CN1192815C - Pfc处理方法及其处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不损伤真空泵，整备、检查容易而且不需要燃烧处理的PFC的处理方法以及处理装置。在真空室12的后段介有配管14，连续设置真空泵16和反应器导入部17和等离子体处理部18和聚合物回收部20，构成处理装置10。

Description

PFC处理方法及其处理装置
技术领域
本发明涉及PFC(全氟化碳以及一部分氟被氢取代而成的化合物(HFC))的处理方法以及处理装置，特别涉及在半导体装置以及液晶装置等的制造过程中使用的PFC的处理方法以及处理装置。
背景技术
以前使用金属插头的半导体装置，具有通过穿设于绝缘膜的连接孔将上下配线连接的结构，用于导通绝缘膜的两面上配设着的电路。
具有这样结构的半导体装置按如下进行制造。即，在半导体基板的表面上形成第1配线，在其上设置层间绝缘膜的氧化硅(SiO)绝缘膜，在该绝缘膜上穿设连接孔。
其次，形成第2配线层。这时通过连接孔，第1配线层和第2配线层连接。另外，层间绝缘膜通常利用化学气相沉积法(CVD；ChemicalVapor Deposition以下称为CVD)形成。
可是近年CVD中多使用等离子体式CVD，在该等离子体式CVD中，原本应该成膜的晶片以外的盒内产生多余的生成物(积垢物)。为此所述生成物可能从盒剥离，落在晶片上，可能影响IC制造的成品率。
为此，通常使用这样的方法，在每次工序结束之后，将称为PFC的气体导入真空室，除去(清洗)所述残留物。
图4为显示已有的半导体装置的制造装置的结构说明图。在用于除去所述残留物的制造装置1中，如同图(1)所示，真空室2的后段介有配管3，可以将水(H2O)喷雾的吹出口4和等离子体处理部5以及真空泵6连接在该配管3上，不使GWP(地球温暖化系数)为二氧化碳的数千～数万倍高的PFC直接排放至大气中。
也就是在清洗后的PFC中加H2O，其后在减压下(真空中)的状态进行等离子体处理，
由此生成二氧化碳和氟化氢，其后通过真空泵6返回至大气压。另外在氟化氢中由于具有强酸性，使用氮气等充分使其稀释，然后排放至大气中。
另外，在同图(2)中，在真空室2的后段上介有配管3设有真空泵6和燃烧室7。并且使用所述真空泵6，将减压下返回至大气压下的PFC导入燃烧室7，该PFC和同时导入所述燃烧室7的氧气进行如下的反应。
通过进行这样的反应，处理真空室1的清洗中使用的PFC，防止直接排放至大气中。
但是，所述的制造装置中存在如下的问题。
即，在同图(1)中所示的制造装置中，利用四氟化碳和水的反应产生氟化氢，如前所述所述的氟化氢为强酸性，所以有可能氧化损伤配置在等离子体处理部5的后段的真空泵6的机构部分(金属制)。另外，所述等离子体处理部5由于设置在和真空室2同样的减压下(真空中)，所以存在整备及检查等困难。
一方面，在同图(2)中所示的制造装置中，PFC由于热力学上的稳定而且分子间的键强，要求燃烧室7中的燃烧温度为1200℃以上(优选1400℃以上)(分解需要高能量)，而且由于要求长时间加热，使CF4和O2的反应可靠进行，所以使燃烧室7的结构的复杂化，需要多量的燃料。
另外，满足所述条件(加热温度和加热时间)的燃烧室7一般为大型，与清洗用中使用的PFC的量相比，处理能力非常大。为此在所述燃烧室7使用PFC的反应时，使用氮气，将所述PFC充分地稀释，导入燃烧室。然而由于在PFC中添加氮气，所以有可能在燃烧的时候产生NOx。
而且，燃烧温度低，反应中间体则产生再键合，再形成PFC，有可能分解率低下。
本发明着言于所述已有的问题，目的在于提供不损伤真空泵，整备检查容易而且不需要燃烧处理的PFC的处理方法以及处理装置。
发明的概述
