(57)【要約】【課題】ガス中の反応性成分について優れた分解能力を有するガス処理装置、ガス処理方法、および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のガス処理装置は、ガスに含まれる反応性成分を分解するプラズマ分解装置２６と、プラズマ分解装置２６に接続され、前記ガスを減圧状態にするためのポンプ２５，２７と、を含む。プラズマ分解装置２６には、前記反応性成分と反応可能な添加ガスが導入され、前記添加ガスは、オゾンを含む。【選択図】        図１
2004241472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスに含まれる反応性成分を分解するプラズマ分解装置と、前記プラズマ分解装置に接続され、前記ガスを減圧状態にするためのポンプと、を含み、
前記プラズマ分解装置には、前記反応性成分と反応可能な添加ガスが導入され、
前記添加ガスは、オゾンを含む、ガス処理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記添加ガスはさらに、水を含む、ガス処理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記オゾンおよび水は、オゾン水を気化することにより得られた、ガス処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の前記ガス処理装置を用いた、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ガスに含まれる反応性成分を減圧状態にてプラズマ分解するガス処理方法であって、
オゾン存在下で前記反応性成分をプラズマ分解すること、を含む、ガス処理方法。
【請求項６】
請求項５において、
オゾンおよび水の存在下で前記プラズマ分解する、ガス処理方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記オゾンおよび水は、オゾン水を気化することにより得られた、ガス処理方法。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれかに記載の前記ガス処理方法を用いた、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス処理装置、ガス処理方法および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
ガス状の反応性成分を分解する装置の一つとして、プラズマ分解装置が用いられている。このプラズマ分解装置は、例えば、ＰＦＣ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ−ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）ガスやＣＦＣ（ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏ−ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）ガス等の有機ハロゲン化化合物を、より低分子のガスへと分解することができる。これらのガス（有機ハロゲン化化合物）は、いわゆる温室効果ガスとして知られている。この温室効果ガスは、地球温暖化の原因物質といわれている。地球温暖化の進行を抑制するために、これらのガスが大気中へと放出するのを最小限に食い止めることが国際的に求められている。
【０００３】
また、前述したガスは、従来、冷蔵庫、エアーコンデシショナー、自動車等の冷却材として使用されており、これらの機器を廃棄する際にこれらのガスが大気中に放出されることが大きな問題となっている。また、半導体装置の製造工程においても、前述したガスが使用されており、使用後にこれらのガスを適切に処理することが求められている。そこで、前述したように、前述したガスを分解する手段の一つとして、プラズマ分解装置を用いた処理方法が用いられている。また、このプラズマ分解装置は、前述したガス以外の有害物質を分解する手段としても広く用いられている。
【０００４】
一般的なプラズマ分解装置としては、例えば、次のものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７４０００号公報（第９図および第１０図）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ガス中の反応性成分について優れた分解能力を有するガス処理装置、ガス処理方法および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
１．ガス処理装置
本発明のガス処理装置は、ガスに含まれる反応性成分を分解するプラズマ分解装置と、
前記プラズマ分解装置に接続され、前記ガスを減圧状態にするためのポンプと、を含み、
前記プラズマ分解装置には、前記反応性成分と反応可能な添加ガスが導入され、
前記添加ガスは、オゾンを含む。
