(57)【要約】本発明は、ガスまたはガス混合物、特にフッ素化ガス排出物の変換のための方法に関する。本発明によれば、ガスまたはガス混合物の少なくとも１つの分子の２つの原子間の少なくとも１つの結合を、ガスまたはガス混合物がさらされる電場および／または磁場の影響下で破断する。ガスまたはガス混合物の流れを、電場および／または磁場を通して非線形に注入し、ガス分子が場を通して移動する距離を増加させ、こうしてガスまたはガス混合物分子の変換の効果を増加させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともいくつかの分子（前記分子を構成する２つの原子の間の少なくとも１つの結合を有する）を含む第１のガスまたはガス混合物を、第２のガスまたはガス混合物に変換する（この変換によって誘導される液体および／または固体の生成物を含むことがある）にあたり、前記分子を構成する２つの原子の間の少なくとも１つの結合を、前記第１のガスまたはガス混合物がさらされる電場および／または磁場の作用により破断する方法であって、ガスまたはガス混合物の流れを、電場および／または磁場を通し、非線形に注入して、前記の場を通してガス分子が移動する距離を増加させ、したがってガスまたはガス混合物の分子の結合の破断の有効性を増加させることを特徴とする方法。
【請求項２】
第１のガスまたはガス混合物は、フッ素化ガス排出物、たとえば特にＰＦＣ、ＨＦＣまたは類似ガスを含む混合物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１のガスまたはガス混合物は、フッ素原子と別の原子との間の結合を有する分子を含み、電場および／または磁場を通過することによって分子フッ素を生じることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ガスまたはガス混合物は、そのガスまたはガス混合物の接線方向の動きの量が前記ガスまたはガス混合物の軸方向の動きの量より大きい状態で場に注入されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
接線方向の動きの量が軸方向の動きの量よりはるかに大きいことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ガスまたはガス混合物の少なくとも一部を、接線方向の速度成分をもってキャビティに注入してから、電場および／または磁場の作用にさらすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ガスまたはガス混合物を、接線方向の成分を含む複数の注入によって注入することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
接線方向の注入は、円周にわたって規則的に分布していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
注入が同一平面内に設置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
注入が異なる平面内にあることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
同一平面内に設置されている注入が規則的に分布していることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
処理すべきガスの注入が第１の平面でなされ、噴射ガスたとえば空気、窒素または酸素の注入が好ましくは第１と平行な第２の平面でなされることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の方法を実施するためのガス注入装置であって、好ましくは、上端が閉じている管の軸に垂直な平面内に設置されている少なくとも１つの第１のガスの注入チャンネルを含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
好ましくは、管の軸に垂直な平面内に設置されている少なくとも１つの第２のガス注入チャンネルを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
