(57)【要約】半導体製造プロセスによって得られる廃棄物流からの少なくとも１つの酸性ガス成分、水素化物ガス成分、又はこれらの副生成物を除去する装置及びプロセスは、酸性ガス成分又は水素化物ガス成分に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、酸性ガス成分又は水素化物ガス成分に関して高い捕捉速度を有する第２の別個の吸収基盤材料と、廃棄物流が上記吸収基盤材料を通じて流れて酸性ガス成分又は水素化物ガス成分が減少されるように、ガス流を上記吸収基盤材料に通じさせる状態で上記プロセスと接合する流路とを備える。第１の吸収基盤材料は塩基性炭酸銅を含むことが好ましく、第２の吸収基盤は、ＣｕＯ、ＡｇＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＺｎＯ、ＭｎＯｘ及びこれらの混合物のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。
2006508798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造プロセスによって得られる廃棄物流からの少なくとも１つの有毒なガス成分又はその副生成物を除去する装置であって、
前記少なくとも１つの有毒なガス成分に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、
前記少なくとも１つの有毒なガス成分に関して高い捕捉速度を有する第２の別個の吸収基盤材料と、
廃棄物流が前記第１の吸収基盤材料と接触した後に前記第２の吸収基盤材料と接触することにより少なくとも１つの有毒なガス成分が前記廃棄物流から少なくとも部分的に除去されるように、ガス流を前記吸収基盤材料に通じさせる状態で前記プロセスと接合する流路と、
を備える装置。
【請求項２】
前記半導体製造プロセスがグループIII−Ｖプロセスに関連付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記半導体製造プロセスが、イオン注入、有機金属化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法から成るグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記有毒なガス成分が、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＳｂＨ３、ＢｉＨ３、ＧｅＨ４、ＳｉＨ４、ＮＨ３、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｂｒ２、ＢＣｌ３、ＢＦ３、ＡｓＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＦ３、ＧｅＦ４、ＡｓＦ５、ＷＦ６、ＳｉＦ４、ＳｉＢｒ４、ＣＯＦ２、ＯＦ２、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＷＯＦ４、ＣｌＦ３（ｈｆａｃ）Ｉｎ（ＣＨ３）２Ｈ２Ａｓ（ｔ−ブチル）、Ｈ２Ｐ（ｔ−ブチル）、Ｂｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）、ＳｉＨＣｌ３、及びＳｉＨ２Ｃｌ２から成るグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記有毒なガス成分が、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＳｂＨ３、ＢｉＨ３、ＧｅＨ４、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｈ２Ａｓ（ｔ−ブチル）、Ｈ２Ｐ（ｔ−ブチル）、Ｂｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２から成るグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記有毒なガス成分が、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｂｒ２、ＢＣｌ３、ＢＦ３、ＡｓＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＦ３、ＧｅＦ４、ＡｓＦ５、ＷＦ６、ＳｉＦ４、ＳｉＢｒ４、ＣＯＦ２、ＯＦ２、ＳＯ２、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＷＯＦ４、ＣｌＦ３（ｈｆａｃ）Ｉｎ（ＣＨ３）２、及びＢｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）から成るグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
半導体製造プロセスによって得られる廃棄物流からの少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物を除去する装置であって、
前記少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、
前記少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物に関して高捕捉速度吸収親和力を有する第２の別個の吸収基盤材料と、
廃棄物流が前記第１の吸収基盤材料と接触した後に前記第２の吸収基盤材料と接触することにより少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物が前記廃棄物流から少なくとも部分的に除去されるように、ガス流を前記吸収基盤材料に通じさせる状態で前記プロセスと接合する流路と、
を備える装置。
【請求項８】
酸性ガス又は水素化物ガス又はこれらの副生成物を除去するための積層乾式樹脂吸収システムであって、
少なくとも１つの酸性ガス成分又は水素化物ガス成分に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、
前記少なくとも１つの酸性ガス成分又は水素化物ガス成分に関して高捕捉速度吸収親和力を有する第２の別個の吸収基盤材料と、
廃棄物流が前記第１の吸収基盤材料と接触した後に前記第２の吸収基盤材料と接触することにより少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物が廃棄物流から少なくとも部分的に除去されるように、ガス流を前記吸収基盤材料に通じさせる状態で前記プロセスと接合する流路と、
を備える積層乾式樹脂吸収システム。
【請求項９】
前記水素化物成分が、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＳｂＨ３、ＢｉＨ３、ＧｅＨ４、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｈ２Ａｓ（ｔ−ブチル）、Ｈ２Ｐ（ｔ−ブチル）、Ｂｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）、ＳｉＨＣｌ３、及びＳｉＨ２Ｃｌ２から成るグループから選択される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記酸性ガス成分が、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｂｒ２、ＢＣｌ３、ＢＦ３、ＡｓＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＦ３、ＧｅＦ４、ＡｓＦ５、ＷＦ６、ＳｉＦ４、ＳｉＢｒ４、ＣＯＦ２、ＯＦ２、ＳＯ２、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＷＯＦ４、ＣｌＦ３（ｈｆａｃ）Ｉｎ（ＣＨ３）２、及びＢｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）から成るグループから選択される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の吸収層が、還元水素化が自動触媒となる温度が異なる、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の吸収層が、前記第１の吸収層よりも高い捕捉速度を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記吸収基盤材料が、ビード、球、リング、トロイダル形状、不規則形状、ロッド、シリンダ、フレーク、膜、立方体、多角形の幾何学的形状、シート、繊維、コイル、螺旋形、メッシュ、焼結多孔性物質、顆粒、ペレット、タブレット、粉、粒子、押出体、布形状材料、ウェブ形状材料、ハニカムマトリクスモノリス、マトリクスモノリス、混合物（他の成分を有する吸収物質の混合物）、又は前記構造の細かく砕かれた或いは破砕された形状から成るグループから選択される物質を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記吸収基盤材料が、約０．