【０００８】
ここで、「反応性成分」とは、前記プラズマ分解装置内で反応する成分をいい、「反応性成分を含有するガス」とは、ガス中に含まれる成分の一部が反応性成分であるガスのほか、反応性成分のみからなるガスを含むものとする。
【０００９】
オゾンは反応性の高い物質である。したがって、本発明のガス処理装置によれば、前記添加ガスがオゾンを含むことにより、前記プラズマ分解において、前記反応性成分の分解性を高めることができる。この結果、前記プラズマ分解装置におけるガスの分解能力を高めることができる。また、オゾンは反応性が高いため比較的速く分解する。ため、前記プラズマ分解後の廃ガスの後処理が容易である。この結果、前記後処理に要するコストを削減することができる。さらに、オゾンは反応性が高いうえに、オゾンは例えば酸素ガスと比較して単位分子あたりの酸素原子数が多いことから、酸素ガスと比較して、前記プラズマ分解にて使用する量を低減することができる。これにより、前記添加ガスの流量を低減することができるため、前記添加ガスの導入による前記プラズマ分解装置内の圧力の変化を少なくすることができる。これにより、前記プラズマ分解装置を安定して動作させることができる。
【００１０】
この場合、前記添加ガスはさらに、水を含むことができる。これにより、前記プラズマ分解において、前記反応性成分の分解性をより高めることができる。その結果、前記プラズマ分解装置におけるガスの分解能力をより高めることができる。
【００１１】
また、この場合、前記オゾンおよび水は、オゾン水を気化することにより得ることができる。本発明のガス処理装置によれば、前記ポンプによって前記ガスが減圧状態に設定されているため、前記オゾン水を容易に気化させることができる。これにより、簡便な方法によって、前記オゾンおよび水を前記プラズマ分解装置内に導入することができる。
【００１２】
２．ガス処理方法
本発明のガス処理方法は、ガスに含まれる反応性成分を減圧状態にてプラズマ分解するガス処理方法であって、オゾン存在下で前記反応性成分をプラズマ分解すること、を含む。
【００１３】
オゾンは反応性の高い物質である。したがって、本発明のガス処理方法によれば、オゾン存在下で前記反応性成分をプラズマ分解することにより、前記反応性成分の分解性を高めることができる。また、オゾンは比較的速く分解するため、前記プラズマ分解後の廃ガスの後処理が容易である。このため、前記後処理に要するコストを削減することができる。
【００１４】
この場合、オゾンおよび水の存在下で前記プラズマ分解することができる。これにより、前記プラズマ分解において、前記反応性成分の分解性をより高めることができる。
【００１５】
また、この場合、前記オゾンおよび水は、オゾン水を気化することにより得ることができる。本発明のガス処理方法によれば、プラズマ分解は減圧状態にて行なわれるため、前記オゾン水を容易に気化させることができる。
【００１６】
３．半導体装置の製造方法
また、本発明のガス処理装置およびガス処理方法は、半導体装置の製造方法に適用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
１．ガス処理装置の構成
図１は、本発明を適用した一実施の形態に係るガス処理装置１００の構成概要図である。
【００１９】
本実施の形態のガス処理装置１００は、プラズマ分解装置２６によって、ガス中の反応性成分を分解する機能を有する。具体的には、このガス処理装置１００は、図１に示すように、ターボポンプ２５と、プラズマ分解装置２６と、ドライポンプ２７とを含む。ターボポンプ２５は、反応装置２２に隣接している。プラズマ分解装置２６は、ターボポンプ２５とドライポンプ２７との間に配置されている。より具体的には、ターボポンプ２５とプラズマ分解装置２６とは配管９２を介して接続され、プラズマ分解装置２６とドライポンプ２７とは配管９６を介して接続されている。
【００２０】
なお、本実施の形態では、前記反応性成分がＰＦＣである場合について説明する。また、本実施の形態においては、ガス処理装置が半導体装置の製造プロセスにて用いられる場合について説明する。具体的には、半導体装置の製造プロセスにおいて、反応装置２２内でＰＦＣを用いた反応が行なわれた後、未反応のＰＦＣおよび前記反応によって生成されたフッ化化合物を反応性成分として含むガスが、反応装置２２から排出される。このガスがプラズマ分解装置２６に導入された後、プラズマ分解装置２６内で前記ガス中の前記反応性成分が分解される。
【００２１】
ターボポンプ２５およびドライポンプ２７は、プラズマ分解装置２６内の前記ガスを減圧状態にするための機能を有する。
【００２２】
プラズマ分解装置２６内で反応性成分（ＰＦＣおよびフッ化化合物）が効率良くプラズマ分解されるためには、プラズマ分解装置２６内のガスの圧力が適切な範囲に設定されることが望ましい。このガスの適切な圧力範囲は、このガス中に含まれる各反応性成分の種類や濃度、およびプラズマ分解装置２６内の温度等によって異なる。プラズマ分解装置２６内のガスの圧力が低すぎる場合、前記反応性成分を構成する分子とプラズマとの衝突が起こりにくくなる。その結果、プラズマ分解が起こりにくくなって、プラズマ分解効率が低下するおそれがある。一方、プラズマ分解装置２６内のガスの圧力が高すぎる場合、前記ガス中に含まれる前記反応性成分を分解するために十分なプラズマが得られないため、プラズマ分解効率が低下するおそれがある。
