JP3235867U - 半導体排気ガス処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】機械式ポンプのエネルギーの消費を減少させることができ、固体粒子による詰まりを効果的に解決することができ、ドライポンプの寿命を延長可能な半導体排気ガス処理システムを提供する。
【解決手段】真空ポンプ装置３０と、プラズマ処理装置４０と、排気ガス洗浄処理装置５０と、から構成され、真空ポンプ装置は、第１のポンプ３２と第２のポンプ３４との二段式の組合せで構成され、第１のポンプは、第１の低圧環境を生成することにより、プロセス排気ガス源から生成されたプロセス排気ガス１２を排出し、第２のポンプは、第１のポンプと第２のポンプとの間に第２の低圧環境を生成し、プラズマ処理装置は、第１のポンプと第２のポンプとの間に設けられていることにより、プロセス排気ガスが第２のポンプに入る前に、まず、第２の低圧環境において、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行う。
【選択図】図１

Description

本考案は、排気ガス処理システムに関し、特に、半導体排気ガス処理システムに関するものである。

半導体の製造工程では、可燃性、腐食性、毒性の高い反応ガスが多数使用されているが、多くの半導体プロセスにおいて、反応ガスの利用率は非常に低いため、プロセスにおいて、完全に反応されていない残留ガスや反応生成物を反応プロセスルームから排出する必要がある。これらの混合ガスは、一般にプロセス排気ガス、又はテールガスと呼ばれ、排出される前に無害または処理可能な物質に変換する必要がある。

従来の排気ガスシステムは、反応プロセスルームに接続されているターボ真空ポンプ（ｔｕｒｂｏ ｐｕｍｐ）と、機械式ポンプと、局所排気ガス処理システム（ｌｏｃａｌ ｓｃｒｕｂｂｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）と、から構成される。
プロセス排気ガスは、ターボ真空ポンプ、排気パイプライン及び機械式ポンプを順序に経由して反応プロセスルームから抜かれて、局所排気ガス処理システムに送り込まれて処理された後、中央排気ガス処理システム（ｃｅｎｔｒａｌ ｓｃｒｕｂｂｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）に送られて排出される。

プロセス排気ガスを適切に処理するために、多くの技術が提案されている。例えば、台湾発明Ｉ４８７８７２号は、プロセス排気ガスを排出する前に、真空ポンプにより、プロセス排気ガスを燃焼洗浄タワーに排出して排気ガス処理を行う。しかし、燃焼洗浄タワーは、フッ素含有化合物を処理する効果が良くなく、持続的に運転を維持する必要があり、大量のガス燃料を供給するため、コストが大幅に増加し、エネルギーが無駄に消費される。また、ガス燃料は、可燃性で爆発性があるため、公共の安全上のリスクが高まる。また、従来の技術は、触媒熱分解法を使用するが、触媒には経年劣化や中毒の問題があり、触媒の交換とリサイクルとのコストはかなり高い。一方、触媒熱分解法によれば、同様に、持続的に運転を維持する必要があり、大量のエネルギーが無駄に消費される。

そのほか、従来の技術では、プラズマトーチ洗浄タワーにより、排気ガスを処理する。例えば台湾発明Ｉ２８５０６６号によれば、プラズマは、プロセス排気ガスを効果的に分解することが証明されているが、特に、高温処理が必要なパーフルオロカーボン（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ＰＦＣｓ）を効果的に分解することができる。しかし、これは、大気圧で運転するため、大量のエネルギーが消費されると共に、プラズマの温度が１０００℃を超えるため、システムのコンポーネントは、コストが高くて寿命が短い。特に、大気圧プラズマの安定性が良くなく、操作条件の変化により、プラズマが消火しやすい問題があった。

一方、現在、機械式ポンプの前にプラズマ処理装置を組付ける理論と技術が提案されている。これは、低気圧において、排気ガスを処理するものである。結果として、低気圧において、電子のエネルギーがより高いため、排気ガスを効果的に解離することができるが、プラズマ処理装置がターボ真空ポンプの後端に直接に接続されているため、気体反応物が回流してプロセスを汚染する虞がある。このため、現在、半導体プロセスは、このような技術を採用することができない。

従来の機械式ポンプは、二段式の組合せを採用することが多い。すなわち、第１の段は増圧ポンプ（Ｂｏｏｓｔｅｒ Ｐｕｍｐ）であり、第２の段はドライポンプ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ）である。増圧ポンプは、エア抜き速度（ｐｕｍｐｉｎｇ ｒａｔｅ）が速いため、システムをより低い気圧にすることを加速することができ、第２の段であるドライポンプを設定気圧にすることがやすくなる。
従来の機械式ポンプの操作は、第２の段（後段）でドライポンプにより、大量のパージガス（ｐｕｒｇｅ ｇａｓ）（例えば窒素ガス）を吸い込むことが必要であり、可燃性、腐食性、又は毒性の高いプロセス排気ガスを希釈すると共に、プロセスにおいて生成された固体粒子によるパイプラインの詰まりを低減することができる。しかしガスの流量が極めて多いため、高出力のエア抜きポンプを使用することが必要であり、ランニングコストが増加し、且つエネルギーを無駄に消費する。そして、大量の窒素ガスは、従来の局所排気ガス処理システム（例えば燃焼式または熱反応式の洗浄タワー）に入ると、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの地球温暖化ガスが大量に生成して、地球環境を汚染する。

また、大量のパージガスを導入しても、あるプロセスでは、固体粒子が依然として第２の段（後段）であるドライポンプに詰まり、特に、出口を塞ぐ。このように、エア抜き効率が大幅に低下すると共に、ドライポンプの運転電流が増加し、エネルギーの消費が増加し、ランニングコストが増加し、更に、ドライポンプが壊れてプロセスが停止する。

台湾発明Ｉ４８７８７２号公報 台湾発明Ｉ２８５０６６号公報

上記の従来の技術による課題を解決するために、本考案の主な目的は、排気ガスを効果的に処理することが可能であり、機械式ポンプのエネルギーの消費を減少することができ、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの地球温暖化ガスの発生量を大幅に減少することができると共に、固体粒子による詰まりを効果的に解決することができ、ドライポンプの寿命を延ばすことができる半導体排気ガス処理システムを提供することにある。
本考案では、低圧プラズマ排気ガス処理を採用し、常圧プラズマトーチに比べると、低圧プラズマが励起しやすく、運転が安定的であり、エネルギーの消費がより低く、部品の損壊率がより低く、メンテナンスサイクルが長い。特に、重要な点は、生成されたガス及び粒子の半導体プロセスルームへの回流による汚染が無くなるため、従来の半導体プロセスシステムに適用することができることである。

従来の技術と異なる点は、本考案に係る半導体排気ガス処理システムは、二段式真空装置と、プラズマ処理チェンバーと、反応ガス供給チェンバーと、ジェットタイプマイクロバブルウェットタイプ洗浄装置と、を備え、更に、制御信号を統合することにより、プロセス排気ガスが生成して処理を行うことが必要なときだけに、プラズマを励起して、混合反応ガスを導入するという運転モードを採用するため、エネルギーを節約することができ、プラズマシステムの寿命を延ばすことができることにある。

