KR20050092697A - 불소 생성과 재순환 방법 및 장치 - Google Patents

불소 생성과 재순환 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20050092697A
KR20050092697A KR1020057010273A KR20057010273A KR20050092697A KR 20050092697 A KR20050092697 A KR 20050092697A KR 1020057010273 A KR1020057010273 A KR 1020057010273A KR 20057010273 A KR20057010273 A KR 20057010273A KR 20050092697 A KR20050092697 A KR 20050092697A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluorine
outlet
plasma generator
separator
process chamber
Prior art date
Application number
KR1020057010273A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100994298B1 (ko
Inventor
도날드 케이. 스미스
매튜 엠. 베센
윌리암 엠. 홀버
스테펜 에프. 호네
Original Assignee
엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 filed Critical 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
Publication of KR20050092697A publication Critical patent/KR20050092697A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100994298B1 publication Critical patent/KR100994298B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00—Halogens; Halogen acids
    • C01B7/19—Fluorine; Hydrogen fluoride
    • C01B7/20—Fluorine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/36—Controlling flow of gases or vapour
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894—Processes carried out in the presence of a plasma

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 불소 생성 및 재순환 장치 및 방법과 관련된다. 본 출원인은 단독으로 또는 플라스마 발생기와 결함되어 사용되는 불소 세퍼레이터가 박막 공정사용시에 충분항 양의 불소를 생산한다는 것을 인식하였다. 불소 세퍼레이터는 컨덴서, 막분리 장치, 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터, 또는 전술한 장치가 결합된 형태를 취할 수 있다. 다른 실시예에서, 독립된 불소는 단독으로 또는 불소를 포함하는 추가의 회수물로 연결되어 플라스마 발생기로 통과된다. 불소 세퍼레이터는 불소가 재순환되고 폐기물이 시스템으로부터 제거되게 한다.

