JP2000288342A - 排ガスの浄化方法及び浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒化ガリウム膜半導体製造装置、特にＨＶＰ
Ｅ法装置から排出される排ガスを浄化する装置であっ
て、設置スペースが小さく、建設費用が少なく、安定し
て効率よく浄化できる浄化方法及び浄化装置を開発す
る。 【解決手段】 湿式吸収法浄化装置を用い、半導体製造
装置と該湿式吸収法排ガス浄化装置と接続する配管を、
該配管の断面積で排ガス流量を除した値と配管長との積
が１００から２５０００の範囲となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置か
ら排出される排ガスの浄化方法および浄化装置に関し、
更に詳細には、アンモニアを大量に使用する窒化ガリウ
ム膜半導体製造装置から排出される排ガスを浄化する方
法および浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】化合物半導体である窒化ガリウム膜半導
体は発光素子、受光素子として光通信分野を中心に近年
急速に需要が高まっている。窒化ガリウム膜半導体の製
造方法としては、トリメチルガリウムを代表とする有機
金属ガスをガリウム源として用い、これとアンモニアガ
スとの反応により気相成長させて成膜するＭＯＣＶＤ法
と、金属ガリウムに塩化水素ガスを流通して発生する塩
化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスをガリウム源としてこれと
アンモニアガスとの反応により気相成長させて成膜する
ＨＶＰＥ法（ハイドライドＶＰＥ法）がよく知られてい
る。これらの方法はいずれにおいてもアンモニアガスか
らの窒素の取り込みの効率が低いために多量のアンモニ
アガスを必要とする。特にＭＯＣＶＤ法ではアンモニア
ガスの使用量が多く、成膜処理の後に多量の未反応アン
モニアガスを排出する。

【０００３】ＨＶＰＥ法とは、第一の温度にて金属ガリ
ウムと塩化水素との反応によって塩化ガリウム（ＧａＣ
ｌ）を合成し、第２の温度にてその塩化ガリウムとアン
モニアとの反応によって、あらかじめセットされた基板
上に窒化ガリウム膜を成長させるものである。反応炉
は、ホットウオール型で、通常は常圧で成長が行われ
る。上記ＨＶＰＥ法はＭＯＣＶＤ法に比べればアンモニ
アガスの使用量は少ないものの、多量の未反応アンモニ
アガスと同時に微量の塩化水素ガスおよび多量の塩化ア
ンモニウムの粉末を排出する。アンモニアガスおよび塩
化水素ガスは有害ガスであるため、半導体製造装置から
排出されるこれらの有毒ガスを含む排ガスは大気中に放
出するに先立って浄化する必要がある。

【０００４】化学工業の分野におけるアンモニアガスの
浄化方法としては、一般には水または酸の水溶液を吸収
液として用いる方法、あるいはアンモニアと錯塩を形成
する銅塩などの水溶液を吸収液として用いる湿式吸収法
が古くからよく知られており、実用化されている。同様
に塩化水素ガスの浄化方法としては、水またはアルカリ
の水溶液を吸収液とした湿式吸収法が古くから知られて
おり、実用化されている。半導体製造工業の分野におい
ては、湿式吸収法の浄化装置を常圧式半導体製造装置の
直後に一次浄化装置として用いると、吸収液から半導体
製造装置への水分の逆拡散が起こることにより製品に悪
影響が出ることから、このような方法は浄化対象排ガス
の種類を問わず殆ど実用化されていなかった。

【０００５】このため、半導体製造工業の分野におい
て、湿式吸収法が実用化されているのは、半導体製造装
置と浄化装置の間に真空ポンプなどが設置されることに
よりガス流路が機械的に絶縁されていて、吸収液からの
水分の逆拡散が起こらないような減圧式半導体製造装置
直後の一次浄化の場合である。このほか、湿式吸収法が
用いられるのは各種半導体製造装置の直後で湿式吸収法
以外の浄化方法により一次浄化を終えた後の排気を集合
した最終浄化装置の場合であった。このような排ガスの
最終浄化装置の場合には、各種半導体製造装置からの排
気を集合しているため風量が大きく、湿式吸収法のよう
にスケールアップが容易なものが好適である。

