[发明专利]用于通过氧化反应破坏氢化物的催化剂及其应用

说明书

本发明是关于用于通过氧化反应破坏残留气如在外延炉或CVD气相化学沉积容器中产生的气体中的氢化物的催化剂及其应用，在其应用过程中使残留气与含有反应剂和反应促进剂的固体氧化催化剂接触。

像硅烷、磷化氢、胂、乙硼烷这样的挥发性氢化物是现在大量用于电子工业的化学气体。例如在VLST型集成电路生产的各步骤中，将硅烷作为一种硅源，应用于电子工业中。在外延炉或CVD容器中的化学反应总是不完全的，常常在反应器出口处发现一定数量的、具有危害性的反应气体。

由日本专利申请№61-90726可知，处理含硅化合物的残气的方法是：使该气体以10-20，000^hr^-1，最好50-10，000^hr^-1的比气速，通过由氧化铜和/或氧化锌组成固体相。

用该专利申请择优提到的几种组合物进行的各种试验表明，这些组合物破坏上述混合气的能力相当低。确实，根据该专利申请，其破坏程度为，比粘度约860^hr^-1时每kg催化剂破坏60-70升硅烷。若将比粘度降低到10-100^hr^-1，预计1kg催化剂的破坏能力应有所增加。但所提到的结果表明，当混合物的比粘度减少时，该60-70kg的破坏能力不但没有被保持住，反而大大降低了。这使人们对现有技术催化剂很不感兴趣。

本发明的目的是提供一种用于破坏残留气中氢化物的固体催化剂及其应用。与此类型的已知催化剂相比，明显改进了其破坏能力。

本发明方法的特征是上述固体催化剂含有10-50wt%氧化铜CuO反应剂和50-90wt%二氧化锰MnO₂反应促进剂，使残留气中的氢化物吸附在催化剂表面，在反应促进剂作用下与反应剂反应生成惰性氧化物。使通过催化剂的残留气流量与催化剂的用量相适应，以使残留气中所有的氢化物基本上氧化。

固体催化剂最好含有10-30wt%的CuO和70-90wt%的MnO₂，此外，还可含有相对总重量计值到30%的、选自Al₂O₃、ZnO、SiO₂、MnCO₃和它们的混合物的另一种成份。

除了待破坏氢化物外，残留气中一般还含有氢和一种惰性气体，最好是选自氮、氩、氦等的惰性气体。混合气的比气速一般为1-1000^hr^-1，最好为10-600^hr^-1。一般观察到破坏氢化物的氧化温度应保持在低于500℃，最好低于100℃。

当惰性气体为氢时，氧化温度最好保持在低于70℃。在某些情况下，也可能希望将该温度保持在低于室温。这时，在装有氧化催化剂的催化床周围，利用冷却流体进行冷却。

此催化床最好装在管式密封容器内，根据本发明的一个特征，该密封容器内有多个管子，管内填满氧化催化剂，并排安装在该容器内。

如果需要冷却催化剂，以将温度保持在预定值，尤其是如果要使温度保持在低于或接近室温时，可使冷却流体如水、油、低温液体、冷气等等在管子之间循环。

实践中观察到该密封容器应由1-30个管，最好10-20个管彼此并排，相互平行安装，以达到最好效果。本发明也是关于利用氧化破坏氢化物的催化剂，其特征为该催化剂含有10-50wt%氧化铜CuO和50-90wt%二氧化锰MnO₂。

催化剂最好含有10-30wt%的CuO和70-90wt%的MnO₂，也可另外含有直到30wt%的、选自Al₂O₃、ZnO、SiO₂、Cr₂O₃和/或MnCO₃的一种成份。

出乎意料是，上面提供的固体催化剂能在比气速小于或等于60hr^-1时，以30-60升/公斤的破坏能力，去除残留气中的氢化物。

借助下述非限定性实例，并结合附图，可更好地理解本发明。

图1为本发明实现去除氢化物方法的装置示意图。

图2为实现本发明方法的择优氧化密封容器的剖视图。