Description

불소 생성과 재순환 방법 및 장치{Method and apparatus for fluorine generation and recirculation}
본 발명은 불소 생성 및 재순환과 관련되고, 보다 상세하게는, 그 사용지(point of use)에서의 불소생성과 재순환에 관한 것이다.
원자 또는 분자 상태의 불소는 반응성과 독성이 높다. 대부분의 실험실은 그 사용과 관련하여 필요한 안전 장비의 비용과 위험때문에 불소 사용을 선호하지 않는다. 그럼에도 불구하고 일부 산업에서는 불소가 다른 알려진 화학물질 보다 더 나은 중요한 역할을 한다는 것이 알려져 있다.
전통적으로, 불소분자는 불화수소(HF)로부터 전해적으로 생성된다. 삼불화질소(NF3)가 또한 특별히 반도체와 평면 패널 디스플레이 제조와 같은 박막 공정 산업에서 불소를 생성시키기 위해 사용되어 왔다. 그러나, HF와 NF3 모두다 독성이 있고 비용이 드는 특별한 취급이 필요하다.
불소가 불소를 함유하는 무독성, 불활성 화합물로부터 생성가능하다면, 불소의 사용과 관련한 위험과 비용이 실질적으로 감소할 수 있을 것이다. 예를 들면, 그런 화합물에 대한 배관(piping) 및 배달(distribution) 시스템은, HF 또는 NF3의 배관 및 배달과 관련된 엄격한 조건을 따를 필요가 없다. 불소가 그 사용지에 더 근접하여 생성될수록, 그 사용에 대한 위험은 더 작아질 것이다.
더우기, 불소가 그 사용의 부산물로부터 회수될 수 있다면, 불소는 보다 효율적일 것이다. 불소 회수는 특별한 적용예에서 요구되는 불소 소스 화합물의 전체 양을 최소화할 것이다. 불소 회수는 또한 불소의 배달과 관련된 위험과 비용을 최소화할 수 있을 것이다.
따라서, 가능한 그 사용지에 근접하여 불소를 안전하게 생성할 필요(불소를 포함하는 무독성, 불활성 화합물로부터 생성할 필요 그리고 그 사용의 부산물로부터 불소를 회수할 필요) 가 있다.
도면에서, 동일한 참조 부호는 일반적으로 다른 시야도를 통틀어 동일한 부품을 언급한다. 또한, 상기 도면은 필수적으로 축적에 맞춘 것은 아니며, 대신에 일반적으로 본 발명의 원리를 설명하는 데에 강조가 주어졌다. 다음 설명에서, 다음 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 불소 기체 생성 장치이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불소 기체 생성 장치이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기화학 셀의 일반적인 개략도이다.
도 4A, 4B, 4C, 4D 및 4E는 도 3의 전기화학 셀에 기반한 불소 세퍼레이터의 다른 시야도다.
도 5는 본 발명에 따른 불소 세퍼레이터로 불소 기체 생성 장치이다.
도 6은 본 발명에 따른 불소 기체 생성 및 회수 장치이다.
출원인들은 단독으로 또는 플라스마 발생기와 결합되어 사용되는 불소 세퍼레이터는 박막제조공정을 위한 사용지에서 충분한 양의 불소를 생산할 수 있다는 것을 인식하였다. 불소 세퍼레이터는 콘덴서, 막분리 장치, 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터, 또는 이들의 조합 형태를 가질 수 있다.
불소 세퍼레이터는 F2, HF, SF6, NF3, CF4, C2F6, C3F8 그리고 다른 불소 화합물과 같은 불소를 포함한 다양한 기체로써 사용될 수 있다. 불소를 포함하는 기체들에 대해서는, 예를 들면, CF4, C3F8, C2F6과 SF6가 불소를 위한 불활성 운반 매개체로 고려될 수 있다. 더우기, 다시 단독으로 또는 플라스마 발생기와 결합되어 사용되는 불소 세퍼레이터는 불소 재순환을 가능하게 한다.
일반적으로, 일측면에서, 본 발명은 하우징, 전기화학 셀, 그리고 어댑터로 특징되는 공정챔버에서 사용하기 위한 불소원자의 흐름을 생산하기 위한 장치이다. 하우징은 불소를 포함하는 기체를 수용하기 위한 유입구를 가진다. 상기 전기화학 셀은 적어도 하나의 전극과, 적어도 하나의 전극의 근처에, 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터를 구비한다. 전기화학 셀은 불소를 포함하는 기체로부터 불소를 분리한다. 전기화학 셀은 하우징 내에 부분적으로 배치된다. 어댑터는 공정챔버에 유출구 채널을 연결한다. 일실시예로, 어댑터는 플라스마 발생기를 통하여 공정챔버로의 유출구 채널을 연결한다.
전술의 다양한 실시예에 있어서, 전기화학 셀은 튜브 또는 플래이트를 형성한다. 전술의 일부 실시예들에 있어서, 전극은 캐소드와 불소이온 컨덕터에 근접한 에노드를 더 포함한 셀을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 애노드는 박막으로 구성될 수 있다. 박막은 에노드에서 불소분자의 형성을 최소화하는 공극률 또는 패턴에 의해 특징된다. 두꺼운 전도성 격자가 박막에 대응하여 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 에노드는 다공성 니켈 또는 스테인레스 스틸을 포함하여 구성된다.
일반적으로, 다른 측면으로, 본 발명은 플라스마 발생기와 불소 세퍼레이터를 특징으로 하는 불소기체 생성 장치이다. 플라스마 발생기는 불소를 포함하는 회수물(feed stock)을 수용하는 유입구와 유출구를 구비한다. 플라스마 발생기는 회수물을 반응 생성물(reaction product)로 분해하는 플라스마를 형성한다. 불소 세퍼레이터는 반응 생성물을 수용하기 위해서 플라스마 발생기의 유출구에 연결된 유입구와 불소 유출구를 가진다. 불소 세퍼레이터는 막분리 장치, 컨덴서, 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터, 또는 이들의 조합일 수 있다. 불소 세퍼레이터는 반응 생성물(reaction products)로부터 불소를 분리한다.
전술의 장치의 실시예는 다양한 목적을 달성하기 위해 다양한 부가의 구성요소 또는 연결요소를 가질 수 있다. 예를 들면, 장치는 불소 세퍼레이터의 불소 유출구에 직접 또는 간접적으로 연결되는 유동 제어장치를 포함할 수 있다. 유사하게, 장치의 실시예는 불소 유출구에 직접 또는 간접적으로 연결되는 제 2 플라스마 발생기를 포함할 수 있다. 불소 세퍼레이터의 유입구는, 일부 실시예에서, 공정챔버를 통해 플라스마 발생기의 유출구에 연결된다. 일실시예에서, 불소 유출구는 간접적으로 플라스마 발생기의 유입구에 연결되고, 그에 의해 불소 기체가 회수될 수 있게 한다. 예를 들면, 불소 유출구는 완충조(buffer volume)를 통해 상기 플라스마 발생기의 유입구에 연결될 수 있다.
일반적으로, 다른 측면으로, 본 발명은 공정챔버에 사용을 위한 불소기체를 생산하기 위한 장치이다. 본 발명은 불소를 포함하는 회수물로부터 불소를 분리하기 위한 고체 전해질, 압력 제어기구, 그리고 어댑터를 특징으로 한다. 고체 전해질은 그것이 전자를 어느 정도 도전한다는 것을 의미하는 전기적으로 부분적인 전도체이고, 회수물를 수용하기 위한 유입구측과 유출구측을 가지고 있다.(여기서 사용된 "전기적으로 전도체"라는 것은 전자를 도전하는 매체를 말한다.) 상기 압력 제어 기구는 고체 전해질의 유입구측에 근접한다. 압력 제어 기구는 고체 전해질 유입구측의 회수물의 분압을 유출구측의 불소의 분압보다 더 높게 유지한다. 어댑터는 직접적으로 또는 플라스마 발생기를 통하여 공정챔버에 고체 전해질의 유출구측을 연결한다.