【０００６】一方、半導体製造工業の分野において、ア
ンモニアガスを使用する半導体製造装置は数多くある。
しかし、窒化ガリウム膜半導体製造装置以外は比較的ア
ンモニアガスの使用量が少ないので、一次浄化方法とし
て様々な方法での対応が可能であった。このような一次
浄化方法の例としては、活性炭などの吸着剤を充填した
容器に排ガスを導入して物理吸着作用により浄化する乾
式吸着法、アンモニアと化学反応性を有する薬剤を充填
した容器に排ガスを導入して化学反応により浄化する乾
式反応法、水素ガスやプロパンガスなどを燃料として燃
焼火炎中に浄化対象排ガスを導入してアンモニアガスを
窒素と水分に変換して処理する燃焼法などがあげられ
る。

【０００７】窒化ガリウム膜半導体製造装置のうち、Ｍ
ＯＣＶＤ法からの排出ガスの一次浄化に関しては、加熱
下の触媒上に排ガスを導入してアンモニアガスを窒素ガ
スと水素ガスに分解する触媒分解法と、上記乾式反応法
を組み合わせた方式が好適に用いられている。ＭＯＣＶ
Ｄ法からの排出ガスには、多量のアンモニアガスと窒素
ガス、水素ガスおよび極微量のトリメチルガリウムなど
の有機金属ガスが含まれる。これらのうち、窒素ガスと
水素ガスは浄化の必要性がなく、極微量のトリメチルガ
リウムなどの有機金属ガスについては公知の乾式反応法
により浄化が可能である。このため有機金属ガスによる
分解触媒の被毒を防止する目的で最初に乾式反応法によ
り有機金属ガスを浄化し、次に加熱下の触媒上でアンモ
ニアガスを窒素ガスと水素ガスに分解する。その後化学
平衡により未分解で残留する微量のアンモニアガスを公
知の乾式反応法により浄化する方法などが知られてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】窒化ガリウム膜半導体
製造装置のうちＨＶＰＥ法からの排出ガスには、ＭＯＣ
ＶＤ法の１／１０量程度のアンモニアガスと窒素ガス、
水素ガスおよび極微量の塩化水素ガス、塩化ガリウムガ
スと多量の塩化アンモニウムの粉末が含まれる。このよ
うな特性上、一次浄化に上記のような触媒分解法と乾式
反応法を組み合わせた方式で対応するには、アンモニア
ガスの処理量が少ない割には浄化装置の建設費用が大で
あること、設置スペースが大であることなどから適当で
はない。また塩化水素ガス、塩化ガリウムガスおよび多
量の塩化アンモニウムの粉末も分解触媒の被毒の原因と
なるので分解筒の上流で予め浄化する必要がある。この
ため、一般的には、はじめにフイルターを設置して塩化
アンモニウムの粉末を除去し、その後に乾式浄化筒によ
り塩化水素ガスなどを浄化する。この場合、塩化アンモ
ニウムの粉末が微粉末のうえ多量であるのでフィルター
などを用いても処理が困難であるという問題がある。ま
た、フイルターを設置しない場合は、乾式浄化筒を閉塞
させる虞がある。

【０００９】燃焼式浄化法の場合は塩化アンモニウムの
粉末が燃焼ノズルを閉塞させる虞があるので、予め粉末
をフィルターなどを用いて処理しなければならず、その
処理が困難であるという不都合がある。またこの場合、
処理するアンモニア量の約半分がＮＯｘとなるので環境
汚染の虞も残される。また、湿式吸収法ではＨＶＰＥ法
が常圧式半導体製造装置を用いるものであるため、吸収
液からの水分の逆拡散により製品に悪影響を及ぼすこと
が懸念される。

【００１０】以上のような理由から、ＨＶＰＥ法での一
次浄化方法として、現在は乾式法が採用されている。乾
式反応法は浄化効率が高くアンモニアガスを完全に除去
でき、取り扱いも容易であり、設置スペースも小さくて
済むという優れた特徴がある。さらに充填する薬剤を組
み合わせることにより塩化水素ガス、塩化ガリウムガス
をも同時に除去することができるという利点もある。

【００１１】しかしながら乾式反応法においても塩化ア
ンモニウムの粉末が薬剤の間に堆積して圧力損失を徐々
に増大させるため、薬剤の能力を全部使い切る前に圧力
損失の上昇により使用不能となるという問題がある。ま
た乾式反応法の薬剤が比較的高価なため処理のランニン
グコストが高いこと、処理後の薬剤が産業廃棄物として
多量に出ることなどが問題とされている。

