(57)【要約】【課題】半導体製造装置などのウエハエッチング装置で使用されるＰＦＣ、ＨＦＣなどの有機ハロゲンガスを、高温で無害な物質に分解する反応炉、および反応方法に関する。【解決手段】（１）ウエハエッチング室内部で使用されたＰＦＣガスを含む排ガスを供給されるパージ用Ａｒと共に排気するターボポンプと、その下流側に接続されたドライポンプと、その下流側に接続された排ガス中の粒子物質をろ過する第１フィルタと、（２）前記第１フィルタの下流側に設けられ、ガスシステムから供給される反応ガスとの反応により前記ＰＦＣガスを分解するプラズマ反応炉と（３）前記プラズマ反応炉の下流側に排出される排ガスを処理する排ガス設備と、を備えた、ＰＦＣガス処理システムである。【選択図】  図２
2004160312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の部材を備えたことを特徴とするＰＦＣガス分解システム。
（１）ウェハエッチング室内部で使用されたＰＦＣガスを含む排ガス（以下、被処理ガスという）を供給されるパージ用Ａｒと共に排気するターボポンプと、その下流側に接続されたドライポンプと、その下流側に接続された排ガス中の粒子物質をろ過する第１フィルタと、
（２）前記第１フィルタの下流側に設けられ、ガスシステムから供給される反応ガスとの反応により前記ＰＦＣガスを分解するプラズマ反応炉と
（３）前記プラズマ反応炉の下流側に排出される排ガスを処理する排ガス設備。
【請求項２】
前記排ガス処理設備は、主にガス成分を除去する第１反応塔、
主に水分を除去する第２フィルタ、主に粒子物質を除去する第２吸収塔の順に配設され、及び該第２吸収塔から排出される清浄化されたＡｒガスを貯蔵するガスタンクを備えることを特徴とする請求項１記載のＰＦＣガス分解システム。
【請求項３】
前記プラズマ反応炉は、前記第１フィルタから導入される被処
理ガスに含まれたＰＦＣガスを分解する下記の構造を備えたことを特徴とする請求項１記載のＰＦＣガス分解システム。
（１）絶縁耐火物の内筒と外簡からなり、該内簡と外筒の間が冷媒で冷却されるプラズマ反応炉と、
（２）前記被処理ガスの放電を開始させる点火手段と、
（３）記点火手段で開始された放電ガスに磁界を加える磁界発生手段と、
（４）記放電ガスをプラズマ状態に移行させ、そのプラズマを維持するプラズマ調整手段。
【請求項４】
前記点火手段は、電極とアースとの間の所定の電圧を付加する
放電発生装置であることを特徴とする請求項３記載のＰＦＣガス分解システム。
【請求項５】
前記磁界発生手段は、前記反応炉の外側に巻かれたコイルと、
談コイルに高周波電流を供給する電源及び電圧調整手段を備えたことを特徴とする請求項３記載のＰＦＣガス分解システム。
【請求項６】
前記ガスシステムから供給される反応ガスは、水蒸気を含むＡｒガスを発生させるパブラを備えていることを特徴とする請求項１記載のＰＦＣガス分解システム。
【請求項７】
前記第１反応塔は、主にＰＦＣガスを分解した際に発生するＨ２０、ＨＦ、ＣＯガスを反応させ無害化するソーダライムを備えることを特徴とする請求項２記載のＰＦＣガス分解システム。
【請求項８】
前記第２フィルタは、主に排ガス中の水分を吸収するメンブレンドライヤを備えていることを特徴とする請求項２記載のＰＦＣガス分解システム。
【請求項９】
前記吸収塔２は、排ガスから主に粒子物質を除去するゼオライトを備えることを特徴とする請求項２記載のＰＦＣガス分解システム。
【請求項１０】
前記ガスシステムは、Ａｒガス供給源と、反応炉にプラズマを点火する手段としての排気ポンプ及び反応炉に水蒸気を供給する手段としてのアルゴンガス流量調整器及びパブラーと、前記タンクからＡｒガスを第３フィルタを介して前記Ａｒガス供給源の下流に供給する配管と、を備えていることを特徴とする請求項１記載のＰＦＣガス分解システム。
【請求項１１】
ウェハエッチング室内部で使用されるＰＦＣガスを含む被処理ガスを排気するアルゴンガスをパージガスとして使用するターボポンプと、その下流側に接続されたアルゴンガスをパージガスとして使用するドライポンプと、排ガス中の粒子物質をろ過するフィルタと、ＰＦＣガスを分解するプラズマ反応炉と、該反応炉からの排ガスを処理する排ガス処理設備を利用する下記の工程を備えたことを特徴とするＰＦＣガス分解方法。
