JP2008126179A - 反応装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水（第１物質）とＣＯＦ_２（第２物質）とを、水が結露しないようにしながら反応させてＨＦ（第３物質）のガスを生成する。
【解決手段】反応装置３０の外管３２内に多数の微細孔３３ａを有する内管３３を配置する。内管３３の内通路３３ｂに、水蒸気を含む第１ガスの導入部１２を連ねる。内通路３３ｂの上流部は、水蒸気が凝縮する温度にする。外管３２と内管３３の間の外通路３０ａにＣＯＦ_２を含む第２ガスの導入部２３を連ねる。この第２ガスが微細孔３３ａを透過し内通路３０ｂへ入り込み、水と反応し、ＨＦ水溶液からなる凝縮体ｄｒが生成される。上記透過気流にて凝縮体ｄｒが内管３３の内壁に付着するのが防止される。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば表面処理用の反応ガスを生成したり、排出ガス中の特定成分を除害処理したりするのに用いる反応装置に関する。

例えばＣＯＦ_２をはじめとするハロゲン化合物は、水と反応してＨＦとＣＯ_２に分解する。反応式は下記の通りである。
ＣＯＦ_２＋Ｈ_２Ｏ→２ＨＦ＋ＣＯ_２ …式（１）
この反応は、ハロゲン化合物の除害装置などに応用可能である。例えば、ＣＯＦ_２を水スクラバに通し、薄いＨＦとして排気する構造が検討されている（特許文献１等参照）。
また、半導体の製造等の分野においては、特許文献２に記載のように、ＣＦ_４とＨ_２Ｏを含むガスに大気圧プラズマを照射することによりＣＯＦ_２、ＨＦ等を生成し、ＣＯＦ_２については更に上記Ｈ_２Ｏとの反応によりＨＦ化し、このようにして得たＨＦによって酸化シリコンをエッチングすることが知られている。
特開２００４−１８１２９９号公報 特開２０００−０５８５０８号公報

ＣＦ_４とＨ_２Ｏを含むガスにプラズマ照射すると、プラズマ照射用の電極と電極の間でＨＦが生成されるため、ＨＦの腐蝕性による電極の耐久性の問題が生じている。また、ＨＦ以外のガス成分（例えばＣＯＦ_２）の生成量が占める割合が小さくなく、エッチング速度の向上が容易でない。ＣＯＦ_２等のＨＦ以外の生成ガス成分の有効利用も望まれる。

そこで、発明者は、ＣＦ_４とＯ_２を原料としてプラズマ照射によりＣＯＦ_２を生成し、これをプラズマの外に出したうえでＨ_２Ｏと反応させることを発案した。しかし、単純にプラズマヘッドからのＣＯＦ_２ガスと水蒸気を含ませたキャリアガスとをＴコネクタで合流させ混合してみたところ、ＣＯＦ_２の低下は確認されたのに対し、ＨＦガスは僅かしか確認されなかった。
思うに、上記式（１）の反応は、液相の中で起きる。上記の実験では、合流後のチューブ内に曇りが生じていたため、水蒸気が液化して、これにＣＯＦ_２が溶け込んで分解し、ＨＦ水溶液（フッ酸水）の液滴が出来ていたものと考えられる。しかし、この液滴はチューブの内壁に結露しやすいため、液滴中のＨＦをガス体として取り出すのが容易でない。