本发明根据如下的原理完成，只要是在大气压下进行等离子体处理，就可以防止对真空泵产生损伤，同时只要使PFC反应生成无害的聚合物，就可以容易地进行回收。
本发明提供一种PFC的处理方法，包括：
在用于进行CVD的真空室内提供PFC；
通过使用真空泵将PFC排气到大气压强中；
提供具有在大气压强下的PFC的醇；以及
通过对包括PFC和醇的混合气体进行等离子体处理产生聚合物。
本发明还提供一种PFC的处理装置，包括：
PFC供给部；
用于进行CVD的真空室，所述真空室连接至PFC供给部；
真空泵，所述真空泵连接至真空室；
等离子体处理部，所述等离子体处理部通过提供醇的提供部连接至真空泵，等离子体部通过照射包括PFC和醇的混合气体产生聚合物；
回收所述聚合物的气旋捕集器，所述气旋捕集器连接至所述等离子体处理部；以及
其中所述气旋捕集器具有第一底部和在第一底部之下的第二底部，所述第一底部和第二底部具有打开和关闭操作的功能。
也就是，PFC的处理方法是一种在半导体装置等制造工序中使用的PFC的处理方法，其特征在于，将在减压下使用的所述PFC通过真空泵转移至大气压下，之后在该PFC中添加反应材料，对所述PFC和所述反应材料形成的混合气体进行等离子体处理，利用所述PFC和所述反应材料生成聚合物。另外，所述的半导体装置等不只是指半导体装置，也包含液晶装置及各种发光装置等广范围的概念。
根据所述的PFC的处理方法，对处于大气压状态后的混合气体进行等离子体处理，所以该等离子体处理在真空泵的后段进行。为此等离子体处理后的反应物没有通过真空泵，可以防止所述反应物对真空泵的损伤。另外，由于进行等离子体处理的部分设置在大气压的环境中，所以可以容易地进行等离子体处理部的整备及检查。
并且由于在使PFC和反应材料进行反应时不需要燃烧，所以不需要燃烧室，与此同时，可以防止燃烧产生NOx，反应中间体发生再结合，再形成PFC。
另外，由于经过等离子体处理混合气体生成聚合物，所以只回收该聚合物就可以完成PFC的处理。
PFC的处理方法特征在于，所述反应材料是链烷烃气体或醇。根据所述的PFC的处理方法，利用等离子体处理氟系化合物和链烷烃的气体，可以得到下述的反应。另外作为氟化系化合物气体使用四氟化碳，链烷烃的气体使用甲烷，
Figure C0180049400061
这时，如上述反应所示生成氟树脂系的无害的聚合物。为此只要回收该聚合物，就可以完成PFC的处理。另外，尽管和聚合物同时也生成强酸性的氟化氢，但可以防止真空泵被配置于前段的所述的氟化氢腐蚀。
即使将反应材料选定为醇，也可以进行反应得到和所述相同的聚合物，生成氟树脂系的无害的聚合物。为此，只回收该聚合物，就可以完成PFC的处理。另外，由于醇为液体，所以比气体容易进行运输等的处理。
PFC的处理方法是一种在半导体装置等制造工序中使用的PFC的处理方法，其特征在于，将在减压下使用的所述PFC通过真空泵转移至大气压下，之后在该PFC中添加水及/或氧气，同时进行等离子体处理，分解所述PFC。根据所述的PFC的处理方法，对处于大气压状态后的混合气体进行等离子体处理，所以该等离子体处理在真空泵的后段进行。为此等离子体处理后的反应物没有通过真空泵，可以防止所述反应物对真空泵的损伤。另外，由于进行等离子体处理的部分设置在大气压的环境中，所以可以容易地进行等离子体处理部的整备及检查。
并且由于在分解PFC时不需要燃烧，所以不需要燃烧室，与此同时，可以防止燃烧产生NOx，反应中间体发生再结合，再形成PFC。
PFC的处理装置是一种PFC处理装置，用于设置在连接于在半导体装置等制造中使用PFC的真空室的真空泵的后段。