上記の目的を達成するために、本考案は、プロセス排気ガス源から発生された少なくとも一つのプロセス排気ガスの処理に適用することが可能な半導体排気ガス処理システムにおいて、半導体排気ガス処理システムが、真空ポンプ装置と、プラズマ処理装置と、排気ガス洗浄処理装置と、から構成される。前記真空ポンプ装置は、二段式ポンプの構成であり、第１のポンプと、第２のポンプと、を備える。前記第１のポンプにより、第１の低圧環境が発生されて、プロセス排気ガス源から発生されたプロセス排気ガスを抜く。 前記第２のポンプは、第１のポンプと第２のポンプとの間に第２の低圧環境を発生する。プラズマ処理装置は、前記第２の低圧環境において、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行うと共に、適当な混合反応ガスを加えて、前記プロセス排気ガスを、無害で安定した、または水溶性の反応生成ガスに変換する。例えば、ＣＨ_４ とＣＨＦ_３ との混合ガスに水を入れて、処理効率（Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ＤＲＥ）は９０％を超える。水とＮＦ_３を混合することにより、プラズマにおいて、水は電子によってＯ、Ｈ、ＯＨの活性粒子に解離され、これらは、ＮＦ_３ がプラズマに解離されて得られた粒子であるＮＦ_ｘと反応する。例えば、ＯＨ ＋ ＮＦ_２ → ＮＯＦ ＋ ＨＦ， Ｈ ＋ ＮＦ → Ｎ ＋ ＨＦ， Ｈ ＋ Ｆ → ＨＦである。なお、ウェットタイプ洗浄方式により、ＨＦを効果的に処理することができる。

また、低圧プラズマ処理は、プロセス排気ガスに含む固体粒子を微細化し、又は除去することに適用することができる。例えば、ＮＦ_３により、プロセスチェンバーの清潔を行うときに、ＳｉＦ_４、Ｆ、ＮＦ_ｘなどの混合ガスが発生されると共に、この前のプロセスの残ったＳｉＯ_２の粒子も排気ガスに混入する。これらの粒子は凝集して大きな粒子に変わる傾向があり、ひいてはドライタイプポンプに堆積して、これが詰まる。ドライタイプポンプに進入する前にプラズマを励起すれば、ＳｉＯ_２は排気ガスに残るＮＦ_ｘ及びＦと反応することにより、ＳｉＯ_２は、その大きさを減少することができ、ガスと一緒に排出されることができ、ポンプ内に堆積しにくくなる。

また、排気ガス洗浄処理装置は、ジェットタイプマイクロバブルウェットタイプ排気ガス洗浄装置であり、ベンチュリ管（Ｖｅｎｔｕｒｉ ｔｈｒｏａｔ）原理により、第２のポンプのガス出口端で第３の低圧環境を発生することにより、第２のポンプのエア抜き効率を増加し、ひいては第２のポンプに堆積する固体粒子を大幅に減少することができる。最後に、上記の反応生成ガス及び粒子の混合ガスは、ウェットタイプ洗浄処理装置に吸い込まれて、洗浄液において、マイクロバブルを形成することにより、上記の反応生成ガスを十分に溶解することができ、上記の反応生成ガスに含む粒子を捕獲することもできる。

真空ポンプ装置は、二段式の真空装置であり、第１のポンプは、プロセス排気ガス源とプラズマ処理装置との間に設けられていることにより、前記第１のポンプによって、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス及び粒子が離隔されて、これらの回流によるプロセス排気ガス源への汚染を防止することができる。

また、プロセス排気ガスは、第２のポンプに吸い込まれる前に、まず、プラズマ処理装置により、安定で安全なガス、又はその後のウェットタイプ洗浄装置に効果的に処理されることが可能なガスに変換される。これにより、従来の技術によれば、第２のポンプ（ドライタイプポンプ）に大流量のパージガス（例えば窒素ガス）を注入することにより、可燃性、腐食性、または毒性の高いプロセス排気ガスを希釈するという操作を大幅に削減することができる。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムは、プロセス排気ガス源から生成されたプロセス排気ガスの処理に適用される半導体排気ガス処理システムにおいて、半導体排気ガス処理システムは、真空ポンプ装置と、プラズマ処理装置と、排気ガス洗浄処理装置と、から構成され、真空ポンプ装置は、第１のポンプと第２のポンプとの二段式の組合せで構成され、第１のポンプは、第１の低圧環境を生成することにより、プロセス排気ガス源から生成されたプロセス排気ガスを排出し、第２のポンプは、第１のポンプと第２のポンプとの間に第２の低圧環境を生成し、プラズマ処理装置は、第１のポンプと第２のポンプとの間に設けられていることにより、プロセス排気ガスが第２のポンプに入る前に、プラズマ処理装置は、まず、第２の低圧環境において、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行い、これにより、プロセス排気ガスは、反応生成ガスに変換され、プロセス排気ガスで運ばれる複数の粒子が微細化され、又は除去され、排気ガス洗浄処理装置は、洗浄液を噴射することにより、第２のポンプと排気ガス洗浄処理装置との間に第３の低圧環境を生成し、第２のポンプを介して、低圧プラズマ処理により得られた反応生成ガスおよび粒子を吸込み、且つ反応生成ガスは、噴射された洗浄液により、複数のマイクロバブルに切られるため、洗浄液は、反応生成ガスを十分に溶解し、反応生成ガスで運ばれる粒子を捕獲することを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、真空ポンプ装置の第１のポンプは、プロセス排気ガス源とプラズマ処理装置との間に設けられており、第１のポンプにより、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガスと反応生成ガスで運ばれる粒子の回流によるプロセス排気ガス源への汚染を防止することができることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プラズマ処理装置は、制御信号により、待機状態または運転状態に切り替えられ、プロセス排気ガス源からプロセス排気ガスの排出を始めると、プラズマ処理装置は、待機状態から運転状態に切り替えられて、第２の低圧環境において、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行い、プロセス排気ガス源からプロセス排気ガスの排出を停止すると、プラズマ処理装置は、運転状態から待機状態に切り替えられることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プラズマ処理装置は、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行うと共に、制御信号によって、まず、反応ガスをプロセス排気ガスと混合することを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プラズマ処理装置は、ミキサーにより反応ガスを導入することにより、反応ガスをプロセス排気ガスと混合することを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プロセス排気ガスは、パーフルオロカーボン（ＰＦＣｓ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、アンモニア（ＮＨ_３）、ホウ素エタン（Ｂ_２Ｈ_６）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）、炭化水素（Ｃ_ｘＨ_ｙ）及び／又は四塩化炭素（ＣＣｌ_４）であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プロセス排気ガス源が原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを行う場合に、プロセス排気ガスは、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）及び／又はテトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウム（ＴＥＭＡＨ）であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、反応ガスは、酸素ガス（Ｏ_２）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ_２）、水素ガス（Ｈ_２）及び／又は水（Ｈ_２Ｏ）であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、第１のポンプは増圧ポンプであり、第２のポンプはドライポンプであることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、真空ポンプ装置の第１のポンプにより生成された第１の低圧環境の気圧は、１００ｔｏｒｒから１０^－３ｔｏｒｒの間であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、真空ポンプ装置の第２のポンプにより生成された第２の低圧環境の気圧は、１００ｔｏｒｒから１０^－３ｔｏｒｒの間であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、排気ガス洗浄処理装置により生成された第３の低圧環境の気圧は、４００ｔｏｒｒから６００ｔｏｒｒの間であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、排気ガス洗浄処理装置は、内槽と外槽とを備え、洗浄液を収容する処理槽と、ジェットチューブと、を備え、洗浄液がジェットチューブに噴射されて処理槽の内槽に注入されることにより、反応生成ガスが切られて多数のマイクロバブルを形成して、洗浄液に溶解されることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プラズマ処理装置は、高周波プラズマ発生源、マイクロ波プラズマ発生源、又は高圧放電源であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プラズマ処理装置は、同軸マイクロ波共振チェンバーを有するマイクロ波プラズマ発生源であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、マイクロ波プラズマ発生源は、マイクロ波源と、同軸に設けられている金属カップリングアンテナ、セラミックチューブ及び中空な円筒と、を備え、セラミックチューブは円筒の中心に位置し、且つ金属カップリングアンテナはセラミックチューブの中心に位置し、マイクロ波源は、セラミックチューブ上に設けられており、且つ金属カップリングアンテナの一側に位置することを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、マイクロ波プラズマ発生源のパワーは、１，０００Ｗから５，０００Ｗの間であることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プロセス排気ガス源は、半導体プロセスルーム、又は半導体プロセスルームに接続されてプロセス排気ガスを排出するためのターボ真空ポンプであることを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムによると、プロセス排気ガス源から発生されたプロセス排気ガスの処理に適用される半導体排気ガス処理システムにおいて、半導体排気ガス処理システムは、真空ポンプ装置と、プラズマ処理装置と、排気ガス洗浄処理装置と、から構成され、真空ポンプ装置は、第１のポンプと第２のポンプとの二段式の組合せで構成され、第１のポンプは、第１の低圧環境を発生することにより、プロセス排気ガス源から発生されたプロセス排気ガスを排出し、第２のポンプにより、第１のポンプと第２のポンプとの間に第２の低圧環境が発生され、プラズマ処理装置は、第１のポンプと第２のポンプとの間に設けられていることにより、プロセス排気ガスが第２のポンプに入る前に、プラズマ処理装置は、まず、第２の低圧環境において、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行って、プロセス排気ガスは、反応生成ガスに変換され、プロセス排気ガスに含む多数の粒子が微細化され、又は除去され、真空ポンプ装置の第１のポンプは、プロセス排気ガス源とプラズマ処理装置との間に設けられており、第１のポンプにより、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガスとそれに含む粒子の回流によるプロセス排気ガス源への汚染を防止することができ、排気ガス洗浄処理装置は、ジェットチューブが洗浄液を処理槽に噴射することにより、第２のポンプと排気ガス洗浄処理装置との間に第３の低圧環境が発生され、第２のポンプは、低圧プラズマ処理により得られた反応生成ガスおよび粒子を吸込み、且つ反応生成ガスは、噴射された洗浄液により、複数のマイクロバブルに切られて、洗浄液は、反応生成ガスを十分に溶解し、反応生成ガスに含む粒子を捕獲することを特徴とする。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムは、低圧（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）プラズマ処理装置を採用するため、次のような効果がある。

