JP2006314869A

JP2006314869A - 半導体プロセスチャンバからの排ガスを除害するためのシステム

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Publication number: JP2006314869A
Application number: JP2005137558A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tabata; 真大田畑; Misuzu Sato; 美鈴佐藤; Chun Hao Rii; ハオリー・チュン; Masamitsu Watanabe; 真充渡辺; Yoshihiro Ibaraki; 義浩茨木; Kenji Nishimura; 賢治西村
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】半導体プロセスチャンバから排出されるパーフルオロ化合物ガスを処理するための大気圧プラズマ除害装置を長期にわたって安定に駆動させること。
【解決手段】第１の半導体プロセスと第２の半導体プロセスが行われるプロセスチャンバ（１１）からの排ガス排出ライン系統を、第１の半導体プロセスからの排ガスを通過させるライン（Ｌ２）と第２の半導体プロセスからの排ガスを通過させるライン（Ｌ３）とに分け、第２の半導体プロセスからの排ガスライン（Ｌ３）に大気圧プラズマ除害装置（１５）を設け、その上流に、主として第２の半導体プロセスからの排ガス中に残留する第１の半導体プロセスからの排ガスを処理する乾式処理装置（１６）を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体プロセスチャンバからの排ガスを除害するためのシステムに係り、特に、大気圧プラズマ除害装置を備えた除害システムに関する。

半導体装置を製造するために、プロセスチャンバ中で化学気相成長（ＣＶＤ）による種々の膜の堆積やそれらの膜のエッチングが行われる。また、膜の堆積（成膜）に際し、ＣＶＤ反応生成物は、目的とする半導体ウエハ上ばかりでなく、例えばプロセスチャンバの内壁や配管内等にも堆積する。この堆積したＣＶＤ反応生成物は、これを除去しないと、成膜プロセスが安定しないばかりか、堆積したＣＶＤ反応生成物がプロセスチャンバの内壁等から剥落して、パーティクルの発生原因となり、後のＣＶＤ反応において半導体ウエハ上に形成される膜の品質を劣化させる。そこで、プロセスチャンバ装置のクリーニングが必要となる
これらのプロセス、特にエッチングおよびクリーニングには、パーフルオロ化合物（ＰＦＣ）ガスが使用されることが多い。ＰＦＣは、地球温暖化ガスであり、現在、その排出の削減が厳しく求められている。

ＰＦＣを除害するための大気圧プラズマ除害装置が特許文献１に開示されている。この大気圧プラズマ除害装置は、半導体プロセスチャンバの下流に設けられたポンプの下流に設けられている。ポンプは、その出口が大気圧近傍にある。大気圧プラズマ除害装置は、例えばマイクロ波による表面波プラズマを利用した、大気圧下でのＰＦＣ分解装置であり、循環する冷媒で冷却される放電管を備える。放電管は、プロセスチャンバからのＰＦＣガスを含む排ガスをプラズマ補助ガスとしての窒素または酸素含有ガス（例えば、Ｏ₂、空気、Ｈ₂Ｏ等）または他のガス相化合物とともに大気圧で導入するためのガス入口を上部に、プラズマ処理され、分解されたガスの出口を底部に備える。
国際公開ＷＯ０２／０９７１５８号明細書

しかしながら、シランのようなシリコン水素化物またはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）ガスをプラズマ除害システムに送るとき、ＳｉＯ₂粒子が生成し、またはプラズマチャンバの壁上にＳｉＯ₂が堆積し、これが、プラズマが発生しているチャンバを閉塞し、またはプラズマ炎を消却し得る。上に述べたように、地球温暖化ガスであるＰＦＣの排出を削減することが厳しく求められており、従って、半導体プロセスのクリーニング相にあるプロセスチャンバから流出するＰＦＣを処理するための大気圧プラズマ除害装置を稼動させるための手段は、上記地球温暖化ガス排出の削減について重要な関連性を有する。半導体プロセスの成膜相中に発生する排ガスを適切に処理するための通常の除害装置は多数知られている。しかしながら、半導体プロセスのどの相（成膜またはクリーニング）が行われているかによって通常の除害装置と大気圧プラズマ除害装置とを、排出ラインに設けた開閉弁により単に切替えるだけでは、大気圧プラズマ除害装置の性能と信頼性を有意に損ない得ることが見いだされた。

