(57)【要約】  本明細書に開示された実施形態は、一般に、プラズマ軽減プロセスおよび装置に関する。プラズマ軽減プロセスは、注入チャンバなどの処理チャンバからフォアライン廃水を取り込み、廃水を試薬と反応させる。廃水は、自然発火性副生成物を含む。フォアライン経路内に配置されたプラズマ発生装置は、廃水および試薬をイオン化して、廃水と試薬との間の反応を促進することができる。イオン化された核種は、反応して、排気流経路内部の条件で気相に留まる化合物を形成する。別の実施形態では、イオン化された核種は、反応して、気相から凝縮する化合物を形成することができる。次いで、凝縮された粒子状物質は、トラップによって廃水から除去される。本装置は、注入チャンバ、プラズマ発生装置、１つまたは複数のポンプ、およびスクラバーを含むことができる。【選択図】図５
2018532569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバからの廃水をプラズマ発生装置に流入させるステップであって、前記廃水が自然発火性材料を含む、ステップと、
試薬を前記プラズマ発生装置に流入させるステップと、
前記自然発火性材料および前記試薬のうちの１つまたは複数をイオン化するステップと、
前記イオン化するステップの後に、前記自然発火性材料を前記試薬と反応させて、気相廃水材料を生成するステップと、
前記気相廃水材料を軽減するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記処理チャンバが、イオン注入チャンバを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記自然発火性材料が、Ｐ、Ｂ、Ａｓ、ＰＨ3、ＢＦ3、およびＡｓＨ3のうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記試薬が、ＮＦ3を含み、前記試薬が、２００ｍｍの基板に対して約１０ｓｃｃｍ〜約２０ｓｃｃｍの範囲内の流量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記気相廃水材料をスクラバーに導入するステップをさらに含み、前記反応させるステップが、前記自然発火性材料を粗引きポンプに導入する前に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
廃水を処理チャンバからプラズマ発生装置に流入させるステップであって、前記廃水が自然発火性材料を含む、ステップと、
試薬を前記プラズマ発生装置に流入させるステップと、
前記自然発火性材料および前記試薬のうちの１つまたは複数をイオン化するステップと、
前記イオン化するステップの後に、前記自然発火性材料を前記試薬と反応させて、凝縮された粒子状物質を生成するステップと、
前記凝縮された粒子状物質をトラップするステップと、
を含む、処理チャンバからの廃水を軽減する方法。
【請求項７】
前記試薬が、酸化源である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記試薬が、酸素および水蒸気のうちの１つまたは複数を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記試薬が、酸素であり、前記試薬が、２００ｍｍの基板に対して約１０ｓｃｃｍ〜約３０ｓｃｃｍの範囲内の流量を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記自然発火性材料が、Ｐ、Ｂ、Ａｓ、ＰＨ3、ＢＦ3、ＡｓＨ3のうちの１つまたは複数を含み、前記処理チャンバが、イオン注入チャンバである、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記トラップするステップが、前記自然発火性材料を粗引きポンプに導入する前に行われる、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
イオン注入チャンバと、
前記イオン注入チャンバからの廃水を排出するための、前記イオン注入チャンバに結合されたフォアラインと、
前記フォアライン内部でイオン化されたガスを生成するためのプラズマ発生装置と、
前記プラズマ発生装置の下流の前記フォアラインに結合された真空源と、
前記真空源に流動可能に結合されたスクラバーと、
を備える、処理チャンバからの廃水を軽減するための装置。
【請求項１３】