２つの水準を有する動的注入ヘッドを含み、補助ガス（２０３）を注入するためのオリフィスも含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、少なくともいくつかの分子（前記分子を構成する２つの原子の間の少なくとも１つの結合を有する）を含む第１のガスまたはガス混合物を、第２のガスまたはガス混合物に変換する（この変換によって誘導される液体および／または固体の生成物を含むことがある）にあたり、前記分子の２つの原子の間の少なくとも１つの結合を、前記第１のガスまたはガス混合物がさらされる電場および／または磁場の作用により破断する方法に関する。
【０００２】
排出物の分解に適用されるこの種の方法は、特にＵＳ−Ａ−５，９６５，７８６によって公知である。
【０００３】
プラズマは特に、半導体の製造のための薄層の成膜とエッチングのためのプロセスで発せられる放電による汚染の除去に適用される。これらの排出物（フッ素化ガス、腐食性ハロゲン化合物、ガス水素化物、有機金属前駆体など）は、一次真空ポンプからの排気中において、各々のポンプについて１５から６０リットルの窒素の流れの中で比較的高濃度で存在する。これらの多量の有害分子の大部分を変換するためには、多数の解離性非弾性衝突を誘発するのを可能にする高い電子密度（１０12から１０15ｃｍ-3）という理由により、大気圧でのマイクロ波放電が他のものよりも好ましい。
【０００４】
大気圧マイクロ波プラズマの１つの特徴は、重粒子（中性粒子およびイオン）によって吸収される比較的高い平均エネルギーである。実際、ガスの温度は、放電を含む誘電チャンバの軸の領域で３０００Ｋから７０００Ｋに達することがある。このチャンバ（たとえば誘電体管）の壁は、物理的一体性に適合する最低温度のままであるべきである。また好ましくは、これに接触する熱輸送誘電流体の循環によって、これを冷却する。したがって、軸から周囲へ低下する径方向の温度勾配が存在する。温度が降下すると、ガスの密度が増加し、イオン化はあまり起こらず、荷電粒子の再結合が促進される。こうして、温度が軸から周囲に減少すると同時に電子密度が減少する。視覚的には、放電の光度が、軸から離れるとともに減衰することがわかっている。ある場合には、電子密度が管の半径未満の軸位置で非常に低くなり、放電がもはやその断面を満たさない。このとき、放電が収縮したといわれる。
【０００５】
周辺に向かう電子密度のこの径方向分布の形態は、特に、プラズマの操作パラメーターに依存する。すなわち、窒素中の種々の汚染ガスの性質と濃度、全流量およびマイクロ波出力である。これは、事前に固定されたパラメーターたとえば放電管の内径およびそれを造っている材料の性質（特に熱伝導性）にも依存する。
【０００６】
電子密度とガス温度の径方向分布は、ガス媒質と管の壁との間の熱交換関係、したがって管の信頼性に影響を与えることが理解できる。ある種のガスたとえばヘリウムおよび水素（約１パーセント台の窒素含有量から）は、放電の径方向の膨張を促進し、したがって管の壁の近傍におけるガス温度を上昇させるという効果を有することがわかっている。こうして、熱効果による管のエージングが強調される。
【０００７】
他のガスは、逆の効果を持ち、放電の径方向の収縮を促進することもわかっている。この場合、一般的に、プラズマ、軸上に一定して集中したままではなく、管の断面内でランダムに動くのが観察される。プラズマが中心からそれて管の壁に近づくと、管は一時的に、非常に高いガス温度、および熱的平衡からはずれた、より高いエネルギーをもつ電子の作用にさらされる。この限定的な場合は、プラズマが１以上の非常に密集したフィラメントとして存在する場合である。これらのフィラメントは、これらが十分長い期間、壁と接触すると、壁に極めて局所的な応力を引き起こす。したがって、熱力学的な過負荷による壁の破断、高エネルギーのフッ素化された化学種による管の壁の点腐食、および壁へのプラズマの接触点の反対側の管の外表面での誘電冷却流体の炭化の危険がある。
【０００８】
