(57)【要約】【課題】ぺルフルオロ化合物-含有ガス・ストリーム、例えば、半導体製造処理ツールから排出流動体ストリームを処理する方法を提供する。【解決手段】一実施形態では、窒素又はアルゴンのような、イオン化ガスからプラズマを生成するためにプラズマ・トーチが用いられる。このプラズマは、水蒸気のストリーム及び排出流動体ストリームの両方を受け容れる、反応室の中に注入される。イオン化ストリームは、ぺルフルオロ化合物との反応のために加熱Ｈ+及びＯＨ-イオンに水蒸気を分解する。ぺルフルオロ化合物-含有ガス・ストリームを処理する装置は、源ガスからプラズマを生成する手段と、反応室の中にプラズマを注入する手段と、反応室へガス・ストリームを運ぶ手段と、及びプラズマにＨ+及びＯＨ-イオンの源を運ぶ手段とを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素化化合物-含有ガス・ストリームを処理する方法であって、
プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成する段階と、
室にアパーチャを通して前記生成されたプラズマ・ストリームを注入する段階と、
加熱ＯＨ-及び/又はＨ+イオンを形成すべく前記プラズマ・ストリームに衝突するためにＯＨ-及び/又はＨ+イオンの源を該プラズマ・ストリームに運ぶ段階と、及び
前記ガス・ストリームを前記加熱イオンに運ぶ段階とを具備することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記プラズマ源ガスは、不活性、イオン化ガス、例えば、窒素及びアルゴンの一つ、を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラズマ・ストリームは、二つの電極間に電界を発生し、かつ前記プラズマ・ストリームを形成すべく前記電極間に前記プラズマ源ガスを運ぶことによって形成される請求項１又は２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記電極の一つは、前記室の壁の少なくとも部分を供給する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記プラズマ・ストリームは、前記電極の一つに形成されたアパーチャを通して前記室へ注入される請求項３又は４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記イオン源は、前記室への前記プラズマ・ストリームの注入の前に該プラズマ・ストリームに運ばれる請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記イオン源は、プラズマ源ガスを備えているストリームの前記プラズマ・ストリームに運ばれる請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記イオン源は、前記プラズマ源ガスとは別に前記プラズマ・ストリームに運ばれる請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記イオン源は、前記室へ運ばれる請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記イオン源は、前記ガス・ストリームとは別に前記室の中に運ばれる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガス・ストリームは、その中の前記加熱イオンと反応するために前記室に直接運ばれる請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガス・ストリームは、前記プラズマ・ストリームとは別に前記室に運ばれる請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ガス・ストリームは、前記プラズマ・ストリームを通して前記加熱イオンに運ばれる請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ガス・ストリームは、それによる前記室への注入のために前記プラズマ・ストリームに運ばれる請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
フッ素化化合物-含有ガス・ストリームを処理する方法であって、
プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成する段階と、
前記プラズマ・ストリームに前記ガス・ストリームを加える段階と、
反応室にアパーチャを通して前記プラズマ・ストリーム及び前記ガス・ストリームを注入する段階と、及び