例えば、プロセスチャンバにおいて、プロセスチャンバ内では気相にあるが常温および／または大気圧下では液体のＣＶＤ原料ガス（例えば、シリコン酸化物の堆積に用いられるＴＥＯＳ）を用いて所定の膜を堆積させるＣＶＤを繰り返し行ってプロセスチャンバ内にクリーニングが必要となったとき、フッ素系ガスを用いてプロセスチャンバ内をクリーニングすることが行われる。この場合、ＣＶＤを行っている場合には、フッ素系ガスが発生しないが、クリーニングの際にフッ素系ガスが発生し得るので、通常、プロセスチャンバの下流に設けられた排気ポンプに接続される排気ラインを２つの開閉弁の切り替えにより２つの系統に分け、第１のライン系統には、ＣＶＤを行っている場合にプロセスチャンバから排出する排ガスをもっぱら処理する除害装置を設け、第２のライン系統には、クリーニングを行っている場合にプロセスチャンバから排出する排ガスを処理する大気圧プラズマ除害装置を設けるようにしている。

しかしながら、ＣＶＤからクリーニングに切り替える際、プロセスチャンバ内のＣＶＤ原料が十分にパージされない状態で、クリーニング用のフッ素系ガスをプロセスチャンバ内に導入すると、ＣＶＤ原料ガスが大気圧プラズマ除害装置中のプラズマ発生部で分解し、ＳｉＯ₂等の固体副生成物がこの部分に付着することによりプラズマ発生を妨害する。さらに、ＣＶＤ原料が、不十分なパージにより排気ポンプの下流の排気ライン中でガスとして、あるいはポンプ下流の温度および圧力条件により凝集物（液体または固体）として多量に滞留する場合、これがクリーニングにより発生するフッ素種と混和し、腐食性の液体フッ化水素を生じさせ、これが大気圧プラズマ除害装置のプラズマ発生部を湿潤させてプラズマの発生を妨害する。

このようなプラズマ発生の妨害という問題は、ＣＶＤ原料として、常温では気体のガスを用い（例えば、シランガスをアンモニアまたは一酸化二窒素と反応させてシリコン窒化物またはシリコン酸化物を堆積させる）、クリーニングガスとしてフッ素系ガスを用いる場合において、ＣＶＤが成膜中に粒子を発生させるときにも生じる。クリーニング操作に切り替えるとき、ＣＶＤで発生した粒子を十分に除去するとともに、プラズマ分解で固体粉末を生成するガス成分を大気圧プラズマ除害装置の上流で除去しておかないと、粒子が大気圧プラズマ除害装置のプラズマ発生部を覆ってしまいプラズマの発生を妨害する。

したがって、本発明の目的は、長期にわたって安定で、信頼性のある、半導体プロセスの成膜相中に使用される通常の除害装置と、半導体プロセスのクリーニング相中に使用されるＵＰＡＳのような大気圧プラズマ除害装置を備える排ガス除害システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、第１の半導体プロセスとパーフルオロ化合物またはその前駆体を含むガスを総排ガスとして排出する第２の半導体プロセスが行われる半導体プロセスチャンバの下流で第１の排出導管を介して接続された排気ポンプに接続させるための第２の排出導管と、
前記第２の排出導管から分岐する第３の排出導管と、
前記第２の排出導管と第３の排出導管の分岐点よりも下流で前記第２の排出導管に設けられ、前記第１の半導体プロセスが行われている間は開放されて前記第１の半導体プロセスにおける排ガスを前記第２の排出導管を介して排出させ、前記第２の半導体プロセスが行われている間は閉鎖される第１の開閉弁と、
前記第２の排出導管と第３の排出導管の分岐点よりも下流で前記第３の排出導管に設けられ、前記第２の半導体プロセスが行われている間は開放されて前記第２の半導体プロセスにおける排ガスを前記第３の排出導管を介して排出させ、前記第１の半導体プロセスが行われている間は閉鎖される第２の開閉弁と、
前記第１の開閉弁の下流で前記第２の排出導管に接続され、前記第１の半導体プロセスからの排ガスを処理するための第１の処理装置と、
前記第２の開閉弁の下流で前記第３の排出導管に接続され、前記パーフルオロ化合物またはその前駆体を大気圧プラズマで分解する第２の処理装置と、
前記第２の開閉弁の下流、かつ前記第２の処理装置の上流で、前記第３の排出導管に設けられ、主として前記第２の半導体プロセスからの排ガス中に残留する第１の半導体プロセスからの排ガスを処理するための乾式処理装置と
を備える半導体プロセスチャンバからの排ガスを除害するためのシステムが提供される。

