JP2003534112A - Hazardous gas treatment in emissions - Google Patents

Hazardous gas treatment in emissions

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JP2003534112A
JP2003534112A JP2001570334A JP2001570334A JP2003534112A JP 2003534112 A JP2003534112 A JP 2003534112A JP 2001570334 A JP2001570334 A JP 2001570334A JP 2001570334 A JP2001570334 A JP 2001570334A JP 2003534112 A JP2003534112 A JP 2003534112A
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カーティック ラマスワミー,
トニー, エス. コーシャル,
クォーク, マナス ウォン,
シャモーイル シャモーイリアン,
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセスチャンバーから排出される危険ガスを削減する装置及び方法 【解決手段】 ガスエネルギー賦与反応器及び添加ガス源を有する排出ガス処理システムを有する。反応性ガスを有する添加ガスは、排出物中の危険ガスの含有量に関連する体積流量で、プロセスチャンバーからの排出物中に導入される。   (57) [Summary] An apparatus and a method for reducing a dangerous gas discharged from a process chamber are disclosed. An exhaust gas treatment system having a gas energy delivery reactor and an additional gas source. An additive gas having a reactive gas is introduced into the effluent from the process chamber at a volume flow rate related to the content of the hazardous gas in the effluent.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、プロセスチャンバーからの排出物中の危険ガスを削除する装置及び
方法に関する。
The present invention relates to an apparatus and method for removing hazardous gases in effluent from a process chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

フルオロカーボン、クロロフルオロカーボン類、ハイドロカーボン、及び他の
フッ素含有ガスは、プロセスチャンバー内での能動的及び受動的電子回路の製造
において使用され又は副生する。これらのガスは人間に有毒であり、環境に危険
である。更に、これらは赤外線を強力に吸収し、地球温暖化の可能性が高い。特
に悪名高いのは、分解しないフッ化化合物あるいは過フッ化化合物(PFC類)
であって、寿命が長く、化学的に安定であり、その寿命はしばしば数千年を超え
る。PFC類の例として、四フッ化炭素(CF4)、ヘキサフルオロエタン(C26)、オクタフルオロシクロプロパン又は過フルオロシクロブタン(C48
、ジフルオロメタン(CH22)、ヘキサフルオロブタジエン又は過フルオロシ
クロブテン(C46)、パラフルオロプロパン(C38)、トリフルオロメタン
(CHF3)、六フッ化硫黄(SF6)、三フッ化窒素(NF3)等々があげられ
る。例えば、環境中でのCF4の寿命は約50,000年であり、地球温暖化に
650万年に及び貢献する。したがって、プロセスチャンバーから遊離する排出
物中の危険ガス、特にPFC類の含有量を削減できる装置又は方法が望まれる。
Fluorocarbons, chlorofluorocarbons, hydrocarbons, and other fluorine-containing gases are used or by-produced in the manufacture of active and passive electronic circuits within process chambers. These gases are toxic to humans and dangerous to the environment. Further, they strongly absorb infrared rays and have a high possibility of global warming. Particularly infamous is the fluorinated or perfluorinated compounds (PFCs) that do not decompose
However, it has a long life and is chemically stable, and its life often exceeds several thousand years. Examples of PFCs include carbon tetrafluoride (CF 4 ), hexafluoroethane (C 2 F 6 ), octafluorocyclopropane or perfluorocyclobutane (C 4 F 8 ).
, Difluoromethane (CH 2 F 2 ), hexafluorobutadiene or perfluorocyclobutene (C 4 F 6 ), parafluoropropane (C 3 F 8 ), trifluoromethane (CHF 3 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ). , Nitrogen trifluoride (NF 3 ) and the like. For example, the lifetime of CF 4 in the environment is about 50,000 years, contributing 6.5 million years to global warming. Therefore, an apparatus or method that can reduce the content of dangerous gases, especially PFCs, in the effluent released from the process chamber is desired.

【0003】 過フッ化化合物は、多くの半導体加工プロセスで使用されており、例えば、基
板上の酸化物層、金属層、誘電体層等の層をエッチングするのに使用される。過
フッ化化合物は化学蒸着プロセス中も使用することができる。また、過フッ化化
合物を使用すれば、エッチや蒸着の残存物からプロセスチャンバーを清浄にする
ことができる。これらの危険化合物はプロセスチャンバーに持込まれるか、又は
プロセスチャンバー内で副生物として生じ、排出ガスの気流となってチャンバー
から放出される可能性がある。
Perfluorinated compounds are used in many semiconductor processing processes, for example, for etching layers such as oxide layers, metal layers, dielectric layers, etc. on a substrate. Perfluorinated compounds can also be used during the chemical vapor deposition process. Also, the use of perfluorinated compounds can clean the process chamber from etch and deposition residues. These hazardous compounds can be carried into the process chamber or can be generated as a by-product within the process chamber and released from the chamber in a stream of exhaust gas.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

排出物中のPFC含有量を削減するためにプラズマ装置が使用されているが、
その成功には限界がある。排出物からPFCを除去する試みが従来から行われて
きたが、有意に高いパーセントでの十分な除去は証明されていない。例えば、A
r、O2及びPFC含有ガスを、プラズマチャンバーにAr対O2の容積流量比3
以上で同時に加えるという代表的な方法がある。プラズマを点火し十分に維持す
るために必要なAr対O2の容積流量比は従来法では高い。しかし、このプロセ
スでの削減効率は、多くのPFCガスで95%未満、多種のPFCガスの複雑な
混合物では、有意に95%未満である。その結果、従来法では、望ましいレベル
を超える高レベルのPFC類を環境中に放出せざるを得ない恐れがある。
Plasma devices are used to reduce the PFC content in the effluent,
There is a limit to its success. Attempts have been made in the past to remove PFCs from effluents, but significantly higher percent sufficient removal has not been demonstrated. For example, A
Gas containing r, O 2 and PFC was introduced into the plasma chamber at a volumetric flow ratio of Ar to O 2 of 3
There is a typical method of adding them at the same time. The volumetric flow ratio of Ar to O 2 required to ignite and maintain the plasma well is high with conventional methods. However, the reduction efficiency in this process is less than 95% for many PFC gases and significantly less than 95% for complex mixtures of various PFC gases. As a result, the conventional method may be forced to release a high level of PFCs exceeding the desired level into the environment.

【0005】 従って、このような有害なガスと副生物の環境への持込みを最少にすることが
望まれる。また、大気中に放出される排出ガス中の有害物を有効かつ経費の少な
い方法で最少にする必要がある。更に、PFCと他の有害なガスを可能な限り最
低レベルに削減することが必要である。特にPFC類を広汎に使用する産業では
、たとえその使用量が全世界でのPFC類の総消費量あるいは放散量に比較して
少ないものであっても、好ましくは少なくとも95%を削減することが必要であ
る。
Therefore, it is desirable to minimize the introduction of such harmful gases and by-products into the environment. It is also necessary to minimize harmful substances in the exhaust gas released into the atmosphere in an effective and cost-effective manner. Furthermore, it is necessary to reduce PFC and other harmful gases to the lowest possible levels. Especially in industries that extensively use PFCs, it is preferable to reduce at least 95% even if the amount of use is small compared to the total consumption or emission of PFCs in the world. is necessary.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

過フッ化化合物含有排出ガスの処理方法であって、排出ガスを反応器に導入す
るステップ、少なくとも一種の酸素含有ガスを有する添加ガスを、添加ガス中の
酸素原子と過フッ化化合物中の炭素原子の比が少なくとも約2.4:1となるよ
うに、酸素含有ガスの体積流量を選定して反応器に導入するステップ、及び反応
器中の排出ガス及び添加ガスにエネルギーを賦与して、排出ガス中の過フッ化化
合物の含有量を削減するステップを有する方法。
A method for treating a perfluorinated compound-containing exhaust gas, comprising the step of introducing the exhaust gas into a reactor, wherein an additive gas having at least one oxygen-containing gas is used, and oxygen atoms in the additive gas and carbon in the perfluorinated compound are added. Selecting a volumetric flow rate of the oxygen-containing gas into the reactor such that the atomic ratio is at least about 2.4: 1, and imparting energy to the exhaust gas and the additive gas in the reactor, A method comprising the step of reducing the content of perfluorinated compounds in the exhaust gas.

【0007】 過フッ化化合物含有排出ガスの処理方法であって、排出ガスを反応器に導入す
るステップ、少なくとも一種の酸素含有ガスを有する添加ガスを、添加ガス中の
酸素原子と過フッ化化合物中の硫黄原子の比が少なくとも約2.4:1となるよ
うに、酸素含有ガスの体積流量を選定して反応器に導入するステップ、及び反応
器中の排出ガス及び添加ガスにエネルギーを賦与するステップを有する方法。
A method of treating a perfluorinated compound-containing exhaust gas, comprising the step of introducing the exhaust gas into a reactor, wherein an additive gas having at least one oxygen-containing gas is added to oxygen atoms in the additive gas and a perfluorinated compound. Introducing the oxygen-containing gas into the reactor at a volumetric flow rate such that the ratio of sulfur atoms in the reactor is at least about 2.4: 1, and imparting energy to the exhaust gas and the additive gas in the reactor. A method comprising the steps of:

【0008】 過フッ化化合物含有のチャンバー排出ガスの処理方法であって、排出ガスを反
応器に導入するステップ、少なくとも一種の酸素含有ガスを有する添加ガスを、
添加ガス中の酸素原子と過フッ化化合物中の窒素原子の比が少なくとも約2.4
:1となるように、酸素含有ガスの体積流量を選定して反応器に導入するステッ
プ、及び反応器中の排出ガス及び添加ガスにエネルギーを賦与するステップを有
する方法。
A method of treating a chamber effluent gas containing a perfluorinated compound, comprising the step of introducing the effluent gas into a reactor, the additive gas having at least one oxygen-containing gas,
The ratio of oxygen atoms in the additive gas to nitrogen atoms in the perfluorinated compound is at least about 2.4.
1. A method comprising the steps of selecting a volumetric flow rate of the oxygen-containing gas to introduce into the reactor so that the ratio becomes 1: and imparting energy to the exhaust gas and the added gas in the reactor.

【0009】 チャンバーからの排出ガスにエネルギーを賦与する方法であって、不活性又は
非反応性ガスを有する添加ガスを第一の体積流量で反応器に導入するステップ、
不活性又は非反応性ガスの体積流量を第二の体積流量に変更するステップ、排出
ガスを反応器に導入するステップ、及び反応器中のガス群にエネルギーを賦与す
るステップを有する方法。
A method of imparting energy to the exhaust gas from a chamber, wherein an additive gas having an inert or non-reactive gas is introduced into the reactor at a first volume flow rate,
A method comprising the steps of changing a volumetric flow rate of an inert or non-reactive gas to a second volumetric flow rate, introducing an exhaust gas into a reactor, and imparting energy to a gas group in the reactor.

【0010】 チャンバーからの排出ガスにエネルギーを賦与する方法であって、反応性ガス
を有する添加ガスを第一の体積流量で反応器に導入するステップ、反応性ガスの
体積流量を第二の体積流量に変更するステップ、排出ガスを反応器に導入するス
テップ、及び反応器中のガス群にエネルギーを賦与するステップを有する方法。
A method for imparting energy to an exhaust gas from a chamber, wherein a step of introducing an additive gas having a reactive gas into a reactor at a first volume flow rate, a volume flow rate of the reactive gas at a second volume flow rate. A method comprising the steps of changing to a flow rate, introducing exhaust gas into the reactor, and imparting energy to the gas group in the reactor.

【0011】 フッ素含有化合物を有する内表面を有し、ガスの受容に適合されている反応器
、及び反応器中のガスにエネルギーを賦与するガスエネルギー賦与器を有する、
ガスエネルギー賦与装置。
Having a reactor having an inner surface having a fluorine-containing compound and adapted to receive gas, and a gas energy applicator for providing energy to the gas in the reactor,
Gas energy giving device.

【0012】 プロセスチャンバーからの排出ガスを処理可能なガス処理装置であって、Ba
2又はCaF2を有する内表面を有し、排出ガスの受容に適合されている反応器
、及び反応器中のガスにエネルギーを与え排出ガスを処理するガスエネルギー賦
与器を有する、ガス処理装置。
A gas treatment device capable of treating exhaust gas from a process chamber, comprising:
Gas treatment device having a reactor having an inner surface with F 2 or CaF 2 and adapted to receive exhaust gas, and a gas energy donor to energize the gas in the reactor to treat the exhaust gas .

【0013】 酸化物及び安定化剤を有する物質を有する内表面を有し、ガスの受容に適合さ
れている反応器、及び反応器中のガスにエネルギーを賦与するガスエネルギー賦
与器を有する、ガスエネルギー賦与装置。
A gas, having a reactor having an inner surface with a substance having an oxide and a stabilizer and adapted to receive gas, and a gas energy impartor for imparting energy to the gas in the reactor Energy giving device.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

本発明の特徴、形態、利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び発明
の代表的な特徴を図示する添付図面により更に良好に理解されるであろう。しか
しながら、特徴のそれぞれはこの発明全般に適用可能であって、特定の図面だけ
に関連するものではないこと、及び本発明はこれら特徴の任意の結合も包含する
ことを理解すべきである。
The features, aspects, and advantages of the present invention will be better understood with reference to the following detailed description, claims, and the accompanying drawings, which illustrate representative features of the invention. However, it should be understood that each of the features is applicable to the invention in general and is not relevant to the specific drawings only, and that the invention encompasses any combination of these features.

【0015】 本発明は、プロセスチャンバーで使用するガス処理装置及びプロセスチャンバ
ーからの排出物の危険ガス含有量を削減する方法に関する。詳細説明と添付図面
は発明の実施例を示しており、発明の限定を意図するものではない。
The present invention relates to a gas treatment device for use in a process chamber and a method of reducing the hazardous gas content of effluent from the process chamber. The detailed description and accompanying drawings illustrate embodiments of the invention and are not intended to limit the invention.

【0016】 図1に示す代表的な基板プロセッシング装置20は、例えばカリフォルニア、
サンタクララ、アプライド マテリアルズ社市販のMxP、MxP+あるいはM
xP Super eチャンバー等のチャンバー25を有し、共通に譲渡されたC
hengらのUS特許4,842,638号と5,215,619号、及びMa
ydanらのUS特許4,668,338号に一般的に記載されており、全文を
ここに引用して援用する。これらのチャンバーは、多チャンバー一体型プロセス
システムで使用することができ、例えばMaydanらのUS特許4,951,
601号に記載されており、同様にここに引用して援用する。ここに示すチャン
バー25の特別な実施例は、半導体ウエハー等の基板30のプロセッシングに適
する。この代表的な実施例は本発明を例証するためにのみ提示されており、本発
明の範囲を限定するために使用されるべきではない。
A typical substrate processing apparatus 20 shown in FIG.
Santa Clara, Applied Materials' commercially available MxP, MxP + or M
It has a chamber 25 such as xP Super e chamber and is a commonly transferred C
Heng et al., US Pat. Nos. 4,842,638 and 5,215,619, and Ma.
It is generally described in US Pat. No. 4,668,338 to ydan et al., the entire text of which is incorporated herein by reference. These chambers can be used in multi-chamber integrated process systems, such as US Patent 4,951, Maydan et al.
No. 601, which is also incorporated herein by reference. The particular embodiment of chamber 25 shown here is suitable for processing a substrate 30, such as a semiconductor wafer. This representative example is presented only to illustrate the invention and should not be used to limit the scope of the invention.

【0017】 プロセッシングの間は、チャンバー25を約500mTorr未満の低圧に減
圧し、基板30を減圧下のロード ロック トランスファー チャンバー(図示な
し)からチャンバー25のプラズマゾーン35に移動する。基板30を、機械的
又は静電的チャック45を任意に有する支持体40に保持する。典型的な静電的
チャック45は静電部材50を有し、この部材は基板30を受納するのに適した
表面53を有する誘電層52を有する。誘電層52は一個の導体であっても複数
の導体であってもよい電極55を覆っており、電極は帯電可能で基板30を静電
的に保持する。基板30がチャック45に設置された後は、電極電圧供給体60
によって電極55に基板30に対する電気的なバイアスがかけられ、基板30が
静電的に保持される。静電的チャック45の下の基台65はチャックを担持し、
基台には任意ではあるが同様にRFのバイアス電圧による電気的なバイアスがか
けられる。表面53には溝54が存在してもよく、この溝にヘリウムのような熱
伝達ガスが保持されて基板30の温度が制御される。熱伝達ガスはガス導管66
を介して供給され、導管には一以上の出口68があり、出口からガスがチャック
45の表面53に運搬され、一以上の電極55と絶縁層52を抜けて拡がる。熱
伝達ガス供給体67はガス供給路を介して導管66に熱伝達ガスを供給する。
During processing, the chamber 25 is depressurized to a low pressure of less than about 500 mTorr, and the substrate 30 is moved from the load lock transfer chamber (not shown) under reduced pressure to the plasma zone 35 of the chamber 25. The substrate 30 is held on a support 40 optionally having a mechanical or electrostatic chuck 45. A typical electrostatic chuck 45 has an electrostatic member 50, which has a dielectric layer 52 having a surface 53 suitable for receiving a substrate 30. The dielectric layer 52 covers an electrode 55, which may be a single conductor or multiple conductors, the electrode being chargeable and electrostatically holding the substrate 30. After the substrate 30 is mounted on the chuck 45, the electrode voltage supply unit 60
The electrode 55 is electrically biased with respect to the substrate 30, and the substrate 30 is electrostatically held. A base 65 under the electrostatic chuck 45 carries the chuck,
Although optional, the base is also electrically biased by the RF bias voltage. Grooves 54 may be present on the surface 53 and a heat transfer gas such as helium is retained in the grooves to control the temperature of the substrate 30. The heat transfer gas is the gas conduit 66.
Supplied through the conduit, the conduit has one or more outlets 68 from which gas is conveyed to the surface 53 of the chuck 45 and spreads through the one or more electrodes 55 and the insulating layer 52. The heat transfer gas supplier 67 supplies heat transfer gas to the conduit 66 via the gas supply passage.

