(57)【要約】【課題】  半導体製造装置から排出されるガスの処理効率を高めることができる排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供する。【解決手段】  排ガス処理装置１は、半導体製造装置３から排出される被処理ガスａに塩酸ｂを混合して混合物ｃを得る混合部５と、混合部５に接続された反応室１１と、反応室１１内にプラズマ１３を生成させるプラズマ生成部３１とを備える。排ガス処理装置１では、被処理ガスａに塩酸ｂを混合して得られる混合物ｃを反応室１１内に生成されたプラズマ１３中に導入することにより、被処理ガスａを分解して処理する。排ガス処理装置１を用いると、排ガスの処理効率を高めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置から排出される被処理ガスに塩酸を混合して混合物を得る工程と、
前記混合物をプラズマ中に導入する工程と、
を含む、排ガス処理方法。
【請求項２】
前記混合物を得る工程では、前記被処理ガスに塩酸を噴霧する、請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
前記被処理ガスがフッ素化合物を含む、請求項１又は２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
前記フッ素化合物がＣ−Ｆ結合を有する、請求項３に記載の排ガス処理方法。
【請求項５】
前記被処理ガスが水素を有するケイ素化合物を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
【請求項６】
前記プラズマは、大気圧下で生成される誘導結合高周波プラズマである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
【請求項７】
半導体製造装置から排出される被処理ガスに塩酸を混合して混合物を得る混合部と、
前記混合部に接続された反応室と、
前記反応室内にプラズマを生成させるプラズマ生成部と、
を備える、排ガス処理装置。
【請求項８】
前記混合部は、前記被処理ガスに塩酸を噴霧する噴霧装置を有する、請求項７に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記反応室に接続されたスクラバを更に備える、請求項７又は８に記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記被処理ガスがフッ素化合物を含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項１１】
前記フッ素化合物がＣ−Ｆ結合を有する、請求項１０に記載の排ガス処理装置。
【請求項１２】
前記被処理ガスが水素を有するケイ素化合物を含む、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【請求項１３】
前記プラズマ生成部は、大気圧下で誘導結合高周波プラズマを前記反応室内に生成させるプラズマ生成装置を有する、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置から排出されるガスの処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロンガス、トリクロロエチレン等の有機ハロゲン化合物は、溶剤、冷媒、消化剤等に広く使用されている。この有機ハロゲン化合物と水蒸気との混合ガスをプラズマ中に導入することにより、有機ハロゲン化合物を分解する方法が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
一方、半導体製造装置では、デポジション（成膜ともいう）、エッチング又はクリーニング等の処理を行うために、チャンバ内にガスが導入される。そのガスの一部は、未反応のまま半導体製造装置から排出される場合がある。
【０００４】