酸化剤またはＮＦ3を含む、前記フォアラインに結合された試薬源をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記プラズマ発生装置の下流であって、かつ、前記真空の上流に配置されたトラップをさらに備え、前記プラズマ発生装置が、誘導結合プラズマ発生装置である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記プラズマ発生装置の上流の前記フォアラインに結合された試薬源をさらに備え、前記試薬源が、水蒸気発生装置である、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般に、半導体処理設備のための軽減に関する。より詳細には、本開示の実施形態は、半導体処理設備の廃水中に存在する自然発火性化合物を軽減するための技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス中に生成される廃水は、規制上の要件ならびに環境および安全性に対する懸念により、廃棄処分の前に軽減または処理しなければならない多くの化合物を含む。これらの化合物の中でも、注入プロセスからの廃水中には自然発火性材料が存在する。しかしながら、半導体処理で使用されるガスを軽減するための現在の軽減技術の設計は、不十分である。そのようなガスおよび粒子状物質は、処理ポンプなどの半導体処理設備に有害であると共に、人間の健康および環境の両方に有害である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、当技術分野で必要とされているものは、改善された軽減方法および装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に開示された実施形態は、一般に、プラズマ軽減プロセスおよび装置に関する。プラズマ軽減プロセスは、注入チャンバなどの処理チャンバからフォアライン廃水を取り込み、廃水を試薬と反応させる。廃水は、自然発火性副生成物を含む。フォアライン経路内に配置されたプラズマ発生装置は、廃水および試薬をイオン化して、廃水と試薬との間の反応を促進することができる。イオン化された核種は、反応して、排気流経路内部の条件で気相に留まる化合物を形成する。別の実施形態では、イオン化された核種は、反応して、気相から凝縮する化合物を形成することができる。次いで、凝縮された粒子状物質は、トラップによって廃水から除去される。本装置は、注入チャンバ、プラズマ発生装置、１つまたは複数のポンプ、およびスクラバーを含むことができる。
【０００５】
一実施形態において、方法は、廃水が自然発火性材料を含む場合、処理チャンバからの廃水をプラズマ発生装置に流入させるステップを含む。本方法は、試薬をプラズマ発生装置に流入させるステップと、自然発火性材料および試薬のうちの１つまたは複数をイオン化するステップと、をさらに含む。イオン化するステップの後に、自然発火性材料を試薬と反応させて、気相廃水材料を生成する。気相廃水材料が軽減される。
【０００６】
別の実施形態では、処理チャンバからの廃水を軽減する方法は、廃水が自然発火性材料を含む場合、処理チャンバからの廃水をプラズマ発生装置に流入させるステップを含む。本方法は、試薬をプラズマ発生装置に流入させるステップと、自然発火性材料および試薬のうちの１つまたは複数をイオン化するステップと、をさらに含む。イオン化するステップの後に、自然発火性材料を試薬と反応させて、凝縮された粒子状物質を生成する。次いで、凝縮された粒子状物質がトラップされる。
【０００７】
別の実施形態では、処理チャンバからの廃水を軽減するための装置は、イオン注入チャンバを備える。フォアラインが、イオン注入チャンバからの廃水を排出するためにイオン注入チャンバに結合されている。また、本装置は、フォアライン内部にイオン化されたガスを生成するためのプラズマ発生装置を含む。真空源は、プラズマ発生装置の下流でフォアラインに結合されている。スクラバーは、真空源に流動可能に結合されている。
【０００８】
本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって行われることができ、それらの実施形態の一部は、添付の図面に示される。しかしながら、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定していると考えられるべきではないことが留意されるべきであり、その理由は、本開示が他の等しく効果的な実施形態を受け入れることができるためである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態による、基板処理システムの概略図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態による、プラズマ発生装置の断面斜視図である。
【図２Ｂ】本開示の一実施形態による、図２Ａのプラズマ発生装置の断面図である。
【図２Ｃ】本開示の一実施形態による、図２Ａのプラズマ発生装置の金属シールドの拡大図である。