（１）前記ウェハエッチング室内部で使用されるＰＦＣガスを含む排ガスを、アルゴンガスをパージガスとして使用するターボポンプで排気し、更にその排気側に接続されたアルゴンガスをパージガスとして使用するドライポンプで排気し、その下流側に接続された排ガス中の粒子物質をろ過してプラズマ反応炉に供給する工程と、
（２）更に、反応ガスを供給し、前記ＰＦＣガスを前記プラズマ反応室で分解する
工程と、
（３）前記プラズマ反応炉から排出される有害ガス成分を反応させて除去する第１工程と、その下流側に接続された、主に粒子を除去する第２工程と、該第２工程から排出されるガスを貯蔵する工程。
【請求項１２】
前記ＰＦＣガス分解方法は、前記フィルタから導入されるＡｒガスに含まれたＰＦＣガスを分解する下記の工程を備えたことを特徴とする請求項１１記載のＰＦＣガス分解方法。
（１）絶縁耐火物の内筒と外筒からなり、蕨内筒と外簡の間を冷媒で冷却されたプラズマ反応炉にＰＦＣガスを含む被処理ガスを供給する工程と、
（２）前記処理ガスの放電を開始させる点火手段と、
（３）前記点火手段で開始された放電ガスに磁界を加える磁界発生手段と、
（４）前記放電ガスをプラズマ状態に移行させ、そのプラズマを維持する工程。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造装置などのウェハエッチング装置で使用されるＰＦＣ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）及び／又はＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃｏｍｐｏｕｎｄ）などの有機ハロゲンガスを、高温で無害な物質に分解する反応炉、および反応方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置であるウェハエッチング装置で使用されるＰＦＣガス、すなわち炭素、フッ素、および水素からなるフロンガス、具体的にはＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣａＦ８、ＣＨＦ３、Ｃ６Ｆ８、及びＳＦ６などのガスは、地球温暖化ガスであり、ＣＯ２ガスに比べて約６０００倍の温暖化効果がある。しかも、寿命はＣＯ２が約１００年に対して、ＰＦＣガスは数千年から数万年と非常に長い。
【０００３】
国際的対策として、１９９７年の京都議定書では、これらのＰＦＣガスを、２０１０までに１９９５年レベルまで削減することが合意されている。また、１９９９年４月には世界の半導体協会（Ｗｏｌｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｃｏｕｎｃｉｌ  ）においては、すなわち、ＥＥＣＡ（ヨーロッパ）、ＥｌＡＪ（日本）、ＳＩＡ（アメリカ）、及ＫＳＩＡ（韓国）においては、２０１０年までに１９９５年レベルより更に１０％削減することが合意された。
【０００４】
然るに実際には、２００１年における世界のＰＦＣガスの使用量は、年率１０％の割合で増加しつつある。このＰＦＣガスを分解して、無害な物質に変換し大気に放出することは半導体業界においても急務である。
従来からＰＦＣガスを処理して放出する方法は開発されており、主に次の３種類に分けられる。
【０００５】
ｌ  燃焼法                ２  触媒法            ３  プラズマ法
このうち１の燃焼怯は、ＰＦＣを含んで装置から排出されるガスを高温で燃焼させ、ＣＯ２とＨＦに分解し、その後ＨＦは水に溶かし、中和層で中和して排水する方式である。この方式では、ＣＯ２  が排出されてしまう。また燃焼時にはＮＯ２などの所謂ＮＯＸガスが発生し、このＮＯＸガスの処理は未だ決定的な方法は見つかっていない。
【０００６】
ＨＦの処理も従来型の水スクラバーを使用しているが、中和槽の液体は、産業廃棄物として、処理する方法に頼っている。更に，この方式はガスを高温にする為、エネルギー使用量も大きくなる。結果として高価で大掛かりな装置となる。また、このような高価で大掛かりな装置は、半導体製造装置であるエッチング装置の―台―台に取り付けるのではなく、１ヶ所にまとめて処理する方法をとらざるを得ず、そのために、排出ガスの運搬や大がかりな配管が必要になる。
【０００７】
次に、２の触媒法であるが、この触媒法もＰＦＣを含むガスを約６００〜８００℃でに加熱する必要があり、これもエネルギー使用量は大きくなる。触媒も物によっては使用後に排出し新しい触媒を供給する必要があり、触媒供給排出装置を取り付けて、いる。やはり大掛かりな装置となり、エッチング装置―台―台に取り付けることには不向きである。