【0018】 プロセスガスは、ガス源70とチャンバー25内に末端がある一以上のガスノ
ズル72を有するガス供給体69を介して、チャンバー25に導入される。チャ
ンバー25内のガスは基本的には低圧に維持される。電磁エネルギーをプロセス
ガスに加えることにより、ガスからプラズマがプラズマゾーン35に発生する。
チャンバー25内でプラズマを容量的に発生させるには、RF電圧を電極55(
陰極として機能する)にかけ、かつチャンバー25の側壁75を電気的に接地し
て他の電極(陽極)を形成する。別のチャンバーの実施例(示してない)では、
プロセスガスにエネルギーを賦与するために、チャンバー25に隣接する誘導コ
イル(示してない)にRF電流をかけてチャンバー25内にエネルギーを誘導的
に加えプラズマゾーン35にプラズマを発生させてもよい。電極55又は誘導コ
イル(示してない)にかけられるRF電流の周波数は、典型的には約50KHz
から約60MHzである。容量的に発生したプラズマの強化は、磁気的に増強さ
れた反応器の中で電子サイクロトロン共鳴によっても可能である。永久磁石や電
磁コイル等の磁界発生装置77によって磁界が与えられ、この磁界によってプラ
ズマゾーン35内でプラズマの密度と均一性が増加される。US特許4,842
,683号に記載されているように、その磁界には回転磁界が含まれ、その磁界
軸が基板30の平面に対し平行に回転するのが好ましい。
Process gas is introduced into the chamber 25 via a gas source 70 and a gas supply 69 having one or more gas nozzles 72 terminating within the chamber 25. The gas in the chamber 25 is basically maintained at a low pressure. A plasma is generated in the plasma zone 35 from the gas by applying electromagnetic energy to the process gas.
In order to capacitively generate plasma in the chamber 25, an RF voltage is applied to the electrode 55 (
Acting as a cathode) and electrically grounding the sidewall 75 of the chamber 25 to form another electrode (anode). In another chamber embodiment (not shown),
An RF current may be applied to an induction coil (not shown) adjacent chamber 25 to inductively apply energy into chamber 25 and generate a plasma in plasma zone 35 to impart energy to the process gas. The frequency of the RF current applied to electrode 55 or the induction coil (not shown) is typically about 50 KHz.
To about 60 MHz. Enhancement of the capacitively generated plasma is also possible by electron cyclotron resonance in a magnetically enhanced reactor. A magnetic field is applied by a magnetic field generator 77 such as a permanent magnet or an electromagnetic coil, and this magnetic field increases the density and uniformity of plasma in the plasma zone 35. US Patent 4,842
, 683, the magnetic field preferably includes a rotating magnetic field, the magnetic field axis of which rotates parallel to the plane of the substrate 30.

【0019】 プロセスガスとプロセス副生物を有する排出物100は、チャンバー25内を
低圧に成し得る放出システム80を通してチャンバー25から排出される。放出
システム80は放出管85を有し、この管は一又は複数のポンプ125、例えば
粗引き及び高真空ポンプに通じており、ポンプによりチャンバー25内のガスは
排除される。放出管にはスロットルバルブ82が装備されており、チャンバー2
5内のガス圧を制御する。また、エッチングプロセスの完了を判定するために、
チャンバー25内ガス種の放射線放出強度の変化を測定することにより、又は基
板30上の加工された層から反射される放射線の強度を測定することにより、光
学的な終点測定法を利用することもできる。
Effluent 100, which comprises process gases and process byproducts, exits chamber 25 through a release system 80, which can create a low pressure within chamber 25. The discharge system 80 has a discharge pipe 85, which leads to one or more pumps 125, for example roughing and high vacuum pumps, which eliminate the gas in the chamber 25. The discharge pipe is equipped with a throttle valve 82, and the chamber 2
The gas pressure in 5 is controlled. Also, to determine the completion of the etching process,
Optical end point measurements may also be used by measuring the change in the radiation emission intensity of the gas species in the chamber 25 or by measuring the intensity of the radiation reflected from the processed layer on the substrate 30. it can.

【0020】 典型的なプロセスでのチャンバー25の作業中は、基板30がプロセスチャン
バー25内の支持体40上に設置され、ガス供給体69を通してプロセスガスが
プロセスゾーン35内に導入される。プロセスガスには、例えば、CF4、C26 、C38、CHF3、SF6、NF3、CH3F、C48、CH22、C46及び
これらの等価体のようなフッ素含有ガス等の、ハロゲン含有ガスが含まれる。プ
ロセスガスは、チャンバー25内でガスエネルギー賦与器60によってエネルギ
ーを賦与され、例えば、電磁的にエネルギー賦与されたプラズマガス又はマイク
ロ波でエネルギー賦与されたガスの中で基板30を処理する。この代わりに、ガ
スを別のチャンバー(示してない)でエネルギー賦与し、チャンバー25に導入
することもできる。消費されたプロセスガスとガス状の副生物からなる排出ガス
の気流100は、プロセッシングの間及び後に、プロセスチャンバー25から放
出管85に放出される。フッ素含有ガスはプロセスチャンバー洗浄プロセスでも
使用することができる。
During operation of the chamber 25 in a typical process, the substrate 30 is placed on the support 40 in the process chamber 25 and the process gas is introduced into the process zone 35 through the gas supply 69. The process gas includes, for example, CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CHF 3 , SF 6 , NF 3 , CH 3 F, C 4 F 8 , CH 2 F 2 , C 4 F 6 and these. Halogen-containing gases such as fluorine-containing gases such as equivalents are included. The process gas is energized in the chamber 25 by a gas energy applicator 60, for example, treating the substrate 30 in an electromagnetically energized plasma gas or microwave energized gas. Alternatively, the gas can be energized in a separate chamber (not shown) and introduced into the chamber 25. An exhaust gas flow 100 consisting of the consumed process gas and gaseous by-products is discharged from the process chamber 25 to the discharge pipe 85 during and after the processing. The fluorine-containing gas can also be used in the process chamber cleaning process.

【0021】 排出物100を処理して、例えばPFCのような危険で望ましくないガスを排
出物100から削減するには、ガスエネルギー賦与反応器210を有するガス処
理システム200に排出物100を通過させてもよい。図2に例示するプラズマ
反応器のようなガスエネルギー賦与反応器210に、放出管85を介して排出物
100を運送してもよい。ガスエネルギー賦与反応器210は、ガスにエネルギ
ー賦与する反応器であって、例えばマイクロ波活性化反応器を有し、プラズマ発
生反応器に限定されない。エネルギーがガスエネルギー賦与システム220から
チャンバー215に供給されることにより、反応器チャンバー215内の排出物
100は、反応器入口211から反応器出口212に流れる際にエネルギーを加
えられる。エネルギー賦与されたガスは反応器チャンバー215内でプラズマを
生成し、排出物100の成分から遊離ラジカルを発生する。ガスエネルギー賦与
反応器210においてこの遊離ラジカルが結合し、危険ガス含有量の削減された
低害化排出物101を産出する。
To treat the effluent 100 to reduce hazardous and undesirable gases, such as PFC, from the effluent 100, the effluent 100 is passed through a gas treatment system 200 having a gas energy donation reactor 210. May be. The effluent 100 may be transported via a discharge tube 85 to a gas energy donation reactor 210, such as the plasma reactor illustrated in FIG. The gas energy imparting reactor 210 is a reactor that imparts energy to gas, and includes, for example, a microwave activation reactor, and is not limited to a plasma generation reactor. Energy is supplied to the chamber 215 from the gas energy delivery system 220 so that the effluent 100 within the reactor chamber 215 is energized as it flows from the reactor inlet 211 to the reactor outlet 212. The energized gas produces a plasma within the reactor chamber 215 that produces free radicals from the components of the effluent 100. In the gas energy donation reactor 210, these free radicals combine to produce a detoxified effluent 101 with a reduced hazardous gas content.

【0022】 一つの形態では、ガスエネルギー賦与システム220によって、RFエネルギ
ーがガスエネルギー賦与反応器210に誘導的又は容量的に加えられ、電荷イオ
ン種が反応器チャンバー215内に生成するようにしてもよい。図2の実施例で
は、ガスエネルギー賦与システム220は、反応器チャンバー215の周囲に又
は隣接して、ガスエネルギー賦与出力供給体222及び誘導アンテナ224を有
する。ガスエネルギー賦与出力供給体222は、ガスエネルギー賦与のRF電圧
をアンテナに供給してエネルギー賦与されたガス又はプラズマを反応器チャンバ
ー215内に形成する、RF源とRF適合ネットワークを有するRFエネルギー
結合システムを有することもできる。図3に示すごとく、これに代わる配置では
、一対の電極226a、bを反応器チャンバー215内に(図示通り)、又は反
応器チャンバー215外に(図示せず)設置することができる。この実施例での
ガスエネルギー賦与システム220は、ガスエネルギー賦与出力供給体222を
有し、これはRFバイアス電圧を一つの電極226aに供給し、他の電極226
bは接地のような別の電位に維持されて、電極226a、bを容量的に結合する
。図4に示す更に別の構成では、誘導的結合と容量的結合を組合せたエネルギー
を使用して排出物100にエネルギーを賦与することができる。ガスエネルギー
賦与反応器210とガスエネルギー賦与システム220を適切に一体にしたもの
として、原子状フッ素発生器ASTRON(商標)が挙げられる。これはマサチュ
ーセッツ、ウオーブン、アプライド サイエンス アンド テクノロジー社から
入手される。
In one form, RF energy is inductively or capacitively applied to the gas energy donation reactor 210 by the gas energy donation system 220 such that charged ion species are generated in the reactor chamber 215. Good. In the example of FIG. 2, the gas energy delivery system 220 has a gas energy delivery power supply 222 and an inductive antenna 224 around or adjacent to the reactor chamber 215. The gas energy delivery power supply 222 provides an RF energy coupling system having an RF source and an RF matching network that provides a gas energy delivery RF voltage to the antenna to form an energy delivery gas or plasma in the reactor chamber 215. Can also have In an alternative arrangement, as shown in FIG. 3, a pair of electrodes 226a, b can be placed within the reactor chamber 215 (as shown) or outside the reactor chamber 215 (not shown). The gas energy delivery system 220 in this example includes a gas energy delivery output supply 222 that supplies an RF bias voltage to one electrode 226a and another electrode 226.
b is maintained at another potential, such as ground, to capacitively couple electrodes 226a, b. In yet another configuration, shown in FIG. 4, combined inductive and capacitive energy may be used to donate energy to the emissions 100. A suitable integration of the gas energy delivery reactor 210 and the gas energy delivery system 220 is the atomic fluorine generator ASTRON ™. It is obtained from Massachusetts, Uoven and Applied Science and Technology.

【0023】 誘導的に又は容量的に作動するガスエネルギー賦与システム220は、反応器
チャンバー215内の排出物100に十分にエネルギーを与え、危険ガス含有量
が削減されるように設計してもよい。一つの形態として、ガスエネルギー賦与出
力供給体222に少なくとも500ワットを出力可能なRFガスエネルギー賦与
器を含ませる。ガスエネルギー賦与出力供給体222に、遠隔からオペレータ又
はコントローラによって約500から約5000ワットに調節することができる
可変出力器を備えてもよい。誘導アンテナ224は、中心軸が反応器チャンバー
215の中央を通過する長軸に一致する円対称である、一以上の誘導コイルを含
んでよい。例えば、誘導アンテナ224は、反応器チャンバー215の周囲を包
み、反応器チャンバー215を通過する排出物100にRFエネルギーを賦課す
る、長軸方向に螺旋回転するコイルを有することができる。誘導アンテナは、反
応器チャンバー215を抜ける排出ガス100の通路長にエネルギーを賦与する
のに十分な長さに伸ばすことが可能で、排出物100がガスエネルギー賦与反応
器210を通過する過程で排出物100中の危険ガス種はほぼ全て削減される。
任意であるが、誘導アンテナは反応器チャンバー215の内部に設置することが
できる。図3及び4に示す形態では、電極226a、bは対称をなしでおり、中
心軸は反応器チャンバー215の中央を通過する長軸に一致する。一つの形態で
は電極226a、bが平行する平滑な平板をなし、それらを隔てる距離は十分に
小さいので、平板226a、bの間を流れる排出ガス100にエネルギーが与え
られる。他の形態では、電極226a、bが相対する半円筒状にカーブした板を
有し、これらは反応器チャンバー215の壁に一列に並ぶ。誘導アンテナ224
の使用により、対面する電極226a、bの各々の長さが十分に長いので、反応
器チャンバー215を抜ける排出ガス100の伸長する通路にエネルギーが与え
られ、排出物100中の危険ガス種はほぼ全て削減される。
The inductively or capacitively operating gas energy delivery system 220 may be designed to energize the effluent 100 within the reactor chamber 215 sufficiently to reduce hazardous gas content. . In one form, the gas energy delivery power supply 222 includes an RF gas energy delivery device capable of outputting at least 500 watts. The gas energy delivery output supply 222 may be equipped with a variable output device that can be remotely adjusted by an operator or controller from about 500 to about 5000 watts. Induction antenna 224 may include one or more induction coils whose central axis is circularly symmetric with the long axis passing through the center of reactor chamber 215. For example, the inductive antenna 224 can have a longitudinal spiral coil that wraps around the reactor chamber 215 and imposes RF energy on the effluent 100 passing through the reactor chamber 215. The inductive antenna can be extended to a length sufficient to impart energy to the passage length of the exhaust gas 100 passing through the reactor chamber 215, and the exhaust 100 is exhausted in the process of passing through the gas energy imparting reactor 210. Almost all dangerous gas species in the object 100 are reduced.
Optionally, the inductive antenna can be installed inside the reactor chamber 215. In the configuration shown in FIGS. 3 and 4, the electrodes 226a, b are symmetrical and the central axis is coincident with the long axis passing through the center of the reactor chamber 215. In one form, the electrodes 226a, b form parallel flat plates and the distance separating them is sufficiently small that energy is provided to the exhaust gas 100 flowing between the plates 226a, b. In another form, the electrodes 226a, b have opposing semi-cylindrically curved plates that line the wall of the reactor chamber 215. Induction antenna 224
Is used to energize the elongate passage of the exhaust gas 100 through the reactor chamber 215 such that the length of each of the facing electrodes 226a, b is substantially long, so that the hazardous gas species in the exhaust 100 are substantially All reduced.

【0024】 他の形態では、ガスエネルギー賦与システム220はガス活性化器227を有
し、これによってマイクロ波が供給され、このマイクロ波により高度に解離した
ガスが生成されて反応器チャンバー215内の排出ガス100が化学的に活性化
される。この形態では、図5に略図するように、ガス活性化器227は、例えば
マサチューセッツ、ウオーブン、アプライド サイエンス アンド テクノロジ
ー社から購入できる「ASTEX」のようなマイクロ波発生器229から動力が
供給される、マイクロ波導波管228を有する。一般的に、マイクロ波発生器2
29は、マイクロ波同調部材と周波数2.54Ghzでマイクロ波を発生するこ
とができるマグネトロンマイクロ波発生器を有する。一般的に、マグネトロンは
高出力のマイクロ波発振器を有し、この中では中心の陰極に近い所の電子雲のポ
テンシャル エネルギーが、陰極の周囲の空間に放射状に位置する一連の空洞共
振器の中でマイクロ波のエネルギーに転換される。マグネトロンの共振周波数は
共振器の空洞の物理的寸法によって定まる。導波管228の断面は長方形でよく
、マイクロ波発生器の作動周波数に対応する周波数において、放射線の透過が最
適化されるように、内部寸法を選択する。例えば、2.45GHzで作動するマ
イクロ波発生器に対しては、導波管228は、5.6cm×11.2cmの長方
形を形成する。同調部材は、導波管228と同一線上でそれから見て反応器チャ
ンバー215の反対側にある、一方の末端が閉じられた導波管の短い断片(示し
てない)を有してもよい。プランジャー(示してない)を使用して同調部材が決
定する空洞の軸長を変更し、電磁界の密度が濃くなる点を変えてもよい。プラン
ジャーは日常操作中に動かすのではなく、起動中に位置決めして反応器チャンバ
ー215内部を可能な限り最高の電界にする。
In another form, the gas energy donation system 220 includes a gas activator 227, which is provided with microwaves, which generate highly dissociated gas to create a gas within the reactor chamber 215. The exhaust gas 100 is chemically activated. In this form, the gas activator 227 is powered by a microwave generator 229, such as "ASTEX", which can be purchased from, for example, Massachusetts, Oven, Applied Science and Technology, as schematically illustrated in FIG. It has a microwave waveguide 228. Generally, microwave generator 2
29 has a microwave tuning member and a magnetron microwave generator capable of generating microwaves at a frequency of 2.54 Ghz. Generally, a magnetron has a high-power microwave oscillator in which the potential energy of the electron cloud near the central cathode is in a series of cavity resonators radially located in the space around the cathode. Is converted into microwave energy. The resonance frequency of the magnetron is determined by the physical dimensions of the cavity of the resonator. The cross section of the waveguide 228 may be rectangular and the internal dimensions are selected so that the transmission of radiation is optimized at frequencies corresponding to the operating frequency of the microwave generator. For example, for a microwave generator operating at 2.45 GHz, the waveguide 228 forms a 5.6 cm x 11.2 cm rectangle. The tuning member may have a short piece of waveguide (not shown) collinear with the waveguide 228 and opposite the reactor chamber 215 from that point of view. A plunger (not shown) may be used to change the axial length of the cavity determined by the tuning member, changing the point where the density of the electromagnetic field is high. The plunger is positioned during start-up, rather than moved during daily operation, to achieve the highest electric field possible within the reactor chamber 215.