【図３】処理チャンバを出る廃水を軽減する方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図４】本開示の別の実施形態による、基板処理システムの概略図である。
【図５】処理チャンバを出る廃水を軽減する方法の別の実施形態を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するために、可能な限り、同一の参照符号が使用されている。加えて、一実施形態の要素は、本明細書に記載された他の実施形態での利用に有利に適合されてもよい。
【００１１】
本明細書に開示される実施形態は、一般に、プラズマ軽減プロセスおよび装置に関する。プラズマ軽減プロセスは、注入チャンバなどの処理チャンバからフォアライン廃水を取り込み、廃水が自然発火性副生成物を含んでいる場合、廃水を試薬と反応させる。フォアライン経路内に配置されたプラズマ発生装置は、廃水および試薬をイオン化して、廃水と試薬との間の反応を促進することができる。イオン化された核種は、反応して、排気流経路内部の条件で気相に留まる化合物を形成する。別の実施形態では、イオン化された核種は、反応して、気相から凝縮する化合物を形成することができる。次いで、凝縮された粒子状物質は、トラップによって廃水から除去される。装置は、注入チャンバ、プラズマ発生装置、１つまたは複数のポンプ、およびスクラバーを含むことができる。
【００１２】
図１は、本明細書に開示された実施形態による処理システム１００の概略図を表す。処理システム１００は、軽減システム１１１を介してスクラバー１１９に結合された処理チャンバ１０１を含む。図１に示すように、フォアライン１０２は、処理チャンバ１０１を軽減システム１１１と結合している。ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などのポンプ１２１が処理チャンバ１０１に流動可能に結合され、処理チャンバ１０１からのフォアライン１０２内へのプロセスガスの排出を促進することができる。処理チャンバ１０１は、例えば、リボン注入装置、プラズマ浸漬イオン注入装置などのイオン注入チャンバであってもよい。例示的なイオン注入チャンバは、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。
【００１３】
フォアライン１０２は、処理チャンバ１０１を出る廃水を軽減システム１１１に送る導管として働く。利用することができる軽減システム１１１の一例は、他の適切なシステムの中でもとりわけ、カリフォルニア州サンタクララにあるＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＺＦＰ２（商標）軽減システムである。図示するように、軽減システム１１１は、プラズマ発生装置１０４、試薬送出システム１０６、フォアラインガス注入キット１０８、コントローラ１１８、および真空源１２０を含む。フォアライン１０２は、プラズマ発生装置１０４に処理チャンバ１０１を出る廃水を供給する。
【００１４】
プラズマ発生装置１０４は、プラズマを生成するのに適した、フォアライン１０２に結合された任意のプラズマ発生装置であってもよい。例えば、プラズマ発生装置１０４は、フォアライン１０２内に反応性核種を導入するために、フォアライン１０２内部でまたはフォアライン１０２に近接してプラズマを生成するための遠隔プラズマ発生装置、インラインプラズマ発生装置、または他の適切なプラズマ発生装置であってもよい。プラズマ発生装置１０４は、例えば、誘導結合プラズマ発生装置、容量結合プラズマ発生装置、直流プラズマ発生装置、またはマイクロ波プラズマ発生装置であってもよい。プラズマ発生装置１０４は、さらに磁気強化プラズマ発生装置であってもよい。一実施形態において、プラズマ発生装置１０４は、図２Ａ〜図２Ｃを参照して記載されるようなプラズマ発生装置である。
【００１５】
フォアラインガス注入キット１０８は、プラズマ発生装置１０４の上流のまたは下流の（図１では下流に表される）フォアライン１０２に結合され、フォアライン１０２を通るガスの移動を促進することができる。フォアラインガス注入キット１０８は、窒素（Ｎ2）、アルゴン（Ａｒ）、または清浄なドライエアなどのフォアラインガスをフォアライン１０２内へ制御可能に供給して、フォアライン１０２内部の圧力を制御することができる。フォアラインガス注入キット１０８は、フォアラインガス源１０９と、それに続く圧力調整器１１０と、さらにそれに続く制御バルブ１１２と、さらにそれに続く流量制御装置１１４と、を含むことができる。圧力調整器１１０は、ガス送出圧力設定点を設定する。制御バルブ１１２は、ガス流をオンおよびオフする。制御バルブ１１２は、ソレノイドバルブ、空気圧バルブなどの任意の適切な制御バルブであってもよい。流量制御装置１１４は、圧力調整器１１０の設定点によって指定された流量のガスを供給する。流量制御装置１１４は、例えば、固定オリフィス、質量流量コントローラ、ニードルバルブなどの任意の適切な能動的または受動的な流量制御装置であってもよい。
