(57)【要約】【課題】  産業廃棄物が大幅に低減され、環境負荷低減につながる除害装置及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  除害装置１００は、主に加熱反応部１０１、冷却部１０２、貯蔵部１０３を有する。加熱反応部１０１は、ＳＦ６ガスをエッチングガスとしたドライエッチング装置からの排気を含む混合ガスＧ１を取り込む。加熱反応部１０１内には、Ｗの金属粒が置かれており、Ｆ系ガスとの反応を促進させる。これにより、混合ガスＧ１からＣＶＤメタルを形成するのに有用なＷＦ６を再生成する。加熱反応部１０１から送出される混合ガスＧ２は、冷却部１０２に導入され、冷却過程でＷＦ６を回収し、回収タンク、ＷＦ６ボンベ等の貯蔵部１０３に集められる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体製造装置で利用され排気されるフッ素系ガスが含まれる第１の混合ガスを取り込み、第２の半導体製造装置に有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに再生成する加熱反応部と、
前記第２の混合ガスから前記プロセスガスを抽出する冷却部と、
前記プロセスガスを回収する貯蔵部と、
を具備する除害装置。
【請求項２】
ドライエッチング装置で利用され排気されるフッ素系ガスが含まれる第１の混合ガスを取り込み、ＣＶＤ装置に有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに再生成する加熱反応部と、
前記第２の混合ガスから前記プロセスガスを抽出する冷却部と、
前記プロセスガスを回収する貯蔵部と、
を具備する除害装置。
【請求項３】
前記加熱反応部は、前記ＣＶＤ装置で使用される金属フッ化物に含まれる金属を粒状にして置き、前記第１の混合ガスとの反応を促すことを特徴とする請求項２に記載の除害装置。
【請求項４】
フッ素系ガスをエッチングガスとして金属のエッチングを達成するドライエッチング工程と、
前記ドライエッチング工程で排気されるガスを含んだ第１の混合ガスを取り込み、ＣＶＤ装置に有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに再生成する加熱反応工程と、
前記第２の混合ガスから前記プロセスガスを抽出する冷却工程と、
前記プロセスガスを回収、貯蔵する工程と、
前記プロセスガスを前記ＣＶＤ装置に供給する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ドライエッチング工程では前記フッ素系ガスとしてＳＦ６ガスを利用したＷのエッチバックを行い、前記加熱反応工程ではＷを粒状にして置き前記第１の混合ガスとの反応を促してＷＦ６ガスを再生成することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の混合ガスは、前記ドライエッチング工程で排気されるガスを希釈し濃度が制御されていることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造に係り、特に環境負荷低減が要求される除害対象の排ガスの除害処理を行う除害装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程は、各種の半導体製造装置が用いられる。これら半導体製造装置は様々なガスが扱われる。ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）装置もその一つであり、本体の製造チャンバーから化学気相反応を経て発生する排ガスは、有害なものも含まれている。従って、上記排ガスは、有害な状態を除くべく、除害処理がなされる。除害処理は、燃焼式、乾式、湿式等の方式が知られている。
【０００３】
除害処理時に発生する副生成物は、再除害処理を施して産廃処理を実施する。フッ素系ガスの除害を例にとると、乾式（触媒吸着式）の場合、金属酸化物（ＦｅＯ等）に吸着させ、ＦｅＦ３として廃棄する。乾式（加熱分解吸着式）の場合Ｓｉ粒中で高温（８００℃程度）にさらし、ＳｉＦ４にして吸着し廃棄する。また、燃焼式、湿式の場合、ＨＦ化させ、ＣａＣＯ３中でＣａＦ２として沈殿し廃棄する。ＣａＦ２は、一部が再生セメントとして利用されるが、脆いので建築用途には適さない。
【０００４】
従来ではリサイクルシステムも様々提案されている。プラズマ処理から排出されるオフガスからＮＦ３およびＦ２の少なくとも一つを分離回収する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。プラズマＣＶＤチャンバーからのオフガスは、フィルタを介して昇圧、その後、酸素除去してからコールドトラップ、熱交換で冷却され、ＮＦ３、Ｆ２を分離回収する。トラップされた他のガスで有害なものについては除害、無害化して排気される。
【特許文献１】特開２００５−１４２３７７号公報（図１、段落番号［００１６］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術における、物理吸着、分離回収という工程の流れは、産業廃棄物を削減する観点からは不利である。また、吸着ガス等が漏れる危険性もあり、漏れた場合、地球温暖化物質排出につながる。