ＯＨ-及び/又はＨ+イオンの源を前記プラズマ・ストリームに運ぶ段階とを具備することを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記プラズマ源ガスは、不活性、イオン化ガス、例えば、窒素及びアルゴンの一つ、を備えている請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記プラズマ・ストリームは、二つの電極間に電界を発生し、かつ前記プラズマ・ストリームを形成すべく前記電極間に前記プラズマ源ガスを運ぶことによって形成される請求項１５又は１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記電極の一つは、前記室の壁の少なくとも部分を供給する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記プラズマ・ストリームは、前記電極の一つに形成されたアパーチャを通して前記室へ注入される請求項１７又は１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記イオン源は、前記室への前記プラズマ・ストリームの注入の前に該プラズマ・ストリームに運ばれる請求項１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記イオン源は、プラズマ源ガスを備えているストリームの前記プラズマ・ストリームに運ばれる請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記イオン源は、前記プラズマ源ガスとは別に前記プラズマ・ストリームに運ばれる請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記イオン源は、前記室へ注入された前記プラズマ・ストリームに運ばれる請求項１５から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記イオン源は、前記ガス・ストリーム内の前記プラズマ・ストリームに運ばれる請求項１４から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記プラズマ・ストリームは、大気圧の前後又はそれ以下で生成される請求項１５から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記プラズマ・ストリームは、ｄｃプラズマ・トーチを用いて生成される請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記イオン源は、水及び水蒸気の一つを備えている請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記イオン源は、アルコール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、２−プロパノール、及びブタノールの一つを備えている請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記イオン源は、水素、炭化水素、アンモニア、及びパラフィンの一つを備えている請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記室は、常温から１２００℃の範囲の温度である請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記室は、常温である請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記室は、４００℃から１０００℃の範囲の温度である請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記室は、１０-3ｍｂａｒから２０００ｍｂａｒの範囲の圧力である請求項１から３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記イオン源は、触媒にわたり前記室へ運ばれる請求項１から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記触媒は、タングステン、ケイ素、鉄、ロジウム、及びプラチナの一つを備えている請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記ガス・ストリームは、前記室から洗浄装置へ後続して運ばれる請求項１から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記ガス・ストリームは、前記室からリアクティブ・メディアへ後続して運ばれる請求項１から３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記フッ素化化合物は、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、ＣＨＦ3、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、ＮＦ3、及びＳＦ6の一つを備えている請求項１から３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
フッ素化化合物-含有ガス・ストリームを処理する装置であって、
反応室と、
プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成しかつ当該生成されたプラズマ・ストリームをアパーチャを通して前記室の中に注入する手段と、