【００１６】
一部の実施形態では、フォアラインガス注入キット１０８は、圧力計１１６をさらに含むことができる。圧力計１１６は、圧力調整器１１０と流量制御装置１１４との間に配置されてもよい。圧力計１１６を使用して、流量制御装置１１４の上流のフォアラインガス注入キット１０８の圧力を測定することができる。圧力計１１６で測定された圧力は、コントローラ１１８などの制御装置によって利用され、圧力調整器１１０を制御することによって流量制御装置１１４の上流の圧力を設定することができる。
【００１７】
試薬送出システム１０６は、フォアライン１０２とも結合されてもよい。試薬送出システム１０６は、プラズマ発生装置１０４の上流のフォアライン１０２に１つまたは複数の試薬を送出する。他の実施形態では、試薬送出システム１０６は、プラズマ発生装置１０４内へ試薬を直接送出するためにプラズマ発生装置１０４に直接結合されてもよい。試薬送出システム１０６は、１つまたは複数のバルブを介してフォアライン１０２（またはプラズマ発生装置１０４）に結合された１つまたは複数の（図には１つが示されている）試薬源１０５を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、バルブ機構は、試薬源１０５からフォアライン１０２内への１つまたは複数の試薬の流入を制御するためのオン／オフスイッチとして機能する２方向制御バルブ１０３、およびフォアライン１０２内への１つまたは複数の試薬の流量を制御する流量制御装置１０７を含むことができる。流量制御装置１０７は、フォアライン１０２と制御バルブ１０３との間に配置されてもよい。制御バルブ１０３は、例えば、ソレノイドバルブ、空気圧バルブなどの任意の適切な制御バルブであってもよい。流量制御装置１０７は、例えば、固定オリフィス、質量流量コントローラ、ニードルバルブなどの任意の適切な能動的または受動的な流量制御装置であってもよい。
【００１８】
フォアラインガス注入キット１０８は、ガスの使用が最小限になるように、試薬送出システム１０６からの試薬が流れているときにのみガスを送出するように、コントローラ１１８によって制御されてもよい。例えば、試薬送出システム１０６の制御バルブ１０３とフォアラインガス注入キット１０８の制御バルブ１１２との間の点線によって示されるように、制御バルブ１１２は、制御バルブ１０３がオンする（またはオフする）のに応答してオン（またはオフ）することができる。そのような実施形態では、フォアラインガス注入キット１０８および試薬送出システム１０６からのガスの流れを関連づけることができる。加えて、コントローラ１１８は、処理システム１００の様々な構成要素に結合され、それらの動作を制御することができる。例えば、コントローラは、本明細書に開示された教示に従って、フォアラインガス注入キット１０８、試薬送出システム１０６、スクラバー１１９、および／またはプラズマ発生装置１０４をモニタおよび／または制御することができる。
【００１９】
フォアライン１０２は、真空源１２０または他の適切なポンピング装置に結合されてもよい。真空源１２０は、処理チャンバ１０１から、例えば、スクラバー１１９、焼却炉（図示せず）などの適切な下流の廃水ハンドリング設備への廃水のポンピングを促進する。一例において、スクラバー１１９は、アルカリドライスクラバーまたはウォータスクラバーであってもよい。一部の実施形態では、真空源１２０は、例えば、ドライ機械式ポンプなどのバッキングポンプまたは粗引きポンプであってもよい。真空源１２０は、例えば、フォアライン１０２の圧力の制御を容易にするために、所望のレベルに設定することができる可変ポンピング能力を有することができる。
【００２０】
処理システム１００の動作中に、望ましくない材料を含む廃水は、処理チャンバ１０１を出てフォアライン１０２内に入る。処理チャンバ１０１からフォアライン１０２内に排出される廃水は、大気中への放出には望ましくない材料を含むことがあり、または真空ポンプなどの下流の設備を損傷することがある。例えば、廃水は、イオン注入プロセスからの副生成物である自然発火性材料を含むことがある。本明細書に開示された方法を使用して軽減することができる廃水中に存在する材料の例には、Ｐ、Ｂ、Ａｓ、ＰＨ3、ＢＨ3、ＡｓＨ3、およびそれらの誘導体のうちの１つまたは複数が含まれる。
【００２１】