其特征在于，具有等离子体处理部和反应剂供给部，其中等离子体处理部对通过真空泵转移至大气压下的所述PFC进行等离子体照射，反应剂供给部设在该等离子体处理部的前段，在所述PFC中加入反应材料，生成混合气体；在大气压下对所述混合气体崛起等离子体处理，利用所述PFC和所述反应材料生成聚合物。根据所述的PFC的处理装置，对处于大气压状态后的混合气体进行等离子体处理，所以该等离子体处理部设置在真空泵的后段。为此等离子体处理后的反应物没有通过真空泵，可以防止所述反应物对真空泵的损伤。另外，由于进行等离子体处理的部分设置在大气压的环境中，所以可以容易地进行等离子体处理部的整备及检查。
并且由于在使PFC和反应材料进行反应时不需要燃烧，所以不需要燃烧室，与此同时，可以防止燃烧产生NOx，反应中间体发生再结合，再形成PFC。
另外，由于经过等离子体处理混合气体生成聚合物，所以只回收该聚合物就可以完成PFC的处理。
PFC的处理装置特征在于，所述反应材料是链烷烃气体或醇。根据所述的PFC的处理装置，利用等离子体处理氟系化合物和链烷烃的气体或醇，可以形成聚合物。例如作为氟化系化合物气体使用四氟化碳，链烷烃的气体使用甲烷，这时可以生成氟树脂系的无害的聚合物。只要回收该聚合物，就可以完成PFC的处理。另外，尽管和聚合物同时也生成强酸性的氟化氢，但可以防止真空泵被配置于前段的所述的氟化氢腐蚀。另外，如果反应材料选为醇，在所述作用的基础上，由于醇为液体，所以比气体容易进行运输等的处理。
PFC的处理装置是一种PFC处理装置，用于设置在连接于在半导体装置等制造中使用PFC的真空室的真空泵的后段。
其特征在于，具有等离子体处理部和反应剂供给部，其中等离子体处理部对通过真空泵转移至大气压下的所述PFC进行等离子体照射，反应剂供给部设在该等离子体处理部的前段，在所述PFC中加入水及/或氧气；含有所述水及/或氧气的所述PFC在大气压下进行等离子体处理，分解所述PFC。根据所述的PFC的处理装置，对处于大气压状态后的进行等离子体处理，所以该等离子体处理在真空泵的后段进行。为此等离子体处理后的反应物没有通过真空泵，可以防止所述反应物对真空泵的损伤。另外，由于进行等离子体处理的部分设置在大气压的环境中，所以可以容易地进行等离子体处理部的整备及检查。
并且由于在使PFC和反应材料进行反应时不需要燃烧，所以不需要燃烧室，与此同时，可以防止燃烧产生NOx，反应中间体发生再结合，再形成PFC。
PFC的处理装置在所述等离子体处理部的后段设有气旋捕集器，利用所述气旋捕集器，可以回收所述所述聚合物。根据所述的PFC的处理装置，可以利用旋转运动可以有效的分离从配管中排出的聚合物和其他的气体。
PFC的处理装置的特征在于，在进行所述聚合物的堆积的所述气旋捕集器的底部设有一对开闭式的隔板，将所述底部设为二室结构，利用所述隔板的开闭动作，同时进行所述聚合物的堆积和回收。根据所述的PFC的处理装置，由于底部由隔板形成二室结构，所以关闭上侧隔板在该上侧隔板的上方堆积聚合物的过程中，可以打开下侧隔板，从气旋捕集器中取出已经堆积的聚合物。然后，关闭下侧隔板的同时，只要打开上侧隔板就可以将该上侧隔板的上方堆积的聚合物落入下侧隔板的上方。反复这样的动作，不断驱动气旋捕集器，可以从该气旋捕集器中取出聚合物。
附图的简单说明
图1为显示本发明实施例相关的PFC的处理装置的结构说明图。
图2为作为聚合物回收部20使用气旋捕集器的场合的动作说明图。
图3为显示本实施形态相关的PFC的处理装置的应用例的结构说明图。
图4为显示已有的半导体装置的制造装置的结构说明图。
实施发明的最佳实施例
下面，参照附图对本发明相关的PFC的处理方法以及处理装置适合的具体的实施例进行详细地说明。
图1为显示本发明实施例相关的PFC的处理装置的结构说明图。如同图所示，PFC的处理装置10设在在真空室12上连接的真空泵16的后段，由从该真空室12引出的配管14和设在该配管14的途中的反应气体导入部17、等离子体处理部18以及配管14的前端侧设有的聚合物的回收部20构成。