【００１２】以上の点に鑑みて、本発明の目的は、窒化
ガリウム膜半導体製造装置のうち、特にＨＶＰＥ法から
の排ガスを安定して効率的に処理することにある。具体
的には、排ガス浄化装置の設置スペースが小さく、建設
費用が少なく、また、排ガス浄化装置から半導体製造装
置への水分の逆拡散による製品への悪影響を与えること
のない、排ガス処理のランニングコストの低い排ガスの
浄化方法及び浄化装置を開発することである。また本発
明の目的は、排ガス浄化装置の取り扱いが容易であり、
アンモニアガスや塩化水素ガスとともに塩化ガリウムガ
スをも同時に完全に除去でき、かつ塩化アンモニウムの
粉末による圧力損失の上昇を生じることがなく、更にＮ
Ｏｘなどによる環境汚染を生じることもなく、産業廃棄
物を減少させることのできる排ガスの浄化方法および浄
化装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの問
題点を解決する方法について鋭意研究を重ねた結果、窒
化ガリウム膜半導体製造装置と湿式吸収法排ガス浄化装
置とを結ぶ配管の断面積と長さおよび該配管中における
ガス流量の関係を特定することにより、配管における塩
化アンモニウム粉末の付着による圧力損失増大を防止す
ることができ、かつ浄化装置の吸収液からの水分の逆拡
散を完全に防止できることを見出した。また上記吸収液
に塩酸または塩酸より酸性度の弱い酸の水溶液を用いる
ことにより、排ガス中に微量含まれる塩化ガリウムの粉
末、および多量に含まれる塩化アンモニウムの粉末を溶
解除去することができることを見出した。これによって
半導体製造装置と排ガス浄化装置とを接続する配管中で
結晶析出による吸収液循環系でのトラブルの発生もな
く、しかもアンモニアガスを大量に吸収処理することが
できること、更には吸収液からのアンモニアガスや塩化
水素ガスなどの酸性ガスの脱離量を極めて低いレベルに
押さえることができることを見出した。

【００１４】さらに吸収液から微量脱離するアンモニア
ガスや塩化水素ガスなどの酸性ガスを除去するため、浄
化装置の後段に水を吸収液とした湿式吸収法の排ガス浄
化装置を設けるか、あるいはミストセパレータによりお
よび必要に応じて乾燥ガスを追加導入して水分凝縮を防
止した上で公知の乾式浄化装置を設けることにより完全
な浄化ができることを見出し本発明を完成した。

【００１５】すなわち本発明は、金属ガリウムに塩化水
素ガスを流通して発生する塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガ
スをガリウム源としてこれとアンモニアとの反応により
気相成長させて成膜する窒化ガリウム膜半導体の製造装
置からの排ガスを処理する湿式吸収法排ガス浄化方法に
おいて、該製造装置と湿式吸収法排ガス浄化装置とを接
続する配管と該配管内の排ガス流量との関係を、該配管
の断面積（ｃｍ² ）で排ガス流量（ｃｍ³ ／秒）を除し
た値と該配管の長さ（ｃｍ）との積が１００から２５０
００の範囲となるようにしたことを特徴とする排ガスの
浄化方法である。

【００１６】また本発明は、金属ガリウムに塩化水素ガ
スを流通して発生する塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスを
ガリウム源としてこれとアンモニアとの反応により気相
成長させて成膜する窒化ガリウム膜半導体製造装置から
の排ガスを浄化する湿式吸収法排ガス浄化装置におい
て、該湿式吸収法排ガス浄化装置が、これと上記窒化ガ
リウム膜半導体製造装置とを接続する配管であって、そ
の断面積（ｃｍ² ）で該配管内の排ガス流量（ｃｍ³ ／
秒）を除した値と該配管の長さ（ｃｍ）との積が１００
から２５０００の範囲となるような配管を有することを
特徴とする排ガスの浄化装置である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、半導体製造装置からの
排ガスを浄化する方法および浄化装置に適用される。更
に詳細には、窒化ガリウム膜半導体製造装置から排出さ
れるアンモニアガスを大量に含む排ガスを浄化する方法
および浄化装置に適用される。