【００２３】
本実施の形態のガス処理装置１００によれば、プラズマ分解装置２６内のガスの圧力が、ターボポンプ２５およびドライポンプ２７によって適切な範囲に調整されていることにより、プラズマ分解装置２６内での前記反応性成分の分解効率を高めることができる。
【００２４】
この反応装置２２内では、例えば、ドライエッチングやＣＶＤ等の半導体装置の製造プロセスにおいてＰＦＣが使用される。具体的には、図１に示すように、反応装置２２には、ガス導入口３６からＰＦＣが導入される。そして、反応装置２２内にて反応が行なわれる結果、未反応のＰＦＣおよび反応によって生じたフッ化化合物を反応性成分として含有するガスが、ターボポンプ２５へと排出される。
【００２５】
ターボポンプ２５は、反応装置２２に接続されている。具体的には、このターボポンプ２５は、反応装置２２から排出された前記ガスを導入した後、このガスの圧力を、高真空状態になるまで減圧する。また、ドライポンプ２７は、プラズマ分解装置２６に接続されている。ドライポンプ２７は、プラズマ分解装置２６から排出されたガスの減圧状態を調整する。
【００２６】
本実施の形態においては、プラズマ分解装置２６内のガスを減圧する手段として、ターボポンプ２５およびドライポンプ２７を使用する場合を示したが、プラズマ分解装置２６内のガスを減圧状態にすることができるのであれば、プラズマ分解装置２６を減圧する手段はこれらに限定されるわけではない。
【００２７】
プラズマ分解装置２６は、減圧放電プラズマ方式のプラズマ分解装置である。減圧放電プラズマ方式のプラズマ分解装置は、放電プラズマを生成するために、プラズマ分解装置内に導入されたガスを減圧状態にすることが求められる。このため、減圧装置（ここではターボポンプ２５およびドライポンプ２７）の設置が必要とされる。この減圧放電プラズマ方式のプラズマ分解装置は、比較的低温にて効率良く有機ガスを分解することができるいう特徴を有する。プラズマ分解装置２６としては、プラズマの発生方式によって、例えば、ＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｅｄ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）方式や、ＲＦ（平行平板型）方式を用いた装置が例示できる。
【００２８】
プラズマ分解装置２６は、ターボポンプ２５から排出されたガスに含まれる前記反応性成分（未反応のＰＦＣおよびフッ化化合物）を分解する。また、プラズマ分解装置２６には、ターボポンプ２５から排出されたガスが導入されるとともに、添加ガス導入口３８から添加ガスが導入される。この添加ガスは、プラズマ分解装置２６内で前記反応性成分と反応させるために用いられる。
【００２９】
具体的には、図１に示すように、ターボポンプ２５とプラズマ分解装置２６とが配管９２によって接続され、この配管９２の途中に配管９４が接続されている。これにより、ターボポンプ２５から排出されたガスとともに、前記添加ガスをプラズマ分解装置２６へと導入することができる。
【００３０】
前記添加ガスは、オゾンを含む。オゾンは種々の化合物との反応性に優れている。したがって、プラズマ分解装置２６において、オゾンを含むガスを添加ガスとして用いることにより、ターボポンプ２５から排出されたガス中に含まれる反応性成分（ＰＦＣやフッ化化合物）を、ＣＯ２またはＣＯとＨ２Ｏ、およびＦ２等へと容易に分解することができる。したがって、本実施の形態のガス処理装置１００によれば、前記添加ガスがオゾンを含むことにより、プラズマ分解装置２６内のプラズマ分解において、前記反応性成分の分解性を高めることができる。その結果、プラズマ分解装置２６におけるガスの分解能力を高めることができる。
【００３１】
また、オゾンは反応性が高いため比較的速く分解する。このため、前記プラズマ分解後の廃ガスの後処理が容易である。この結果、前記後処理に要するコストを削減することができる。
【００３２】
さらに、オゾンは反応性が高いうえに、オゾンは例えば酸素ガスと比較して、単位分子あたりの酸素原子数が多いことから、酸素ガスと比較して、前記プラズマ分解にて使用する量を低減することができる。これにより、前記添加ガスの流量を低減することができるため、前記添加ガスの導入によるプラズマ分解装置２６内の圧力の変化を少なくすることができる。これにより、プラズマ分解装置２６を安定して動作させることができる。なお、この添加ガスとして、窒素やアルゴン等前記反応性成分に対して不活性なガスに、オゾンを含有するものを用いることができる。
【００３３】
例えば、前記反応性成分としてＣ２Ｆ６（ＰＦＣの一種）を含むガスとともに、オゾンを含む添加ガスがプラズマ分解装置２６に導入された場合、プラズマ分解装置２６内では、例えば、Ｃ２Ｆ６＋２／３Ｏ３→２ＣＯ＋３Ｆ２という反応が進行する。すなわち、Ｃ２Ｆ６は分解された後一酸化炭素ガス（ＣＯ）とフッ素ガス（Ｆ２）とに変換される。