【0025】 ガスエネルギー賦与反応器210は、ガス処理システム200内の排出物10
0に架かるエネルギーが最高となるように、かつ排出物が排出物100の連続的
な流れとなってガス処理システム200を流過するように設計するのがよい。反
応器チャンバー215の形状と寸法は、排出物100がプロセスチャンバー25
内に逆拡散するのを防ぎながら、反応器チャンバー215から排出物100が拘
束のない連続した流れとなるように、選定するのがよい。放出管85と反応器チ
ャンバー215の断面積(排出物100の流れに垂直な平面での)を十分に大き
くし、排出ガスの流速がプロセスガスのチャンバーへの供給速度と同等以上にな
るようにするのがよい。さもないと、プロセスガスの逆圧がプロセスチャンバー
25内に生ずる。ひとつの形態として、放出管85と反応器チャンバー215は
最小約5mm、更に好ましくは最小約35mmの直径を有する。反応器チャンバ
ー215の反応器入口211と反応器出口212とを、図2と3に例示するごと
くずらして配置し、排出物100が反応器チャンバー215内に居留する時間を
長くしてもよいし、あるいは、図4に例示するごとく直線状に配向して排出物1
00の流れに対する障害を削減し、更にそれにより排出物100が反応器チャン
バー215内に逆流するのを防止してもよい。一つの形態として、スロットルバ
ルブ218を反応器チャンバー215又はその近傍に設置し、排出物100がガ
スエネルギー賦与反応器210に流入流出する流れを制御してもよい。スロット
ルバルブ218を制御器の制御下に置くのは任意でよい。更に他の形態では、ス
ロットルバルブ又は一方向バルブを入口211又はその近傍に設置し、排出物1
00の逆流を防止してもよい。
The gas energy donation reactor 210 is used to control the emissions 10 in the gas treatment system 200.
The energy over zero is best designed and the emissions are designed to flow through the gas treatment system 200 in a continuous stream of emissions 100. The shape and dimensions of the reactor chamber 215 are such that the effluent 100 is the process chamber 25.
The effluent 100 may be selected to have a continuous, unconstrained flow from the reactor chamber 215 while preventing back diffusion into it. The cross-sectional area of the discharge pipe 85 and the reactor chamber 215 (in the plane perpendicular to the flow of the exhaust 100) is made sufficiently large so that the flow rate of the exhaust gas is equal to or higher than the supply rate of the process gas to the chamber. Good to do. Otherwise, a back pressure of the process gas will occur in the process chamber 25. In one form, the discharge tube 85 and the reactor chamber 215 have a diameter of at least about 5 mm, more preferably at least about 35 mm. The reactor inlet 211 and the reactor outlet 212 of the reactor chamber 215 may be staggered as illustrated in FIGS. 2 and 3 to prolong the residence time of the effluent 100 in the reactor chamber 215. Alternatively, as shown in FIG. 4, the discharge 1 is oriented in a straight line.
Obstruction to the 00 flow may further reduce effluent 100 from flowing back into the reactor chamber 215. In one form, a throttle valve 218 may be installed in or near the reactor chamber 215 to control the flow of effluent 100 into and out of the gas energy donation reactor 210. Placing the throttle valve 218 under control of the controller is optional. In yet another form, a throttle valve or a one-way valve is installed at or near the inlet 211 and the exhaust 1
00 backflow may be prevented.

【0026】 一つの形態として、反応器チャンバー215は、長手方向の中心軸が排出物1
00の流路方向に平行に配向し、既存のプロセスチャンバーの設計に容易に適合
させることができる、中空の円筒を有する。プラズマ反応器の長さは十分に大き
くしてあるので、排出物は管内に十分な時間滞留し、ほぼ全ての危険ガスの排出
物中の含有量が減少する。反応器チャンバー215の精確な長さは、放出管の直
径、排出物100の組成と最大流速及び削減プラズマに架かる出力レベル等を有
する要因の組合せに依存する。排出物100が全流量約1000sccmのCF4 とO2を有し、RFガスエネルギー賦与出力供給体222が約1500ワットで
作動する場合には、十分な滞留時間は少なくとも約0.01秒、更に好ましくは
約0.1秒である。このような滞留時間をもたらす適切な長さの反応器チャンバ
ー215は、断面直径が35mm、長さが約20cmから50cmの円筒を有し
ている。
In one form, the reactor chamber 215 has a central longitudinal axis of the effluent 1
It has a hollow cylinder that is oriented parallel to the 00 channel direction and can be easily adapted to existing process chamber designs. The length of the plasma reactor is sufficiently large so that the effluent stays in the tube for a sufficient amount of time, reducing the content of almost all hazardous gases in the effluent. The exact length of the reactor chamber 215 depends on a combination of factors including the diameter of the discharge tube, the composition and maximum flow rate of the effluent 100 and the power level across the ablated plasma. If the effluent 100 has a total flow rate of about 1000 sccm CF 4 and O 2 and the RF gas energy delivery power supply 222 operates at about 1500 watts, a sufficient residence time is at least about 0.01 seconds, and It is preferably about 0.1 seconds. A reactor chamber 215 of suitable length to provide such residence time has a cylinder with a cross-sectional diameter of 35 mm and a length of about 20 cm to 50 cm.

【0027】 図5に示すガス処理システム200の実施例では、放出管85が反応器チャン
バー215として機能する。この実施例での放出管85は、排出物100が連続
的な気流で流れる封入された導管を有し、排出物100はガスエネルギー賦与シ
ステム220によってエネルギーを与えられ、排出物100中の危険ガス含有量
が減少する。放出管85は、プロセスチャンバー25の放出口と機密性のシール
を形成する入口と、ポンプ125又は中間の部材と機密性のシールを形成する出
口を有する。
In the embodiment of the gas treatment system 200 shown in FIG. 5, the discharge pipe 85 functions as the reactor chamber 215. The discharge pipe 85 in this example has an enclosed conduit through which the effluent 100 flows in a continuous air stream, the effluent 100 being energized by a gas energy imparting system 220, and a hazardous gas in the effluent 100. The content is reduced. The discharge pipe 85 has an inlet forming a hermetic seal with the outlet of the process chamber 25 and an outlet forming a hermetic seal with the pump 125 or an intermediate member.

【0028】 一つの実施例では、放出管85及び/又は反応器チャンバー215がプロセス
チャンバー25の直下に垂直方向に設置される。この実施例では、流路に沿って
排出物の層流がより多く乱流がより少なくなる。層流により、排出ガスの気流の
乱れが除かれ、かつ排出ガスがプロセスチャンバー25内に逆拡散する可能性が
減少する。更に、排出物が層流化すると、反応器チャンバー215の内面に直接
隣接する領域では賦課されるエネルギー賦与放射線の強度が高くなり、エネルギ
ー賦与された排出ガス又はプラズマの密度が更に高くなる。また、反応器チャン
バー215の内面に沈積した副生物は、蓄積してイオン化放射線が結合するのを
妨害するのだが、排出物が反応器チャンバー215の内面を通って継続的かつ均
一に流れるので、反応器チャンバー215を頻繁に清浄する必要がなくなる。
In one embodiment, the discharge tube 85 and / or the reactor chamber 215 is vertically installed directly below the process chamber 25. In this example, there is more laminar flow of effluent and less turbulence along the flow path. The laminar flow eliminates turbulence in the exhaust gas stream and reduces the likelihood that the exhaust gas will back diffuse into the process chamber 25. Further, when the effluent becomes laminar, the intensity of the energy-imparting radiation imposed on the region immediately adjacent to the inner surface of the reactor chamber 215 is higher, and the density of the energy-conferring exhaust gas or plasma is higher. Also, the by-products deposited on the inner surface of the reactor chamber 215 accumulate and prevent the ionizing radiation from binding, but since the effluent flows continuously and uniformly through the inner surface of the reactor chamber 215, The need for frequent cleaning of the reactor chamber 215 is eliminated.

【0029】 一つの形態では、反応器チャンバー215及び/又は放出管85は単結晶質の
サファイヤを有し、これは単一の結晶アルミナで、腐食性ガス環境の中、特にフ
ッ素含有の化合物や種族を有する排出ガスの中にあっても高い化学的及び腐食に
対する耐性を発揮する。単結晶サファイヤは、化学的に均質な組成を持った単一
構造をもたらすので、多結晶の物質に優る利点がいくつもある。通常、「単結晶
」の語は、単一な結晶物質、又は同一の結晶方向に配向している数個の大きなセ
ラミック結晶を有する物質であり、すなわち複数の結晶面が相互に並列するミラ
ー指数を持つ物質を言う。単結晶サファイヤの反応器チャンバー215中のセラ
ミック結晶は、実質的に同一で単一な結晶方向に配向しているので、露出表面に
は、腐食性のフッ素含有環境の中で速やかに腐食する可能性のある不純物やガラ
ス質粒子の境界領域が殆どあるいは全く無い。単結晶質サファイヤによって提供
される連続的で均一な結晶構造では、腐食や微粒子の発生が削減されている。更
に、単結晶質サファイヤの融点は高いので、反応器チャンバー215を、100
0℃を越える、更には2000℃をも越える高温で使用することが可能である。
In one form, the reactor chamber 215 and / or the discharge tube 85 comprises single crystalline sapphire, which is a single crystalline alumina, which is used in corrosive gas environments, especially compounds containing fluorine. It is highly resistant to chemicals and corrosion, even in exhaust gases with races. Single crystal sapphire has several advantages over polycrystalline materials because it provides a single structure with a chemically homogeneous composition. Usually, the term "single crystal" is a single crystalline material or a material that has several large ceramic crystals oriented in the same crystallographic direction, i.e. the Miller indices in which the crystal faces are parallel to one another. Say a substance with. Since the ceramic crystals in the single crystal sapphire reactor chamber 215 are substantially identical and oriented in a single crystallographic direction, exposed surfaces can be rapidly corroded in corrosive fluorine-containing environments. There are few or no boundary regions between organic impurities and vitreous particles. The continuous, uniform crystal structure provided by single crystalline sapphire reduces corrosion and particulate generation. Further, since the melting point of single crystalline sapphire is high, the reactor chamber 215 is set to 100
It is possible to use at a high temperature above 0 ° C, and even above 2000 ° C.

【0030】 本発明のガス処理システム200には、少なくとも部分的に反応器チャンバー
215を包み、削減処理用プラズマにより生じた過剰の熱を除去する冷媒が通過
する環を形成している、冷却用ジャケット(示してない)を含んでもよい。冷却
用ジャケットの材質は適用物の機械的熱的ストレスに耐えるものを選択する。一
つの形態では、冷却環の寸法が一定になるように、冷却用ジャケットの材質と反
応器チャンバー215の材質の熱膨張係数を近似させている。一つの形態では、
冷却用ジャケットにマイクロ波とRF放射線に対し透過性の物質の窓が更に付い
ており、ガスエネルギー賦与システム220において、冷却用ジャケットと冷媒
を通して、反応器チャンバー215内の排出物100にイオン化放射線を賦課す
るのを可能にしている。冷却用ジャケットの適切な材質としては、酸化アルミニ
ウム、水晶、サファイヤ、単結晶サファイヤが含まれる。
The gas treatment system 200 of the present invention includes a cooling chamber that at least partially encloses the reactor chamber 215 and forms a ring through which a refrigerant to remove excess heat generated by the abatement plasma is passed. A jacket (not shown) may be included. The material for the cooling jacket is selected to withstand the mechanical and thermal stress of the application. In one form, the coefficient of thermal expansion of the material of the cooling jacket and the material of the reactor chamber 215 are approximated so that the dimensions of the cooling ring are constant. In one form,
The cooling jacket is further provided with a window of material that is transparent to microwave and RF radiation to allow the gas energy delivery system 220 to pass ionizing radiation to the effluent 100 in the reactor chamber 215 through the cooling jacket and refrigerant. Allows imposition. Suitable materials for the cooling jacket include aluminum oxide, quartz, sapphire and single crystal sapphire.

【0031】 反応器チャンバー215は、約5から約10mTorrという減圧式の作業圧
力及び約50℃から約500℃という作業温度に耐える十分な強度があるガス不
透過性物質で構成される内表面280を有する。更に、外部アンテナ、電極、あ
るいはマイクロ波装置を使用する場合には、内表面280は、適用するエネルギ
ーに対し十分に透過性があり、エネルギーはその表面を通過し、反応器チャンバ
ー215内のガスにエネルギー賦与することが可能でなければならない。
The reactor chamber 215 comprises an inner surface 280 composed of a gas impermeable material that is sufficiently strong to withstand a reduced pressure working pressure of about 5 to about 10 mTorr and a working temperature of about 50 ° C. to about 500 ° C. Have. Further, when using an external antenna, electrode, or microwave device, the inner surface 280 is sufficiently permeable to the energy to be applied that the energy passes through the surface of the gas within the reactor chamber 215. It must be possible to contribute energy to.

【0032】 一つの形態では、反応器チャンバー215は、フッ素含有化合物を有する内表
面280を有する。内表面280は、反応器チャンバー215内の、ガスに曝さ
れる任意の表面であり、例えば反応器チャンバー215の壁の形であってもよく
、あるいは反応器チャンバー215の壁上のライナーやコーティングの形であっ
てもよい。内表面280は、反応器チャンバー215内のプラズマゾーンを規定
又は部分的に規定する反応器チャンバー215の表面であってもよく、あるいは
プラズマゾーン内にある又はそれに接触する表面であってもよい。内表面280
は、一つの形態では、BeF2、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、RaF2 等のフッ化物を含んでもよい。
In one form, the reactor chamber 215 has an inner surface 280 with a fluorine-containing compound. Inner surface 280 is any surface within reactor chamber 215 that is exposed to gas, and may be, for example, in the form of a wall of reactor chamber 215, or a liner or coating on the wall of reactor chamber 215. It may be in the form of. Inner surface 280 may be the surface of reactor chamber 215 that defines or partially defines the plasma zone within reactor chamber 215, or may be the surface that is within or in contact with the plasma zone. Inner surface 280
May include, in one form, a fluoride such as BeF 2 , MgF 2 , CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 , RaF 2 .

【0033】 フッ素含有化合物を有する内表面280は、反応器チャンバー215の中で腐
食に対し高度に耐性があることが見出されている。例えば、PFC類のようなフ
ッ素含有の危険ガスが反応器チャンバー215に導入された場合、フッ素含有ガ
スは分解して腐食性のラジカル及びCxFyタイプの重合性種が生成する。腐食
性ラジカルは、反応器チャンバー215の内表面280をエッチングすることに
より内表面280を腐食させる原因となり得る。重合性種は、内表面280の上
にポリマーを堆積させるに至る。更に、HFやCOF2等のフッ素含有の反応生
成物は、特に加熱時に、腐食性となり得る。導入ガス中にO2ガスのような酸素
が存在すると、酸素が分解して、チャンバー表面と反応して表面を酸化できる酸
素種がプラズマ中に生成するので、腐食の原因となり得る。フッ素含有内表面2
80は、腐食性の環境に対して従来の内表面物質、例えば水晶や酸化アルミニウ
ムよりも有意に耐性があることが判っている。それはポリマーの堆積とエッチン
グの間に有利で強力な動的バランスが成立することによる。例えば、MgF2
、腐食に対し従来物質よりも約3.5から約16倍の耐性を示す。他のフッ素含
有内表面280は、腐食に対し従来物質よりも約12000倍までも耐性を示す
。内表面280の寿命が長い程、反応器チャンバー215の操業寿命が長くなり
、内表面280や反応器チャンバー215の交換コスト及び付随する装置の中断
時間を有意に節約することになる。
The inner surface 280 with the fluorine-containing compound has been found to be highly resistant to corrosion in the reactor chamber 215. For example, when a fluorine-containing hazardous gas, such as PFCs, is introduced into the reactor chamber 215, the fluorine-containing gas decomposes to produce corrosive radicals and CxFy type polymerizable species. The corrosive radicals can cause the inner surface 280 of the reactor chamber 215 to corrode by etching the inner surface 280. The polymerizable species lead to the deposition of polymer on the inner surface 280. Furthermore, fluorine-containing reaction products such as HF and COF 2 can be corrosive, especially when heated. If oxygen such as O 2 gas is present in the introduced gas, the oxygen is decomposed and oxygen species that react with the chamber surface and oxidize the surface are generated in the plasma, which may cause corrosion. Fluorine-containing inner surface 2
80 has been found to be significantly more resistant to corrosive environments than conventional interior surface materials such as quartz and aluminum oxide. It is due to the favorable and strong dynamic balance established between polymer deposition and etching. For example, MgF 2 is about 3.5 to about 16 times more resistant to corrosion than conventional materials. The other fluorine-containing inner surface 280 is up to about 12,000 times more resistant to corrosion than conventional materials. The longer the life of the inner surface 280, the longer the operational life of the reactor chamber 215, and the significant savings in replacement costs of the inner surface 280 and the reactor chamber 215 and associated equipment downtime.

【0034】 別の形態では、内表面280がバリウム又はカルシウムのフッ化物を有する。
BaF2、CaF2等のバリウム又はカルシウムのフッ化物は、重合性種の環境に
おいて、特に重合性種と酸素の環境において思いがけず高い耐腐食性をもたらす
ことが見出されている。BaF2、CaF2の高い耐腐食性は、ポリマーを形成し
て不動態化することが原因であると信じられる。不動態化はその物質の熱特性に
依存すると信じられる。BaF2、CaF2の熱伝導率は同等であるが、MgF2
(Al23よりも熱伝導性は低い)の熱伝導率より小さい。熱伝導率が低い程、
不動態化の重合は促進される。
In another form, the inner surface 280 comprises barium or calcium fluoride.
BaF 2, barium or calcium such as CaF 2 fluoride, in the polymerizable species environment, has been found to result in unexpectedly high corrosion resistance, particularly in the polymerizable species and oxygen environment. It is believed that the high corrosion resistance of BaF 2 and CaF 2 is due to polymer formation and passivation. Passivation is believed to depend on the thermal properties of the material. BaF 2 and CaF 2 have the same thermal conductivity, but MgF 2
(It has lower thermal conductivity than Al 2 O 3 ) and has a smaller thermal conductivity. The lower the thermal conductivity,
Passivation polymerization is accelerated.

【0035】 BaF2、CaF2の高い耐腐食性は、反応器チャンバー215中で行われた各
種物質に関する試験によって判明している。危険ガス含有排出物100にエネル
ギー賦与する個別の制御条件の下で、各物質の試料1cm2を反応器チャンバー
215に設置した。各物質のエッチ率をその物質の重量損失から決定した。試料
をPFCとO2のプラズマに曝露し、曝露1.5時間後と2.5時間後に重量を
測定した。精確を期して各物質について実験を繰返した。プラズマに曝露する前
に試料を400℃で3時間処理し、吸収した水分を除去した。試料を移してデシ
ケータ中に保存した。
The high corrosion resistance of BaF 2 and CaF 2 has been found by tests on various substances carried out in the reactor chamber 215. A 1 cm 2 sample of each substance was placed in the reactor chamber 215 under individual control conditions that energize the hazardous gas containing emissions 100. The etch rate for each material was determined from the weight loss of that material. Samples were exposed to PFC and O 2 plasma and weighed 1.5 and 2.5 hours after exposure. For accuracy, the experiment was repeated for each substance. Samples were treated at 400 ° C. for 3 hours before exposure to plasma to remove absorbed water. The sample was transferred and stored in a desiccator.