（１）真空ポンプ装置により、第１の低圧環境が生成されて、プロセス排気ガス源から生成されたプロセス排気ガスを吸引することができる。真空ポンプ装置は、第１のポンプと第２のポンプとの間に第２の低圧環境を形成し、且つプラズマ処理装置は、第２の低圧環境により、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行う。また、プラズマ処理装置は、プロセス排気ガスの排出を始めるときだけに、待機状態から運転状態に切り替えることができるため、エネルギーを節約することができる。

（２）排気ガス洗浄処理装置は、ジェットタイプマイクロバブルウェットタイプ排気ガス洗浄装置であり、洗浄液を高速に噴出するときに、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガスをマイクロバブルに変換することができ、接触面積および接触時間を大幅に増加することができ、上記の反応生成ガスを溶解することができ、粒子を捕獲することもできる。そしてガス入口で約４００ｔｏｒｒから６００ｔｏｒｒの間の低真空（ｒｏｕｇｈ ｖａｃｕｕｍ）状態を発生することにより、それに接続されている真空ポンプ装置により、上記の反応生成ガス及び粒子を効果的に吸い込んで洗浄を行うことができ、真空ポンプ装置が詰まることを回避することもでき、真空ポンプ装置の運転効率を向上することができ、需要のパワーを減少することができる。

（３）プラズマ処理装置を設けることにより、有害なプロセス排気ガスが第２のポンプ（ドライポンプ）に進入する前に、まず、プロセス排気ガスを処理することにより、有毒ガスを希釈するための窒素ガスの注入を大幅に減少することができる。更に、窒素ガスを注入することが必要ないため、窒素酸化物および一酸化炭素の生成を減少することができ、二次汚染を回避することができ、必要な動作スペック（例えば、エア抜きパワー及びエア抜き流量）を減らす可能性がある。

（４）それに対応する反応ガス（例えば酸素ガス及び水）を注入することにより、安定した前駆体（例えば酸化物）を形成することができ、処理しにくいプロセス排気ガスを処理しやすい反応生成ガスに効果的に変換することができ、粒子を微細化することができ、更に、粒子を無くすことができる。これにより、有毒ガス及び地球温暖化ガスを減少させることができる。

（５）真空ポンプ装置の第１のポンプの後にプラズマ処理装置を設けることにより、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス及び粒子のプロセス排気ガス源への回流を効果的に防止することができる。そして第２のポンプ及び排気ガス洗浄処理装置により、負圧吸引力が生成されて、上記の反応生成ガス及び粒子のプロセス排気ガス源への回流を促進し、詰まりを防止することができる。

（６）プラズマ処理装置は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスの前駆体の化学結合を効果的に解離することができ、上記の反応生成ガスを気相にして、粒子を生成する可能性を減少させることができるため、メンテナンスサイクルを効果的に延ばすことができる。

（７）プラズマ処理装置は、同軸マイクロ波共振チェンバーの構成を採用することができる。その長所は、マイクロ波とプラズマの反応長さを増加して、プラズマの分布を均一にする目的を達成することができることにある。使用するパワーは、例えば１，０００Ｗから５，０００Ｗの間であり、処理される排気ガスの種類および流量によって決める。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムを示す模式図である。 本考案に係る半導体排気ガス処理システムがプロセス排気ガスの処理に適用されることを示す模式図である。 本考案に係る排気ガス洗浄処理装置がジェットタイプマイクロバブルウェットタイプ排気ガス洗浄装置を採用することを示す模式図である。 本考案に係るプラズマ処理装置がマイクロ波プラズマ発生源を採用することを示す模式図であって、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＩ－Ｉ´切断線に沿った模式図である。 本考案に係る半導体排気ガス処理の概念が従来の排気ガス処理システムの改造に適用されることを示す模式図である。

以下、本考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。本考案の実施の形態の図面における各部材の比率は、説明を容易に理解するために示され、実際の比率ではない。また、図に示すアセンブリの寸法の比率は、各部品とその構造を説明するためのものであり、もちろん、本考案はこれに限定されない。一方、理解を便利にするために、下記の実施の形態における同じ部品については、同じ符号を付して説明する。

さらに、明細書全体および実用新案登録請求の範囲で使用される用語は、特に明記しない限り、通常、この分野、本明細書に開示される内容、および特別な内容で使用される各用語の通常の意味を有する。本考案を説明するために使用されるいくつかの用語は、当業者に本考案の説明に関する追加のガイダンスを提供するために、本明細書の以下または他の場所で説明される。

この記事での「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの使用については、順序や順次を具体的に示すものではなく、本考案を制限するためにも使用されていない。これは、同じ専門用語で説明するコンポーネントまたは操作を区別するだけのために使用される。

次に、この記事で「含む」、「備える」、「有する」、「含有する」などの用語が使用されている場合、それらはすべてオープンな用語である。つまり、これらは、含むがこれに限定されないことを意味する。