【０００６】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、産業廃棄物が大幅に低減され、環境負荷低減につながる除害装置及び半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る除害装置は、第１の半導体製造装置で利用され排気されるフッ素系ガスが含まれる第１の混合ガスを取り込み、第２の半導体製造装置に有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに再生成する加熱反応部と、前記第２の混合ガスから前記プロセスガスを抽出する冷却部と、前記プロセスガスを回収する貯蔵部と、を具備する。
【０００８】
上記本発明に係る除害装置によれば、除害されるべき、排気されるフッ素系ガスを含む第１の混合ガスから、加熱反応部で反応させることにより有用な別物質が再生成される。すなわち、有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに変更される。これにより、除害処理と有用な反応物の貯蔵が一括で達成できる。
【０００９】
本発明に係るより好ましい態様としての除害装置は、ドライエッチング装置で利用され排気されるフッ素系ガスが含まれる第１の混合ガスを取り込み、ＣＶＤ装置に有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに再生成する加熱反応部と、前記第２の混合ガスから前記プロセスガスを抽出する冷却部と、前記プロセスガスを回収する貯蔵部と、を具備する。
【００１０】
上記それぞれ本発明に係る除害装置によれば、ドライエッチング装置で排気される、除害されるべきフッ素系ガスを含む第１の混合ガスから、加熱反応部で反応させることによりＣＶＤ装置に有用な別物質が再生成される。すなわち、有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに変更される。これにより、除害処理と有用な反応物の貯蔵が一括で達成できる。
【００１１】
上記本発明に係る除害装置において、前記加熱反応部は、前記ＣＶＤ装置で使用される金属フッ化物に含まれる金属を粒状にして置き、前記第１の混合ガスとの反応を促すことを特徴とする。これにより、有用なフッ素系のプロセスガスを精製する。
【００１２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、フッ素系ガスをエッチングガスとして金属のエッチングを達成するドライエッチング工程と、前記ドライエッチング工程で排気されるガスを含んだ第１の混合ガスを取り込み、ＣＶＤ装置に有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに再生成する加熱反応工程と、前記第２の混合ガスから前記プロセスガスを抽出する冷却工程と、前記プロセスガスを回収、貯蔵する工程と、前記プロセスガスを前記ＣＶＤ装置に供給する工程と、を含む。
【００１３】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、ドライエッチング工程で排気される、除害されるべきフッ素系ガスを含む第１の混合ガスから、加熱反応工程を経てＣＶＤ装置に有用な別物質が再生成される。すなわち、有用なフッ素系のプロセスガスを含む第２の混合ガスに変更される。このプロセスガスは冷却工程により抽出、その後の工程で回収、貯蔵され、ＣＶＤ装置に供給される。これにより、除害処理と有用な反応物（プロセスガス）の貯蔵が一括で達成できる。再生成したプロセスガスは、必要とするＣＶＤ装置に供給することができ、半導体製造原価低減につながる。
【００１４】
なお、上記本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記ドライエッチング工程では前記フッ素系ガスとしてＳＦ６ガスを利用したＷのエッチバックを行い、前記加熱反応工程ではＷを粒状にして置き前記第１の混合ガスとの反応を促してＷＦ６ガスを再生成することを特徴とする。また、前記第１の混合ガスは、前記ドライエッチング工程で排気されるガスを希釈し濃度が制御されていることを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る除害装置の要部を示すブロック構成図である。
除害装置１００は、主に加熱反応部１０１、冷却部１０２、貯蔵部１０３を有する。加熱反応部１０１は、図示しないフッ素系ガスを利用した半導体製造装置からの排気を取り込む。例えば混合ガスＧ１は、ＳＦ６ガスをエッチングガスとしたＷ（タングステン）のドライエッチング装置からの排気であり、フッ素系ガスを含む。このような混合ガスＧ１は希釈制御され、未反応のＳＦ６及びＳＦＸ、反応性生物のＷＦＸ、Ｎ２、Ａｒ等のガスで構成される。加熱反応部１０１は、内部が１０００℃〜１２００℃程度になり、プロパンまたは水素を利用した燃焼方式を採用している。その他、電気加熱方式を採用してもよい。
【００１６】
上記混合ガスＧ１が導入される加熱反応部１０１内には、Ｗの金属粒が置かれておりＦ系ガスとの反応を促進させる。すなわち、Ｗの粒とＦ系ガスを反応させＷＦ６というＷを用いるＣＶＤメタルを形成するのに有用なフッ素系のプロセスガスを再生成する。加熱反応部１０１ではＷＦ６の他、ＳＯＸ、Ｈ２Ｓ、ＣＯ２、Ａｒ、Ｎ２等が混合された混合ガスＧ２が送出される。
【００１７】