１ｍｍ〜１．５ｃｍのサイズ範囲を有する粒子を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記吸収基盤材料が、物理吸収材と化学吸収材とから成るグループから選択される、請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２の層が、１つの格納システム内に収容されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１及び第２の層が、別個の格納システム内に収容されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１及び第２の吸収基盤材料が、吸収材料を混合して成る混合物を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１９】
「緩速」吸収層に対する「高速」吸収層の容積比率が約１：２０〜１：１である、請求項８に記載の装置。
【請求項２０】
前記高容量吸収材料が、銅の酸化された形態を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項２１】
前記高容量吸収材料が、水酸化銅Ｃｕ（ＯＨ２）；酸化銅ＣｕＯ；炭酸銅ＣｕＣｏ３、塩基性炭酸銅ＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）２及びこれらの組み合わせから成るグループから選択される、請求項８に記載の装置。
【請求項２２】
前記高容量吸収材料がＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）２を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項２３】
前記高容量吸収材料が、１８０℃を超える温度までＨ２還元反応に侵されない、請求項８に記載の装置。
【請求項２４】
前記高容量吸収材料が、約２０〜１００重量％の活性成分を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項２５】
前記高捕捉速度吸収材料が、カーボン、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯｘ（ｘが１〜２の全てを含む）、ＡｇＯ、Ａｇ２Ｏ、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ３、ＭｏＯ２、ＭｏＯ３、ＴｉＯ２、ＮｉＯ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＯ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２ＣＯ３、ＫＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＮＨ４ＯＨ、Ｓｒ（ＯＨ）２、ＨＣＯＯＮａ、ＢａＯＨ、ＫＭｎＯ４、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｎａ２Ｏ３Ｓ２、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）及びこれらの混合物から成るグループから選択される少なくとも１つの成分を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項２６】
前記高捕捉速度吸収材料が、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｖ、Ｍo、Ｃo、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、及び、これらの酸化物、水素化物、炭酸水素塩、硫酸水素塩、リン酸水素、硫化物、過酸化物、ハロゲン化物、カルボン酸塩、及び酸素酸から成るグループから選択される安定材を更に含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記高捕捉速度吸収材料が、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、及びＮＨ４ＯＨから成るグループから選択される少なくとも１つの成分を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項２８】
前記高捕捉速度吸収材料が、
１．酸化銅（Ｃｕ６％）；酸化銀（Ａｇ０．１％）；酸化亜鉛（Ｚｎ６．０％）；酸化モリブデン（Ｍｏ２．５％）；トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ３．５％）、活性炭、及び
２．酸化マンガン（Ｍｎ２２％）；酸化銅（Ｃｕ２３％）；酸化コバルト（Ｃｏ１０％）；酸化銀（Ａｇ３．５％）、及び酸化アルミニウム（Ａｌ２．６％）
から成るグループから選択される組成を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項２９】
前記高捕捉速度吸収材料が、酸化銅（Ｃｕ６％）；酸化銀（Ａｇ０．１％）；酸化亜鉛（Ｚｎ６．０％）；酸化モリブデン（Ｍｏ２．５％）；トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ３．５％）、及び活性炭を含み、前記吸収システムが、１ｃｍ／秒におけるヒ化水素に関して、３．６７モル／リットル樹脂又は１０２リットルＡｓＨ３／ｋｇ樹脂のＴＬＶ吸収容量を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項３０】
１ｃｍ／秒におけるヒ化水素に関して、３．６７モル／リットル樹脂又は１０２リットルＡｓＨ３／ｋｇ樹脂のＴＬＶ吸収容量を有する、請求項８に記載の装置。
【請求項３１】
１ｃｍ／秒におけるヒ化水素に関して、３．６７モル／リットル樹脂又は１０２リットルＡｓＨ３／ｋｇ樹脂のＴＬＶ吸収容量を有する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
吸収材料の消耗を監視するための手段を更に備える、請求項８に記載の装置。
【請求項３３】
少なくとも１つの有毒ガス成分を含む半導体プロセス廃棄物流からの少なくとも１つの有毒ガス成分の濃度を減少するためのプロセスであって、
前記半導体プロセス廃棄物を第１の吸収層組成と接触させることにより、廃棄物中の有毒ガス成分の少なくとも一部を保持する工程と、
前記プロセス廃棄物を第２の吸収層組成と接触させることにより、廃棄物中の有毒ガス成分の第２の部分を保持する工程と
を含み、
前記第１の吸収層が前記有毒成分に関して高い吸収容量を有し、前記第２の吸収層材料が前記有毒ガスに関して高捕捉速度吸収親和力を有するプロセス。
【請求項３４】
前記半導体製造プロセスが、イオン注入、有機金属化学気相堆積法、プラズマ化学気相堆積法から成るグループから選択される、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３５】
前記有毒なガス成分が、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＳｂＨ３、ＢｉＨ３、ＧｅＨ４、ＳｉＨ４、ＮＨ３、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｂｒ２、ＢＣｌ３、ＢＦ３、ＡｓＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＦ３、ＧｅＦ４、ＡｓＦ５、ＷＦ６、ＳｉＦ４、ＳｉＢｒ４、ＣＯＦ２、ＯＦ２、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＷＯＦ４、ＣｌＦ３（ｈｆａｃ）Ｉｎ（ＣＨ３）２Ｈ２Ａｓ（ｔ−ブチル）、Ｈ２Ｐ（ｔ−ブチル）、Ｂｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）、ＳｉＨＣｌ３、及びＳｉＨ２Ｃｌ２から成るグループから選択される、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３６】