本発明は、上記考察のもとになされたものであり、
第１物質と第２物質とにより生成した凝縮体中で第３物質を生成させる反応装置であって、
外管と、多数の孔を有して前記外管の内部に設けられた内管とを有し、
前記内管内の内通路と、前記外管と内管との間の外通路とのうち一方が、前記第１物質を含む第１ガスを導入する第１ガス導入部に接続され、他方が、前記第２物質を含む第２ガスを導入する第２ガス導入部に接続され、かつ、前記内通路が、前記外通路より低圧になるとともにガス導出部に接続されていることを特徴とする。
ここで、第１物質は例えばＨ_２ＯやＯＨ基含有化合物であり、第２物質は例えばＣＯＦ_２等のハロゲン系化合物であり、凝縮体は例えばフッ酸水（ＨＦ水溶液）であり、第３物質は例えばＨＦである。ＯＨ基含有化合物としては、例えばアルコールが挙げられる。前記外通路に導入されたガスは圧力差によって前記多数の孔を透過して内通路に入って来る。これにより、内通路において第１物質と第２物質とにより凝縮体を生成させ、この凝縮体中で第３物質を生成させることができる。前記外通路のガスが前記多数の孔を透過する際の透過気流によって内通路の凝縮体が内管の内壁に付着するのを防止でき、結露を防止することができる。これにより、凝縮体が下流側へ確実に送られるようにすることができる。そして、ＣＯＦ_２等の除害したい物質を確実に分解したり、ＨＦガス等の目的とする物質を確実に生成したりすることができる。前記内管の孔は、例えば直径がμｍ単位の微細孔であることが好ましい。

前記内通路に前記第１ガス導入部が接続され、前記外通路に前記第２ガス導入部が接続されていることが好ましい。
これによって、外通路には第２ガスが導入されるため、外通路内で凝縮体が出来るのを防止でき、外管の内壁や内管の外壁に結露が生じるのを確実に防止することができる。

前記内通路と前記外通路の互いに同じ側の端部に、前記第１、第２ガス導入部がそれぞれ接続されていることが好ましい。すなわち、前記内通路の一端部に前記第１ガス導入部と第２ガス導入部とのうち何れか一方が接続され、前記外通路の同じ側の端部に前記第１ガス導入部と第２ガス導入部とのうち他方が接続されていることが好ましい。
これによって、内通路と外通路のガス流れが並行流になるようにすることができる。
前記内通路と前記外通路の互いに逆側の端部に、前記第１、第２ガス導入部がそれぞれ接続され、内通路と外通路のガス流れが並行流になるようにしてもよい。
前記内通路の他端部に前記ガス導出路が連なっていることが好ましい。
前記外通路の他端部が閉塞されていることが好ましい。
これによって、外通路が内通路より確実に高圧になるようにすることができ、外通路のガスが内管の孔を経て内通路に確実に入って来るようにすることができる。

前記内通路の少なくとも上流端の付近の温度が、前記第１ガスと第２ガスの混合ガスの露点以下に設定されていることが好ましい。
これによって、内通路の上流端付近で凝縮体が確実に形成されるようにすることができる。

前記第２ガス導入部における前記第２ガスの温度が、前記第１ガス導入部における前記第１ガスより低温に設定されていることが好ましい。
これによって、外通路のガスが内通路に入って来て内通路のガスと混合されたとき、第２ガスによって第１ガスを冷やすことができ、凝縮体を確実に得ることができる。
前記第２ガス導入部からの前記第２ガスの温度が、前記内通路における前記第１ガスと第２ガスの混合気体より低温に設定されていることがより好ましい。これにより、凝縮体を一層確実に得ることができる。

前記第１ガス導入部に第１ガスを露点以上の温度にする導入側加熱手段を設けることにしてもよい。
導入側加熱手段によって、第１ガス導入部内の第１ガスを露点以上の温度にすることができ、第１ガス導入部内で第１ガスが結露するのを防止することができる。

前記内通路の下流端の付近又は前記ガス導出部に導出側加熱手段を設けるのが好ましい。
これによって、内通路の下流端の付近や前記ガス導出部を加熱して結露が生じるのを防止することができる。

前記第１物質と前記第２物質の流量比が、それらの反応モル比と略同じであってもよい。例えば、第１物質がＨ_２Ｏであり、第２物質がＣＯＦ_２である場合、これら物質の反応モル比は１：１であるので、流量比を略１：１にしてもよい。
これによって、第１物質と第２物質の両方が共に略すべて反応に消費されるようにすることができ、何れかの物質が残るのを防止することができる。
前記第２物質の前記第１物質に対する流量比が反応モル比と略同じか、反応モル比より大きくてもよい。
これによって、第１物質（例えばＨ_２Ｏ）を反応装置内で確実に消費することができる。したがって、例えばシリコンのエッチング処理等を行なう場合、Ｈ_２Ｏによる処理品質の減損を防止することができる。
前記第２物質の前記第１物質に対する流量比が反応モル比と略同じか、反応モル比より小さくてもよい。
これによって、第２物質（例えばＣＯＦ_２）を反応装置内で確実に消費することができる。したがって、例えばＣＯＦ_２等の第２物質を除害対象とする除害設備に本反応装置を適用する場合、除害性能を確実に高めることができる。