【０００８】
３のプラズマ法について、現在市場で評価されている米国Ｌｉｔｍａｓ社の装置を図１に示す。図１に示すように、エツチング室１を真空に引くターボポンプ２の下流側に、即ち、ターボポンプ２を真空に引くドライポンプ７の間に、プラズマを利用した反応炉４を配設し、Ｈ２ガス５−１、Ｏ２ガス５−１あるいは水分５−２と反応させ、ＰＦＣを含むガスをプラズマ化して分解し、ＣＯ２ガス、ＨＦガスなどに変換して排出する方法である。図１において３−１、３−３はゲートバルブである。
【０００９】
また、上記ドライポンプにはＨＦ等の反応性ガスを希釈するためＮ２ガス７−１が供給される。スクラバー９は排ガスに含まれているＨＦ、粒子物質等を除去する。このプラズマ法は、前の二つの方法に比べ、供給するエネルギーは少なく、効率的である。なお、このプラズマ反応炉４は減圧下（１Ｔｏｒｒ程度）でプラズマを発生させるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記３のプラズマ法は、ターボポンプ７の下流側でプラズマを発生させることで問題を生じる。
（１）ＰＦＣガスのプラズマ法による装置は、長時間使用するとプラズマ反応炉４にデポジションが発生し、定期的にクリーニングする必要があることがレポートされている。そして、プラズマ反応炉４をクリーニングするには、―度ターボポンプ２のフォアラインを大気圧に戻す必要がある。このフォアラインを大気圧に戻すことは、エッチング室１、ターボポンプ２、ドライポンプ７の全てを大気圧に戻すことであり、エッチング工程の長時間のダウンタイムとなる。
【００１１】
（２）また、プラズマによる分解で生じた酸性のＨＦガスは、そのままドライポンプ７に流れるため、ドライポンプ７の寿命にも悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１２】
（３）更に、この方法ではプラズマ処理後にＨＦを除去する為の水スクラバー９が必要であり、この水を中和する装置が必要となる。
【００１３】
（４）エッチング室から見ると、フォアラインに反応ガスを導入することになりエッチング室１の真空度が変化してしまう。また、プラズマ反応炉４に流す反応ガスとしてのＨ２がエッチング室１側に逆流する恐れがあり、エッチングに悪影響を及ぼす可能性がある。
（５）ターボポンプ７を使っていないエッチング室１には、使用できない。
【００１４】
更に、従来から、大気圧下（７６０Ｔｏｒｒ程度）でプラズマを発生させる大気圧プラズマ反応炉が既に提案され（特開平５−２０２４８１号公報、特開平４−３５８０７６号公報など）、大気圧でも不活性ガス、即ちＨｅガス、またはＡｒガスを使用することで、真空中でのグロー放電と同様の放電が得られることが知られている。
【００１５】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、大気圧のＡｒガスを利用して反応炉にプラズマを発生させ、ＰＦＣガスを分解し、利用した高価なＡｒをリサイクルして使用するＰＦＣガス分解システム及びガス分解方法を課題とする。
【００１６】
また、クリーニングのためにエッチング工程の長時間のダウンタイムを生じず、プラズマによる分解で生じたＨＦガスがドライポンプの寿命に影響を及ぼさず、スクラバーの水を中和する必要がなく、ウエハエッチング室の真空度を変化させずに済み、プラズマ反応の反応ガスとしてのＨ２がエッチング室側に逆流する恐れがなく、ターボポンプを使っていないエッチング室又は装置にも使用できるＰＦＣガス分解装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、以下の発明を提供する。
発明の第１の態様は、下記の部材を備えたことを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
（１）ウエハエッチング室内部で使用されるＰＦＣガスを含む排ガス（以下、被処理ガスという）をパージ用Ａｒと共に排気するターボポンプと、その下流側に接続されたドライポンプと、その下流側に接続された排ガス中の粒子物質をろ過する第１フィルタと、
（２）前記第１フィルタの下流側に設けられ、ガスシステムから供給される反応ガスとの反応により前記ＰＦＣガスを分解するプラズマ反応炉と、