加熱ＯＨ-及び/又はＨ+イオンを形成すべく前記プラズマ・ストリームに衝突するためにＯＨ-及び/又はＨ+イオンの源を該プラズマ・ストリームに運ぶ手段と、及び
加熱イオンに前記ガス・ストリームを運ぶ手段とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項４０】
前記プラズマ・ストリームを生成する手段は、二つの電極間に電界を発生する手段と、及び、前記プラズマ・ストリームを形成すべく前記電極間に前記プラズマ源ガスを運ぶ手段とを備えている請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記電極の一つは、前記室の壁の少なくとも部分を供給する請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記アパーチャは、前記電極の一つに形成される請求項４０又は４１に記載の装置。
【請求項４３】
ＯＨ-及び/又はＨ+イオンの前記源を運ぶ前記手段は、前記室への前記プラズマ・ストリームの注入の前に該プラズマ・ストリームにＯＨ-及び/又はＨ+イオンの前記源を運ぶように構成される請求項３９から４２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４４】
ＯＨ-及び/又はＨ+イオンの前記源を運ぶ前記手段は、前記室へＯＨ-及び/又はＨ+イオンの前記源を運ぶように構成される請求項３９から４２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４５】
前記プラズマ・ストリームにＯＨ-及び/又はＨ+イオンの前記源を運ぶ前記手段は、前記加熱ＯＨ-及び/又はＨ+イオンに前記ガス・ストリームを運ぶ前記手段とは別である請求項３９から４４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４６】
前記加熱ＯＨ-及び/又はＨ+イオンに前記ガス・ストリームを運ぶ前記手段は、前記室へ直接前記ガス・ストリームを運ぶように構成される請求項３９から４５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４７】
前記加熱ＯＨ-及び/又はＨ+イオンに前記ガス・ストリームを運ぶ前記手段は、前記プラズマ・ストリームで前記アパーチャを通して前記室へ前記ガス・ストリームを運ぶように構成される請求項３９から４６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４８】
フッ素化化合物-含有ガス・ストリームを処理する装置であって、
反応室と、
プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成する手段と、
前記ガス・ストリームを前記プラズマ・ストリームへ運ぶ手段と、
前記反応室の中にアパーチャを通して前記プラズマ・ストリーム及び前記ガス・ストリームを注入する手段と、及び
ＯＨ-及び/又はＨ+イオンの源を前記プラズマ・ストリームに運ぶ手段とを備えていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス抑制に関する。本発明は、半導体製造産業で用いられる処理ツールから排出されるガスの除去における特定の使用を見出した。
【背景技術】
【０００２】
ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＮＦ3及びＳＦ6は、例えば、誘電体膜エッチングで、半導体製造産業で一般的に用いられる。製造処理に続いて、処理ツールから拍出される排ガスに残留全フッ素化化合物（ＰＦＣ）コンテントが典型的に存在する。ＰＦＣｓは、排ガスから除去することが難しく、かつそれらが相対的に高い地球温暖化活動を有することが知られているので、環境へのそれの放出は望ましくない。
【０００３】
除去の目的は、例えば、通常の洗浄によって、都合よく廃棄することができる一つ以上の化合物にＰＦＣｓを変換することである。
【０００４】
プラズマ抑制は、害が少ないスペシーズ（種）へのＰＦＣｓの分解の有効な方法であることが証明されている。プラズマ抑制処理では、破壊されるべきＰＦＣｓを包含している排ガスは、高密度プラズマへ流し込まれる。プラズマ内の集中的な状態下で、ＰＦＣｓは、反応性スペシーズへの分離をもたらすエネルギー電子と衝突する対象となる。これらのスペシーズは、比較的安定した、低分子量副生成物、例えば、ＣＯ、ＣＯ2及びＨＦを生成するために排ガスに加えられた酸素又は水素と組み合わせることができ、それらは、次いで、ＨＦを水溶液に取り入れるために、例えば、洗浄装置を利用する更なる処理段階で除去することができる。
【０００５】
しかしながら、既知のプラズマ抑制技法は、比較的複雑でかつ比較的高いエネルギー要件を有する傾向がある。例えば、一つの既知のプラズマ抑制技法では、排ガス流は、マイクロ波プラズマをＰＦＣｓから生成するためにマイクロ波放射を用いて共振空洞へ運ばれる。別の既知の技法は、ＰＦＣｓを分離するために管内でプラズマを発生する表面波を生成するために用いられる誘電体管、高周波数表面波励振器に排出流を運ぶことである。
【０００６】
