JPH0938463A - 半導体製造排ガスの処理方法 - Google Patents

半導体製造排ガスの処理方法

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JPH0938463A
JPH0938463A JP7213962A JP21396295A JPH0938463A JP H0938463 A JPH0938463 A JP H0938463A JP 7213962 A JP7213962 A JP 7213962A JP 21396295 A JP21396295 A JP 21396295A JP H0938463 A JPH0938463 A JP H0938463A
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gas
waste gas
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quaternary ammonium
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敬史 京谷
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康次 岡安
Yoichi Mori
洋一 森
Tadao Kato
忠男 加藤
Yasuhiro Iio
泰洋 飯尾
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ金属による半導体製造環境の汚染を
起こすことなく、排ガス中の有害成分の除去率を高く保
つことができ、また、ランニングコストが安価な半導体
製造排ガスの処理方法を提供する。 【解決手段】 半導体製造排ガスから有害成分を除去す
る処理方法において、前記排ガス1を、アンモニア及び
/又は水酸化第四アンモニウム2でpH8から10に調
整した洗浄液5と接触させた後、水9と接触8せしめ、
さらに残存成分を除去する薬剤を充填した吸着塔11に
導入して処理することとしたものであり、前記吸着塔に
充填する薬剤は、アルカリ添着活性炭、金属酸化物又は
イオン交換樹脂の一種以上から選ばれることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造排ガス
の処理方法に係り、特に、湿式と乾式の処理方式を組合
せた半導体製造排ガスの処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の半導体製造産業では、シリコンウ
ェハのドライエッチング及びチャンバークリーニングな
どの工程でエッチャントとしてCF4 ,CHF3 ,C2
6 ,Cl2 ,HBr,HCl,BCl3 ,ClF3
どが使用されている。これらの工程の排ガスには、上記
の未反応のエッチャットの他、F2 ,HF,HCl,S
iF4 ,SiCl4 などの分解生成物も含まれており、
そのまま排出することができないものなので、除害装置
により有害成分を除去した後に排出されている。除害装
置には大きく分けて、固体吸着剤を用いる乾式のもの
と、薬液を用いる湿式のものとがあるが、これらの従来
の半導体製造排ガスの除害装置には次のような問題点が
ある。
【0003】即ち、乾式では一般に処理性能が高く、除
害出口の有害成分濃度を作業環境許容濃度以下にするこ
とができるが、以下に示すような問題点がある。 (1)固体吸着剤が消耗する毎に交換する必要があり、
ランニングコストが高い。 (2)有害物を固体吸着剤に高濃度に濃縮するので、発
熱などのトラブルが起こる場合がある。 (3)使用済み吸着剤は有害物を高濃度吸着しているの
で、処理に手間とコストがかかる。これもランニングコ
ストを高くする要因となる。
【0004】また、湿式の場合は、一般にランニングコ
ストは安価であるが、次のような問題点がある。 (1)一般に処理性能が低い。除害出口の有害成分濃度
を作業環境許容濃度以下にすることが難しい場合があ
る。 (2)処理性能を高めるために、薬液としてNaOHや
KOHの水溶液がよく用いられる。しかし、Na,Kな
どのアルカリ金属元素が極微量でもシリコンウェハに付
着すると、このシリコンウェハから作られた半導体デバ
イスの誤動作の原因となることがあり好ましくない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、アルカリ金属による半導体製造環
境の汚染を起こすことなく、排ガス中の有害成分の除去
率を高く保つことができ、また、ランニングコストが安
価な半導体製造排ガスの処理方法を提供することを課題
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、半導体製造排ガスから有害成分を除去
する処理方法において、前記排ガスを、アンモニア及び
/又は水酸化第四アンモニウムでpH8から10に調整
した洗浄液と接触させた後、水と接触せしめ、さらに残
存成分を除去する薬剤を充填した吸着塔に導入して処理
することとしたものである。前記処理方法において、吸
着塔に充填する薬剤は、アルカリ添着活性炭、金属酸化
物又はイオン交換樹脂の一種以上から選ばれるのがよ
い。このように、本発明では、半導体製造排ガスを、
アンモニア又は水酸化第四アンモニウム又はアンモ
ニアと水酸化第四アンモニウムの混合物でpH8から1
0望ましくはpH8.5から9.5に調整した洗浄液と
接触せしめ有害成分を除去する方法において、洗浄液と
接触した後のガスを水と接触せしめ、さらに適当な薬剤
を充填した吸着塔に導いて残存成分の処理を行うことを
特徴とする半導体製造排ガスの処理方法としたものであ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の処理方法を図1に
示す処理フロー図に従って説明する。図1において、半
導体製造排ガス1は、まずアンモニア及び/又は水酸化
第四アンモニウムの溶液2でpH8から10望ましくは
pH8.5から9.5に調整した洗浄液5と適当な気液
接触装置6で接触する。洗浄液5は循環ポンプ4によっ
て系内を循環している。ここで大部分の酸性成分は洗浄
液5に吸収除去される。気液接触装置6から出たガス7
には主に、(a)除去しきれなかったSiF4,N
2 ,Cl2 などの酸性成分、(b)洗浄液から気散す
るアンモニアあるいはアミン、(c)排ガス中のハロゲ
ンガスとアンモニア又は第四アンモニウムが反応して生
ずるクロラミンなどが含まれている。
【0008】そこで、適当な気液接触装置8で水9と接
触し、続いてデミスタ10で液滴が除去される。気液接
触後の水は気液分離部17でガスと分離され排水管15
から排出される。ここで(b)アンモニア又はアミンは
ほとんど吸収され作業環境許容濃度以下になるが、
(a)除去しきれなかったSiF4 ,NO2 ,Cl2
どの酸性成分、及び(c)クロラミンなどの一部はなお
残留する。これを適当な薬剤を充填した吸着塔11で吸
着処理したのち、処理ガス12として装置から排出す
る。
【0009】洗浄液5は循環使用されるので、処理によ
り消費され除去効率が低下する。そこでpH電極13で
常時pHを測定し、規定のpH(pH8望ましくは8.
