JP2002151467A - 排ガス再利用装置及び排ガス再利用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の小型化が容易であり、エッチング装置
毎に装着することができると共に、プラズマ反応に使用
した後の排ガス全てを再利用することができ、排ガス成
分を高効率で回収することができる排ガス再利用装置及
び排ガス再利用方法を提供する。 【解決手段】 プラズマチャンバ１にエッチングガスボ
ンベ４、５からエッチングガスＡ、Ｂ及びＣが夫々流量
（ａ−ａ₁）、（ｂ−ｂ₁）及び（ｃ−ｃ₁）で供給され
る。プラズマチャンバ１内は真空ポンプ６，７により排
気され、この排ガスは分離供給部９からの希釈ガスによ
り希釈された後、希釈排ガスとなって乾式精製部８に供
給される。乾式精製部８の精製ガス、即ち未反応のエッ
チングガスは分離供給部９に送られる。この分離供給部
９から、精製ガスの一部、即ち［ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ
₁Ｃ］（ガスＡ、Ｂ、Ｃを夫々流量ａ₁、ｂ₁、ｃ₁で流し
た場合と同一組成で同一流量の混合ガスを示す）がプラ
ズマチャンバ１にエッチングガスとして供給され、残
部、即ちｎ［ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ］が真空ポンプ７に
希釈ガスとして供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセスで
使用されるドライエッチング装置から排出される炭化フ
ッ素化合物及び水素化炭化フッ素化合物等を含有する排
ガスを再度ドライエッチング装置に供給して再利用する
排ガス再利用装置及び排ガス再利用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の真空装置の排気システム
を示すブロック図である。半導体装置製造工程において
は、ウエハ表面に形成したＳｉＯ₂膜及びＳｉＮ膜等を
選択的に除去するために、ドライエッチングプロセスが
使用されている。このドライエッチングプロセスにおい
ては、プラズマチャンバ１００に、例えば２種類のエッ
チングガス（Ａ，Ｂ）を供給する２個のエッチングガス
ボンベ１１０と、キャリアガス（Ｃ）を供給するキャリ
アガスボンベ１１５とが、夫々分岐配管１３０ａ、１３
０ｂ、１３０ｃと合流配管１３０とにより接続されてい
る。各分岐配管１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃには、各
ガスボンベのガス流量を調節する流量調節器１４０ａ、
１４０ｂ、１４０ｃが夫々設けられている。更に、プラ
ズマチャンバ１００には配管１３１を介して真空ポンプ
（ターボポンプ）１５０及び真空ポンプ（ドライポン
プ）１６０が接続されている。真空ポンプ１６０には、
希釈ガスＤを真空ポンプ１６０に供給する希釈ガスボン
ベ１２０が配管１３２により接続されている。配管１３
２には希釈ガスＤの流量を調節する流量調節器１４２が
設けられている。更に、真空ポンプ１６０から排出され
た排ガスは配管１３３により排ガス回収装置１７０に供
給されるようになっている。

【０００３】このように構成された従来のドライエッチ
ング装置においては、ＳｉＯ₂又はＳｉＮ等が形成され
たウエハをプラズマチャンバ１００内に設置し、プラズ
マチャンバ１００内を真空ポンプ１５０及び真空ポンプ
１６０により排気して減圧状態に保ち、プラズマチャン
バ１００内にエッチングガスボンベ１１０から炭化フッ
素化合物、水素化炭化フッ素化合物、チッ化フッ素化合
物及び珪素化フッ素化合物等のエッチングガス（以下、
エッチングガスＡ、Ｂという）を供給する。この際、必
要ならばキャリアガスボンベ１１５からＡｒ等のキャリ
アガス（以下、キャリアガスＣという）も同時にプラズ
マチャンバ１００に供給する。なお、以下、エッチング
ガスボンベ１１０及びキャリアガスボンベ１１５からプ
ラズマチャンバに供給する混合ガスをエッチングガスと
いう。即ち、エッチングガスＡ、Ｂの他に、キャリアガ
スＣも含めてエッチングガスという。

【０００４】そして、プラズマチャンバ１００内で交流
電圧を印加することによりプラズマを発生させ、プラズ
マチャンバ１００内のイオン化したＦと除去対象である
固体状のＳｉ化合物とを反応させ、Ｓｉ化合物をＳｉＦ
₄として気化させて除去する。このプラズマ反応では、
ＳｉＦ₄だけでなく、ＨＦ、ＣＦ、ＣＦ₂及びＣＦ₃等の
多種多様の化学種も同時に副生する。従って、プラズマ
チャンバ１００から排出される排ガスには、ＳｉＦ
₄と、副生したＨＦ、ＣＦ、ＣＦ₂及びＣＦ₃等の化学種
（以下、不純物という）と、プラズマ反応で使用されな
かった未反応のエッチングガスとが含まれる。

【０００５】このプラズマチャンバ１００から排出され
る排ガスには、通常、Ｎ₂ガスのような不活性ガス（希
釈ガス）が希釈ガスボンベ１２０から供給されて添加さ
れ、プラズマチャンバ１００の排ガスが希釈される。以
下、希釈された排ガスを希釈排ガスという。このよう
に、排ガスを希釈するのは、プラズマチャンバ１００か
ら排出される排ガスに含まれるＣＦ、ＣＦ₂及びＣＦ₃等
の活性種が重合してポンプ等の内部に析出することを防
止すると共に、ＨＦ等による金属材料の腐食を防止し、
更に、例えばＳｉＯ₂微粉末等の微粒子がポンプ及び配
管内部に沈着することを防止するため、ポンプを通過す
るガスには一定以上の線速度を必要とするからである。
従って、排ガスの線速度を所定値以上とするために、排
ガスを希釈ガスにより希釈することが広く行われてい
る。例えば特開平１０−１２２１７８号公報において
は、ターボ型分子ポンプ（図５の真空ポンプ１５０に相
当する）においては、ポンプ内部の磁気軸受け、モータ
及びセンサ等を腐食ガスから保護し、更に、ルーツ型真
空ポンプ（図５の真空ポンプ１６０に相当する）におい
ては、重合物の析出防止、腐食防止又は収支沈着防止の
他に潤滑油のシールを目的として、窒素ガスパージが実
施されている。

【０００６】次に、エッチングガス、不純物及び希釈ガ
スの物質収支関係について説明する。図６は、図５に示
す従来のドライエッチング装置の排気システムにおける
物質収支関係を示す模式図である。

【０００７】図６において、エッチングガスＡ、Ｂとキ
ャリアガスＣとからなるエッチングガスはプラズマチャ
ンバ１００に供給されるが、これらのエッチングガスの
プラズマ反応に必要な量（流量）を夫々ａ、ｂ及びｃ、
プラズマチャンバ１００から排出される排ガスの中に含
まれる未反応のエッチングガスＡ、Ｂ、Ｃの量（流量）
を夫々ａ₁、ｂ₁及びｃ₁とする。また、Ｘは副生したガ
ス状不純物、Ｙは副生した固体状不純物、及びＤは希釈
ガスを示し、夫々ｘ、ｙ及びｄはその量（流量）を示
す。また、［］で囲まれた式は混合ガスの組成及び流量
を示す。例えば、［γ（αＰ＋βＱ）＋δＲ］とは、化
学種Ｐ、Ｑ及びＲの混合ガスであって、夫々ガス流量γ
α、γβ及びδで混合した混合ガスを意味する。