この種の問題についての第１の解決策は、非常に高性能の材料たとえば窒化アルミニウムでできた管を用いることからなる。これによって、この劣化現象は極めてまれになり、その発生を予測できなくなることがない。特に、収縮現象とフィラメント化を支配するパラメーターは一般的にユーザーの方法の処方の特徴によって設定される。これらの方法は、種々のハロゲン化ガス、プラズマ発生ガスたとえばアルゴン、および種々の添加剤たとえばヘリウム、水素もしくは他の化学添加物、またはさらに重い希ガスを、すべて一般的には知られていない非常に可変的な比率で利用することができる。
【０００９】
さらに、プラズマと壁との間の接触現象はそれ自体まったくランダムなので、操作を害する、したがって設備の安全性を害する危険性を誘導するこれらの現象に対して防護することは非常に困難である。
【００１０】
加えて、プラズマの径方向の密度勾配の存在も、排出物の分解のための系の性能を制限するのに大きな役割を果たす。実際、チャンバの周囲領域はより低温で、電子が欠乏している。したがって、汚染分子の解離は中央領域より周囲領域において起こりにくく、（比較的高い絶対濃度が存在するという事実を考慮すると）フラグメントからのそれらの再生成が促進される。この低エネルギーの周囲領域に残ったままチャンバを通過する汚染ガス分子は、軸に近接して通過する場合より解離する確率がはるかに低い。通過中の前記分子は、拡散、対流または乱流により、より高温の中央領域へ移ると考えることができる。しかし、窒素中では、プラズマ柱は比較的短く、一次ポンプから出る窒素の全流量を考慮すると通過速度は比較的高速であり、その結果、材料の交換のためのこれらプロセスは、完了するための時間がほとんどない。
【００１１】
また、本発明は、プラズマ中での分子たとえばＮＦ3の分解により得られるガスたとえばフッ素Ｆ2の発生装置に関する。このような方法および関連する発生装置は、本出願人名義で２００５年６月２９日に出願された国際特許ＰＣＴ／ＦＲ０５／０１６５２に記載されており、そのテキストは参照により本出願に組み込まれている。
【００１２】
本発明は、特に、チャンバ内、特に管内のマイクロ波プラズマによって引き起こされる問題に対応することを可能にする。
【００１３】
−一方で、プラズマの直径の変化とランダムな軸の中心ずれに対抗して放電管の耐久性と信頼性を改善することによる。
【００１４】
−他方で、汚染ガス分子をプラズマの密集領域においてかなり長い経路をたどらせて、系において平均で利用できる過剰な活性種をよりよく利用し、かつ注入されるパワーに対する変換効率を増加させることによる。
【００１５】
本発明による方法は、ガスまたはガス混合物の流れを、電場および／または磁場を通し、非線形に注入して、前記の場を通してガス分子が移動する距離を増加させ、ガスまたはガス混合物の分子の分解の有効性を増加させることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、ガスまたはガス混合物は、そのガスまたはガス混合物の接線方向の動きの量が前記ガスまたはガス混合物の軸方向の動きの量より大きい状態で場に注入され、さらに、接線方向の動きの量が軸方向の動きの量よりはるかに大きい。
【００１７】
本発明の１つの特徴によれば、ガスまたはガス混合物の少なくとも一部を、接線方向の速度成分をもってキャビティ、好ましくは管状キャビティに注入してから、電場および／または磁場の作用にさらす。
【００１８】
好ましくは、ガスまたはガス混合物を、接線方向の成分を含む複数の注入によって注入する。
【００１９】
好ましい変形によれば、接線方向の注入は、円周にわたって規則的に分布している。
【００２０】
種々の変形の実施形態が可能である。特に、
注入またはガス混合物がすべて同一平面内に設置されているか、
または注入が異なる平面内に設置されている。
【００２１】
同一平面内に設置されている注入は、この平面内に規則的に分布している。
【００２２】
１つの変形の実施形態によれば、
少なくとも１つの平面が１つの注入を有するだけであり、および／または
少なくとも１つの平面が１８０°で２つの注入を有し、および／または
少なくとも１つの平面が１２０°で３つの注入を有し、および／または
少なくとも１つの平面が９０°で４つの注入を有する。
【００２３】