【００３４】
また、前記添加ガスはオゾンのほかに、水を含むことができる。この場合、前記プラズマ分解における前記反応性成分の分解性をより高めることができる。具体的には、水が前記添加ガスに含まれることにより、分解後に得られる物質を二酸化炭素後ガス（ＣＯ２）とフッ化水素（ＨＦ）とに変換することができる。ＨＦはＦ２と比較して、より後処理が容易であるという利点を有する。これにより、前記添加ガスがさらに水を含むことにより、反応後に得られるガスの後処理をより容易にすることができる。
【００３５】
この場合、前記添加ガスに含まれるオゾンおよび水は、オゾン水から気化させて作成することができる。この場合、配管９４内は減圧状態に設定されているため、液体のオゾン水を添加ガス導入口３８から導入することにより、前記オゾン水を容易に気化させることができる。この結果、オゾン水を容易にプラズマ分解装置２６へと導入することができる。また、液体のオゾン水をボイルして気化させてもよい。あるいは、液体のオゾン水を添加ガス導入口３８から直噴することにより、前記オゾン水を気化させることができる。
【００３６】
オゾン水は、半導体装置の製造工程において、例えば金属不純物や有機物（例えばレジスト）を除去するための洗浄水として用いられている。半導体装置の製造ライン内に、オゾン水のラインがすでに設置されている場合、そのオゾン水のラインからオゾン水を容易に導入することができる。このため、オゾン水の製造のために新たな設備を設ける必要がないため、経済的である。
【００３７】
また、副ポンプ２８から前記ガスを排出する前に、酸性ガス（例えばＦ２，ＨＦ）を除去するための手段を設けることができる。酸性ガスを除去する方法としては、例えば、（ｉ）アルカリ系水溶液に前記ガスをバブリングして反応させる方法、（ｉｉ）吸着剤の中に前記ガスを通す方法、あるいは（ｉｉｉ）燃焼によって前記ガスを分解する方法が挙げられる。
【００３８】
２．ガス処理装置の動作
次に、このガス処理装置１００の動作について説明する。
【００３９】
反応装置２２から排出されたガスは、ターボポンプ２５へと導入される。反応装置２２から排出されたガスには、前記反応性成分として、未反応のＰＦＣおよびフッ化化合物が含まれている。
【００４０】
次に、ターボポンプ２５に導入されたこれらのガスは、ターボポンプ２５によって、高真空状態となる所定の圧力まで減圧された後、排出される。ここで排出されたガスは、配管９２を通ってプラズマ分解装置２６へと導入される。ここで、前記添加ガスが、添加ガス導入口３８から配管９４および配管９２を通ってプラズマ分解装置２６へと導入される。プラズマ分解装置２６では、プラズマにより前記反応性成分が分解されるとともに、前記添加ガスと反応する（前述のＣ２Ｆ６の例を参照）。これにより、未反応のＰＦＣおよびフッ化化合物がより低分子のガス（ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｆ２、ＨＦ等）へと変換される。
【００４１】
次いで、プラズマ分解装置２６から前記反応後のガスが排出された後、配管９６を通ってドライポンプ２７へと導入される。ドライポンプ２７に導入された前記ガスは、ドライポンプ２７によってさらに圧力調整される。その後、前記ガスはドライポンプ２７から排出された後配管９９を通ってガス排出口３４から排出される。ここで排出されるガスのうち酸性ガスは、前述した方法によって除去できる。
【００４２】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【００４３】
例えば、本実施の形態においては、プラズマ分解装置がＰＦＣを分解する場合を例にとり説明したが、プラズマ分解装置が分解する物質は、ＰＦＣに限定されるわけではなく、ＣＦＣ等の有機ハロゲン化合物をはじめとする反応性成分含有ガスであればよい。
【００４４】
また、本実施の形態においては、本発明のガス処理装置およびガス処理方法が、半導体装置の製造プロセス中で使用される場合について説明したが、この他の用途にも本発明のガス処理装置およびガス処理方法を使用することができる。この他の用途としては、例えば、製品塗装工場、溶剤取扱い施設、印刷工場、自動車塗装工場、ガソリンスタンドその他の事業所から排出されるガスからの有害物質の除去が挙げられる。この場合、前記ガスは、前記有害物質を反応性成分として含有する。また、有害物質でなくても、添加ガスに対して反応性を有する成分であれば、本発明のガス処理装置およびガス処理方法によって分解することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガス処理装置の構成概要図である。
【符号の説明】
２２  反応装置、  ２５  ターボポンプ、  ２６  プラズマ分解装置、  ２７ドライポンプ、  ３４  ガス排出口、  ３６  ガス導入口、  ３８  添加ガス導入口、  ９２，９４，９６，９９  配管、  １００  ガス処理装置
【図１】
2004241472.tif 000003