【０００８】具体的な化学種及び量を挙げれば、例え
ば、エッチングガスＡはＣＦ₄、エッチングガスＢはＣ
ＨＦ₃、エッチングガスＣはＡｒ、ガス状不純物ＸはＳ
ｉＦ₄、ＨＦ、ＣＦ、ＣＦ₂、及びＣＦ₃等、固体状不純
物ＹはＳｉＯ₂等、希釈ガスＤはＮ₂であり、ａ＝５００
ｃｍ³／分、ｂ＝５００ｃｍ³／分、ｃ＝１０００ｃｍ³
／分、ｄ＝４８０００ｃｍ³／分（但し、０℃、１気
圧、以下同条件での流量を示す）である。なお、排ガス
に対する希釈排ガスの比を希釈倍率ｎとすると、希釈倍
率ｎはｎ＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／（ａ＋ｂ＋ｃ）で近似
される。エッチングガスＡ、Ｂ、Ｃの各流量が上記の場
合、希釈倍率ｎ＝２５である。

【０００９】このようにして、プラズマチャンバ１００
から排出される排ガスは、希釈されて希釈排ガスとな
る。しかし、希釈排ガスに含まれるエッチングガスは、
比較的高価であり、更に、地球温暖化係数が大きいた
め、そのまま大気に放出することなく回収して再利用す
ることが望まれる。

【００１０】そこで、エッチングガスを再利用する技術
として、従来、チャンバから排出される排ガスの一部を
そのままチャンバへ循環供給し、排ガスに含まれるエッ
チングガスを最大限利用する方法が開示されている（IE
EE International Symposiumon Semiconductor Manufac
turing Conference Proceedings (1999) 259-262頁）。
循環供給しない残りの排ガスは、従来と同様にＮ₂ガス
で希釈され、排出される（従来例１）。図７は、この従
来例１の排ガス処理装置を示す模式図である。

【００１１】図７に示すように、エッチングガスＡ、
Ｂ、及びキャリアガスＣを供給するエッチングガスボン
ベ２１０、２１５が分岐配管２３０ａ、２３０ｂ、２３
０ｃ及び合流配管２３０によりプラズマチャンバ２００
に接続されている。プラズマチャンバ２００には、プラ
ズマチャンバ２００内を排気して減圧状態に保つ真空ポ
ンプ２５０及び２６０が配管２３１を介して接続され、
真空ポンプ２６０には排ガスを希釈する希釈ガスＤを供
給する希釈ガスボンベ２２０が配管２３２により接続さ
れている。エッチングガスＡ、Ｂ、キャリアガスＣ及び
希釈ガスＤが夫々流れる配管２３０ａ、２３０ｂ、２３
０ｃ及び２３２には、夫々流量調節器２４０ａ、２４０
ｂ、２４０ｃ、及び２４２が設けられている。また、配
管２３１における真空ポンプ２５０の下流側であって真
空ポンプ２６０の上流側の位置と、配管２３０における
プラズマチャンバ２００の入口側の位置との間には、配
管２３４が接続されており、この配管２３４には流量調
節バルブ２３５が具備されている。これにより真空ポン
プ２５０からの排ガスをそのまま再びプラズマチャンバ
２００に循環させるようになっている。

【００１２】このように構成された従来例１の排ガス再
利用装置においては、真空ポンプ２５０から排出された
排ガスの一部がそのままプラズマチャンバ２００に供給
され、前記排ガスの残部が真空ポンプ２６０に運ばれ、
希釈ガスにより希釈されて排ガス回収装置２７０に供給
される。プラズマチャンバ２００には、ボンベ２１０、
２１５から供給されるエッチングガスＡ、Ｂ、Ｃ及び循
環供給された排ガスが導入される。これにより、排ガス
の一部が再利用されている。

【００１３】また、エッチング装置の外側、即ち真空ポ
ンプ２６０以降の大気圧環境に排気回収装置を設けて排
ガスを回収する技術がある。例えば、米国特許第５５０
２９６９に記載の回収方法においては、予めＨＦ等の不
純物を前処理して除去し、その後、希釈排ガスを冷却す
ることによりエッチングガスを液体又は固体とし、これ
によりエッチングガス成分を希釈ガスのＮ₂から分離し
て回収する方法が開示されている（従来例２）。

【００１４】また、例えば電子材料（１９９８年４月
号）第７９乃至８４頁においては、気体分離膜によりエ
ッチングガスを希釈ガスのＮ₂と分離し、濃縮して回収
する技術が開示されている（従来例３）。

【００１５】更に、特開平６−２５２０９５号公報に
は、排ガスを未反応のエッチングガスと固形物とに分離
し、この未反応エッチングガスを次のエッチング処理に
再使用するエッチング方法及び装置が開示されている
（従来例４）。

【００１６】更にまた、特開２０００−６８２１２号公
報には、排ガスから未反応の三フッ化塩素を分離・回収
し、精製した後、再度加工に使用するために循環させる
ガス循環機構を有する半導体装置製造方法及び装置が開
示されている（従来例５）。この従来例５においては、
未反応エッチングガスを分離・回収する方法として、温
度差による分離法、膜による分離法及び吸着剤を使用し
た分離法が開示されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１においては、上述した如く、排ガスには不純物と未反
応のエッチングガスとが含まれているため、排ガスを循
環させると、プラズマチャンバに供給するエッチングガ
スの組成は循環させない場合の組成と異なってしまい、
所望のエッチング反応が得られなくなる。即ち、循環さ
せない場合は、エッチングガスは化学種Ａ、Ｂ、Ｃの濃
度がａ／（ａ＋ｂ＋ｃ）、ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）、ｃ／
（ａ＋ｂ＋ｃ）である混合ガス［ａＡ＋ｂＢ＋ｃＣ］
（以下、望ましいエッチングガスという）であるのに対
し、排ガスの組成はこの望ましいエッチングガス組成と
は異なるため、排ガスを循環させるとエッチングチャン
バ内のエッチングガス組成は望ましいエッチングガス組
成から外れてしまうという問題点がある。