（３）前記プラズマ反応炉の下流側に排出される排ガスを処理する排ガス処理設備。
【００１８】
発明の第２の態様は、前記排ガス設備は、主にガス成分を除去する第１反応塔、主に粒子物質を除去する第２フィルタ、主にガス成分を除去する第２吸収塔の順に配設され、及び該第２吸収塔から排出されるＡｒガスを貯蔵するガスタンクを備えることを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
【００１９】
発明の第３の態様は、前記プラズマ反応炉は、前記第１フィルタから導入される被処理ガスに含まれたＰＦＣガスを分解する下記の構造を備えたことを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
（１）絶縁耐火物の内筒と外筒からなり、該内筒と外筒の間が冷媒で冷却されるプラズマ反応炉と、
（２）前記被処理ガスの放電を開始させる点火手段と、
（２）前記点火手段で開始された放電ガスに磁界を加える磁界発生手段と、
（３）前記放電ガスをプラズマ状態に移行させ、そのプラズマを維持するプラズマ調整手段。
【００２０】
発明の第４の態様は、前記点火手段は、電極とアースとの間の所定の電圧を付加する放電発生装置であることを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
【００２１】
発明の第５の態様は、前記磁界発生手段は、前記反応炉の外側に巻かれたコイルと、該コイルに高周波電流を供給する電源及び電圧調整手段を備えたことを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
【００２２】
発明の第６の態様は、前記ガスシステムは、水蒸気を含むＡｒガスを発生させるバブラを備えていることを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
【００２３】
発明の第７の態様は、前記第１反応塔は、主にＰＦＣガスを分解した際に発生するＨ２Ｏ、ＨＦ、ＣＯガスを反応させ除去するソーダライムと備えることを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
【００２４】
発明の第８の態様は、前記第２フィルタは、主に排ガス中の水分を吸収するメンブレンドライヤを備えていることを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
【００２５】
発明の第９の態様は、前記第２吸収塔は、排ガスから主に粒子物質を除去するゼオライトを備えることを特徴とするＰＦＣガス分解システムである。
【００２６】
発明の第１０の態様は、前記ガスシステムは、Ａｒガス供給源と、反応炉にプラズマを点火する手段としての真空排気ポンプ及び反応炉に水蒸気を供給する手段としてのアルゴンガス流量調整器及びバブラーと、前記タンクからＡｒガスを第３フィルタを介して前記Ａｒガス供給源の下流に供給する配管と、を備えていることを特徴とする請求項１記載のＰＦＣガス分解システム。
【００２７】
発明の第１１の態様は、ウエハエッチング室内部で使用されるＰＦＣガスを含む被処理ガスをＡｒをパージガスとして使用する排気するターボポンプと、その下流側に接続されたＡｒをパージガスとして使用するドライポンプと、排ガス中の粒子物質をろ過するフィルタと、ＰＦＣガスを分解するプラズマ反応炉と、該反応炉からの排ガスを処理する排ガス処理設備を利用する下記の工程を備えたことを特徴とするＰＦＣガス分解方法である。
（１）前記ウエハエッチング室内部で使用されるＰＦＣガスを含む被処理ガスを、Ａｒをパージガスとして使用するターボポンプと、その下流側に接続されたＡｒをパージガスとして使用するドライポンプで排気し、その下流側に接続された排ガス中の粒子物質をろ過してプラズマ反応炉に供給する工程と、
（２）更に、反応ガスを供給し、前記ＰＦＣガスを前記プラズマ反応室で分解する工程と、
（３）前記プラズマ反応炉から排出される有害ガスを反応させて除去する第１工程と、その下流側で主に粒子を除去する第２工程と、該第２工程から排出されるＡｒガスを貯蔵する工程。
【００２８】
発明の第１２の態様は、前記ＰＦＣガス分解方法は、前記フィルタから導入されるＡｒガスに含まれたＰＦＣガスを分解する下記の工程を備えたことを特徴とするＰＦＣガス分解方法である。
（１）絶縁耐火物の内筒と外筒からなり、該内筒と外筒の間を冷媒で冷却されたプラズマ反応炉にＰＦＣガスを含む被処理ガスを供給する工程と、
