給部(5);對由反應塔(6)出來的處理氣體(H) 進行水洗的洗滌塔(7 );和回收洗滌水(8 )的洗滌水槽(4 )。
發(fā)明效果
根據本發(fā)明，通過向保持在HCD的分解溫度的反應處理區(qū)域(K) 供給含有若干水分的有氧氣體(一般為空氣(G))和含有HCD的廢氣 (L)，能夠在不產生酸又不產生氯的情況下，在反應處理區(qū)域(K) 中將HCD分解成鹽酸與二氧化硅和水，因此，能夠安全地進行含有HCD 的廢氣處理。


圖l是本發(fā)明的第l實施例中涉及的裝置的概略構成圖。 圖2是本發(fā)明的第2實施例中涉及的裝置的概略構成圖。 圖3是本發(fā)明的第3實施例中涉及的裝置的概略構成圖。
圖4是本發(fā)明的第4實施例中涉及的裝置的概略構成圖。
圖5是圖4的反應塔的橫截面圖。
符號說明
(L)廢氣，(K)反應處理區(qū)域，(G)含有水分的含氧氣體，(H) 處理氣體，(l)除害裝置，(4)洗滌水槽，(5)濕潤有氧氣體供給 部，(6)反應塔，(7)洗滌塔，(8)洗滌水
具體實施例方式
以下，按照圖示實施例對本發(fā)明的除害裝置進行詳述。圖l是本發(fā) 明所涉及的除害裝置(1)的第l實施例的概略構造圖，圖2是第2實施 例的概略構造圖，圖3是第3實施例的概略構造圖，從CVD裝置(未圖示) 的各處理過程(未圖示)排出的廢氣(L)由廢氣配管(10)連接。第 l實施例中，在內筒(3)的周圍從反應塔(6)的頂部吊設(未圖示， 可以從反應塔(6)的底面在內筒(3)的周圍立設)1至多個加熱器(30)。 與此相反，第2實施例與第3實施例中內筒(3)代替加熱器(30)兼作 加熱器。
圖l的加熱器(30)可以是如陶資加熱器(未圖示)的加熱器，根 據使用氣體(在此為HCD氣體)，可以是由鎳制(可以是哈斯特洛伊
(HASTELLOY)這樣的鎳合金)的護套(鞘管(30c ))、配"i殳在護套 內的鎳鉻合金線(鎳與鉻的合金線材)這樣的發(fā)熱體(30a )、填充在 護套內的絕緣材料(30b)構成的鎧裝加熱器(Sheathed heater)之 類的加熱器。此外，第2實施例和第3實施例只是含有水分的含氧氣體
(G)向爐中的流入通路不同。再者，第l實施例的場合，與笫2和第3 實施例同樣，也可以使含有水分的含氧氣體(G)向爐中的流入通路不 同。其它的構造大致相同，因此具有相同功能的部分使用相同的序號， 以第l實施例為中心進行說明，笫2和第3實施例只說明不同的部分，在 第2和第3實施例的說明中援用與笫1實施例相同的部分。
除害裝置(1)，大致由設置在下部的洗滌水槽(4)、立設在洗 滌水槽(4)的上面中央的反應塔(6)、與反應塔(6)鄰接設置的濕
潤空氣供給塔(5a)以及跨越反應塔(6)在濕潤空氣供給塔(5a)的 相反側設置的洗滌塔(7 )構成。
在除害裝置(1)的反應塔(6)的中心配置內筒(3)，以包圍或 沿著其周圍的方式從反應塔(6)的頂部(6a)吊設加熱器(30)。(當 然，也可以在不阻礙反應塔(6)內的氣流的狀態(tài)下向反應塔(6)內 延出洗滌水槽(4)的上面(4a),從該延出底部(未圖示)立設加熱 器，使之包圍或沿著內筒(3)的周圍)。
內筒(3)有陶瓷制(材質為例如氧化鋁(alumina)質或莫來石 (mul 1 i te )質)或者鎳制或哈斯特洛伊之類的鎳合金制的筒狀的內筒， 在圖2、 3的放大圖中表示的加熱器內裝型的內筒(3)(由(30a)表 示發(fā)熱體，由(30b)表示絕緣材料，由(30c)表示相當于鞘管的內、 外皮)或者其自身由筒狀的陶瓷加熱器(未圖示)構成的內筒(3)。 加熱器內裝型的內筒(3)的內、外皮(30c)由氧化鋁質或莫來石質 或鎳或哈斯特洛伊之類的鎳合金構成，在內部配置鎳鉻合金線之類的 發(fā)熱電線(-發(fā)熱體(30a))并且填充有絕緣材料(30b)。該內筒(3) 從反應塔(6)的底部向塔頂立設，上端部分設計成最高溫度，將該部 分稱反應處理區(qū)域(K)。