真空室12为相对图中无显示的半导体基板进行CVD的装置，通过将半导体基板投入到真空室12内，可以在其表面形成所谓多结晶硅或氧化硅的配线及表面保护膜中使用的薄膜。另外所述真空室12中设有可以导入PFC的PFC导入部22，这样可以从CVD实施后的真空室12的内壁面除去(清洗)反应生成物构成的残留物。
构成处理装置10的真空泵16为使所述真空室12的内压减压而设置。并且利用该真空泵16可以将真空室12的真空度设定为CVD的足够的值。另外，真空室12的清洗结束后吸引被导入所述真空室12的内部的PFC，从真空室12取出。另外，由真空泵16吸引的PFC从真空泵16的后段排向大气压下(PFC的流向如图中，参照箭头24)。
在配管14上的真空泵16的后段，如前述设有反应剂供给部的反应气体导入部17，可以将和PFC反应的反应气体导入配管14内。为此，在配管14中，通过反应气体导入部17之后形成PFC和反应气体混合的混合气体，流向后段侧。
反应气体导入部17的后段设有等离子体处理部18。
该等离子体处理部18由挟持配管14相向配置的一对平板状的电源电极26和设置电极28组成，在所述电源电极26上介有高压变压器30连接在高频电源32上。由于这样构成等离子体18，在驱动高频电源32时，电源电极26和设置电极28之间的区域34上进行放电，可以使通过所述区域34的气体的分解及反应进行。另外高频电源32的频率数为13MHz～20MHz程度，优选输出1～2KW。
也就是，如特开平7-245192号公报中所示，在电源电极26和设置电极28之间利用通过高压变压器30的高频电源32施加任意的电压。为此通过配管14的混合气体到达等离子体处理部18时，利用施加在电源电极26和设置电极28之间的电压产生放电。
这样对PFC和反应气体组成的混合气体施加电压，形成在所述混合气体上施加能量的形态，构成PFC以及反应气体的原子中存在的电子从电子层中飞出。并且脱离该电子后的原子形成代正电的粒子(离子)，飞出的电子原来为代带负电的粒子，所以这形成等离子体。另外等离子体中的电子具有电荷的总和和原子具有的电荷的总和符号相反大小相等，所以整体几乎为电中性。
并且，由于等离子体中的电子重量相等原子轻，所以利用施加的电压容易接收能量，和所述原子相比进行快速的运动。为此，一旦产生等离子体其中的电子具有大的能量，利用该能量分解PFC本身和反应气体自身。
并且，所述的公报中所述的处理分解的PFC以及构成反应气体的元素之间在等离子体处理部18再结合，形成聚合物。
等离子体处理部18的后段设有聚合物回收部20，可以回收配管14的前端开口排出的聚合物36。另外在配管14的前端开口处设有氮气导入部38，从该氮气导入部38向配管14导入氮气，由此稀释等离子体处理部18生成聚合物36时产生的气体。
使用这样构成的PFC的处理装置10，进行PFC的聚合处理，下面对此进行说明。
PFC由PFC导入部22导入真空室12内，完成该真空管12内的清洗，之后驱动真空泵16，经由配管14，排出真空泵16后段的大气压下。另外在本实施例中将真空室的压力设定为0.27～0.67Pa(2～5mTorr)，同时作为PFC在本实施例使用四氟化碳(CF4)。
通过真空泵16，处于大气压的四氟化碳一通过反应气体导入部17，就和反应气体混合，形成和混合该反应气体的混合气体。这里本实施例在所述反应气体中使用甲烷(CH4)，同时对于甲烷来说，供给相对四氟化碳的量的足够的量，使所述四氟化碳的聚合反应可靠地进行。
这样四氟化碳和甲烷混合之后的混合气体导入等离子体部18。在此如前所述等离子体处理部18利用高频电源32在区域34产生气体放电，所以只要将通过配管14内沿箭头24的方向移动的混合气体导入等离子体处理部18的区域34，在所述混合气体中也产生气体放电。并且利用混合气体的气体放电产生如下所示的反应。