（２）前記処理ガスの放電を開始させる点火手段と、
（３）前記点火手段で開始された放電ガスに磁界を加える磁界発生手段と、
（４）前記放電ガスをプラズマ状態に移行させ、そのプラズマを維持する工程。
【００２９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図２〜図６に示す。まず、図２に示すように、ウエハのエッチング室１から図示しないゲートバルブを介して、ＰＦＣガスをＡｒガス供給源から供給されたパージガスとしてのＡｒガスと共に排気するターボポンプ２よびドライポンプ７を備え、その下流側に、第１フィルタを介してＰＦＣガスを分解する反応炉１０が設けられている。
【００３０】
ターボポンプ２とドライポンプ７にはＡｒガス供給源６１からＡｒガスが供給され、ＰＦＣガスを希釈して装置を保護する。このＰＦＣガスの分解炉１０は、大気圧プラズマ反応炉で、Ａｒガスをプラズマ励起ガスとし、後述するガスシステム６から供給されるＨ２Ｏ蒸気を含むＡｒガスを反応ガスとして、ＰＦＣガスを分解して反応させ、最終的には無害な物質に変換して排気する。
Ｈ２Ｏの蒸気の代わりにＨ２，Ｏ２ガスをフローメーターを介して供給することもできる。
【００３１】
反応炉体３０の他端には、プラズマ調整手段１２が設けられ、不活性ガスがアルゴンの場合には、反応炉体３０内の圧力を約１Ｔｏｒｒの減圧状態から徐々に大気圧に上げることで、反応炉体３０内部の放電・プラズマ状態を後述する初期行程、過渡期行程、および安定期行程を経て、球状に輝く安定したプラズマに維持する機能を有する。
【００３２】
このプラズマ反応炉１０は、被処理ガス、例えばＰＦＣガスであるＣＦ４を高温で反応させ分解して処理するためのものである。ＣＦ４ガスは十分に高温の雰囲気で、反応ガスと反応して、ＨＦガスやＣＯ２ガスに分解される。
【００３３】
図２、図３に示すように、被処理ガスをプラズマの高温により分解処理するための概略円筒状の反応炉体３０に対し、その一端に、被処理ガスであるＰＦＣガスとしてＣＦ４が第１フィルタ８を介して供給される。フィルタ８はドライポンプ７に接続され、更に、プラズマ励起ガスとしての不活性ガス、例えばアルゴンガスが、ポンプ、流量計等を備えた配管６３−１、および被処理ガスと反応する反応ガスとして、水蒸気を含むＡｒガスが、バルブ６８を介して供給される。
【００３４】
（高周波コイル）
また、円筒状の反応炉体３０の長手方向中央の周りには、磁界を発生させる手段として、例えば高周波コイル２１が螺旋状に配置されて、マッチング回路２１−１を介して、高周波電源２５と接続され、磁力を反応炉の内部に供給し、磁界を発生させる。高周波電源２５には、電圧調整手段２７が取り付けられる。
【００３５】
上記高周波コイル１１は、スパイラル状に配置されて磁界を発生することからＬカップリングと呼ばれ、１対となって配置される両電極間に電圧がかけられるＣカップリングと区別される。望ましい周波数は１ＭＨｚから５０ＭＨｚ、電圧は１０００から１００００Ｖｏｌｔが望ましい。
磁界を発生させる手段としては、高周波に限定されず、マイクロ波でもよい。なお、マイクロ波の場合はコイルの代わりに空洞共振器を使用する。マイクロ波として、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生装置を設けてもよい。
【００３６】
（点火手段）
また、反応炉体３０の上部には、放電を最初に発生させる点火手段１９が設けられる。上記点火手段１９は、例えば、反応炉体３０外に配設された金属製電極とその周辺のアースを用いる。この点火手段は、例えば、反応炉体３０の外に配置される電極と、反応炉体３０のアースが対となって配置され、電極に電圧がかけられるＣカップリングとなっている。１０００から１００００Ｖｏｌｔの交流電圧が望ましい。Ｃカップリング装置に替えてテスラ変圧器も利用できる。
【００３７】
（排ガス処理設備）
反応炉体３０の他端には、処理されたガスに含まれるＨＦガスやＣＯ２ガスの吸収除去を行うため排ガス処理設備２４（１４、１６、１８、２０、２２）が接続される。排ガス処理設備２４は第１反応塔が備えられ反応路より出てくるＨＦ，ＣＯ２を無害な物質例えばＣａＦ２（蛍石）、ＣａＣＯ３（大理石）などに変換する。
【００３８】