例えば、Ｃ−Ｆ結合を有するフッ素化合物を含有するガス（以下、フッ素化合物含有ガスという）が未反応のまま半導体製造装置から排出される場合がある。フッ素化合物含有ガスは、主に、クリーニング工程やエッチング工程において使用される。そのようなガスの例として、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）やハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等が挙げられる。
【０００５】
フッ素化合物含有ガスについて、近年、地球温暖化を防止する観点から、大気中への排出の規制が検討されている。ＰＦＣ、特にＣＦ４はＣとＦとの結合エネルギーが強いので分解され難く、大気中に残留し易いため温暖化効果が高い。このため、ＰＦＣ、特にＣＦ４を大気中に排出せずに分解又は回収することが重要となる。しかしながら、フッ素化合物含有ガス、特にＣＦ４を分解することは難しい。フッ素化合物含有ガス、特にＣＦ４を十分に加熱して分解するためには、１７００℃程度の高温が必要となる。このような高温処理を避けるため、例えば、ＣＦ４をＣａと反応させることにより固体のＣａＦ２を処理装置内に蓄積させ、このＣａＦ２が一定量蓄積されたら処理装置内のＣａＦ２を取り出して回収する方法が一般的である。ＣＦ４の処理方法の例は、下記の特許文献３に開示されている。
【０００６】
また、水素を有するケイ素化合物を含有するガス（以下、ケイ素化合物含有ガスという）が未反応のまま半導体製造装置から排出される場合もある。ケイ素化合物含有ガスは、主に、デポジション工程において使用される。そのようなガスの例として、モノシラン（ＳｉＨ４）、ＴＥＯＳ{(Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)４}、トリメチルシラン{(ＣＨ３)３ＳｉＨ}等が挙げられる。
【０００７】
ケイ素化合物含有ガスは毒性や可燃性を有しているため、大気中への排出が規制されている。このため、ケイ素化合物含有ガスを大気中へ排出しないように、種々の処理が施されている。例えば、ＳｉＯ２膜を成膜するためにＳｉＨ４がＮ２Ｏ等の酸化剤と共にチャンバ内に供給される場合、熱による処理方法が現在一般に実施されている。この処理方法では、チャンバから排出されるケイ素化合物含有ガスを、高温下において空気（酸素）中で燃焼させてＳｉＯ２の粉末にすることにより、ケイ素化合物含有ガスを安定化する。
【０００８】
また、ＳｉＯ２の粉末を取り除くと共に、過剰に加熱された排ガス処理装置及び排気用配管を冷却する方法が使用されている。例えば、（１）排ガスが処理される反応室内に大量の空気を吹き込むことによって、ＳｉＯ２の粉末を吹き飛ばすと同時に冷却を行う方法、及び、（２）水でＳｉＯ２の粉末を流すと同時に冷却を行う方法が使用されている。しかしながら、（１）及び（２）の方法では、いずれも、空気供給用配管、排気用配管、排水用配管及び排水処理装置といった各種大掛かりな設備が必要となる。ＳｉＨ４の処理方法の例は、下記の特許文献４に開示されている。
【特許文献１】特開平３−９０１７２号公報
【特許文献２】特開平７−２４０８１号公報
【特許文献３】特開２０００−１５７８３７号公報
【特許文献４】特開平１０−１６９９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のような半導体製造装置から排出されるガス、例えば、フッ素化合物含有ガス又はケイ素化合物含有ガス等を処理するときの処理効率の向上が望まれている。
【００１０】
そこで、本発明は、半導体製造装置から排出されるガスの処理効率を高めることができる排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するため、本発明の排ガス処理方法は、半導体製造装置から排出される被処理ガスに塩酸を混合して混合物を得る工程と、混合物をプラズマ中に導入する工程とを含む。なお、「塩酸」とは塩化水素の水溶液を意味する。
【００１２】
本発明の排ガス処理方法では、被処理ガスに塩酸を混合して得られる混合物をプラズマ中に導入することにより、被処理ガスを分解して処理する。この排ガス処理方法を用いると、排ガスの処理効率を高めることができる。これは、塩酸中に存在する水素イオン及び塩素イオンに起因すると考えられる。水素イオン及び塩素イオンは高い反応性を有しているので、プラズマ中で被処理ガスから解離した被処理ガスの構成元素と結合し易いと考えられる。
【００１３】