前記有毒なガス成分が、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＳｂＨ３、ＢｉＨ３、ＧｅＨ４、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｈ２Ａｓ（ｔ−ブチル）、Ｈ２Ｐ（ｔ−ブチル）、Ｂｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）、ＳｉＨＣｌ３、及びＳｉＨ２Ｃｌ２から成るグループから選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３７】
前記有毒なガス成分が、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｂｒ２、ＢＣｌ３、ＢＦ３、ＡｓＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＦ３、ＧｅＦ４、ＡｓＦ５、ＷＦ６、ＳｉＦ４、ＳｉＢｒ４、ＣＯＦ２、ＯＦ２、ＳＯ２、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＷＯＦ４、ＣｌＦ３（ｈｆａｃ）Ｉｎ（ＣＨ３）２、及びＢｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）から成るグループから選択される、請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記第１及び第２の吸収層の容量の合計よりも大きい全吸収容量を有する、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３９】
前記高容量吸収材料が、酸化銅、水酸化銅、炭酸銅、及び塩基性炭酸銅のうちの少なくとも１つを含む、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項４０】
前記高捕捉速度吸収材料が、カーボン、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯｘ（ｘが１〜２の全てを含む）、ＡｇＯ、Ａｇ２Ｏ、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ３、ＭｏＯ２、ＭｏＯ３、ＴｉＯ２、ＮｉＯ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＯ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２ＣＯ３、ＫＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＮＨ４ＯＨ、Ｓｒ（ＯＨ）２、ＨＣＯＯＮａ、ＢａＯＨ、ＫＭｎＯ４、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｎａ２Ｏ３Ｓ２、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）及びこれらの混合物から成るグループから選択される少なくとも１つの成分を含む、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項４１】
前記高捕捉速度吸収材料が、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｖ、Ｍo、Ｃo、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、及び、これらの酸化物、水素化物、炭酸水素塩、硫酸水素塩、リン酸水素、硫化物、過酸化物、ハロゲン化物、カルボン酸塩、酸素酸から成るグループから選択される安定材を更に含む、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項４２】
前記高捕捉速度吸収材料が、カーボン、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、及びＮＨ４ＯＨから成るグループから選択される少なくとも１つの成分を含む、請求項３３に記載のプロセス。
【請求項４３】
前記酸性ガスの前記濃度が、ヒ化水素においては、５０ｐｐｂ未満まで減少される、請求項３３に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
【発明の分野】
【０００２】
[0001]本発明は、有毒ガス成分を使用する半導体プロセスから排出された有毒ガス成分を除去するための方法及び装置に関する。
【従来技術の説明】
【０００３】
[0002]半導体の製造において、有毒で可燃性を有する腐食性の水素化物ガス及び酸性ガスは、排気システムの完全性を危うくすることに加え、健康及び環境に悪影響を及ぼす。
【０００４】
[0003]イオン注入プロセスにおいては、ＢＦ３、ＡｓＨ３、ＰＨ３等の材料ガスが一次ドーパントガスとして使用される。また、ＳｉＦ４、ＧｅＦ４、（ｈｆａｃ）Ｉｎ（ＣＨ３）２、及びＢｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）等の他のガスも使用される。
【０００５】
[0004]ＭＯＶＰＥ／ＰＥＣＶＤの場合には、電気的に絶縁されたアセンブリを介して、ＳｉＨ４、ＳｉＦ４、ＮＨ３、ＡｓＨ３、及びＰＨ３等のガスがプロセスチャンバへと供給される。ＡｓＨ３又はＰＨ３は、ＧａＡＳ又はＧａＰの原子Ａｓ又はＰをそれぞれ与えるために、気相堆積中に特に高速で流される。ＧａＮの原子Ｇａに対し前駆物質としてＧａＣｌを供給するため、Ｇａ金属上にわたってＨＣｌを流すことができる。エピタキシャル誘電体がＳｉＨ４から気相堆積される。
【０００６】
[0005]過度の膜が堆積するチャンバの領域へと流れるラジカルをプラズマ流中に形成することによるチャンバ洗浄においては、ＨＣｌ及びＨＦを使用することができる。ラジカルは、堆積された膜と反応することにより、ガス状の副生成物を形成する。その後、副生成物は、チャンバから除去されて廃棄物として圧送される。
【０００７】
[0006]半導体製造プロセスの廃棄物からのそのような有毒ガスの放出レベルを減少させることに焦点を合わせている現行の研究は、除去プロセスの最適化を含む。現在のプロセスは、様々な熱、湿式及び／又は乾式洗浄作業を含む。
【０００８】
[0007]熱洗浄装置は、酸化剤（殆どの場合、空気）をプロセス廃棄物流中の対象の成分（例えばＡｓＨ３、ＰＨ３等）と反応させることにより、対象の成分の酸化種（例えばＡｓ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５等）を生成する。その後、酸化種は、廃棄物流をガス吸着コラム（ウォータスクラバ）と接触させることよって廃棄物流から除去される。そのようなシステムの欠点は、（ａ）それがかなりの量の電力及び／又はＨ２あるいはＣＨ４等の燃料を必要とするという点でエネルギーを大量に消費すること、（ｂ）それが水を必要とすること、（ｃ）それが化合物を含むヒ素を洗浄する際に水性の有害な廃物流を生成することである。
【０００９】
[0008]廃棄物流の湿式洗浄は、特定のプロセスからの廃棄物を洗浄液と接触させることにより、望ましくない廃棄物流成分を液体によって吸収し或いは液体（例えば、酸性ガス排出物と接触するための苛性溶液）と反応させて、望ましくない成分を気相から除去することを含む。多くの場合、洗浄液は、過マンガン酸カリ等の酸化剤、調整物質、あるいは、次亜塩素酸ナトリウムを含んでおり、これにより、望ましくない沈殿反応を招く。また、湿式洗浄システムは、かなりの量の酸化剤を消費する必要があり、結果として、汚染された水性廃物流を引き起こす。
【００１０】
[0009]乾式洗浄は、望ましくない成分を化学吸着し或いは望ましくない成分と反応して当該成分を除去する機能を果たす固体材料と廃棄物とを接触させることを含む。乾式洗浄は、有害な排出成分を濃縮して完全に収容し、動作が受動的であり、可動部を有さず、要求に応じて動作し、それを最も安全で且つ最も好ましい除去動作モードにする。
【００１１】
[0010]イオン注入プロセスにおいて、フッ酸ガスはイオン注入システムを概ねそのまま通過し、一方、水素化物原料ガスは適度に原型を保って通過すると考えられる。したがって、大流量の無傷の酸性ガス成分及び毒性が高く作業者露出許容レベルが低い水素化物ガス成分（例えば、ＡｓＨ３における限界閾値（ＴＬＶ）は０．０５ｐｐｍあるいは３ｐｐｍのＩＤＬＨである）は、両方のガスタイプの除去において、非常に効率的な廃棄物流処理及び／又は除去を命じる。
【００１２】