5)を下回った場合には薬液注入ポンプ3により、アン
モニア及び/又は水酸化第四アンモニウムの溶液2を洗
浄液に注入する。また、排ガス中の酸性成分とアンモニ
ア又は水酸化第四アンモニウムの反応生成物が洗浄液中
に蓄積し、除去率の低下や生成物の析出を起こすので、
一定量の水16を添加しながら同量の洗浄液をオーバー
フロー管14から排出して、生成物の蓄積を防ぐ。ここ
で添加する水には、気液分離部17で分離した水を用い
ても良い。気液接触装置6及び8は、充分な気液接触効
率を得ることができるものならば、いかなる形式のもの
でもかまわない。
【0010】アンモニアは通常市販されている25%の
水溶液を用いても良いし、これを適当に稀釈したもので
もかまわない。水酸化第四アンモニウムとしては、テト
ラメチルアンモニウムヒドロキサイド(TMAH)やコ
リンの水酸化物などの強アルカリ性を有するものを用い
ることができる。吸着塔に充填する薬剤としては、
(A)アルカリ添着活性炭、(B)Cu,Mn,Fe,
Znなどの金属元素の酸化物から選ばれた1種以上の金
属酸化物、(C)第四アンモニウム基を有する陰イオン
交換樹脂が使用できる。(A)アルカリ添着活性炭はS
iF4 ,NO2 ,Cl2 ,NH2 Clなどの除去に効果
があり、(B)金属酸化物はSiF4 ,NO2 ,NH2
Clなどの除去に効果があり、また、(C)第四アンモ
ニウム基を有する陰イオン交換樹脂はSiF4 ,C
2,NH2 Clなどの除去に効果がある。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 図2に本発明を実施するための実験装置の全体構成図を
示す。この図2で、半導体製造用ドライエッチング装置
の半導体製造排ガス1を導入し、処理を行った。排ガス
の流量は10リットル/minである。
【0012】半導体製造排ガス1は、まずアンモニアで
pH8.5〜9.5に調整された洗浄液5とジェットス
クラバー6において接触させられる。ここで噴霧される
洗浄液の流量は50リットル/minとした。ジェット
スクラバー6から出たガス7は、充填塔スクラバー8で
水9と向流接触させられる。水9の流量は10リットル
/min、充填塔の内径は300mmφ、塔高250m
mとし、充填物には径10mmの磁製ラシヒリング8′
を用いた。充填塔から出たガスをデミスター10に通し
ミスト除去した後に活性炭吸着塔11で吸着処理し、処
理ガス12として装置から排出する。活性炭吸着塔11
の内径は300mmφ、塔高200mmとし、8〜24
meshのアルカリ添着活性炭を充填した。
【0013】洗浄液5のpHをpH電極13で常時測定
し、pHが9.00を下回った場合には薬液注入ポンプ
3により、25v/v%濃度のアンモニア水2を洗浄液
に注入する。洗浄液中の生成物の蓄積を防ぐために、気
液分離部17の計量升から0.5リットル/minの水
16を循環液5に流下させながら同量の洗浄液をオーバ
ーフロー管14より排出した。以上のような条件で排ガ
ス処理を行い、(1)除害入口、(2)ジェットスクラ
バー出口、(3)水スクラバー出口、(4)活性炭塔出
口の4ヶ所のガスを採取しその組成を分析した。この結
果を表1に示す。
【0014】
【表1】 濃度の単位はいずれもppm 排ガスに含まれていたCl2 ,F2 ,NO2 ,SiF4
は、各処理を経て次第に処理され、活性炭出口で検出限
界以下の濃度になっている。また処理過程で発生するN
3 ,NH2 Clのような成分も、活性炭出口で検出限
界以下の濃度になっている。
【0015】実施例2 実施例1と同一条件で処理を行い、一定時間毎に活性炭
塔出口の成分を分析すると共に、5時間処理を行う毎に
25wt%アンモニア水の消費量を測定した。この時の
除害入口ガス成分を表2に示す。処理を通算3000時
間行ったが、その間活性炭塔出口のCl2 ,F2 ,NO
2 ,SiF4 ,NH3 及びNH2 Cl濃度はいずれも検
出限界以下であった。この間の25%NH3 水の累計使
用量を図3に示す。
【表2】
【0016】実施例3 実施例1で使用したアルカリ添着活性炭に代えて、C
u,Mnを主体とする金属酸化物と第四アンモニウム基
を有する陰イオン交換樹脂を使用した。これらの薬剤を
充填した吸着塔を図4に示す。吸着塔21の内径は30
0mmφ、塔高は250mmである。ここにCu,Mn
を主体とする粒径8〜24meshに破砕した金属酸化