乾式処理装置は、通常、総排ガス中の（腐食性）物質を吸収する固体吸収剤を含有するものであるか、総排ガス中の粒子を捕捉するフィルターユニットを含むものであり得る。フィルターユニットは、固体吸収剤の上流および／または下流に配置することができる。

本発明によれば、半導体プロセスチャンバからのパーフルオロ化合物またはその前駆体を含むガスを除害する大気圧プラズマ除害装置を長期にわたって安定的に動作させることができる。

以下、本発明をより詳しく説明する。

本発明では、第１の半導体プロセスと第２の半導体プロセスが行われるプロセスチャンバからの排ガス排出ライン系統を、第１の半導体プロセスからの排ガスを通過させるラインと第２の半導体プロセスからの排ガス中に残留する第１の半導体プロセスからの排ガスを通過させるラインとに分け、第２の半導体プロセスからの排ガスラインに大気圧プラズマ除害装置を設け、その上流に、主として第１の半導体プロセスからの流出物を処理する処理装置を設けている。大気圧プラズマ除害装置は、湿分によりプラズマ発生を妨害されるので、その上流に粒子や液体腐食性物質、プラズマ分解時に粒子を生成するガスを除去するために設ける処理装置は、湿式ではなく乾式のものとする。

以下、図面を参照して本発明のいくつかの態様を説明する。全図にわたり、同様または類似の要素には同じ符号を付してある。

図１は、プロセスチャンバ内でＣＶＤプロセスを行い、このプロセスチャンバのクリーニングをフッ素系ガスを生成し得るクリーニングガスを用いて行うための総合半導体プロセス装置１０を示す。

総合半導体プロセス装置１０は、プロセスチャンバ１１とその下流に設けられた排気ポンプ１２を備えるプロセスシステムと、排気ポンプの下流に設けられる排ガス除害システムを備える。

プロセスチャンバ１１と排気ポンプ１２は、第１の排出導管Ｌ１により接続されている。排気ポンプ１２は、国際公開ＷＯ０２／０９７１５８号明細書に記載されている通り、その出口が大気圧に実質的に等しい圧力にある。プロセスチャンバ１１には、図示しないＣＶＤ原料ガス、キャリヤーガス、クリーニングガス等の導入導管が設けられている。

ポンプ１２には、プロセスチャンバ１１からの排ガスを排出するための第２の排出導管Ｌ２が接続されている。第２の排出導管Ｌ２から、第３の排出導管Ｌ３が分岐している。

第２の排出導管Ｌ２と第３の排出導管Ｌ３との分岐点より下流で、第２の排出導管Ｌ２には、第１の開閉弁Ｖ１が設けられ、同分岐点より下流で、第３の排出導管Ｌ３には、第２の開閉弁Ｖ２が設けられている。

プロセスチャンバ１１内でＣＶＤが行われているとき、開閉弁Ｖ１が開放されてプロセスチャンバ１１からの排ガスは、第２の排出導管Ｌ２を通って排出され、開閉弁Ｖ２は閉じられている。他方、プロセスチャンバ１１内でプロセスチャンバのクリーニングが行われているときは、開閉弁Ｖ２が開放されてプロセスチャンバ１１からの排ガスは、第３の排出導管Ｌ３を通って排出され、開閉弁Ｖ１は閉じられている。

