KR20170094439A - 수소 또는 수소 함유 가스들과 함께 수증기를 사용하는 플라즈마 저감 - Google Patents

수소 또는 수소 함유 가스들과 함께 수증기를 사용하는 플라즈마 저감 Download PDF

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콜린 존 디킨슨
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

프로세싱 챔버로부터의, PFC 가스를 포함하는 유출물을 저감하기 위한 플라즈마 저감 프로세스가 설명된다. 플라즈마 저감 프로세스는 프로세싱 챔버, 예컨대, 에칭 챔버로부터 가스성(gaseous) 포어라인 유출물을 취하고(take), 포어라인 경로에 위치된 플라즈마 챔버 내에서 유출물들과 반응한다. 플라즈마는 PFC 가스들을 해리하고 이들을 시약과 반응시켜, 유출물을, 비-지구 온난화(non-global warming)이며 전형적인 설비 물 스크러빙(scrubbing) 기술에 의해 쉽게 제거될 수 있는 화합물로 전환시킨다. 본 개시물은, PFC 파괴에 부가하여, 저감된 화합물들이, 하류의 지원 장비에 대한 유지보수 간격의 연장을 가능하게 하기 위해, 수정된 조성을 갖도록, 시약 수소 대 산소 비율을 제어하는 방법들을 설명한다.