一般的に、注入平面は、場にさらされる管またはキャビティの軸に対して垂直である。しかし、本発明の１つの変形によれば、注入の少なくとも１つは、キャビティへ向かうガスの流れの所望の方向に平行な、注入ガスの速度成分を与えるように方向づけたオリフィスを通してなされる。したがって、その使用中に一般的に鉛直に配置され、ガスが下向きに流れるキャビティ、特に管状キャビティへのガス注入の場合、ある場合には、この注入を、水平ではなく、キャビティの鉛直軸に対して下向きに、０°ないし９０°の間で変化しうる角度、好ましくは２０°ないし７０°の間、より好ましくは約４５°で傾いた方向にすることが好ましい。
【００２４】
エッチングおよび成膜の反応器（大気圧または大気圧に近い）のポンプからの出口に設置されているプラズマ装置の操作条件は、一般的に、いくつかのエッチングチャンバを同時に汚染除去ユニットに接続して同時に操作する場合、８０リットル毎分（ｓｌｍ）より大きい、入口での全流量を吸収することを可能にするのがよい。このとき、ガスは本質的には窒素からなる。最も安定な分子たとえばＰＦＣの良好な変換効率を得るには、必要な全パワーは一般的には３ｋｗより大きく、キャビティ、特に放電管の外壁に冷却を与えるのがよい。
【００２５】
本発明の実施は、一般的に、系の軸対称を維持し、特に電磁的または熱的な性質のランダムな撹乱が、プラズマを軸位置から変位させるのを防止する傾向がある流体力の系を確立することを可能にする。
【００２６】
本発明の利点のうち、以下のことを特に言及する。
【００２７】
−壁の平均温度の低下。これによって、放電管の予防的な維持操作をさらになくすことを可能にする。
【００２８】
−キャビティ（たとえば管）の壁から離れてプラズマを維持すること。これは、約１０００℃の温度に達することがある、この壁の温度の局所的上昇を防止する。
【００２９】
本発明による流体の流れは、好ましくは流れに螺旋的な動きを与えることにより（軸方向の対称性をもつキャビティを用いる場合）、また高プラズマエネルギーと低プラズマエネルギーの領域の間の乱流による材料の交換を促進することにより、活性領域でのガスの経路をかなり延ばすことを可能にする。
【００３０】
実際には、特に螺旋運動を維持することが望ましい場合には、いくつかの制約に従うことが好ましい。好ましくは、
−第一に、可能であれば、本発明によるガスの注入を必要としない装置にかなり大きな追加の容積を全く加えることなしに、装置のコンパクトさを維持しなければならない。
【００３１】
−また、半導体を製造するための反応器から来る排出物の分解のために使用する場合、一次ポンプからの排気の操作圧力により課される、処理すべきガス流に関する限定的な圧力損失も維持しなければならない。
【００３２】
一般的に、ガス注入は好ましくは接線方向であり、排出管に対して上流で、排出ガスの流れを取り入れるパイプを接続するフランジに設けられた１以上のチャンネルによりなされる。
【００３３】
特に螺旋運動のガスの場合には、このような動きを得るために用いられる噴射ガス流を、一次ポンプからの排気から来る上述したガス排出物に対して減らすことができる。このような動きを安定に維持するためには、一般的に、好ましくはガスの接線方向の動きの量が、その軸方向のそれよりかなり大きいのがよい。このことは、管に供給する接続の領域においてガスの接線方向入口チャンネル（その各々は放電管の直径より実質的に小さい断面を有する）を設けることを伴う。このことは、装置の圧力損失にかなり大きな成分を加えるが、これは一次ポンプからの排気の全過剰圧力が許容実用限界を超えるような値に達してはならない。
【００３４】
しかし、排出物を処理するための系は一般的に、可変容量で、しばしば常時１から４のプロセス反応器を同時に放電させながら用いられる。特に最大圧力損失を観測しながら、螺旋運動を維持するためには、ガス注入チャンネルの直径を処理すべき流れに合わせるであろう。
【００３５】
広範囲にわたる可変流量に合わせるために、たとえば渦を発生させるための噴射ガスの追加の補助の流れを用いることができるであろう。これは必ずしも入口での最大過剰圧力の制約を受けないであろう。より正確には、プラズマ、特にマイクロ波によって排出物を処理するための系を操作することは、一般的に、たとえば圧縮空気の形態で与えられる、空気、酸素、水蒸気などのような１以上の補助反応性ガスの添加を必要とする。また、非常にしばしば、操作に関連する理由のために、この空気流を、汚染物質を変換するための化学反応を達成するのに必要な単純値よりも増加させる。この追加の空気流は、半導体を製造する工場の分配ネットワークから、数バールの圧力で来るかもしれない。したがって、これは、小径のオリフィスで完全に良好に用いることができる。さらに、導入される追加の希釈は、本発明によるガス流の存在、特にガスの螺旋運動によって誘起される汚染物質の分解の特殊効率の増加によって大きく相殺される。