【００１８】循環する際に、不純物を除去し、不足分の
エッチングガスを補給してエッチングガスの組成を望ま
しいエッチングガスと同一にできれば、所望のエッチン
グ反応が可能となる。しかし、循環しているループ（配
管２３１、２３４、２３０及びポンプ２５０で構成され
た部分）はプラズマチャンバと同程度の減圧環境を維持
する必要があり、効率よく不純物を除去すること、及び
エッチングガスの組成比をモニターし不足分を補給する
ことは困難である。従って、所望のエッチングを行うに
は、望ましいエッチングガスの組成から外れないように
循環する排ガス量をなるべく少なく制限する必要があ
る。このように、従来例１においては、循環できる排ガ
ス、即ち再利用できるエッチングガスは、排ガスの極め
て一部であり、循環できない排ガスは未利用のままエッ
チング装置外に排出されてしまうという問題点がある。

【００１９】また、従来例２のように、冷却により排ガ
スからエッチングガスを回収する場合、エッチングガス
を液化させるための極低温環境を作る必要がある。更
に、従来例３のように、膜により排ガスからエッチング
ガスを濃縮分離する場合、濃縮率を上げるには膜分離操
作を多段にする必要がある。このため、従来例２及び従
来例３は、いずれも、装置が大型になるという欠点を有
し、これらの回収装置をエッチング装置が置かれたクリ
ーンルーム内に設置することは極めて困難である。この
ため、これらの回収装置はクリーンルーム外に設置し、
クリーンルーム内にある複数のエッチング装置の排気を
集約してクリーンルーム外の回収装置へ移送することに
なる。

【００２０】従って、回収装置で回収されるエッチング
排ガスは、複数のエッチング装置で利用したエッチング
ガスの排ガスが混合された状態となり、回収したガスを
そのままエッチング装置に供給することはできず、エッ
チングガス毎に精製分離する操作が必要となる。

【００２１】例えば、第１の装置でＡ１、Ｂ１及びＣ１
からなるガスを利用し、第２の装置ではＡ２、Ｂ２及び
Ｃ２からなるガスを利用していると、回収ガスは化学種
Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ａ２、Ｂ２及びＣ２の混合状態とな
り、このまま第１の装置又は第２の装置で再利用するこ
とはできない。これらの排ガスを再利用するには、少な
くともＡ１、Ｂ１及びＣ１と、Ａ２、Ｂ２及びＣ２とに
分離する必要がある。従って、装置が大型化してしまう
という問題点がある。

【００２２】また、従来例４においては、パージガス
（希釈ガス）を流していないため、重合物の析出、腐食
及び収支沈着等が生じるという問題点がある。上述した
如く、ポンプの構造上パージガスを完全に停止して運転
することは不可能である。また、この問題を解決するた
めに、希釈ガスを流した場合には、フィルタ又はサイク
ロン等の分離手段を施してもエッチングガスとパージガ
スとは分離することができないため、所定濃度のエッチ
ングガスを得ることができないという問題点がある。

【００２３】更に、従来例５に記載の三フッ化塩素を使
用する装置においては、パージガス（希釈ガス）が使用
されていない。従って、従来例４と同様の問題を生じ
る。また、温度差による分離法は、エッチングガスとし
て、三フッ化塩素（沸点１１．７５℃）という比較的沸
点が高いガスであって、パージガスで希釈されていない
高濃度のガスには適用できるが、沸点が低いガスには適
用できないという問題点がある。例えば、ＣＦ₄（沸点
−１２８℃）又はＣＨ₃（沸点−８３℃）等の沸点が低
いエッチングガスを使用した場合には、従来例２のよう
に、エッチングガスを分離・回収するための装置が大型
化するという問題点がある。

【００２４】このように、従来例１、４及び５のように
個々のエッチング装置で排ガスを循環させる場合は、排
ガス中のエッチングガスの一部しか再利用できないか、
又は特殊なエッチングガスしか再利用できないという問
題点がある。また、これらの全ての装置において、希釈
ガスにより排ガスを希釈して、重合物の析出、腐食及び
収支沈着等を防止したとした場合、温度差を利用した方
法では希釈ガスの量が多くなると、エッチングガスの回
収率が低くなってしまう。いま、エッチングガスＲの濃
度がｒ、その他気体（希釈ガス）の濃度が（１−ｒ）で
あり、全体積がＱの希釈排ガスを、エッチングガスのみ
が液化する冷却温度で冷却する場合を考える。この冷却
温度で、エッチングガスが一部液化して平衡に達したと
きの気相に残ったエッチングガスの量をＮ_R（その他は
液化しないので、Ｑ・（１−ｒ）が気相に残ってい
る。）とすると、Ｑ・ｋ：Ｑ（１−ｋ）＝Ｎ_R：Ｑ・
（１−ｒ）である。但し、ｋはエッチングガスの冷却温
度での［飽和蒸気圧／全圧］に近似できる。このため、
エッチングガスの回収率は、回収率＝（Ｑ・ｒ−Ｎ_R）
／（Ｑ・ｒ）＝１−ｋ（１−ｒ）／｛ｒ（１−ｋ）｝と
なる。従って、希釈排ガス（１−ｒ）の量が多くなる
と、回収率は低くなってしまう。

【００２５】一方、従来例２及び従来例３のように、排
ガスに含まれるエッチングガスの大部分を再利用する場
合は、排ガスを回収した後に、未反応エッチングガスと
希釈ガスとを精製分離する必要があるため、装置が大型
化するという問題点がある。

【００２６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、装置の小型化が容易であり、エッチング装
置毎に装着することができると共に、プラズマ反応に使
用した後の排ガス全てを再利用することができ、排ガス
成分を高効率で回収することができる排ガス再利用装置
及び排ガス再利用方法を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る排ガス再利
用装置は、プラズマ反応を行うプラズマチャンバと、こ
のプラズマチャンバにエッチングガスを供給するエッチ
ングガス供給部と、前記プラズマチャンバ内のガスを排
気する真空ポンプ部と、この真空ポンプ部の排ガスを希
釈ガスにより希釈して希釈排ガスを生成する希釈排ガス
生成部と、前記希釈排ガスを精製して不純物が除去され
た精製ガスを生成する精製部と、前記精製ガスを分配し
て前記プラズマチャンバ及び前記希釈ガス生成部に夫々
エッチングガス及び希釈ガスとして供給する精製ガス分
配供給部と、を有し、前記プラズマチャンバにおけるプ
ラズマ反応に必要なエッチングガスが前記エッチングガ
ス供給部及び前記精製ガス分配供給部の双方から供給さ
れることを特徴とする。

【００２８】この場合に、前記精製ガス、前記希釈排ガ
ス及び前記プラズマチャンバに供給される総エッチング
ガスに含まれる各エッチングガスの濃度を測定する濃度
測定装置を有することが好ましい。

【００２９】また、例えば、前記精製ガス分配供給部か
ら前記プラズマチャンバに供給される精製ガス中のエッ
チングガスＡの流量をａ₁、前記エッチングガス供給部
から前記プラズマチャンバに供給されるエッチングガス
Ａの流量をａ−ａ₁、前記希釈ガスとして精製ガスでは
なく窒素ガス又はアルゴンガスからなる不活性ガスを使
用しこれを流量ｄで希釈ガス生成部に供給した場合に前
記濃度測定装置により測定された希釈排ガス中のエッチ
ングガスＡの濃度をＣ_ADとしたとき、前記プラズマチャ
ンバに供給されるエッチングガスＡの総流量はａであ
り、ａ₁はａ₁＝（ａ＋ｄ）×Ｃ_ADである。