プロセスチャンバ内１１では気相にあるが、室温では液状の化合物としては、例えば、シリコン酸化物の原料であるテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を例示することができる。ＴＥＯＳは、バブラー等を用いて窒素等のキャリヤーガスに同伴させてプロセスチャンバ内に導入される。また、このＣＶＤを行った後に行うプロセスチャンバ１１内のクリーニングに使用されるクリーニングガスとしては、ＮＦ₃等のフッ素系ガスを用いることができる。例えば、ＮＦ₃の場合、いわゆるリモートプラズマとしてプロセスチャンバ１１内に導入することもできる。

この場合、プロセスチャンバ内１１でＣＶＤを行っているときにプロセスチャンバ１１からは未反応ＣＶＤ原料（ＴＥＯＳ等）あるいはＣＶＤ反応副生成物を含む排ガスが排出される。そこで、第２の排出導管Ｌ２には、開閉弁Ｖ１の下流に、かかる排ガスを無害化するための乾式処理装置１６’が設けられている。乾式処理装置１６’の下流には、排気ポンプ１４が設けられ、その下流には、乾式処理装置１６’からの排ガスをさらに無害化させるためのアルカリスクラバー（図示せず）が設けられている。

さて、プロセスチャンバ１１内でＣＶＤによる成膜を繰り返し行い、プロセスチャンバ１１のクリーニングが必要となったとき、ＣＶＤに使用していたガスの供給を止め、プロセスチャンバ１１内を窒素ガス等によりパージしてから、開閉弁Ｖ１を閉じ、開閉弁Ｖ２を開放し、プロセスチャンバ１１内にフッ素系クリーニングガス（ＮＦ₃等）を導入してクリーニングを開始する。

開閉弁Ｖ１およびＶ２の切替のタイミングは、プロセスチャンバ１１の窒素ガスによるパージ開始、終了時点あるいはプロセスチャンバと開閉弁（Ｖ１およびＶ２）間の距離等の要因を考慮して適切に設定し、ＣＶＤ原料が極力、排出導管Ｌ３側に混入することを避けることが好ましい。

このクリーニングにより、プロセスチャンバ１１から、ＮＦ₃、ＳｉＦ₄、ＣＯＦ₂、Ｆ₂を含むガスが排出され、そのうちのＰＦＣ（ＮＦ₃等）を分解するために、第３の排出導管には、大気圧プラズマ除害装置１５が設けられている。大気圧プラズマ除害装置１５は、特許文献１や「クリーンテクノロジー」第１３巻第８号（２００３年）５４〜５６頁（日本工業出版）に記載されており、汎用プラズマ除害システム（ＵＰＡＳ）として知られている。これは、例えばマイクロ波による表面波プラズマを利用した、大気圧下でのＰＦＣ分解装置であり、循環する冷媒で冷却される放電管を備える。放電管は、プロセスチャンバからのＰＦＣガスを含む排ガスをプラズマ補助ガスとしての窒素または酸素含有ガス（例えば、Ｏ₂、空気、Ｈ₂Ｏ等）または他のガス相化合物とともに大気圧で導入するためのガス入口を上部に、プラズマ処理され、分解されたガスの出口を底部に備える。ガス入口には、プラズマ点火用の電極が挿入されている。

ところで、クリーニングの開始前に行われるプロセスチャンバ１１および排出導管Ｌ１，Ｌ２内のＴＥＯＳ等の室温で液状の化合物を上記パージにより完全に除去することは困難であり、プロセスチャンバ１１内および排出導管Ｌ１、Ｌ２に残留する。このＴＥＯＳ等の常温で液体の化合物が残留した状態でフッ素系クリーニングガスがプロセスチャンバ１１内に導入されると、反応して系内に液体フッ化水素（ＨＦ）が生成する。このフッ化水素が過飽和に達すると、開閉弁Ｖ１，Ｖ２の切替え時の系内の圧力変動等により液体ＨＦが大気圧プラズマ除害装置１５のプラズマ発生部を湿潤させてプラズマの発生を妨害するだけではなく、強腐食性を有する液体フッ化水素による腐食で発生するフッ化鉄等の固体副生成物もプラズマ発生を妨害する。そこで、第３の排出導管には、大気圧プラズマ除害装置１５の上流に、液体ＨＦを滞留させないために、第１の排出導管Ｌ１、第２の排出導管Ｌ２のポンプ１２と開閉弁Ｖ１との間の部分、およびすべての第３の排出導管Ｌ３にはヒートトレースを設ける（図１においてヒートトレースを設けた部分は２本線で示されている）。ヒートトレースは、それ自体既知であり、例えば電熱線を導管の周りに巻回することによって設けることができる。電熱線に通電することにより、導管内を流れるＴＥＯＳ等を気相に維持させる。このようにヒートトレースを設けることにより、開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２の液体ＨＦによる腐食を防止することもできる。