【００１８】本発明は、ＨＶＰＥ法等による窒化ガリウ
ム膜半導体製造装置と湿式吸収法排ガス浄化装置とを結
ぶ配管とそのガス流量の関係において、配管の断面積
（ｃｍ ² ）でガス流量（ｃｍ³ ／秒）を除した値と配管
の長さ（ｃｍ）との積を１００から２５０００、好まし
くは２００から５０００、更に好ましくは５００から２
０００の範囲とするものである。ここで、配管径はガス
流量に応じて定められるが、その断面形状を円形と見な
したときの相当直径（ｃｍ）が、通常は１から２０ｃ
ｍ、好ましくは２から１５ｃｍ、さらに好ましくは３か
ら１０ｃｍである。また、配管の長さについては、半導
体製造装置の反応炉と浄化装置との設置位置の関係で適
宜定められるものであるが、配管の断面積（ｃｍ² ）で
ガス流量（ｃｍ³ ／秒）を除した値と配管の長さ（ｃ
ｍ）との積が１００から２５０００の範囲となるように
考慮して設定される。

【００１９】ここでガス流量が少な過ぎて上記１００か
ら２５０００の範囲を満たさない場合には、別に窒素ガ
スなどを追加導入して条件の適正化を計ることもでき
る。配管の断面積（ｃｍ² ）でガス流量（ｃｍ³ ／秒）
を除した値と配管の長さ（ｃｍ）との積が１００より小
さい場合には、水分の逆拡散の起こる不都合があり、２
５０００より大きい場合には、圧力損失が大となる不都
合がある。また配管の相当直径が１ｃｍより小さい場合
には、塩化アンモニウム粉末の付着による配管内の詰ま
りにより、圧力損失の増大を招く場合があるので好まし
くなく、相当直径が２０ｃｍより大きい場合はガスの流
れが不安定となり水分の逆拡散を生じる虞があり好まし
くない。

【００２０】本発明において、湿式吸収法排ガス浄化装
置におけるアンモニアの吸収液に用いる酸の種類として
は、塩酸または塩酸より酸性度の弱い酸、例えば燐酸、
酢酸などを用いることができる。このうち、価格や塩類
の溶解度、および排ガス浄化後の吸収液の処理などの点
から塩酸の水溶液を用いることが好ましい。吸収液中の
酸の濃度に特別な制約はないが、濃度が高いほどアンモ
ニアガスの吸収容量は増大するので有利である。

【００２１】しかし、アンモニアガスの吸収液中には、
アンモニアガスの吸収によって生成するアンモニウム塩
のほかに、半導体製造装置から流入する塩化アンモニウ
ム粉末の量が経過時間とともに増大し、やがて塩化アン
モニウムおよびアンモニウム塩の溶解限度を越えること
となる。その結果、結晶析出による詰まりなどのトラブ
ルを招くので、吸収液に用いる酸の濃度は通常は１５重
量％以下が好ましい。吸収液として塩酸より酸性度の強
い酸を用いた場合には、強い酸が流入する塩化アンモニ
ウム粉末を分解して塩化水素ガスを発生させることがあ
るため、後段の乾式浄化装置での負担が増加することが
ある。

【００２２】本発明においては、湿式吸収法浄化装置の
後段に、さらに水を吸収液とした湿式吸収法の排ガス浄
化装置を設けるか、またはミストセパレータによりおよ
び必要に応じて乾燥ガスを追加導入することなどによっ
て水分凝縮を防止した上で、公知の乾式浄化装置に導入
することにより、窒化ガリウム膜半導体製造装置からの
排出ガスを安定して効率的に浄化することができる。

【００２３】なおこの方式は、ＨＶＰＥ炉からの排ガス
の浄化に用いられるほか、量産炉ではないが、アンモニ
アガスを大量に消費する小型のＭＯＣＶＤ炉等からの排
出ガスの浄化にも適用可能である。その場合は、湿式吸
収法浄化装置の前段に、有機金属等を除去するために乾
式反応法あるいは乾式吸着法による浄化装置を設置して
おくことが好ましい。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明を実施例により更に具体的に
説明するが、本発明はこれらにより限定されるものでは
ない。 （実施例１） （半導体製造装置及び排ガス浄化装置）図１に示すよう
なＨＶＰＥ炉による窒化ガリウム膜半導体製造装置及び
湿式吸収法浄化装置を製作した。ＨＶＰＥ炉として、ア
ンモニアと水素の混合ガスの供給配管３、塩化水素と水
素の供給配管３' 、排ガス出口４、金属ガリウムが入れ
られたボート５、及びサセプター７上に置かれた基板６
を有し、ヒータ２が備えられた石英製の反応炉１を用い
た。但し、後段のミストセパレータ１７、乾式浄化筒２
１の設置及び窒素ガスの供給は行わなかった。