这样利用等离子体处理，可以生成氟树脂系的无害的聚合物36，将该聚合物36由配管14的端部排出至回收部20，可以容易地回收聚合物36。另外，在生成该聚合物36的同时产生强酸性HF，这是被由设于配管14的前端开口部附近的氮气导入部38导入的氮气稀释，排放于大气中。这样即使产生强酸性的HF，也是真空泵16的后段，所以可以防止该真空泵16损伤。
另外，本实施例中作为PFC使用四氟化碳，不限于该实施例，例如也可以使用C4F8、C2F6、SF6(即氟系化合物气体)。而且作为反应气体使用甲烷时，也没有特别限定，例如也可以使用C2H6、C3H8、C4H10、或CH3OH、C2H5OH(链烷烃系的气体以及醇)。
在本实施例中，配管14的端部设有聚合物回收部20，利用该聚合物回收部20回收从配管14排出的聚合物36，不限于该实施例，也可以利用气体的方法回收聚合物36。
图2为作为聚合物回收部20使用气旋捕集器的场合的动作说明图。如同图(1)所示，配管14的前端连接在气旋捕集器40的主体部，利用流经配管14的气流可以使气旋捕集器40进行旋转运动。并且在气旋捕集器40的底部42上设有上侧隔板44和下侧隔板45隔开该底部42。另外这些隔板介有铰链结构安装，可以向图中箭头46的方向移动。
这样构成的气旋捕集器40中如同图(1)所示，首先关闭上侧隔板44，利用旋转运动分离的聚合物36堆积于该上侧隔板44的上方。并且聚合物36充分堆积于上侧隔板44的上方之后，关闭下侧隔板45，同时打开上侧隔板44，使堆积于上侧隔板44的上方的聚合物36向下侧隔板45的上方移动。将该状态示于同图(2)。
这样使聚合物36堆积于下侧隔板45的上方之后如同图(3)所示，关闭上侧隔板44，同时打开下侧隔板45，将堆积于该下侧隔板45的上侧的聚合物排出于气旋捕集器40的外部。并且连续反复进行由同图(1)到同图(3)的动作，可以同时进行气旋捕集器40进行的聚合物36的捕集和该聚合物36的回收。为此不需要为了回收聚合物36而随时使处理装置10停止，可以更加提高处理效率。
图3为显示本实施形态相关的PFC的处理装置的应用例的结构说明图。如同图中所示，处理装置48，对于处理装置10而言，其真空室、真空泵、等离子体处理部具有相同的结构，所以和处理装置10具有相同的符号，本应用例省略其说明。
本应用例中，在配管14的途中连接起泡装置50，使该起泡装置50内储蓄的水52进行起泡，将水蒸气导入配管14内。这样在配管14内移动的四氟化碳中加入水，与该水同时将四氟化碳导入等离子体处理部18内，得到下述的反应。
这样在四氟化碳中加入水，进行等离子体处理，可以得到二氧化碳和氟化氢，可以分解PFC。另外在本处理装置48中，等离子体处理部18由于在真空泵16的后段，所以即使产生强酸性的氟化氢，也可以防止真空泵16的损伤。另外，本应用例中在四氟化碳中加入水，但是添加氧气，也可以得到二氧化碳和氟气体。

Claims (1)

1.一种全氟化碳的处理装置，包括：
全氟化碳供给部；
用于进行化学气相沉积法的真空室，所述真空室连接至全氟化碳供给部；
真空泵，所述真空泵连接至真空室；
等离子体处理部，所述等离子体处理部通过供给醇的供给部连接至真空泵，等离子体部通过照射包括全氟化碳和醇的混合气体产生聚合物；
收集所述聚合物的气旋捕集器，所述气旋捕集器连接至所述等离子体处理部；以及
其中所述气旋捕集器具有第一底部和在第一底部之下的第二底部，所述第一底部和第二底部具有打开和关闭操作的功能。
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