【００３６】
具体的には、注入系はいくつかの形態をとりうる。接線方向のチャンネルは、１つのレベルのみでまたはいくつかのレベルで出ることができる。注入チャンネルに対して上流のガス供給（流れの分配）を公知のように与え、それほど圧力損失を加えることがないようにする。
【００３７】
たとえば、特許ＵＳ−Ａ−５，９６５，７８６に記載されているように、誘電管を用いる場合、管の最大内径を放電の電子密度径方向勾配現象によって決定する。管の内径の値を増加し、加えて全ての事項が等しい場合、第一に、滞留時間の増加とともに断面の増加により、汚染物質の変換効率が増加することがわかる。しかし、特定の値を超えると、放電の断面が管の断面のますます小さい部分しか満たさず、周辺の低温領域の径方向の延びが増加するために、効率が低下する。したがって、高い比率の汚染物質分子が、反応活性が低い領域で管を通過しやすくなり、デバイスの変換量が減少する。
【００３８】
ガスに螺旋運動を与えることによって、このガスの動きなしに用いられる内径よりかなり大きい誘電管の内径を用いることができ、変換効率の大きな低下がない。より大きな直径の管を使用すると、大きな流量を処理するのを可能にし、一方でプラズマに与えるパワーを増加させ、管に対する熱応力を強調することがなく大きな圧力損失を生じることがない。
【００３９】
本発明を図で説明する。
【００４０】
図１において、ガス注入装置１は、ＵＳ−Ａ−５，９６５，７８６に記載されている装置と比較して改良されている。その装置では、たとえば、（図に示していない手段により）プラズマが生成する誘電管５の直径と実質的に等しい直径を有する横方向のシリンダー状の開口に形成した単一の接線方向ガス注入があった。鉛直方向の軸Ｘ−Ａ’（誘電管５およびガス注入キャビティ４の軸）を考えると、処理されるガス注入は、この例によれば、Ｘ−Ｘ’に垂直な平面内に設置されている４つの注入オリフィス７，８，９および１０（図１および２）により部分２を貫通してなされる。これらのオリフィスは、それぞれチャンネル１１、１２、１３および１４によってそれぞれ延びており、ガス４ための注入キャビティを再結合している。これら４つのチャンネルとオリフィスは、この例によれば、それぞれ９０°に方向づけられている。図２を見ると、これは、部分２を通る直交平面Ａ−Ａに沿った断面である。プラズマの点灯を可能にする電極３が、ガスのための注入キャビティの上方に配置されている。それぞれ互いに１８０°で位置する第２の組のオリフィス２０、２１およびガス注入チャンネル２２、２３が、直交平面Ｂ−Ｂ内に配置されている（図３の断面を参照のこと）。ガス、たとえば圧力下にあるガス（たとえば２から１０×１０5Ｐａ）、たとえば製造プラントにおいて常時得られる圧縮空気が、これらのオリフィスに注入される。この加圧ガスは噴射効果をもち、平面Ａ−Ａ内にある４つのオリフィスから出る、処理すべきガスの螺旋運動を作り出す。
分解すべきプロセスガスを平面Ｂ−Ｂへ注入することもできるが、空気、窒素、あるいは分解した分子との反応を促進する酸化ガスを、好ましくは１ないし１０×１０5Ｐａの圧力下で注入することが好ましい。種々のガスについてすべての注入配向が可能であり、特に管の軸に垂直な平面内にないが、９０°未満の角度（並流）または９０°を超える角度（向流）などにある配向が可能である。
【００４１】
全流量を予め分割して、均一に分布したこの例の４つのチャンネル７、８、９および１０に供給することは、通常、均圧チャンバ（図示せず）によって行われる。均圧チャンバではガス流を混合し、条件を均一にしている。その中に、ポンプからの排気から来るメインチャンネルが出る。このチャンバは、４つの分岐チャンネルを比較的対称的に分割する。できるだけ、入ってくる流れと、分割されたこのチャンバから出て行く流れが平行で、圧力損失を加えないのがよい。