前記第１物質と前記第２物質とにより前記第３物質を含む共沸性の物質が生成されるようになっていてもよい。例えば、上述したように第１物質としてのＨ_２Ｏと第２物質としてのＣＯＦ_２とにより、第３物質を含む凝縮体としてフッ酸水（ＨＦ水溶液）が生成されるが、このフッ酸水は共沸性である。
その場合、前記内通路の流れ方向の中間部において前記共沸性物質が共沸点に達するように設定されていることが好ましい。
これによって、共沸点に達するまでは凝縮が進み、該凝縮体中の第３物質の濃度が上昇し、共沸点を超えた以降は、気化が進み、第３物質のガス体を十分に得ることができる。この設定は、外通路及び内通路の長さや温度、第１、第２ガスの濃度や流量、内管の孔のガス透過度などを調節することによって行なうことができる。

本発明によれば、反応器内での結露を防止しつつ、ＨＦガス等の目的とする物質を確実に生成したりＣＯＦ_２等の除害したい物質を確実に分解したりすることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、被処理物として例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板Ｗを表面処理する装置Ｍを示したものである。ガラス基板Ｗには例えばアモルファスシリコンの膜ｆが形成されている。このシリコン膜ｆを表面処理装置Ｍにてエッチングし除去する。

表面処理装置Ｍには、第１、第２のガス源１０，２０と、これらガス源１０，２０に接続された反応装置３０とが備えられている。
第１ガス源１０は、水蒸気（第１物質のガス体）を含む第１ガスを生成し、反応装置３０に導入するようになっている。例えば、第１ガス源１０は、液体の水を入れたバブリングタンク１１を有している。この水の中にキャリアガスを導入してバブリングする。これにより、水蒸気を含む第１ガスが得られる。タンク１１内の水を加熱して気化させることにしてもよい。

第１ガスの流量φ１は、例えばφ１＝１００〜１０００００ｓｃｃｍ程度であり、この実施形態ではφ１＝５００ｓｃｃｍとする。第１ガス中の水蒸気濃度Ｃ１は、第１ガス全体に対し例えばＣ１＝０．１〜１０ｍｏｌ％が好ましい。ここでは、例えばＣ１＝８ｍｏｌ％とする。キャリアガスとしては、反応装置３０の反応及び表面処理に影響しない不活性ガスを用いるのが好ましく、例えば窒素を用いる。
第１ガスの温度は、含有水蒸気が液化しない温度（例えば４２℃以上）になっている。

バブリングタンク１１から管路状の第１ガス導入部１２が反応装置３０へ向けて延びている。第１ガス導入路１２には加熱器１３（導入側加熱手段）が設けられている。この加熱器１３によって、第１ガス導入路１２が略全長にわたって加熱され、内部を通る第１ガスが露点以上の温度に維持されるようになっている。たとえば第１ガスの水蒸気濃度が８％の場合、第１ガス導入路１２の設定温度は４２℃以上になっている。

第２ガス源２０は、ＣＯＦ_２（第２物質）を含む第２ガスを生成し、反応装置３０に導入するようになっている。例えば、第２ガス源２０は、一対の電極２２，２２を含むプラズマ照射部２１を備えている。ＣＦ_４とＯ_２を主成分とする原料ガスを一対の電極２２，２２間に供給するとともに、電源（図示省略）からの電圧供給により電極２２，２２間に電界を印加して大気圧プラズマ放電を形成するようになっている。これにより、上記混合ガスの各成分を分解し、ＣＯＦ_２を生成することができる。原料ガスには水素含有成分が無いため、電極２２間でＨＦが生成されることはない。したがって、電極２２の腐蝕を抑制することができ耐久性を向上させることができる。
ＣＯＦ_２以外の第２ガス成分は、例えばキャリアガスの窒素等である。
第２ガス源２０のプラズマ照射部２１に管路状の第２ガス導入部２３が連なっている。第２ガス導入路２３は、反応装置３０へ向けて延びている。第２ガス導入路２３には加熱器が設けられていない。第２ガスの温度は常温（例えば２５℃）になっている。