【００２５】湿式吸収法浄化装置９は、内側の一辺の長
さが１４０ｍｍの正方形角筒の吸収筒１０に、厚さ５０
ｍｍの積層フイルター１４（旭化成（株）製、サランロ
ックフイルタ）が４段重ねあわせて充填され、循環ポン
プ１３を介しスプレーノズル１１より積層フイルターの
上部から塩化水素の水溶液からなる吸収液１２を散布し
て吸収させる構造としたものである。また、排ガス出口
４と湿式吸収法浄化装置９との間を、内径４．５３ｃ
ｍ、長さ１５０ｃｍのステンレス製の配管８で接続し
た。

【００２６】（排ガス浄化試験）以下のようにして、サ
ファイヤ基板上にＧａＮを成長させた。図１に示したＨ
ＶＰＥ炉において、Ｇａ金属を入れたボート５は、常に
８００℃以上１０００℃以下に保たれ、サファイヤ基板
６のセット位置付近は、低温バッファー層の成長時に
は、４００〜６００℃に保持し、その後のエピタキシャ
ル成長時には８００〜１１００℃に保たれるようにし
た。

【００２７】また、成長手順は次のようにして行った。
サファイヤ基板６を反応炉にセット後、１０５０℃に
て、水素雰囲気中でクリーニングした。次にサファイヤ
基板を５５０℃にて、塩化水素ガスを流量５ｓｃｃｍ
（standard cubic centimeter per minute）で、アンモ
ニアを流量０．５ｓｌｍ(standard liter per minute)
で、各々供給配管３' 、３より水素キャリヤーと共に全
流量約５ｓｌｍで約２０分間流し、低温バッファー層を
成長させた。その後、サファイヤ基板６付近を成長温度
１０２０℃まで昇温して、塩化水素ガスを流量１０ｓｃ
ｃｍで、アンモニアガスを流量１ｓｌｍで水素キャリヤ
と共に全流量５ｓｌｍで約２０分間流すことにより、サ
ファイヤ基板上に厚さ約１０μｍのＧａＮエピタキシャ
ル成長層を得た。このような、成長操作を５回繰り返し
実施した。またこの間、湿式吸収法浄化装置９では、常
温で、２．３ｍｏｌ／ｌの塩化水素水溶液を６Ｌ／ｍ
（liter per minute）の流量で循環させて、ＨＶＰＥ炉
からの排ガスを浄化した。

【００２８】その結果、排ガス出口と湿式吸収法浄化装
置との間の配管に詰まり等の発生は全く見られず、円滑
な成長作業が行われた。また、反応炉と湿式吸収法浄化
装置出口間の圧力差は、常に４ｍｍＨ₂ Ｏであり、圧力
損失の上昇は見られなかった。湿式吸収法浄化装置から
排出された排気ガスをアンモニアの検知管（ガステック
（株）製、３Ｌａ型、検知感度２．５〜２５０ｐｐｍ）
で分析したところ、アンモニア含有量は検出限界以下で
あった。また同じように、排ガス中の塩化水素の濃度を
検知管（ガステック（株）製、１４Ｌ型、検知感度１〜
２０ｐｐｍ）で測定したところ、３ｐｐｍ以下であっ
た。

【００２９】この場合の配管の断面積（ｃｍ² ）で排ガ
ス流量（ｃｍ³ ／秒）を除した値と該配管の長さ（ｃ
ｍ）との積は７７６であり、１００から２５０００の範
囲にあった。また、湿式吸収法浄化装置からの反応炉へ
の水蒸気の逆拡散による、成長したＧａＮエピタキシャ
ル層への影響を調査するため、成長したＧａＮエピタキ
シャル層の特性を評価した。その結果、電気特性につい
ては、キャリヤ濃度２．０Ｅ１７／ｃｍ² 、キャリヤ移
動度４２０ｃｍ² ／Ｖｓであった。また、フォトルミネ
ッセンスを測定したところ、４．２K にて３５７ｎｍで
強いバンド端発光が見られ、長波長領域での発光は認め
られず、良好な特性を示した。