Description

수소 또는 수소 함유 가스들과 함께 수증기를 사용하는 플라즈마 저감{PLASMA ABATEMENT USING WATER VAPOR IN CONJUNCTION WITH HYDROGEN OR HYDROGEN CONTAINING GASES}
[0001] 본 개시물의 구현예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱 장비를 위한 저감(abatement)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시물의 구현예들은, 유출물(effluent)에 존재하는 화합물들(compounds)을 저감하기 위한 기술들에 관한 것이다.
[0002] 반도체 생산 프로세스들 동안 생성되는 유출물은, 규제 요건들 및 환경과 안전 문제들 때문에, 폐기 전에 처리되거나 저감되어야 하는 많은 화합물들을 포함한다. 이러한 화합물들 중에는, 예컨대, 에칭 프로세스들에서 사용되는 PFC들(perfluorocarbons)이 있다.
[0003] CF4, C2F6, NF3 및 SF6과 같은 PFC들은, 반도체 및 평판 디스플레이 제조 산업들에서, 예컨대, 유전체 층 에칭 및 챔버 세정에 일반적으로 사용된다. 제조 또는 세정 프로세스 이후에, 전형적으로, 프로세스 툴로부터 펌핑되는 유출물 가스 스트림에는 잔류 PFC 함량(residual PFC content)이 존재한다. PFC들은 유출물 스트림에서 제거하기 어려우며, PFC들은, 상대적으로 높은 온실 활동성(greenhouse activity)을 갖는 것으로 알려져 있기 때문에, 환경 내로의 FPC들의 방출은 바람직하지 않다. 원격 플라즈마 소스들(RPS; Remote plasma sources) 또는 인-라인(in-line) 플라즈마 소스들(IPS)은 PFC들 및 지구 온난화 가스들(global warming gases)의 저감을 위해 사용되어왔다.
[0004] PFC들을 저감하기 위한 현재의 저감 기술의 설계는, 시약으로서 산소 및 수소의 소스로서 수증기를 또는 산소만을 사용한다. 이들은 PFC 가스들에 대한 우수한 파괴(destruction) 능력을 제공하지만, 유지보수 사이의 간격을 연장하기 위해 하류의 진공 장비의 청결도 및 신뢰성을 유지하는 부가적인 이익을 또한 갖는 추가적인 개선들이 이루어질 수 있다는 것이 확인되었다.
[0004] 본원에 개시되는 구현예들은, 프로세싱 챔버로부터의 유출물을 저감하는 방법 및 시스템들을 포함한다. 이들은, 효과적인 PFC 저감 성능을 유지하기 위해 수소 대 산소 시약 조성비를 특별히 제어하고, 또한, 지원 장비 유지보수 간격에 대한 개선들을 가능하게 하는 방법들을 포함한다.
[0005] 일 구현예에서, 유출물을 프로세싱하는 방법은, 유출물을 프로세싱 챔버로부터 플라즈마 소스 내로 유동시키는 단계 - 유출물은 PFC 가스를 포함함 -; 저감 시약을 플라즈마 소스에 전달하는 단계 - 저감 시약은 적어도 2.5:1의 수소 대 산소 비율을 포함함 -; 및 PFC 가스를 저감된 재료로 변환시키기 위해, 플라즈마가 존재하는 상태에서 유출물과 저감 시약을 활성화하는(activating) 단계를 포함할 수 있다.
[0006] 다른 구현예에서, 유출물 가스를 저감하는 방법은, 저감 시약을 플라즈마 챔버 내로 유동시키는 단계; 유출물 가스를 플라즈마 챔버 내로 유동시키는 단계 - 유출물 가스는, 저감될 가스가 플라즈마와 반응하도록 PFC 가스를 포함하며, 수소 대 할로겐 비율은 약 1:1이고 산소 대 PFC 가스 비율은 약 2:1임 -; 및 플라즈마 챔버에서 저감 시약으로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
[0007] 다른 구현예에서, 유출물을 프로세싱하는 방법은, PFC 가스를 포함하는 유출물을 프로세싱 챔버로부터 플라즈마 소스 내로 유동시키는 단계; 저감 시약을 플라즈마 소스에 전달하는 단계 - 저감 시약은 H2 및 H2O를 포함하고, H2 및 H2O는 적어도 3:1의 수소 대 산소 비율로 전달되며, H2는 H2O 전기분해에 의해 형성됨 -; 및 유출물 및 저감 시약으로부터 유도 결합 플라즈마를 형성하여, 저감된 재료를 생성하는 단계 - 저감된 재료는 동작 온도들 및 압력들에서 가스성(gaseous)임 - 를 포함할 수 있다.
[0008] 본 개시물의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시물의 보다 구체적인 설명이 구현예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 구현예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시물의 단지 전형적인 구현예들을 도시하는 것이므로 본 개시물의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시물이, 다른 균등하게 유효한 구현예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은, 몇몇 구현예들에 따른 기판 프로세싱 시스템의 개략도를 도시한다.
[0010] 도 2는, 프로세싱 챔버를 빠져나가는 유출물을 저감하기 위한 방법의 일 구현예를 예시하는 흐름도이다.
[0011] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 나타내기 위해, 동일한 참조번호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 구현예의 엘리먼트들은 유리하게, 본원에서 설명되는 다른 구현예들에서의 활용을 위해 이루어질 수 있다.
[0012] 본원에서 개시되는 구현예들은, 프로세싱 챔버를 빠져나가는 유출물에 존재하는 재료들에 대한 플라즈마 저감 프로세스를 포함한다. 플라즈마 저감 프로세스는 프로세싱 챔버, 예컨대, 증착 챔버, 에칭 챔버, 또는 다른 진공 프로세싱 챔버로부터 포어라인(foreline) 유출물을 취하고(take), 포어라인 경로에 위치된 플라즈마 챔버 내에서 유출물과 저감 시약을 반응시킨다. 플라즈마는, 저감 시약뿐만 아니라 유출물에 존재하는 재료들을 에너자이징하여(energize), 더 온화한 형태(benign form)로의 재료의 변환(conversion)을 더 효율적으로 만든다. 몇몇 구현예들에서, 플라즈마는 저감 시약 및 유출물 내에 존재하는 재료들을 적어도 부분적으로 해리하고(dissociate), 이는 유출물 내의 재료들의, 더 온화한 형태들로의 변환의 효율성을 증가시킨다. 물과 같은 저감 시약은 유출물 내에 존재하는 재료들의 저감을 보조할 수 있다.