第２ガスの流量φ２は、例えばφ２＝１００〜１０００００ｓｃｃｍ程度であり、この実施形態ではφ２＝５００ｓｃｃｍとする。第２ガス中のＣＯＦ_２濃度Ｃ２は、第２ガス全体に対し例えばＣ２＝０．１〜１０ｍｏｌ％が好ましい。ここでは、例えばＣ２＝８ｍｏｌ％とする。

したがって、次式（２）で表されるように、第１ガス中のＨ_２Ｏと第２ガス中のＣＯＦ_２との流量比（φ１×Ｃ１：φ２×Ｃ２）は、それらの反応モル比（Ｍ１：Ｍ２）と略同じか、或いはＣＯＦ_２の流量比がＨ２Ｏより少し大きい。
（φ２×Ｃ２）／（φ１×Ｃ１）≧（Ｍ２／Ｍ１） …式（２）
ここで、Ｍ１は、Ｈ_２ＯとＣＯＦ_２の反応におけるＨ_２Ｏのモル数であり、Ｍ２はＣＯＦ_２のモル数である。反応式（１）に示すように、Ｍ１：Ｍ２＝１：１である。

図２及び図３に示すように、反応装置３０は、反応器３１と、この反応器３１に組み込まれた温調手段４０とを備えている。
反応器３１は、外管３２（反応器本体）と、この外管３２の内部に同軸をなすように設けられた内管３３とを有し、二重管状をなして左右に延びている。

外管３２は、テフロン（登録商標）などの耐腐食性の樹脂にて構成され、左右に延びている。外管３２の内径は、例えば２２ｍｍ程度である。
これに対し、内管３３は、フィルターチューブ（多孔質部材）にて構成されている。フィルターチューブは、テフロン（登録商標）等の耐腐食性材料で構成され、多数の微細孔３３ａを有して左右に延びている。
内管３３の壁厚は、例えば０．５ｍｍ程度であり、内径は、例えば５ｍｍ程度である。
微細孔３３ａの直径は例えば５〜１０μｍ程度であり、配置密度は単位面積当たり１０^４個／ｍｍ^２程度である。

外管３２と内管３３との間には、断面環状をなす外通路３０ａが形成されている。外通路３０ａと内管３３の内部通路３０ｂとは、内管３３（隔壁）によって隔てられるとともに微細孔３３ａを介して互いに連通している。

図２に示すように、内通路３０ｂの左端部（一端部）には、第１ガス導入路１２が連なっている。
外通路３０ａの左端部（内管３３における第１ガス導入路１２の接続端と同じ側の端部）には、第２ガス導入路２３が連なっている。

図１に示すように、内通路３０ｂの右端部（他端部）からガス導出路５０（導出部）が延びている。同図において模式的に示すように、ガス導出路５０の先端部にはガス吹き出しノズル５１が設けられている。このガス吹き出しノズル５１が、処理すべき基板Ｗの上方に配置されている。ガス導出路５０には加熱器５２（導出側加熱手段）が設けられている。この加熱器５２によって、ガス導出路５０が略全長にわたって加熱され、例えば４０〜５０℃程度に維持されている。

図２に示すように、外管３２と内管３３の右端部どうし間には、環状の端板３４が設けられている。この端板３４によって外通路３０ａの右端部（他端部）が閉塞されている。

図２及び図３に示すように、反応器３１の外管３２の外周には温調手段４０が設けられている。温調手段４０は、反応用温調器４１と下流側加熱器４２とを含んでいる。反応用温調器４１は、反応器３１の右端部を除く長手方向の略全域（反応範囲Ｒ１）に設けられている。この反応用温調器４１によって、反応範囲Ｒ１における外通路３０ａ及び内通路３０ｂが上記第１ガスの露点より低温になるように調節されている。この実施形態では、第１ガスの露点が約４２℃であるのに対し、反応範囲Ｒ１の温度は３０℃に設定されている。