大きな流量（たとえば、同時に接続された４グラムチャンバ）では、そのような流量でガスの補助の流れを注入するチャンネル（平面Ｂ−Ｂ）を用い、十分な接線方向の衝撃を有し、ガスの螺旋運動を維持するようにすることが必要である。しかし、チャンネル２２、２３を通して、ペルフルオロ化分子の化学変換反応を行うために必要量の酸素を与えるための最小の圧縮された流れを注入することができる。
分解実験を、窒素で希釈したＳＦ6の混合物を用いて、５０００体積ｐｐｍ（ｐｐｍｖ）の代表的な濃度で行った。酸素を、補助反応性ガスとして、処理すべきＳＦ6の約１．５倍の体積量の比率で加えた。図４は、プラズマに与えたマイクロ波パワー（正味）の関数として、ＳＦ6の分解の比率の進展、および、均圧チャンバへのガスの入口と、放電が発生する誘電管から下流へ離れるガスを冷却するための熱交換器（図には示していない）内で冷却された後のガスの出口との間の全圧力損失を示す。
本発明を含まない、および、本発明を含む、ＵＳＰ５，９６５，７８６による同じ装置（その他の点ではすべてのものが等しい）（すなわち、管４の直径に近い直径に沿って１つだけ径方向ガス入口を有する部品２をもつもの、および、接線方向のガス注入を有する本発明による部品をもつもの）の性能は、かなり改善される。
実際、本発明によれば、約３０００Ｗのパワーで９０％の分解率、３５００Ｗのパワーで９９％の分解率が得られている。本発明を含まないと、実際的な値を与えるのに十分な性能で、８０／リットル／ｍｉｎ（ｓｌｍ）の流量を処理することはできない。
本発明を実施しない装置をわずか６０ｓｌｍの流量で用いると、同じ濃度の５０００ｐｐｍｖのＳＦ6の９５％を分解するために、５５００Ｗ超を必要とする。本発明との比較において、これ（６０ｓｌｍおよび同一混合物）は、２５００Ｗ未満を必要とする。
８０ｓｌｍでの追加の測定は、結果が１０００ないし５０００ｐｐｍｖのＳＦ6の濃度にほとんど依存しないことを示している。
圧力損失は、いくつかの操作条件から生じることがありうる意図しない変動の場合に対するあるマージンをもって、工業使用のために規定した限界内に完全に留まる。
【００４２】
加えて、プラズマの空間分布とその経時安定性において、劇的な変化が実際に見出されている。プラズマは、軸上に良好に集中したままであり、見かけの径方向の延びが、ガスの螺旋注入のない注入の場合よりも小さい。カメラを用いて透明シリカ管を通して横入射で、視覚化を行った。この視覚化は、中心ずれによる不安定性がないこと、および管の壁へのプラズマの付着がないことを示した。管の断面の中心でのプラズマの固定した性質を確認する軸方向の観察も、セラミック管内で行った。
プラズマによって放射される熱量は、本発明を含まないものより本発明を含む方が少ないこともわかっている。
標準条件下で数時間、シリカ管内で分解実験を実施することができ、管の壁にいかなる損傷、特に腐食性のフッ素化した化合物による表面への化学的攻撃に続くフロスティング（ｆｒｏｓｔｉｎｇ）もなかった。比較として、本発明を実施することなく同一条件下で、シリカ管は数分間で、化学腐食によって、および／または局所的融解によって、孔があいた。
５０および６０ｓｌｍの全流量について、同一の注入手順を用いる（プロセス排出物が誘電管の直径の約半分の直径を有する４つの接線方向のチャンネルを通して流入し、圧縮空気がチャンネル１、８、９および１０の直径の約半分の直径を有する２つのチャンネル２２、２３を通して流入する）。マイクロ波出力に対する分解速度は８０ｓｌｍにおけるよりも実質的に良好で圧力損失が低下する。
全流量を５０ｓｌｍ未満に低下すると、この供給構成においては３０ｓｌｍ程度の低い流量に対して安定な螺旋運動をいまだ維持することができる。しかし、ガス流においては少し安定性に欠けることが認められる。
したがって、少ない流量では、補助注入チャンネル２２、２３を用いて追加の噴射力を与えてガスの螺旋運動を維持し、一方で空気または窒素の追加の流れを、たとえば５０ｓｌｍの全流量まで増加させることが好ましい。
【００４３】
このように、１つだけのエッチングチャンバが操作中である場合（約２０ｓｌｍの流量）、プロセス設備からの排気が２０ｓｌｍ（１つ）の流量にあるときに、３０ｓｌｍの空気または窒素を、補助注入チャンネルを通して加える。
【００４４】
プロセス設備からの排気の流量が４０ｓｌｍである（２つのエッチングチャンバが操作中）のとき、１０ｓｌｍの空気または窒素を、補助注入チャンネルを通して加える。