図１から図５を参照する。図１は本考案に係る半導体排気ガス処理システムを示す模式図であり、図２は本考案に係る半導体排気ガス処理システムがプロセス排気ガスの処理に適用されることを示す模式図であり、図３は本考案に係る排気ガス洗浄処理装置がジェットタイプマイクロバブルウェットタイプ排気ガス洗浄装置を採用したことを示す模式図であり、図４は本考案に係るマイクロ波プラズマ発生源を示す模式図であり、図５は本考案に係る半導体排気ガス処理の概念が従来の排気ガス処理システムの改造に適用されることを示す模式図である。

図１から図３に示すように、本考案に係る半導体排気ガス処理システム１０は、真空ポンプ装置３０と、プラズマ処理装置４０と、排気ガス洗浄処理装置５０と、から構成される。これは、プロセス排気ガスの処理に適用されるときに、真空ポンプ装置３０は、プロセス排気ガス源２０の排気端に接続されており、真空ポンプ装置３０は、運転すると、プロセス排気ガス源２０と真空ポンプ装置３０との間に第１の低圧環境を生成する。これは、負圧を生成することにより、プロセス排気ガス源２０から生成されたプロセス排気ガス１２を吸い込むことができる。
プラズマ処理装置４０は、真空ポンプ装置３０（第１のポンプ３２と第２のポンプ３４との間）に設けられており、第１のポンプ３２と第２のポンプ３４との間にある第２の低圧環境により、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行う。これにより、処理しにくいプロセス排気ガス１２を処理しやすい反応生成ガス１６に変換することができ、洗浄液に溶解しやすく、且つプロセス排気ガス１２で運ばれる粒子を微細化し、更に、粒子を無くすことができる。これにより、詰まりを防止することができ、且つ捕獲しやすくなる。このため、プロセス排気ガスを、大幅に減少することができ、又は希釈することを必要としない。ガスの流量が少なくなるため、真空ポンプ装置３０の動作スペック（例えば、エア抜きパワー及び／又はエア抜き速度）を大幅に降下することができる。そして、真空ポンプ装置の第１のポンプ３２は、プラズマ処理装置４０とプロセス排気ガス源２０を分けることにより、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス１６又は粒子がプロセス排気ガス源２０へ回流して汚染することがない。
排気ガス洗浄処理装置５０は、運転すると、第２のポンプ３４と排気ガス洗浄処理装置５０との間に、第３の低圧環境を生成する。負圧を生成することにより、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス１６を効果的に吸い込むことができ、詰まり及び回流を防止することができる。そして、洗浄液により、反応生成ガス１６がマイクロバブルに変換されて、接触面積および接触時間が大幅に増加することにより、洗浄液は、反応生成ガス１６及びそれで運ばれる粒子を十分に溶解することができる。

詳細には、上記のプロセス排気ガス源２０は、例えば、半導体プロセスを行うための半導体プロセスルームであり、プロセス排気ガス１２は、例えば、上記の半導体プロセスから排出される排気ガス（例えば、有毒排気ガス又は地球温暖化ガスなどの粒子を含む排気ガス）であるが、本考案は、特定の半導体プロセスルーム及びそれが行う半導体プロセスのタイプに限定されず、プロセス排気ガス１２を生成すれば、全てが本考案に係る半導体排気ガス処理システム１０の排気ガスの処理に適用することができる。例えば、実際に行う半導体プロセスによって決めるが、本考案に係るプロセス排気ガス源２０は、例えば半導体プロセスルームでもいいし、例えば半導体プロセスルームにターボポンプ（Ｔｕｒｂｏ Ｐｕｍｐ）が組付けられており、プロセス排気ガスを排出する半導体プロセスシステムでもよい。換言すると、本考案に係る半導体排気ガス処理システム１０が適用するプロセス排気ガス源２０は、上記の例に限定されず、半導体プロセス排気ガスを排出する何れかの排気ガス源であれば、全て本考案を適用することができる。
プロセス排気ガス１２は、半導体プロセスにおいて、生成されたプロセス排気ガス、例えば、パーフルオロカーボン（ＰＦＣｓ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、アンモニア（ＮＨ_３）、ホウ素エタン（Ｂ_２Ｈ_６）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ） 及び／又は炭化水素（Ｃ_ｘＨ_ｙ）などの有毒ガス又は地球温暖化ガスであるが、これらに限定されない。上記の半導体プロセスは原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＡＬＤ）プロセスである場合には、プロセス排気ガスは、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）及び／又はテトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウム（ＴＥＭＡＨ）であるが、これらに限定されない。

詳細には、本考案に係る半導体排気ガス処理システム１０の真空ポンプ装置３０は、例えば、互いに連通する、第１のポンプ３２と、第２のポンプ３４と、を含む二段式の組合せである。第１のポンプ３２の入気端３２ａは、第１のチューブａ１を介して、プロセス排気ガス源２０の排気端と連通する。第１のチューブａ１において（すなわち、第１のポンプ３２とプロセス排気ガス源２０との間）、第１の低圧環境が生成されて、プロセス排気ガス源２０から生成されたプロセス排気ガス１２を吸引する。
第１のポンプ３２の排気端３２ｂは、第２のチューブａ２を介して、ミキサー６０、プラズマ処理装置４０及び第２のポンプ３４の入気端３４ａと連通する。真空ポンプ装置３０の第２のポンプ３４により、第１のポンプ３２と第２のポンプ３４との間に第２の低圧環境が生成される。第１のポンプ３２により生成される第１の低圧環境の気圧は、例えば約１００ｔｏｒｒから１０^－３ｔｏｒｒの間であり、第２のポンプ３４により生成される第２の低圧環境の気圧は、例えば約１００ｔｏｒｒから１０^－３ｔｏｒｒの間である。第１のポンプ３２の作業圧力の範囲は、例えば約１００ｔｏｒｒから１０^－３ｔｏｒｒの間であり、第２のポンプ３４の作業圧力の範囲は、例えば約１００ｔｏｒｒから１０^－３ｔｏｒｒの間である。第１のポンプ３２は例えば増圧ポンプであり、第２のポンプ３４は例えばドライポンプである。
本考案に係る真空ポンプ装置３０は、第１のポンプ３２を使用する他、第２のポンプ３４も使用することにより、補助の吸引力を提供することができ、所要の真空度になる時間を短縮することができる他、第１のポンプ３２により、第２のチューブａ２におけるガス及び粒子のプロセス排気ガス源２０への回流を阻止することができる。真空ポンプ装置３０の第１の低圧環境と第２の低圧環境との気圧範囲、及び第１のポンプ３２と第２のポンプ３４との作業圧力の範囲は、上記に限定されず、ポンプが低圧環境を生成できれば、全てが本考案の特許の請求範囲に含む。

また、本考案に係る半導体排気ガス処理システム１０のプラズマ処理装置４０は、真空ポンプ装置３０の第１のポンプ３２と第２のポンプ３４との間に設けられている。これにより、プロセス排気ガスが第２のポンプ３４に進入する前に、プラズマ処理装置４０は、まず、第２のポンプ３４によって生成される第２の低圧環境により、処理しにくいプロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行って、プロセス排気ガスを、処理しやすい反応生成ガス１６に変換して、プロセス排気ガスで運ばれる粒子を微細化することができる。
このため、本考案によれば、第２のポンプ３４は、プロセス排気ガスを希釈するための需要のパージガス（例えば窒素ガス）を大幅に減少することができ、エア抜きのための需要のパワーを大幅に減少することができる。そして、真空ポンプ装置の小さな詰まりの発生を防止することができる。真空ポンプ装置３０は、プラズマ処理装置４０とプロセス排気ガス源２０を分けることにより、反応生成ガス１６又は粒子のプロセス排気ガス源２０へ回流して汚染することがない。