下流側加熱器４２（導出側加熱手段）は、反応器３１の右端部（反応後加熱範囲Ｒ２）に設けられている。この下流側加熱器４２によって、加熱範囲Ｒ２における外通路３０ａ及び内通路３０ｂが加熱され、例えば４０〜５０℃程度に維持されている。

上記構成の反応装置３０の作用を説明する。
図２に示すように、第１ガス導入路１２から水蒸気を含む第１ガスが、内通路３０ｂの左端（上流端）に導入される。内通路３０ｂには、左端部から右方向へ向かうガス流れが形成される。
内通路３０ｂの上流側部は、第１ガスの露点より低温（３０℃）になっているため、第１ガス中の水蒸気が内通路３０ｂに導入されてまもなく凝縮し、液滴ｄｒ（凝縮体）が出来始める。

併行して、第２ガス導入路２３からＣＯＦ_２を含む第２ガスが、外通路３０ａの左端（上流端）に導入される。外通路３０ａには、左端部から右方向へ向かうガス流れが形成される。この外通路３０ａのガス流は、内通路３０ｂのガス流と向きが同じであり、互いに並行流を構成している。

外通路３０ａの右端部は閉塞され、内通路３０ｂの右端部はガス導出路５０に連なっているため、自然と外通路３０ａが内通路３０ｂより高圧になる。したがって、外通路３０ａの第２ガスが、下流に向かうにしたがって順次、内管３３の微細孔３３ａを透過して内通路３０ｂに入って来る。

これにより、図２及び図３に示すように、内管３３の内周面の近傍には半径内側方向への気流が形成される。この気流によって、液滴ｄｒが内管３３の内周面に接触するのを妨げることができる。よって、内管３３の内周面に結露が出来るのを防止することができる。ひいては、凝縮相ｄｒを反応器３１の下流側へ確実に送ることができる。

内通路３０ｂに浸入した第２ガスは、液滴ｄｒを含む第１ガスと混合される。この第２ガス中のＣＯＦ_２が、液滴ｄｒに溶け込んで１／５００秒程度の速度でＨ_２Ｏと反応する。これにより、液滴ｄｒ中にＨＦが生成され、液滴ｄｒがフッ酸水（ＨＦ水溶液）となる。
また、第２ガスの温度（２５℃）は、第１ガスの入口温度（４２℃以上）より低く、更には内通路３０ｂの設定温度（３０℃）より低温であるため、内通路３０内の水蒸気の凝縮を一層促進させ、液滴ｄｒを増やすことができる。

図４は、内通路３０ｂの反応範囲Ｒ１におけるガス中の液滴ｄｒのモル比率（液／（液＋気））、液滴ｄｒ中のＨＦのモル濃度（ＨＦ／（ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ））、ガス中のＨＦの分圧及び水蒸気の分圧の変化を示したものである。
同図に示すように、内通路３０ｂの入口（反応範囲Ｒ１の始端）近くでは、液滴ｄｒ中のＨＦ濃度は薄く、液滴ｄｒはほとんど水（第１物質の凝縮体）で構成されている。そこから下流側に向かうにしたがって、液滴ｄｒ中のＨ_２ＯとＣＯＦ_２との反応が進み、液滴ｄｒ中のＨＦ濃度が高まるとともに、水蒸気の凝縮が促進され、ガス中の液滴ｄｒの比率が増大する。水蒸気分圧は低下する。

ＨＦ水溶液は共沸性であるため、液滴ｄｒのＨＦ濃度が増大していくと、やがて共沸点に達する。凝縮相中のＨＦ濃度が共沸点に達する位置は、内通路３０ｂの反応範囲Ｒ１の中間部に位置するように設定されている。この位置を境に液滴ｄｒの成長が止まり、その後、液滴ｄｒは退化する。この液滴ｄｒに更にＣＯＦ_２が溶け込み、ＨＦ濃度が更に上昇する。さらに、共沸点の前後から液滴ｄｒ中のＨＦの気化が顕著になり、気相のＨＦ分圧が上昇していく。