유사한 측면에서, 본 발명은 공정챔버 내에서 사용을 위한 불소원자의 흐름을 생산하는 방법이다. 상기 방법에서, 유입구측과 유출구측을 가지는 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터가 제공된다. 불소를 포함하는 회수물은 불소이온 컨덕터의 유입구측에서 수용된다. 불소는 불소이온 컨덕터로 불소를 포함하는 회수물로부터 분리된다. 불소는 불소이온 컨덕터의 유출구측으로부터 공정챔버에 공급된다.
일반적으로, 다른 측면으로, 본 발명은 불소기체를 생성하기 위한 방법이다. 불소를 포함하는 회수물은 플라스마와 반응 생성물로 분해되고, 불소는 불소 세퍼레이터로 반응 생성물로부터 분리된다. 상기 불소 세퍼레이터는 막분리 장치, 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터, 또는 컨덴서이다.
일반적으로, 다른 측면으로, 본 발명은 불소 기체를 재순환하는 방법이다. 공정챔버로부터의 배출물이 수용된다. 불소는 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터로 불소를 포함하는 기체로부터 분리된다. 불소분자 또는 원자는 재순환을 추진하기 위해 압축된다.
전술된 방법의 다양한 실시예는 다음 단계의 적어도 하나 이상을 포함한다: 불소분자를 플라스마로 불소원자로 분해하는 것; 불소원자를 공정챔버에 공급하는 것; 또는 분리 단계의 원하지 않는 생성물을 불소로부터 드레인 하는 것; 일 실시예에서 배출물은 챔버 정화 배출물이다. 다른 실시예에서, 불소이온 컨덕터 및/또는 펌프로 압축이 수행될 수 있다.
전술의 일부 실시예에서, 불소 세퍼레이터의 유출구측에 불소가 재결합되지 못하게 압력 제어가 이용될 수 있다. 예를 들면, 하나의 그런 장치에서, 압력 제어 기구는 유출구측에서 불소가 재결합되는 것을 방지한다. 상기 압력 제어 기구는 펌프를 포함할 수 있다. 상기 불소 세퍼레이터의 유출구측의 압력은 100 토르(torr) 또는 20 torr이하에서 유지될 수 있다.
유사하게, 전술의 일부 실시예에서, 온도 제어는 불소 세퍼레이터의 유출구측에서 불소가 재결합되는 것을 방지한다. 예를 들면, 하나의 그런 장치에서, 온도 제어 기구는 적어도 하나의 표면의 온도를 제어한다. 상기 표면은 불소 유출구 채널 또는 전극의 표면이 될 수 있다.
본 발명의 전술한 그리고 다른 측면, 특징, 및 장점이 청구항과 아래의 설명으로부터 더 명확해 질 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 불소기체를 생성하기위한 장치(100)는 플라스마 발생기(130)와 불소 세퍼레이터(160)를 특징으로 한다. 다양한 실시예를 가지는 플라스마 발생기(130)는 마이크로파 플라스마 발생기, RF 유도성 공역 플라스마 발생기(RF inductively coupled plasma generator), RF 환상 유도성 공역 플라스마 발생기(RF torodial inductively coupled plasma generator), 또는 RF 용량성 공역 플라스마 발생기(RF capacitively coupled plasma generator)이다. 플라스마 발생기(130)는, 예를 들면, 에스트론TM (ASTRONTM)또는 래피드TM (RAPIDTM)반응 기체 발생기일 수 있다. 플라스마 발생기(130)는 유입구(132)와 유출구(134)를 포함한다. 불소를 포함하는 회수물은 플라스마 발생기(130)의 유입구(132)에서 수용된다. 플라스마 발생기(130)는 회수물을 반응 생성물로 분해하는 플라스마를 형성한다. 반응 생성물은 유출구(134)를 통해 플라스마 발생기(130)를 나간다. 다양한 실시예의 플라스마 발생기(130)는 대기압 또는 그 이하에서 작동한다.
도 1에서, 불소 세퍼레이터(160)는 반응 생성물의 적어도 일부를 냉각하고 압축하는 컨덴서이다. 컨덴서(160)는 유입구(162)와 불소 유출구(164)를 포함한다. 컨덴서(160)의 유입구는 플라스마 발생기의 유출구(134)에 연결된다. 컨덴서(160)는 유입구(162)를 통해 반응 생성물을 수용한다. 일실시예에서, 컨덴서(160)는 컨덴서의 불필요한 생성물이 드레인 되는 불필요 생성물 유출구(미도시)를 더 구비한다. 다른 실시예에서, 불필요한 생성물은 폐기물 유출구(136)와 플라스마 발생기를 통하여 불소로부터 드레인된다.
다양한 적용예에서, 회수물은 F2, HF, SF6, NF3, CF4, C2F6, C3F8 및 다른 불소 화합물과 같은 불소를 포함하는 하나 또는 그 이상의 기체들이다. 필수적으로 재순환되지 않고, 시스템에 새롭게 공급될 수 있는 기체들이 회수물로 언급된다. 불소를 포함하는 기체들에 대해서, 예를 들면, CF4, C2F6, C3F8 및 SF6는 불소를 위한 불활성 운반 매개체로 고려될 수 있다. 다양한 적용예에서, 반응 생성물은 황 또는 탄소를 포함하는 화합물을 포함한다. 회수물이 SF6를 포함하는 경우, 반응 생성물은 기체 및 액체상에 F2, SXFY, 그리고 황을 포함할 수 있다.
다양한 적용예에서, 반응성 기체(reactant gas)가 불소를 포함하는 회수물에 부가하여 플라스마 발생기(130)에 도입된다. 이런 적용예에서, 플라스마 발생기(130)는 불소를 포함하는 회수물은 물론 반응성 기체를 분해하고 자극하는 플라스마를 형성한다. 반응성 기체는 유입구(132)를 통해 플라스마 발생기(130)로 도입될 수 있다. 반응성 기체는 일부 적용예에서 O2이다. 반응 생성물로부터 불소의 분리는 불필요한 S2 및/또는 SO2를 초래할 수 있다.
장치(100)의 일실시예에서, 컨덴서(160)는 F2를 분리하고 전달하며, 제 2 플라스마 발생기(미도시)는 F2를 불소원자로 분해하는 플라스마를 형성한다. 그런 실시예로부터 불소원자가 공정챔버 내로 도입될 수 있다.
장치(100)의 일부 실시예에서는, 질량유동 제어장치(미도시)가 유출구(164)를 통해 불소의 유동을 조절한다. 질량유동 제어장치는 불소 유출구(164)에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 질량유동 제어장치는 압력 제어 장치일 수 있고, 단순히 압력 제어 장치를 결합하거나 또는 압력과 독립적으로 유동만을 제어할 수 있다. 상기 장치는 불소 유출구(164)에서 압력을 제어할 수 있다.
장치의 일부 실시예에서, 컨덴서(160)의 유입구(162)는 공정챔버(미도시)를 통하여 플라스마 발생기의 유출구(134)에 연결된다. 이런 배열은 컨덴서(160)가 공정챔버의 반응 생성물로부터 불소를 분리하도록 해준다. 불소 유출구(164)는 또한 펌프 또는 다른 압축기를 통하여 플라스마 발생기(130)의 유입구(132)에 연결될 때, 장치(100)가 불소기체를 재생하게 한다. 그런 일실시예에서, 불소 유출구(164)는 완충조(미도시)를 통해서 플라스마 발생기(130)의 유입구(132)에 연결된다. 완충조는 적당한 제어 밸브와 센서를 구비한 밀폐된 부피이다. 완충조는 소정량의 불소를 저장할 수 있고, 따라서 불소는 재사용되기 전에 지연될 수 있다.