【００３０】更に、例えば、エッチング開始からＴ＝ｔ
１時間後の精製ガス中のエッチングガスＡの濃度をＣ_A
^T=t1、Ｔ＝ｔ２時間後の精製ガス中のエッチングガスＡ
の濃度をＣ_A ^T=t2とし、前記精製ガスの総量をＧとした
とき、エッチングガスＡの補正量Δａは、Ｇ（Ｃ_A ^T=t2
−Ｃ_A ^T=t1）であり、エッチングガス供給部から前記プ
ラズマチャンバに供給するエッチングガスＡの流量をａ
−（ａ₁＋Δａ／（ｔ２−ｔ１））とし、前記プラズマ
チャンバに供給される精製ガス中のエッチングガスの流
量をａ₁＋Δａ／（ｔ２−ｔ１）とする。

【００３１】本発明に係る排ガス再利用方法は、プラズ
マ反応を行うプラズマチャンバにエッチングガス供給部
からエッチングガスを供給する工程と、希釈排ガス生成
部にて前記プラズマチャンバの排ガスを希釈ガスにより
希釈して希釈排ガスを生成する工程と、前記希釈排ガス
から不純物を除去して精製ガスを生成する工程と、前記
精製ガスを精製ガス分配供給部に供給する工程と、前記
精製ガス分配供給部から精製ガスの一部をエッチングガ
スとして前記プラズマチャンバに供給すると共に、残部
を希釈ガスとして前記希釈排ガス生成部に供給する工程
とを有することを特徴とする。

【００３２】この場合に、前記希釈排ガスに含まれる各
エッチングガス濃度、前記精製ガスに含まれる各エッチ
ングガス濃度、及び／又は前記プラズマチャンバに供給
される総エッチングガスに含まれる各エッチングガス濃
度を測定する工程を有し、各エッチングガス濃度から前
記エッチングガス供給部からのエッチングガス供給量を
算出することができる。

【００３３】本発明においては、精製部で得られた精製
ガスをプラズマチャンバに戻す量を、プラズマ反応で未
反応であった量とし、プラズマ反応に必要なエッチング
ガスの量のうち不足するエッチングガス、即ちプラズマ
反応に使用され消費された量のエッチングガスのみエッ
チングガス供給部から供給することができる。これによ
り、エッチングチャンバ内のエッチングガス組成を変化
させることなく排ガスを再利用できる。そして、精製ガ
スの内、エッチングガスとして使用されなかった残部を
希釈ガスとして使用することにより、排ガスから不純物
を取り除いた精製ガスの全てを再利用することができ
る。また、希釈ガスは、プラズマ反応に使用されるエッ
チングガスと同一の化学種から構成されているため、精
製ガスから希釈ガスを分離する必要がない。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
第１実施例に係る排ガス再利用装置を示すブロック図で
ある。エッチングガスＡ、Ｂ及びキャリアガスＣを貯留
したエッチングガス供給部としてのエッチングガスボン
ベ４，５から、分岐配管１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び合
流配管１０を介してエッチングガスがプラズマチャンバ
１に供給される。プラズマチャンバ１には配管１１を介
して真空ポンプ６，７が接続されており、真空ポンプ
６，７により排気されたプラズマチャンバ１の排ガスは
配管１１を介して乾式精製部８に供給される。プラズマ
チャンバ１側の真空ポンプ６は、例えばターボポンプで
あり、プラズマチャンバ１内を高真空に排気するもので
ある。一方、乾式精製部８側の真空ポンプ７はルーツポ
ンプ（ドライポンプ）であり、プラズマチャンバ１内を
荒引きするものである。真空ポンプ６は大気圧環境では
使用できず、荒引き用の真空ポンプ７が必要であるが、
真空ポンプ７はそれ単独でも使用することができる。但
し、排気速度及び真空度を上げるためには真空ポンプ６
を使用した方が好ましい。

【００３５】乾式精製部８は排ガス（後述する希釈排ガ
ス）を精製して排ガスから、ガス状不純物Ｘ及び固体状
不純物Ｙを取り除いて系外に排出し、未反応のエッチン
グガスのみが通過する。乾式精製部８と分配供給部９と
の間には配管１２が接続されており、この配管１２には
移送ポンプ１６が設けられていて、この移送ポンプ１６
により、排ガスから精製された未反応のエッチングガス
が配管１２を介して分配供給部９に供給される。この分
配供給部９から未反応のエッチングガス（精製ガス）の
一部が配管１３を介して真空ポンプ７に供給され、残部
は配管１４を介して配管１０に返戻され、プラズマチャ
ンバ１に供給される。配管１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１
３、１４には夫々流量調整器１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、
１５ｄ、１５ｅが設けられている。

【００３６】次に、上述の如く構成された本実施例の排
ガス再利用装置の動作について説明する。エッチングガ
ス供給部４、５からエッチングガスＡ、Ｂ及びキャリア
ガスＣがプラズマチャンバ１に供給され、プラズマチャ
ンバ１から排ガスが真空ポンプ６，７により排気され、
乾式精製部８にて排ガス（希釈排ガス）中の未反応のエ
ッチングガス成分が精製されて分配供給部９に供給され
る。この未反応のエッチングガス（精製ガス）は分配供
給部９からその一部が希釈ガスとして真空ポンプ７に供
給され、残部がエッチングガスとしてプラズマチャンバ
１に返戻される。分配供給部９から供給された希釈ガス
は真空ポンプ７にてプラズマチャンバ１からの排ガスに
添加され、この排ガスを希釈し希釈排ガスとなって乾式
精製部８に供給される。

【００３７】プラズマチャンバ１内で生じる全体の反応
は下記数式１で表される。

【００３８】

【数１】ａＡ＋ｂＢ＋ｃＣ→ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ＋ｘ
Ｘ＋ｙＹ

【００３９】なお、各記号の意味は、図６について説明
したものと同様である。即ち、Ａ、Ｂ及びＣはエッチン
グガスを示し、これらのエッチングガスＡ、Ｂ及びＣの
プラズマチャンバ１に供給される流量が夫々ａ，ｂ及び
ｃである。また、このエッチングガスがプラズマ反応に
供された後、プラズマチャンバ１から排出される排ガス
の中に含まれる未反応のエッチングガスＡ、Ｂ及びＣの
量（流量）を夫々ａ₁、ｂ₁及びｃ₁とする。また、Ｘは
副生したガス状不純物、Ｙは副生した固体状不純物、及
び後述するＤは希釈ガスを示し、夫々ｘ、ｙ、及びｄは
その量（流量）を示す。また、希釈倍率ｎは任意の値を
とるが、上述した従来例と同様の流量の場合、ｎ＝２５
となる。