反応範囲Ｒ１の終端近くになると、水蒸気量がほとんど無くなり、水の凝縮が起きなくなるとともに、液滴ｄｒも殆どＨＦ蒸気になって気化し消滅する。これによって、反応が止まる。そして、高濃度のＨＦガスが得られる。
上述したように、第２ガスの気流によって結露を防止でき、液滴ｄｒを確実に下流側へ送って気化させることができるので、高濃度ＨＦガスの生成量を十分に確保することができる。

内通路３０ｂの反応範囲Ｒ１で生成された高濃度ＨＦガスは、下流の加熱範囲Ｒ２へ移行する。加熱範囲Ｒ２Ｒ２は、加熱器４２によって４０〜５０℃程度に維持されているため、ＨＦが凝縮するのを防ぐことができる。また、反応範囲Ｒ１で気化しきれなった高濃度フッ酸水からなる液滴ｄｒを確実に気化させることができ、ガスのＨＦ濃度を更に高めることができる。

この高濃度ＨＦガスが、内管３３からガス導出路５０へ導出される。ガス導出路５０は、加熱器５２によって４０〜５０℃程度に維持されているため、ＨＦが凝縮するのを防ぐことができる。こうして、吹き出しノズル５１から高濃度ＨＦガスを基板Ｗに吹き付けることができる。これによって、基板Ｗの膜ｆをエッチングすることができる。図示は省略するが、オゾナイザー等でオゾンを別途生成し、このオゾンをガス導出路５０に合流させる等して基板Ｗに供給するのが好ましい。これによって、シリコン膜ｆを酸化させ、これをＨＦによって除去でき、確実にエッチング処理を行なうことができる。
反応器３１に導入するＨ_２Ｏの量よりＣＯＦ_２の量を多くしておくことにより（式（２））、反応器３１においてＨ_２Ｏの略全量をＣＯＦ_２とのＨＦ生成反応に消費でき、基板Ｗに供給されるＨ_２Ｏを殆ど無くすことができる。これによって、エッチングの質を高めることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の改変をなすことができる。
例えば、外通路３０ａにＨ_２Ｏを含む第１ガスを導入し、内通路３０ｂにＣＯＦ_２を含む第２ガスを導入することにしてもよい。この場合、第１ガスの水蒸気含有量は、外通路３０ａ内で結露を起こさない程度にするのが好ましい。また、第２ガスにはＣＯＦ_２の他、多少のＨＦを混入しておくのが好ましい。第２ガス源２０の原料ガスとしてＣＦ_４とＨ_２Ｏを用いると、第２ガス成分としてＣＯＦ_２の他、ＨＦをも含ませることができる。これにより、第１ガスが外通路３０ａから内通路３０ｂに入って来れば、そこで水蒸気の凝縮が起きるようにできる。その結果、内通路３０ｂにおいて液相のＨ_２ＯとＣＯＦ_２の反応が起きるようにすることができる。
ＣＯＦ_２の原料ガス成分として、ＣＦ_４に代えて、ＣＨ_３Ｆ、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ｃ−Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６等の他のフッ素系化合物を用いてもよく、フッ素単体（Ｆ_２）を用いてもよく、複数種のフッ素系化合物又はフッ素単体の混合ガスを用いてもよい。
第１物質として、Ｈ_２Ｏに代えて、アルコール等のＯＨ基含有化合物を用いてもよい。
外管３２の断面形状は、楕円形でもよく、円形に限られず、多角形でもよい。内管３３の断面形状は、楕円形でもよく、円形に限られず、多角形でもよい。外管３２と内管３３の断面形状が互いに相似していなくてもよく、互いに異なる形状であってもよい。外管３２と内管３３が互いに偏芯していてもよい。
外通路３０ａは、必ずしも環状の断面になっていなくてもよく、断面形状は円形でなくてもよく、多角形でもよい。
本発明は、エッチング、アッシング、成膜、洗浄、表面改質等の種々のプラズマ表面処理に適用可能である。
或いは、本発明は、ＣＯＦ_２等（第２物質）を除害する装置としても適用可能である。
ＣＯＦ_２の除害装置に適用する場合、次式（３）に示すように、第１ガス中のＨ_２Ｏと第２ガス中のＣＯＦ_２との流量比（φ１×Ｃ１：φ２×Ｃ２）が、それらの反応モル比（Ｍ１：Ｍ２）と略同じか、或いはＣＯＦ_２の流量比がＨ_２Ｏより少し小さくなるようにするのが好ましい
（φ２×Ｃ２）／（φ１×Ｃ１）≦（Ｍ２／Ｍ１） …式（３）