불소기체를 생성하는 방법은 플라스마로 불소를 포함하는 회수물을 반응 생성물로 분해하고, 불소 세퍼레이터로 불소를 반응 생성물로부터 분리하는 것을 특징으로 한다. 상기 방법은 도 1의 장치(100) 또는 유사한 작용을 가진 일군의 구성요소를 이용할 수 있다. 예를 들면, 도 1의 장치(100)는 반응 생성물로부터 불소를 분리하기 위해 컨덴서(160)를 특징으로 함에도 불구하고, 상기 방법은 컨덴서를 필요로 하지 않을 수 있다. 상기 방법은 상기 분리를 달성하기 위해 막 분리 장치, 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터, 컨덴서, 또는 전술의 조합을 이용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 불소기체를 생성하기 위한 장치(200)는 플라스마 발생기(230), 제 1 불소 세퍼레이터(260), 그리고 제 2 불소 세퍼레이터(280)를 특징으로 한다. 플라스마 발생기(230)는 유입구(232)와 유출구(234)를 포함하고, 도 1에서 설명된 플라스마 발생기(130)와 구조적 및 기능적으로 유사하다. 마찬가지로, 제 1 불소 세퍼레이터(260)는 유입구(262)와 유출구(264)를 포함하고, 도 1에서 설명된 컨덴서(160)와 구조적 기능적으로 유사하다. 컨덴서(160)는 그것이 제 2 세퍼레이터(280)에 도달하기 전에 기체를 냉각할 목적으로 기능할 수 있다.
도 2에 설명된 실시예에서, 제 2 불소 세퍼레이터(280)는 막 분리 장치이다. 막분리 장치(280)은 유입구측(282)과 유출구측(284)을 포함한다. 막분리 장치(280)의 유입구측(282)은 컨덴서(260)의 유출구(264)에 연결되어 있다. 그런 실시예에서, 컨덴서(260)는 반응 생성물로부터 불소를 분리하는데에 완전히 효과적이지 않기 때문에 막분리 장치(280)는 컨덴서(260)와 연결되어 사용된다. 플라스마 발생기(230)에서 플라스마에 의해 분해된 불소원자는 막분리 장치(280)에 도달하기 전에 불소분자로 재결합한다. 따라서, 막분리 장치(280)는 반응 생성물로부터 불소분자를 분리하게 기능한다.
도 2의 일 실시예에서, 막분리 장치(280)는 약 1.4Å 직경의 입자를 허용하는 수단임을 특징으로하여, 실질적으로 1.4Å보다 큰 직경의 입자는 통과하지 못한다. 불소분자는 약 1.4Å의 직경을 가지고, 그것은 다른 가능성 있는 분해 생성물의 대부분과 비교해서 작다. 예를 들면, SF6는 약 5Å의 직경을 가지고, O2는 약 3.3Å의 직경을 가진다. 대체(代替) 실시예에서, 막분리 장치(280)는 적절한 특징을 가진 공극률과 채널을 특징으로 한다. 그런 일부 실시예에서, 막의 온도는 막에 요구된 투과성을 확립하도록 제어된다. 도 2의 실시예에서, 막의 유입구측(282)과 유출구측(284) 사이에서 불소의 분압 구배는, 부가적으로 또는 대체적으로, 통과를 가속시키기 위해 사용될 수 있다.
여기에서 참조로 도입되는 가스-절연 전기 장치(Gas-insulated Electrical Utilities)로부터 SF6의 제거를 위한 탄소 막 세페레이터(Carbon Membrane Separator for Elimination of SF6 Emission)에서, 이스라엘, 아라바(Arava)의 카본 멤브레인 사(Carbon Membranes, Ltd)의 다간(Dagan)등은 탄소분자 거름 막의 제조와 SF6로부터 O2와 N2를 분리하는 그들의 사용을 설명하였다.
유사한 기술이 적당히 더 큰 다른 분자와 입자들로부터 F2를 분리하기 위한 분자 거름막을 생산하기 위해 사용되고 있다.
일반적으로, 도 2의 장치(200)는 도 1의 장치(100)에 관해 설명된 실시예와 적용예에서 동일한 변형을 특징으로 할 수 있다. 또한, 불소기체를 생성하기 위한 장치의 대체(代替)적 실시예에서, 도 2에서 설명된 것과 같은 막분리 장치(280)는 도 1에서 설명된 컨덴서(160)를 대체한다. 제 2 대체 실시예에서, 장치(200)은 컨덴서(260)를 포함하나, 막분리 장치(280)를 도입하지는 않는다.
도 3은 불소를 포함하는 기체로부터 불소를 분리하기 위한 전기화학 셀(300)의 일반적 개략도를 도시한다. 도 3은 전극(330, 370)과 상기 전극에 근접한 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터(350)를 특징으로 한다.
일부 실시예에서 고체 전해질은 PbSn2F4를 포함한다. 일부 실시예에서 고체 전해질은 산란 또는 분배된 전자 전도성때문에 부분적인 전자 전도성이다. 전극은 기술분야에서 알려진 적절한 전극 물질로 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 셀(300)은 튜브, 플레이트 또는 디스크의 형태를 가진다.
일부 실시예에서, 셀(300)은 독립된 전원공급기(380)와 고체 전해질(350)에 근접한 제 2 전극을 특징으로 한다. 전원공급기(380)는 전기적으로 양 전극에 연결되어 있고 한 전극이 캐소드(330)로 작용하게 하고, 나머지가 애노드(370)로 작용하게 한다.
도 3의 애노드(370)는 박막을 포함한다. 본 발명의 목적을 위해 애노드 막이 그것이 불소이온 및/또는 전자들이 통과할 수 있도록 하는 경우에는 얇아야 한다 그런 실시예에서, 애노드 물질은 다공성 니켈 또는 스테인레스 스틸을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서 박막은 애노드(370)에 근접한 불소분자의 형성을 최소화하기 위해 이격된 개구를 가지는 다공성 또는 패턴을 특징으로 한다. 일부 실시예에서, 애노드(370)는 두꺼운 전도 그리드(grid)를 특징으로 한다. 그리드는 열 분해를 향상시키고 전력 손실을 완화시킨다. 그런 일부 실시예에서, 고체 전해질상의 하나의 두꺼운 전도층이 박막 및 두꺼운 전도 그리드를 포함하는 애노드(370)를 형성하기 위해 제거된다. 다른 실시예에서, 박막 및 전도 그리드는 독립된 층들을 형성한다.
다른 실시예에서, 셀(300)은 대체(代替)적으로 전기장을 고체 전해질(350)의 표면에 인가하기 위한 수단을 포함한다. 불소이온은 그에 의해 고체 전해질(350)의 표면으로부터 직접 추출된다. 유사한 실시예에서, 고체 전해질(350)의 얇고, 도프된 층은 애노드(370)로 작용하고, 전극은 캐소드로 작용한다.
작동시에, 셀(300)의 고체 전해질(350)은 불소를 포함하는 기체로부터 불소를 분리한다. 불소는 이온화되어, 두개의 음이온을 생성하면서, 캐소드(330)에 근접한다. 그 후 불소이온은 애노드(370)를 향하여 고체 전해질(350)을 통해 수송된다. 고체 전해질(350)상 장(field)의 영향은 수송을 가속시킬 수 있다. 예를 들면, 전원공급기(380)는 수송을 가속하는 고체 전해질(350)을 횡단하는 전기장을 형성할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 불소이온 컨덕터(350)의 캐소드측(310)과 애노드측(390) 사이의 불소의 분압 구배는 수송을 가속할 수 있다.
대부분의 적용예에서, 불소이온은 그 전자를 애노드(370)에 분배하고, 그 후 불소분자를 형성하기 위해 다른 불소이온과 재결합한다. 이러한 적용예에서, 셀(300)은 불소를 포함하는 기체로부터 불소분자를 분리하고, 원하는 압력으로 불소분자를 압축하는 데 사용될 수 있다. 셀은 셀(300)의 캐소드측(310)에 있는 낮은 압력의 기체를 셀(300)의 애노드측(390)의 높은 압력으로 전기화학적으로 이송한다. 이런 방식으로서 셀(300)의 사용은 불소분자를 압축하기 위한 별도의 질량 유동 제어장치에 대한 필요를 없앨 수 있다.