加えて、第３の排出導管Ｌ３には、開閉弁Ｖ２の下流で、乾式処理装置１６の上流に、冷却トラップ１７を設けることが好ましい。この冷却トラップ１７は、例えば、排ガスを流通させる螺旋状チューブを備え、ジャケット内に冷媒（例えば、冷水）を循環させるタイプのものである。排ガス中の液化性ガス（ＴＥＯＳ、ＨＦ等）は、螺旋状チューブを通過する間に液化して、冷却トラップ１７から系外に排出される。こうして、乾式処理装置の液体ＨＦによる局所妨害をより一層効率的に低減することができる。さらに、排出導管Ｌ３には、冷却トラップ１７と大気圧プラズマ除害装置１５の間に乾式処理装置１６を設ける。この乾式処理装置１６は、固体吸収剤（例えばソーダライム）を充填した筒からなる。排ガスは固体吸収剤充填筒の下部から入り、上部から出る。その間に、冷却トラップ１７で除去できなかった残留ＨＦおよび微量に残留するＴＥＯＳ成分も同時に除去する。

ところで、さらに、第３の排出導管Ｌ３には、乾式処理装置１６と大気圧プラズマ除害装置１５との間に、上流で発生した排ガス中に存在する微粒子を捕捉除去するためのフィルターユニット１８を設けることが好ましい。このフィルターユニット１８も乾式処理装置の１つであり、大気圧プラズマ除害装置１５のプラズマ発生部に堆積してプラズマの発生を妨害する微粒子を除去する。なお、フィルターユニット１８は、乾式処理装置と一体に構成することも可能である。

また、第３の排出導管Ｌ３には、大気圧プラズマ除害装置１５からの排ガスの逆流を防ぐために、大気圧プラズマ除害装置１５とフィルターユニット１８との間に、逆止弁Ｖ３を設けることが好ましい。大気圧プラズマ除害装置１５から逆流は、除害装置１５の下流で生じる圧力変動により生じ得、ここに記載した手段によっては制御されない。逆流が生じると、除害装置１５中で処理された分解したＰＦＣがフィルターユニット１８へ流入する。この分解したＰＦＣは、フィルターユニット１８の構成材料に適合しないＨＦのような軽質のフッ素系化合物を高濃度に含み得る。この逆流を防止するための、逆止弁以外の装置は、当業者によく知られている（例えば、窒素フラッシュ、開閉弁Ｖ１およびＶ２と適切にタイミングを合わせた自動締切弁等）。なお、逆止弁Ｖ３は、除害装置１５からフィルターユニット１８への逆流を防止できるものであればどのようなものでもよい。

通常、大気圧プラズマ除害装置の下流には、大気圧プラズマ除害装置からの排ガスを無害化させるための酸スクラバー（図示せず）が設けられている。

すなわち、図１に示す装置１０では、ＣＶＤ原料としてＴＥＯＳを用い、キャリヤーガスとして窒素ガスを用い、クリーニングガスとしてＮＦ₃を用いた場合、クリーニング時にプロセスチャンバ１１から排出される排ガスには、ＮＦ₃、ＳｉＦ₄、ＣＯＦ₂、Ｆ₂とともに、未反応ＴＥＯＳ、ＨＦが含まれる。この排ガスは、第３の排出導管Ｌ３のヒートトレースにより加熱されるので、ＴＥＯＳ、ＨＦは気相に維持される。冷却トラップ１７に流入した排ガスは、そこで実質的にすべての未反応ＴＥＯＳとＨＦの大部分が除かれ、乾式処理装置１６に流入し、そこで残存ＴＥＯＳおよびＨＦが除かれる。乾式処理装置１６からの排ガスは、フィルターユニットで微粒子が除去されて大気圧プラズマ除害装置１５に流入し、そこでＮＦ₃が分解される。大気圧プラズマ除害装置１５からの排ガスは、酸スクラバーで処理されて完全に無害化される。