【００４０】先ず、分配供給部９からプラズマチャンバ
１に［ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ］（エッチングガスＡ、Ｂ
及びＣを夫々流量ａ₁、ｂ₁及びｃ₁で流した場合と同一
組成で同一流量の混合ガスを示す：以下同じ）を供給す
ると共に、エッチングガス供給部４，５からエッチング
ガスＡ、Ｂ及びＣを夫々（ａ−ａ₁）、（ｂ−ｂ₁）及び
（ｃ−ｃ₁）の流量で補給する。これにより、プラズマ
チャンバ１の入口では、プラズマ反応に必要な所定量の
エッチング混合ガス［ａＡ＋ｂＢ＋ｃＣ］が得られる。

【００４１】プラズマチャンバ１内では、エッチング反
応が生じ、プラズマチャンバ１からは、上記数式１に示
すように、［ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ＋ｘＸ＋ｙＹ］の排
ガスが排出される。そして、真空ポンプ７に対し、ガス
状不純物Ｘ及び固体状不純物Ｙによるポンプ及び配管内
部の腐食防止、析出防止及び微粉末の沈着防止のため、
分配供給部９から[(ｎ−１)（ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ）]
の希釈ガスを供給して排ガスを希釈する。よって、希釈
排ガスは、［（ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ＋ｘＸ＋ｙＹ）＋
（ｎ−１）（ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ）］＝［ｎ（ａ₁Ａ＋
ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ）＋ｘＸ＋ｙＹ］となる。この希釈された
希釈排ガス［ｎ（ａ₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ）＋ｘＸ＋ｙ
Ｙ］は、排ガス精製部８により精製されて[ｎ（ａ₁Ａ＋
ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ）]の精製ガスが生成される。そして、こ
の精製ガスは、分配供給部９に供給されて、再び循環利
用される。これらの一連の操作により、排ガスの不純物
を除去して、エッチングガス及び希釈ガスとして使用す
ることにより、所定の組成のエッチングガスをプラズマ
チャンバ１に供給することができると共に、排ガスをほ
ぼ全量、循環再利用することが可能となる。未反応のエ
ッチングガスＡ、Ｂ、Ｃの流量ａ₁，ｂ₁，ｃ₁は化学反
応の理論値又は経験則等により決めることができる。

【００４２】次に、図２を参照して本発明の第２実施例
に係る排ガスの再利用装置について説明する。図２にお
いて、図１と同一構成物には同一符号を付してその詳細
な説明は省略する。エッチングガス供給部としてのエッ
チングガスボンベ４，５から供給されるエッチングガス
Ａ、Ｂ、Ｃのガス流量が夫々流量調節器１５ａ、１５
ｂ、１５ｃにより流量ｑ_A、ｑ_B、ｑ_Cに調節されるよう
になっている。また、流量調整器１５ｄ、１５ｅによ
り、真空ポンプ７及びプラズマチャンバ１に夫々希釈ガ
ス及びエッチングガスとして分配供給される精製ガスの
流量が夫々ｑ_D及びｑ_Rに調整されるようになっている。

【００４３】また、本実施例においては、プラズマチャ
ンバ１内に装着するウエハを交換するために使用する予
備室２０がプラズマチャンバ１に隣接して仕切り板２１
を介して設けられている。図２において、一点鎖線は大
気開放時に使用される配管系を示し、予備室２０，配管
１４，配管１１及び配管１２が夫々配管２４，２５，２
６，２７を介して排気ポンプ３１に接続されており、排
気ポンプ３１を作動させると、配管２４，２５，２６，
２７を介して、夫々予備室２０，配管１４，配管１１及
び配管１２内が排気されるようになっている。これによ
り、エッチングガス系の排気とは独立して、大気開放時
の排気系が形成されており、予備室２０、分配供給部
９、真空ポンプ７の後段及び乾式精製部８の排気を独立
して行うことができる。

【００４４】また、図２において、破線はガス成分の分
析に使用される配管系を示し、配管１０，配管１１及び
分配供給部９と、分析装置２２との間が、夫々配管２
８，２９，３０により接続されている。これにより、配
管１０，１１内のガス及び分配供給部９内のガスの成分
濃度が分析装置２２により分析されるようになってい
る。

【００４５】なお、分配供給部９の容積は、本実施例の
排ガス再利用装置で循環している精製ガスの総量Ｇとほ
ぼ等しく、循環時の圧力及び濃度変動を抑えるため、こ
の総量Ｇは、（ｑ_D×１分）以上の量が望ましい。ま
た、移送ポンプ１６から分配供給部９までの配管１２を
含む区間をポンプ１６により加圧した状態にし、分配供
給部９の容積を小さくすることも可能である。但し、分
配供給部９内部のガス流量は、１気圧、０℃の状態でｑ
_D×１分以上とすることが望ましい。

【００４６】分析装置２２は、配管１０内のエッチング
ガス、配管１１内の希釈排ガス及び分配供給部９内の精
製ガス中の各エッチングガスＡ、Ｂ及びＣの濃度を分析
し、測定する。この分析装置２２としては、例えば赤外
分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）、四重極形質量分析装置、又
はガスクロマトグラフ等を使用することができる。

【００４７】なお、本実施例のエッチングガス及びキャ
リアガスの化学種及び量は、例えば、エッチングガスＡ
はＣＦ₄、エッチングガスＢはＣＨＦ₃、キャリアガスＣ
はＡｒである。また、上記数式１により生成されるガス
状不純物ＸはＳｉＦ₄、ＨＦ、ＣＦ、ＣＦ₂、及びＣＦ₃
等、固体状不純物ＹはＳｉＯ₂等、希釈ガスＤはＮ₂等で
あり、ａ₁＝５００ｃｍ³／分、ｂ₁＝５００ｃｍ³／分、
ｃ₁＝１０００ｃｍ³／分、ｄ＝４８０００ｃｍ³／分
（但し、０℃、１気圧での流量を示す。以下、流量は同
一条件での流量である）である。

【００４８】次に、上述の如く構成された本実施例の排
ガス再利用装置の動作について説明する。本実施例の排
ガス再利用装置においては、エッチング装置の運転を開
始した直後の初期状態における流量調整過程と、エッチ
ング装置が通常運転になった後の定常状態における流量
調整過程とがある。なお、本実施例のプラズマチャンバ
では、上記数式１に示す反応が生じているものとする。

【００４９】先ず、初期状態における流量調整過程につ
いて説明する。 ステップ１ 予め、真空ポンプ７に対し、従来と同様に、Ｎ₂等の希
釈ガスＤを流量ｄで供給する。 ステップ２ プラズマチャンバ１に対し、エッチングガスボンベ４，
５から、プラズマ反応に必要な所定流量のエッチングガ
ス［ａＡ］、［ｂＢ］、［ｃＣ］を供給し、プラズマチ
ャンバ１内でエッチングを行う。 ステップ３ 真空ポンプ７から排出された希釈排ガスについて、分析
装置２２によりエッチングガスＡ、Ｂ、Ｃの濃度を分析
する。 ステップ４ 希釈ガスとしてＮ₂ガスが使用されたときに、希釈排ガ
ス中のエッチングガスＡ，Ｂ，Ｃの各濃度をＣ_AD，
Ｃ_BD，Ｃ_CDとすると、これらの濃度Ｃ_AD，Ｃ_BD，Ｃ
_CDは、下記数式２で近似できる。従って、下記数式３か
らａ₁、ｂ₁、ｃ₁が求まる。