また、混合物を得る工程では、被処理ガスに塩酸を噴霧することが好ましい。これにより、混合物中の被処理ガスと塩酸とが混合し易くなる。よって、排ガスの処理効率を高めることができる。
【００１４】
また、被処理ガスがフッ素化合物を含むことが好ましい。この場合、フッ素化合物が分解して処理される。これは、塩酸中に存在する水素イオンが、プラズマ中でフッ素化合物から解離したフッ素元素（Ｆ）と優先的に結合するからと考えられる。Ｈ−Ｆ結合の結合エネルギー（５６３．２ｋＪ／ｍｏｌ）は高いので、例えばＨＦが生成される。この場合、ＨＦが再び分解して元の結合に戻る可能性は低い。
【００１５】
また、フッ素化合物がＣ−Ｆ結合を有することが好ましい。この場合、Ｃ−Ｆ結合を有するフッ素化合物が分解して処理される。これは、プラズマ中で、塩酸中の水（Ｈ２Ｏ）から解離した酸素元素（Ｏ）が、Ｃ−Ｆ結合を有するフッ素化合物から解離した炭素元素（Ｃ）と優先的に結合するからと考えられる。Ｃ＝Ｏ結合の結合エネルギー（６７８．１ｋＪ／ｍｏｌ）は、Ｃ−Ｆ結合の結合エネルギー（４４１．０ｋＪ／ｍｏｌ）よりも高いので、例えばＣＯ２が生成される。この場合、ＣＯ２が再び分解して元の結合に戻る可能性は低い。
【００１６】
また、被処理ガスが水素を有するケイ素化合物を含むことが好ましい。この場合、水素を有するケイ素化合物が分解して処理される。これは、塩酸中に存在する塩素イオンが、プラズマ中で水素を有するケイ素化合物から解離したケイ素元素（Ｓｉ）と優先的に結合するからと考えられる。Ｓｉ−Ｃｌ結合の結合エネルギー（３５８．６ｋＪ／ｍｏｌ）は、Ｓｉ−Ｈ結合の結合エネルギー（２９４．６ｋＪ／ｍｏｌ）よりも高いので、Ｓｉ−Ｃｌ結合を有する化合物、例えばＳｉＣｌｘ（ｘ＝１〜４）が生成される。この場合、Ｓｉ−Ｃｌ結合を有する化合物が再び分解して、例えばＳｉＨ４等の水素を有するケイ素化合物に戻る可能性は低い。
【００１７】
また、プラズマは、大気圧下で生成される誘導結合高周波プラズマであることが好ましい。この場合、プラズマ密度を高めることができるので、被処理ガスの処理効率を高めることができる。また、大気圧下でプラズマが生成されるので、例えば、減圧等の圧力制御等が不要である。
【００１８】
また、本発明の排ガス処理装置は、半導体製造装置から排出される被処理ガスに塩酸を混合して混合物を得る混合部と、混合部に接続された反応室と、反応室内にプラズマを生成させるプラズマ生成部とを備える。
【００１９】
本発明の排ガス処理装置では、被処理ガスに塩酸を混合して得られる混合物を反応室内に生成されたプラズマ中に導入することにより、被処理ガスを分解して処理する。この排ガス処理装置を用いると、排ガスの処理効率を高めることができる。これは、塩酸中に存在する水素イオン及び塩素イオンに起因すると考えられる。水素イオン及び塩素イオンは高い反応性を有しているので、プラズマ中で被処理ガスから解離した被処理ガスの構成元素と結合し易いと考えられる。
【００２０】
また、混合部は、被処理ガスに塩酸を噴霧する噴霧装置を有することが好ましい。塩酸を噴霧することによって、混合物中の被処理ガスと塩酸とが混合し易くなる。よって、排ガスの処理効率を高めることができる。
【００２１】
また、上記排ガス処理装置は、反応室に接続されたスクラバを更に備えることが好ましい。このスクラバでは、反応室内で得られた反応生成物の一部が水に溶解することにより回収される。
【００２２】
また、被処理ガスがフッ素化合物を含むことが好ましい。この場合、フッ素化合物が分解して処理される。これは、塩酸中に存在する水素イオンが、反応室内に生成されたプラズマ中でフッ素化合物から解離したフッ素元素（Ｆ）と優先的に結合するからと考えられる。Ｈ−Ｆ結合の結合エネルギー（５６３．２ｋＪ／ｍｏｌ）は高いので、例えばＨＦが生成される。この場合、ＨＦが再び分解して元の結合に戻る可能性は低い。
【００２３】
また、フッ素化合物がＣ−Ｆ結合を有することが好ましい。この場合、Ｃ−Ｆ結合を有するフッ素化合物が分解して処理される。これは、反応室内に生成されたプラズマ中で、塩酸中の水（Ｈ２Ｏ）から解離した酸素元素（Ｏ）が、Ｃ−Ｆ結合を有するフッ素化合物から解離した炭素元素（Ｃ）と優先的に結合するからと考えられる。Ｃ＝Ｏ結合の結合エネルギー（６７８．１ｋＪ／ｍｏｌ）は、Ｃ−Ｆ結合の結合エネルギー（４４１．０ｋＪ／ｍｏｌ）よりも高いので、例えばＣＯ２が生成される。この場合、ＣＯ２が再び分解して元の結合に戻る可能性は低い。