一方、本考案に係るプラズマ処理装置４０は、制御信号８０によって、待機状態または運転状態に選択的に切り替えることができる。例えば、プロセス排気ガス源２０がプロセス排気ガス１２の排出を始めるときに、プラズマ処理装置４０は、待機状態から運転状態に切り替えることにより、第２の低圧環境において、プロセス排気ガス１２に対して低圧プラズマ処理を行う。プロセス排気ガス源２０がプロセス排気ガス１２の排出を停止すると、プラズマ処理装置４０は運転状態から待機状態に切り替える。このため、持続的に運転する必要がないため、エネルギーを節約することができる。

詳細には、本考案に係るプラズマ処理装置４０は、プラズマを有するプラズマ通路４２が、真空ポンプ装置３０の第１のポンプ３２の排気端３２ｂと第２のポンプ３４の入気端３４ａとの間と連通し、例えば脱着可能式または固定式で第２のチューブａ２に設けられている。プロセス排気ガス１２は、例えば、まず、プロセス排気ガス１２に対応する少なくとも一つの反応ガス１４と混合して、プラズマ通路４２を通過することにより、プロセス排気ガス１２と反応ガス１４は、プラズマ通路４２におけるプラズマを利用して反応を行って、プロセス排気ガス１２を、少なくとも一つの反応生成ガス１６に変換し、プロセス排気ガス１２で運ばれる粒子を微細化し、更に、粒子を完全に除去する。
反応ガス１４の種類は、上記のプロセス排気ガス１２に対応し、すなわち、プロセス排気ガス１２によって決める。これにより、プロセス排気ガス１２と反応ガス１４は、プラズマを利用して反応を行って、予定の反応生成ガス１６を生成する。上記の反応ガス１４は、例えば、酸素ガス（Ｏ_２）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ_２）、水素ガス（Ｈ_２） 及び／又は湿気（Ｈ_２Ｏ）などである。低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス１６は、無害、安定、又は水に溶けるなどの処理しやすいガスである。例えばＣＨ_４とＣＨＦ_３の混合ガスを処理するときに水を入れると、処理効率（Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ＤＲＥ）は９０％を超える。例えば、ＮＦ_３に水を混合して処理すると、プラズマにおいて、水はＯ、Ｈ、ＯＨの活性粒子に解離されて、これらは、ＮＦ_３のプラズマに解離されたＮＦ_ｘ粒子と反応する。例えば、ＯＨ ＋ ＮＦ_２ → ＮＯＦ ＋ ＨＦ，Ｈ ＋ ＮＦ → Ｎ ＋ ＨＦ，Ｈ ＋ Ｆ → ＨＦである。なお、ＨＦは、ウェットタイプ洗浄方式により、効果的に処理することができる。高周波プラズマ発生源を例にして挙げると、プラズマ処理装置４０の電極の構造は、例えば柱状、板状または網状などを呈し、プラズマを有するプラズマ通路４２を形成できれば、全て本考案に適用することができる。

また、本考案では、制御信号８０によって、ミキサー６０を経由して上記の反応ガス１４を選択的に注入することができる。すなわち、プロセス排気ガス源２０がプロセス排気ガス１２の排出を始めると、反応ガス１４を注入する。プラズマ処理装置４０のプラズマ通路４２はミキサー６０と連通する。プロセス排気ガス１２は、例えば、ミキサー６０により、まず、反応ガス１４と混合してプラズマ通路４２に進入して反応を行う。ミキサー６０は、例えば、第２のチューブａ２に設けられており、且つプラズマ処理装置４０のプラズマ通路４２の入気端４２ａの前方に設けられている。すなわち、ミキサー６０は、例えば、第１の入気端６０ａ、第２の入気端６０ｃ及び排気端６０ｂを有し、混合チェンバー６１と連通する。
ミキサー６０の第１の入気端６０ａは、第１のポンプ３２之排気端３２ｂと連通し、プロセス排気ガス１２を注入するためのものである。ミキサー６０の排気端６０ｂは、プラズマ処理装置４０のプラズマ通路４２の入気端４２ａと連通し、混合されたプロセス排気ガス１２と反応ガス１４を排出するためのものである。ミキサー６０は、例えば第４のチューブａ４を有する。第４のチューブａ４は、一端がミキサー６０の混合チェンバー６１と連通し、他端が第２の入気端６０ｃを有し、反応ガス１４を注入するためのものである。これにより、プロセス排気ガス１２は、混合チェンバー６１において、反応ガス１４と均一に混合することができる。また、ミキサー６０とその混合チェンバー６１は、形態およびサイズに特別な制限はなく、プロセス排気ガス１２を反応ガス１４と混合することができれば、全ては本考案に適用することができる。
また、本考案に係るミキサー６０は、例えば、第１の入気端６０ａと第２の入気端６０ｃとに設けられている調節弁（図示せず）を有してもよい。これにより、プロセス排気ガス１２と反応ガス１４の対応供給量を調節することができ、反応効果を向上することができる。換言すると、本考案では、制御信号８０を統合して、プロセス排気ガスを処理することが必要なときだけに、プラズマを励起し、反応ガスを注入して混合するという運転モードにすることにより、エネルギーを節約することができ、プラズマシステムの寿命を延ばすことができる。

プラズマ処理装置４０は、マイクロ波プラズマ発生源であり、図４に示すマイクロ波プラズマ処理装置を例にして説明すると、プロセス排気ガス１２と反応ガス１４を混合したガスは、ミキサー６０の排気端６０ｂから排出されて、パイプライン１とパイプライン２とを経由して、円筒状を呈するマイクロ波共振チェンバーに進入し、高出力マイクロ波（約１，０００Ｗから約５，０００Ｗの間）により、プラズマ通路４２において、混合されたガスをプラズマ状態に解離する。低気圧において、電子は、十分のエネルギーを得て、ガス分子に衝突することにより解離させると共に、生成された分子、原子および活化粒子も各種の異なる化学および物理反応を生成し、ひいては排気ガスを処理する目的を達成する。
低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス１６は、パイプライン３とパイプライン４とを経由して、第２のポンプ３４に進入する。詳細には、マイクロ波プラズマ発生源の円筒状を呈するマイクロ波共振チェンバーは、同軸に設けられている金属カップリングアンテナ６、セラミックチューブ７及び円筒８を備える。セラミックチューブ７は中空の円筒８の中心に位置し、且つアンテナ６はセラミックチューブ７の中心に位置する。マイクロ波源５は、セラミックチューブ７に設けられており、アンテナ６の一側に位置する。

上記のマイクロ波プラズマ処理装置は、同軸マイクロ波共振チェンバーの構成を採用する。その長所は、マイクロ波とプラズマの反応長さを増加することができ、プラズマを均一に分布することができることにある。一般的に、円筒状または立方状を呈するマイクロ波共振チェンバーのプラズマは、入口の付近に集中しやすいため、プラズマを均一に形成することができない。同軸マイクロ波の分布は、マイクロ波源５から、金属カップリングアンテナ６、セラミックチューブ７及び外部円筒８を経由して達成する。セラミックチューブ７により、マイクロ波がアンテナ６で効果的に伝達することができ、マイクロ波源がプラズマとカップリング反応は入口の付近に集中することがなくなると共に、真空を離隔し、プラズマによる損傷からアンテナ６を保護することができる。しかし、本考案に係るプラズマ処理装置４０の種類は、上記のマイクロ波プラズマ発生源に限定されず、従来の技術である、例えば高周波プラズマ発生源または高圧放電源などを採用してもよい。低圧環境において、プラズマ通路４２を形成して、プロセス排気ガス１２を反応ガス１４と反応することができれば、全て本考案に適用することができる。