[0011]イオン注入システムの使用及び動作から起こる前述した問題に加え、イオン注入プロセス廃棄物流の経験的な特徴として、プロセスシステムの有毒ガスが原料ガスポンプから、粗引きポンプから、低温ポンプ再生サイクルからかなり放出される点が挙げられる。
【００１３】
[0012]乾式洗浄目的においては、ＢＦ３及びＳｉＦ４等の酸性ガスを洗浄するための化学的な要件が、ＡｓＨ３、ＰＨ３、及びＧｅＨ４等の水素化物ガスを洗浄するための化学的要件と全く異なる点に注目することが重要である。
【００１４】
[0013]化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスにおいては、酸性ガス及び／又は水素化物ガスが多量のバラストガス又はプロセスガス（例えば水素）と組み合わせて使用される場合がある。そのようなプロセスによって得られる廃棄物流の乾式洗浄は困難である。これは、二次反応、一般的には還元水素化が、約１１０℃〜１２０℃の温度において洗浄材料と水素との間で生じるからである。二次反応は、それが一度始まると、「暴走」状態となり、洗浄材料の温度が６００℃に達してしまう虞がある。
【００１５】
[0014]酸化銅ＣｕＯ、水酸化銅Ｃｕ（ＯＨ）２、炭酸銅ＣｕＣＯ３、塩基性材料は、水素化物化合物を半導体廃棄物流から除去するための樹脂洗浄材料において使用される。殆どの銅系の樹脂は水素化物と発熱反応を起こすが、ＣｕＯ及びＣｕ（ＯＨ）２材料は、多量の水素の存在下において１１０℃〜１２０℃の温度で激しく発熱する可能性がある。
【００１６】
[0015]例えば、米国特許第４，７４３，４３５号、第４，９１０，００１号及び第４，９９６，０３０号は、ＣｕＯ系の樹脂を使用するＭＯＣＶＤ用途から水素化物ガス種を除去するための方法を開示している。しかしながら、ＣｕＯ系材料の吸収力は銅表面積に起因して制限され、また、最も一般的には樹脂を形成するために使用される金属酸化物混合物に対してＣｕＯを加えることによりＣｕＯ含有量を増大しようとすると、表面積が過度に小さくなる可能性がある。また、材料は、水素化物ガスの吸着及び反応の熱に起因して激しく発熱する可能性があり、殆どのＣＶＤ用途は多量のＨ２ガスキャリアをＡｓＨ３及びＰＨ３と共に使用するため、ＣｕＯ材料の温度が臨界となって約１１０℃〜１２０℃の温度を超え、その結果、ＣｕＯ材料がＨ２によって還元され、５００℃〜６００℃を超える可能性がある激しい発熱が生じる。
【００１７】
[0016]米国特許第５，８５３，６７８号は、有害な化合物を結晶性水酸化銅と接触させることにより、有害で揮発性のある無機水素化物、無機ハロゲン化物、有機金属化合物を除去する方法を開示している。しかしながら、ＣｕＯ系材料と同様、結晶性水酸化銅Ｃｕ（ＯＨ）２系材料は、水素化物ガスと反応し、ＣｕＯとほぼ同じ温度範囲でＨ２還元反応を受ける。
【００１８】
[0017]日本国公開公報ＪＰ１９９６０５９３９１Ａは、グループＶ種を塩基性炭酸銅ＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）３と接触させることにより、グループＶ種を含む廃棄物からグループＶ種を除去する方法を開示している。塩基性炭酸銅は、ＣｕＯ及びＣｕ（ＯＨ）２の両方よりも高い温度でＨ２還元反応を受ける。
【００１９】
[0018]そのため、従来のＣｕＯ及びＣｕ（ＯＨ）２プロセスの前述した危険を排除し或いは少なくとも改善するとともに酸性ガス、水素化物ガス、及び／又は有機金属ガスを扱うことができる除去システムを提供することは、当分野において重大な進歩であり、したがって本発明の目的である。
【００２０】
[0019]本発明の他の目的は、１００℃を超える潜在的動作温度を有する酸性ガス成分、水素化物ガス成分、及び／又は有機金属ガス成分を含む廃棄物流を処理する改良されたシステムを提供することである。
【００２１】
[0020]本発明の他の目的は、酸性ガス成分、水素化物ガス成分、及び／又は有機金属ガス成分を含む廃棄物流を処理する安全で低コストな高容量、高効率のシステムを提供することである。
【００２２】
[0021]他の目的及び利点は、以下の開示内容及び添付の請求項から十分明らかである。
【発明の概要】
【００２３】
[0022]一態様において、本発明は、半導体製造プロセスによって得られる廃棄物流からの少なくとも１つの有毒なガス成分又はその副生成物を除去する装置であって、
上記少なくとも１つの有毒なガス成分に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、
上記少なくとも１つの有毒なガス成分に関して高捕捉速度吸収親和力を有する第２の別個の吸収基盤材料と、
廃棄物流が上記第１の吸収基盤材料と接触した後に上記第２の吸収基盤材料と接触することにより少なくとも１つの有毒なガス成分が上記廃棄物流から少なくとも部分的に除去されるように、ガス流を上記吸収基盤材料に通じさせる状態で上記プロセスと接合する流路と、
を備える装置に関する。
【００２４】
[0023]一態様において、本発明は、半導体製造プロセスによって得られる廃棄物流からの少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物を除去する装置であって、
上記少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、
上記少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物に関して高捕捉速度吸収親和力を有する第２の別個の吸収基盤材料と、
廃棄物流が上記第１の吸収基盤材料と接触した後に上記第２の吸収基盤材料と接触することにより少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物が上記廃棄物流から少なくとも部分的に除去されるように、ガス流を上記吸収基盤材料に通じさせる状態で上記プロセスと接合する流路と、
を備える装置に関する。
【００２５】
[0024]更なる態様において、本発明は、酸性ガス又は水素化物ガス又はこれらの副生成物を除去するための積層乾式樹脂吸収システムであって、
少なくとも１つの酸性ガス成分又は水素化物ガス成分に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、
上記少なくとも１つの酸性ガス成分又は水素化物ガス成分に関して高捕捉速度吸収親和力を有する第２の別個の吸収基盤材料と、
廃棄物流が上記第１の吸収基盤材料と接触した後に上記第２の吸収基盤材料と接触することにより少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又はこれらの副生成物が廃棄物流から少なくとも部分的に除去されるように、ガス流を上記吸収基盤材料に通じさせる状態で上記プロセスと接合する流路と、
を備える積層乾式樹脂吸収システムに関する。
【００２６】
[0025]更に他の態様において、本発明は、少なくとも１つの有毒ガス成分を含む半導体プロセス廃棄物流からの少なくとも１つの有毒ガス成分の濃度を減少するためのプロセスであって、
上記半導体プロセス廃棄物を第１の吸収層組成と接触させることにより、廃棄物中の有毒ガス成分の少なくとも一部を保持する工程と、
上記プロセス廃棄物を第２の吸収層組成と接触させることにより、廃棄物中の有毒ガス成分の第２の部分を保持する工程と、
を含み、
上記第１の吸収層が上記有毒成分に関して高い吸収容量を有し、上記第２の吸収層材料が上記有毒ガスに関して高捕捉速度吸収親和力を有するプロセスに関する。
【００２７】
[0026]本発明の他の態様及び特徴は、以下の開示内容及び添付の請求項から十分に明らかである。
【詳細な説明】
【００２８】
[0031]本発明は、半導体製造プロセスから得られる廃棄物中に存在する有毒なガス成分を除去する装置及び方法に関する。特に、本発明は、グループIII−Ｖ半導体製造プロセスからの廃棄物流中に存在する少なくとも１つの酸性又は水素化物ガス成分或いはその副生成物を除去する装置及び方法に関する。
【００２９】
[0032]また、本発明は、極めて高い除去効率が要求される半導体製造プロセスから得られる廃棄物流中に存在する水素化物及び酸性ガス成分を除去するための装置及び方法に更に関する。
【００３０】
[0033]本発明の発明者等は、主基盤（高容量）吸収材料から成る層上にわたって研磨樹脂（高捕捉速度）から成る層を配置することにより、特定の吸収材に基づく除去システムの効率が２〜４倍増大する場合があることを見出した。
【００３１】
[0034]一実施形態において、本発明は、半導体製造プロセスによって得られる廃棄物流からの少なくとも１つの有毒なガス成分又はその副生成物を除去する装置であって、
上記少なくとも１つの有毒なガス成分に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、