어떤 적용예에서, 압력 및/또는 온도가 이온 컨덕터(350)의 애노드측(390)에서 불소분자의 형성을 방해하기 위해 제어된다. 적당히 낮은 압력 및/또는 높은 온도에서, 불소원자는 재결합없이 탈착될 수 있다. 두개의 불소원자가 같이 올 가능성은 낮은 압력에서 감소되고, 재결합이 가장 잘 일어나는 물질 표면에서 원자에 의해 보내지는 시간은 높은 온도에서 감소된다. 그런 일부 적용예에서, 이온 컨덕터(350)의 애노드측(390) 압력은 100 torr 또는 그 이하에서 유지된다. 관련된 적용예에서, 이온 컨덕터(350)의 애노드측(390) 압력은 20 torr 또는 그 이하에서 유지된다.
전기화학 셀의 양측 사이에서 불소의 분압차는 포텐셜 차이를 발생하고, 이것은 높은 분압측으로부터 낮은 분압측으로 이온을 추진한다. 그런 경우에, 애노드에서 캐소드까지 회선이 제공된다 --- 그에 의해 불소 음이온에 의해 셀을 횡단하여 운반된 전자가 반송된다. 이런 반송 회선은 셀 외면에 있을 수 있다(예를 들면, 전선에 의해). 대체(代替)적으로, 일부 전자 전도체가 전해질 또는 셀 구조내로 이루어지면 회선은 셀을 통해 뒤로 지나갈 수 있다.
도 4A, 4B, 4C, 4D, 및 4E는 본 발명의 일실시예에 따른 불소 세퍼레이터의 다른 각도의 도시이다. 도 4A는 불소 세퍼레이터(400)의 하우징(415)의 사시도를 도시한다. 도 4A의 실시예에서 하우징(415)은 불소를 포함하는 기체를 수용하기 위한 유입구(410), 불소 유출구(420), 그리고 불필요한 생성물 유출구(미도시, 그러나 유입구(410)의 반대편에 위치됨)를 포함한다. 도 4B는 그 내부 구조를 밝히기 위해 하우징(415)이 제거된 도 4A에 도시된 불소 세퍼레이터(400)의 동일한 사시도이다. 많은 플레이트(430)가 하우징(415)의 구성요소를 형성하는 지지측벽(440)에 기계적으로 부착된다. 각 플레이트(430)는 많은 층들을 포함한다. 도 4C는 I-I' 위치를 표시하는 불소 세퍼레이터의 하우징(415)의 평면도이다. 도 4D는 I-I'위치에서 불소 세퍼레이터(400) 내부 구조를 보이는 측단면도이다. 도 4D는 도 4B에서 도시된 동일한 플레이트(430)를 측단면도로 도시한다. 지지측벽(440)에 대한 플레이트(430)의 기계적 부착이 다시 도시된다.
도 4E는 불소 세퍼레이터(400)의 내부 구조 내에서 하나의 플레이트(430)를 보다 상세히 도시한 단면도이다. 도 4E에서 도시되었듯이, 도 4에 도시된 불소 세퍼레이터(400)는 도 3에서 설명되었듯이 복수의 전기화학 셀(300)을 포함한다. 각 셀(300)은 하우징(415)내에 배치된다. 각 셀은 금속 마운트(438)와 열(thermal) 마운트(439)상에 외부전극(432), 고체 전해질(434), 그리고 내부전극(436)을 포함한다. 양 전극(432, 436)은 불소이온의 통로를 허용한다. 금속 마운트(438)과 열 마운트(439)는 셀(300)에 연결되는 매립 기체 채널(426)을 포함한다. 각 매립 기체 채널(426)은 플레이트(430)를 지지하는 구조요소(439)내의 중앙 기체 채널(424)에 또한 연결된다. 각 플레이트(430)내의 중앙 기체 채널(424)은 불소 유출구(420)에 불소를 인도하는 측벽(440)내의 중앙 기체 채널(422)에 연결된다. 도 4E의 실시예에서 설명되었듯이, 각 플레이트(430)은 그 상부와 하부 표면에 전기화학 셀을 가질 수 있다.
작동시에, 불소 세퍼레이터(400)의 유입구(410)는 불소를 포함하는 기체를 수용한다. 기체는 하우징(415)내의 전기화학 셀과 상호작용한다. 불소는 기체로부터 분리되어, 셀을 통하여 매립 기체 채널(426), 플레이트내의 중앙 기체 채널(424), 측벽(440)내의 중앙 기체 채널(422), 그리고 불소 유출구(420)으로 수송된다. 불소는 불소 유출구(420)을 통하여 불소 세퍼레이터(400)를 나간다. 전형적으로, 불소 세퍼레이터(400)는 불소 유출구(420)에서 불소분자 플럭스를 생산할 것이다. 그러나 도 3에서 설명된 바와 같이, 전해화학 셀의 애노드측의 상태와 애노드의 특징은 불소분자의 형성을 방해할 수 있고, 그에 의해 불소원자 플럭스가 불소 유출구(420)에서 생성되게 한다. 불소분리의 부산물은 폐기 생성물 유출구(미도시)를 통해 불소 세퍼레이터(400)의 외부 하우징을 나간다.
고체 전해질을 포함하는 불소 세퍼레이터의 다양한 실시예는 적어도 하나의 표면의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 특징으로 한다. 예를 들면, 불소 세퍼레이터(400)의 온도 제어 기구는 열 마운트(439)일 수 있다. 열 마운트(439)는 고체 전해질(434), 매립 기체 채널(426), 및/또는 플레이트 내의 중앙 기체 채널(424)의 표면 온도를 조절할 수 있다. 대체 실시예에서, 온도 제어 기구는 능동 또는 수동이다. 온도 제어는 불소분자의 형성을 방해하는데 유용할 수 있다. 또한, 온도 제어는 전해질의 이온 전도도를 최적화할 수 있다.
한 적용예에 대한 실시예에서, 불소 유출구(420)에 근접한 어댑터(미도시)는 공정챔버에 유출구(420)를 연결한다. 예를 들면, 어댑터는 공정챔버에 연결하는 파이프를 수용한다. 불소 세퍼레이터(400)의 작동에 의해 생산된 불소는 공정챔버에 공급된다. 한 적용예에서, 불소 세퍼레이터(400)로부터 불소원자의 플럭스는 챔버 세정 또는 생성물 에칭과 같은 박막 공정에 직접 사용된다. 대체적으로, 불소 세퍼레이터로부터 불소분자는 불소분자를 불소원자로 분해하는 플라스마 발생기를 통해 공정챔버에 공급된다. 불소 세퍼레이터(400)로부터의 불소 플럭스는 다른 적용예에서도 사용될 수 있다. 이런 적용예들은 불화 기체 및 물질의 생산과 플라스틱의 불화(flourination)를 포함한다.
불소 세퍼레이트(400)는 도 1의 장치에서 컨덴서(160) 대신에 사용될 수 있다. 유사하게, 불소 세퍼레이터(400)는 도 2의 장치에서 제 2 불소 세퍼레이터(280)로 또한 사용될 수 있다. 불소 세퍼레이터(400)는 또한 불소 세퍼레이터(200)와 플라스마 발생기(230) 모두를 대체할 수 있다. 이 실시예는 불소이온 컨덕터의 유입구측에서 전기화학 셀에 의해 직접 분해될 수 있는 회수물과 반응성 기체에 대해 유용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 불소기체를 생성하기 위한 장치(500)이다. 장치는 선택적 플라스마 발생기(520)와 불소 세퍼레이터(540)를 포함할 수 있다. 플라스마 발생기(520)는 불소를 포함하는 회수물용 유입구(523)와 반응 생성물용 유출구(526)를 구비한다. 플라스마 발생기(520)는 구조적 및 기능적으로 도 1에 설명된 플라스마 발생기(130)와 유사하다.
불소 세퍼레이터(540)는 유입구(544)를 가지는데, 이는 반응 생성물을 수용하기 위한 플라스마 발생기(520)의 유출구(526)와 불소 유출구(543)에 연결된다. 다양한 실시예에서, 불소 세퍼레이터(540)는 구조적 및 기능적으로 도 1에 설명된 컨덴서(160), 도 2에 설명된 컨덴서(260) 또는 막분리 장치(280), 또는 도 3에 설명된 전기화학 셀(300)과 유사하다. 일 실시예에서, 불소 세퍼레이터(540)는 구조적 및 기능적으로 도 4에 설명된 불소 세퍼레이터(400)와 유사하다.