【００２４】
また、被処理ガスが水素を有するケイ素化合物を含むことが好ましい。この場合、水素を有するケイ素化合物が分解して処理される。これは、塩酸中に存在する塩素イオンが、反応室内に生成されたプラズマ中で水素を有するケイ素化合物から解離したケイ素元素（Ｓｉ）と優先的に結合するからと考えられる。Ｓｉ−Ｃｌ結合の結合エネルギー（３５８．６ｋＪ／ｍｏｌ）は、Ｓｉ−Ｈ結合の結合エネルギー（２９４．６ｋＪ／ｍｏｌ）よりも高いので、Ｓｉ−Ｃｌ結合を有する化合物、例えばＳｉＣｌｘ（ｘ＝１〜４）が生成される。この場合、Ｓｉ−Ｃｌ結合を有する化合物が再び分解して、例えばＳｉＨ４等の水素を有するケイ素化合物に戻る可能性は低い。
【００２５】
また、プラズマ生成部は、大気圧下で誘導結合高周波プラズマを反応室内に生成させるプラズマ生成装置を有することが好ましい。この場合、反応室内のプラズマ密度を高めることができるので、被処理ガスの処理効率を高めることができる。また、大気圧下でプラズマが生成されるので、この排ガス処理装置では、例えば、減圧装置等の圧力制御装置等が不要である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理装置によれば、半導体製造装置から排出されるガスの処理効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２８】
［排ガス処理装置］
図１は、半導体製造装置３と本実施形態の排ガス処理装置１とを備えた排ガス処理システム１０を示す概略図である。排ガス処理装置１は、半導体製造装置３のガス排出口に配管３３によって接続されている。排ガス処理装置１と半導体製造装置３との間には、排気ポンプ２３が介在している。排気ポンプ２３によって、半導体製造装置３から排出される被処理ガス（排ガス）ａは、配管３３中を通って排ガス処理装置１に導入される。
【００２９】
半導体製造装置３としては、例えば、ＣＶＤ装置、ドライエッチング装置、これらを組み合わせて接続・配置されたマルチチャンバ型の半導体製造装置等が挙げられる。
【００３０】
被処理ガスａとしては、例えば、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）やハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等のフッ素化合物が挙げられる。より具体的には、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８等のＣ−Ｆ結合を有するフッ素化合物、又は、ＮＦ３等のフッ素化合物が挙げられる。被処理ガスａは、塩素元素（Ｃｌ）を含まないフッ素化合物であってもよい。塩素元素を含まないフッ素化合物は、結合エネルギーが大きいので分解処理され難いが、排ガス処理装置１を用いるとその処理効率を高めることができる。また、被処理ガスａとして、モノシラン（ＳｉＨ４）、ＴＥＯＳ{(Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)４}、トリメチルシラン{(ＣＨ３)３ＳｉＨ}等の水素を有するケイ素化合物等が挙げられる。被処理ガスａは、水素を有するケイ素化合物及びフッ素化合物の両方を含むガスであってもよい。
【００３１】
排ガス処理装置１は、配管３３中を通る被処理ガスａに塩酸ｂの液滴を混合して混合物ｃを得る混合部５を備える。混合部５は、塩酸ｂを供給する塩酸供給源７と、塩酸供給源７を配管３３に接続する配管３７とを有する。塩酸ｂは、配管３７中を通って配管３３中に供給される。塩酸ｂの流量は、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５によって調製される。例えば、塩酸ｂは、塩酸供給源７から２．０２６×１０５Ｐａ（２ａｔｍ）の圧力でマスフローコントローラ２５に供給され、マスフローコントローラ２５から例えば１．０１３×１０５Ｐａ（１ａｔｍ）の圧力で配管３３に供給される。塩酸ｂは塩化水素（ＨＣｌ）の水溶液であるので、混合物ｃは気液混合物となる。塩酸ｂとしては市販の３７％塩酸を用いることができる。市販の廉価な塩酸を用いることにより、被処理ガスａの処理コストを下げることができる。なお、塩酸ｂの濃度はこれに限定されない。