なお、液体ＨＦが開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２を腐食した結果の腐食物が落下してバルブシートに付着してガス密閉性が低下する恐れを未然に防止するために、開閉弁Ｖ１と開閉弁Ｖ２は、ガスが水平方向に流通するように設けることが好ましい。開閉弁Ｖ１と開閉弁Ｖ２は、いずれも、ボール弁であること、さらに配管システム上流からのパージ洗浄を行えるように窒素導入管を有することが好ましい。

図２は、ＣＶＤ原料ガスとして粉体を発生させうる化合物（例えば、シリコン窒化物またはシリコン酸化物を堆積させる場合のシラン（前者の場合窒素源（例えばアンモニアを併用）；後者の場合酸素源（例えば一酸化二窒素（Ｎ₂Ｏ）を併用）を用いてＣＶＤプロセスを行い、ＰＦＣガス（例えば、Ｃ₂Ｆ₆）をクリーニングガス（酸素ガスを併用）として用いてクリーニングを行うための総合半導体プロセス装置２０を示す。

総合半導体プロセス装置２０の基本構成は、図１の装置１０と同様である。ただし、上記の場合には、常温で液体の化合物を使用しないので、図１の装置１０で用いられているヒートトレースは不要であり、また、第３の排出導管Ｌ３には、乾式処理装置１６’の上流に、酸化フィルターユニット１３が設けられている。酸化フィルターユニット１３は、ラインＬ４から導入される酸素により排ガスを酸化処理し、酸化生成物をフィルターにより捕捉除去するものである。

簡便のため、シランとアンモニアまたは一酸化二窒素を用いてＣＶＤによりシリコン窒化物膜またはシリコン酸化物膜の成膜を行い、クリーニングをＣ₂Ｆ₆と酸素ガスを用いて行う場合を例にとり以下説明する。

この場合、ＣＶＤを行っているときのプロセスチャンバ１１からの排ガスは、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃（またはＮ₂Ｏ）およびそれらの反応副生成物を含む。この排ガスは、第２の排出導管Ｌ２を通って酸化フィルターユニット１３に入り、酸化され、酸化生成物がフィルターにより捕捉除去される。酸化フィルターユニット１３からの排ガスは、乾式処理装置１６’により、残存するＳｉＨ₄、ＮＨ₃等が除去された後、ポンプ１４下流のアルカリスクラバー（図示せず）に導入され系外に排出される。

クリーニング時のプロセスチャンバ１１からの排ガスは、Ｃ₂Ｆ₆、ＳｉＦ₄、ＣＯＦ₂、ＣＶＤプロセスでの未反応ＳｉＨ₄、ＮＨ₃（またはＮ₂Ｏ）を含む。この排ガスは、第３の排出導管Ｌ３を通って乾式処理装置１６に入り、ＣＶＤプロセスでの未反応ＳｉＨ₄、ＮＨ₃が除去される。乾式処理装置１６からの排ガスは、フィルターユニット１８で微粒子が除去されて、大気圧プラズマ除害装置１５で処理され、Ｃ₂Ｆ₆が分解される。装置１５からの排ガスは、酸スクラバー（図示せず）で処理されて系外に排出される。乾式処理装置１６と１６’には、シランの吸収剤として一酸化銅（ＣｕＯ）またはソーダライムが、アンモニアの吸収剤としてリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ₄）が用いられる。

図３に示す装置は、ＣＶＤプロセスを行うとともに、特に大気圧プラズマ除害装置のプラズマ発生部に堆積するガスを用いたＣＶＤプロセスの後に行われるエッチングプロセスにも用いることができる。

図３に示す装置３０は、排出導管Ｌ２が大気圧プラズマ除害装置１５の後流で導出導管Ｌ３に接続され、かつ排出導管Ｌ２には、処理装置（１３、１６’）およびポンプ１４が設けられていないことを除き、図２に示す装置２０と同様の構成を有する。