上記少なくとも１つの有毒なガス成分に関して高捕捉速度吸収親和力を有する第２の別個の吸収基盤材料と、
廃棄物流が第１の吸収基盤材料と接触した後に第２の吸収基盤材料と接触することにより少なくとも１つの有毒なガス成分が廃棄物流から少なくとも部分的に除去されるように、ガス流を上記吸収基盤材料に通じさせる状態で上記プロセスと接合する流路と、
を備える装置に関する。
【００３２】
[0035]好ましい実施形態において、半導体製造プロセスはグループIII−Ｖプロセスであり、廃棄物流は、第２の吸収基盤材料と接触する前に第１の吸収基盤材料と接触する少なくとも１つの酸性又は水素化物ガス成分又はその副生成物を含む。
【００３３】
[0036]酸性ガス成分、水素化物ガス成分、及び／又は有機金属ガス成分を頻繁に使用する半導体製造プロセスは、イオン注入、有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ）、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）を含む。そのようなプロセスで消費されて有効に除去される典型的な酸性、水素化物、及び／又は有機金属成分及びプロセス副生成物としては、ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＳｂＨ３、ＢｉＨ３、ＧｅＨ４、ＳｉＨ４、ＮＨ３、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｃｌ２、Ｆ２、Ｂｒ２、ＢＣｌ３、ＢＦ３、ＡｓＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＦ３、ＧｅＦ４、ＡｓＦ５、ＷＦ６、ＳｉＦ４、ＳｉＢｒ４、ＣＯＦ２、ＯＦ２、ＳＯ２、ＳＯ２Ｆ２、ＳＯＦ２、ＷＯＦ４、ＣｌＦ３（ｈｆａｃ）Ｉｎ（ＣＨ３）２Ｈ２Ａｓ（ｔ−ブチル）、Ｈ２Ｐ（ｔ−ブチル）、及びＢｒ２Ｓｂ（ＣＨ３）が挙げられるが、これらに限定されない。他の有効に除去される成分としては、ＳｉＨＣｌ３、及びＳｉＨ２Ｃｌ２等のクロロシランが挙げられる。
【００３４】
[0037]一実施形態において、本発明の装置は、半導体製造設備のグループIII−Ｖ半導体プロセスからの少なくとも１つの酸性ガス成分、水素化物ガス成分、又はその副生成物を除去するための積層乾式樹脂吸収システムであって、
上記少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又は副生成物成分に関して高容量吸収親和力を有する第１の吸収基盤材料と、
上記少なくとも１つの酸性ガス、水素化物ガス、又は副生成物成分に関して高捕捉速度吸収親和力を有する第２の別個の吸収基盤材料と、
廃棄物流が上記吸収基盤を通じて流されることにより上記少なくとも１つの酸性、水素化物、又は副生成物成分が廃棄物から少なくとも部分的に除去されるように、ガス流を上記吸収基盤材料に通じさせる状態で上記プロセスと接合する流路と、
を備える積層乾式樹脂吸収システムを含む。
【００３５】
[0038]本発明の積層吸収システムは、異なる物質移動領域（ＭＴＺ）を有する少なくとも別個の第１及び第２の吸収層を備える。一般に、「緩速」第１の吸収層は、「高速」第２の吸収層よりも広いＭＴＺと、高い固有の或いは理論上の吸収力とを有する。
【００３６】
[0039]排出種の所望の除去を行ないたい場合、本発明の吸収材料は、物理吸収材及び／又は化学吸収材を含んでいてもよい。
【００３７】
[0040]以下の定義は、本明細書で使用される用語のために与えられている。
・「層」は、吸収物質から成り、支持面と平行に位置するとともに、上下が非常に限られた平板状体として規定される。
・「ＴＬＶ」は、特定の種の限界閾値として規定され、一般の人が不当に病気や怪我をする危険無く経験できる特定の種に晒される度合いを反映している。
・「ＴＬＶ吸収容量」は、破過濃度が種のＴＬＶ値に達する際の吸収材料１リットル当たりの吸収材料により保持されるガス成分のモルとして規定される。
・「物質移動領域」（ＭＴＺ）は、対象の汚染物質（水素化物ガス、酸性ガス、及び／又はその副生成物）をその流入濃度から破過レベル（すなわち、特定の種のＴＬＶとして一般に選択される、吸収基盤材料の交換を必要とする濃度レベル）として規定される所定のレベルまで除去するために必要な吸収層の長さとして規定される。
【００３８】
・「緩速」は、第１の吸収層全体の厚さの２５〜１００％のＭＴＺ厚さを有するものとして規定される。
【００３９】
・「高速」は、「緩速」吸収層のＭＴＺ厚さよりも薄いＭＴＺ厚さを有するものとして規定される。
【００４０】
[0041]「高速」吸収層が更に短いＭＴＺを有するためには、「高速」吸収層材料は、「緩速」層材料の捕捉速度よりも高い「捕捉速度」を特定の対象種に関して有していなければならない。捕捉速度は、全ての速度（特有の物質移動速度、ガス吸着速度、吸収材料との対象種の化学反応速度）の合計である。
【００４１】
[0042]「緩速」吸収基盤層のＭＴＺ厚さは、本質的に、「高速」吸収基盤層のＭＴＺよりも厚い。第１の吸収基盤層におけるＭＴＺの厚さは、第１の吸収基盤層全体の厚さの１０〜１００％であることが好ましい。更に好ましくは、第１の吸収基盤層のＭＴＺの厚さは、第１の吸収基盤層全体の厚さの２５〜７５％である。最も好ましくは、第１の吸収基盤層のＭＴＺの厚さは、第１の吸収基盤層全体の厚さの約５０％である。特定の安定状態条件下では、「緩速」吸収層のＭＴＺの厚さが基盤厚の１００％よりも大きくなる場合がある。これは、ＭＴＺの厚さが経時的に成長するためである。ＭＴＺが長いと、吸収材料と対象種との間の化学反応によって生じる発熱の拡散が促され、有利である。
【００４２】
[0043]吸収材料の積層には、「高速」高捕捉速度樹脂材料から成る少なくとも１つの層の上流側に少なくとも１つの「緩速」高容量樹脂材料から成る層を配置することを含む。「緩速」高容量樹脂材料は、一般に、長い物質移動領域（ＭＴＺ）を必要とする。逆に、「高速」高捕捉速度樹脂材料は、多くの場合、対象ガスに関して低い吸収容量を有するが、高い捕捉速度（短いＭＴＺ）を有する。
【００４３】
[0044]図１Ａ〜図１Ｃは、本発明で役立つ異なる吸収構造の比較を示している。「緩速」高容量吸収材料における限界閾値（ＴＬＶ）破過は、多量の吸収材料が消費される前に生じる（図１Ａ）。「緩速」樹脂材料の下流側に（図１Ｃ）、「高速」高捕捉速度吸収材料を積層することにより（図１Ｂ）、ＴＬＶが短くなり、高い除去効率を達成しつつ高いパーセンテージの「緩速」樹脂材料が消費される。
【００４４】
[0045]「緩速」吸収基盤層の容量を「高速」吸収基盤層の容量よりも高くするため、第１の吸収基盤材料は、２０〜１００重量％の活性成分を含むことが好ましい。
【００４５】
[0046]「緩速」吸収層が「高速」吸収材料の表面積よりも小さい表面積を有する材料を含み、それにより、「緩速」吸収材料を更に遅い速度にさせて、汚染種と反応させることが好ましい。「緩速」吸収材料の表面積は、約５．０〜３００．０ｍ２／ｇの範囲であってもよい。表面積が更に小さく且つ捕捉速度が更に低いと、ＭＴＺが増大し、それにより、反応熱の分散を促すため有利である。
【００４６】
[0047]「高速」吸収層のＭＴＺ厚さは、「緩速」吸収層のＭＴＺの厚さ以下でなければならない。そのような要件により、システムの全体の容量が増大する。一実施形態において、「高速」吸収層のＭＴＺ長さは、「緩速」吸収層のＭＴＺ厚さの９０％以下であり、更に好ましくは「緩速」吸収層のＭＴＺ厚さの５０％以下であり、最も好ましくは「緩速」吸収層のＭＴＺ厚さの１０％以下である。
【００４７】
[0048]「高速」吸収材料は、１つの組成を含んでいてもよく、あるいは、別個の成分の混合体を含んでいてもよい。一実施形態において、「高速」吸収材料は、カーボン、アルミナ、シリカ、珪藻土、あるいは、ゼオライト等の表面積が大きい（例えば１００から１０００ｍ２／ｇ）ベース吸着体と、ベース吸着体中に含浸され或いはベース吸着体上にコーティングされた活性成分とを含む。活性成分の量は、「高速」吸収材料の全重量の約０．１〜１００％の重量であることが好ましく、０．５〜５０％の重量であることが更に好ましく、約１〜１５％の重量であることが最も好ましい。
【００４８】
[0049]本発明において有用な「緩速」吸収材料に対する「高速」吸収材料のパーセント比率は、表面積、多孔率、粒子形状、粒径等の材料の化学的及び物理的な特性によって決まり、当業者によって簡単に決定できる。一実施形態において、本発明のシステムでは、「高速」吸収層と「緩速」吸収層との容積比が１：２０〜１：１である。
【００４９】