【0036】 図6に各物質についての試験結果を棒グラフで示す。BaF2、CaF2の試料
は、エッチ速度がそれぞれ、RF1時間当たり0.0025及び0.02mil
sであり、他の試験物質よりも遥かに優れていることから、耐腐食性があること
が証明された。BaF2は60倍、CaF2は7.5倍、他のいかなる物質よりも
耐腐食性であり、両者ともに従来の水晶及び酸化アルミニウムより耐腐食性が数
オーダー大きかった。更に予期せぬことに、BaF2及びCaF2は、MgF2
りもそれぞれ150倍超、20倍超、耐腐食性が大きかった。
FIG. 6 is a bar graph showing the test results for each substance. The BaF 2 and CaF 2 samples had etch rates of 0.0025 and 0.02 mil RF / hr, respectively.
s, which is far superior to the other test substances, and thus proved to be corrosion resistant. BaF 2 was 60 times and CaF 2 was 7.5 times more corrosion resistant than any other material, both of which were several orders of magnitude more resistant to corrosion than conventional quartz and aluminum oxide. More unexpectedly, BaF 2 and CaF 2 were more than 150 times and more than 20 times and more corrosion resistant than MgF 2 , respectively.

【0037】 図6に示すごとく、物質3Y23・5Al23は、従来物質よりも1オーダー
大きい耐腐食性を実証した。3Y23・5Al23は酸化イットリウムと酸化ア
ルミニウムの安定な溶体である。酸化アルミニウムや酸化ジルコニウムのような
酸化物を、別の酸化物等の熱転移安定化剤と混合すると、混合物が、拡散障壁的
な不動態化層を形作る緊密に充填した格子構造を持つので、純粋な酸化物(例え
ば純度が約80%を超える酸化アルミニウム)よりも耐腐食性が優れると信じら
れる。試験試料では、混合物は50%Y23と50%Al23とから成った。
As shown in FIG. 6, substance 3Y 2 O 3 .5Al 2 O 3 has demonstrated corrosion resistance that is one order of magnitude greater than conventional substances. 3Y 2 O 3 .5Al 2 O 3 is a stable solution of yttrium oxide and aluminum oxide. When an oxide such as aluminum oxide or zirconium oxide is mixed with a thermal transfer stabilizer such as another oxide, the mixture has a tightly packed lattice structure forming a diffusion barrier-like passivation layer, It is believed to have better corrosion resistance than pure oxides (eg, aluminum oxide with a purity greater than about 80%). In the test sample, the mixture consisted of 50% Y 2 O 3 and 50% Al 2 O 3 .

【0038】 従って、発明の別の実施例では、反応器チャンバー215の内表面280が酸
化物と熱転移安定化剤との混合物を有する。別の形態では、内表面280が少な
くとも二つの酸化物の混合物である物質を有する。例えば、内表面280が二以
上の酸化物を少なくとも20%有する混合物の物質を有する。別の形態では、内
表面280が、約20%から約80%の酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウム
から成る物質を有する。別の形態では、内表面280がセラミック化合物とメン
デレーフの周期律表のIIIB族金属の酸化物を有する。周期律表はGessn
er G.Hawley改訂、Van Nostrand Reinhold社
発行の「The Condensed Chemical Dictionar
y」10版、789頁に示されている。更に別の形態では、内表面280が酸化
イットリウム又は他のIIIB族酸化物及び酸化アルミニウム又は酸化ジルコニ
ウムの安定な溶体を有する。
Therefore, in another embodiment of the invention, the inner surface 280 of the reactor chamber 215 comprises a mixture of an oxide and a heat transfer stabilizer. In another form, the inner surface 280 comprises a material that is a mixture of at least two oxides. For example, the inner surface 280 comprises a mixture of materials having at least 20% of two or more oxides. In another form, the inner surface 280 has a material of about 20% to about 80% aluminum oxide or zirconium oxide. In another form, the inner surface 280 comprises a ceramic compound and an oxide of a Group IIIB metal of the Mendeleev periodic table. Periodic table is Gessn
er G. Revised Hawley, “The Condensed Chemical Dictionar” issued by Van Nostrand Reinhold
y ”10th edition, p. 789. In yet another form, the inner surface 280 comprises a stable solution of yttrium oxide or other Group IIIB oxide and aluminum oxide or zirconium oxide.

【0039】 少なくとも二つの酸化物、酸化物と熱変化安定化剤、又はセラミックとIII
B族酸化物を有する物質を有する内表面280又は壁には、更に予期せぬ利点が
あることが見出されている。例えば、これらの混合物により、純粋な酸化物の誘
電性及び/又は熱的特性は有意に変化せずに、純粋な酸化物に優る機械的強度が
得られる。
At least two oxides, an oxide and a heat change stabilizer, or a ceramic and III
It has been found that an inner surface 280 or wall having a material with a Group B oxide has further unexpected benefits. For example, these mixtures provide mechanical strength over pure oxide without significantly changing the dielectric and / or thermal properties of the pure oxide.

【0040】 内表面280又は壁がセラミック化合物とIIIB族酸化物を有する場合、セ
ラミック化合物は、一般的に電気絶縁性の化合物であって、その結晶性が原料と
そのプロセッシングに応じて非晶質、ガラス質、微結晶質、単一結晶質と変化す
る化合物であってよい。セラミック化合物は基本的に非多孔性物質であってよい
。セラミック化合物は、IIIB族金属の酸化物と結合して高度に耐腐食性の構
造を形成するに適切な、任意のセラミック化合物であってよい。セラミック化合
物は、例えば炭化シリコン(SiC)、窒化シリコン(Si34)、炭化ホウ素
(B4C)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニ
ウム(Al23)、及びこれらの混合物の一以上であってよい。他のセラミック
スを代わりに使用することができる。
When the inner surface 280 or the wall has a ceramic compound and a Group IIIB oxide, the ceramic compound is generally an electrically insulating compound whose crystallinity is amorphous depending on the raw material and its processing. It may be a compound that changes to glassy, microcrystalline or single crystalline. The ceramic compound may be essentially a non-porous material. The ceramic compound may be any ceramic compound suitable for combining with Group IIIB metal oxides to form a highly corrosion resistant structure. The ceramic compound is, for example, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), boron carbide (B 4 C), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and It may be one or more of these mixtures. Other ceramics can be used instead.

【0041】 IIIB族金属は、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、セリウム亜
族、イットリウム亜族、及びこれらの混合物からなる群から選択される金属が好
ましい。セリウム亜族にはランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジミ
ウム(Pr)、ネオジウム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm
)がある。イットリウム亜族にはユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)
、テルビウム(Tb)、ディスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エル
ビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(L
u)がある。
The Group IIIB metal is preferably a metal selected from the group consisting of scandium (Sc), yttrium (Y), cerium subgroup, yttrium subgroup, and mixtures thereof. The cerium subgroup includes lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm).
). Europium (Eu), Gadolinium (Gd) for the yttrium subgroup
, Terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (L
u).

【0042】 少なくとも二つの酸化物、酸化物と熱変形安定化剤、又はセラミックとIII
B族酸化物を有する物質を有する内表面280又は壁は、セラミックの製造に適
するどのようなプロセスで作成してもよい。一つの形態では、内表面を次のステ
ップにより製造する。(1)粉末状のセラミック化合物と、適切な添加剤を有す
る粉末状のIIIB族金属酸化物と、適切な結合剤を混合し、粉末状原料混合物
を製造する、(2)粉末状原料混合物を成形して成形粉末状原料混合物を製造す
る、(3)成形粉末状原料混合物を熱処理(すなわち焼結)して、セラミック粗
製品を製造する、(4)セラミック粗製品に仕上げをして、セラミック完成品を
製造する。粉末状原料混合物は、引続き成形されることになるが、有するセラミ
ック化合物、IIIB族金属酸化物、適切な添加剤、適切な結合剤の比率は、適
切であればいずれでもよい。粉末状原料混合物には、セラミック化合物が約10
重量%から約85重量%、IIIB族金属酸化物が約3重量%から約60重量%
、適切な添加剤が約0.1重量%から約6重量%、適切な結合剤が約5重量%か
ら約35重量%含有されてよい。一つの形態では、粉末状原料混合物には、セラ
ミック化合物が約20重量%から約75重量%、IIIB族金属酸化物が約5重
量%から約55重量%、適切な添加剤が約0重量%から約5重量%、適切な結合
剤が約0重量%から約30重量%含有される。粉末状原料混合物を製造した後に
、引続き成形して成形粉末状原料混合物にする。成形は、粉末状原料混合物を圧
縮して多孔性の形状とし、最大の粒子充填度と高度の均質度を実現する、任意の
適切なプロセス(鋳造、押出し、ドライプレス等)で達成可能である。一つの形
態では、ドライプレス、ダイプレスあるいは一軸圧縮によって、成形粉末状原料
混合物を製造する。成形粉末状原料混合物は、任意の適切な手法で、例えば、結
合の緩やかな成形粉末状原料混合物を一体に保持するのに必要な引力を生じる粒
子間結合を起こさせる焼結によって、熱処理してよい。成形粉末状原料混合物を
熱処理した後にセラミック粗製品が製造される。セラミック粗製品を引続きグラ
インディング、ラッピング、あるいはポリッシング等により最終的に整形する。
At least two oxides, an oxide and a heat distortion stabilizer, or a ceramic and III
The inner surface 280 or wall having a material having a Group B oxide may be made by any process suitable for making ceramics. In one form, the inner surface is manufactured by the following steps. (1) A powdery ceramic compound, a powdery Group IIIB metal oxide having a suitable additive, and a suitable binder are mixed to produce a powdery raw material mixture. (2) A powdery raw material mixture is prepared. Molding to produce a shaped powdered raw material mixture, (3) heat treating (ie, sintered) the shaped powdered raw material mixture to produce a ceramic crude product, (4) finishing the ceramic crude product to produce a ceramic Manufacture finished products. The powdered raw material mixture will subsequently be shaped, but the proportions of ceramic compound, Group IIIB metal oxide, suitable additives, suitable binders can be any suitable ratio. The powdered raw material mixture contains about 10 ceramic compounds.
% To about 85% by weight, Group IIIB metal oxides from about 3% to about 60% by weight
Suitable additives may be included from about 0.1% to about 6% by weight and suitable binders from about 5% to about 35% by weight. In one form, the powdered raw material mixture comprises about 20% to about 75% by weight ceramic compound, about 5% to about 55% by weight Group IIIB metal oxide, and about 0% by weight suitable additives. To about 5% by weight, suitable binders from about 0% to about 30% by weight. After the powdery raw material mixture is manufactured, it is subsequently molded into a molded powdery raw material mixture. Molding can be accomplished by any suitable process (casting, extrusion, dry pressing, etc.) that compresses the powdered raw material mixture into a porous shape to achieve maximum particle packing and a high degree of homogeneity. . In one form, the shaped powdery raw material mixture is produced by dry pressing, die pressing or uniaxial compression. The shaped powdered raw material mixture may be heat treated in any suitable manner, for example, by sintering to create an interparticle bond that produces the attractive force necessary to hold the loosely bonded shaped powdered raw material mixture together. Good. After heat treating the shaped powdered raw material mixture, a ceramic crude product is produced. The ceramic crude product is subsequently finally shaped by grinding, lapping, polishing or the like.

【0043】 再び図2において、ガス処理システム200には添加ガス源230が更に含ま
れていてよい。添加ガス源230には、添加ガス供給体235及び添加ガス供給
体235から放出管85に通じる導管245中の制御バルブ240が含まれてい
てもよい。バルブ240は後記する制御器250の制御下で操作してもよいし、
あるいは手動で操作してもよい。図2に示した例の別の形態では、図3に示すご
とく、添加ガス源230が、添加ガスを直接反応器チャンバー215に導入して
もよいし、及び/又は、図4に示すごとく、多数の添加ガス供給体235とバル
ブ240を含んでいてもよい。
Referring again to FIG. 2, the gas treatment system 200 may further include an additive gas source 230. The additive gas source 230 may include an additive gas supply 235 and a control valve 240 in a conduit 245 leading from the additive gas supply 235 to the discharge pipe 85. The valve 240 may be operated under the control of the controller 250 described later,
Alternatively, it may be operated manually. In another form of the example shown in FIG. 2, the additive gas source 230 may introduce additive gas directly into the reactor chamber 215, as shown in FIG. 3, and / or, as shown in FIG. Multiple additive gas supplies 235 and valves 240 may be included.

【0044】 排出物100がエネルギー賦与される前、同時、あるいは後に、添加ガス源2
30により添加ガスが排出物100の中に混合され、危険ガス放出の削減が促進
される。添加ガスは、エネルギーを与えられると解離し、又はエネルギーを賦与
された種を生成し、それがエネルギー賦与された危険ガス種と反応して、無毒又
は溶解性で放出系の下流に位置する湿式の洗浄器で簡単に除去されるガス成分と
なる。排出物100に加える添加ガスがたとえ少量であっても、削減効果を有意
に向上させ得る。添加ガス導管245は、添加ガスが排出物100中の危険ガス
と完全に混合し反応するように、放出管85の入口に十分接近して位置するのが
よい。添加ガス導管245は、放出管85の入口から約10cm未満に位置し、
混合が良好となるように配向するのがよい。また、添加ガス導管245には、添
加ガスを放出管85に導びき、添加ガスが排出物100の層流と同じ方向でかつ
放出管85の内面に沿って流れる層流を形成するような、注入ノズルの出口があ
るのがよい。例えば、導管245の出口は、放出管85の内面に対し、添加ガス
が排出物100と同じ方向で放出管85の中に流入する角度である方向がよい。
添加ガス導管245のバルブ240(又はマスフロー制御器)によって、操作者
又は自動制御システムは、排出物中の危険ガスの放出をほぼ全て削減するのに十
分に高いレベルの反応ガスの容積流量に調節することができる。
Before, simultaneously with, or after the emission 100 is given energy, the additive gas source 2
30 mixes the additive gas into the effluent 100 to help reduce hazardous gas emissions. The additive gas dissociates when energized or produces energized species which react with energetic hazardous gas species and are non-toxic or soluble and are located downstream of the release system in a wet system. It becomes a gas component that is easily removed by the washer. Even if a small amount of added gas is added to the effluent 100, the reduction effect can be significantly improved. The additive gas conduit 245 may be located sufficiently close to the inlet of the discharge tube 85 so that the additive gas is thoroughly mixed and reacts with the hazardous gas in the effluent 100. The additive gas conduit 245 is located less than about 10 cm from the inlet of the discharge pipe 85,
It is better to orient for better mixing. Further, in the additive gas conduit 245, the additive gas is guided to the discharge pipe 85 so that the additive gas forms a laminar flow in the same direction as the laminar flow of the exhaust 100 and along the inner surface of the discharge pipe 85. There should be an outlet for the injection nozzle. For example, the outlet of the conduit 245 may be oriented at an angle relative to the inner surface of the discharge tube 85 that the additive gas enters the discharge tube 85 in the same direction as the exhaust 100.
A valve 240 (or mass flow controller) in the additive gas conduit 245 allows an operator or automated control system to adjust the volumetric flow rate of the reaction gas to a level high enough to reduce almost all emissions of hazardous gases in the emissions. can do.

【0045】 危険ガス削減効率を高めるために、添加ガスには一以上の反応性ガスが含まれ
る。一つの形態では、反応性ガスには、一以上のO2、O3等の酸素含有ガスが含
まれる。酸素含有ガスは放出管又は反応器チャンバー215内の排出物100と
結合する。反応器チャンバー215では、前記のごとく排出物100と添加ガス
がエネルギー賦課される。PFC類等の危険ガスの分解物は、プラズマ中で酸化
され、放出可能なあるいは安全な放出に処理可能なCO2、COF2等の反応生成
物に転換される。例えば、CO2は安全に放出できるし、COF2は放出するか又
は洗浄してから放出できる。H2O等の洗浄液275を有する洗浄器270を削
減システム200に装備して、削減処理済みの排出物101中の反応生成物を放
出可能物に転換できる。添加ガスには、H又はOH含有ガス、例えばH2、H2
、SiH4等が追加的に又は代替的に含まれていてよい。化学動態モデルで測定
すると、このような水素含有種を加えることにより、PFC破壊の全効率が上昇
する。
In order to increase the efficiency of reducing hazardous gas, the additive gas contains one or more reactive gases. In one form, the reactive gas comprises one or more oxygen-containing gases such as O 2 , O 3 . The oxygen-containing gas combines with the effluent 100 within the discharge tube or reactor chamber 215. In the reactor chamber 215, the effluent 100 and the added gas are charged with energy as described above. Decomposition products of dangerous gases such as PFCs are oxidized in plasma and converted into reaction products such as CO 2 and COF 2 which can be released or processed into safe releases. For example, CO 2 can be released safely and COF 2 can be released or washed before being released. A scrubber 270 having a scrubbing liquid 275 such as H 2 O can be equipped in the abatement system 200 to convert the reaction products in the abatement 101 after abatement treatment into releasable substances. The additive gas may be H or OH containing gas such as H 2 or H 2 O.
, SiH 4 etc. may additionally or alternatively be included. Addition of such hydrogen-containing species increases the overall efficiency of PFC destruction, as measured by a chemokinetic model.