外筒(2)的內面由氧化鋁質或莫來石質制的陶瓷形成，筒的外周 全部成為由絕熱材料覆蓋的絕熱結構體。另外，使外筒(2)的內面為 鎳制或哈斯特洛伊之類的鎳合金制，其外周全部也可以成為由絕熱材 料覆蓋的絕熱結構體。此外，內面部分也可以成為陶瓷加熱器型(即， 外筒(2)的陶瓷部分為陶瓷加熱器)或加熱器內裝型(未圖示)。加 熱器內裝型的場合，由在鎳制或哈斯特洛伊之類的鎳合金制內皮與設 置在其外側的絕熱材料之間填充絕緣材料，再在該絕緣材料內填充鎳 鉻合金線之類的發(fā)熱體的絕熱結構體(與圖2和圖3的放大圖同樣的構 造)構成。
該場合，內筒(3)、外筒(2)以及加熱器(30)，可以將上述 構成的內筒(3)、外筒(2)以及加熱器(30)各個全部組合使用。 其中外筒(2)的內面部分的陶瓷部分與內筒(3)均為陶瓷加熱器或
外筒(2)的內面部分與內筒(3)中內裝發(fā)熱體的構造的場合，被外 筒(2)和內筒(3)包圍的空間變成從內外被加熱，從內筒(3)的上 端部附近到內筒(3)的內部上端部分的空間在除害裝置(1)運轉時 成為最高溫度，形成對廢氣(L)的熱輻射、傳熱的效率極高的反應處 理區(qū)域(K)。該點也能適用于第2和第3實施例。
在從除害裝置(1)的洗滌塔(7)導出的排出管(13)的下游設 置排氣風扇(14 )，通過該排氣風扇(14 )的運轉將除害裝置(1 )內 減壓，來自CVD裝置的各處理過程的廢氣(L)被導入到反應塔(6)的 頂部(6a)的反應處理區(qū)域(K)。另外，在洗涂塔(7)內設置灑水 噴嘴(16)，使水在洗滌塔(7)內噴灑成霧狀。
濕潤有氧氣體供給部(5 )在本實施例中是濕潤空氣供給塔(5a ), 在其頂部設置噴霧器(15)，使水在濕潤空氣供給塔(5a)內噴灑成 霧狀，并且在其下方設置外部空氣導入管(11)，利用設置在外部空 氣導入管(11)的外部空氣導入風扇(12)向濕潤空氣供給塔(5a) 內導入常常比被處理氣體(L)的氧化分解所需理論量過量2倍以上量 的外部空氣。
洗滌水槽(4)在內部貯存洗滌水(8)，在上述洗滌水槽(4)的 上面(4a)與洗滌水(8)之間設置空間(9a) ( 9b ),并且，在反應 塔(6 )的內筒(3 )的底部設置將濕潤空氣供給塔(5a )側的空間(9a ) 與洗涂塔(7)側的空間(9b)隔開的隔壁(17)，其下端沒入洗滌水 (8)中。由圖中可知，隔壁(17)的下端沒有到達洗滌水槽(4)的 底部，空間(9a) (9b)內的洗滌水(8)能夠相互流通。
向上述濕潤空氣供給塔(5a)的噴霧器(15)和洗滌塔(7)的灑 水噴嘴(16 )，均供給從洗滌水槽(4 )由揚水泵(18 )揚起的水。另 外，根據需要(或常時間)向洗滌水槽(4)供給清潔的城市供水，根 據供給量排出污染的洗滌水(8)。
這樣構成的除害裝置(1)中，對加熱器(30)通電使反應處理區(qū) 域(K )以及內筒(3 )的上部的表面接觸溫度升到設定溫度(500 ~ 800 匸)后，或者與此同時地，使外部空氣導入風扇(12)以及處理氣體
排氣風扇(14 )和揚水泵(18 )運轉。
由此，在濕潤空氣供給塔(5a)內，向導入的外部空氣(當然， 不限定于外部空氣，也可以是含有氧的氣體)中噴灑水而賦予水分， 成為濕潤空氣從而向空間(9a)送出。另一方面，在空間(9b)側， 通過處理氣體排氣風扇(14)的排氣作用而成為負壓狀態(tài)，通過濕潤 空氣供給塔(5a) ^空間(9a) ^內筒(3) 4反應處理區(qū)域(K)— 外筒(2)與內筒(3)之間的空氣—空間(9b)—洗滌塔(7)這樣的 通路，使除害裝置(l)內的氣體順利地流動(參照圖l:第l實施例)。 該流動剛成為正常狀態(tài)時從廢氣配管(10)向反應塔(6)的上部供給 含有HCD的廢氣(L)。