【００３０】（実施例２）実施例１における、反応炉と
湿式吸収法浄化装置とを接続する配管を、内径７．３１
ｃｍ、長さ１５０ｃｍに変え、湿式吸収法浄化装置の後
段に酸化亜鉛を主成分とする乾式浄化剤が充填された乾
式浄化筒を設けると共に、乾式浄化筒の直前で乾燥窒素
ガスを２ｓｌｍで導入したほかは、実施例１と同様にし
て、窒化ガリウムのエピタキシャル成長を５回繰り返し
た。

【００３１】この間、特に塩化アンモニウムの詰まり等
の発生は全く見られなかった。また、反応炉と乾式浄化
筒出口との間の圧力差は常に９ｍｍＨ₂ Ｏであり、浄化
装置全体での圧力損失上昇の兆候は見られなかった。ま
た、乾式浄化筒出口からの排ガス中には、アンモニアは
検出されなかった。さらに、塩化水素も検出されなかっ
た。

【００３２】この場合の配管の断面積（ｃｍ² ）で排ガ
ス流量（ｃｍ³ ／秒）を除した値と該配管の長さ（ｃ
ｍ）との積は、２９８であり、１００から２５０００の
範囲にある。なお、本実験で成長させたＧａＮエピタキ
シャル層の電気特性を評価したところ、実施例１で得ら
れたものと同様の優れた特性を示した。

【００３３】（実施例３）実施例２における、反応炉と
湿式吸収法浄化装置とを接続する配管を内径３．１ｃ
ｍ、長さ１５０ｃｍに変えたほかは、実施例２と同様に
して、窒化ガリウムのエピタキシャル成長を５回繰り返
した。

【００３４】この間、塩化アンモニウムの詰まり等の発
生は全く見られなかった。また、反応炉と乾式浄化筒出
口との間の圧力差は常に９ｍｍＨ₂ Ｏであり、浄化装置
全体での圧力損失上昇の兆候は見られなかった。また、
乾式浄化筒出口からの排ガス中には、アンモニアも塩化
水素も検出されなかった。この場合の配管の断面積（ｃ
ｍ² ）で排ガス流量（ｃｍ³ ／秒）を除した値と該配管
の長さ（ｃｍ）との積は、１６５７であり、１００から
２５０００の範囲にある。なお、本実験で成長させたＧ
ａＮエピタキシャル層の電気特性を測定したところ、実
施例１で得られたものと同様の優れた特性を示した。

【００３５】（実施例４)実施例２における、反応炉と
湿式吸収法浄化装置とを接続する配管を内径１．１４ｃ
ｍ、長さ１５０ｃｍに変えたほかは、実施例２と同様に
して、窒化ガリウムのエピタキシャル成長を５回繰り返
した。

【００３６】この間、塩化アンモニウムの詰まり等の発
生は全く見られなかった。また、反応炉と乾式浄化筒出
口間の圧力差は常に１０ｍｍＨ₂ Ｏであり、浄化装置全
体での圧力損失上昇の兆候は見られなかった。また、乾
式浄化筒出口からの排ガス中には、アンモニアも、塩化
水素も検出されなかった。この場合の配管の断面積（ｃ
ｍ² ）で排ガス流量（ｃｍ³ ／秒）を除した値と該配管
の長さ（ｃｍ）との積は、１２２４０であり、１００か
ら２５０００の範囲にある。なお、本実験で成長させた
ＧａＮエピタキシャル層の電気特性を測定した。その結
果、実施例１で得られたものと同様の優れた特性を示し
た。

【００３７】（比較例１）実施例２における、反応炉と
湿式吸収法浄化装置とを接続する配管を内径１４．９６
ｃｍ、長さ１００ｃｍに変えたほかは、実施例２同じ条
件で窒化ガリウムのエピタキシャル成長を５回繰り返し
た。

【００３８】この間、反応炉と乾式浄化筒出口との間の
圧力差は９ｍｍＨ₂ Ｏで一定していた。この場合、配管
の断面積（ｃｍ² ）で排ガス流量（ｃｍ³ ／秒）を除し
た値と該配管の長さ（ｃｍ）との積は４７であり、本発
明の範囲外に当たる。本実験で成長させたＧａＮエピタ
キシャル層の特性を評価した。その結果、電気特性につ
いては、キャリヤ濃度５Ｅ１９／ｃｍ² 、キャリヤ移動
度７５ｃｍ²／Ｖｓであった。また、フォトルミネッセ
ンスを測定したところ、４．２K にて３５７ｎｍでバン
ド端発光が見られるほか、長波長領域での発光が混在し
ていた。