従来の軽減システムでは、排ガスが軽減システムを通って移動するにつれ、排ガスの圧力は、大気圧に近づき、または大気圧に達する。排ガスが大気圧に達すると、一部の自然発火性化合物は、軽減システムの内部構成要素上に凝縮する。例えば、リンは、大気圧で摂氏約２８０度の温度で軽減システムの内部構成要素上に廃水から凝縮する。凝縮液は、蓄積するため、凝縮液は、軽減システムの効率的な動作を促進するために除去される必要がある。凝縮液の除去は、空気に自然発火性凝縮液をさらすことを含む場合があり、このことは、結果として、危険な状態となる可能性がある。
【００２２】
処理システム１００は、自然発火性凝縮液の形成を低減させ、または防止することによって、軽減システム１１１から凝縮液を除去する必要性をなくす。特に、軽減システム１１１は、自然発火性副生成物を試薬と反応させて、廃水材料が軽減システム１１１を通って移動するときに気相に留まる気相廃水材料を生成する。一例において、自然発火性副生成物に由来する気相廃水材料は、約７６０ｔｏｒｒの圧力および摂氏約２００度の温度で気相に留まる。したがって、気相廃水材料は、軽減システム１１１の内表面上で凝縮することなく、スクラバー２１９に排出され得る。自然発火性副生成物の気相廃水材料への反応は、自然発火性副生成物を試薬ガスにさらすこと、ならびに自然発火性副生成物および試薬ガスのうちの１つまたは複数をイオン化することによって促進される。
【００２３】
処理システム１００において、処理チャンバ１０１からの自然発火性副生成物、および試薬送出システム１０６からの試薬を含む廃水は、プラズマ発生装置１０４に送出される。プラズマは、プラズマ発生装置１０４内部の試薬および／または廃水から生成され、それによって試薬および／または廃水を活性化する。一部の実施形態では、試薬および廃水の少なくとも一部は、少なくとも部分的に解離される。試薬の識別、試薬の流量、フォアラインガス注入パラメータ、およびプラズマ生成条件は、廃水で運ばれる材料の組成に基づいて決定されてもよく、コントローラ１１８によって制御されてもよい。プラズマ発生装置１０４が誘導結合プラズマ発生装置である実施形態では、解離は、数ｋＷの電力を必要とすることがある。廃水および試薬の自然発火性副生成物の解離は、軽減システム１１１内で見出される条件下で気相に留まる生成物の形成を促進する。その場合、気相廃水材料が軽減システム１１１内部で凝縮せずに、スクラバー１１９に排出され得る。
【００２４】
図２Ａは、本開示の一実施形態によるプラズマ発生装置１０４の断面斜視図である。プラズマ発生装置１０４は、外部壁２２６、内部壁２２７、第１のプレート２２８、および第２のプレート２２９を有する本体２２５を含む。第１のプレート２２８および第２のプレート２２９は、リング状であるが、外部壁２２６および内部壁２２７は円筒形である。内部壁２２７は、ＲＦ源（図示せず）に結合されてもよい中空電極であってもよい。外部壁２２６は、接地されていてもよい。第１のプレート２２８および第２のプレート２２９は、同心円状に位置合わせされてもよい。第１のプレート２２８は、外側エッジ２３０および内側エッジ２３１を含む。第２のプレート２２９は、外側エッジ２３２および内側エッジ２３３を含む。外部壁２２６は、第１の端部２３４および第２の端部２３５を含む。内部壁２２７は、第１の端部２３６および第２の端部２３７を含む。
【００２５】
第１の絶縁リング２３８は、内部壁２２７の第１の端部２３６に隣接して配置され、第２の絶縁リング２３９は、内部壁２２７の第２の端部２３７に隣接して配置されている。絶縁リング２３８、２３９は、絶縁性セラミック材料で作られてもよい。第１のプレート２２８の外側エッジ２３０は、外部壁２２６の第１の端部２３４に隣接して配置されてもよい。第２のプレート２２９の外側エッジ２３２は、外部壁２２６の第２の端部２３５に隣接して配置されてもよい。一実施形態において、外部壁２２６の端部２３４、２３５は、外側エッジ２３０、２３２にそれぞれ接している。第１のプレート２２８の内側エッジ２３１は、第１の絶縁リング２３８に隣接していてもよく、第２のプレート２２９の内側エッジ２２３は、第２の絶縁リング２３９に隣接していてもよい。プラズマ領域２４０は、外部壁２２６と内部壁２２７との間、および第１のプレート２２８と第２のプレート２２９との間に画成される。容量結合プラズマは、プラズマ領域２４０に形成されてもよい。
【００２６】
動作中に内部壁２２７を冷たい状態に保つために、冷却ジャケット２４１が内部壁２２７に結合されてもよい。内部壁２２７は、外部壁２２６に面する第１の表面２４２、および第１の表面の反対側の第２の表面２４３を有することができる。冷却ジャケット２４１は、その内部に形成された冷却チャネル２４４を有することができ、冷却チャネル２４４は、冷却ジャケット２４１の内外に水などの冷却剤を流入させるための冷却剤入口２４５および冷却剤出口２４６に結合されている。
【００２７】