[0050]第１及び第２の層は、目的の用途及びグループIII−Ｖ半導体プロセスにおいて含まれる特定の廃棄物混合物に適した任意の適当な組成、サイズ、形状、構造の吸収物質を含んでいてもよい。吸収物質は、活性成分及び不活性成分を含んでいても良く、また、細かく分かれた形態、例えば、ビーズ、球、リング、トロイダル形状、不規則形状、ロッド、シリンダ、フレーク、膜、立方体、多角形の幾何学的形状、シート、繊維、コイル、螺旋形、メッシュ、焼結多孔性物質、顆粒、ペレット、タブレット、粉、粒子、押出体、布、又はウェブ形状材料、ハニカムマトリクスモノリス、混合物（他の成分を有する吸収物質の混合物）、又は前述した構造の細かく砕かれた或いは破砕された形状を成していてもよい。
【００５０】
[0051]一実施形態において、「緩速」及び「高速」吸収層は、約０．１ｍｍ〜１．５ｃｍのサイズ範囲を有する粒子状物質を含む。「緩速」吸収層は、好ましくは約０．１ｍｍ〜１５ｍｍのサイズ範囲、更に好ましくは約０．８ｍｍ〜７．５ｍｍのサイズ範囲、最も好ましくは約１．５ｍｍ〜５．０ｍｍのサイズ範囲を有する粒子状物質を含んでおり、また、「高速」吸収層は、好ましくは約０．１ｍｍ〜７．５ｍｍのサイズ範囲、更に好ましくは約０．５ｍｍ〜５．０ｍｍのサイズ範囲、最も好ましくは約０．５ｍｍ〜４．０ｍｍのサイズ範囲を有する粒子状物質を含む。
【００５１】
[0052]第１及び第２の吸収層は、１つの格納システム又は別個の格納システム内に収容されていてもよい。好ましくは、吸収層が１つの格納システム内に収容され、また、酸性及び／又は水素化物ガス成分を含む廃棄物流は、第２の吸収層材料と接触する前に、第１の吸収層材料と接触する。
【００５２】
[0053]一実施形態において、第１及び第２の吸収層は別個の容器内に収容され、また、少なくとも１つの第１の「緩速」吸収層を備える１又は複数の容器は、少なくとも１つの「高速」吸収層を備える１つの容器又はポリッシャに結合される。「緩速」吸収材を備える複数の容器は、廃棄物プロセス流からの同じ又は異なる有毒成分を洗浄できる同じ又は類似の吸収材を備えていてもよい。また、「緩速」吸収材を備える複数の容器は、同じ又は異なるツールに役立ってもよい。２つの「緩速」容器が同じプロセスツールに対して垂直にされる場合には、キャニスタ間での自動切換え能力が存在する。また、ポリッシャは、前述した主除去装置のためのバックアップ除去システムとしての機能を更に果たしてもよい。
【００５３】
[0054]図２は、本発明の一実施形態にしたがってグループIII−Ｖ廃棄物の処理のために使用されてもよい吸収キャニスタユニット２００の概略図である。
【００５４】
[0055]吸収キャニスタユニット２００は、入口２０８で廃棄物流供給通路２０６に連通し且つ出口２１２で洗浄ガス排出通路２１０に連通する内側容器容積２０４を取り囲む容器２０２を含む。容器２０２の入口端部及び出口端部にはそれぞれ、スクリーン部材又はグリッド部材２１４及び２１６がそれぞれ設けられている。これらの小孔のある部材は、容器の内容積中に吸収媒体の基盤２１１を収容するのに役立ち、それにより、システムの使用中、廃棄物が容器内の吸収媒体基盤を通じて容器の入口２０６から出口２１２へと流れる際に、固体摩耗が生じない。
【００５５】
[0056]吸収媒体から成る基盤２１１は、異なる吸収材料２１８及び２２０から成る複数の別個の領域又は層を備えていてもよい。また、吸収材料２１８及び２２０は、混合されて均一な混合物又は混合物のモノリスを形成する異なる材料組成を成していてもよい。
【００５６】
[0057]したがって、別個の基盤領域又は層においては、異なる吸収材料が使用されることが好ましい。この場合、そのような層は、特定の廃棄物種のための異なる物理的親和力を有する吸収材料を含んでいてもよい。例えば、１つのそのような材料層２１８は、イオン注入及び／又はＰＥＣＶＤ等のプロセスからの廃棄物流の酸性ガス成分に関して選択的な高容量吸収材を含んでいても良く、また、第２の層２２０は、廃棄物流中の酸性ガス成分に関して選択的な高捕捉速度吸収材を含んでいてもよい。
【００５７】
[0058]また、各層は、異なる廃棄物種の除去に関してそれぞれが選択的な複数の吸収材料を混合して成る混合物を含んでいてもよい。例えば、１つのそのような吸収材料は、廃棄物流の酸性ガス成分に関して高い選択性を有していても良く、他の吸収材料は、廃棄物流中の水素化物ガス種に関して高い選択性を有していてもよい。
【００５８】
[0059]本発明の好ましい組成の実施形態においては、廃棄物流中の酸性ガス成分と水素化物ガス成分とを同時に除去するために新規な洗浄組成が使用される。
【００５９】
[0060]本発明は、ガス種を最初に高容量「緩速」吸収材料に接触させた後にガス種を高捕捉速度「高速」吸収材料と接触させることができるように、特定のガス種に関して特定の容量及び捕捉速度を有する２つの吸収材料がシステム中に配置されると、２つの材料間の相互作用の結果として、システム内の特定のガス種を除去する効率が増大するという発見に基づいている。
【００６０】
[0061]本発明において有用な高容量「緩速」吸収材料は、銅の酸化形態を含むことが好ましく、水酸化銅Ｃｕ（ＯＨ２）；酸化銅ＣｕＯ；炭酸銅ＣｕＣｏ３、塩基性炭酸銅ＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）２及びこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。高容量「緩速」吸収材料はＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）２を含むことが好ましい。
【００６１】
[0062]ＣｕＣＯ３系の吸収材は、１８０℃を超える温度までＨ２還元反応に侵されない。これに対し、ＣｕＯ及びＣｕ（ＯＨ）２は、約１１０℃〜１２０℃の温度でそれぞれＨ２還元反応を開始する。殆どのＰＥＣＶＤ及びＭＯＣＶＤプロセス（例えばドープポリシリコン及びシリコンゲルマン（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｇｅｒｍａｎｅ））は、グループＶ材料の堆積のために過剰な量のＨ２バラストガスを使用するため、対応する除去システムにおいてＣｕＣＯ３系の吸収材を使用することが好ましい。したがって、本発明は、Ｈ２還元反応に抵抗することができる第１の吸収層を使用することにより、プロセス排気ガス流中にＨ２及び汚染種が存在する除去システムを熱的に管理するのに有益である。
【００６２】
[0063]本発明の吸収材料は、吸収媒体の製造において役立ち（例えば押し出し成形に役立ち）且つある状況においては吸収媒体が分解（例えば、Ｃｕ（ＯＨ）２→ＣｕＯ＋Ｈ２Ｏ）することを防止するのに役立つ安定化材料と組み合わせて使用されてもよい。有益な安定材としては、元素Ｂｅ、Ｍｇ、Ｖ、ＭＯ、ＣＯ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉから選択される遷移金属、及び、これらの酸化物、水素化物、炭酸水素塩、硫酸水素塩、リン酸水素、硫化物、過酸化物、ハロゲン化物、カルボン酸塩、及び酸素酸を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００６３】
[0064]本発明において有用な「緩速」高容量吸収材の組成は、好ましくは約１５〜８０重量％の含有量、更に好ましくは約２０〜７０重量％の含有量、最も好ましくは約３０〜６５重量％の含有量で銅を含む。一実施形態において、「緩速」高容量吸収材の組成は、５０．５重量％の含有量で銅を含む。
【００６４】
[0065]好ましい実施形態において、「高速」吸収層材料は、おおよその重量パーセントで、以下の組成から選択される組成を含む。
【００６５】
１．酸化銅（Ｃｕ６％）；酸化銀（Ａｇ０．１％）；酸化亜鉛（Ｚｎ６．０％）；酸化モリブデン（Ｍｏ２．５％）；トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ３．５％）、及び活性炭、及び
２．酸化マンガン（Ｍｎ２２％）；酸化銅（Ｃｕ２３％）；酸化コバルト（Ｃｏ１０％）；酸化銀（Ａｇ３．５％）、及び酸化アルミニウム（Ａｌ２．６％）。
【００６６】