【００５０】

【数２】 Ｃ_AD＝ａ₁／（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁＋ｘ＋ｙ＋ｄ）≒ａ₁／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ） Ｃ_BD＝ｂ₁／（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁＋ｘ＋ｙ＋ｄ）≒ｂ₂／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ） Ｃ_CD＝ｃ₁／（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁＋ｘ＋ｙ＋ｄ）≒ｃ₂／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）

【００５１】

【数３】ａ₁＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）Ｃ_AD ｂ₁＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）Ｃ_BD ｃ₁＝（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）Ｃ_CD

【００５２】ステップ５ 後述する装置運転開始時の手順に従って、装置内の大気
及びＮ₂等の希釈ガスＤを、エッチングガスＡ、Ｂ、Ｃ
がａ₁：ｂ₁：ｃ₁の割合で混合されたガスで置換する。 ステップ６ 流量調節器１５ｅ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各流量ｑ
_R、ｑ_A、ｑ_B、ｑ_Cをｑ _R＝ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁、ｑ_A＝ａ−
ａ₁、ｑ_B＝ｂ−ｂ₁、ｑ_C＝ｃ−ｃ₁になるように調整し
て、定常状態のエッチング工程に移る。

【００５３】次に、エッチング装置が定常運転している
ときのエッチングガス調整方法について説明する。上述
の方法でａ₁、ｂ₁、ｃ₁を求めることができるが、分析
誤差及び近似計算による誤差等により、長期運転を行う
と、循環しているエッチングガスの組成が想定した濃度
から外れていくことが予想される。このため、定期的に
分配供給部９の精製ガス、プラズマチャンバ１の入口の
エッチングガス、又は真空ポンプ７の出口の希釈排ガス
に含まれる各エッチングガス濃度を分析し、以下の手順
で調整を行う。 ステップ１ 装置内で循環利用している精製ガスの総量Ｇを見積も
る。 ステップ２ 前回流量を調整した時点をＴ＝ｔ１とし、Ｔ＝ｔ１から
Ｔ＝ｔ２までのエッチング延べ時間Ｔ＝ｔ２―ｔ１を見
積もる。 ステップ３ Ｔ＝ｔ２時間後の分配供給部９の精製ガスを分析装置２
２により分析し、エッチングガスＡ、Ｂ及びＣの各濃度
Ｃ_A ^T=t2、Ｃ_B ^T=t2及びＣ_C ^T=t2を求める。 ステップ４ 単位時間あたりの各エッチングガスＡ、Ｂ及びＣの各補
正量Δａ／（ｔ２−ｔ１）、Δｂ／（ｔ２−ｔ１）及び
Δｃ／（ｔ２−ｔ１）を後述するようにして求める。 ステップ５ 各補正量に基づいて各流量調節器を調整する。即ち、各
流量調節器１５ｅ、１５ａ、１５ｂ及び１５ｃの流量
は、夫々下記数式４にて示す量に調整する。

【００５４】

【数４】ｑ_R＝（ａ₁＋Δａ／（ｔ２−ｔ１））＋（ｂ₁
＋Δｂ／（ｔ２−ｔ１））＋（ｃ₁＋Δｃ／（ｔ２−ｔ
１）） ｑ_A＝ａ−（ａ₁＋Δａ／（ｔ２−ｔ１）） ｑ_B＝ｂ−（ｂ₁＋Δｂ／（ｔ２−ｔ１）） ｑ_C＝ｃ−（ｃ₁＋Δｃ／（ｔ２−ｔ１））

【００５５】上述の如く流量を調整して、エッチングを
実施する。このようにして、定期的な分析と流量調整と
を行うことで、エッチング反応の物質収支により一層近
づけた制御が可能になる。

【００５６】次に、単位時間あたりの補正量Δａ／（ｔ
２−ｔ１）、Δｂ／（ｔ２−ｔ１）及びΔｃ／（ｔ２−
ｔ１）の求め方について説明する。上記数式１が過不足
なく進行した場合、本来調整すべき流量は、ｑ_R＝ａ₁＋
ｂ₁＋ｃ₁である。この場合、Ｔ＝（ｔ２−ｔ１）の時間
にａ₁、ｂ₁、ｃ₁に夫々Δａ、Δｂ、Δｃの誤差があっ
たとする。これを数式１に代入すると、 （ａ−Δａ）Ａ＋（ｂ−Δｂ）Ｂ＋（ｃ−Δｃ）Ｃ→ａ
₁Ａ＋ｂ₁Ｂ＋ｃ₁Ｃ＋ｘＸ＋ｙＹ＋ΔａＡ＋ΔｂＢ＋Δ
ｃＣ であるから、整理して下記数式５が得られる。

【００５７】

【数５】｛ａ−（ａ₁−Δａ）｝Ａ＋｛ｂ−（ｂ₁−Δ
ｂ）｝Ｂ＋｛ｃ−（ｃ₁−Δｃ）｝Ｃ→ｘＸ＋ｙＹ＋Δ
ａＡ＋ΔｂＢ＋ΔｃＣ

【００５８】右辺の副生したガス状不純物Ｘ及び副生し
た固体状不純物Ｙは乾式精製部８により除去されるの
で、循環しているエッチングガスには、Ｔ＝（ｔ２−ｔ
１）の時間にΔａＡ＋ΔｂＢ＋ΔｃＣの誤差が蓄積され
ることになる。

【００５９】また、分配供給部９内のＴ＝ｔ１直後の化
学種の濃度は、 Ｃ_A ^T=t1＝ａ₁／（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁） となる。なお、エッチングガスＡの総量は、約ａ₁Ｇ／
（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁）であり、Ｔ＝ｔ２時間後には Ｃ_A ^T=t2＝｛ａ₁Ｇ／（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁）＋Δａ｝／（Ｇ
＋Δａ＋Δｂ＋Δｃ）≒｛ａ₁Ｇ／（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁）＋
Δａ｝／Ｇ である。