図３を参照して、六フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用いてＣＶＤによりタングステン膜の成膜を行った後、余剰のタングステン膜を除去するために六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を用いてエッチングを行う場合を例にとり以下説明する。

ＣＶＤを行っているときのプロセスチャンバ１１からの排ガスは、未反応ＷＦ₆およびその反応副生成物を含む。

エッチング時のプロセスチャンバ１１からの排ガスは、ＳＦ₆、ＳＯ₂Ｆ2、ＳＯＦ₂、未反応ＷＦ₆、およびそれらの反応副生成物等を含む。この排ガスは、第３の排出導管Ｌ３を通ってソーダライムを用いた乾式処理装置１６に入り、ＷＦ₆、ＳｉＦ₄が除去される。乾式処理装置１６からの排ガスは、フィルターユニット１８で微粒子が除去された後、大気圧プラズマ除害装置１５で処理され、ＳＦ₆が分解される。装置１５からの排ガスは、酸スクラバー（図示せず）で処理されて系外に排出される。開閉弁Ｖ１は、排出導管Ｌ３に設置される乾式処理装置１６、フィルターユニット１８および装置１５が停止した場合のバイパス切替弁として作動する。

図１および図２に関して説明した具体例をもって実際に装置を稼動させたとき、乾式処理装置１６を用いなかった場合には、いずれの場合でも１週間で２，３度の頻度で大気圧プラズマ除害装置１５のプラズマが点火しない事態が生じ、１ヵ月後ではプラズマが全く点火しなくなったが、本発明の場合には、稼動１２ヶ月（１年）を超えてもプラズマは安定に点火した。

図４は、例として、半導体プロセスチャンバを２つ備え、図１および図２に関して説明したいずれの場合にも対応しえる排ガス処理システムを備えた総合半導体プロセス装置４０を示す。

プロセスチャンバ１１の下流の排出導管系統（各処理装置を含む）は、第２の排出導管Ｌ２に、酸化フィルターユニット１３の下流に乾式処理装置１６’がさらに設けられていることを除き、図１に示すものと同じである。装置４０は、さらに、プロセスチャンバ１１と同様の第２のプロセスチャンバ２１を備え、その下流にポンプ１２と同様のポンプ２２が設けられている。プロセスチャンバ２１とポンプ２２は、第１の排出導管Ｌ１と同様の第４の排出導管Ｌ２１により接続されている。ポンプ２２の下流には、第２の排出導管Ｌ２と同様の第５の排出導管Ｌ２２が設けられ、この排出導管Ｌ２２には、開閉弁Ｖ１と同様の開閉弁Ｖ２１が設けられている。第５の排出導管Ｌ２２は、開閉弁Ｖ２１の下流で第２の排出導管Ｌ２に合流している。第５の排出導管Ｌ２２から、第３の排出導管Ｌ３と同様の第６の排出導管Ｌ２３が分岐し、この排出導管Ｌ２３には、開閉弁Ｖ２と同様の開閉弁Ｖ２２が設けられている。第６の排出導管Ｌ２３は、開閉弁Ｖ２２の下流で第３の排出導管Ｌ３に合流している。第６の排出導管Ｌ２３は、第３の排出導管Ｌ３と同様、ヒートトレースが設けられている。第４の排出導管Ｌ２１にも第１の排出導管Ｌ１と同様、ヒートトレースが設けられ、ポンプ２２と開閉弁Ｖ２１との間の排出導管Ｌ２２部分にも、ヒートトレースが設けられている。図４の装置４０によれば、プロセスチャンバ１１と２１を並行して稼動させることができる。なお、装置４０では、２つのプロセスチャンバが用いられているが、３つ以上のプロセスチャンバを用いることもできる。