本考案に係る半導体排気ガス処理システム１０の排気ガス洗浄処理装置５０は、ベンチュリ管（Ｖｅｎｔｕｒｉ ｔｈｒｏａｔ）原理により、ジェット構造から洗浄液５９を噴出して、第２のポンプ３４と排気ガス洗浄処理装置５０との間に上記の第３の低圧環境を生成することにより、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス１６を吸い込んで、反応生成ガス１６をマイクロバブルに変換する。これにより、接触面積および接触時間を大幅に増加することができ、洗浄液は、反応生成ガス１６を十分に溶解することができ、粒子を捕獲することもできる。このため、本考案によると、真空ポンプ装置の詰まりを防止することができ、メンテナンスサイクルを延ばすことができ、回流による汚染を防止することもできる。このため、エネルギーを節約することができ、地球環境に優しく、プロセス排気ガスを安定的に処理することができる。
詳細には、図３に示すように、本考案に係る排気ガス洗浄処理装置５０について、ベンチュリ管原理を採用するジェットタイプマイクロバブル濕式排気ガス洗浄器を例にして説明する。排気ガス洗浄処理装置５０は、負圧ジェットチューブ５１を利用して、縦方向に沿って洗浄液５９を高速に噴出して、第３の低圧環境（約４００ｔｏｒｒから６００ｔｏｒｒの負圧）を生成する。第３のチューブａ３により、第２のポンプ３４を経由して、プロセス排気ガス１２から変換された反応生成ガス１６を吸い込む。洗浄液５９の体積は、例えば処理槽の内槽５３の体積の約５０％から９０％を占め、約６０％から８０％を占めることが好ましく、約７０％を占めることが更に好ましい。そして、洗浄液５９が負圧ジェットチューブ５１から、高速に下方へ処理槽の内槽５３における洗浄液５９に衝突するときに、反応生成ガス１６は切られて洗浄液５９内に複数のマイクロバブル（平均直径は約１．０ｍｍより小さい）を形成する。その大きさは伝統的なバブルより遥かに小さいため、その表面積は伝統的なバブルより遥かに大きい。マイクロバブルが処理槽の内槽５３の洗浄液５９の奥から、上方へ移動する過程中に、接触面積および接触時間が大幅に増加するため、マイクロバブルは洗浄液５９と十分に接触することができる。反応生成ガス１６が洗浄液５９に溶解するため、マイクロバブルは、上昇の過程中に、体積が徐々に小くなり、ひいては洗浄液５９において無くなる。マイクロバブルに持ち上げられた洗浄液５９の水は、外槽５４に溢れる。外槽５４は、例えば内槽５３と連通する。
洗浄液５９は、それに対応する反応生成ガス１６を処理する化学品を含む。化学品は、例えば、食塩水、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウムからなる群から選択するが、これらに限定されない。すなわち、洗浄液５９の組成は、処理しようとする反応生成ガス１６によって決める。適切なアルカリを中和に使用して、酸性溶液の形成を減らすことができる。例えば、淡水と水酸化ナトリウム又は他の中和剤（石灰など）で構成される溶液は、大量のＨＣｌ、ＳＯ_２、又は反応生成ガス１６における酸含有成分を効果的に抽出して中和することができる。例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、及び／又は重炭酸ナトリウム（ＮａＨＣＯ_３）を洗浄液５９と混合して、さまざまな生産源からの他の酸性であるプロセス排気ガスを吸収することもできる。このため、マイクロバブルが洗浄液５９と接触する過程中に、反応生成ガス１６は洗浄液５９に十分に溶解することができ、洗浄液５９は粒子を十分に捕獲することもできる。

また、洗浄されて洗浄液５９に溶解されないガスは、洗浄液５９と一緒に内槽５３の液面に拡散して、湿気を形成するため、内槽５３の上方にある気液分離コンポーネント５６は湿気のろ過および捕獲の役割を果たす。上記の洗浄されたガス気体だけは、気液分離コンポーネント５６を通過することが可能なため、乾燥して洗浄されたガスを、排出通路５７から、例えば中央排気ガス処理システムに排出することができる。一方、排出通路５７に上記の気液分離コンポーネントを増設してもよい。湿気を捕獲することにより、より乾燥されて洗浄されたガスを排出することができる。上記の気液分離コンポーネント５６は、何れかの液体と気体を分離可能な構造であり、例えば、直径は約１００ミクロンから１ミクロンの間のガラス繊維から構成される繊維ベッドデミスターである。これにより、湿気をろ過し、ガスだけがそれを通過することができる。なお、気液分離コンポーネント５６にブロッキングされた洗浄液５９は、内槽５３及び／又は外槽５４に落ち込む。次に、例えば、ろ過コンポーネント５５を利用し、処理槽の内槽５３及び／又は外槽５４における洗浄液５９をろ過して、ウォーターポンプ５８を利用して、ろ過された洗浄液５９を、再び負圧ジェットチューブ５１を経由して処理槽の内槽５３に注入する。これにより、負圧の生成および反応生成ガス１６の切断が周期的に行われて、洗浄液５９に複数のマイクロバブルが形成される。

上記の負圧ジェットチューブ５１は、例えば、吸込みチェンバー７２と、噴射チューブ７４と、を有する。吸込みチェンバー７２の側壁に吸込み口が少なくとも一つ設けられている。前記吸込み口は、ガス管路５２を経由して第３のチューブａ３と連通する。噴射チューブ７４の頂端は、洗浄液５９を注入するための入射口であり、噴射チューブ７４の底端は、吸込みチェンバー７２の内部に伸びる出射口である。洗浄液５９を噴出することにより、吸込みチェンバー７２内に負圧吸引力が生成される。
ガス管路５２は、例えば、吸込みチェンバー７２の側壁に対して垂直または斜めに設けられている。ガス管路５２は、吸込みチェンバー７２の側壁に対して斜めに設けられていることが好ましい。吸込みチェンバー７２の底部には、混合チューブ７６と拡散チューブ７８が順序に連接されている。混合チューブ７６及び／又は拡散チューブ７８は、内槽５３の洗浄液５９に浸し、マイクロバブルは、下方へ噴射して衝撃する動的エネルギーにより、内槽５３の最も底部に着いて、最も底部から上方へ移動することが好ましい。これにより、マイクロバブルの洗浄液５９と接触する時間が増加する。マイクロバブルの洗浄液５９を通過する時間は、例えば約１から２０秒の間であり、約１から１０秒の間であることが好ましい。
一方、吸込みチェンバー７２及び／又はガス管路５２のチェンバー壁は、洗浄部材（例えばノズル）を選択的に有してもよい。前記洗浄部材は、例えば、まず、洗浄液５９を噴出した後、空気を噴出することにより、チェンバー壁の内部を洗浄する効果を達成し、吸込みチェンバー７２及び／又はガス管路５２のチェンバー壁を乾燥状態に保つことができる。一方、洗浄部材は、好ましくは、吸込みチェンバー７２及び／又はガス管路５２のチェンバー壁の接線方向に沿って、且つ洗浄液５９と空気を少し斜めに、順番に、吸込みチェンバー７２及び／又はガス管路５２内に高速に噴入する。これにより、上から下へ、吸込みチェンバー７２及び／又はガス管路５２に沿って流れるスパイラルフローを生成して、堆積物の生成を効果的に防止することができる。