第１の複数の磁石２４７が、第１のプレート２２８上に配置されている。一実施形態において、第１の複数の磁石２４７は、磁石のアレイを有するマグネトロンであってもよく、環状の形状を有してもよい。第２の複数の磁石２４８が第２のプレート２２９上に配置されている。第２の複数の磁石２４８は、磁石のアレイを有するマグネトロンであってもよい。第２の複数の磁石２４８は、第１の複数の磁石２４７と同一の形状を有してもよい。磁石２４７、２４８は、プラズマ領域２４０に面して反対極性を有してもよい。磁石２４７、２４８は、ネオジムセラミック磁石などの希土類磁石であってもよい。１つまたは複数のガス注入ポート２５１、２５３は、プラズマ発生装置１０４にガスを導入するためにプラズマ発生装置１０４内部に形成されてもよい。
【００２８】
図２Ｂは、本開示の一実施形態によるプラズマ発生装置１０４の断面図である。動作中に、内部壁２２７は、高周波（ＲＦ）電源によって電力が供給され、外部壁２２６は、接地され、印加される電力のタイプ、すなわち、ＲＦもしくは直流（ＤＣ）またはその間にある周波数に応じて、プラズマ領域２４０内に振動電界または一定電界「Ｅ」を形成する。バイポーラＤＣおよびバイポーラパルス状ＤＣ電力も、２つの相対する電極を形成する内部壁および外部壁と共に使用されてもよい。磁石２４７、２４８は、電界「Ｅ」に実質的に垂直な概ね均一な磁界「Ｂ」を生成する。この構成では、結果として生じる力は、通常、電界「Ｅ」に従う電流を第２の端部２７２の方に（紙の外に）湾曲させ、この力がプラズマ電子損失を接地された壁に制限することによってプラズマ密度を著しく上昇させる。印加されるＲＦ電力の場合、このことは、結果として、接地された壁から大きく離れるように向けられた環状の振動電流となる。印加されるＤＣ電力の場合、このことは、結果として、接地された壁から大きく離れるように向けられた一定の環状の電流となる。
【００２９】
印加される電界による電流の方向転換のこの効果は、「ホール効果」として知られている。プラズマ領域２４０に形成されたプラズマは、第１の端部２７０のガス注入ポート２５３から第２の端部２７２のガス注入ポート２５１に流入する廃水中の副生成物の少なくとも一部を解離する。試薬もプラズマ領域２４０に注入され、解離された廃水と反応して気相廃水材料を形成することができる。一実施形態において、気相廃水材料は、廃水システム内部で共通の温度および圧力で気相に留まる。
【００３０】
第１の金属シールド２５０は、第１のプレート２２８に隣接してプラズマ領域２４０の内側に配置されてもよい。第２の金属シールド２５２は、第２のプレート２２９に隣接してプラズマ領域２４０の内側に配置されてもよい。第３の金属シールド２５９は、外部壁２２６に隣接してプラズマ領域内に配置されてもよい。シールド２５０、２５２、２５９は、プラズマ発生装置１０４の保守を容易にするために、除去可能、置換え可能、および／または再使用可能であってもよい。第１の金属シールド２５０および第２の金属シールド２５２は、同様の構成を有してもよい。一実施形態において、第１の金属シールド２５０および第２の金属シールド２５２は両方とも、環状の形状を有する。第１の金属シールド２５０および第２の金属シールド２５２はそれぞれ、互いに絶縁された金属プレート２５４ａ〜２５４ｅのスタックを含む。
【００３１】
図２Ｃは、本開示の一実施形態による第１の金属シールド２５０の拡大図である。各プレート２５４ａ〜２５４ｅは、環状であり、内側エッジ２５６および外側エッジ２５８を含む。金属プレート２５４ａ〜２５４ｅは、化学的耐性、放射伝熱、および応力低減を改善するために、陽極酸化によってシールド表面放射率を変更するように被覆されてもよい。一実施形態において、金属プレート２５４ａ〜２５４ｅは、黒色アルミニウム酸化物で被覆される。金属プレート２５４ａの内側部分２６４は、アーク発生防止および寸法安定性のためにセラミック材料で作られてもよい。金属プレート２５４ａ〜２５４ｅの内側エッジ２５６は、絶縁ワッシャー２６０によって互いに分離され、したがって、金属プレート２５４ａ〜２５４ｅは電気的に互いに絶縁されている。絶縁ワッシャー２６０は、金属プレート２５４ｅを第１のプレート２２８からも分離する。金属プレート２５４ａ〜２５４ｅのスタックは、１つまたは複数のセラミックのロッドまたはスペーサ（図示せず）によって適位置に固定されてもよい。
【００３２】
一実施形態において、プレート２５４ａの内側エッジ２５６と外側エッジ２５８との間の距離Ｄ１は、プレート２５４ｂの内側エッジ２５６と外側エッジ２５８との間の距離Ｄ２よりも小さい。距離Ｄ２は、プレート２５４ｃの内側エッジ２５６と外側エッジ２５８との間の距離Ｄ３よりも小さい。距離Ｄ３は、プレート２５４ｄの内側エッジ２５６と外側エッジ２５８との間の距離Ｄ４よりも小さい。距離Ｄ４は、プレート２５４ｅの内側エッジ２５６と外側エッジ２５８との間の距離Ｄ５よりも小さい。言いかえれば、内側エッジ２５６と外側エッジ２５８との間の距離は、プレートの位置に関係し、例えば、プレートがプラズマ領域２８４から遠くに配置されるほど、内側エッジ２５６と外側エッジ２５８との間の距離が大きくなる。