【0046】 排出物中の危険ガスに対する反応性ガスの容積流量比を適切に選択することに
より、危険ガス削減効率は実質的に向上し、その向上量は予期以上であることが
見出されている。例えば、酸素含有ガスを有する反応性ガスを使用する場合、排
出物100中の炭素原子に対する添加ガス中の酸素原子の容積流量比は少なくと
も約2.4:1とするのが好ましいことが見出されている。CF4の流速が90
sccm及び165sccmである場合における酸素対炭素比がCF4削減効率
に及ぼす効果のグラフが図7に示してある。グラフに示されるごとく、酸素対炭
素比が少なくとも約2.4:1である場合に予期以上に高いレベルのPFC削減
が起こり、それ以上では水平となる。他のPFCガスでも同様又は類似の結果が
示されている。「排出物中の炭素原子」の表現は一貫してPFCのすべてのガス
に対して単純に引用されているが、SF6ガス等の硫黄含有ガスが存在する場合
には「排出物中の硫黄原子」に、またNF3ガス等の窒素含有ガスが存在する場
合には「排出物中の窒素原子」に、それぞれ読み替えることができる。
It has been found that by properly selecting the volumetric flow rate ratio of the reactive gas to the dangerous gas in the effluent, the dangerous gas reduction efficiency is substantially improved, and the improved amount is more than expected. There is. For example, when using a reactive gas having an oxygen-containing gas, it has been found that the volumetric flow ratio of oxygen atoms in the additive gas to carbon atoms in the effluent 100 is preferably at least about 2.4: 1. Has been done. The flow rate of CF 4 is 90
A graph of the effect of oxygen to carbon ratio on CF 4 reduction efficiency at sccm and 165 sccm is shown in FIG. As shown in the graph, an unexpectedly high level of PFC reduction occurs when the oxygen to carbon ratio is at least about 2.4: 1, above which it levels. Similar or similar results have been shown with other PFC gases. The expression "carbon atoms in the effluent" is simply cited for all gases consistently PFC but sulfur "effluent if sulfur-containing gas such as SF 6 gas is present The term “atom” can be read as “atom”, and when a nitrogen-containing gas such as NF 3 gas is present, it can be read as “nitrogen atom in effluent”.

【0047】 したがって、本発明の一つの実施例では、酸素含有ガスを有する反応性ガスを
PFC含有排出物100に添加ガス源230によって導入する際に、排出物中の
炭素原子に対する反応性ガス中の酸素原子の比が少なくとも約2.4:1となる
ように容積流量比を選択する。また一つの形態では、酸素含有ガスの化学量論的
な化学式をPFCガス又はガス群の化学量論的な化学式又は式群に対比させるこ
とによって、酸素含有ガスの体積流量を決定してよい。PFCの化学式における
炭素原子数を酸素含有ガスの化学式における酸素原子数で割り、その結果を2.
4倍することにより係数を計算することができる。次にこの係数を用い、PFC
ガスの体積流量を係数倍して酸素含有ガスの最小体積流量を決定することができ
る。一つの形態では、反応性ガスにO2が含まれており、このO2の体積流量を決
定するに当たり、排出物中の炭素原子に対する酸素原子の比が少なくとも約2.
4:1となるのに適合する係数をPFCガスの体積流量に乗ずる。例えば、CF4 等の炭素一個のPFC類では、O2の体積流量はCF4の体積流量の少なくとも
約1.2倍である。C26等の炭素原子2個を有するPFC類では、O2の体積
流量は少なくとも約2.4:1である。別の形態では、添加ガス中の反応性ガス
にオゾンO3が含まれている。オゾンは酸素原子3個を有するので、排出物中の
炭素原子に対するオゾンの最小容積流量比は0.8:1である。したがって、C
4の場合に、オゾンの流量を決定するに当たって、排出物中のCF4ガスの体積
流量に乗ずる係数はPFCガス中の炭素原子数の0.8倍である。SF6、NF3 等の炭素原子を有しないPFC類の場合には、酸素対硫黄比又は酸素対窒素比は
それぞれ少なくとも約2.4:1とすべきである。
Therefore, in one embodiment of the present invention, when the reactive gas having an oxygen-containing gas is introduced into the PFC-containing exhaust 100 by the additive gas source 230, the reactive gas for carbon atoms in the exhaust is changed. The volumetric flow ratio is selected such that the ratio of oxygen atoms is at least about 2.4: 1. In one form, the volumetric flow rate of the oxygen-containing gas may be determined by contrasting the stoichiometric formula of the oxygen-containing gas with the stoichiometric formula or formulas of the PFC gas or gases. 1. The number of carbon atoms in the chemical formula of PFC is divided by the number of oxygen atoms in the chemical formula of oxygen-containing gas, and the result is 2.
The coefficient can be calculated by multiplying by 4. Next, using this coefficient, PFC
The volumetric flow rate of the gas can be multiplied by a factor to determine the minimum volumetric flow rate of the oxygen containing gas. In one embodiment, the reactive gas contains O 2, in determining the volume flow rate of the O 2, the ratio of oxygen atoms to carbon atoms in the effluent of at least about 2.
Multiply the volumetric flow rate of the PFC gas by a factor suitable for being 4: 1. For example, in one of PFC such atoms such as CF 4, volumetric flow rate of O 2 is at least about 1.2 times the volumetric flow rate of CF 4. For PFCs with 2 carbon atoms, such as C 2 F 6 , the O 2 volume flow rate is at least about 2.4: 1. In another form, the reactive gas in the additive gas contains ozone O 3 . Since ozone has 3 oxygen atoms, the minimum volumetric flow ratio of ozone to carbon atoms in the effluent is 0.8: 1. Therefore, C
In the case of F 4 , in determining the flow rate of ozone, the coefficient by which the volumetric flow rate of CF 4 gas in the emission is multiplied is 0.8 times the number of carbon atoms in PFC gas. In the case of having no PFC such carbon atoms, such as SF 6, NF 3 is oxygen to sulfur ratio or oxygen-nitrogen ratio of each of at least about 2.4: should be 1.

【0048】 ある種のPFC類に対する反応性ガスの望ましい最小流速を決定するための代
表的な係数を下の表1に示す。本発明の態様に応じてこの表を利用するには、P
FCガスの体積流量に表の対応する係数を乗じて、反応性ガスの最小容積流量を
決定する。例えば、排出物100に100sccmのC26が含まれる場合には
、少なくとも約(2.4)(100)つまり240sccmのO2含有反応性ガ
スが添加ガス源230により導入される。
Representative coefficients for determining the desired minimum flow rates of reactive gases for certain PFCs are shown in Table 1 below. To utilize this table in accordance with aspects of the invention, P
The FC gas volumetric flow rate is multiplied by the corresponding factor in the table to determine the minimum reactive gas volumetric flow rate. For example, if the effluent 100 contains 100 sccm of C 2 F 6 , at least about (2.4) (100) or 240 sccm of the O 2 -containing reactive gas is introduced by the additive gas source 230.

【0049】[0049]

【表1】 排出ガス100に複数種のPFCガスが含まれている事例では、反応性ガスの
最小流速は、PFCガスの各成分毎に求めた反応性ガスの最小流速を総和するこ
とにより決定する。例えば、45sccmCF4/45sccmCHF3/45s
ccmC26を有する排出物に導入することができるO2含有反応性ガスの流速
は最小約(1.2)(45)+(1.2)(45)+(2.4)(45)、すな
わち約216sccmである。排出物100中のPFC類の各種組成に対応する
2含有反応性ガスの代表的な最小流速を表2に示す。
[Table 1] In the case where the exhaust gas 100 contains a plurality of types of PFC gas, the minimum flow velocity of the reactive gas is determined by summing the minimum flow velocity of the reactive gas obtained for each component of the PFC gas. For example, 45sccmCF 4 / 45sccmCHF 3 / 45s
The flow rate of the O 2 containing reactive gas that can be introduced into the effluent with ccm C 2 F 6 is a minimum of about (1.2) (45) + (1.2) (45) + (2.4) (45). ), Or about 216 sccm. Table 2 shows typical minimum flow rates of the O 2 -containing reactive gas corresponding to various compositions of PFCs in the effluent 100.

【0050】[0050]

【表2】 排出物100に導入する添加ガス中の反応性ガスの量は、制御器250で制御
してもよい。発明の一つの形態では、排出物100の危険ガス含有量及び排出物
100中の危険ガスの体積流量(又は同等のマスフロー速度)をプロセスチャン
バー25内で実行中の特定のプロセスに対して、実験的に決定する。次に実験的
に決定したガス流速に基づいて上記のごとく選定された体積流量(又は同等のマ
スフロー速度)で反応性ガス含有添加ガスが導入されるように、制御器250で
添加ガス源230を制御する。
[Table 2] The amount of reactive gas in the additive gas introduced into the effluent 100 may be controlled by the controller 250. In one form of the invention, the hazardous gas content of the effluent 100 and the volumetric flow rate (or equivalent mass flow rate) of the hazardous gas in the effluent 100 are tested for a particular process running in the process chamber 25. To make a decision. Next, the additive gas source 230 is controlled by the controller 250 so that the reactive gas-containing additive gas is introduced at the volume flow rate (or equivalent mass flow rate) selected as described above based on the experimentally determined gas flow rate. Control.

【0051】 制御器250に連関する入力装置255によって、操作者は制御器250にデ
ータを入力して操作を制御したり、あるいは制御器250のソフトウエアを変更
したりすることができる。例えば、図2に示すごとく、操作者とコンピュータシ
ステムの間のインタフェースは、CRTモニター256とライトペン257であ
る。ライトペン257は、ペン257の先端の光センサーでCRTモニター25
6が発する光を検知する。特定のスクリーン又は機能を選択するために、操作者
はCRTモニター256の指定領域に触れ、ライトペン257の上のボタンを押
す。触れた領域はその色が変わり、あるいは新しいメニュー又はスクリーンが現
れてライトペンとCRTモニター256との間の情報伝達を承認する。キーボー
ドやマウス等の他の装置あるいは指示情報機器を使用して制御器250と通信す
ることもできる。操作者は入力装置255を使用して、反応性ガスの望ましいガ
ス流速に関連する値を入力してよいし、あるいはプロセスチャンバー25におけ
る特定のプロセスに関連する値を入力してよい。すると、制御器250は事前に
プログラム化したプロセスコードを実行し、望ましい量の反応性ガスが自動的に
導入される。以下に論述する。
The input device 255 associated with the controller 250 allows an operator to enter data into the controller 250 to control the operation or change the software of the controller 250. For example, as shown in FIG. 2, the interface between the operator and the computer system is a CRT monitor 256 and light pen 257. The light pen 257 is an optical sensor at the tip of the pen 257 and is used for the CRT monitor 25.
The light emitted by 6 is detected. To select a particular screen or function, the operator touches a designated area on the CRT monitor 256 and presses a button on the light pen 257. The touched area changes color or a new menu or screen appears to authorize communication between the light pen and the CRT monitor 256. Other devices, such as a keyboard or mouse, or instructional information devices may also be used to communicate with the controller 250. The operator may use the input device 255 to enter a value associated with a desired gas flow rate of the reactive gas, or a value associated with a particular process in the process chamber 25. The controller 250 then executes the pre-programmed process code and the desired amount of reactive gas is automatically introduced. This will be discussed below.

【0052】 別の形態では、ガス分析用探針277をプロセスチャンバーとガスエネルギー
賦与反応器210の間で放出管85の中に設置して、添加ガス導入の自動制御が
可能である。図3に例示するごとく、ガス分析用探針277は、ガス分析器27
8に情報を伝達し、分析器はガス分析データを制御器250に提供する。ガス分
析器278としては、任意の市販のガス分析器が挙げられ、例えば、カリフォル
ニア、サニーベールのスタンフォード リサーチ システムズから入手可能なR
GA300システムがあり、これは混合ガス中の特定ガスの体積流量又はマスフ
ロー速度を検知することができる。制御器250は排出物100中のPFC類の
ガス流速をモニターし、添加ガス中の反応性ガスの望ましい容積(又は同等の質
量)ガス流速を自動的に決定し、これをプログラムコードに従って排出物100
中に誘導する。例えば、ガス分析器278が、排出物100には100sccm
のCF4が含まれるという信号を提供すると、制御器250が自動的に作動して
、少なくとも約120sccmのO2が排出物100に導入される。ガス分析器
によりPFCガスの混合物が検知された場合には、上記のごとく、制御器250
が添加ガス中の反応性ガスの望ましい流速を計算する。
In another embodiment, the gas analysis probe 277 can be installed in the discharge pipe 85 between the process chamber and the gas energy imparting reactor 210 to automatically control the introduction of the additional gas. As illustrated in FIG. 3, the gas analysis probe 277 is a gas analyzer 27.
8 and the analyzer provides the gas analysis data to the controller 250. Gas analyzer 278 may include any commercially available gas analyzer, such as R available from Stanford Research Systems, Sunnyvale, Calif.
There is a GA300 system, which can detect the volume flow rate or mass flow rate of a particular gas in a gas mixture. The controller 250 monitors the gas flow rate of the PFC's in the effluent 100 and automatically determines the desired volume (or equivalent mass) gas flow rate of the reactive gas in the additive gas, which is programmed according to the program code. 100
Guide inside. For example, the gas analyzer 278 has 100 sccm for the effluent 100.
Of the CF 4 is included, the controller 250 automatically activates to introduce at least about 120 sccm of O 2 into the effluent 100. When the gas analyzer detects a mixture of PFC gases, the controller 250 is operated as described above.
Calculates the desired flow rate of the reactive gas in the additive gas.

【0053】 添加ガスには、追加的に又は代替的に一以上の不活性又は非反応性ガスが含ま
れてよい。例えば、Ar、Ne、He、Xe等の不活性ガス、あるいは水素含有
ガス、水素酸素含有ガス等の非反応性ガス又はキャリヤーガスである。「非反応
性」ガスとは、排出物100との反応性が反応性ガスよりも小さい一以上のガス
という意味であり、不活性及び非不活性のガスを包含する。非反応性ガスは、反
応性ガスを反応器チャンバー215に運搬するのを援助してもよいし、及び/又
は反応器チャンバー215内のプラズマを刺激し維持するのを援助し、又は反応
器チャンバー215内の活性化ガス種を励起し安定化するのを援助してもよい。
The additive gas may additionally or alternatively include one or more inert or non-reactive gases. For example, it is an inert gas such as Ar, Ne, He or Xe, or a non-reactive gas such as a hydrogen-containing gas or a hydrogen oxygen-containing gas or a carrier gas. By “non-reactive” gas is meant one or more gases that are less reactive with the effluent 100 than the reactive gas, including inert and non-inert gases. The non-reactive gas may help convey the reactive gas to the reactor chamber 215 and / or help stimulate and maintain the plasma in the reactor chamber 215, or the reactor chamber. It may assist in exciting and stabilizing the activated gas species in 215.

【0054】 不活性又は非反応性ガスの体積流量が高いと、ガスエネルギー賦与反応器21
0における危険ガス削減、例えばPFC削減の効果が低減させることが更に見出
されている。この理由は、過剰の不活性又は非反応性ガスがエネルギーを賦与さ
れたガスの能力を奪い、したがって反応性ガスが危険ガスを最大限削減するのを
妨げるからと信じられる。そこで一つの実施例では、添加ガス中での反応性ガス
に対する不活性又は非反応性ガスの容積流量比は3:1未満である。別の形態で
は、反応性ガスに対する不活性又は非反応性ガスの容積流量比は約2:1未満で
ある。危険ガスを十分に削減するために適切な、反応性ガスに対する不活性又は
非反応性ガスの容積流量比の範囲は、約1:1から約2.9:1、更に好ましく
は約1.5:1から約2:1であることが見出されている。
When the volume flow rate of the inert or non-reactive gas is high, the gas energy imparting reactor 21
It has further been found that the effects of reducing hazardous gases at zero, eg PFC reduction, are reduced. The reason for this is believed to be that excess inert or non-reactive gas deprives the energized gas of its ability and thus prevents the reactive gas from maximizing the reduction of hazardous gases. Thus, in one embodiment, the volumetric flow ratio of inert or non-reactive gas to reactive gas in the additive gas is less than 3: 1. In another form, the volumetric flow ratio of inert or non-reactive gas to reactive gas is less than about 2: 1. A range of volumetric flow ratios of inert or non-reactive gas to reactive gas suitable to adequately reduce hazardous gases is from about 1: 1 to about 2.9: 1, more preferably about 1.5. It has been found to be from 1: 1 to about 2: 1.

【0055】 一つの特殊な実施例では、Ar等の不活性ガスと酸素含有ガス等の反応性ガス
とを有する添加ガスを、一以上のPFCガスを有する排出物100に導入する。
この実施例では、PFCガス中の炭素原子に対する反応性ガス中の酸素原子の比
が少なくとも2.4:1となるように反応性ガスの体積流量を選定する。また、
反応性ガスに対する不活性ガスの容積流量比が約1.5:1から約2:1、更に
好ましくは約1.8となるように不活性ガスの体積流量を選定する。図8に、こ
の実施例を以下のPFC混合物を有する4種の異なる排出ガス100を削減処理
するのに使用した場合の削減効率を示す:45sccmC26/45sccmC
4;80sccmC26/90sccmCF4;85sccmCHF3/165
sccmCF4;及び45sccmCHF3/45sccmC26/45sccm
CF4。全事例において、CF4のないPFCガスは99.9%削減され、CF4
ガスは少なくとも96%削減された。
In one particular embodiment, an additive gas having an inert gas such as Ar and a reactive gas such as an oxygen containing gas is introduced into the effluent 100 having one or more PFC gases.
In this example, the volumetric flow rate of the reactive gas is selected such that the ratio of oxygen atoms in the reactive gas to carbon atoms in the PFC gas is at least 2.4: 1. Also,
The volumetric flow rate of the inert gas is selected such that the volumetric flow rate ratio of the inert gas to the reactive gas is about 1.5: 1 to about 2: 1, and more preferably about 1.8. Figure 8 shows the reduction efficiency when using this embodiment to reduce processing Four different exhaust gas 100 having the PFC mixture: 45sccmC 2 F 6 / 45sccmC
F 4; 80sccmC 2 F 6 / 90sccmCF 4; 85sccmCHF 3/165
sccmCF 4 ; and 45sccm CHF 3 / 45sccm C 2 F 6 / 45sccm
CF 4 . In all cases, PFC gas no CF 4 it will be reduced 99.9%, CF 4
Gas has been reduced by at least 96%.