別のＰＦＣ抑制技法では、排出ごみ流は、ごみ流内でＰＦＣｓと反応するために水蒸気の超高温流に接触させられる。しかしながら、係る技法は、少なくとも１５０℃まで水蒸気を加熱することを必要とするだけでなく、洗浄装置へ運ばれる前にストリームを冷却するために熱交換機構を通してそれに続いて排出流が運ばれることを必要とするので、洗浄の効率が上昇する温度の関数として減少する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の少なくとも好適な実施形態の目的は、フッ素化化合物-含有ストリームを処理するための比較的簡単でかつ効率的な技法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の形態において、本発明は、フッ素化化合物-含有ガス・ストリームを処理する方法を提供し、この方法は、プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成する段階と、室にアパーチャ（開口）を通して生成されたプラズマ・ストリームを注入する段階と、加熱イオンを形成すべくプラズマ・ストリームに衝突するためにＯＨ-及び/又はＨ+イオンの源（ソース）をプラズマ・ストリームに運ぶ段階と、及びガス・ストリームを加熱イオンに運ぶ段階とを具備する。
【０００９】
ここで用いられるように、用語“フッ素化化合物”は、フッ素を備えているあらゆるスペシーズを意味し、かつ洗浄装置中の溶液に取り入れることができる、ＣＯ2及びＨＦに変換することができる、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、ＣＨＦ3、Ｃ3Ｆ8、及びＣ4Ｆ8のような、過フッ化炭化水素、ぺルフロオロ化合物及びヒドロフルオロ化合物を含む。その他の例は、Ｎ2及びＨＦに変換することができる、ＮＦ3、及びＳＯ2及びＨＦに変換することができる、ＳＦ6である。
【００１０】
排ガス・ストリームにおけるＰＦＣ成分との後続反応対して、水又はアルコールのような、その適当な源から加熱ＯＨ-及び/又はＨ+イオンが形成される方法を提供することによって、ガス・ストリームのＰＦＣ成分の破壊をもたらすために必要なエネルギーを低減することができ、かつその破壊の効率を根本的に改善することができるということが見出された。例えば、水の分解から形成されたＨ+及びＯＨ-イオンは、常温でそれゆえに、ごみの流れに導入される前に水が予めイオン化されていなかったならば必要とされる温度よりもさらに低い温度で、反応室内でガス・ストリームに包含されたＰＦＣと反応することが可能である。
【００１１】
アパーチャを通して室にプラズマ・ストリームを注入することによって、別の利点は、プラズマ・ストリームを生成するために用いられる機器を排ガス・ストリーム又はＯＨ-及び/又はＨ+イオンとＰＦＣの反応からの副生成物のいずれかと接触させないことによって提供される。結果として、機器の範囲のいずれか一つがプラズマ・ストリームを生成するために用いられうる。好適な実施形態では、プラズマは、プラズマ・ストリームを生成するためにプラズマ源ガスを分解すべく生成される。例えば、プラズマは、プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成するために約５８０ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ又は２．４５ＧＨｚの周波数のＤ．Ｃ源又は放射を用いて生成されうる。代替的に、源ガスを分解するためにグロー放電が生成されうる。よく知られているように、グロー放電は、そのガスの絶縁破壊電圧よりも大きい電圧をガスに印加することによって形成される発光、熱プラズマである。また、プラズマ・ストリームは、例えば、コロナ放電又はアーク放電のような、グロー放電以外の放電によっても生成されうる。係る放電は、水冷式ノズル（陽極）と中央に位置している陰極との間に電気アークが生成されるプラズマ・ガンを用いて生成されうる。ソース・ガス、例えば、窒素又はアルゴンのような、不活性、イオン化ガス、のストリームは、電気アークを通り抜けかつそれによって引き離される。ノズルから放出されるプラズマ・ストリームは、オープン酸素アセチレン炎に類似している。
【００１２】
それゆえにプラズマ・ストリームは、（ａ）ガス・ストリームのＰＦＣ成分と反応するＨ+及び/又はＯＨ-イオンの形式の適切なスペシーズを生成すること、及び（ｂ）イオンとＰＦＣとの間の反応を可能にする始動エネルギーとして熱を伝えること、の両方の役割を提供する。
【００１３】
更なる利点は、Ｈ+及び/又はＯＨ-イオンを生成するために、水蒸気又は燃料、例えば、水素、炭化水素又はアルコール、のような比較的安価でかつ用意に入手可能な流動体を用いることができること、及びあらゆる都合のよい圧力、例えば、大気圧の前後又はそれ以下の圧力で、反応を実行することができることである。適切なアルコールの例は、メタノール、エタノール、プロパノール、２−プロパノール、及びブタノールを含む。Ｈ+イオンのソースのその他の例は、水素、炭化水素、アンモニア、及びパラフィンを含む。
【００１４】