【００３３】
金属プレート２５４ａ〜２５４ｅの間の空間は、暗部であってもよく、この暗部は、プレート上に堆積させた材料によって架橋され、プレートを互いに短絡させることがある。これが起きるのを防止するために、一実施形態では、各金属プレート２５４ａ〜２５４ｅは、段差２６２を含み、したがって、各金属プレート２５４ａ〜２５４ｅの外側エッジ２５８が隣接するプレートから隔てられている。段差２６２によって、外側エッジ２５８は、内側エッジ２５６と非直線的になる。各段差２６２は、隣接する金属プレート間に形成された内側部分２６４を遮蔽し、それによって内側部分２６４上の材料堆積を低減させる。
【００３４】
外部壁２２６、内部壁２２７、シールド２５０、２５２、２５９はすべて、金属で作られてもよい。一実施形態において、金属は、３１６ステンレス鋼などのステンレス鋼であってもよい。絶縁リング２３８、２３９は、石英で作られてもよい。別の実施形態では、金属は、アルミニウムであってもよく、絶縁リング２３８、２３９は、アルミナで作られてもよい。内部壁２２７は、陽極酸化されたアルミニウムまたは溶射コーティングされたアルミニウムで作られてもよい。
【００３５】
図３は、処理チャンバを出る廃水を軽減する方法３６５の一実施形態を示す流れ図である。方法３６５は、動作３６６で始まる。動作３６６では、自然発火性副生成物を含む廃水は、処理チャンバ１０１などの処理チャンバからプラズマ発生装置１０４などのプラズマ発生装置内に排出される。ポンプ１２１などのポンプは、処理チャンバからの廃水の除去を促進する。動作３６７中に、試薬がプラズマ発生装置に導入される。任意選択で、試薬は、プラズマ発生装置への導入に先立って廃水と混合されてもよい。
【００３６】
動作３６８中に、プラズマがプラズマ発生装置内部の試薬および廃水から生成される。プラズマの生成は、廃水および試薬の１つまたは両方をイオン化する。廃水および試薬のイオン化は、イオン化された核種間の反応を促進する。イオン化された試薬および／またはイオン化された廃水がプラズマ発生装置を出ると、イオン化された核種は、互いに反応して気相廃水材料を形成する。気相廃水材料は、処理中に軽減システム内部で見出される条件で気相に留まる非自然発火性材料である。次いで、気相廃水材料は、こすり落としなどのさらなる処理のために軽減システムを出ることができる。
【００３７】
代表的な軽減プロセスでは、Ｐ、Ｂ、Ａｓ、ＰＨ3、ＢＦ3、ＡｓＨ3、およびそれらの誘導体のうちの１つまたは複数を含む廃水が処理チャンバから排出される。廃水は、ＴＭＰを通ってフォアラインに流入する。アルゴンのキャリヤーガス中のＮＦ3などの試薬が試薬送出システムからフォアラインに供給される。試薬および廃水は、フォアラインを通ってプラズマ発生装置に流れ、そこでプラズマ発生装置が廃水および試薬をイオン化した核種へと解離する。ＮＦ3は、廃水中の自然発火性副生成物と反応するフッ素イオンを生成するために、２００ｍｍの基板に対して約１０ｓｃｃｍ〜約２０ｓｃｃｍの流量で供給されてもよい。アルゴンは、プラズマ生成を促進するのに十分な流量で供給されてもよい。イオン化された核種がプラズマ発生装置を出ると、イオン化された核種は、気相廃水材料、例えば、軽減システム内部の温度／圧力条件で気相に留まる廃水生成物へと結合する。一例において、気相廃水材料は、ＰＦ3、ＰＦ5、ＢＦ3、ＡｓＦ3、Ｆ2、ＨＦ、およびＮ2のうちの１つまたは複数を含む。気相廃水材料は、軽減システム内部で凝縮することなく、粗引きポンプなどの真空源を介してスクラバーにさらに排出され得る。
【００３８】
図４は、本開示の別の実施形態による処理システム４００の概略図を表す。処理システム４００は、処理システム１００と同様である。しかしながら、処理システム４００は、トラップ４６９を含む軽減システム４１１を含む。トラップ４６９は、プラズマ発生装置１０４と真空源１２０との間に直列に配置されている。トラップ４６９は、廃水流から粒子状物質を除去するように適合させたメッシュフィルタ、コンデンサなどであってもよい。したがって、自然発火性副生成物を軽減全体にわたって気相に留まる化合物へと反応させる処理システム１００とは対照的に、処理システム４００は、自然発火性副生成物を反応させて、気相から凝結または凝縮し、トラップ４６９にトラップされる廃水材料を生成する。生成物がトラップ４６９にトラップされるため、生成物は、処理システム４００の望ましくない位置で凝縮しない。一例において、試薬源１０５は、水蒸気発生装置であってもよい。
【００３９】