【0056】 これらの結果は、PFC類のような危険ガスの削減において従来技術を有意に
越える改善があったことを示している。図9に、本プロセス(2)及び(4)の
CF4削減効果と、ArとO2の添加ガスを使用し、Ar対O2の容積流量比は少
なくとも3:1である従来プロセス(1)及び(3)のCF4削減効果との比較
を示す。CF4を有する排出物100の場合と、C26及びCF4を有する排出物
の場合に対するCF4削減効果は、本プロセスを使用することによって約4%以
上上昇する。したがって、本プロセスによって、全てのPFC類では確実に95
%削減が達成され、CF4のないPFCガスでは確実に99%削減が達成される
These results indicate that there was a significant improvement over the prior art in reducing hazardous gases such as PFCs. FIG. 9 shows the CF 4 reduction effect of the present processes (2) and (4) and the conventional process (1) in which the volume flow ratio of Ar to O 2 is at least 3: 1 using an additive gas of Ar and O 2. ) And (3) are compared with the CF 4 reduction effect. In the case of effluent 100 with CF 4, CF 4 reduction effect for the case of effluent having a C 2 F 6 and CF 4 is increased to about 4% or more by using the present process. Therefore, this process ensures 95% for all PFCs.
% Reduction is achieved, and 99% reduction is definitely achieved with CF 4 -free PFC gas.

【0057】 反応性ガスに対する不活性又は非反応性ガスの容積流量比が3:1未満の場合
には、ガスエネルギー賦与反応器210の中でプラズマ又は活性化ガスを刺激し
、安定化することは困難となる可能性があり、その比が約2:1未満の場合には
更に困難となる可能性があることが見出されている。この困難に対抗するために
多段階プロセスを発見しており、これによれば反応性ガスに対する不活性又は非
反応性ガスの容積流量比を下げながら、排出物と添加ガスのプラズマに対する十
分な刺激と安定化が可能である。多段階プロセスの一つの実施例では、図10A
のフローチャートに示すごとく、Ar等の不活性ガスを最初に反応器チャンバー
215に高い流速で導入する(300)。高流量の不活性ガスにガスエネルギー賦
与システム220によってエネルギーを与え、プラズマを刺激する(310)。い
ったんプラズマが十分に保持されると、望ましい流量の反応性ガスが導入され(
320)、排出物100が導入され(330)、次に不活性ガスの流量を、反応性
ガスに対する不活性又は非反応性ガスの容積流量比が望ましい比になる値まで下
げる(340)。ステップ320、330、340は同時に又は任意の順番に起こ
すことが可能である。一つの形態では、ステップ320における反応性ガスは、
排出物中の炭素原子に対する反応性ガス中の酸素原子の比が少なくとも2.4:
1となるような手法で導入される。多段階プロセスの別の実施例では、図10B
に示すごとく、比較的低い流量の反応性ガスを導入するという中間段階(315)
をとる。すると、危険ガス削減工程中一貫してプラズマを効果的にかつ確実に保
持し安定化し得ることが見出されている。一つの形態では、中間段階中の反応性
ガスの流速は、段階320中での反応性ガスの流速の約10%から約80%であ
り、更に好ましくは約20%から約50%である。更にこのプラズマ刺激法は、
反応性ガスを加えない状況で有利となることが示されている。CHF3の様な危
険ガスの中には、排出物にエネルギーを賦与するだけで効率的に削減されるもの
がある。他の形態では、排出物にエネルギーを与えた後で、エネルギーを賦与さ
れたガスを触媒床の上を通過させるか、エネルギー賦与ガスを消耗可能なライナ
ーの上を通過させるかして処理することができる。
Stimulating and stabilizing the plasma or activating gas in the gas energy donation reactor 210 when the volumetric flow ratio of inert or non-reactive gas to reactive gas is less than 3: 1. It has been found that can be difficult, and can be more difficult if the ratio is less than about 2: 1. To counter this difficulty, we have discovered a multi-step process that reduces the volumetric flow ratio of inert or non-reactive gas to reactive gas while providing sufficient stimulation of the exhaust and additive gas plasmas. And stabilization is possible. In one embodiment of the multi-step process, FIG.
As shown in the flow chart of (1), an inert gas such as Ar is first introduced into the reactor chamber 215 at a high flow rate (300). The high flow rate of inert gas is energized by the gas energy delivery system 220 to stimulate the plasma (310). Once the plasma is sufficiently retained, the desired flow rate of reactive gas is introduced (
320), the effluent 100 is introduced (330), and the flow rate of the inert gas is then reduced (340) to a value where the volumetric flow rate ratio of the inert or non-reactive gas to the reactive gas is the desired ratio. Steps 320, 330, 340 can occur simultaneously or in any order. In one form, the reactive gas in step 320 is
The ratio of oxygen atoms in the reactive gas to carbon atoms in the effluent is at least 2.4:
It is introduced by the method that becomes 1. In another example of a multi-step process, FIG.
As shown in, the intermediate step (315) of introducing a relatively low flow rate of the reactive gas.
Take It has then been found that the plasma can be effectively and reliably held and stabilized throughout the hazardous gas reduction process. In one form, the flow rate of the reactive gas during the intermediate stage is about 10% to about 80% of the flow rate of the reactive gas during stage 320, more preferably about 20% to about 50%. Furthermore, this plasma stimulation method
It has been shown to be advantageous in situations where no reactive gas is added. Some hazardous gases, such as CHF 3 , can be efficiently reduced by simply providing energy to the emissions. In another form, treating the effluent by energizing it and then passing the energized gas over a catalyst bed or the energized gas over a consumable liner. You can

【0058】 以下は、排出物100中のPFC含有量を削減するプロセスの単なる例示であ
って、発明を制限する意図ではない。この代表的なプロセスを使用して45sc
cmCHF3/45sccmCF4/45sccmC26を有する排出物100を
削減処理することができる。ステップ300において、Arガス含有添加ガスを
添加ガス源230から体積流量(又は同等のマスフロー速度)約600sccm
から約900sccmで導入し、反応器チャンバー215内でプラズマを刺激す
る(310)。ステップ315において、流量約50sccmから約70sccm
で少なくとも約1秒間、更に好ましくは約5秒から約10秒間、反応器チャンバ
ー215にO2を導入する。その後、O2の流量を約220sccmに上げ(32
0)、排出物100を導入し(330)、そしてArの流量を約400sccmに
下げる(340)。かくして、O:C比は少なくとも2.4:1で、Ar対O2
容積流量比は約1.8となる。
The following are merely illustrative of processes for reducing PFC content in effluent 100 and are not intended to limit the invention. 45sc using this typical process
cmCHF 3 / 45sccmCF 4 / 45sccmC emissions 100 can be reduction processing having 2 F 6. In step 300, the additive gas containing Ar gas is supplied from the additive gas source 230 at a volume flow rate (or equivalent mass flow rate) of about 600 sccm.
Is introduced at about 900 sccm to stimulate the plasma in the reactor chamber 215 (310). In step 315, the flow rate is about 50 sccm to about 70 sccm.
In at least about 1 second, more preferably from about 5 seconds to about 10 seconds, introducing O 2 into the reactor chamber 215. Then, the flow rate of O 2 was increased to about 220 sccm (32
0), introduce effluent 100 (330) and reduce Ar flow rate to about 400 seem (340). Thus, the O: C ratio is at least 2.4: 1 and the volumetric flow ratio of Ar to O 2 is about 1.8.

【0059】 添加ガス源によって排出物100中に導入される添加ガスのガス組成と流速は
制御器250によって制御してもよい。本発明の記述を簡潔化するために、制御
器250は代表的な1個の制御装置で図示しているが、制御器250は、複数の
制御装置であって相互に連結するものでもよく、あるいは複数の制御装置であっ
てチャンバー25及び/又は削減処理システム200の別のコンポーネントに連
結されものであってもよいと了解すべきである。
The gas composition and flow rate of the additive gas introduced into the effluent 100 by the additive gas source may be controlled by the controller 250. To simplify the description of the invention, the controller 250 is shown as a single representative controller, but the controller 250 may be multiple controllers that are interconnected, It should be appreciated that there may be multiple controllers connected to the chamber 25 and / or another component of the abatement processing system 200.

【0060】 一つの実施例では、制御器250には、添加ガス源230を操作するのに適し
ている集積回路等の電気回路を有する電子ハードウエアがある。他の形態では、
制御器250はチャンバー25とその周辺の構成要素を操作するのにも適してい
る。一般に制御器250は、データ入力を受理、アルゴリズムの展開、有用な出
力信号の作成に適応しており、また検知器や他のチャンバー構成要素からのデー
タ信号を検知し、チャンバー25でのプロセス条件をモニター又はコントロール
することにも使用される。例えば、制御器250には、(1)中央演算装置(C
PU)を有し、周辺制御構成要素を持つ記憶システムに連結されるコンピュータ
、(2)チャンバー25の特定の構成要素を操作する用途特定集積回路(ASI
C)、(3)適当なサポート回路を伴う一以上の制御器インターフェイスボード
、が含まれている。典型的な中心のCPUとしては、PowerPC(商標)、
Pentium(商標)等の演算装置が挙げられる。ASICはチャンバーから
のデータや情報の検索、特定のチャンバー構成要素の操作というような、特定の
業務用に設計され予めプログラム化される。典型的なサポート回路には、コプロ
セッサ、クロック回路、キャッシュ、電源の他、CPUと情報交換する周知の構
成要素が挙げられる。例えば、CPUはしばしばランダム アクセス メモリー(
RAM)、読み取り専用メモリー(ROM)その他の当分野で周知の記憶装置と
協同して作動する。RAMを、本発明のソフトウエアによる実行をプロセスの実
行中記憶させるように、使用することができる。本発明のプログラムとサブルー
チンは、典型的には大容量記憶装置に記憶されており、CPUによる実行時に、
RAMに一時的に記憶されるよう呼び出される。
In one embodiment, the controller 250 includes electronic hardware having electrical circuits, such as integrated circuits, suitable for operating the additive gas source 230. In another form,
Controller 250 is also suitable for operating chamber 25 and its surrounding components. The controller 250 is generally adapted to accept data inputs, develop algorithms, and produce useful output signals, and also detect data signals from detectors and other chamber components to determine process conditions in the chamber 25. It is also used to monitor or control the. For example, the controller 250 includes (1) a central processing unit (C
A computer having a PU) and coupled to a storage system having peripheral control components, (2) an application specific integrated circuit (ASI) for operating specific components of the chamber 25.
C), (3) one or more controller interface boards with suitable support circuitry. A typical central CPU is PowerPC (trademark),
An arithmetic device such as Pentium (trademark) can be used. The ASIC is designed and pre-programmed for specific tasks, such as retrieving data and information from the chamber and manipulating specific chamber components. Typical support circuits include coprocessors, clock circuits, caches, power supplies, as well as well-known components that exchange information with the CPU. For example, CPUs often use random access memory (
RAM), read only memory (ROM), and other storage devices known in the art. RAM can be used to store the execution by the software of the present invention during the execution of the process. The program and subroutine of the present invention are typically stored in a mass storage device, and when executed by the CPU,
Called to be temporarily stored in RAM.

【0061】 本発明のソフトウエアの実行とコンピュータプログラムのコード製品は、フロ
ッピーディスクやハードドライブ等の記憶装置に記憶され、制御器250による
実行中はRAMに呼び出されるのがよい。コンピュータプログラムのコードは、
コンピュータが読み取り可能な通常のプログラミング言語、例えばアセンブラ言
語、C、C++、あるいはパスカルで書かれるのがよい。通常のテキストエディタ
ーを使って、適切なプログラムコードを単一ファイル又は複数のファイルに入力
し、コンピュータが使用可能な媒体、例えばコンピュータシステムのメモリーに
記憶又は収録する。入力されたコードテキストがレベルの高い言語で書かれてい
る場合には、そのコードをコンパイラ コードにコンパイルし、予めコンパイル
してあるウインドウズのライブラリ ルーチンの目的コードにリンクする。リン
クとコンパイルを終えた目的コードの実行には、システムユーザーが目的コード
を呼び出すことによりコンピュータシステムがメモリーの中のコードを取り込み
、コンピュータプログラムで特定されたタスクを遂行する。
The software execution and computer program code products of the present invention are preferably stored in a storage device, such as a floppy disk or hard drive, and called into RAM during execution by the controller 250. The computer program code is
It may be written in a conventional computer readable programming language such as assembler language, C, C ++ , or Pascal. Using a conventional text editor, the appropriate program code is entered into a single file or multiple files and stored or recorded in a computer usable medium, such as the memory of a computer system. If the input code text is written in a high level language, compile the code into compiler code and link it with the target code of a precompiled Windows library routine. To execute the linked and compiled object code, the system user calls the object code to cause the computer system to retrieve the code in memory and perform the tasks specified by the computer program.

【0062】 図11に示すごとく、制御器250が、添加ガス源230、ガスエネルギー賦
与反応器210及びガスエネルギー賦与システム220の制御を包含するガス処
理システム200の操作を制御してもよい。タイミング、添加ガスの組成と流速
、反応器チャンバーの圧力と温度、ガスエネルギー賦与システム220の出力レ
ベル及び他のプロセス パラメータ等を指示する一以上のセットのコンピュータ
命令書に従って、制御器250が装置群の操作を制御してもよい。
As shown in FIG. 11, controller 250 may control the operation of gas treatment system 200, including controlling additive gas source 230, gas energy donation reactor 210, and gas energy donation system 220. The controller 250 controls the device group according to one or more sets of computer instructions that dictate the timing, composition and flow rate of the added gas, pressure and temperature of the reactor chamber, power levels of the gas energy delivery system 220 and other process parameters. The operation of may be controlled.

【0063】 図12に示すごとく、コンピュータ プログラム コードの一つの形態は、多セ
ットのプログラムコード命令書、例えば、操作者がプロセス レシピを登録し選
択することを可能にし、またそのプロセス レシピの操作を反応器チャンバー2
15内で実行するプロセス セレクターとシーケンサのプログラムコード400
、及び反応器チャンバー215内のチャンバー構成要素の優先順位を操作し、管
理するガス処理用プログラムコード410等を含んでいる。これらのプログラム
コードは、一セットのタスクを実行する別々のプログラムコードとして図示され
ているが、これらは一体化が可能であること、あるいは一のプログラムコードの
タスクを他のプログラムコードのタスクと一体化して望ましい一セットのタスク
を提供できることが了解されるべきである。したがって、制御器250とここに
記述されたプログラムコードは、ここに記述された、あるいは図示された様に収
納されたプログラムコードの特別な実施例に限定されるべきでなく、同等の機能
を果たすプログラムコードやコンピュータ命令書の別のセットは、本発明の技術
的範囲に属する。
As shown in FIG. 12, one form of computer program code allows for multiple sets of program code instructions, for example, an operator to register and select a process recipe, and to manipulate the process recipe. Reactor chamber 2
Program code 400 of process selector and sequencer executed in 15
, And gas processing program code 410 and the like for manipulating and managing the priorities of chamber components within the reactor chamber 215. Although these program codes are illustrated as separate program codes that perform a set of tasks, they can be integrated, or the tasks of one program code can be integrated with the tasks of another program code. It should be appreciated that it can be customized to provide the desired set of tasks. Therefore, the controller 250 and the program code described herein should not be limited to the particular embodiments of the program code described herein or contained as illustrated, and perform equivalent functions. Other sets of program code and computer instructions are within the scope of the invention.

【0064】 操作に当たり、ユーザーは、入力装置255を介して、選択したプロセスをプ
ロセス セレクター用のプログラムコード400に登録する。このプロセスは、
以下を含んでよい:(1)手動プロセス、即ち特定の添加ガス、添加ガス体積流
量、及びそのタイミングを、例えば入力装置を使用して制御器250に手動で登
録する、(2)自動プロセス、即ちエッチングプロセス、CVDプロセス、ある
いは任意の他の基板加工プロセスやチャンバー清浄プロセス等の、プロセスチャ
ンバー25での特定のプロセスに関連する値を登録し、添加ガスのタイミング、
組成、体積流量等のガス処理システム200での、自動化又はプログラム化した
操作を実行する、又は(3)モニタリングプロセス、即ち排出物100の組成と
体積流量をガス分析器278とガス分析用探針277によって検知し、検知した
データとの関連でガス処理システム200の操作を制御するように制御器250
に命令する。
In operation, the user registers the selected process in the program code 400 for the process selector via the input device 255. This process
It may include: (1) a manual process, i.e. manually registering a particular additive gas, additive gas volume flow rate and its timing in the controller 250, for example using an input device, (2) an automatic process, That is, the values related to a specific process in the process chamber 25, such as an etching process, a CVD process, or any other substrate processing process or chamber cleaning process, are registered, the timing of the added gas,
Performing automated or programmed operations on the gas treatment system 200, such as composition, volumetric flow rate, or (3) monitoring process, that is, the composition and volumetric flow rate of the effluent 100 is analyzed by the gas analyzer 278 and the gas analysis probe. A controller 250 to control the operation of the gas treatment system 200 in relation to the sensed data as sensed by 277.
To order.

【0065】 図13に、第三の状況において実行してよいコード命令書の一つの形態のフロ
ーチャートを示す。最初に不活性ガスを反応器チャンバー215に高い流速で導
入し、プラズマに衝突させる(500)。ステップ500の前、後あるいは間に制
御器250とガス分析器278によって排出物100中のPFCガスを検知し、
PFCガスの容積又は質量流速を検知する(510)。制御器250は、ステップ
510からの検知情報を使用し、PFCの流速に表1の係数を乗じてO2等の反
応性ガスの望ましい流速を算出し(520)、そして反応性ガスの望ましい流速に
3未満の値、2未満の値あるいは約1.8を乗じて、不活性ガスの望ましい流速
を算出する(530)。一旦プラズマが維持されれば、O2等の反応性ガスは、反
応性ガスの望ましい流速に約0.25から約0.33の値を乗じて決定した体積
流量で導入される(540)。これ以後は、反応性ガスを望ましい流量で導入し(
550)、排出物100を反応器チャンバー215に導入し、不活性ガスの流量
をステップ530で算出した望ましいレベルに減らす。ステップ550、560
、570の実行は同時でも、どのような順序でもよい。
FIG. 13 shows a flowchart of one form of code instructions that may be executed in the third situation. First, an inert gas is introduced into the reactor chamber 215 at a high flow rate to impinge on the plasma (500). Detecting PFC gas in the effluent 100 by the controller 250 and the gas analyzer 278 before, after or during the step 500,
The volume or mass flow rate of the PFC gas is sensed (510). The controller 250 uses the sensing information from step 510 to multiply the PFC flow rate by the coefficient of Table 1 to calculate the desired flow rate of the reactive gas such as O 2 (520), and the desired flow rate of the reactive gas. Is multiplied by a value less than 3, a value less than 2, or about 1.8 to calculate the desired flow rate of the inert gas (530). Once the plasma is maintained, a reactive gas, such as O 2 , is introduced (540) at a volumetric flow rate determined by multiplying the desired flow rate of the reactive gas by a value of about 0.25 to about 0.33. After this, introduce the reactive gas at the desired flow rate (
550), introducing the effluent 100 into the reactor chamber 215 and reducing the flow rate of the inert gas to the desired level calculated in step 530. Steps 550 and 560
, 570 may be performed simultaneously or in any order.