プラズマ・ガンを用いてイオンを形成するために様々な技法を用いうる。第１の技法では、プラズマ・ストリームが形成され、かつ室へのプラズマ・ストリームの注入の前に、その内の排ガス・ストリームを除去するためにこれらのイオンを含んでいるフレームが室の中に注入されるように水（これらのイオンの適切なソースの例として）がストリームに運ばれる。水は、ソース・ガスとは別に、又は水蒸気及びソース・ガスの両方を備えている流動体ミキサー内で、プラズマ・ストリームに運ばれうる。第２の技法では、水及び排ガス・ストリームの両方が室の中に別々に運ばれる。水は、イオンがごみの流れのＰＦＣ成分と後続的に反応する室内で加熱イオンを形成するためにフレームによって分解される。第３の技法では、排ガス・ストリームが反応室へのその注入の前にプラズマ・ストリームに運ばれて、ＰＦＣ及び/又はＰＦＣから生成されたラジカルを備えうる、プラズマ・ストリーム及びガス・ストリームの両方が反応室に注入される。水は、アパーチャから上流方向へプラズマ・ストリームに運ばれうる、即ち、ソース・ガス又は排ガス・ストリームの一つで、又はそれから別々に、又は（水は）例えば、反応室へ直接、ノズルから下流方向へプラズマ・ストリームに運ばれうる。この場合には、水は、ＰＦＣ及び/又はＰＦＣラジカルと反応するために室内で加熱イオンを形成するためにプラズマ・ストリームに衝突しうるし、及び/又はその除去のために室内でＰＦＣラジカルと直接反応しうる。そこで、第２の形態では、本発明は、フッ素化化合物-含有ガス流を処理する方法を提供し、この方法は、プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成する段階と、プラズマ・ストリームにガス流を加える段階と、反応室へアパーチャを通してプラズマ・ストリーム及びガス・ストリームを注入する段階と、及びＯＨ-及び/又はＨ+イオンのソースをプラズマ・ストリームに運ぶ段階とを具備する。
【００１５】
好適な実施形態では、反応室にプラズマ・ストリームを注入するために単一のプラズマ・ガンが用いられる。しかしながら、それぞれが共通又は対応するガス・ストリームを除去するために、同じ室に複数のプラズマ・ストリームを注入すべく複数の係るプラズマ・ガンを供給しうる。代替的に、複数のガス・ストリームが、単一のプラズマ・ストリームが注入される、単一の室に運ばれうる。これは、ごみの流れの処理の効率を更に増大する。これらのガンは、共通の電源又は対応する電源に接続されうる。
【００１６】
室が、例えば、処理ツールから、ガス・ストリームを送り込むポンプの注入口又は排出口に接続されているかどうか、及びガス・ストリームの流速により、室は、１０-3ｍｂａｒから２０００ｍｂａｒの範囲のあらゆる圧力でありうる。
【００１７】
室内で発生している反応の本質により、ガス・ストリーム内のフッ素化化合物の除去は、例えば、常温から１５００°Ｃの範囲の温度に、室を加熱することによって促進されうる。例えば、室は、４００°Ｃから１５００°Ｃの範囲、より好適には５００°Ｃから１０００°Ｃの範囲の温度に加熱されうる。
【００１８】
イオン源は、触媒、例えば、タングステン、シリコン（ケイ素）及び鉄の一つ、に対して、室に注入されうる。
【００１９】
ガス・ストリームは、ガス・ストリームから反応からの一つ以上の副生成物を取り除くために室から下流の洗浄装置又はリアクティブ・ソリッド・メディアへ好適に後続して運ばれる。洗浄装置は、反応室に近接して結合されうるか、又は反応室からより離れうる。
【００２０】
先に示したように、ＰＦＣは、ぺルフルオロ化合物、又はヒドロフルオロカーボン化合物、例えば、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、ＣＨＦ3、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、ＮＦ3、及びＳＦ6の一つ、を備えうる。
【００２１】
第３の形態では、本発明は、フッ素化化合物-含有ガス・ストリームを処理する装置を提供し、この装置は、反応室と、プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成しかつ生成されたプラズマ・ストリームをアパーチャを通して室の中に注入する手段と、加熱ＯＨ-及び/又はＨ+イオンを形成するためにプラズマ・ストリームに衝突するためにＯＨ-及び/又はＨ+イオンのソースをプラズマ・ストリームに運ぶ手段と、及び加熱イオンにガス・ストリームを運ぶ手段とを備えている。
【００２２】
第４の形態では、本発明は、フッ素化化合物-含有ガス・ストリームを処理する装置を提供し、この装置は、反応室と、プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成する手段と、プラズマ・ストリームにガス・ストリームを運ぶ手段と、反応室へアパーチャを通してプラズマ・ストリーム及びガス・ストリームを注入する手段と、及びＯＨ-及び/又はＨ+イオンのソースをプラズマ・ストリームに運ぶ手段とを備えている。
【００２３】
また、本発明は、半導体製造処理ツールからの排流動体ストリームを処理する方法も提供し、この方法は、イオン化流動体ストリームを反応室に注入する段階と、及び排流動体ストリームを室へ運ぶ段階とを具備し、イオン化流動体ストリームは、排流動体ストリームの成分と反応するためのリアクティブ・スペシーズを包含するか、又はリアクティブ・スペシーズを形成するために室へ運ばれたリアクティブ流動体に衝突するかのいずれかである。