この大気圧プラズマ反応炉の本実施形態における構造は、後に図３で詳細に説明する。この大気圧プラズマ反応炉１０の下流側には、図２に示すようなソーダライムを備えた第１反応塔１４が設けられ、大気圧プラズマ反応炉１０で変換されたガスを、ソーダライムと反応させることで、無害な物質に変換する。
【００３９】
すなわち、プラズマ反応炉１０で変換されたガスであるＣＯ２、ＨＦ、およびＨ２Ｏをソーダライム（例えば、ＮａＯＨ−５％，Ｃａ（ＯＨ）２−８０％，Ｈ２Ｏ−１５％，ＳｉＯ２−０．２％）と反応させることで、この変換ガスのうち、ＣＯ２はＣａＣＯ３に、ＨＦはＣａＦ２（蛍石）とＨ２Ｏ（水）に、それぞれ変換して、完全に無害な物質とする。
【００４０】
さらに、第１反応塔１４の下流側には、第２フィルタが設けられ主に排ガス中の水分をメンブレンドライヤで除去する。その下流には、第２吸収塔が設けられおり、ゼオライトを備え、排ガス中の粒子物質を吸収する（図２）。第２吸収塔から排出されたガスは、清浄なＡｒであり、ポンプ２０によりタンク２２に貯蔵される。
また、タンク２２に貯蔵されたＡｒの一部は第３フィルタで更に清浄化され、レギュレータ６４、逆止弁６５を介してリサイクルされる。タンク２２に過剰なＡｒガスが貯蔵された場合には、レリーフ弁７１を介して大気に放出される。
【００４１】
（ガスシステム）
図２で、点線で囲んだ部分６はガスシステムであり、本発明で利用するＡｒを供給し、また一度利用されたＡｒガスをリサイクルするシステムである。Ａｒガスは、例えばボンベ等のアルゴン源６１から供給され、レギュレータ６２を介して、ターボポンプ２とドライポンプ７へ配管６３−１により供給される。この配管から流量計６６を介して後述するバブラ６７にＡｒが供給され、水蒸気を含んだＡｒとなり、反応ガスとしてバルブ６８を介して反応炉１０に供給される。
【００４２】
（反応炉体）
以下、図３、４に示す反応炉の詳細を述べる。反応炉体３０は、プラズマによって熱せられた各部を冷却するために、冷媒供給手段２３が設けられる。反応炉体３０は、例えば、外周が円筒状の透明な耐熱性の石英管４５からなる。図４では、反応炉の上端のみを図示するが、下端の構造も略同じ構造なので、上端の構造のみを説明する。上端には石英管２７が接続され、被処理ガスが導入される。この反応炉体３０の両端と中央には、水等の冷媒を供給する冷媒供給手段２３（図３）が接続される。
【００４３】
石英管２７は円柱状のブロック３１に同心に貫通して固定される。この管２７とブロック３１との間のシールは、石英管２７が貫通するブロック３１の端部に、例えばリング状のフッ素系Ｏリング３３が配置され、このＯリング３３が締め具３５に押圧され、この締め具３５を押さえる蓋体３７が、円柱状のブロック３１の端部に被され、ネジ３９により螺合し、締め付けが行われることでシールされる。
【００４４】
このブロック３１の内部には冷媒、例えば水が流れる空洞４１が形成され、この空洞４１に連通してブロック３１の側面には、一対の水冷管４３が接続される。  円筒状の絶縁管２５の長手方向中央は、絶縁管２５を覆う筒状の透明石英管４５が設けられ、この石英管４５と絶縁管２５の周面との間に、冷媒が流れる間隙４７が形成される。この間隙４７に連通して、石英管４５を外側から保持する円筒状のブロック４９の側面に、水冷管５１、５３が接続される。
【００４５】
この石英管４５と絶縁管２５周面とのシールは、２箇所で行われる。第１箇所は、ブロック４９の端部に、リング状のＯリング５５が配置され、このＯリング５５が締め具５７に押圧され、この締め具５７を押さえる蓋体５９が、円柱状のブロック４９の端部に被されネジ６１により螺合し、締め付けが行われることで、ブロック４９と絶縁管２５周面とのシールがなされる。
【００４６】
第２箇所は、反応炉体３０の下端部で概要は図３に示すとおりであり、上端部と同様な構造であり、詳細を省略する。
【００４７】
以上の水冷管４３、５１が設けられる構造は、円筒状の絶縁管２５の両端に対称に設けられる。  また、高周波コイル２１は、内部に冷媒が流れるよう銅パイプからなる。これら水冷管４３、５１や高周波コイル２１には、冷媒供給手段２３から、冷媒が供給され、循環して使用される。
【００４８】
（反応ガス）
反応ガスは図６に示すバブラ６７で生成される。バブラは、容器６−５内に水６−７を収容し、水中に没した配管６−１の先端からＡｒガスが供給されて水蒸気を含むＡｒガスが発生し、反応ガス６−３として反応炉に供給される。水蒸気の量を制御するため、上記容器６−７はヒータ６−９で加熱され、温度調整される。