【００６０】従って、補正量Δａは下記数式６により求
められる。

【００６１】

【数６】Δａ＝Ｇ｛Ｃ_A ^T=t2−ａ₁／（ａ₁＋ｂ₁＋
ｃ₁）｝＝Ｇ（Ｃ_A ^T=t2−Ｃ_A ^T=t1）

【００６２】化学種Ｂ及びＣについても同様に求められ
る。これにより、各エッチングガスの補正量を求めるこ
とができる。

【００６３】例えば、望ましいエッチングガスの供給量
をａ＝５００ｃｍ³／分、ｂ＝５００ｃｍ³／分、ｃ＝１
０００ｃｍ³／分とし、初期状態（Ｎ₂で希釈したとき）
でｄ＝４８００ｃｍ³／分としたときに、Ｃ_AD=０．９
％，Ｃ_BD=０．８％，Ｃ_CD=１．９％であれば、 Ａ：ａ₁≒０．９％×５００００ｃｍ³／分＝４５０ｃｍ³／分 ａ−a₁≒５０ｃｍ³／分 Ｂ：ｂ₁≒０．８％×５００００ｃｍ³／分＝４００ｃｍ³／分 ｂ−ｂ₁≒１００ｃｍ³／分 Ｃ：ｃ₁≒１．９％×５００００ｃｍ³／分＝９５０ｃｍ³／分 ｃ−ｃ₁≒５０ｃｍ³／分 となる。また、循環運転をした場合、例えば、Ｇ＝１０
００００ｃｍ³、ｔ１＝０、ｔ２＝１００００分、Ｃ_A
^T=t2＝２４％、Ｃ_B ^T=t2＝２１％、Ｃ_C ^T=t2＝５５％とす
ると、 Ｃ_A ^T=t1＝４５０／（４５０＋４００＋９５０）＝２５．０％ Ｃ_B ^T=t1＝４００／（４５０＋４００＋９５０）＝２２．２％ Ｃ_C ^T=t1＝９５０／（４５０＋４００＋９５０）＝５２．８％ Δａ／ｔ２＝１０００００／１００００×（０．２５−０．２４）＝０．１ｃｍ ³ ／分 Δｂ／ｔ２＝１０００００／１００００×（０．２２２−０．２１）＝０．１２ ｃｍ³／分 Δｃ／ｔ２＝１０００００／１００００×（０．５２８−０．５５）＝−０．２ ２ｃｍ³／分 となる。

【００６４】従って、ｑ_A、ｑ_B、及びｑ_Cの流量を夫々
ａ₂＝４５１．１、ｂ₂＝４００．１２、及びｃ₂＝９４
９．７８ｃｍ³と新たに設定して、各流量調節器１５
ａ、１５ｂ、１５ｃを調整すればよい。

【００６５】次に、エッチングガスを循環させている配
管、プラズマチャンバ１、精製部８及び分配供給部９を
大気に開放する必要がある装置運転開始時、メンテナン
ス時、及びウエハ交換時の各動作について説明する。

【００６６】装置運転開始時においては、先ず、装置を
立ち上げる際、エッチングガスが供給される装置の内
部、即ちプラズマチャンバ、配管、ポンプ、乾式精製装
置、分配容器の大気又は希釈ガスＤを、ボンベ１０、１
５のエッチングガスを供給して置換する。このときの各
成分の流量比は、Ａ：Ｂ：Ｃ＝ａ₁：ｂ₁：ｃ₁である。
なお、大気が混入する置換時のエッチングガス排気は、
循環利用することは好ましくないため、ポンプ３１によ
り、別の排気に排出する。充分置換が終わった時点で、
ポンプ３１の排気を停止し、エッチングガスの循環を開
始する。また、流量調節器１５ｄの流量ｑ_Dを調節し、
約（ｎ−１）（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁）の流量にする。なお、
この流量ｑ_Dは、希釈ガスの流量であるので、（ｎ−
１）（ａ₁＋ｂ₁＋ｃ₁）ではなく、（ｎ−１）（ａ＋ｂ
＋ｃ）であっても問題はない。

【００６７】メンテナンス時の手順においては、先ず、
メンテナンスする部分と隣接した部分を遮断する。例え
ば、メンテナンスする部分がプラズマチャンバ１であれ
ば、プラズマチャンバ１の入口及び出口のバルブ（図示
せず）を閉じる。次に、メンテナンスする部分のガスを
ポンプ３１により排出し、必要に応じて大気をメンテナ
ンスする部分に供給する。

【００６８】次に、メンテナンスのために開放する。そ
して、メンテナンスの終了後は、大気をポンプ３１によ
り排出し、エッチングガス供給部４，５からエッチング
ガスを供給して置換する。このときの各エッチングガス
成分の流量比は、Ａ：Ｂ：Ｃ＝ａ₁：ｂ₁：ｃ₁である。
なお、エッチングガスのうち、例えばキャリアガスにＡ
ｒ等の不活性で温暖化係数が小さいガスを利用している
場合は、キャリアガスボンベのエッチングガス供給部５
からメンテナンスした部分にキャリアガスを供給し、再
度ポンプ３１によりキャリアガスを排出してからエッチ
ングガスで置換することが望ましい。次に、バルブを開
け、プラズマチャンバ１に隣接した部分とプラズマチャ
ンバ１とを接続し、エッチングガスの循環を開始する。

【００６９】ウエハ交換においては、予備室２０を介し
てウエハ交換する以下の手順により、大気の混入を防ぐ
ことができる。 ステップ１ 大気で置換された予備室２０にウエハを入れ、予備室２
０をポンプ３１により真空にする。 ステップ２ 分配供給部９のガスを予備室２０に供給し、プラズマチ
ャンバ１と同じ圧力にする。 ステップ３ プラズマチャンバ１と予備室２０とを仕切る仕切り板２
１を開け、ウエハを交換する。 ステップ４ 仕切り板２１を閉め、予備室２０をポンプ３１により排
気して真空にする。 ステップ５ 予備室２０に大気を導入し、ウエハを交換する。以上の
手順により、大気の混入を防ぐことが可能になる。

【００７０】なお、エッチングガスのうち、例えばキャ
リアガスにＡｒ等の不活性で温暖化係数が小さいガスを
利用している場合は、ステップ１において、予備室２０
をポンプ３１により真空にした後、エッチングガスボン
ベ５から予備室２０にキャリアガスを供給し、その後再
度予備室２０をポンプ３１により真空にすることが望ま
しい。

【００７１】次に、本発明の実施例において使用する希
釈排ガス精製部８の構成について更に詳細に説明する。
図３は、本実施例の希釈排ガス精製部８を構成する乾式
精製装置９０を示す模式的断面図である。

【００７２】図３に示すように、乾式精製装置９０は、
前段に例えばＣａＯ、ソーダライム、活性炭及びシリカ
ゲル等の吸着剤４１を充填した吸着塔４２と、後段にミ
クロフィルタ４３を具備したフィルタ塔４４とから構成
されている。真空ポンプ７からの希釈排ガスが吸着塔４
２に導入されてガス状不純物が除去され、更に後段のフ
ィルタ塔４４に導入されることにより、水分及び固体状
不純物等が吸着される。こうして精製された精製ガスが
ポンプ１６へと運ばれる。