【００２４】
本発明の方法形態に関して上述した特徴は、装置形態に同様に適用可能であり、その逆も同様である。
【実施例】
【００２５】
本発明の好適な特徴は、添付した図面を参照して以下に説明される。
まず図１を参照して、例えば、半導体又はフラットパネル・ディスプレイ機器を処理する処理システムは、室内で処理を実行するために使用する様々なガス（図示省略）を受け容れる処理ツールの処理室１０を備えている。処理ツールの一例は、処理室１０内に位置決めされた半導体ウェーハのプラズマ・エッチングを実行するためのエッチング・ガスを受け容れる、プラズマ・エッチ・リアクタ（プラズマ・エッチング反応装置）である。適切なエッチャント（エッチング液）の例は、ＣＨＦ3、Ｃ2ＨＦ5、及びＣＨ2Ｆ2、ＮＦ3、及びＳＦ6のような、ヒドロフルオロカーボン・ガスを含んでいる、その他のエッチャントを用いうるけれども、例えば、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、及びＣ4Ｆ8のような、ｘ≧１及びｙ≧１である一般式ＣxＦyを有しているぺルフルオロ化合物（ＰＦＣｓ）を含む。処理室１０に供給されるその他のガスは、エッチャントと反応するためのリアクタント（反応物質）としての水素、及びアルゴン及びヘリウムのような、非反応性希ガスを含みうる。
【００２６】
排ガス・ストリームは、ポンプ装置によって処理室１０の排出口から引き出される。エッチング処理中、リアクタントの一部だけが消費され、そこで、処理室１０の排出口から排出された排ガス・ストリームは、リアクタント、室に供給された非反応性希ガス、及びエッチング処理からの副生成物の混合物を包含する。
【００２７】
ポンプ装置は、処理室１０から排出ストリームを引き出すための、典型的にターボ分子ポンプの形式の、二次ポンプ１２を備えている。ターボ分子ポンプ１２は、処理室１０で少なくとも１０-3ｍｂａｒの真空を生成することができる。排出ストリームは、約１ｍｂａｒの圧力でターボ分子ポンプ１２から典型的に排出される。この点から見て、また、ポンプ装置は、ターボ分子ポンプ１２から排出された排出ストリームを受け容れかつ排出ストリームの圧力を大気圧前後の圧力に上昇させるための一次、又はバッキング・ポンプ１４も備えている。
【００２８】
排出ストリームから有害ＰＦＣ成分を取り除くために、排出ストリームは、プラズマ除去装置１６を通して運ばれる。図１に示すように、除去装置１６は、大気圧より低い圧力で除去が実行されるように、ターボ分子ポンプ１２とバッキング・ポンプ１４との間に配置されるか、又は図２に示すように、除去装置１６は、大気圧前後で除去が実行されるように、バッキング・ポンプからの排出に接続されうる。
【００２９】
図３は、除去装置１６へのガス供給を示す。排出ストリームは、導管（コンジット）２０により除去装置１６の第１の注入口１８に運ばれ、そして導管２４により除去装置１６の排出口２２から運ばれる。ＯＨ-及び/又はＨ+イオンの源は、この例の水では、導管３０によりその源２６から除去装置１６の第２の注入口２８に供給され、かつイオン化、プラズマ源ガスは、この例の窒素では、導管３６によりその源３２から除去装置の第３の注入口３４に供給される。
【００３０】
図４を参照すると、除去装置１６は、排出ストリームを受け容れるための第１の注入口１８と、イオン源を受け容れるための第２の注入口２８と、及び除去処理からの副生成物を包含している流動体ストリーム及び除去装置１６に入って行く排出ストリーム内に包含されたその他の、除去されないガスを室４０から排出するための排出口２２とが形成されている反応室４０を備えている。除去装置１６は、導管３６から窒素ストリームを受け容れかつプラズマ・トーチ４２のアパーチャ又はノゾル４４から放出されたフレーム（炎）の形式で室４０の中に注入されるプラズマ・ストリームを生成するためのｄｃプラズマ・トーチ４２を更に備えている。図４に示すように、また、プラズマ・トーチ４２は、図４の４６で一般的に示された導管装置を介してトーチに出入りする水冷却液(water coolant)の流れも受け容れる。
【００３１】
図５は、プラズマ・トーチ４２の一実施形態の構成をより詳細に示す。プラズマ・トーチ４２は、端壁５０を有している細長い管状陰極、又は電子エミッタ、４８を備えている。水冷却液は、プラズマ・トーチ４２の使用中に電子エミッタ４８の穴５２を通して運ばれる。電子エミッタ４８の穴５２は、電子エミッタ４８の端壁５０を取り囲んでいる始動陽極、又は電極５４に形成されたノズル４４に位置合せされる。始動電極５４は、電子エミッタ４８を取り囲んでいる絶縁ブロック５６に取付けられている。絶縁ブロック５６に形成された穴は、除去装置の第３の注入口３４を供給し、かつ電子エミッタ４８の端壁５０と始動電極５４との間に配置された空洞５８の中にプラズマ源ガスのストリームを運ぶ。
【００３２】