【００３２】
本実施形態では、混合部５は、被処理ガスａに塩酸ｂを噴霧する噴霧装置３５を有する。噴霧装置３５としては、例えば、スプレーノズル、シャワーノズル、超音波振動を用いた噴霧装置、加熱式噴霧装置等が挙げられる。噴霧装置３５の１つの口径は、例えば４．３５ｍｍであることが好ましい。具体的には、例えば、配管３７が配管３３に接続される場所において配管３７の端部に噴霧装置３５が設けられている。霧状の塩酸ｂを供給することによって、被処理ガスａに塩酸ｂが均一に分散し易くなるので、混合物ｃ中の被処理ガスａと塩酸ｂとを混合し易くなる。
【００３３】
また、排ガス処理装置１は、配管３３によって混合部５から混合物ｃを受け取る反応室１１と、反応室１１内にプラズマ１３を生成させるプラズマ生成部３１とを備える。混合物ｃが反応室１１内のプラズマ１３中に導入されると、被処理ガスａは分解して処理される。これにより、反応生成物ｄが得られる。
【００３４】
反応室１１の両端には、流入口１１ｃ及び流出口１１ｄが設けられている。流入口１１ｃには、配管３３の端部が接続されている。混合物ｃは流入口１１ｃから反応室１１内に導入され、流出口１１ｄから反応生成物ｄが排出される。反応室１１は、例えば耐熱性の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる、筒状の内壁１１ａと外壁１１ｂとを有する。
【００３５】
本実施形態では、プラズマ生成部３１は、内壁１１ａと外壁１１ｂとの間において内壁１１ａに巻き回された導線からなるコイル９と、コイル９に電気的に接続された高周波電源２９とを有するプラズマ生成装置３９を備える。高周波電源２９は、例えば２〜５ｋＷの高周波電力をコイル９に供給する。よって、本実施形態では、プラズマ１３は誘導結合高周波プラズマとなる。この場合、反応室１１内のプラズマ密度が高まるので、被処理ガスａの処理効率を高めることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、プラズマ１３は大気圧（常圧）下で生成される。したがって、反応室１１の内圧は、例えば、１．０１３×１０５Ｐａ（１ａｔｍ）であり、減圧装置等の圧力制御装置等を反応室１１に接続する必要がないので、排ガス処理装置１を小型化できると共に簡素化できる。
【００３７】
プラズマ１３が大気圧下で生成される場合、プラズマ１３は熱平衡プラズマとなり、反応室１１内の原子温度とプラズマ１３の電子温度とは略同じである。この温度は、例えば、５０００〜６０００℃である。プラズマ１３が熱平衡プラズマの場合、反応室１１外の温度を低く維持したまま反応室１１内の温度を効率良く上昇させることができる。
【００３８】
高温になる内壁１１ａを冷却するために、内壁１１ａと外壁１１ｂとの間には水１９が流れている。また、プラズマ１３は、内壁１１ａに取り付けられた絞り１７によって反応室１１内の中心付近に集中的に生成される。絞り１７の先端は、プラズマ１３の発火端となる。
【００３９】
本実施形態では、反応室１１の流出口１１ｄには、スクラバ１５が接続されている。反応室１１の下流側のスクラバ１５では、反応生成物ｄが冷却され、反応生成物ｄの一部（例えば、酸性成分）が水に溶解する。スクラバ１５では、流れてきた反応生成物ｄに対しシャワー状に水が掛けられる。スクラバ１５は排水口２８及び排気口２７を有している。排水口２８からは、反応生成物ｄの一部が水に溶解した排水２０が排出される。排気口２７からは、水に溶解しなかった反応生成物ｄの気相成分ｅが排出される。このように、スクラバ１５により、反応室１１内で得られた反応生成物ｄの一部を水に溶解させて排水２０として回収することができる。
【００４０】
排ガス処理装置１では、被処理ガスａに塩酸ｂを混合して得られる混合物ｃを反応室１１内に生成されたプラズマ１３中に導入することにより、被処理ガスａを分解して処理する。排ガス処理装置１を用いると、被処理ガスａの処理効率を高めることができる。これは、塩酸ｂ中に存在する水素イオン（Ｈ＋）及び塩素イオン（Ｃｌ−）に起因すると考えられる。水素イオン及び塩素イオンは高い反応性を有しているので、プラズマ１３中で被処理ガスａから解離した被処理ガスａの構成元素と結合し易いと考えられる。