【００４９】
（プラズマ調整手段）
プラズマ調整手段１２は、図２に示すバルブ６９と排気ポンプ７０とから構成される。バルブ６９を開き、排気ポンプ７０を駆動させ、反応炉３０を最初約１Ｔｏｒｒに排気し、グロー放電が開始されたら、放電状態を観察しながら反応炉３０内の圧力が約３０秒程度で約７６０Ｔｏｒｒ程度になるように、排気量を調整する。このような圧力調整により、図５に示すような後述する放電状態、即ちグロー放電、過渡期状態、線状に輝く部分は明るさを増し、線状から揺らぎを生じ、竜巻状に変動する過渡期の後期、反応炉体３０のほぼ中央が球状に明るく輝き、大気中での球状の熱プラズマ７５が形成され、安定期行程が得られる（図５（Ａ）〜（Ｄ））。
【００５０】
（実施例）
［１］反応炉体３０としての放電管を、小型排気ポンプ７０を用いて約１Ｔｏｒｒに減圧する。
【００５１】
［２］フィルタ８を介して、内径２６ｍｍ（外径３０ｍｍ）の反応炉体３０内にＡｒガスを１〜２Ｌ／分、を供給した。
【００５２】
［３］高周波コイル２１により反応炉体３０内に高周波電力を供給すると共に、点火手段１９であるＣカップリング電極により、高電圧を反応炉体３０に供給する。
【００５３】
［４］この高電圧により、ガスの電離が発生し、グロー放電が生じる。これにより反応炉体３０の内部の全体が青紫に輝く初期行程が得られる（図５（Ａ））。このグロー放電では、反応炉体３０内の浮遊容量を通して高周波電力が供給される。反応炉体３０内の中性分子と、反応炉体３０の内壁から供給される電子とによる衝突により、更に２次電子が増加し、放電が維持される。
【００５４】
［５］この状態で反応炉体３０内の気圧を少しずつ上げる。約３０秒で１Ｔｏｒｒから約７６０Ｔｏｒｒ位の速さで上げる。この速さの調節により、炉内で次のように放電状態を変化させる。
【００５５】
［６］はじめ、点火手段１９であるＣカップリング電極から高周波電力が供給されることでグロー放電が維持された状態から、次第に圧力を上げることで、分子の平均自由行程は短くなり、電界の高い領域での放電が多くなり、炉内の輝く領域は狭くなる。すなわち、筒状の反応炉体３０内部のほぼ中央が、磁界に沿って縦方向に線状にほぼ白色に輝く過渡期行程が得られる（図５（Ｂ））。
【００５６】
［７］このように狭くなった領域での放電が強くなると、Ｌカップリングからの磁界の効果が多くなり、放電エネルギーは磁界から供給され、益々その領域の温度が上昇する。これにより線状に輝く部分は明るさを増し、線状から揺らぎを生じ、竜巻状に変動して、過渡期の後期の行程が得られる（図５（Ｃ））。
【００５７】
［８］さらに温度が上昇していき、グロー放電のときのような炉の内壁からの電子と中性分子との衝突による２次電子だけでなく、分子自身の温度上昇による熱電子放出も盛んになる。この熱電子による放電が維持されるようになり熱プラズマとなる。すなわち、反応炉体３０のほぼ中央が球状に明るく輝き、大気中での球状の熱プラズマ７５が形成され、安定期行程が得られる（図５（Ｄ））。この球状プラズマ７５の明るさは、肉眼でも相当に明るいことが確認され、プラズマの温度が通常のプラズマよりも相当に高いことが想像された。
【００５８】
［９］安定期行程の熱プラズマへ被処理ガスがとして、ＣＦ４を５０ｓｃｃｍ、及びＣＦ４を分解するのに十分な反応ガスとしてＡｒガスに含まれた水蒸気が供給されると、被処理ガスは熱により分解されて、電子を放出し、さらにプラズマが維持される。この状態で、本発明の装置の運転が行われる。
【００５９】
［結果の評価］
この実施形態の装置で得られるプラズマの明るさが、通常のグロー放電よりも相当に強いことが肉眼で確認され、温度も相当に高いことが想像され、これらのことは、図５に示すように、この実施形態の装置で分解効率がとても高いことで間接的に確認された。Ｃカップリング（被処理物を平行電極間で放電させる方法）で大気圧下のプラズマとの比較実験では、ＰＦＣの分解率は９５．２％、使用電力は０．５ＫＷ／ｃｍ３であり、他方，本発明例では、上記分解率は９９．９９％、使用電力は０．１２ｋｗ／ｃｍ３であった。従って、消費電力が飛躍的に向上した。
【００６０】