プラズマ・トーチ４２の動作において、パイロット・アークが電子エミッタ４８と始動電極５４との間でまず生成される。アークは、トーチ用電源に関連付けられた発電機によって典型的に供給される高周波数、高電圧信号によって生成される。この信号は、空洞５８を流れているプラズマ源ガスに火花放電を誘発し、かつこの放電は、電流路を供給する。電子エミッタ４８と始動電極５４との間にそのように形成されたパイロット・アークは、ノズル４４の先端からイオン化された源ガスの高運動量プラズマ・フレームを生成すべくノズル４４を通り抜けるプラズマ源ガスをイオン化する。フレームは、プラズマ領域６２を定義すべくノズル４４を取り囲んでいる二次陽極６０に向けてノズルから移行する。二次陽極６０は、室４０の壁の部分によって供給されうるか、又は室４０の中に挿入された別個の部位でありうるし、その場合には、二次陽極６０は、イオン源及び排出ストリームをプラズマ領域６２に運ぶことができるように室４０の注入口１８、２８に位置合せするアパーチャ６４、６６が設けられうる。二次陽極６０の（図示した）下部は、プラズマ源ガスからプラズマ・ストリームを生成するために二次陽極が始動電極５４の代わりに使用できるように、図５に示したように輪郭を描きうる。
【００３３】
使用において、イオン源は、この例の水では、プラズマ領域６２内でＨ+及びＯＨ-イオンを形成するためにトーチ・プラズマ４２のノズル４４から放出されたプラズマ・フレームによって分解される。これらのイオンは、室４０に入ってくる排出ストリームのＰＦＣ成分と室４０内で続いて反応する。反応からの副生成物、及び室４０に入ってくる排出ストリーム内に包含されたあらゆる除去されない希ガスは、排出口２２を通って室４０から排出され、かつ図１及び図２に示したような、洗浄装置、固体反応媒体、又はその他の二次除去装置７０に続いて運ばれる。除去装置７０を通り抜けた後、排出ストリームは、大気へ放出されうる。
室４０内で発生している反応のいくつかの例をここで説明する。
【００３４】
例１
リアクティブ（反応性）流動体は、Ｈ+及びＯＨ-イオンの源、例えば、水蒸気であり、かつ排出ストリームは、ぺルフルオロ化合物、例えば、ＣＦ4である。プラズマ・フレームは、水蒸気をＨ+及びＯＨ-イオンに分解する：
【００３５】
Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ-                      （１）
それは、副生成物として二酸化炭素及びＨＦを形成するためにＣＦ4と反応する：
【００３６】
ＣＦ4＋２ＯＨ-＋２Ｈ+→ＣＯ2＋４ＨＦ    （２）
【００３７】
除去装置から排出されたストリーム内に包含されたＨＦは、洗浄装置内の水溶液の中に取り入れることができるか、又は容易に廃棄することができる固体副生成物を形成するために固体反応媒体と反応させることができる。
【００３８】
処置ツールで誘電体エッチングを実行するための典型的なガス混合物は、ガスＣＨＦ3、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8又はその他のぺルフルオロ又はヒドロフルオロカーボン・ガスの異なる割合を含みうるが、しかし、ごみのガス・ストリームのこれらの成分とＨ+及びＯＨ-イオンとの化学反応は、詳細において異なるが、しかし一般形式は、上記スキームのようである。
【００３９】
例２
リアクティブ（反応性）流動体は、再度、Ｈ+及びＯＨ-イオンの源、例えば、水蒸気であり、かつごみのストリームは、ＮＦ3を包含する。処理ツール製造業者は、ＰＥＣＶＤ反応装置に対する選択の室洗浄ガスとしてＮＦ3を増加的に採用している。洗浄処理によるＮＦ3の利用がＣＦ4又はＣ2Ｆ6のいずれかの利用よりもかなり高いのに対して、生成された副生成物は、かなりより反応性でありかつそれらの無制御解放は、潜在的に非常に危険である。プラズマ内で、ＮＦ3は、Ｎ2、Ｆ2及びＮ2Ｆ4を形成すべく分解する：
【００４０】
４ＮＦ3→Ｎ2＋４Ｆ2＋Ｎ2Ｆ4            （３）
プラズマ・フレアへの水蒸気の衝突から生成されたＨ+及びＯＨ-イオンとその後に反応する排出ストリームのＮ2Ｆ4成分により：
【００４１】
Ｎ2Ｆ4＋２Ｈ+＋２ＯＨ-→Ｎ2＋４ＨＦ＋Ｏ2    （４）
容易に廃棄することができる副生成物を形成するために。
【００４２】
例３
無機水素化物または有機金属化合物の両方として、ケイ素、燐、ヒ素のような物質を処理ツールに導入することは、通常の慣行である。ケイ素、タンタニウム、アルミニウム、銅のようなその他の物質は、有機金属化合物として処理室の中に導入される。その他の処理段階では、反応の副生成物は、それらが自然反応して機器に損害をもたらすことが知られているように、非常に反応性でかつそれらが多量に集められたならばかなりの危険性を提示する粉末を作ることが知られている。ごみのガスへの直接の反応性イオンの導入は、係る化合物の反応を実質的に低減することが示されて、その後の取扱いに対してそれらを安全にさせる。
【００４３】
反応は、４００℃から１５００℃の範囲の高い温度に、好ましくは５００℃から１０００℃の温度範囲に、反応室を維持することによって更に向上される。
【００４４】
上記例により示されるように、ガス・ストリームから様々な異なる成分を取り除くために同じイオンを用いうる。その結果として、除去装置は、類似又は異なる処理ツールから複数のガス・ストリームを受け容れ、かつそれらのガス・ストリームの類似又は異なる成分を二次除去装置７０によって処理することができるスペシーズに変換することに適している。例えば、図６に示すように、除去装置は、更なるガス・ストリームがプラズマ領域６２に運ばれることができるように二次陽極６０に設けられている更なるアパーチャ６４ａを有し、導管２０ａを介して更なるガス・ストリームを受け容れるための更なる注入口が設けられうる。