図５は、処理チャンバを出る廃水を軽減する方法５７５の一実施形態を示す流れ図である。方法５７５は、動作５７６で始まる。動作５７６では、自然発火性副生成物を含む廃水が処理チャンバ１０１などの処理チャンバからプラズマ発生装置１０４などのプラズマ発生装置内に排出される。ＴＭＰなどのポンプ１２１は、処理チャンバからの廃水の除去を促進する。動作５７７中に、試薬がプラズマ発生装置に導入される。任意選択で、試薬は、プラズマ発生装置への導入に先立って廃水と混合されてもよい。一例において、試薬は、酸化剤である。
【００４０】
動作５７８中に、プラズマは、プラズマ発生装置内部の試薬および廃水のうちの１つまたは複数から生成される。プラズマの生成は、廃水および試薬の１つまたは両方のイオン化を促進する。廃水および試薬のイオン化は、イオン化された核種間、例えば、廃水内部の試薬と自然発火性副生成物との間の反応を促進する。イオン化された試薬および／またはイオン化された廃水がプラズマ発生装置を出ると、イオン化された核種は、互いに反応して、凝縮された粒子状物質を形成する。凝縮された粒子状物質は、軽減システム内部で見出される条件で固相にある非自然発火性材料である。動作５７９では、凝縮された粒子状物質は、例えば、トラップ４６９にトラップされる。凝縮された粒子状物質の捕捉は、軽減システムからの凝縮された粒子状物質の収集および除去を容易にする。動作５７８での自然発火性副生成物と試薬との間の反応のために、結果として生ずる凝縮された粒子状物質は、自然発火性ではなく、したがって、トラップの洗浄は、トラップされた自然発火性副生成物を洗浄するよりも安全である。凝縮された粒子状物質を動作５７９でトラップした後、残る排ガスは、こすり落としなどのさらなる処理のために軽減システムを出ることができる。
【００４１】
代表的な軽減プロセスでは、Ｐ、Ｂ、Ａｓ、ＰＨ3、ＢＦ3、ＡｓＨ3、およびそれらの誘導体のうちの１つまたは複数を含む廃水が処理チャンバから排出される。廃水は、ＴＭＰを通ってフォアラインに流入する。アルゴンのキャリヤーガス中のＯ2などの試薬が試薬送出システムからフォアラインに供給される。試薬および廃水は、フォアラインを通ってプラズマ発生装置に流れ、そこでプラズマ発生装置が廃水および試薬をイオン化された核種へと解離する。Ｏ2は、廃水中の自然発火性副生成物と反応する酸素イオンを生成するために、２００ｍｍの基板に対して約１０ｓｃｃｍ〜約３０ｓｃｃｍの流量で供給されてもよい。アルゴンは、プラズマ生成を容易にするのに十分な流量で供給されてもよい。イオン化された核種がプラズマ発生装置を出ると、イオン化された核種は、反応して、例えば、燃焼して、凝縮された粒子状物質を形成する。一例において、凝縮された粒子状物質は、とりわけ、Ｐ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、Ｂ2Ｏ3、およびＡｓ2Ｏ5のうちの１つまたは複数を含む。次いで、凝縮された粒子状物質をトラップして、凝縮された粒子状物質を排ガスから除去する。次いで、排ガスは、粗引きポンプなどの真空源を介してスクラバーに排出されてもよい。
【００４２】
前述した実施形態は、多くの利点を有する。例えば、本明細書に開示された技法は、排ガス中の自然発火性副生成物をより安全に取り扱うことができる、より良性の化学物質に変換することができる。プラズマ軽減プロセスは、作業者による廃水への急性被曝、および自然発火性物質または有毒物質のより環境にやさしい安定した物質への変換の点から、人間の健康に有益である。また、プラズマ軽減プロセスは、微粒子および／または他の腐食性材料を廃水流から除去することによって、過度の摩耗および初期故障から、例えば、真空ポンプなどの半導体処理設備を保護する。さらに、真空フォアラインに対して軽減技法を行うことによって、作業者および設備にさらなる安全性が付加される。軽減プロセス中に設備リークが生じたとしても、外部環境に対する廃水の圧力が低いことによって廃水が軽減設備から流出するのが防止される。加えて、本明細書に開示された軽減試薬の多くは、低コストで用途が広い。すべての実施形態がすべての利点を有するわけではない。
【００４３】
前述の内容は、開示された装置、方法、およびシステムの実施形態を対象としているが、開示された装置、方法、およびシステムの他の実施形態およびさらなる実施形態が、それらの基本的な範囲から逸脱せずに、考え出されてもよく、それらの範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
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【図２Ａ】
2018532569.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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