작동시에, 불소를 포함하는 SF6 또는 CF4와 같은 회수물이 유입구(523)를 통해 플라스마 발생기(520)로 도입된다. 일부 실시예에서, 반응성 기체는 유입구(523)를 통해 플라스마 발생기(520)로 도입될 수도 있다. 플라스마 발생기는 플라스마로 불소를 포함하는 회수물, 및 존재하는 어떤 반응성 기체라도 반응 생성물로 분해한다. 반응 생성물은 다른 생성물과 함께 불소분자, 불소원자, 탄소 화합물, SF6, SF4, S, 그리고 SO2를 포함할 수 있다. 반응 생성물은 유출구(526)를 통해 플라스마 발생기(520)를 나가고, 유입구(544)를 통해 불소 세퍼레이터(540)로 도입된다. 불소 세퍼레이터(540)는 불소를 반응 생성물로부터 분리하고 불소가 불소 유출구(543)를 통과하도록 한다. 도 5의 실시예에서, 불소 세퍼레이터(540)는 또한 불필요한 생성물이 통과되게 하는 불필요한 생성물 유출구(546)를 구비한다.
도 5의 불소 세퍼레이터(540)가 불소원자 플럭스를 발생하는 실시예에서, 추가의 불소 분해는 불필요하고 불소 세퍼레이터(540)로부터의 불소는 덕트와 샤워헤드같은 기체 분배 요소를 통해 공정챔버(590)로 도입될 수 있다. 예를 들면, 불소원자는 공정챔버를 세정하기 위해 공정챔버(590)에서 사용될 수 있다.
도 5의 불소 세퍼레이터(540)가 불소분자 플럭스를 발생하는 실시예에서, 불소가 가장 효과적인 형태로 공정챔버(590)에 도달하도록 보증하기 위해 추가의 불소 분해가 필요할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제 2 플라스마 발생기(580)가 장치(500)에 추가될 수 있다. 제 2 플라스마 발생기(580)는 구조적 및 기능적으로 도 1에 설명된 플라스마 발생기(130)와 유사할 수 있다.
그런 실시예에서, 불소분자는 유입구(563)를 통해 제 2 플라스마 발생기 내로 도입된다. 제 2 플라스마 발생기(580)는 플라스마로 불소분자를 불소원자로 분해한다. 불소원자의 반응성에 기인하여, 공정챔버(590)에 근접하게 연결된 제 2 플라스마 발생기(580)를 구비하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들면, 일실시예에서 제 2 플라스마 발생기(580)는 직접 공정챔버(590)로 장착된다. 예를 들면, 다른 실시예에서 제 2 플라스마 발생기(580)와 공정챔버(590)사이의 거리는 최소화된다. 제 3 실시예에서, 유체 유동과 관련된 장비는 제 2 플라스마 발생기(580)가 공정챔버(590)에 가장 근접하는 장비가 되도록 배열된다.
도 6은 본 발명에 따른 불소 기체를 생성하고 재순환하기위한 장치(600)를 개략적으로 도시한다. 장치(600)는 플라스마 발생기(620), 불소 세퍼레이터(660), 불소 화합물 회수물을 도입하기 위한 수단(610), 폐기 생성물이 방출되게하기 위한 수단(670), 그리고 불소 기체가 재순환되게하는 복수의 연결구를 포함한다. 도 6은 장치(600)가, 공정챔버(640)내에서 사용되는 불소를 생성하고, 공정챔버 방출물로부터 불소를 재순환하기 위해 사용되는 실시예를 도시한다.
장치(600)의 플라스마 발생기(620)는 불소 화합물 회수물이 도입될 수 있는 유입구(622)를 구비한다. 도 1에 설명된 플라스마 발생기(130)와 구조적 및 기능적으로 유사한 플라스마 발생기(620)는 회수물을 분해 생성물로 분해한다. 플라스마 발생기(620)는 또한 분해 생성물용 유출구(624)를 구비한다. 도 6에서 설명된 바와 같이, 불소 화합물 회수물은 유입구(622)에서 장치(600)로 도입될 필요가 없다.
장치(600)의 불소 세퍼레이터(660)는 유입구(662)와 불소 유출구(664)를 구비한다. 도 6에서 설명된 바와 같이, 유입구(662)는 공정챔버(640)를 통해 플라스마 발생기의 유출구(624)에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 불소를 소모하는 장치는 플라스마 발생기(620)과 상호교환될 수 있다. 불소 세퍼레이터(660)는 불소를 불소의 사용에 따른 다른 부산물로부터 불소를 분리한다. 도 6에서 설명된 바와 같이, 일부 실시예에서, 불소 세퍼레이터(660)는 또한 불소 분리의 부산물이 장치(600)로부터 방출되도록 하는 폐기 생성물 유출구(666)를 구비한다. 다른 실시예에서, 장치(600)는 불소 세퍼레이터(660) 부근 또는 다른 적절한 장소의 유사한 유출구를 포함한다.
다양한 실시예에서, 불소 세퍼레이터(660)는 도 1에 설명된 컨덴서(160), 도 2에서 설명된 막분리 장치(280), 또는 도 3에서 설명된 전기화학 셀(300)과 구조적 및 기능적으로 유사하다. 도 6의 실시예에서, 불소 세퍼레이터(660)는 도 3에 설명된 바와 같은 전기화학 셀(300)을 포함하는 튜브열을 포함한다. 일실시예에서, 불소 세퍼레이터(660)는 도 4에서 설명된 불소 세퍼레이터(400)와 구조적 및 기능적으로 유사하다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 장치(600)는 불소 세퍼레이터(660)의 불소 유출구(664)와 플라스마 발생기(620)의 유입구(622) 사이의 연결을 포함한다. 그 연결은 불소 세퍼레이터(660)에 의해 생성된 불소가 재순환되게 한다. 연결은 일부 실시예에서 완충조(680)를 포함한다.
완충조는 불소가 챔버 방출물로부터 분리되는 속도와 시간과 다른 속도와 시간에서 사용될 수 있도록 불소를 축적한다. 도 6의 실시예에서, 불소 세퍼레이터(660)에 의해 생성된 불소는 플라스마 발생기(620)의 유입구(622)에 도달하기 전에 교차점(615)에서 불소를 포함하는 회수물과 혼합된다. 장치(600)에서 사용되는 반응성 기체와 같은 추가의 기체는 플라스마 발생기(620)의 교차점(615) 또는 유입구(622)에서 도입될 수 있다.
재순환을 위해, 방출물은 공정챔버로부터 수용되고, 불소는 고체 전해질을 포함하는 불소 세퍼레이터로 불소를 포함하는 기체로부터 분리되고, 불소분자는 재순환 공정을 추진하기 위해 압축된다. 또한, 도 6의 장치의 작동시에, 불소를 포함하는 회수물이 수용된다. 반응성 기체 또한 수용될 수 있다. 플라스마 발생기(620)는 플라스마로 회수물을 불소원자를 포함하는 다양한 생성물로 분해한다. 불소원자는 공정챔버(640)에 공급된다. 일실시예에서 공정챔버(640)는 챔버를 세정하고, 방출물을 생성하기 위해 불소원자를 사용한다. 불소 세퍼레이터(660)는 방출물로부터 불소를 분리한다. 이 불소는 재사용을 위해 플라스마 발생기(620)에 재순환되는 반면, 불소가 고갈된(적어도 부분적으로) 불필요한 생성물은 장치(600)로부터 방출된다. 다른 실시예들은 공정챔버(640) 아래로 복수의 불소 세퍼레이터를 사용할 수 있다.
변경, 변형, 그리고 다른 여기서 설명된 것의 보충이 청구되는 발명의 사상과 범위로부터 일탈하지 않으면서 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 일어날 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 도시적 설명에 의해서가 아니라 다음 청구항들의 사상과 범위에 의해 규정될 것이다.