半導体プロセスから生成されたプロセス排気ガスは大量の粒子で運ばれるため、従来、詰まり（例えば真空ポンプ装置の詰まり）の生成を回避するために、大量のパージガス（例えば窒素ガス）を使用して、プロセス排気ガスを希釈することが必要である。このため、ハイ動作スペックであるエア抜きポンプにより、エア抜きを行うことが必要である。これにより、ランニングコストが増加し、そしてエネルギーが無駄に消費される。
一方、本考案によれば、プロセス排気ガスの希釈を大幅に減少することができ、又はプロセス排気ガスを希釈する必要がない。これにより、必要な動作スペック（例えば、エア抜きのパワー、又はエア抜きの速度）を大幅に降下することができる。本考案では、プロセス排気ガスが第２のポンプ３４に進入する前に、プラズマ処理装置４０により、予めプロセス排気ガス１２を処理することにより、前駆体の化学結合を効果的に解離して、粒子を生成する可能性を減少することができ、反応生成ガス１６を気相にすることもできる。換言すると、本考案によれば、プロセス排気ガス１２を、無害、安定、または洗浄液に溶けやすい反応生成ガス１６に変換することができる他、固体粒子のサイズを減少することもできる。これにより、粒子は、洗浄液に捕獲されやすくなり、更に、完全に除去されることができる。このため、本考案によると、詰まりが発生しにくい。
このように、本考案によると、より低いパワーのエア抜きを採用することができ、メンテナンスサイクルを延ばすことができ、環境の二次汚染を防止することができる。そして、本考案に係る半導体排気ガス処理システムは、低気圧において、プラズマ処理を行うため、部材の損壊率がより低くて安定的である。このため、本考案によると、エネルギーを節約することができ、地球環境に優しく、プロセス排気ガスを安定的に処理することもできる。

一方、本考案に係る排気ガス洗浄処理装置５０は、反応生成ガス１６を処理することができる他、負圧吸引力を提供する第３の低圧環境を生成することもできる。これにより、真空ポンプ装置３０の運転に必要なパワーを減少することができ、真空ポンプ装置３０の詰まりの発生を回避することもできる。詳細には、排気ガス洗浄処理装置５０の入気端５０ａは、第３のチューブａ３を経由して、真空ポンプ装置３０の第２のポンプ３４の排気端３４ｂと連通し、反応生成ガス１６を吸い込む。
排気ガス洗浄処理装置５０は、例えば、ウェットタイプの排気ガス洗浄処理器及び／又はドライタイプの排気ガス洗浄処理器である。本考案に係る排気ガス洗浄処理装置５０は、負圧吸引力を提供できるウェットタイプの排気ガス洗浄器であることが好ましく、ジェットタイプマイクロバブルウェットタイプ排気ガス洗浄装置であることが更に好ましい。これにより、低真空状態（約４００ｔｏｒｒから６００ｔｏｒｒの間）の第３の低圧環境を生成することができる。排気ガス洗浄処理装置５０は、第２のポンプ３４と連通するため、排気ガス洗浄処理装置５０は、第２のポンプ３４と排気ガス洗浄処理装置５０との間に生成される負圧吸引力により、補助的な吸引力を提供することができる。これにより、反応生成ガス１６は、第２のポンプ３４を経由して、排気ガス洗浄処理装置５０に排出されやすくなる。換言すると、本考案によると、排気ガス洗浄処理装置５０による負圧吸引力により、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス１６及び粒子の回流を防止することができ、第２のポンプ３４の詰まりの発生を防止することもでき、真空ポンプ装置３０の運転に必要なパワーを減少することができる。

また、本考案に係る半導体排気ガス処理の概念は、図５に示すように、従来の排気ガス処理システムの改造に適用することができる。例えば、従来の半導体設備に設けられている真空ポンプに対して改造を行うことができ、増圧ポンプ（すなわち、第１のポンプ３２）及びドライポンプ（すなわち、第２のポンプ３４）を分離して、気体ミキサー（すなわち、ミキサー６０）及びプラズマ処理装置４０を加えると共に、ジェットタイプマイクロバブルウェットタイプ排気ガス洗浄装置を加えて、局所排気ガス処理システムを構成する。これにより、従来の電熱式または燃焼式の局所排気ガス処理システムと取り替えることができる。

本考案に係る半導体排気ガス処理システムは、低圧（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）プラズマ処理装置を採用するため、次のような効果がある。

（１）真空ポンプ装置により、第１の低圧環境が生成されて、プロセス排気ガス源から生成されたプロセス排気ガスを吸引することができる。真空ポンプ装置は、第１のポンプと第２のポンプとの間に第２の低圧環境を形成し、且つプラズマ処理装置は、第２の低圧環境により、プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行う。また、プラズマ処理装置は、プロセス排気ガスの排出を始めるときだけに、待機状態から運転状態に切り替えることができるため、エネルギーを節約することができる。

（２）排気ガス洗浄処理装置は、ジェットタイプマイクロバブルウェットタイプ排気ガス洗浄装置であり、洗浄液を高速に噴出するときに、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガスをマイクロバブルに変換することができ、接触面積および接触時間を大幅に増加することができ、上記の反応生成ガスを溶解することができ、粒子を捕獲することもできる。そしてガス入口で約４００ｔｏｒｒから６００ｔｏｒｒの間の低真空（ｒｏｕｇｈ ｖａｃｕｕｍ）状態を発生することにより、それに接続されている真空ポンプ装置により、上記の反応生成ガス及び粒子を効果的に吸い込んで洗浄を行うことができ、真空ポンプ装置を詰まることを回避することもでき、真空ポンプ装置の運転効率を向上することができ、需要のパワーを減少させることができる。

（３）プラズマ処理装置を設けることにより、有害なプロセス排気ガスが第２のポンプ（ドライポンプ）に進入する前に、まず、プロセス排気ガスを処理することにより、有毒ガスを希釈するための窒素ガスの注入を大幅に減少することができる。更に、窒素ガスを注入することが必要ないため、窒素酸化物および一酸化炭素の生成を減少することができ、二次汚染を回避することができ、必要な動作スペック（例えば、エア抜きパワー及びエア抜き流量）を減らす可能性がある。

（４）それに対応する反応ガス（例えば酸素ガス及び水）を注入することにより、安定した前駆体（例えば酸化物）を形成することができ、処理しにくいプロセス排気ガスを処理しやすい反応生成ガスに効果的に変換することができ、粒子を微細化することができ、更に、粒子を無くすことができる。これにより、有毒ガス及び地球温暖化ガスを減少させることができる。

（５）真空ポンプ装置の第１のポンプの後にプラズマ処理装置を設けることにより、低圧プラズマ処理を行って得られた反応生成ガス及び粒子のプロセス排気ガス源への回流を効果的に防止することができる。そして第２のポンプ及び排気ガス洗浄処理装置により、負圧吸引力が生成されて、上記の反応生成ガス及び粒子のプロセス排気ガス源への回流を促進し、詰まりを防止することができる。

（６）プラズマ処理装置は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスの前駆体の化学結合を効果的に解離することができ、上記の反応生成ガスを気相にして、粒子を生成する可能性を減少することができるため、メンテナンスサイクルを効果的に延ばすことができる。

（７）プラズマ処理装置は、同軸マイクロ波共振チェンバーの構成を採用することができる。その長所は、マイクロ波とプラズマの反応長さを増加して、プラズマの分布を均一にする目的を達成することができることにある。使用するパワーは、例えば１，０００Ｗから５，０００Ｗの間であり、処理される排気ガスの種類および流量によって決める。

以上の記述は例を挙げたものにすぎず、限定するものではない。本発明の精神及び範疇から逸脱しない、それに対して行ういかなる同等効果の修正又は変更も、添付の請求の範囲に含まれる。