ところで、プロセスチャンバには、例えばプロセス内のクリーニングが必要となったときに開閉弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ２１、Ｖ２２の切替を指令するためにプロセスチャンバ内の汚染状況を光学的に監視するためのそれ自体既知の光学センサを設けることが好ましい。プロセスチャンバからのエッチング信号またはクリーニング信号は、開閉弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ２１、Ｖ２２に伝送され、開閉弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ２１、Ｖ２２の切替が行われる。これらの信号は、開閉弁からプラズマ除害装置１５に伝送され、プラズマ除害装置１５でプラズマを点火させか、低電力の待機モードから除害のために最適化された電力値まで電力を増加させる。プラズマ除害装置１５にプラズマ炎の有無を光学的に監視するそれ自体既知のプラズマ炎センサを設けておくと、プラズマが点火しないとき、あるいはプラズマ炎の輝度が低下したとき、このプラズマ炎センサから第３、第６の排出導管に設けられた各処理装置にパージを行わせるか、処理装置を自動または手動で交換するかの信号を送ることができる。

本発明の第１の態様による除害システムを備える半導体プロセス装置を示す概略図。本発明の第２の態様による除害システムを備える半導体プロセス装置を示す概略図。本発明の第３の態様による除害システムを備える半導体プロセス装置を示す概略図。本発明の第４の態様による除害システムを備える半導体プロセス装置を示す概略図。

符号の説明

１１，２１…プロセスチャンバ
１２，１４，２２…排気ポンプ
１３…酸化フィルターユニット
１５…大気圧プラズマ除害装置
１６，１６’…乾式処理装置
１７…冷却トラップ
１８…フィルターユニット
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３…排出導管
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ２１，Ｖ２２…開閉弁
Ｖ３…逆止弁

Claims

第１の半導体プロセスとパーフルオロ化合物またはその前駆体を含むガスを総排ガスとして排出する第２の半導体プロセスが行われる半導体プロセスチャンバの下流で第１の排出導管を介して接続された排気ポンプに接続させるための第２の排出導管と、
前記第２の排出導管から分岐する第３の排出導管と、
前記第２の排出導管と第３の排出導管の分岐点よりも下流で前記第２の排出導管に設けられ、前記第１の半導体プロセスが行われている間は開放されて前記第１の半導体プロセスにおける排ガスを前記第２の排出導管を介して排出させ、前記第２の半導体プロセスが行われている間は閉鎖される第１の開閉弁と、
前記第２の排出導管と第３の排出導管の分岐点よりも下流で前記第３の排出導管に設けられ、前記第２の半導体プロセスが行われている間は開放されて前記第２の半導体プロセスにおける排ガスを前記第３の排出導管を介して排出させ、前記第１の半導体プロセスが行われている間は閉鎖される第２の開閉弁と、
前記第１の開閉弁の下流で前記第２の排出導管に接続され、前記第１の半導体プロセスからの排ガスを処理するための第１の処理装置と、
前記第２の開閉弁の下流で前記第３の排出導管に接続され、前記パーフルオロ化合物またはその前駆体を大気圧プラズマで分解する第２の処理装置と、
前記第２の開閉弁の下流、かつ前記第２の処理装置の上流で、前記第３の排出導管に設けられ、主として前記第２の半導体プロセスからの排ガス中に残留する第１の半導体プロセスからの排ガスを処理するための乾式処理装置と
を備える半導体プロセスチャンバからの排ガスを除害するためのシステム。
前記乾式処理装置が、前記総排ガス中の腐食性物質を吸収する固体吸収剤を含有する吸着装置を含む請求項１に記載のシステム。
前記乾式処理装置が、前記総排ガス中の粒子を捕捉するフィルターユニットを含む請求項１または２に記載のシステム。
前記固体吸収剤が、一酸化銅およびソーダライムから選ばれる請求項２または３に記載のシステム。
前記フィルターユニットが、前記固体吸収剤の上流および／または下流に配置されている請求項３または４に記載のシステム。
前記第３の排出導管に、前記第２の開閉弁の下流で、前記乾式処理装置の上流に、前記総排ガス中に含まれる液化性物質を冷却して捕捉除去する冷却トラップをさらに備える請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
前記第３の排出導管に、室温および／または大気圧下で液体の物質を気相状態に維持するためのヒートトレースが設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
前記乾式処理装置と前記大気圧プラズマ除害装置の間に逆止弁をさらに有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。