JPH0421523B2

JPH0421523B2 -

Info

Publication number: JPH0421523B2
Application number: JP59240084A
Authority: JP
Inventors: Fumio Ito; Masanobu Kobayashi; Toshuki Abe
Original assignee: Taiyo Sanso Co Ltd
Current assignee: Taiyo Sanso Co Ltd
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1992-04-10
Also published as: JPS61118117A

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、ホスフイン、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、ホスフイン、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
イン、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、ホスフイン、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
つた。

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49−54268号
公報）、(B)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
の問題があつた。

また、上記(B)の方法は、シランの燃焼酸化物で
あるSiO₂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雑な工程を組
込まねばならず、必ずしも有効な方法とは言えな
いものであつた。

本発明は、このような従来の問題点を解決する
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、ホスフイン、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。

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
つた。

以下本発明の方法を詳細に説明する。

第一工程本発明においては、まず、吸着強化剤を添着し
た活性炭にシラン、アルシン、ホスフイン、ジボ
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。

有毒ガスとしては、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、ホスフイン、ジボランが典型的
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
スフイン、ジボ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、光フアイバーやいわゆるニユーセラ
ミツ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、地下水汲上げに伴なつて湧出す
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、硫酸塩、リン酸塩、有機酸塩、水
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
ツケル、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) 重クロム酸塩、 (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、石油ピツ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着さ
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つては、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SiO₂となつて添着活性炭
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
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、一の塔にガスを供給して吸着処理を
行つている間に、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
過点認知手段を講ずることが望ましい。

第二工程本発明においては、上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、ジエツトスクラバー、ロータリーアトマ
イザー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
明する。

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、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、ホスフイン、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やフイルタ
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、ホスフイン、
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、装置的にはジエツト式スクラバ
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にはたとえば水酸化ナトリウムの
水溶液１０が入れられており、この水溶液はポン
プ１１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
霧状となつ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はバツ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。

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
5000ppm、アルシン1000ppm、ホスフイン
1000ppmおよびジボラン1000ppmを含む水素ガス
の処理を行つたが、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。

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SiO₂
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１
５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１６より導入する。
シランの酸化を生ずる濃度はおよそ5000ppm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図中他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。

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
5000ppm、アルシン1000ppm、ホスフイン
1000ppmおよびジボラン1000ppmを含む水素ガス
の処理を行つた。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1000ppm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、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で添着活性炭と接触してアルシン、ホスフイ
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、吸着炉６に至る前に管路１６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、ホスフイ
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。

発明の効果本発明においては、従来の方法とは異なり、ま
ず第一工程でアルシン、ホスフイン、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
を含むガスであつても、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、一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られて他の
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
あつては、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、第一工
程においては吸着塔６内をガスが通過するだけで
充填して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ずる対策をとる必要がな
いので、コントロール面でも装置コストの点でも
有利である。

【図面の簡単な説明】

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、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る。１……第一工程、２……第二工程、３……反応
炉、４……真空ポンプ、５……フイルター、６…
…吸着塔、７……管路、８……水槽、９……スク
ラバー、１０……水溶液、１１……ポンプ、１２
……ノズル、１３……ブロアー、１４……充填
物、１５，１６……管路。

Claims

【特許請求の範囲】

１シラン、アルシン、ホスフイン、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。