【００４５】
図５は、上記の第１の場合（２０＋３０ｓｌｍ）における、正味のマイクロ波パワーの関数としての、分解率と圧力損失の変化を示す。ペルフルオロ化ガスの濃度がいくらであっても、特に１０００ないし５０００ｐｐｍであっても、曲線は第２の場合（４０＋１０ｓｌｍ）と非常に類似していることが特筆されるであろう。
単一のステージを有する動的注入ヘッドを図６に示しており、これはガスまたはガス混合物の圧力を均圧化するためのチャンバ１０１を有する。
処理すべきガスを、チャンネル１００を介してチャンバ１０１に注入し、ここでガス圧力を均圧化する。このチャンバは、管１０５を取り囲む円筒クラウン１０１として範囲を定められており、管内へ処理すべきガスが注入１０６からボディ１０８を通して注入され、ボディは管１０５の上部とプラズマを点灯するための電極ブロック１０４を取り囲んでおり、プラズマはチャンバ１０１およびチャンバのボディ１０３の蓋１０２を通過する。管１０５の下部は１０７で広げられ、誘電管（図示せず）上に適合している。
２つのステージを有する動的注入ヘッドを図７に示しており、この図では図６の要素と同じ要素は同じ参照符号がついている。処理すべきガスの注入は上部のオリフィス２０１を通してなされ、一方、補助ガス注入（窒素、アルゴン）は「底部」オリフィス２０３を通してなされ、これはチャンネル２０４を通して供給される均圧チャンバ２０５と連通している。
【００４６】
動的注入ヘッドはセラミック管（この中でプラズマが立つ）上に鉛直に直接設置されている。
図６および図７に記載されているヘッドは、ガスに円運動とともに管と同軸の下向きの変位を与え、生成したプラズマが思いがけずに壁につくことがなく、壁から十分に離れ、管の強化された保護を与えるようにする。このようにして保護されたセラミック管（５）は、２５から３５％だけ熱負荷が減少し、このことはガスの下向きの円運動がない場合よりも実質的に低いオイル温度をもたらす。
冷却系オイルは、高温のセラミック壁と接触しても劣化しない（管の外壁（オイル側）上に炭素質の堆積物がないことは、装置の有効性と管の「スキン温度」の均一性の証拠になる）。
装置の予防的メンテナンスの頻度を減少させることが可能になった。
動的注入の有効な機能化のためには、一般的に、ヘッドの幾何学的構成（インジェクターの数、インジェクターの直径、入射角など）に従って、約２ないし６０ｌ／ｍの最小ガス流量で注入することが必要である。
プラズマ領域中の定常の「渦」状態の内部に残るためには、別の中性ガス中に窒素の追加の流れ（０から５０ｌ／ｍ）を加えることにより、全流量を連続的に調節するのがよい（流量は処理すべきチャンバの数に従って計算される。いくつかのチャンバが並列に系に接続されている）。
すべての場合に、処理すべき一次ポンプおよび追加の窒素の流量の合計は、プラズマの最小操作流量より大きいのがよく、すべての場合に２  ｌ／ｍ未満ではありえない。
上述した本発明は、表面波プラズマに限定されないが、キャビティ内、特に誘電管内で維持されるあらゆる大気圧マイクロ波プラズマに関し、これは共鳴キャビティからであるか、またはマイクロ波回路の内部、たとえば中空方形導波路内であるにかかわらない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明によるガス注入系の断面図。
【図２】図１の装置のＡに沿う断面。
【図３】図１の装置のＢに沿う断面。
【図４】測定の種々の結果を示す図。
【図５】測定の種々の結果を示す図。
【図６】単一工程による動的注入ヘッドの鉛直断面での図。
【図７】二段階による動的注入ヘッドの同様に鉛直断面での図。
【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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【国際調査報告】
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2008506516.tif 000010
2008506516.tif 000011
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