【００３９】（比較例２）実施例２における配管を、内
径０．６ｃｍ、長さ１００ｃｍに変えたほかは、実施例
２と同様にして窒化ガリウムの成長を行った。この場
合、配管の断面積（ｃｍ² ）で排ガス流量（ｃｍ³ ／
秒）を除した値と該配管の長さ（ｃｍ）との積は２９４
８８であり、本発明の範囲外に当たる。反応炉と乾式浄
化筒出口との間の圧力差は、最初は１９ｍｍＨ₂ Ｏであ
つたが、気相成長中徐々に圧力差が増大し、２５６ｍｍ
Ｈ₂ Ｏに達した。このため、配管を取り外して点検した
ところ、配管内に多量の塩化アンモニウムの付着してい
ることが認められた。

【００４０】

【発明の効果】本発明による排ガスの浄化方法及び浄化
装置により、水分の逆拡散による半導体特性に劣化を生
じることなしに窒化ガリウムのエピタキシャル成長を行
うことができるようになった。また、本発明による排ガ
スの浄化方法及び浄化装置によれば、排ガス流路におい
て、乾式吸着法による浄化装置のようにガスの流れが妨
げられやすい窮屈な構造を有しないため、排ガス流路で
の塩化アンモニウムの詰まりを生じることがなく、繰り
返し、窒化ガリウムのエピタキシャル成長を行うことが
できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体製造装置及び本発明の排ガス浄化装置の
一例を示す概略工程図

【符号の説明】

１ 反応炉 ２ ヒーター ３ アンモニアと水素の混合ガス供給配管 ３' 塩化水素と水素の混合ガス供給配管 ４ 排ガス出口 ５ 金属ガリウムボート ６ 基板 ７ サセプター ８ 配管 ９ 湿式吸収法浄化装置 １０ 吸収筒 １１ スプレーノズル １２ 吸収液 １３ ポンプ １４ 積層フイルター １５ 吸収液循環用配管 １６ 吸収筒出口配管 １７ ミストセパレータ １８ ミストセパレータ戻り配管 １９ 窒素供給配管 ２０ 乾式浄化筒入り口配管 ２１ 乾式浄化筒 ２２ 乾式浄化剤 ２３ 排ガスパージライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 元木 健作 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 松島 政人 兵庫県伊丹市昆陽北１丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 大塚 健二 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚研究所内 (72)発明者 村永 直樹 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚研究所内 (72)発明者 網島 登 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚研究所内 Ｆターム(参考） 4D002 AA13 AA18 AA19 AA40 AC10 BA02 BA16 CA01 DA19 DA26 EA05 EA14 GA01 GA03 GB01 GB04 GB08 GB09 GB20 HA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属ガリウムに塩化水素ガスを流通して
   発生する塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスをガリウム源と
   してこれとアンモニアとの反応により気相成長させて成
   膜する窒化ガリウム膜半導体の製造装置からの排ガスを
   処理する湿式吸収法排ガス浄化方法において、該製造装
   置と湿式吸収法排ガス浄化装置とを接続する配管と該配
   管内の排ガス流量との関係を、該配管の断面積（ｃ
   ｍ² ）で排ガス流量（ｃｍ³ ／秒）を除した値と該配管
   の長さ（ｃｍ）との積が１００から２５０００の範囲と
   なるようにしたことを特徴とする排ガスの浄化方法。
2. 【請求項２】 湿式吸収法排ガス浄化装置に用いる吸収
   液が塩酸または塩酸より酸性度の弱い酸の水溶液である
   請求項１に記載の排ガスの浄化方法
3. 【請求項３】 金属ガリウムに塩化水素ガスを流通して
   発生する塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスをガリウム源と
   してこれとアンモニアとの反応により気相成長させて成
   膜する窒化ガリウム膜半導体製造装置からの排ガスを浄
   化する湿式吸収法排ガス浄化装置において、該湿式吸収
   法排ガス浄化装置が、これと上記窒化ガリウム膜半導体
   製造装置とを接続する配管であって、その断面積（ｃｍ
   ² ）で該配管内の排ガス流量（ｃｍ³ ／秒）を除した値
   と該配管の長さ（ｃｍ）との積が１００から２５０００
   の範囲となるような配管を有することを特徴とする排ガ
   スの浄化装置。