[0066]本発明の高捕捉速度「高速」吸収材の組成は、「緩速」吸収層を用いた対象種の相互作用／除去中に生成される副生成物に対して耐性があることが好ましい。上記副生成物としては、Ｈ２Ｏ及び／又はＣＯ２を挙げることができるが、これらに限定されない。「高速」吸収層の組成は、カーボン、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯｘ（ｘは１〜２の全てを含む）、ＡｇＯ、Ａｇ２Ｏ、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ３、ＭｏＯ２、ＭｏＯ３、ＴｉＯ２、ＮｉＯ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＯ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２ＣＯ３、ＫＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＮＨ３ＯＨ、Ｓｒ（ＯＨ）２、ＨＣＯＯＮａ、ＢａＯＨ、ＫＭｎＯ４、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｎａ２Ｏ３Ｓ２、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）及びこれらの混合物から成るグループから選択される少なくとも１つの活性成分を含むことが好ましい。更に好ましくは、「高速」吸収層の組成は、ＣｕＯ、ＡｇＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＺｎＯ、ＭｎＯ２及びこれらの混合物から成るグループから選択される少なくとも１つの成分を含む。「高速」吸収層の組成は、活性成分に加えて安定材を更に含んでいてもよく、又は活性成分が吸収基板中に含浸され或いは吸収基板上にコーティングされてもよい。
【００６７】
[0067]本発明の高捕捉速度「高速」吸収材の組成は、ＫＯＨ等の強塩基を更に含んでいてもよく、これにより、酸性ガスに対する特有の吸収材の除去反応速度が大きくなる。
【００６８】
[0068]更なる実施形態において、本発明は、「高速」吸収材料から成る層を備えた後研磨除去システムに関する。この場合、上記層は、乾式除去システム、湿式除去システム、又は熱除去システムのうちのいずれか１つを備えていてもよい主除去システムよりも下流側に位置されている。「高速」吸収層の組成は、カーボン、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｎＯｘ（ｘは１〜２の全てを含む）、ＡｇＯ、Ａｇ２Ｏ、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ３、ＭｏＯ２、ＭｏＯ３、ＴｉＯ２、ＮｉＯ、ＬｉＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）２、ＣａＯ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２ＣＯ３、ＫＨＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３、ＮＨ３ＯＨ、Ｓｒ（ＯＨ）２、ＨＣＯＯＮａ、ＢａＯＨ、ＫＭｎＯ４、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｎａ２Ｏ３Ｓ２、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）及びこれらの混合物から成るグループから選択される少なくとも１つの成分を含むことが好ましい。更に好ましくは、「高速」吸収層の組成は、ＣｕＯ、ＡｇＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ３Ｏ４、ＺｎＯ、ＭｎＯ２及びこれらの混合物から成るグループから選択される少なくとも１つの成分を含む。
【００６９】
[0069]以下の表１は、「高速」吸収研磨システムを下流側で使用する乾式樹脂除去システムと、「高速」吸収研磨システムを下流側で使用しない乾式樹脂除去システムとの比較を示している。対象種の構成要素の濃度及び線速度がそれぞれ縦列４及び５に示されている。全ての場合において、研磨層は、対象種の構成要素のＴＬＶ容量を増大させる。本発明は、特定のガス成分においてＴＬＶ容量を１００％程度増大させるための手段を与える（以下の試験番号１２及び１３参照）。
【００７０】
【表１】
2006508798.tif 000003
【００７１】
[0070]研磨材の最適な量が、吸収基盤の全長に対する物質移動領域の比率（ＭＴＺ／ＬＯＢ）に基づいていることは言うまでもない。すなわち、主樹脂基盤内における物質移動領域の相対的な長さが、研磨材の最適な使用量を決定する。
【００７２】
[0071]図３は、塩基性炭酸銅ＣｕＣＯ３・Ｃｕ（ＯＨ）２を使用する主基盤「緩速」吸収システムとしての除去システムにおける、「高速」吸収研磨層の厚さに応じたＴＬＶ容量のプロットを示している。図示のように、全体の基盤高さが７〜９インチにおいては、最適な研磨層厚は全基盤長の約２５〜３０％である。基盤高さが増大するにつれて、全基盤容積の一部として最適な研磨量が減少する。
【００７３】
[0072]更なる実施形態において、本発明は、半導体製造設備のグループIII−Ｖ半導体プロセスからの酸性ガス、水素化物ガス、及び／又はその副生成物を除去するための積層乾式樹脂吸収システムであって、基本的に塩基性炭酸銅から成る組成を有する「緩速」吸収材料によって形成される第１の層と、基本的に酸化銅（Ｃｕ６％）；酸化銀（Ａｇ０．１％）；酸化亜鉛（Ｚｎ６．０％）；酸化モリブデン（Ｍｏ２．５％）；トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ３．５％）、及び活性炭から成る組成を有する「高速」吸収材料によって形成される第２の層とを備え、１ｃｍ／秒におけるヒ化水素に関して、３．６７モル／リットル樹脂又は１０２リットルＡｓＨ３／ｋｇ樹脂のＴＬＶ吸収容量を有する積層乾式樹脂吸収システムを含む。
【００７４】
[0073]更なる実施形態において、本発明は、水素化物ガス、酸性ガス、又は副生成物種を含むグループIII−Ｖ半導体プロセス廃棄物流からの少なくとも１つの水素化物ガス、酸性ガス、又は副生成物種の濃度を減少するプロセスであって、
上記半導体プロセス廃棄物を第１の吸収層組成と接触させることにより、廃棄物中のガス種の少なくとも一部を保持する工程と、
上記プロセス廃棄物を第２の吸収層組成と接触させることにより、廃棄物中のガス種の第２の部分を保持する工程と、
を含み、
上記第１の吸収層が上記ガス種に関して高い吸収容量を有し、上記第２の吸収層材料が上記ガス種に関して高捕捉速度吸収親和力を有するプロセスに関する。好ましくは、このプロセスにより、所定の容量を有するシステムは、特定のガス種を、個々の吸収層の容量の合計よりも多く保持することができる。
【００７５】
[0074]更に具体的には、本発明は、水素化物ガス種又は酸性ガス種を含む半導体製造プロセス廃棄物流からの少なくとも１つの水素化物ガス種又は酸性ガス種の濃度を減少させる方法であって、少なくとも１つのガス成分を、酸化銅、水酸化銅、塩基性炭酸銅のうちの少なくとも１つを含む第１の固相吸収材料と接触させることにより、ガス種の濃度が減少された廃棄物流を生成し、ガス種の濃度が減少された上記廃棄物流を、少なくとも酸化銅を含む第２の固相吸収材料と接触させることにより、少なくとも１つの水素化物ガス種又は酸性ガス種におけるＴＬＶ（例えば、ヒ化水素の場合には、５０ｐｐｂ）よりも少ないガス種の濃度を有する廃棄物流を生成することにより、上記ガス種の濃度を減少させる方法に関する。
【００７６】
[0075]更なる実施形態において、本発明は、２つのキャニスタを備えるグループIII−Ｖプロセス除去管理のための高容量システムであって、一方のキャニスタがオンラインであり、他方のキャニスタがオフラインであって、１つのキャニスタが所定の容量に達すると、自動切換えにおいて利用でき、上記システムは、半導体製造設備のグループIII−Ｖ半導体プロセスからの酸性ガス、水素化物ガス、又はその副生成物を除去するための積層乾式樹脂吸収システムを備え、この積層乾式樹脂吸収システムは、「緩速」吸収材料から成る第１の層と、「高速」吸収材料から成る第２の層とを備える高容量システムに関する。
【００７７】
[0076]本発明は、１〜４個のプロセスツールが組み合わされることにより、グループIII−Ｖ半導体プロセス廃棄物流からグループIII−Ｖガス種を除去するための１つの除去システムが構成される、グループIII−Ｖプロセスのマルチツール廃棄物除去を提供する。
【００７８】
[0077]次の説明における参照を簡単にするため、以下、本発明の一実施形態に係る廃棄物除去システム４０２を含む薄膜製造設備４００の概略図を示す図４に関して一般的な説明を行なう。
【００７９】
[0078]本明細書で使用される場合、本明細書で開示される吸収組成は、広く解釈されるようになっており、そのような組成において以下に具体的に特定された明白に規定された特有の成分又は構成要素を含み、これらの成分又は要素から成り、あるいは、これらの成分又は要素で基本的に構成されてもよい。また、そのような組成は、必要に応じて、ここに明白に特定されていない成分又は構成要素を欠いていてもよいことは言うまでもない。