【0066】 プロセスセレクター用のプログラムコード400は、特別のプロセス セット
パラメータをガス処理用のプログラムコード410に渡し、このコードがガス処
理システム200における多数のプロセッシング タスクを制御し、その制御を
プロセスセレクター用のプログラムコード400が決定したプロセスセットに従
って行うことによって、プロセスセットを実行する。ガス処理用のプログラムコ
ード410は、ガス処理構成要素の操作を制御する各種ガス処理用プログラムコ
ード命令書セットの実行を制御する。操作に当たり、ガス処理用のプログラムコ
ード410は、目下実行中の特定の工程セットに応じてガス処理構成要素用の命
令書セットを選択的に呼び出し、チャンバー構成要素用命令書セットのスケジュ
ールを立て、各種チャンバー構成要素の操作をモニターし、実行すべきプロセス
セットに関するプロセスパラメータに基づいて、どのコンポーネントを操作する
必要があるかを決定し、そして、モニタリング及び決定のステップに対応するチ
ャンバー構成要素用命令書セットを実行させる。ガスエネルギー賦与器用プログ
ラムコード420は、例えば、反応器チャンバー215の操作に適用する電源や
バイアス電力のレベルを調節するプログラムコード命令書セットを有する。添加
ガス用プログラムコード430は、ガス供給源230にある一以上のガスバルブ
240の開口を調節することによりチャンバー25を通過するガス組成と流量レ
ベルを制御するプログラムコード命令書セットを有する。図12はプログラムコ
ードの構成の単なる例示である。
The program code 400 for the process selector is a special process set.
By passing the parameters to program code 410 for gas treatment, which code controls a number of processing tasks in gas treatment system 200, which control is in accordance with the process set determined by program code 400 for the process selector. To execute. The gas treatment program code 410 controls the execution of various gas treatment program code instruction sets that control the operation of the gas treatment components. In operation, the gas treatment program code 410 selectively calls the gas treatment component instruction set according to the particular process set currently being executed, schedules the chamber component instruction set, Instructions for chamber components that monitor the operation of various chamber components, determine which components need to be operated based on the process parameters for the process set to be performed, and the monitoring and decision steps. Run the book set. The gas energy applier program code 420 includes, for example, a program code instruction set that adjusts the level of power and bias power applied to the operation of the reactor chamber 215. The additive gas program code 430 includes a program code instruction set that controls the gas composition and flow levels through the chamber 25 by adjusting the opening of one or more gas valves 240 in the gas source 230. FIG. 12 is merely an example of the structure of the program code.

【0067】 他の形態では、制御器250は、ガス処理システム200による排出物100
中の危険ガスの削減が十分であることを保証するためにも、及び/又はそのシス
テムの作動をモニターするためにも、適合させてよい。この実施例では、ガス処
理システム200は、制御器250又は別の制御器を包含する制御とモニタリン
グのシステムを含んでいる。図11に示すごとく、ガス分析探針470を、削減
処理された排出物の気流の中に、好ましくはガスエネルギー賦与反応器210の
下流に位置させ、削減処理済みの排出物101のガス含有量を分析してもよい。
ガス分析探針470はガス分析器475と情報交換する。ガス分析器475は、
前記の型でよく、ガス分析データを制御器250に提供する。圧力モニターと温
度モニターを備えて、ガス処理システム200の圧力及び温度条件に関するデー
タを制御器250に提供してもよい。制御器250は、モニターデータに従って
、ガス処理システム200及び任意ではあるがプロセスチャンバー25の操作を
制御し調節してもよい。これは、1999年7月28日に出願された米国特許出
願番号09/363,302、及び1999年7月28日に出願された米国特許
出願番号09/363,250に開示されており、両者共ここに引用して援用す
る。
In another form, the controller 250 controls the effluent 100 from the gas treatment system 200.
It may be adapted to ensure that the reduction of hazardous gases therein is sufficient and / or to monitor the operation of the system. In this example, gas treatment system 200 includes a control and monitoring system that includes controller 250 or another controller. As shown in FIG. 11, the gas analysis probe 470 is positioned in the air stream of the emission gas subjected to the reduction treatment, preferably downstream of the gas energy imparting reactor 210, and the gas content of the emission substance 101 subjected to the reduction treatment is reduced. May be analyzed.
The gas analysis probe 470 exchanges information with the gas analyzer 475. The gas analyzer 475 is
It may be of the type described above and provides gas analysis data to controller 250. A pressure monitor and a temperature monitor may be provided to provide the controller 250 with data regarding the pressure and temperature conditions of the gas treatment system 200. The controller 250 may control and regulate the operation of the gas treatment system 200 and optionally the process chamber 25 according to the monitor data. This is disclosed in U.S. patent application Ser. No. 09 / 363,302, filed July 28, 1999, and U.S. patent application Ser. No. 09 / 363,250, filed July 28, 1999, both of which Both are quoted and incorporated here.

【0068】 操作に当たって、ガス分析器475は、ガス処理システム200から放出され
る削減処理済みの排出物101中の危険ガス含有量を連続的にモニターし、かつ
連続出力信号、又は削減処理済みの排出物101中の危険ガス含有量が安全レベ
ルを超えると始動する、安全レベル出力信号を提供することができる。制御器2
50は、コンピュータ読み取り可能なプログラムコードを収録したコンピュータ
読み取り可能媒体を有し、これによって分析器からの出力信号をモニターして、
次のステップの少なくとも一つを実行する。(1)ガスエネルギー賦与反応器2
10の電力又は他のパラメータの調節、(2)添加ガスの量又は組成調節、(3
)プロセスチャンバー25のプロセス条件の調節、(4)プロセスチャンバー2
5のプロセスの停止、(5)バルブ制御システムによって切替バルブ(示してな
い)を開放し、かつ削減処理バルブ(示してない)を閉めることにより、プロセ
スチャンバー25からの排出物の流れをガス処理システム200から切替、及び
(6)排出物中の危険ガスが高度に危険なレベルにあること、あるいはガス処理
システム200が操作不良条件にあることを操作者にモニター又は別個の警報装
置を通じて通知する警報信号の提供。ステップ(5)には、プロセスチャンバー
25での基板のプロセッシングを休止せずにガス処理システム200を定期的に
又は操作不良中に変更することを可能にするという利点がある。
In operation, the gas analyzer 475 continuously monitors the hazardous gas content in the reduced emission 101 emitted from the gas treatment system 200 and provides a continuous output signal or reduced emission. A safety level output signal may be provided that triggers when the hazardous gas content in the effluent 101 exceeds the safety level. Controller 2
50 has a computer readable medium having a computer readable program code recorded thereon for monitoring the output signal from the analyzer,
Perform at least one of the following steps: (1) Gas energy imparting reactor 2
10 power or other parameter adjustment, (2) additive gas amount or composition adjustment, (3
) Adjustment of process conditions of the process chamber 25, (4) process chamber 2
5 process gasses, (5) gassing the effluent stream from the process chamber 25 by opening a switching valve (not shown) and closing a reduction process valve (not shown) by means of a valve control system. Switching from system 200, and (6) notifying the operator through a monitor or a separate alarm device that the hazardous gas in the emissions is at a highly dangerous level or that the gas treatment system 200 is in a poor operating condition. Providing an alarm signal. Step (5) has the advantage of allowing the gas processing system 200 to be changed on a regular basis or during a malfunction without pausing processing of the substrate in the process chamber 25.

【0069】 これに関し、ガス処理用のプログラムコード410の中にガス分析器用プログ
ラムコードを含ませて、ガス分析器475が測定した削減処理済み排出物101
中の危険ガスの組成又は濃度をモニターしていてもよく、そして危険ガスの含有
量と組成の出力信号(又は安全レベル出力信号)をガス分析探針470から受け
取る。ガス分析器用プログラムコードは、排出ガス組成表中に出力信号を記憶し
ており、この表は、他のプログラムコード命令書セットにより定期的に検分され
る。この代わりに、又は記憶機能と共に、ガス分析器用プログラムコードは、排
出ガス中の危険ガスの含有量が予め規定された操作安全レベルを超える場合には
、安全レベル出力信号を他のプログラムコード命令書セットに渡す。ガス分析器
用プログラムコードは、制御器250に存在する代わりに、ガス分析器475に
組み込むこともできる。
In this regard, the reduced treatment emissions 101 measured by the gas analyzer 475 by including the gas analyzer program code in the gas treatment program code 410.
The composition or concentration of the dangerous gas therein may be monitored, and an output signal of the content and composition of the dangerous gas (or a safety level output signal) is received from the gas analysis probe 470. The gas analyzer program code stores the output signal in an exhaust gas composition table which is periodically inspected by another program code instruction set. Alternatively or in combination with the memory function, the program code for the gas analyzer may output a safety level output signal to another program code instruction if the content of hazardous gas in the exhaust gas exceeds a predefined operational safety level. Pass to the set. The gas analyzer program code may be incorporated into the gas analyzer 475 instead of residing in the controller 250.

【0070】 ガス処理用のプログラムコード410は更に安全操作用プログラムコードを有
してもよい。安全操作用プログラムコードは、他のプログラムコード命令書セッ
トと連動して作動し、削減処理済み排出気流101中の危険ガスのレベルに関連
して、プロセスチャンバー構成要素又はガス処理装置の作動を調節し、危険ガス
の放散を削減又は除去する。例えば、安全操作用プログラムコードをプログラム
化しておき、予め規定された濃度の危険ガスを放出排出物中に検出した場合、あ
るいは毒性の危険ガスがたとえ僅少レベルでも排出物に存在することを検出した
場合には、プロセスチャンバー25の作動を停止させることができる。典型的に
は、基板のプロセッシングに毒性ガスが使用される場合には、従来通り、ガス分
配器72の各ガス供給ラインに数個の安全停止バルブが配備される。削減処理済
み排出物101中の危険ガス濃度が予め規定されたレベルに達した場合には、安
全操作用プログラムコードが、ガス処理用プログラムコード410のプロセスガ
ス制御命令書セットに、安全停止バルブを閉じる様に始動信号を発する。あるい
は、前記のごとく、安全操作用プログラムコードは、排出物の流れを放出器に又
は他の削減処理システムに転換できる。反対に、安全操作用プログラムコードが
低又はゼロ放出レベルの信号をガス分析器475の出力から受けた場合には、プ
ログラムコードは、ガス処理用のプログラムコード410に対してプロセスチャ
ンバー25の操作を現状の操作モードで続行するようにとの、及びガス処理シス
テム200に対しても操作を現状の操作モードで続行するようにとの制御信号を
発する。
The gas treatment program code 410 may further include safe operation program code. The safe operating program code operates in conjunction with another set of program code instructions to regulate the operation of process chamber components or gas treatment equipment in relation to the level of hazardous gases in the reduced treated exhaust air stream 101. To reduce or eliminate the emission of dangerous gases. For example, if the program code for safe operation is programmed and a dangerous gas of a predetermined concentration is detected in the emitted emission, or it is detected that a toxic dangerous gas is present in the emission even at a small level. In some cases, the operation of the process chamber 25 can be stopped. Typically, when toxic gases are used to process the substrate, several safety stop valves are conventionally provided in each gas supply line of gas distributor 72. When the dangerous gas concentration in the reduction-processed emission 101 reaches a predetermined level, the safe operation program code adds a safety stop valve to the process gas control instruction set of the gas processing program code 410. A start signal is issued to close. Alternatively, as noted above, the safe operating program code can divert the effluent stream to an ejector or other abatement system. Conversely, if the safe operating program code receives a low or zero emission level signal from the output of the gas analyzer 475, the program code directs the operation of the process chamber 25 to the gas processing program code 410. It issues a control signal to continue in the current operation mode and to the gas treatment system 200 to continue operation in the current operation mode.

【0071】 操作にあたって、安全操作用プログラムコードは、最新の削減処理済み排出ガ
スの組成を排出ガス組成表で繰り返し読み、その読みとプロセスチャンバー25
へのプロセスガスの流れを制御するマスフロー制御器からの信号とを対比し、且
つ排出物中への危険ガス放出量を削減又はほぼ完全に除去するのに必要なプロセ
スガスの流速に調節するように命令を送る。あるいは、安全操作用プログラムコ
ードは、安全レベル出力信号を受けた場合にこれらの操作を実行する。典型的に
は、このプログラムコードは、排出物中の危険ガス濃度が予め規定された値、例
えば約0.1%から約10%を越える場合に作動するように設定される。
In operation, the safe operation program code repeatedly reads the composition of the latest reduction-treated exhaust gas in the exhaust gas composition table, and the reading and the process chamber 25
To the signal from the mass flow controller that controls the flow of process gas into the exhaust gas, and to adjust the flow rate of the process gas required to reduce or almost completely eliminate the hazardous gas emissions into the emissions. Send an order to. Alternatively, the safe operating program code performs these operations upon receipt of a safe level output signal. Typically, the program code is set to operate when the hazardous gas concentration in the effluent exceeds a pre-defined value, such as about 0.1% to about 10%.

【0072】 他の実施例では、安全操作用プログラムコードは、警報又はLED等のインジ
ケータを操作して、排出ガス気流中の有毒な又は危険なガス流の危険レベルを示
し、あるいは、危険ガスの放散レベルをリアルタイムで表示する図形の実時間像
等の計量表示部を操作者のモニタリングのために提供することができる。この安
全機構により、操作者は危険ガスが大気中に偶然放散されるのをモニターし、防
止することができる。これと同じ信号を使って、非操作モードにあるプロセッシ
ング装置を保持することができるし、あるいは安全でないプロセス条件が検知さ
れた場合には安全停止バルブを活動させることができる。このように、安全操作
用プログラムコードがプロセスチャンバーとガス処理装置を操作して、環境的に
安全な装置を提供する。
In another embodiment, the safe operating program code operates an alarm or an indicator such as an LED to indicate a dangerous level of toxic or dangerous gas flow in the exhaust gas stream, or A metering display, such as a real-time image of a graphic that displays the emission level in real time, can be provided for operator monitoring. This safety mechanism allows the operator to monitor and prevent accidental release of hazardous gases into the atmosphere. This same signal can be used to keep the processing device in a non-operational mode, or to activate a safety stop valve if an unsafe process condition is detected. In this way, the safe operation program code operates the process chamber and the gas treatment device to provide an environmentally safe device.

【0073】 典型的な加工プロセスでガス処理システム200を操作中に、半導体ウエハー
等の基板30をプロセスチャンバー25の支持体40の上に設置し、CF4、C26、C38、CHF3、SF6、NF3、CH3F等のフッ素含有ガスを有するプ
ロセスガスを、プロセスガス分配器72を通して加工ゾーン35の中に導入する
。プロセスガスをチャンバー25のガスエネルギー賦与器60によってエネルギ
ー賦与し、RF又は電磁プラズマガス中で、あるいはマイクロ波でエネルギー賦
与したガス中で、基板30をプロセッシングする。あるいは、ガスは、離れたチ
ャンバー内でエネルギー賦与される。プロセス中及び後に、使用済みプロセスガ
スの排出ガス気流及びガス状の副生物が、プロセスチャンバー25から放出シス
テム80の放出管85及びガス処理装置200を通って放出される。
During operation of the gas processing system 200 in a typical processing process, a substrate 30, such as a semiconductor wafer, is placed on a support 40 in the process chamber 25, and CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CHF 3 , SF 6 , NF 3 , CH 3 F, etc., a process gas having a fluorine-containing gas is introduced into the processing zone 35 through the process gas distributor 72. The process gas is energized by the gas energy applicator 60 of the chamber 25, and the substrate 30 is processed in the RF or electromagnetic plasma gas or in the gas energized by the microwave. Alternatively, the gas is energized in a separate chamber. During and after the process, the exhaust gas stream of used process gas and gaseous by-products are discharged from the process chamber 25 through the discharge pipe 85 of the discharge system 80 and the gas treatment device 200.

【0074】 ガス処理システム200では、反応性ガス及び任意だが不活性又は非反応性ガ
スを有する添加ガスが排出物100に導入される。そして上述の通り、反応器チ
ャンバー215では、RFエネルギー又はマイクロ波エネルギーが放出管85か
ら流れてくる排出物100と添加ガスに賦与され、削減処理用プラズマが生成し
、プラズマ中で排出物100中の危険ガス成分が分解又は相互に反応する結果、
排出物100中の危険ガスの含有量は十分に削減される。放射線は、排出ガス分
子中の幾分かの原子の電子エネルギーを1から10eVのエネルギーに上昇させ
、これにより電子が遊離しかつガス分子の結合を切断して、解離した原子状ガス
種が生成する。エネルギー賦与したプラズマガスでは、個々の荷電種電子と荷電
原子核が強い電磁界で励起されて他のガス分子に衝突してガス気流の中で雪崩降
伏が起こり、排出ガス100の更なる解離とイオン化を惹起する。エネルギー賦
与排出物のイオン化又は解離したガス種は、相互にあるいは他の非解離のガス種
と反応して、無毒ガス又は通常のガス清浄機中で高度に溶解するガスになる。例
えば、PFC含有排出物をO2ガス等の酸素含有ガスと混合して反応器チャンバ
ー215を通過させてもよい。ガスエネルギー賦与反応器210中のガス101
は、排出物100からPFCガスの約95%を越える量が削減されたことが測定
されている。
In the gas treatment system 200, an additive gas having a reactive gas and optionally an inert or non-reactive gas is introduced into the effluent 100. Then, as described above, in the reactor chamber 215, the RF energy or the microwave energy is given to the exhaust 100 and the additive gas flowing from the emission pipe 85, plasma for reduction treatment is generated, and the exhaust 100 is contained in the plasma. As a result of decomposition or mutual reaction of the hazardous gas components of
The content of dangerous gas in the effluent 100 is sufficiently reduced. The radiation raises the electron energy of some of the atoms in the exhaust gas molecule to an energy of 1 to 10 eV, which releases the electrons and breaks the bonds of the gas molecules, producing dissociated atomic gas species. To do. In the energy-imparted plasma gas, individual charged species electrons and charged nuclei are excited by a strong electromagnetic field and collide with other gas molecules to cause avalanche breakdown in the gas flow, further dissociating and ionizing the exhaust gas 100. Cause. The ionized or dissociated gas species of the energy donating effluent react with each other or with other non-dissociated gas species to form a non-toxic gas or a gas that is highly soluble in conventional gas purifiers. For example, the PFC containing effluent may be mixed with an oxygen containing gas such as O 2 gas and passed through the reactor chamber 215. Gas 101 in gas energy donation reactor 210
Has been measured to have reduced over 100% of PFC gas from emissions 100.