上記混合ガスＧ２は、例えば冷却水を利用した冷却部１０２に導入される。冷却部１０２の室内は加圧状態になっている。混合ガスＧ２の冷却過程において、ＷＦ６は他のガスより重く、液化し易い。下に沈んだＷＦ６は回収し易く、回収タンク、ＷＦ６ボンベ等の貯蔵部１０３に集められる。混合ガスＧ２において、ＷＦ６以外のその他のガスは排気され、必要なら図示しないスクラバー処理等を経る。
【００１８】
上記実施形態の構成によれば、除害されるべき、排気されるフッ素系ガスを含む混合ガスＧ１から、加熱反応部１０１で反応させることにより有用な別物質が再生成される。すなわち、ＷＦ６等、有用なフッ素系のプロセスガスを含む混合ガスＧ２に変更される。混合ガスＧ２のうち、有用なガス（ＷＦ６等）は冷却部１０２、貯蔵部１０３を介して回収、貯蔵される。これにより、除害処理と有用な反応物の貯蔵が一括で達成できる。従って、温暖化物質排出の危険性が極めて小さくなる。また、従来に比べて産業廃棄物量の大幅な低減が達成されると共に、ＷＦ６等、有用なフッ素系のプロセスガスの供給コストが低下するので、半導体製造原価低減につながる。
【００１９】
図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を示すブロック構成図である。前記第１実施形態の除害装置１００を用いた半導体装置製造を説明する。第１実施形態と同様の箇所には同一の符号を付す。
ドライエッチング装置２０は、ＳＦ６をエッチングガスとするＷ(タングステン)エッチャーである。ドライエッチング装置２０は、ＳＦ６、Ａｒガスを用い、図示しないウェーハの配線工程におけるＷプラグ形成用のブランケットＷのエッチバックをする。ドライエッチング工程後、その排気は真空ポンプ２１を介しＮ２等のガスが加えられて希釈制御され、混合ガスＧ１として除害装置１００に導入される。
【００２０】
除害装置１００に導入される混合ガスＧ１は、未反応のＳＦ６及びＳＦＸ、反応性生物のＷＦＸ、Ｎ２、Ａｒ等のガスを含む。除害装置１００において、混合ガスＧ１は加熱反応工程を経る。混合ガスＧ１中に含まれるＦ系ガスは、１０００℃〜１２００℃程度の加熱反応部１０１内に置かれたＷの金属粒との反応し、ＷＦ６を再生成する。ＷＦ６は、Ｗを用いるＣＶＤメタルを形成するのに有用なフッ素系のプロセスガスである。加熱反応部１０１ではＷＦ６の他、ＳＯＸ、Ｈ２Ｓ、ＣＯ２、Ａｒ、Ｎ２等が混合された混合ガスＧ２が送出される。
【００２１】
次に、上記混合ガスＧ２は冷却工程を経る。混合ガスＧ２は、加圧状態の冷却部１０２に導入され、冷却過程においてＷＦ６は他のガスより重くなり、液化し下に沈む。その後、ＷＦ６は、有用なプロセスガスとして回収、貯蔵工程を経る。すなわち、冷却部１０２で液化し下に沈んだところを回収し、回収タンク、精製してＷＦ６ボンベ等の貯蔵部１０３に集められる。混合ガスＧ２において、ＷＦ６以外のその他のガスは排気され、必要なら図示しないスクラバー処理等を経る。貯蔵部１０３のＷＦ６ガスは、ＣＶＤ装置３０に供給され、Ｗを用いるＣＶＤメタル（ＷやＷＳｉ等）を形成するプロセスガスとして使用される。
【００２２】
上記実施形態の方法によれば、ドライエッチング工程で排気される、除害されるべきフッ素系ガスを含む第１の混合ガスＧ１から、加熱反応工程を経てＣＶＤ装置に有用な別物質が再生成される。すなわち、有用なフッ素系のプロセスガスＷＦ６を含む第２の混合ガスＧ２に変更される。このＷＦ６は冷却工程により抽出、その後の工程で回収、貯蔵され、ＣＶＤ装置３０に供給される。これにより、除害処理と有用な反応物（プロセスガス）の貯蔵が一括で達成できる。再生成したプロセスガスＷＦ６は、必要とするＣＶＤ装置３０に供給することができるので、半導体製造原価低減につながる。
【００２３】
以上説明したように、本発明の実施形態及び方法によれば、ドライエッチング装置で所定の金属をドライエッチングして排気される、フッ素系ガスを含む混合ガスは、本来なら除害されるだけであるが、その混合ガスを加熱反応部で反応させることによりＣＶＤ装置に有用なフッ素系のプロセスガスを含む別の混合ガスに変更する。その後、冷却工程でその有用なプロセスガスを抽出、その後、回収、貯蔵する。これにより、除害処理と有用な反応物の貯蔵が一括で達成できる。従って、温暖化物質排出の危険性が極めて小さくなる。また、有用なフッ素系のプロセスガスＷＦ６の供給コストは低下し、半導体製造原価低減に寄与する、この結果、産業廃棄物が大幅に低減され、環境負荷低減につながる除害装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００２４】
なお、本発明に係るフッ素系ガスはＳＦ６に限らない。また、エッチング装置の排気ガスからＣＶＤ装置に用いるプロセスガスを再生成する例を示したが、これに限らず、別の半導体製造装置の有効な関係があれば、本発明のような除害装置を利用して排気から有用なプロセスガスを再生成するようにすればよい。つまり、本発明の実施形態以外の構成、方法でも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る除害装置の要部を示すブロック構成図。
【図２】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を示すブロック構成図。
【符号の説明】
【００２６】
１００…除害装置、１０１…加熱反応部、１０２…冷却部、１０３…貯蔵部、２０…ドライエッチング装置、２１…真空ポンプ、３０…ＣＶＤ装置、Ｇ１，Ｇ２…混合ガス。
【図１】
2007126713.tif 000003
【図２】
2007126713.tif 000004