【００４１】
［排ガス処理方法］
次に、上述の排ガス処理装置１を用いて好適に実施される本実施形態に係る排ガス処理方法について説明する。図２は、本実施形態に係る排ガス処理方法の各工程を示すフローチャートである。
【００４２】
（混合工程）
まず、排ガス処理装置１の混合部５において、半導体製造装置３から排出される被処理ガスａに塩酸ｂを混合して混合物ｃを得る（工程Ｓ１）。本実施形態では、噴霧装置３５を用いて被処理ガスａに塩酸ｂを噴霧する。これにより、混合物ｃ中の被処理ガスａと塩酸ｂとが混合し易くなる。
【００４３】
（導入工程）
次に、反応室１１内のプラズマ１３中に混合物ｃを導入する（工程Ｓ２）。これにより、プラズマ１３のエネルギーによって励起された混合物ｃの構成元素が反応室１１内で反応する。その結果、被処理ガスａは分解して処理され、反応生成物ｄが得られる。
【００４４】
本実施形態の排ガス処理方法を用いると、被処理ガスａの処理効率を高めることができる。これは、塩酸ｂ中に存在する水素イオン（Ｈ＋）及び塩素イオン（Ｃｌ−）に起因すると考えられる。塩酸ｂ中のＨＣｌは、水中で水素イオン及び塩素イオンに電離している。水素イオン及び塩素イオンは、水素元素及び塩素元素に比べて高い反応性を有しているので、プラズマ１３中で被処理ガスａから解離した被処理ガスａの構成元素と結合し易いと考えられる。本実施形態の排ガス処理方法は、大掛かりな設備を必要としないので簡便である。
【００４５】
また、本実施形態では、プラズマ１３は大気圧下で生成される誘導結合高周波プラズマである。この場合、プラズマ密度を高めることができるので、被処理ガスａの処理効率を高めることができる。また、大気圧下でプラズマ１３が生成されるので、例えば、反応室１１内の減圧等の圧力制御等が不要である。
【００４６】
以下、（１）被処理ガスがフッ素化合物を含む場合、及び、（２）被処理ガスが水素を有するケイ素化合物を含む場合について説明する。
【００４７】
（１）被処理ガスがフッ素化合物を含む場合
まず、被処理ガスａがフッ素化合物、特にＣ−Ｆ結合を有するフッ素化合物、例えばＣＦ４を含む場合について説明する。ＣＦ４は、エッチングやクリーニングで使用されるフッ素化合物の一つである。被処理ガスａが、ＣＦ４といった塩素元素を含まないフッ素化合物の場合であっても、以下説明するように本実施形態の排ガス処理方法を用いるとその処理効率を高めることができる。
【００４８】
配管３３には、排気ポンプ２３によって半導体製造装置３から排気されたＣＦ４を含む被処理ガスａと、塩酸供給源７から供給される塩酸ｂとが流れ込む。これにより、被処理ガスａと塩酸ｂとが配管３３内で混合され、混合物ｃが得られる。混合物ｃは、流入口１１ｃを通じて反応室１１内に入り、プラズマ生成部３１によって生成されたプラズマ１３中に導入される。混合物ｃは、プラズマ生成部３１によって与えられたエネルギーにより励起される。これにより、混合物ｃから反応生成物ｄが得られる。具体的には、例えば、下記反応式（１）に従って反応が進行すると考えられる。
【００４９】
ＣＦ４＋４Ｈ＋＋４Ｃｌ−＋２Ｈ２Ｏ  →  ４ＨＦ＋４ＨＣｌ＋ＣＯ２  …（１）
【００５０】
この反応では、ＣＦ４からフッ素元素（Ｆ）と炭素元素（Ｃ）が解離される。フッ素元素は、塩酸ｂ中に存在する水素イオン（Ｈ＋）と優先的に結合する。その結果、Ｃ−Ｆ結合より高い結合エネルギーのＨ−Ｆ結合を有するＨＦが反応生成物ｄとして生成される。一方、ＣＣｌ、ＣＨ等、他の結合を有する物質も生成されるが、これらの結合は不安定である。ＨＦは、スクラバ１５の水に溶解するので、排水２０として回収される。また、反応生成物ｄの一つであるＨＣｌも排水２０として回収される。
【００５１】
また、ＣＦ４から解離した炭素元素（Ｃ）は、塩酸ｂ中の水（Ｈ２Ｏ）から解離した酸素元素（Ｏ）と優先的に結合する。その結果、Ｃ−Ｆ結合より高い結合エネルギーのＣ＝Ｏを有するＣＯ２が反応生成物ｄとして生成される。このため、カーボンが反応室１１の内壁１１ａ等に付着することを防止できるので、一定期間ごとに付着したカーボンを取り除く必要がない。ＣＯ２は、気相成分ｅとして排気口２７から回収される。したがって、反応生成物ｄは気体状の物質として生成され、固体状の物質として生成されない。