【0075】 かくして、良く制御されかつ一貫した手法では、このガス処理装置200とガ
ス処理プロセスによって、排出物100中の危険ガス含有量を少なくとも約95
%削減するのに成功する。ガス処理システム200は、各種のプロセスチャンバ
ー25と相性の良い内蔵型の集積ユニットであってもよい。ガス処理システム2
00を使用すれば、PFC類のほぼ全てのタイプを有する広範な種類の危険ガス
を削減することができる。ガス処理システム200は、プロセスチャンバー25
の操作に何ら影響を与えず、危険ガスを放出する全てのプロセスチャンバーと共
に使用してよい。触媒的削減処理システムは取り扱いが便利であり、1個のプロ
セスチャンバーからの排出物を処理するには3立方フィート未満、多数のプロセ
スチャンバーからの排出物を処理するには40立方フィート未満の空間を占める
だけである。
Thus, in a well-controlled and consistent manner, the gas treater 200 and the gas treatment process allow the hazardous gas content in the effluent 100 to be at least about 95%.
Succeed in reducing%. The gas treatment system 200 may be a self-contained integrated unit compatible with various process chambers 25. Gas treatment system 2
The use of 00 can reduce a wide range of hazardous gases with almost all types of PFCs. The gas processing system 200 includes a process chamber 25.
It may be used with all process chambers that emit hazardous gases without any effect on the operation of. The catalytic abatement system is convenient to handle and has less than 3 cubic feet of space to process emissions from one process chamber and less than 40 cubic feet to process emissions from multiple process chambers. Occupy only.

【0076】 本発明をその好ましい形態をもってかなり詳細に説明したが、他の形態も可能
である。例えば、図2−5に示した添加ガス源230とガスエネルギー賦与シス
テム220は互換可能である。また、本発明の装置は他のチャンバーで、又他の
プロセス、例えば物理蒸着や化学蒸着のために、使用できる。それゆえ、添付の
特許請求の範囲は、本明細書に記載の好ましい形態に限定されるべきものではな
い。
Although the present invention has been described in considerable detail with its preferred form, other forms are possible. For example, the additive gas source 230 and the gas energy imparting system 220 shown in FIGS. 2-5 are interchangeable. Also, the apparatus of the present invention can be used in other chambers and for other processes such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition. Therefore, the scope of the appended claims should not be limited to the preferred versions described herein.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、基板のプロセッシング用の、かつ危険ガス含有排出物を産生する代表
的な基板プロセッシング装置の側断面の略図であり、放出におけるガス処理シス
テムを示す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional side view of an exemplary substrate processing apparatus for processing a substrate and producing a hazardous gas-containing effluent, showing a gas treatment system at venting.

【図2】 図2は、ガスエネルギー賦与反応器を備えたガス処理システムの一実施例の略
図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of one embodiment of a gas treatment system including a gas energy donation reactor.

【図3】 図3は、ガスエネルギー賦与反応器を備えたガス処理システムの他の実施例の
略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of another embodiment of a gas treatment system including a gas energy donation reactor.

【図4】 図4は、ガスエネルギー賦与反応器を備えたガス処理システムの他の実施例の
略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of another embodiment of a gas treatment system including a gas energy donation reactor.

【図5】 図5は、ガスエネルギー賦与反応器を備えたガス処理システムの他の実施例の
略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of another embodiment of a gas treatment system including a gas energy donation reactor.

【図6】 図6は、ガスエネルギー賦与反応器中の異なる物質群のエッチ速度を示すグラ
フである。
FIG. 6 is a graph showing etch rates of different material groups in a gas energy donation reactor.

【図7】 図7は、危険ガス削減プロセスの一実施例に対応して、酸素原子対炭素原子の
比が変化する反応性ガスを用いた場合の危険ガス削減効率を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a dangerous gas reduction efficiency when a reactive gas in which the ratio of oxygen atoms to carbon atoms is changed is used, corresponding to one example of the dangerous gas reduction process.

【図8】 図8は、危険ガス削減プロセスの一実施例を用いた場合の、危険ガス混合物含
有排出物に関する危険ガス削減効率を示す棒グラフである。
FIG. 8 is a bar graph showing the hazardous gas reduction efficiency for hazardous gas mixture-containing emissions using one embodiment of the hazardous gas reduction process.

【図9】 図9は、従来法による場合と危険ガス削減プロセスの一実施例を用いた場合と
における、危険ガス含有排出物削減効率の比較を示す棒グラフである。
FIG. 9 is a bar graph showing a comparison of reduction efficiency of hazardous gas-containing emissions in the case of using the conventional method and the case of using one embodiment of the process of reducing hazardous gas.

【図10】 図10Aと図10Bは、危険ガス削減プロセスの異なる実施例を示すフローチ
ャートである。
10A and 10B are flow charts illustrating different embodiments of the hazardous gas reduction process.

【図11】 図11は、ガスエネルギー賦与反応器と制御器を備えたガス処理システムの他
の実施例の略図である。
FIG. 11 is a schematic diagram of another embodiment of a gas treatment system including a gas energy donation reactor and a controller.

【図12】 図12は、本発明の実施例に従って制御器を操作するコンピュータプログラム
産物を示すブロックダイアグラムである。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a computer program product for operating a controller according to an embodiment of the present invention.

【図13】 図13は、危険ガス含有排出物の処理プロセスの一実施例を示すフローチャー
トである。
FIG. 13 is a flow chart illustrating an example of a process for treating hazardous gas-containing emissions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20…基板プロセッシング装置、25…チャンバー、30…基板、35…プラ
ズマゾーン、40…支持体、45…チャック、50…静電部材、52…誘電層、
53…表面、54…溝、55…電極、65…基台、66…ガス導管、68…出口
、69…ガス供給体、72…ガスノズル、75…側壁、80…放出システム、8
2…スロットルバルブ、85…放出管、100…排出物、101…低害化排出物
、200…ガス処理システム、210…ガスエネルギー賦与反応器、211…反
応器入口、212…反応器出口、215…チャンバー、218…スロットルバル
ブ、220…ガスエネルギー賦与システム、224…誘導アンテナ、226…電
極、227…ガス活性化器、228…マイクロ波導波管、230…添加ガス源、
235…添加ガス供給体、240…制御バルブ、245…導管、255…入力装
置、256…モニター、257…ライトペン、270…洗浄器、275…洗浄液
、277…ガス分析用探針、278…ガス分析器、280…内表面、470…ガ
ス分析用探針、475…ガス分析器。
20 ... Substrate processing device, 25 ... Chamber, 30 ... Substrate, 35 ... Plasma zone, 40 ... Support, 45 ... Chuck, 50 ... Electrostatic member, 52 ... Dielectric layer,
53 ... Surface, 54 ... Groove, 55 ... Electrode, 65 ... Base, 66 ... Gas conduit, 68 ... Exit, 69 ... Gas supplier, 72 ... Gas nozzle, 75 ... Side wall, 80 ... Emission system, 8
2 ... Throttle valve, 85 ... Emission pipe, 100 ... Emission, 101 ... Reduced emission, 200 ... Gas treatment system, 210 ... Gas energy imparting reactor, 211 ... Reactor inlet, 212 ... Reactor outlet, 215 ... Chamber 218 ... Throttle valve, 220 ... Gas energy imparting system, 224 ... Induction antenna, 226 ... Electrode, 227 ... Gas activator, 228 ... Microwave waveguide, 230 ... Additive gas source,
235 ... Additive gas supplier, 240 ... Control valve, 245 ... Conduit, 255 ... Input device, 256 ... Monitor, 257 ... Light pen, 270 ... Washer, 275 ... Washing liquid, 277 ... Gas analysis probe, 278 ... Gas Analyzer, 280 ... Inner surface, 470 ... Gas analysis probe, 475 ... Gas analyzer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラマスワミー, カーティック アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サンタ クララ, ナンバー 322, セ ント.イグナティウス プレース 3282 (72)発明者 コーシャル, トニー, エス. アメリカ合衆国, カリフォルニア州, クパーティノ, プルーン ツリー レー ン 10416 (72)発明者 ウォン, クォーク, マナス アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ホセ, ラーキン アヴェニュー 1636 (72)発明者 シャモーイリアン, シャモーイル アメリカ合衆国, カリフォルニア州, サン ホセ, リトル フォールズ ドラ イヴ 6536 Fターム(参考) 4D002 AA22 AC10 BA05 BA07 DA70 GA01 GA02 GB01 GB02 GB08 4G075 AA03 AA37 AA53 BA06 CA25 CA43 CA51 DA02 EB01 EB42 EC21 ED01 FB01 FC09 FC15─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Ramas Whammy, Curtic             United States of America, California,             Santa Clara, Number 322, Se             Nt. Ignatius Place 3282 (72) Inventor Corsal, Tony, S.             United States of America, California,             Cupertino, Prune Tree Leh             10416 (72) Inventor Wong, Quark, Manas             United States of America, California,             San Jose, Larkin Avenue             1636 (72) Inventor Chamois Irian, Chamois             United States of America, California,             San Jose, Little Falls Dora             Eve 6536 F-term (reference) 4D002 AA22 AC10 BA05 BA07 DA70                       GA01 GA02 GB01 GB02 GB08                 4G075 AA03 AA37 AA53 BA06 CA25                       CA43 CA51 DA02 EB01 EB42                       EC21 ED01 FB01 FC09 FC15

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)排出ガスを反応器に導入するステップと、 (b)少なくとも一種の酸素含有ガスを有する添加ガスを、添加ガス中の酸素
原子と過フッ化化合物中の炭素原子の比が少なくとも約2.4:1となるように
酸素含有ガスの体積流量を選定して、反応器に導入するステップと、 (c)反応器中の排出ガス及び添加ガスにエネルギーを賦与して、排出ガス中
の過フッ化化合物の含有量を削減するステップと を有する過フッ化化合物含有排出ガスの処理方法。
1. A step of (a) introducing exhaust gas into a reactor, and (b) adding an additive gas having at least one oxygen-containing gas to oxygen atoms in the additive gas and carbon atoms in the perfluorinated compound. Selecting the volume flow rate of the oxygen-containing gas so that the ratio is at least about 2.4: 1, and introducing it into the reactor, and (c) applying energy to the exhaust gas and the added gas in the reactor. And a step of reducing the content of the perfluorinated compound in the exhaust gas.
【請求項2】 酸素含有ガスがO2を有する請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the oxygen containing gas comprises O 2 . 【請求項3】 添加ガスが更に不活性又は非反応性ガスを有する請求項1に
記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the additive gas further comprises an inert or non-reactive gas.
【請求項4】 不活性又は非反応性ガスの酸素含有ガスに対する体積流量が
3未満である請求項3に記載の方法。
4. The method of claim 3, wherein the volumetric flow rate of the inert or non-reactive gas to the oxygen-containing gas is less than 3.
【請求項5】 不活性又は非反応性ガスの酸素含有ガスに対する体積流量が
約1.5から約2である請求項4に記載の方法。
5. The method of claim 4, wherein the volumetric flow rate of the inert or non-reactive gas to the oxygen-containing gas is from about 1.5 to about 2.
【請求項6】 排出ガスの条件を検知し、この検知した条件に関連して添加
ガスの体積流量を調整する請求項1に記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein a condition of the exhaust gas is detected and the volume flow rate of the additive gas is adjusted in relation to the detected condition.
【請求項7】 (a)排出ガスを反応器に導入するステップ、 (b)少なくとも一種の酸素含有ガスを有する添加ガスを、添加ガス中の酸素
原子と過フッ化化合物中の硫黄原子の比が少なくとも約2.4:1となるように
酸素含有ガスの体積流量を選定して、反応器に導入するステップ、及び (c)反応器中の排出ガス及び添加ガスにエネルギーを賦与するステップ、 を有する過フッ化化合物含有排出ガスの処理方法。
7. A step of: (a) introducing exhaust gas into the reactor; (b) adding gas having at least one oxygen-containing gas, the ratio of oxygen atoms in the additive gas to sulfur atoms in the perfluorinated compound. Selecting a volumetric flow rate of the oxygen-containing gas such that is at least about 2.4: 1, and introducing into the reactor, and (c) imparting energy to the exhaust gas and the added gas in the reactor. And a method for treating exhaust gas containing a perfluorinated compound.
【請求項8】 酸素含有ガスがO2を有する請求項7に記載の方法。8. The method of claim 7, wherein the oxygen containing gas comprises O 2 . 【請求項9】 (a)排出ガスを反応器に導入するステップ、 (b)少なくとも一種の酸素含有ガスを有する添加ガスを、添加ガス中の酸素
原子と過フッ化化合物中の窒素原子の比が少なくとも約2.4:1となるように
酸素含有ガスの体積流量を選定して、反応器に導入するステップ、及び (c)反応器中の排出ガス及び添加ガスにエネルギーを賦与するステップ、 を有する過フッ化化合物を有するチャンバー排出ガスの処理方法。
9. A step of (a) introducing exhaust gas into the reactor, (b) adding gas having at least one oxygen-containing gas, the ratio of oxygen atoms in the additive gas to nitrogen atoms in the perfluorinated compound. Selecting a volumetric flow rate of the oxygen-containing gas such that is at least about 2.4: 1, and introducing into the reactor, and (c) imparting energy to the exhaust gas and the added gas in the reactor. A method for treating a chamber exhaust gas having a perfluorinated compound having:
【請求項10】 酸素含有ガスがO2を有する請求項9に記載の方法。10. The method of claim 9, wherein the oxygen containing gas comprises O 2 . 【請求項11】 (a)不活性又は非反応性ガスを有する添加ガスを第一の
体積流量で反応器に導入するステップ、 (b)不活性又は非反応性ガスの体積流量を第二の体積流量に変更するステッ
プ、 (c)排出ガスを反応器に導入するステップ、及び (d)反応器中のガス群にエネルギーを賦与するステップ、 を有するチャンバーからの排出ガスにエネルギーを賦与する方法。
11. A step of (a) introducing an additive gas having an inert or non-reactive gas into the reactor at a first volume flow rate, and (b) setting a volume flow rate of the inert or non-reactive gas to a second flow rate. Changing the volumetric flow rate, (c) introducing exhaust gas into the reactor, and (d) applying energy to the gas group in the reactor, and applying energy to the exhaust gas from the chamber. .
【請求項12】 (a)反応性ガスを有する添加ガスを第一の体積流量で反
応器に導入するステップ、 (b)反応性ガスの体積流量を第二の体積流量に変更するステップ、 (c)排出ガスを反応器に導入するステップ、及び (d)反応器中のガス群にエネルギーを賦与するステップ、 を有するチャンバーからの排出ガスにエネルギーを賦与する方法。
12. (a) introducing an additive gas having a reactive gas into the reactor at a first volume flow rate, (b) changing the volume flow rate of the reactive gas to a second volume flow rate, c) introducing exhaust gas into the reactor, and (d) applying energy to the gas group in the reactor, and applying energy to the exhaust gas from the chamber.
【請求項13】 フッ素含有化合物を有する内面を有し、ガス受容に適合す
る反応器、及び 反応器中のガスにエネルギーを賦与するガスエネルギー賦与器、 を有するガスエネルギー賦与装置。
13. A gas energy imparting device comprising: a reactor having an inner surface having a fluorine-containing compound and adapted for gas reception; and a gas energy imparting device for imparting energy to a gas in the reactor.
【請求項14】 フッ素含有化合物がフッ化化合物を有する請求項13に記
載の装置。
14. The device of claim 13, wherein the fluorine-containing compound comprises a fluorinated compound.
【請求項15】 ガスエネルギー賦与器が反応器中のガスにRFエネルギー
を供給するのに適合する請求項13に記載の装置。
15. The apparatus of claim 13, wherein the gas energy applier is adapted to provide RF energy to the gas in the reactor.
【請求項16】 プロセスチャンバーからの排出ガスを処理可能なガス処理
装置であって、 BaF2又はCaF2を有する内面を有し、排出ガスの受容に適合する反応器、
及び 反応器中のガスにエネルギーを賦与し、排出ガスを処理するガスエネルギー賦
与器、 を有するガス処理装置。
16. A gas treatment device capable of treating exhaust gas from a process chamber, the reactor having an inner surface having BaF 2 or CaF 2 and adapted to receive exhaust gas,
And a gas energy applicator for applying energy to the gas in the reactor and processing the exhaust gas.
【請求項17】 酸化物及び安定化剤を有する物質を有する内面を有し、ガ
ス受容に適合する反応器、及び 反応器中のガスにエネルギーを賦与するのに適合するガスエネルギー賦与器、
を有するガスエネルギー賦与装置。
17. A reactor having an interior surface having a material having an oxide and a stabilizer and adapted to receive gas, and a gas energy applicator adapted to apply energy to the gas in the reactor.
Gas energy imparting apparatus having a.
【請求項18】 物質が約20%から約80%の酸化アルミニウムを有する
請求項17に記載の装置。
18. The device of claim 17, wherein the material comprises about 20% to about 80% aluminum oxide.
【請求項19】 安定化剤がIIIB族酸化物を有する請求項17に記載の
装置。
19. The device of claim 17, wherein the stabilizer comprises a Group IIIB oxide.
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