物23と粒径16〜32meshに破砕した第四アンモ
ニウム基を有する陰イオン交換樹脂22を充填した。こ
れらの薬剤の充填量は金属酸化物10.6リットルと陰
イオン交換樹脂7.1リットルとし、充填層高はそれぞ
れ150mm,100mmとした。この充填塔の金属酸
化物23側からデミスタからのガス24を導入し、陰イ
オン交換樹脂22側から処理ガス25を取り出す構造と
なっている。吸着塔以外の諸条件は実施例1と同一であ
る。以上のような条件で排ガス処理を行い、4ヶ所のガ
スを採取しその組成を分析した。その結果を表3に示
す。
【0017】
【表3】 濃度の単位はいずれもppm 排ガスに含まれていたCl2 ,F2 ,NO2 ,SiF4
は、各処理を経て次第に処理され、活性炭出口で検出限
界以下の濃度になっている。また処理過程で発生するN
3 ,NH2 Clのような成分も、活性炭出口で検出限
界以下の濃度になっている。
【0018】
【発明の効果】上記のように本発明方法では、3種類の
処理を組み合わせることにより、除害出口の有害成分濃
度を作業環境許容濃度以下にすることができる。また排
ガスは、前段の2回の気液接触によって大部分の酸性成
分を除去した上で、最終段の薬剤吸着塔に導かれるの
で、吸着塔にかかる負荷が軽い。このため、次の効果を
奏することができる。 (1)薬剤の量は乾式の場合に比べて少量でよく、交換
頻度も少なくて済み、ランニングコストが低廉となる。 (2)薬剤に濃縮される有害物は少量であるので、発熱
などのトラブルが起こりにくく、使用済み薬剤の安定化
も容易である。
【0019】加えて、KOHやNaOHを洗浄液中に含
まないので、Na,Kなどのアルカリ金属元素がシリコ
ンウェハを汚染する可能性が無い。このため本方式を用
いた除害装置は、半導体製造の現場に置くことができ、
次のようなメリットが生じる。 (1)有害ガス発生源の直近で除害が行えるため、有害
ガスを遠方に送る必要がなく、他の有害ガスとの混触を
防ぐことができる。これにより、作業環境の安全性を向
上することができる。 (2)作業者が除害装置の状態チェックやメンテナンス
を行うことが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理方法に用いる処理フローの全体構
成図。
【図2】実施例に用いた装置の処理フローの全体構成
図。
【図3】実施例2で用いたNH3 水の累計使用量を示す
グラフ。
【図4】実施例3で用いた吸着塔の構成図。
【符号の説明】 1:半導体製造排ガス、2:アンモニア溶液及び/又は
水酸化第四アンモニウム溶液、3、4:ポンプ、5:洗
浄液、6、8:気液接触装置、7:ガス流れ、9:水、
10:デミスタ、11:吸着塔、12:処理ガス、1
3:pH電極、14:オーバーフロー管、15:排水
管、16:水導入管、17:気液分離部、21:吸着
塔、22:陰イオン交換樹脂、23:金属酸化物、2
4:ガス導入口、25:処理ガス排出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 忠男 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 飯尾 泰洋 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体製造排ガスから有害成分を除去す
    る処理方法において、前記排ガスを、アンモニア及び/
    又は水酸化第四アンモニウムでpH8から10に調整し
    た洗浄液と接触させた後、水と接触せしめ、さらに残存
    成分を除去する薬剤を充填した吸着塔に導入して処理す
    ることを特徴とする半導体製造排ガスの処理方法。
  2. 【請求項2】 前記吸着塔に充填する薬剤は、アルカリ
    添着活性炭、金属酸化物又はイオン交換樹脂の一種以上
    から選ばれることを特徴とする請求項1記載の半導体製
    造排ガスの処理方法。
  3. 【請求項3】 前記金属酸化物は、Cu,Mn,Fe又
    はZnの酸化物の一種以上から選ばれ、イオン交換樹脂
    は第四アンモニウム基を有する陰イオン交換樹脂である
    ことを特徴とする請求項2記載の半導体製造排ガスの処
    理方法。
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