【００５２】
また、１モルのＣＦ４（８８ｇ）を処理するためには、例えば市販の３７％塩酸６２ｇが必要であるので、ＨＣｌは約０．７１モル必要である。一方、塩化水素ガスを用いた場合、１モルのＣＦ４を処理するためには、例えば塩化水素ガス１５０ｇが必要であるので、ＨＣｌは約４モル必要である。したがって、塩酸を用いると、塩化水素ガスを用いる場合に比べて、１モルのＣＦ４を処理するためのＨＣｌのモル数が少なくて済む。これは、塩酸中のＨＣｌとＣＦ４との反応率が、塩化水素ガス中のＨＣｌとＣＦ４との反応率に比べて高いことを示している。したがって、塩酸を用いると、塩化水素ガスを用いた場合に比べてＣＦ４の処理効率を高めることができる。
【００５３】
また、３７％塩酸６２ｇの市販価格の一例は５６円であり、塩化水素ガス１５０ｇの市販価格の一例は３０００円である。このとき、塩酸を用いて１モルのＣＦ４を処理するために必要なコストは、塩化水素ガスを用いた場合の１／５４に低減される。
【００５４】
（２）被処理ガスが水素を有するケイ素化合物を含む場合
次に、被処理ガスａが水素を有するケイ素化合物、例えばＴＥＯＳを含む場合について説明する。ＴＥＯＳは、デポジションで使用される、水素を有するケイ素化合物の一つである。ＴＥＯＳは毒性、可燃性を有しているため、大気への排出は規制されている。
【００５５】
配管３３には、排気ポンプ２３によって半導体製造装置３から排気されたＴＥＯＳを含む被処理ガスａと、塩酸供給源７から供給される塩酸ｂとが流れ込む。これにより、被処理ガスａと塩酸ｂとが配管３３内で混合され、混合物ｃが得られる。混合物ｃは、流入口１１ｃを通じて反応室１１内に入り、プラズマ生成部３１によって生成されたプラズマ１３中に導入される。混合物ｃは、プラズマ生成部３１によって与えられたエネルギーにより励起される。これにより、混合物ｃから反応生成物ｄが得られる。具体的には、例えば、ＴＥＯＳの各構成元素（Ｓｉ，Ｃ，Ｏ，Ｈ）は、下記のように反応して安定化すると考えられる。
【００５６】
Ｓｉ  →  ＳｉＣｌ４
Ｃ    →  ＣＯ２
Ｏ    →  ＣＯ２
Ｈ    →  Ｈ２
【００５７】
この反応では、ＴＥＯＳのＳｉ−Ｏ結合が解離して、Ｓｉ−Ｏ結合より高い結合エネルギーのＣ＝Ｏ結合を有するＣＯ２が反応生成物ｄとして生成される。一方、Ｓｉ−Ｏ結合から解離されたケイ素元素（Ｓｉ）は、塩酸ｂ中に存在する塩素イオン（Ｃｌ−）と優先的に結合する。その結果、Ｓｉ−Ｃｌ結合を有するＳｉＣｌ４が反応生成物ｄとして生成される。また、ＴＥＯＳのＣ−Ｈ結合が解離して、Ｃ−Ｈ結合より高い結合エネルギーのＣ＝Ｏ結合を有するＣＯ２と、Ｃ−Ｈ結合より高い結合エネルギーのＨ−Ｈ結合を有するＨ２とが反応生成物ｄとして生成される。したがって、反応生成物ｄは気体状の物質として生成され、固体状の物質（例えば、ＳｉＯ２の粉末）として生成されない。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００５９】
例えば、プラズマ１３は大気圧下で生成されるとしたが、減圧下で生成されるとしてもよい。また、プラズマ１３は誘導結合高周波プラズマであるとしたが、これに限定されない。
【００６０】
また、排ガス処理装置１はスクラバ１５を備えないとしてもよい。スクラバ以外の装置によって反応生成物ｄの一部を回収するとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】半導体製造装置と実施形態の排ガス処理装置とを備えた排ガス処理システムを示す概略図である。
【図２】実施形態に係る排ガス処理方法の各工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１…排ガス処理装置、３…半導体製造装置、５…混合部、１１…反応室、１３…プラズマ、１５…スクラバ、３１…プラズマ生成部、３５…噴霧装置、３９…プラズマ生成装置、ａ…被処理ガス、ｂ…塩酸、ｃ…混合物。
【図１】
2006116470.tif 000003
【図２】
2006116470.tif 000004