【００７３】なお、図４に示す加圧冷却処理装置を、図
３等により構成される希釈ガス精製部８の前段に配置す
ることもできる。この加圧冷却装置９１は、冷却塔６２
にガスを加圧して供給するポンプ６１、冷媒６２ａによ
りガスを冷却する冷却塔６２及び冷却されたガスを常温
に加熱する温度調節器６３により構成されている。真空
ポンプ７からの希釈排ガスが乾式精製部８の乾式精製装
置９０に導入される前に、この加圧冷却装置９１に導入
され、加圧冷却処理される。これにより、例えば、水
分、ＣＦ₂及びＣＦ₃等のラジカル等を液化又は固体化し
た不純物６２ｂとしてエッチングガスから分離すること
が可能になり、この不純物６２ｂを除去した後の希釈排
ガスを乾式精製部８の乾式精製装置９０に供給すること
により、乾式精製装置９０の吸着剤４１の寿命を延ばす
ことができる。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明において
は、従来は部分的にしか再利用できなかったエッチング
ガスの全量を再利用することが可能になり、且つ従来大
型でクリーンルームに導入できなかったエッチングガス
回収装置が不要となる。また、個々のエッチング装置で
利用しているエッチングガスに対応できるため、個々の
エッチング装置に順次導入が可能である。不純物を除去
する精製手段は、エッチング装置の後段にあるため、減
圧環境を維持する必要がなく、効率よく不純物を除去で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る排ガス再利用装置を
示すブロック図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る排ガス再利用装置を
示す模式図である。

【図３】本発明の実施例の乾式精製装置を示す模式的断
面図である。

【図４】本発明の実施例の加圧冷却処理装置を示す模式
的断面図である。

【図５】従来の真空装置の排気システムを示すブロック
図である。

【図６】図５に示す従来の真空装置の排気システムにお
ける物質収支関係を示す模式図である。

【図７】従来例１の排ガス処理装置を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１；プラズマチャンバ ４、５；エッチングガスボンベ ６、７；真空ポンプ ８；乾式精製部 ９；分配供給部 １０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１、１２、１３、１
４、２４、２５、２６、２７；配管 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ；流量調節器 １６；移送ポンプ ２０；予備室 ２１；仕切り板 ２２；分析装置 ３１；排気ポンプ ９０；乾式精製装置 １１５；キャリアガスボンベ ｑ_A、ｑ_B、ｑ_C、ｑ_D、ｑ_R；流量 Ｘ；ガス状不純物 Ｙ；固体状不純物

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ反応を行うプラズマチャンバ
   と、このプラズマチャンバにエッチングガスを供給する
   エッチングガス供給部と、前記プラズマチャンバ内のガ
   スを排気する真空ポンプ部と、この真空ポンプ部の排ガ
   スを希釈ガスにより希釈して希釈排ガスを生成する希釈
   排ガス生成部と、前記希釈排ガスを精製して不純物が除
   去された精製ガスを生成する精製部と、前記精製ガスを
   分配して前記プラズマチャンバ及び前記希釈ガス生成部
   に夫々エッチングガス及び希釈ガスとして供給する精製
   ガス分配供給部と、を有し、前記プラズマチャンバにお
   けるプラズマ反応に必要なエッチングガスが前記エッチ
   ングガス供給部及び前記精製ガス分配供給部の双方から
   供給されることを特徴とする排ガス再利用装置。
2. 【請求項２】 前記精製ガス、前記希釈排ガス及び前記
   プラズマチャンバに供給される総エッチングガスに含ま
   れる各エッチングガスの濃度を測定する濃度測定装置を
   有することを特徴とする請求項１に記載の排ガス再利用
   装置。
3. 【請求項３】 前記精製ガス分配供給部から前記プラズ
   マチャンバに供給される精製ガス中のエッチングガスＡ
   の流量をａ₁、前記エッチングガス供給部から前記プラ
   ズマチャンバに供給されるエッチングガスＡの流量をａ
   −ａ₁、前記希釈ガスとして精製ガスではなく窒素ガス
   又はアルゴンガスからなる不活性ガスを使用しこれを流
   量ｄで希釈ガス生成部に供給した場合に前記濃度測定装
   置により測定された希釈排ガス中のエッチングガスＡの
   濃度をＣ_ADとしたとき、前記プラズマチャンバに供給さ
   れるエッチングガスＡの総流量はａであり、ａ₁はａ₁＝
   （ａ＋ｄ）×Ｃ_ADであることを特徴とする請求項２に記
   載の排ガス再利用装置。
4. 【請求項４】 エッチング開始からＴ＝ｔ１時間後の精
   製ガス中のエッチングガスＡの濃度をＣ_A ^T=t1、Ｔ＝ｔ
   ２時間後の精製ガス中のエッチングガスＡの濃度をＣ_A
   ^T=t2とし、前記精製ガスの総量をＧとしたとき、エッチ
   ングガスＡの補正量Δａは、Ｇ（Ｃ_A ^T=t2−Ｃ_A ^T=t1）で
   あり、エッチングガス供給部から前記プラズマチャンバ
   に供給するエッチングガスＡの流量をａ−（ａ₁＋Δａ
   ／（ｔ２−ｔ１））とし、前記プラズマチャンバに供給
   される精製ガス中のエッチングガスの流量をａ₁＋Δａ
   ／（ｔ２−ｔ１）とすることを特徴とする請求項２又は
   ３に記載の排ガス再利用装置。
5. 【請求項５】 プラズマ反応を行うプラズマチャンバに
   エッチングガス供給部からエッチングガスを供給する工
   程と、希釈排ガス生成部にて前記プラズマチャンバの排
   ガスを希釈ガスにより希釈して希釈排ガスを生成する工
   程と、前記希釈排ガスから不純物を除去して精製ガスを
   生成する工程と、前記精製ガスを精製ガス分配供給部に
   供給する工程と、前記精製ガス分配供給部から精製ガス
   の一部をエッチングガスとして前記プラズマチャンバに
   供給すると共に、残部を希釈ガスとして前記希釈排ガス
   生成部に供給する工程とを有することを特徴とする排ガ
   ス再利用方法。
6. 【請求項６】 前記希釈排ガスに含まれる各エッチング
   ガス濃度を測定する工程を有し、前記希釈排ガス中の各
   エッチングガス濃度から前記エッチングガス供給部から
   のエッチングガス供給量を算出することを特徴とする請
   求項５に記載の排ガス再利用方法。
7. 【請求項７】 前記精製ガスに含まれる各エッチングガ
   ス濃度を測定する工程を有し、前記精製ガス中の各エッ
   チングガス濃度から前記エッチングガス供給部からのエ
   ッチングガス供給量を算出することを特徴とする請求項
   ６に記載の排ガス再利用方法。
8. 【請求項８】 前記プラズマチャンバに供給される総エ
   ッチングガスに含まれる各エッチングガス濃度を測定す
   る工程を有し、前記総エッチングガス中の各エッチング
   ガス濃度から前記エッチングガス供給部からのエッチン
   グガス供給量を算出することを特徴とする請求項７に記
   載の排ガス再利用方法。