【００４５】
上記例１では、イオンは、室４０に入って行く排出ストリームのＣＦ4成分と反応するので、イオンとの反応の前にＣＦ4を分解するために排出ストリームがプラズマ・フレアを通り抜けることは重要ではない。対照的に、上記例２では、イオン源によって生成されたイオンとより反応性があるスペシーズにＮＦ3を分解するためにプラズマ・ストリームを通して排出ストリームを運ぶことが望ましい。図４から６に示した例では、排出ストリームは、ＰＦＣがプラズマ領域を通り抜けるようにプラズマ領域６２の近傍の室４０に運ばれうる。図７は、プラズマ・フレアとの排出ストリームの接触が最大化されるプラズマ・トーチ８０の一例を示す。この例では、排出ストリームは、反応室４０の中へよりも、プラズマ・トーチ８０に直接運ばれる。図７に示すように、排出ストリームは、除去装置の第１の注入口１８から電子エミッタ４８の穴５２の中に運ばれる。排出ストリームは、電子エミッタ４８の開端８２からプラズマ・トーチ８０の電子エミッタ４８と始動電極５４との間の空洞５８に移行する。また、空洞５８は、電子エミッタ４８と始動電極５４の両方を取り囲んでいる電気的絶縁ブロック５６に形成された第３の注入口３４を通して除去装置に入って行くプラズマ源ガスのストリームを受け容れる。
【００４６】
使用において、図５に示した例と同様に、パイロット・アークは、ハフニウム挿入部分８４に高周波数、高電圧信号を供給することによって電子エミッタ４８と始動電極５４との間にまず生成される。電子エミッタ４８と始動電極５４との間にそのように生成されたパイロット・アークは、ノズル４４の先端からのイオン化源ガスの高運動量プラズマ・フレームを生成するために第２の注入口３４から空洞５８に入って行くプラズマ源ガスをイオン化する。排出ストリームが電子エミッタ４８の開端８２から空洞５８に入ると、それは、空洞５８内のプラズマ源ガスと混合しかつプラズマ・ストリームでノズル４４からプラズマ領域の中へ放出される。この例では、トーチ４２の絶縁ブロック５６に形成される、第２の注入口２８から、プラズマ領域６２に水が供給される。水は、反応室内で、ＰＦＣ、及び/又はプラズマ・ストリームによるＰＦＣの分解から形成されたスペシーズと反応する、Ｈ+及びＯＨ-イオンを形成するためにプラズマ・ストリームによって分解される。
【００４７】
上述した説明は、ここに添付した特許請求の範囲によって定義されるような本発明の真の適用範囲から逸脱することなく、それ以外のものが当業者によって疑いなく生起される、本発明の様々な例を表すということが理解されるべきである。
【００４８】
例えば、説明した例ではプラズマ除去装置１６は、それぞれが排出ストリーム、イオン源及びプラズマ源ガスの対応する一つを受け容れる３つの別々の注入口を有していたが、注入口の数は、例えば、イオン源も包含しているストリームでプラズマ源ガスをプラズマ・トーチに運ぶことによって低減されうる。図８は、プラズマ源ガス及びイオン源が両方ともに注入口３４を通してプラズマ・トーチ４２に運ばれる図５に示したプラズマ・トーチの変更を示す。代替的に、図９に示すように、第２の注入口２８は、プラズマ・トーチの電極４８、５４の間に配置された空洞５８に直接イオン源を供給するように構成されうる。これらの変更の両方において、イオン源は、分解状態で、即ち、ガス・ストリームのフルオロカーボン成分と反応するためにイオンを包含している反応室に注入されたプラズマ・ストリームを伴って、ノゾルを通して反応室４０に入って行く。同様に、図７に示す実施形態では、イオン源は、プラズマ源ガスで、プラズマ・トーチ８０に運ばれうるか、又はそれは、プラズマ源ガス・ストリームとは別に空洞５８に運ばれうる。別の代替として、通常の状態下においてイオン源が排出ストリームのＰＦＣ成分と反応性ではないときに、イオン源は、排出ストリームと混合されたプラズマ・トーチ８０に運ばれうる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】処理システムの一例を概略的に示す図である。
【図２】処理システムの別の例を概略的に示す図である。
【図３】図１又は図２の処理システムのプラズマ除去装置への流動体供給を示す図である。
【図４】図３のプラズマ除去装置の詳細を示す図である。
【図５】図４の装置における使用に適するプラズマ・トーチの一実施形態を示す図である。
【図６】除去装置に入力する複数のガス・ストリームを有する図５のトーチの使用を示す図である。
【図７】図４の装置における使用に適するプラズマ・トーチの第２の実施形態を示す図である。
【図８】図４の装置における使用に適するプラズマ・トーチの第３の実施形態を示す図である。
【図９】図４の装置における使用に適するプラズマ・トーチの第４の実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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