[发明专利]含有卤素的废气的净化剂及其净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理含有有害的卤素系气体的废气的净化剂以及所述废气的净化方法，而且，更具体地，涉及用于处理在半导体制造的干法腐蚀过程中排出的含有卤素的废气的净化剂，所述干法腐蚀过程用于以预定图形将晶片上的薄膜选择性去除，而且还涉及所述废气的净化方法，特别是，本发明涉及干式净化剂和干式净化方法。

背景技术

已知的含有卤素的废气的净化方法一般分为湿式和干式两类。采用碱水溶液作为吸收溶液的典型湿式方法是一种优异方法，原因在于该方法处理能力强且适用范围大。然而，所述湿式净化方法存在一些缺点，比如其净化效率低，对含有卤素的废气的净化不完全，净化装置的维护所需时间长，存在因返流水由吸收溶液进入半导体制造装置中造成产品被污染的危险，等。为此，不采用所述温式方法来净化干法腐蚀过程中产生的废气。因此，干法腐蚀过程中产生的废气的净化由利用物理吸附的干式净化方法完成，或者由通过化学反应将卤素系气体固定的干式净化方法完成。

在半导体制造工业中，已采用干法腐蚀技术将预定图形的二氧化硅薄膜、多晶硅薄膜，钨薄膜或铝薄膜加以选择性去除。干法腐蚀所用的腐蚀气体依据待腐蚀的薄膜的性质进行适当选择，并且要求其具有高的与薄膜的反应活性并且产生容易从薄膜中挥发出的反应产物。为这满足这些要求，已广泛采用卤素系气体作为所述腐蚀气体，结果，由干法腐蚀过程排出的废气，依据所使用的卤素基腐蚀气体种类，待腐蚀的薄膜的种类以及腐蚀条件，会不可避免地含有各种卤素系气体。因此，废气的处理需要采用针对废气中存在的各种卤素系气体的种类和性质的干式净化剂和干式净化技术。存在于干法腐蚀过程中产生的废气中的卤素系气体一般分为氟系气体和氯系气体。氟系气体包括氟气，氯系气体包括氯气。氟气与氯气在化学性能与反应活性上的差别在设计干式净化剂和干式净化方法时很重要。

在干法腐蚀过程中，一般而言，在腐蚀期间将卤素系气体通入处理室中，并且，在腐蚀之后再通入惰性气体。这样，含有所述卤素系气体的废气以及含有较少或者不含卤素系气体的惰性气体反复进入废气净化装置中。

迄今，在干式净化含有氟的废气时，利用活性碳的物理吸附性能的净化剂已得到使用。这种净化剂可以以低成本生产，而且能够以较少的用量将相对多的氟气体和氟化合物去除。然而，废气中含有的氟气，在某些情形下，会与活性碳发生爆炸反应。实际上，已报告有多起因爆炸反应而导致的爆炸事故发生。

为避免上述问题出现，主要由金属的氢氧化物构成，以利用其与氟的化学反应活性的净化剂被用于含氟废气的干式净化。例如，日本专利申请公开9-99216提了一种酸性气体的净化剂，所述净化剂主要由氢氧化锶组成。所述用于酸性气体的氢氧化锶基的净化剂能够以低成本生产，而且，能够以较少的用量来去除较大量的氟气及各种氟的化合物气体。此外，与活性碳不同，所述净化剂的使用安全，不存在爆炸反应的危险。

与含氟废气的干式净化相反，在含氯废气的干式净化中，可以采用利用活性碳的物理吸附性能的净化剂，而又不存在爆炸反应的危险，从而能够以低成本生产所述净化剂。

一般而言，活性碳被用来作为含卤素的废气的净化剂时，其在处理连续流动的废气时具有较强的净化。然而，在处理交替流动的含卤素系气体的废气与不含卤素系气体的气体(清洗气体)，如在处理半导体制造工艺的腐蚀过程产生的废气时，活性碳的净化能力会出现不利地下降。这是因为在活性碳上物理吸附的卤素系气体会因不含卤素系气体的气体长期流过而逐渐发生脱附。为消除这一问题，已开展了各种研究，以便通过将各种化学试剂添加附着至活性碳上以及通过所述化学试剂与所吸附的卤素系气体发生化学反应将所吸附的卤素系气体固定至活性碳上，来增加活性碳的净化能力，从而防止吸附的卤素系气体发生脱附。例如，日本专利申请公开58-122025提出了一种将碱金属的卤化物添加附着至活性碳上的方法，以及日本专利申请公开4-210236提出了一种将碱金属的铝酸盐或者四烷基铵的铝酸盐添加附着至活性碳上的方法。然而，上述任何方法的效果均不令人满意。

另外，已经开发出了各种不使用活性碳并且能够借助化学反应固定卤素系气体的净化。例如，日本专利申请公开9-234337提出了一种通过将钠的甲酸盐添加附着至主要由铜的氧化物与锰的氧化物构成的金属氧化物上制备而成的净化剂。所提供的净化剂非常优异，因其能将卤素系气体完全固定，但该净化剂的生产成本高，并且，与活性碳基净化剂相比，其净化能力较低。