DE4444273C1

DE4444273C1 - Vorrichtung zur Reinigung halogenhaltiger Abgase

Info

Publication number: DE4444273C1
Application number: DE19944444273
Authority: DE
Inventors: Eberhard Semmler; Heido Hermann; Klaus Juergen Lehmann; Ruediger Noack; Reinhard Dr Voigt; Juergen Helbig
Original assignee: UMEX GmbH; FHR Anlagenbau GmbH
Current assignee: UMEX GmbH; FHR Anlagenbau GmbH
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2014-12-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reini gung halogenhaltiger Abgase aus Anlagen zum plasma chemischen Ätzen von Halbleiterwerkstoffen, beste hend aus einer zwischen einem Plasmareaktor und des sen Vakuumpumpsystem angeordneten Reaktionskam mer mit Gasein- und Gasauslaßöffnungen sowie einem innerhalb der Reaktionskammer angeordneten heizba ren Feststoffkörper.

Die Vorrichtung ist zur Beseitigung halogenhaltiger Schadstoffe, vorzugsweise in der Halbleiterindu strie einsetzbar, wobei halogenhaltige Schadstoffe zum Schutz der Umwelt sowie zur Vermeidung von Kor rosionsschäden beseitigt werden müssen.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen wer den durch verschiedene Verfahren dünne Schichten aufgetragen, durch nachgeordnete Verfahrensschritte in ihrer Eigenschaft verändert und während der Her stellung der Bauelementestrukturen an bestimmten Stellen durch chemische Prozesse wieder abgetragen. Während des Prozeßverlaufes entstehen zum Teil sehr giftige Abgase, die unter anderem Chlor- und Fluor verbindungen enthalten und nur in geringsten Mengen in die Atmosphäre abgegeben werden dürfen.

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Reini gung von Abgasen bekannt, die mit Hilfe einer Waschflüssigkeit und unter Zuhilfenahme von anderen Mitteln einen Reinigungsprozeß ermöglichen. Deren Einsatz ist jedoch wegen ihres hohen technischen Aufwandes kostenungünstig und unterliegt wegen der Verwendung von Laugen zusätzlichen Si cherheitsbestimmungen.

Weiterhin ist es bekannt, das Abgas unter thermi scher Einwirkung in einem Reaktionsgefäß zu behan deln. Dazu ist innerhalb eines Reaktionsgefäßes oder einer Reaktionskammer eine wendelförmige Heiz einrichtung aus Eisen oder einer Eisenverbindung vorgesehen, die direkt über Widerstandserwärmung beheizt wird. Zur Erzielung eines optimalen Reakti onsprozesses weist die Wendel einen in Abgas strömungsrichtung über ihre Länge abnehmenden Quer schnitt auf. Die Abgasführung erfolgt dabei durch einen in der Nähe der durch die Reaktionskammer ge führten Wendel angeordneten Einlaßstutzen in die Kammer und durch einen von diesem entfernten und nach der Wendel angeordneten Auslaßstutzen zur wei teren Abführung des behandelten Abgases. Der Reini gungsprozeß erfolgt, wenn während der Ab gasdurchführung die Wendel erwärmt ist, indem sich das im Abgas enthaltene Chlor mit dem Eisen verbin det. Das Reaktionsprodukt setzt sich als Eisenchlo rid in der Reaktionskammer ab und kann dort in zy klisch durchgeführten Reinigungsprozessen entfernt werden. Diese Lösung ist für den industriellen Ein satz jedoch wenig geeignet, da die zur Verfügung stehende Reaktionsfläche gegenüber der zu reinigen den Gasmenge gering ist und sich mit fortschrei tender Betriebszeit des Reaktors verringert.

Nach DD 2 37 951 ist eine Vorrichtung zur Reinigung halogenhaltiger Schadstoffe bekannt, mit der beim plasmachemischen Ätzen von Halbleitersubstraten an fallende Abgase mit hohem Gasdurchfluß und bei ge ringem Energieverbrauch gereinigt werden sollen. Dabei ist der Feststoffkörper der Reaktionskammer als ein axial einseitig verschlossener Hohlkörper ausgebildet und im Gasstrom innerhalb der Reakti onskammer angeordnet. Innerhalb des Feststoffkör pers ist eine Heizeinrichtung vorgesehen, mit der der Feststoffkörper über eine elektrische Wider standsheizung erwärmbar ist. Um den Feststoffkörper herum ist ein demselben angepaßter Strahlenschutz angeordnet, der wiederum von einem Schutzkörper um geben ist. Im Inneren des Festkörpers ist eine Öff nung für die Zuführung eines Spülgases und im Be reich der Gaszuführung ist eine Rohrleitung für ein Reaktionsgas vorgesehen.

Den bekannten Anordnungen haftet der Nachteil an, daß der Feststoffkörper einem hohen Verschleiß un terliegt. Das in gewissen Zeitabständen erforderli che Auswechseln ist ein aufwendiger Vorgang und er fordert das Unterbrechen des Prozeßablaufs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reinigung halogenartiger Schadstoffe anzugeben, die eine Reinigung mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht und bei der die Intervalle zum Auswechseln der Feststoffkörper verlängert wer den.

Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe da durch, daß

a) der Feststoffkörper als tropfenförmiger Körper ausgebildet und im Gasstrom innerhalb der Reak tionskammer angeordnet ist,
b) eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Feststoffkörper in Kontakt steht und
c) die Heizeinrichtung durch ein einseitig ver schlossenes Quarzrohr abgedeckt ist.

Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, daß das Ge häuse der Reaktionskammer aus Quarz besteht und die Aufheizung des Feststoffkörpers induktiv über eine außerhalb der Reaktionskammer angeordnete Spule er folgt.

Diese Ausführungsform ermöglicht es, den Verbrauch des Feststoffkörpers von außen durch Bestimmen der Induktivität der Anordnung zu überwachen.

Ferner ist es möglich, daß in der Nähe der Gasaus laßöffnung ein Filter angeordnet ist.

In einer weitere Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Feststoffkörper schraubbar gestaltet ist. Weiterhin ist es möglich, daß am Feststoffkörper und/oder am Gehäuse rillenförmige Profilierungen angebracht sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zuge hörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 2 eine Vorrichtung mit Profilierungen am Feststoffkörper und am Gehäuse und Fig. 3 eine Ausführungsform mit induktiver Heizung des Festkörpers.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem im Abgasstrom einer Plasmaätzanlage zwischen der An lage und dem Vakuumpumpsystem angeordneten, als Re aktionskammer 1 ausgebildeten, zylinderförmigen Ge häuse. An der Stirnseite des Hohlkörpers ist axial die Gaseinlaßöffnung 3 angeordnet. Im Inneren der Reaktionskammer 1 befindet sich der Feststoffkörper 2 aus einem Eisen- oder Glas- bzw. Quarzwerkstoff. Der Feststoffkörper 2 ist an einer Heizeinrichtung 5 angeordnet, deren Wendel sich in einem Quarzrohr 6 befindet.

Die gesamte Anordnung wird von einem Gehäuse 7 aus Quarz und/oder Edelstahl umschlossen. An der der Einlaßöffnung 3 gegenüberliegenden Seite sind im Gehäuse 7 ein Filter 8 und die seitliche Auslaßöff nung 4 angebracht. Der Festkörper 2 ist am Quarz rohr 6 durch eine Hülse 9 befestigt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der der Feststoffkörper 2 Profilierungen 2.1 aufweist. Au ßerdem sind am Gehäuse 7 weitere Profilierungen 7.2 angebracht. Dadurch wird der Kontakt zwischen Fest stoffkörper 2 und dem zu reinigenden Gas intensi viert, wodurch der Wirkungsgrad weiter erhöht wird. Bei dieser Anordnung durchströmt das zu reinigende Gas zwei Stufen hintereinander. Der Prozeß verläuft mehrstufig, wobei jede Stufe einen Reaktionsraum und einen Abscheideraum enthält. Im Abscheideraum werden dem Gasstrom durch Kondensation gasförmige und feste Bestandteile entzogen. Das hat zur Folge, daß höhere Konzentrationen an Verunreinigungen der Gase abgeschieden werden können. Die Abscheidung wird dadurch gegenüber bekannten Anordnungen we sentlich gesteigert.

In Fig. 3 ist eine Anordnung dargestellt, bei der die Heizung des Festkörpers 2 induktiv durch eine Spule 10 erfolgt. Der Festkörper 2 ist an einer speziellen Halterung 11 befestigt.

Bezugszeichenliste

1 Reaktionskammer
2 Feststoffkörper
2.1 Profilierung am Feststoffkörper
3 Gaseinlaßöffnung
4 Gasauslaßöffnung
5 Heizeinrichtung
6 Quarzrohr
7 Gehäuse der Reaktionskammer
7.1 Profilierung am Gehäuse
8 Filter
9 Hülse
10 Spule
11 Halterung

Claims

1. Vorrichtung zur Reinigung halogenhaltiger Abgase aus Anlagen zum plasmachemischen Ätzen von Halb leiterwerkstoffen, bestehend aus einer zwischen einem Plasmareaktor und dessen Vakuumpumpsystem angeordneten Reaktionskammer (1) mit Gasein- und Gasauslaßöffnungen (3) sowie einem innerhalb der Reaktionskammer angeordneten heizbaren Feststoff körper (2), dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Feststoffkörper als tropfenförmiger Körper ausgebildet und im Gasstrom innerhalb der Reak tionskammer angeordnet ist,
b) eine Heizeinrichtung (5) vorgesehen ist, die mit dem Feststoffkörper in Kontakt steht und
c) die Heizeinrichtung durch ein einseitig ver schlossenes Quarzrohr (6) abgedeckt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse (7) der Reaktionskammer aus Quarz besteht und die Aufheizung des Feststoff körpers induktiv über eine außerhalb der Reaktions kammer angeordnete Spule erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gasauslaßöffnung (4) ein Filter (8) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffkörper (2) schraubbar gestaltet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Feststoffkörper (2) und/oder am Gehäuse (7) rillenförmige Profilierun gen angebracht sind.