本発明は、例えば半導体装置や、液晶テレビもしくはプラズマテレビのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等の製造工程において、基材のエッチングや成膜等の表面処理に用いる反応ガスを生成したり、排出ガス中の特定成分を除害処理したりするのに適用可能である。

本発明の一実施形態に係る反応装置を含む表面処理装置の概略構成図である。 上記反応装置を解説的に示す正面断面図である。 図２のIII−III線に沿う上記反応装置の側面断面図である。 上記反応装置の内管内における気相及び凝縮相の変化をシミュレーションしたグラフである。

符号の説明

Ｗ 基板
ｆ 膜
Ｍ 表面処理
１０ 第１ガス源
１１ バブリングタンク
１２ 第１ガス導入路（第１ガス導入部）
１３ 加熱器（導入側加熱手段）
２０ 第２ガス源
２１ プラズマ照射部
２２ 電極
２３ 第２ガス導入路（第２ガス導入部）
３０ 反応装置
３０ａ 外通路
３０ｂ 内通路
３１ 反応器
３２ 外管（反応器本体）
３３ 内管
３３ａ 微細孔
３４ 端板
４０ 温調手段
４１ 温調器
４２ 下流側加熱器（導出側加熱手段）
５０ ガス導出路（ガス導出部）
５１ ガス吹き出しノズル
５２ 加熱器（導出側加熱手段）
Ｒ１ 反応範囲
Ｒ２ 加熱範囲
ｄｒ 液滴（凝縮体）

Claims (9)

1. 第１物質と第２物質とにより生成した凝縮体中で第３物質を生成させる反応装置であって、
   外管と、多数の孔を有して前記外管の内部に設けられた内管とを有し、
   前記内管内の内通路と、前記外管と内管との間の外通路とのうち一方が、前記第１物質を含む第１ガスを導入する第１ガス導入部に接続され、他方が、前記第２物質を含む第２ガスを導入する第２ガス導入部に接続され、かつ、前記内通路が、前記外通路より低圧になるとともにガス導出部に接続されていることを特徴とする反応装置。
2. 前記内通路に前記第１ガス導入部が接続され、前記外通路に前記第２ガス導入部が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
3. 前記内通路と前記外通路の互いに同じ側の端部に、前記第１、第２ガス導入部がそれぞれ接続され、
   前記内通路の他端部に前記ガス導出部が連なり、
   前記外通路の他端部が閉塞されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反応装置。
4. 前記内通路の少なくとも上流端の付近の温度が、前記第１ガスと第２ガスの混合ガスの露点以下に設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の反応装置。
5. 前記第２ガス導入部における前記第２ガスの温度が、前記第１ガス導入部における前記第１ガスより低温に設定されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の反応装置。
6. 前記内通路の下流端の付近又は前記ガス導出部に導出側加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の反応装置。
7. 前記第２物質の前記第１物質に対する流量比が反応モル比と略同じか、反応モル比より大きいことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の反応装置。
8. 前記第１物質と第２物質とにより前記第３物質を含む共沸性の物質が生成され、
   前記内通路の流れ方向の中間部において前記共沸性物質が共沸点に達するように設定されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の反応装置。
9. 前記第１物質がＨ_２Ｏ又はＯＨ含有化合物であり、前記第２物質がＦ_２又はＣＯＦ_２であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の反応装置。

Images