Claims (59)

  1. 공정챔버내에서 사용되는 불소원자 플럭스 생산 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    불소를 포함하는 기체를 수용하기 위한 유입구를 구비하는 하우징과;
    불소를 포함하는 상기 기체로부터 불소를 분리하기 위한 전기화학 셀 - 상기 전기 화학 셀은 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 배치되고 유출구 채널을 구비하며,
    적어도 하나의 전극; 및
    적어도 하나의 상기 전극에 근접한 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터를 포함함-; 및
    상기 공정챔버에 유출구 채널을 연결하기 위한 어댑터를 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 전기화학 셀은 튜브를 형성하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 전기화학 셀은 플레이트를 형성하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 고체 전해질은 표면을 가지고, 상기 장치는 상기 표면으로부터 직접 불소이온을 추출하기 위해 고체 전해질의 상기 표면에 전기장을 인가하기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 각 전극은 캐소드를 포함하고, 상기 장치는 불소이온 컨덕터에 근접하는 애노드를 더 포함하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 애노드는 박막을 포함하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 박막은 상기 애노드에서 불소분자의 형성을 최소화하는 다공율을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 박막은 상기 애노드에서 불소분자의 형성을 최소화하는 패턴을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 애노드는 상기 박막에 대응되어 배치되는 두꺼운 전도 그리드를 포함하는 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 애노드는 다공성 니켈을 포함하는 장치.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 애노드는 다공성 스테인레스 스틸을 포함하는 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 유출구 채널에서 불소 재결합을 방해하기 위한 압력 제어 기구를 더 포함하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 압력 제어 기구는 상기 유출구 채널의 압력을 100 torr 또는 그 이하로 유지하기 위한 진공펌프를 포함하는 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 압력 제어 기구는 상기 유출구 채널의 압력을 20 torr 또는 그 이하로 유지하기 위한 진공펌프를 포함하는 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나 이상의 상기 전해질의 적어도 하나 이상의 표면의 상기 온도를 제어하기 위한 온도 제어 기구가 더 포함되는 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 어댑터는 플라스마 발생기를 통해 상기 공정챔버에 유출구 채널을 연결하는 장치.
  17. 공정챔버내에서 사용되는 불소원자 플럭스 생산방법에 있어서,
    상기 방법은,
    고체 전해질을 포함하고 유입구측과 유출구측을 구비하는 불소이온 컨덕터를 제공하는 단계와;
    상기 유입구측에서 불소를 포함하는 회수물을 수용하는 단계와;
    상기 불소이온 컨덕터로 불소를 포함하는 회수물로부터 불소를 분리하는 단계; 및
    상기 유출구측으로부터 공정챔버에 불소를 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 유입구측으로부터 상기 유출구측으로 불소이온을 수송하기위해 상기 불소이온 컨덕터를 횡단하는 전기장을 인가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 유입구측으로부터 상기 유출구측으로 불소이온을 수송하기 위해 상기 불소이온 컨덕터의 유입구측의 불소를 포함하는 회수물의 분압을 증가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 유입구측으로부터 상기 유출구측으로 불소이온을 수송하기 위해 상기 불소이온 컨덕터의 온도을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 회수물은 F2, HF, SF6, NF3, CF4, C2F6, C3F8, 그리고 다른 불소 화합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 물질로 구성되는 불소를 포함하는 방법.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 분리단계는 상기 불소이온 컨덕터로 불소를 포함하는 회수물로부터 불소분자를 분리하는 것을 포함하고, 이 때 상기 방법은 불소원자를 생성하기 위해 플라스마로 불소분자를 분해하는 단계를 더 포함하고, 상기 공급단계는 플라스마 발생기를 통하여 유출구측으로부터 공정챔버에 불소원자를 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제 17 항에 있어서, 유출구측의 압력을 제어하여, 불소이온 및/또는 원자의 결합이 불소분자로 되는 것을 방해하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 제어단계는 불소이온 및/또는 원자의 결합이 불소분자로 되는 것을 방해하기 위해 유출구측의 압력을 100 torr 또는 그 이하로 유지하는 것을 더 포함하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 제어단계는 불소이온 및/또는 원자의 결합이 불소분자로 되는 것을 방해하기 위해 유출구측의 압력을 20 torr 또는 그 이하로 유지하는 것을 더 포함하는 방법.
  26. 불소기체 생성 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    불소를 포함하는 회수물을 수용하기 위한 유입구를 구비하는 플라스마 발생기-상기 플라스마 발생기는 회수물을 반응 생성물로 분해하는 플라스마를 형성함-; 및
    반응 생성물을 수용하기 위해 상기 플라스마 발생기의 유출구에 연결되는 유입구와 불소 유출구를 구비하는 불소 세퍼레이터-상기 불소 세퍼레이터는 반응 생성물로부터 불소를 분리하고, 또한 상기 불소 세퍼레이터는 분리 장치, 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터, 그리고 컨덴서로 구성되는 군에서 선택됨-를 포함하는 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 플라스마 발생기는 마이크로파 플라스마 발생기, RF 유도성 공역 플라스마 발생기, RF 환상 유도성 공역 플라스마 발생기, 또는 RF 용량성 공역 플라스마 발생기로 구성되는 군에서 선택되는 장치.
  28. 제 26 항에 있어서, 상기 회수물은 반응성 기체를 포함하는 장치.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 불소 세퍼레이터는 탄소분자 거름막으로 구성되는 장치.
  30. 제 26 항에 있어서, 상기 불소 세퍼레이터는 상기 불소이온 컨덕터로 구성되고, 상기 불소이온 컨덕터의 상기 고체 전해질은 Pb2Sn2F4를 포함하는 장치.
  31. 제 26 항에 있어서, 상기 불소 세퍼레이터는 상기 컨덴서로 구성되고 상기 컨덴서는 상기 반응 생성물의 적어도 일부를 냉각하는 장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 컨덴서는 상기 불소로부터 반응 생성물의 적어도 일부를 드레인하는 장치.
  33. 제 26 항에 있어서, 상기 컨덴서는 불필요한 생성물 유출구를 더 포함하는 장치.
  34. 제 26 항에 있어서, 직접 또는 간접적으로, 불소 유출구에 연결되는 유동 제어 장치를 더 포함하는 장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 유체 유동 장치는 압력 제어 장치를 포함하는 장치.
  36. 제 26 항에 있어서, 직접 또는 간접적으로, 불소 유출구에 연결되는 제 2 플라스마 발생기를 더 포함하는 장치.
  37. 제 26 항에 있어서, 상기 불소 세퍼레이터의 유입구는 공정챔버를 통해 상기 플라스마 발생기의 유출구에 연결되는 장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 불소 유출구는 직접 또는 간접적으로 상기 플라스마 발생기의 유입구에 연결되어 불소기체가 재순환되게하는 장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 불소 유출구는 완충조를 통해 상기 플라스마 발생기의 유입구에 연결되는 장치.
  40. 불소기체 생성방법에 있어서,
    상기 방법은,
    플라스마로 불소를 포함하는 회수물을 반응 생성물로 분해하는 단계; 및
    막분리 장치, 고체 전해질을 포함하는 불소이온 컨덕터, 및 컨덴서로 구성되는 군에서 선택되는 불소 세퍼레이터로 반응 생성물로부터 불소를 분리하는 단계를 포함하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 회수물은 F2, HF, SF6, NF3, CF4, C2F6, C3F8, 및 다른 불소 화합물로 구성되는 군으로부터 하나 또는 그 이상의 물질로 구성되는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서, 상기 반응 생성물은 황 또는 탄소를 포함하는 화합물을 포함하는 방법.
  43. 제 40 항에 있어서, 상기 분해단계는 반응성 기체를 상기 플라스마로 도입하는 것을 포함하는 방법.
  44. 제 40 항에 있어서, 상기 분리단계는 반응성 기체를 분자 거름막으로 통과시키는 것을 포함하는 방법.
  45. 제 40 항에 있어서, 상기 분리단계는 상기 반응 생성물을 불소 이온 컨덕터를 지나게 하는 것을 포함하고, 상기 고체 전해질은 Pb2SnF4를 포함하는 방법.
  46. 제 40 항에 있어서, 상기 분리단계는 반응 생성물을 냉각하는 것을 포함하는 방법.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 불소로부터 상기 분리단계의 불필요한 생성물을 드레인하는 단계를 더 포함하는 방법.
  48. 제 40 항에 있어서, 상기 불소의 압력을 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  49. 제 40 항에 있어서, 제 2 플라스마로 불소분자을 분해하는 단계를 더 포함하는 방법.
  50. 제 40 항에 있어서, 불소원자를 공정챔버로 도입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  51. 불소 기체 재순환 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    공정챔버로부터 방출물을 수용하는 단계와;
    고체 전해질을 포함하는 불소 이온 컨덕터로 불소를 포함하는 기체로부터 불소를 분리하는 단계; 및
    재순환을 추진하기 위해 불소분자를 압축하는 단계를 포함하는 방법.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 공정챔버로부터 상기 방출물은 챔버 세정 방출물인 방법.
  53. 제 51 항에 있어서, 플라스마로 불소분자를 불소원자로 분해하는 단계를 더 포함하는 방법.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 공정챔버에 불소원자를 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
  55. 제 51 항에 있어서, 플라스마로 상기 방출물을 상기 불소로 분해하는 단계를 더 포함하는 방법.
  56. 제 55 항에 있어서, 상기 분해단계는 상기 플라스마로 반응성 기체를 분해하는 것을 포함하는 방법.
  57. 제 51 항에 있어서, 상기 압축단계는 상기 불소이온 컨덕터로 수행되는 방법.
  58. 제 51 항에 있어서, 상기 압축단계는 펌프로 수행되는 방법.
  59. 공정챔버내에서 사용되는 불소 기체의 제조장치에 있어서,
    상기 장치는,
    불소를 포함하는 회수물로부터 불소를 분리하기 위한 고체전극 - 상기 고체 전극은 부분적으로 전자적 전도체이고 상기 회수물을 수용하는 유입구측과 유출구측을 구비함 - ;
    상기 유입구측에 근접한 압력제어 기구 - 상기 압력제어 기구는 상기 고체 전해질의 상기 유입구측에서 불소를 포함하는 회수물의 분압을 유지함-; 및
    상기 공정챔버에 상기 유출구측를 연결하기 위한 어댑터를 포함하는 장치.
KR1020057010273A 2002-12-06 2003-12-04 불소 생성과 재순환 방법 및 장치 KR100994298B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/313,516 2002-12-06
US10/313,516 US7238266B2 (en) 2002-12-06 2002-12-06 Method and apparatus for fluorine generation and recirculation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050092697A true KR20050092697A (ko) 2005-09-22
KR100994298B1 KR100994298B1 (ko) 2010-11-12