１０ 半導体排気ガス処理システム
１２ プロセス排気ガス
１４ 反応ガス
１６ 反応生成ガス
２０ プロセス排気ガス源
３０ 真空ポンプ装置
３２ 第１のポンプ
３２ａ 入気端
３２ｂ 排気端
３４ 第２のポンプ
３４ａ 入気端
３４ｂ 排気端
４０ プラズマ処理装置
４２ プラズマ通路
４２ａ 入気端
５０ 排気ガス洗浄処理装置
５０ａ 入気端
５１ 負圧ジェットチューブ
５２ ガス管路
５３ 内槽
５４ 外槽
５５ ろ過コンポーネント
５６ 気液分離コンポーネント
５７ 排出通路
５８ ウォーターポンプ
５９ 洗浄液
６０ ミキサー
６１ 混合チェンバー
６０ａ 第１の入気端
６０ｂ 排気端
６０ｃ 第２の入気端
７２ 吸込みチェンバー
７４ 噴射チューブ
７６ 混合チューブ
７８ 拡散チューブ
ａ１ 第１のチューブ
ａ２ 第２のチューブ
ａ３ 第３のチューブ
ａ４ 第４のチューブ
８０ 制御信号
１，２，３，４ パイプライン
５ マイクロ波源
６ アンテナ
７ セラミックチューブ
８ 円筒
Ｉ－Ｉ′ 切断線

Claims (18)

1. プロセス排気ガス源から生成されたプロセス排気ガスの処理に適用される半導体排気ガス処理システムにおいて、
   前記半導体排気ガス処理システムは、真空ポンプ装置と、プラズマ処理装置と、排気ガス洗浄処理装置と、から構成され、
   前記真空ポンプ装置は、第１のポンプと第２のポンプの二段式の組合せで構成され、
   前記第１のポンプは、第１の低圧環境を生成することにより、前記プロセス排気ガス源から生成された前記プロセス排気ガスを排出し、
   前記第２のポンプは、前記第１のポンプと前記第２のポンプとの間に第２の低圧環境を生成し、
   前記プラズマ処理装置は、前記第１のポンプと前記第２のポンプとの間に設けられていることにより、前記プロセス排気ガスが前記第２のポンプに入る前に、前記第２の低圧環境において、前記プロセス排気ガスに対して低圧プラズマ処理を行い、これにより、前記プロセス排気ガスは、反応生成ガスに変換され、前記プロセス排気ガスで運ばれる複数の粒子が微細化又は除去され、
   前記排気ガス洗浄処理装置は、洗浄液を噴射することにより、前記第２のポンプと前記排気ガス洗浄処理装置との間に第３の低圧環境を生成し、前記第２のポンプを介して前記低圧プラズマ処理を行って得られた前記反応生成ガスおよび前記粒子を吸込み、且つ前記反応生成ガスは、噴射された前記洗浄液により、複数のマイクロバブルに切断されるため、前記洗浄液は、前記反応生成ガスを十分に溶解し、前記反応生成ガスで運ばれる前記粒子を捕獲することを特徴とする、
   半導体排気ガス処理システム。
2. 前記真空ポンプ装置の前記第１のポンプは、前記プロセス排気ガス源と前記プラズマ処理装置との間に設けられており、前記第１のポンプにより、前記低圧プラズマ処理を行って得られた前記反応生成ガスと前記反応生成ガスで運ばれる前記粒子の回流による前記プロセス排気ガス源への汚染を防止することができることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
3. 前記プラズマ処理装置は、制御信号により、待機状態または運転状態に切り替えられ、前記プロセス排気ガス源から前記プロセス排気ガスの排出を始めると、前記プラズマ処理装置は、前記待機状態から前記運転状態に切り替えられて、前記第２の低圧環境において、前記プロセス排気ガスに対して前記低圧プラズマ処理を行い、前記プロセス排気ガス源から前記プロセス排気ガスの排出を停止すると、前記プラズマ処理装置は、前記運転状態から前記待機状態に切り替えられることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
4. 前記プラズマ処理装置は、前記プロセス排気ガスに対して前記低圧プラズマ処理を行うと共に、前記制御信号によって、反応ガスを前記プロセス排気ガスと混合することを特徴とする、請求項３に記載の半導体排気ガス処理システム。
5. 前記プラズマ処理装置は、ミキサーにより前記反応ガスを導入することにより、前記反応ガスを前記プロセス排気ガスと混合することを特徴とする、請求項４に記載の半導体排気ガス処理システム。
6. 前記プロセス排気ガスは、パーフルオロカーボン（ＰＦＣｓ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、アンモニア（ＮＨ_３）、ホウ素エタン（Ｂ_２Ｈ_６）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣｓ）、炭化水素（Ｃ_ｘＨ_ｙ）及び／又は四塩化炭素（ＣＣｌ_４）であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
7. 前記プロセス排気ガス源が原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを行う場合に、前記プロセス排気ガスは、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、テトラキス（エチルメチルアミノ）ジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）及び／又はテトラキス（エチルメチルアミド）ハフニウム（ＴＥＭＡＨ）であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
8. 前記反応ガスは、酸素ガス（Ｏ_２）、ヘリウムガス（Ｈｅ）、アルゴンガス（Ａｒ）、窒素ガス（Ｎ_２）、水素ガス（Ｈ_２）及び／又は水（Ｈ_２Ｏ）であることを特徴とする、請求項４に記載の半導体排気ガス処理システム。
9. 前記第１のポンプは増圧ポンプであり、前記第２のポンプはドライポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
10. 前記真空ポンプ装置の前記第１のポンプにより生成された前記第１の低圧環境の気圧は、１００ｔｏｒｒから１０^－３ｔｏｒｒの間であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
11. 前記真空ポンプ装置の前記第２のポンプにより生成された前記第２の低圧環境の気圧は、１００ｔｏｒｒから１０^－３ｔｏｒｒの間であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
12. 前記排気ガス洗浄処理装置により生成された前記第３の低圧環境の気圧は、４００ｔｏｒｒから６００ｔｏｒｒの間であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
13. 前記排気ガス洗浄処理装置は、内槽と外槽とを備え、前記洗浄液を収容する処理槽と、ジェットチューブと、を備え、前記洗浄液が前記ジェットチューブを介して噴射されて前記処理槽の前記内槽に注入されることにより、前記反応生成ガスが切断されて多数の前記マイクロバブルを形成して、前記洗浄液に溶解されることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
14. 前記プラズマ処理装置は、高周波プラズマ発生源、マイクロ波プラズマ発生源、又は高圧放電源であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
15. 前記プラズマ処理装置は、同軸マイクロ波共振チェンバーを有するマイクロ波プラズマ発生源であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
16. 前記マイクロ波プラズマ発生源は、マイクロ波源、同軸に設けられている金属カップリングアンテナ、セラミックチューブ及び中空な円筒と、を備え、前記セラミックチューブは前記円筒の中心に位置し、且つ前記金属カップリングアンテナは前記セラミックチューブの中心に位置し、前記マイクロ波源は、前記セラミックチューブ上に設けられており、且つ前記金属カップリングアンテナの一側に位置することを特徴とする、請求項１５に記載の半導体排気ガス処理システム。
17. 前記マイクロ波プラズマ発生源のパワーは、１，０００Ｗから５，０００Ｗの間であることを特徴とする、請求項１５に記載の半導体排気ガス処理システム。
18. 前記プロセス排気ガス源は、半導体プロセスルーム、又は前記半導体プロセスルームに接続されて前記プロセス排気ガスを排出するためのターボ真空ポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体排気ガス処理システム。
    

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