このようなプラズマ反応炉としての好成績は、以下の原因によって起こされていることが推察できる。すなわち、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）中でＣカップリング方法によるプラズマ放電では得られない高温のプラズマ放電が得られた。即ち、反応炉体３０内部の全体が輝く初期行程、反応炉体３０内部のほぼ中央が磁界に沿って線状に輝く過渡期行程、および大気圧で反応炉体３０内部のほぼ中央が球状に明るく輝く安定期行程を経て、球状に輝く安定したプラズマ７５を維持することによって、特殊なプラズマ状態が得られていると推察できる。
【００６１】
また、特殊性を生んだ一因として、プラズマ励起ガスとして主たるプラズマガスとしてＡｒガスを採用すると、従来利用されていたＨｅガスに比べＡｒガスは熱伝導の面から、外部に熱を逃がしにくく、プラズマの温度を高く維持できたことがあると推察できる。  また、大気圧下でのプラズマの実験があまりなされていなかったため、いままで特殊なプラズマ状態が発見できなかったと推察できる。
【００６２】
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、被処理ガスは、ＰＦＣガスであったが、他の実施形態においては、フロンガスも処理できる。また、高温で分解して処理することが望ましいその他の被処理ガスであっても構わない。
【００６３】
また、以上の実施形態においては、点火手段はＣカップリングの電極でグロー放電を起こすものであったが、他の実施形態においては、他の手段、例えばテスラーブローブも利用できる。
また、以上の実施形態においては、励起ガスはＡｒガスとしたが、他の実施形態においては、Ａｒガス及びアルゴンガスと酸素ガスの混合ガスも使用できることが確認されている。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は以下のような効果がある。
（１）ＰＦＣガス分解炉の下流側は、略大気圧の部分であり、クリーニングする際に、―度ドライポンプの上流側（フォアライン）を大気圧に戻す必要はなく、ウエハエッチング室を運転状態の減圧下においたままでよく、よって、エッチング工程のダウンタイムは減少できる。
【００６５】
（２）また、ターボポンプとドライポンプにはＡｒガスがパージガスとして供給されて、ＰＦＣガスは希尺されているので、ターボポンプとドライポンプの寿命に影響を及ぼさない。
【００６６】
（３）更に、従来の水スクラバーの替わりに第１吸収塔でソーダライムを用いる  ことで、この水を中和する装置が不要になる。また反応性生物であるＣａＦ２は  回収されて、フッ素ガスの生成の原料とすることもできる。
【００６７】
（４）ＰＦＣガス分解炉はドライポンプの下流側に設置されているので、ドライ  ブポンプよりも上流側のウエハエッチング室の真空度が変化してしまうことはな  い。また、ターボポンプの下流側に設けられたＰＦＣガス分解装置へ反応ガスとして供給される水蒸気が、ドライブポンプよりも上流側のチヤンバー内へ逆流する恐れはない。
【００６８】
（５）特に、本発明では、高価なＡｒガスをリサイクルして使用するので、装置  の運転費用が大きく削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＰＦＣガス分解装置の例を示す全体ブロック図である。
【図２】本発明の全体構成を示す図である。
【図３】本発明のプラズマ反応炉の構成を示す図である。
【図４】本発明のプラズマ反応炉の詳細な構造を示す図である。
【図５】本発明におけるプラズマの変化を示す図である。
【図６】本発明におけるバブラの構造を示す図である。
【符号の説明】
１  ウエハエッチング装置のエッチング室
２  ターボポンプ
６  ガスシステム
７  ドライポンプ
８  第１フィルタ
１０  プラズマ反応炉
１２  プラズマ調整手段
１４  第１反応塔
１６  第２フィルタ
１８  第２吸収塔
１９  点火手段
２１  コイル
２１−１  マッチング回路
２２  タンク
２３  冷媒供給手段
２４  排ガス処理設備
２５  絶縁管
２７  石英管
３０  反応炉体
３１      内ブロック
３３  Ｏリング
３５  締具
３７  蓋体
４１  空間
４３  水冷管
４５  透明石英管
４７  間隙
４９  ブロック
５１、５３  水冷管
５５    Ｏリング
５７  締め具
５９  蓋体
６０  第３フィルタ
６１  Ａｒ供給源
６７  バブラ
【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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