【００８０】
[0079]システムは、不可逆的な化学吸着により、廃棄物流を化学吸着組成と接触させることにより、廃棄物流中の未使用の酸性ガス及び水素化物ガス並びにこれらの副生成物の収集を行なうとともに、化学吸着洗浄組成を連続的に監視して、化学吸着洗浄組成の容量の消耗状態への対処法を決定し、廃棄物流の望ましくない成分を除去する。
【００８１】
[0080]化学気相堆積（ＣＶＤ）システムは、化学気相堆積作業のための原料ガスの供給源４０４を含む。この供給源４０４は、原料ガス収容部と、ＡｓＨ３等の気相堆積ガスを収容する分配容器とを備える（図示せず）。原料ガスは、容器から、ライン４０６を通じて、ライン４２４を含むガス分配マニホールドアセンブリ４０８へと流れ、ライン４２４を介して分配されたガスが化学気相堆積装置４２６へと流れる。同時に、必要に応じて、アルゴン、ヘリウム、水素等のキャリアガスが、キャリアガス源４２０からライン４２２を通じて分配マニホールドアセンブリ４０８へと流れる。したがって、キャリアガスは、原料ガスに混入して、原料ガス混合物を形成する。
【００８２】
[0081]原料ガス混合物は、分配マニホールドアセンブリ４０８からライン４２４を通じてＣＶＤ反応装置４２６へと流れ、反応装置の内部で分散される。これにより、この原料ガス混合物は、加熱部材４３６によって加熱されたサセプタ４３４上に位置されるウエハ基板４３２へと方向付けられ、このウエハ基板４３２上に衝突する。前駆物質蒸気混合物の分解及びウエハ基板の表面上に対する前駆物質の所望の成分の化学気相堆積を引き起こすために、ウエハ基板は十分に上昇された温度に維持される。
【００８３】
[0082]廃ガス及び分解副生成物を含む廃棄物は、反応装置４２６から排出されるとともに、ライン４３８を通じて廃棄物除去システム４０２へと流れる。この廃棄物除去システムは、物理吸着材及び／又は化学吸着材を含んでいてもよい吸収材量から成る積層吸収システム４４４を備えており、廃棄物中の汚染物質を除去し、ライン４４６を通じて下流側の廃棄物処理部又は廃棄物最終処理部へ浄化された廃棄物流を排出する。
【００８４】
[0083]また、化学気相堆積反応装置４２６からの廃棄物は、第２のライン４６８を通じて排出され、第２の積層吸収システム４５２を備える除去システム４０２へと流される。これにより、廃棄物中の望ましくないガス流成分が除去され、浄化されたガス流が生成される。この浄化されたガス流は、除去システムからライン４４８を通じて排出され、更なる処理工程又は他の処分工程へと送られる。
【００８５】
[0084]除去システム４０２は、図示のように、二重に設けられている。システムのうちの１つはバックアップ洗浄及び／又はバイパスユニットであり、そのような重複機能を適応させるべくライン４３８及び４６８は適当な弁装置及び計測器を含む。これにより、一方の基盤が最初に作動して化学気相堆積反応装置４２６から廃棄物流を積極的に洗浄し、その間、他方の基盤は待機状態となる。
【００８６】
[0085]吸収基盤４４４及び４５２の出口端部には、廃棄物の副流を後述する終点検出器４６２へと運ぶ排出タップライン４６０及び４６４が設けられている。
【００８７】
[0086]終点検出器４６２は、監視される廃棄物中の１又は複数の種の破過又は初期の破過を検出する際、制御信号を生成する。この制御信号は、送信ライン４６４を通じて、設備内で対応する処理を行なうべく動作可能に配置されてもよい中央処理ユニット（ＣＰＵ）４６６へと送信される。
【００８８】
[0087]例えば、システムは、終点検出器によって初期の破過が検出される際に廃棄物流が第２の吸収基盤へと転送され又は吸収基盤の再生が行なわれるまで保持するための保持（サージ）容器へと転送されるように設けられていてもよい。
【００８９】
[0088]これに代え、または、これに加えて、そのような終点破過検出は、再生シーケンスを開始して消耗された吸収基盤を次の廃棄物除去動作のために取り替えるために使用されてもよい。
【００９０】
[0089]あるいは、２つの洗浄基盤４４４及び４５２は、同時に動作されてもよく、化学気相堆積装置の動作で生じた異なる廃棄物流をそれぞれが処理してもよい。例えば、そのような除去システムの一方が化学気相堆積装置からの主要な廃棄物流を処理してもよく、これに対し、他方のシステムは、例えば、廃棄物処理システム内のポンプ漏れガスから得られる比較的重要でない廃棄物流を処理してもよい。
【００９１】
[0090]除去システムは、化学気相堆積装置及び化学気相堆積装置の供給源に関連する、システム全体における別個の異なる装置部品として配置されてもよい。
【００９２】
[0091]図４に示されるシステムにより、化学気相堆積装置から排出される処理ガス（例えば、化学気相堆積チャンバ）は、廃棄物流中の除去される化学気相堆積ガスに固有の別個の層の少なくとも２つの乾式洗浄吸収組成を収容する容器へと排気される。乾式洗浄組成は、廃ガス種を洗浄媒体に対して不可逆的に結合する化学吸着により、廃棄物（例えば、化学気相堆積チャンバの排気ガス）から廃ガスを除去し、最終的に排出されたプロセス廃棄物におけるその洗浄処理後の環境的な受容性及びオペレータの安全性を最大に確保する。
【００９３】
[0092]図１に示される半導体製造設備の機能及びレイアウトは単なる一例であり、任意の他の適当な機能、構成、動作が有利に使用されてもよい。
【００９４】
[0093]したがって、プロセスによって生成される廃棄物流を処理し且つ環境的に受け入れられる排気流を生成するために近接して配置される複数のキャニスタ内に乾式洗浄吸収組成が設けられてもよい。そのようなキャニスタは、従来のコネクタ装置を使用するバルブ及び接続パイプからキャニスタを取り外して、消耗した吸収媒体を有するキャニスタを、新しい媒体を有する対応するキャニスタと取り替えることにより、簡単に交換することができる。
【００９５】
[0094]廃ガス処理のためのそのような使い捨てキャニスタで使用される洗浄媒体の量は、特定のプロセスツール内の利用可能なデッド容積によって決定される。化学気相堆積及び／又はイオン注入において、キャニスタがシステムハウジング内に位置されている場合あるいはシステムハウジングに近接して外部に位置されている場合には、使用される洗浄媒体の量は、特定のシステムにおけるドーピングガスの供給源の供給可能容量によって決定される。原料ガス容器の容量がシステム内に配置される廃ガス除去キャニスタの除去容量を超えないように、供給源の容積は、システムのスループットに一致していることが望ましい。
【００９６】
[0095]２つのキャニスタユニットを備えるシステムについて例示的に示したが、除去システムは、実際には、直列、層状、バイパス、及び／又は並列（マニホールド状）の配列状態で様々に接続された複数の吸収基盤を備えるマルチ基盤構成を成していてもよい。
【００９７】
[0096]以上、特定の特徴及び例示的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明の用途は、このように限定されず、本開示内容及び例示的な教示内容に基づいて当業者が容易に提案できる他の特徴、変形及び他の実施形態にまで及んでこれらを包含することは言うまでもない。したがって、請求項は、本発明の思想及び範囲内にあるそのような特徴、変形及び他の実施形態の全てを含むように解釈されて判断されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】分図（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明において有用な異なる吸収構造の比較を示している。
【図２】本発明の一実施形態に係る吸収材キャニスタユニットの概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る化学気相堆積洗浄システムの概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る廃棄物除去システムを含む薄膜製造設備の概略図である。
【符号の説明】
【００９９】
４０２…廃棄物除去システム、４０４…供給源、４０６…ライン、４０８…分配マニホールドアセンブリ、４２０…キャリアガス源、４２６…化学気相堆積装置、４３２…ウエハ基板、４３４…サセプタ、４３６…加熱部材、４４４…積層吸収システム、４６２…終点検出器、４６６…中央処理ユニット（ＣＰＵ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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