圖2的第2實施例的場合，上迷的場合中，是內筒(3)由加熱器內 裝或陶瓷加熱器其本身構成的場合，基本上與笫l實施例相同。因此， 釆用與上述同樣的順序運轉。即，通過濕潤空氣供給塔(5a)—空間 (9a) ~>外筒(2)與內筒(3)之間的空間—反應處理區(qū)域(K)—內 筒(3)—空間(9b)—洗滌塔(7)這樣的通路，除害裝置(1)內的 氣體順利地流動，該流動剛成為正常的狀態(tài)時，從廢氣配管(10)向 反應塔(6)的上部供給含有HCD的廢氣(L)。圖3的第3實施例的場合， 流動略有不同，通過濕潤空氣供給塔(5a) 4空間(9a)卄外筒(2) 與內筒(3)之間的空間—反應處理區(qū)域(K)->內筒(3)—空間(9b) 4洗滌塔(7)這樣的通路，除害裝置(1)內的氣體順利地流動，該 流動剛成為正常狀態(tài)時，從廢氣配管(10)向反應塔(6)的上部供給 含有HCD的廢氣(L)。
從反應塔(6)的頂部(6a)的內部到內筒(3)的上部的高溫區(qū) 域(即反應處理區(qū)域(K))中，保持在含有HCD (六氯化二硅Si2Cl6) 氣體的廢氣(L)的氧化分解所需的溫度，在濕潤空氣的存在下分解成 水和二氧化硅。
Si2Cl6+4H20~> (SiOOH)2+6HCl [化3]
2(Si00H) 2+0"2H20+4Si02
HCD從350。C開始分解，在800TC時完全被分解。另一方面，不生成 硅草酸的最佳溫度為500。C以上。因此，除害裝置(1)的反應處理區(qū) 域的溫度被設定在500'C以上。
二氧化硅作為微細的粉塵生成，第1和第2實施例的場合從反應處 理區(qū)域(K)通過外筒(2)與內筒(3)之間的空間內、空間(9b)， 第3實施例的場合從反應處理區(qū)域(K)通過內筒(3)內、空間(9b) 到達洗滌塔(7)內，在被灑水噴嘴(16)噴霧的液滴冷卻的同時被捕 集，在空間(9b)內的洗滌水(8)內落下被回收。與此同時處理氣體 中含有的各種水溶性氣體或水解性氣體等也被洗凈除去。于是這樣被 清潔化的處理氣體(H)通過排氣風扇(14)進行大氣排放。
圖4、 5表示本發(fā)明所涉及的除害裝置(1)的另一實施例(第4實 施例)，該實施例在反應塔(6)的上部從周圍沿著外筒(2)的切線 方向連接多個廢氣配管(10)(參照圖5)。由此，能夠將來自多個處 理過程的廢氣(L)從多個廢氣配管(10)收入除害裝置(1)內進行 廢氣處理。此外，第4實施例中，沒有設置作為濕潤有氧氣體供給部(5) 的濕潤空氣供給塔(5a),而是直接從作為濕潤有氧氣體供給部(5) 的蒸氣配管(5b)向反應塔(6)的下部供給水蒸汽(當然，也可以如 前所述設置濕潤空氣供給塔(5a))。
再者，第4實施例中，利用洗滌水槽(4)的上面(4a，)閉塞外 筒(2)的下端，該部分相當于第1~第3實施例中的隔壁(l7)。除此 之外，與笫1 第3實施例相同，因此援用第1~第3實施例的說明代替 第4實施例的說明。
根據本發(fā)明，能夠安全地分解含有作為新發(fā)明的淀積氣體的HCD 的廢氣，能夠有助于半導體制造的進一步發(fā)展。
權利要求
1. 除害方法，其特征在于，在將含有六氯化二硅的廢氣在不含有水分的情況下導入高溫的反應處理區(qū)域的同時，將含有水分的含氧氣體供給該反應處理區(qū)域，在反應處理區(qū)域內至少將廢氣中的六氯化二硅氧化分解。
2. 除害裝置，其特征在于包括與將含有六氯化二硅的廢氣在不含 有水分的情況下排出的半導體制造裝置連接，具有加熱分解廢氣的高溫 的反應處理區(qū)域的反應塔；向反應塔的反應處理區(qū)域供給水分和含氧氣 體的濕潤有氧氣體供給部；對由反應塔出來的處理氣體進行水洗的洗滌 塔；和回收洗滌水的洗滌水槽。
全文摘要
本發(fā)明提供HCD氣體的除害方法及其裝置。通過使含有六氯化二硅的廢氣(L)在不含有水分的情況下導入反應處理區(qū)域(K)，向保持在六氯化二硅的分解溫度的反應處理區(qū)域(K)供給含有若干水分的有氧氣體(G)，將六氯化二硅分解成鹽酸、二氧化硅和水，在既不產生硅草酸也不產生氯的情況下安全地進行含有六氯化二硅的廢氣處理。
文檔編號C23C16/44GK101384336SQ20078000605
公開日2009年3月11日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權日2006年3月7日
發(fā)明者今村啟志, 原田勝可, 守谷聰, 石川幸二, 竹內裕昭, 鈴木浩 申請人:康肯科技股份有限公司;東亞合成株式會社