Family

ID=32468269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057010273A KR100994298B1 (ko) 2002-12-06 2003-12-04 불소 생성과 재순환 방법 및 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7238266B2 (ko)
EP (1) EP1567448B1 (ko)
JP (1) JP2006508799A (ko)
KR (1) KR100994298B1 (ko)
CN (1) CN100515927C (ko)
AU (1) AU2003298946A1 (ko)
DE (1) DE60316020T2 (ko)
WO (1) WO2004053198A2 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003282925A1 (en) * 2002-10-04 2004-05-04 The Regents Of The University Of California Fluorine separation and generation device
JP4804345B2 (ja) * 2004-03-31 2011-11-02 関東電化工業株式会社 Ｆ２含有ガスの製造方法及びｆ２含有ガスの製造装置
JP4621126B2 (ja) * 2005-12-13 2011-01-26 セントラル硝子株式会社 Ｆ２ガスの製造方法
WO2007129165A2 (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Ge Healthcare Limited Production of [18f] from [18f]-fluoride using a plasma induced scrambling procedure
WO2008150769A2 (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Thinsilicon Corporation Photovoltaic device and method of manufacturing photovoltaic devices
US20110114156A1 (en) * 2009-06-10 2011-05-19 Thinsilicon Corporation Photovoltaic modules having a built-in bypass diode and methods for manufacturing photovoltaic modules having a built-in bypass diode
JP2012523716A (ja) * 2009-06-10 2012-10-04 シンシリコン・コーポレーション 光起電モジュール、及び、複数半導体層スタックを有する光起電モジュールの製造方法
CN102602891B (zh) * 2012-01-18 2013-09-11 万华化学集团股份有限公司 一种氯化氢制备氯气的方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB346774A (en) 1930-01-09 1931-04-09 Ig Farbenindustrie Ag Process for the electrolytic manufacture of gaseous fluorine
US2463850A (en) * 1946-07-20 1949-03-08 Standard Oil Dev Co Process for the production of chlorohydrins
GB1407579A (en) * 1973-03-13 1975-09-24 Kali Chemie Fluor Gmbh Method of electrolytically producing elemental fluorine
FR2627767A1 (fr) 1978-06-27 1989-09-01 Onera (Off Nat Aerospatiale) Chambre de combustion pour laser chimique
IL67047A0 (en) * 1981-10-28 1983-02-23 Eltech Systems Corp Narrow gap electrolytic cells
JPH0737677B2 (ja) * 1986-05-26 1995-04-26 日本鋼管株式会社 電気亜鉛めっき浴
US4707224A (en) * 1986-10-30 1987-11-17 The Dow Chemical Company Device and method for fluorinating compounds
JPH02201983A (ja) * 1989-01-31 1990-08-10 Ebara Corp ＡｒＦレーザ、ＫｒＦレーザ用フツ素ガス補給装置
JP2726769B2 (ja) * 1991-04-03 1998-03-11 三菱電機株式会社 空調素子及び空調容器装置
US5403619A (en) * 1993-01-19 1995-04-04 International Business Machines Corporation Solid state ionic polishing of diamond
IL105442A (en) * 1993-04-19 1996-01-19 Carbon Membranes Ltd Method for the separation of gases at low temperatures
JP3566996B2 (ja) * 1994-10-19 2004-09-15 日本パイオニクス株式会社 ハロゲンガスの精製方法
US5597495A (en) * 1994-11-07 1997-01-28 Keil; Mark Method and apparatus for etching surfaces with atomic fluorine
US5914434A (en) * 1995-01-16 1999-06-22 Carbon Membranes, Ltd. Separation of linear from branched hydrocarbons using a carbon membrane
JPH08203881A (ja) * 1995-01-30 1996-08-09 Aneruba Kk 表面処理装置
DE19543678A1 (de) * 1995-11-23 1997-05-28 Bayer Ag Verfahren zur direkten elektrochemischen Gasphasen-Phosgensynthese
US6020035A (en) * 1996-10-29 2000-02-01 Applied Materials, Inc. Film to tie up loose fluorine in the chamber after a clean process
US6079426A (en) * 1997-07-02 2000-06-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for determining the endpoint in a plasma cleaning process
JPH11140624A (ja) * 1997-11-14 1999-05-25 Nikon Corp フッ化物薄膜の製造方法及びその方法により製造した光学薄膜
IL123462A0 (en) * 1998-02-26 1998-09-24 Carbon Membranes Ltd A method for potting or casting inorganic hollow fiber membranes intotube sheets
DE19847618A1 (de) * 1998-10-15 2000-04-20 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von festen Dosierungsformen
US6374831B1 (en) * 1999-02-04 2002-04-23 Applied Materials, Inc. Accelerated plasma clean
US6432256B1 (en) 1999-02-25 2002-08-13 Applied Materials, Inc. Implanatation process for improving ceramic resistance to corrosion
GB9923951D0 (en) * 1999-10-08 1999-12-08 Boc Group Plc Treatment of gas mixture
US6500356B2 (en) * 2000-03-27 2002-12-31 Applied Materials, Inc. Selectively etching silicon using fluorine without plasma
US6863019B2 (en) * 2000-06-13 2005-03-08 Applied Materials, Inc. Semiconductor device fabrication chamber cleaning method and apparatus with recirculation of cleaning gas
JP2002085939A (ja) * 2000-09-14 2002-03-26 Air Water Inc フッ素系排ガス分解処理方法
JP2002129334A (ja) * 2000-10-26 2002-05-09 Applied Materials Inc 気相堆積装置のクリーニング方法及び気相堆積装置
JP2002320844A (ja) * 2001-04-24 2002-11-05 Sekisui Chem Co Ltd 排ガス分解処理方法
AU2003282925A1 (en) * 2002-10-04 2004-05-04 The Regents Of The University Of California Fluorine separation and generation device
US6872909B2 (en) * 2003-04-16 2005-03-29 Applied Science And Technology, Inc. Toroidal low-field reactive gas and plasma source having a dielectric vacuum vessel
JP2005224771A (ja) * 2004-02-16 2005-08-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 排水処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7238266B2 (en) 2007-07-03
CN100515927C (zh) 2009-07-22
JP2006508799A (ja) 2006-03-16
EP1567448B1 (en) 2007-08-29
DE60316020T2 (de) 2008-05-21
CN1720195A (zh) 2006-01-11
WO2004053198A2 (en) 2004-06-24
AU2003298946A1 (en) 2004-06-30
DE60316020D1 (de) 2007-10-11
AU2003298946A8 (en) 2004-06-30
US20040109817A1 (en) 2004-06-10
EP1567448A2 (en) 2005-08-31
KR100994298B1 (ko) 2010-11-12
WO2004053198A3 (en) 2005-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10522330B2 (en) In-situ plasma cleaning of process chamber components
CN101272881B (zh) 用于从基片去除金属氧化物的装置和方法
TW473456B (en) Method and apparatus for recovering noble gas
US7951284B2 (en) Electrolysis apparatus, electrochemical reaction membrane apparatus, porous electrical conductor, and production method thereof
CN102197714A (zh) 清洁腔室及工艺所用的等离子体源
CN1432190A (zh) 一种在使用下游等离子体的绝缘蚀刻器中的改进的抗蚀剂剥离
EP0088074A4 (en) PLASMA REACTOR AND METHOD FOR THE SAME.
KR20060013386A (ko) 좁은 갭 용량성 커플링된 반응기의 ｒｆ 펄싱
KR100994298B1 (ko) 불소 생성과 재순환 방법 및 장치
CN101273429A (zh) 用于从基片去除氟化聚合物的装置和方法
JP2019526446A5 (ko)
AU2003224204A1 (en) Method for the plasma cleaning of the surface of a material coated with an organic substance and the installation for carrying out said method
KR20010112652A (ko) 반도체 프로세싱의 동안 가스들의 사용 효율을 증가시키기위한 장치와 방법들
JP5350717B2 (ja) 水電解装置及びその製造方法
US20180166261A1 (en) Rf clean system for electrostatic elements
WO2008038901A1 (en) Plasma generator
US5474659A (en) Process and apparatus for generating precursor gases used in the manufacture of semiconductor devices
US5318684A (en) Systems for the decomposition of water
CN114050100B (zh) 等离子体处理系统和等离子体处理方法
EP0427503A1 (en) Method and Apparatus for treating a waste gas
WO2006043125A1 (en) Fluorine gas generator
US11322344B2 (en) Method and device for the reduction of contaminants in a plasma reactor, especially contamination by lubricants
JP2010053400A (ja) 電解装置用多孔質導電体の製造方法
JP2004075471A (ja) ハロゲンガスの製造方法、ハロゲンガスの製造装置及びハロゲンガスの回収・循環システム
KR101127238B1 (ko) 상압플라즈마 시스템의 캐리어가스 회수장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131024

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141027

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151026

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161025

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171023

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181024

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191029

Year of fee payment: 10