[0013] 본원에서 설명되는 구현예들에서, 과량의 수소가 저감 시약의 수증기에 부가될 수 있으며, 적어도 2.5:1의 수소 대 산소 비율을 생성한다. 수증기에 수소를 부가하는 것은, 수증기 부가의 고유한 안전성을 유지하면서 유출물 PFC(perfluorocompounds) 가스들과의 반응 후에 이용 가능한 반응성 산소를 제어한다. 본원에서 설명되는 방법들 및 시스템들에서, 탈이온수의 전기분해에 의한 수소 생성이 채용될 수 있다. 본원에서 개시되는 구현예들은 이하에서 도면들을 참조하여 더 명확하게 설명된다.
[0014] 도 1은, 본원에서 개시되는 구현예들에 따른 프로세싱 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 포어라인(102)은 프로세싱 챔버(101)와 저감 시스템(111)을 커플링한다. 프로세싱 챔버(101)는, 예컨대, 특히, 증착 프로세스, 에칭 프로세스, 어닐링, 또는 세정 프로세스를 수행하기 위한 프로세싱 챔버일 수 있다. 증착 프로세스를 수행하기 위한 대표적인 챔버들은, 예컨대, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 챔버들, 화학 기상 증착(CVD) 챔버들, 또는 물리 기상 증착(PVD) 챔버들과 같은 증착 챔버들을 포함한다. 몇몇 구현예들에서, 증착 프로세스는, 유전체들, 예컨대, 실리콘 다이옥사이드(silicon dioxide)(SiO2), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride)(SiNx), 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxynitride)(SiON), 결정질 실리콘(crystalline silicon), a-Si, 도핑된(doped) a-Si, FSG(fluorinated glass), PSG(phosphorous doped glass), BPSG(boron-phosphorous doped glass), 탄소-도핑된 유리(carbon-doped glass), 및 다른 저-k 유전체들(low-k dielectrics), 예컨대, 폴리이미드들(polyimides) 및 오르가노실록산들(organosiloxanes)을 증착시키는 증착 프로세스일 수 있다. 다른 구현예들에서, 증착 프로세스는, 예컨대, 티타늄(titanium), 티타늄 다이옥사이드(titanium dioxide), 텅스텐(tungsten), 텅스텐 나이트라이드(tungsten nitride), 탄탈륨(tantalum), 탄탈륨 나이트라이드(tantalum nitride), 탄탈륨 카바이드(tantalum carbide), 알루미늄(aluminum), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide), 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride), 루테늄(ruthenium), 또는 코발트(cobalt)와 같은, 금속들, 금속 옥사이드들, 또는 금속 나이트라이드들을 증착시키는 증착 프로세스일 수 있다. 부가적으로, 금속 합금들, 예컨대, 리튬-포스포러스-옥시나이트라이드(lithium-phosphorous-oxynitride), 리튬-코발트(lithium-cobalt), 및 많은 다른 금속 합금들이 증착될 수 있다.
[0015] 포어라인(102)은, 프로세싱 챔버(101)를 떠나는 유출물을 저감 시스템(111)으로 라우팅하는(route) 도관으로서 역할을 한다. 유출물은, 대기(atmosphere)에 방출하기에 바람직하지 않거나, 하류의 장비, 예컨대, 진공 펌프들을 손상시킬 수 있는 재료를 함유할 수 있다. 예컨대, 유출물은 유전체 증착 프로세스로부터의, 또는 금속 증착 프로세스로부터의 화합물들을 함유할 수 있다.
[0016] 유출물에 존재할 수 있는 실리콘-함유 재료들의 예들은, 예컨대, 실리콘 다이옥사이드(SiO2), 실란(SiH4), 디실란, 실리콘 테트라클로라이드(silicon tetrachloride)(SiCl4), 실리콘 나이트라이드(SiNx), 디클로로실란(dichlorosilane)(SiH2Cl2), 헥사클로로실란(hexachlorodisilane)(Si2Cl6), 비스(티-부틸 아미노)실란(bis(t-butyl amino)silane), 트리실릴아민(trisilylamine), 디실릴메탄(disilylmethane), 트리실릴메탄(trisilylmethane), 테트라실릴메탄(tetrasilylmethane), 및 테트라에틸 오르도실리케이트(tetraethyl orthosilicate)(TEOS) (Si(OEt)4)를 포함한다. 실리콘-함유 재료들의 다른 예들은, 디실록산들(disiloxanes), 예컨대, 디실록산(SiH3OSiH3), 트리실록산(trisiloxane)(SiH3OSiH2OSiH3), 테트라실록산(tetrasiloxane)(SiH3OSiH2OSiH2OSiH3), 및 시클로트리실록산(cyclotrisiloxane)(-SiH2OSiH2OSiH2O-)을 포함한다. 유출물에 존재할 수 있는 다른 재료들의 예들은, 스티빈(stibine)(SbH3), 저메인(germane)(GH4), 하이드로젠 텔루라이드(hydrogen telluride), 및 탄소-함유 화합물들, 예컨대, CH4 및 고차 알칸들(higher order alkanes)을 포함한다.
[0017] 구현예로부터 이익을 향유하도록 수정될 수 있는 하나의 저감 시스템(111)은, 다른 적합한 시스템들 중에서도, 캘리포니아주 산타클라라 소재의 Applied Materials로부터 입수 가능한 ZEP2TM 저감 시스템이다. 도시된 바와 같이, 저감 시스템(111)은 플라즈마 소스(104), 시약 전달 시스템(106), 포어라인 가스 주입 키트(108), 제어기(118), 및 진공 소스(120)를 포함한다. 포어라인(102)은, 프로세싱 챔버(101)를 떠나는 유출물을 플라즈마 소스(104)에 제공한다. 플라즈마 소스(104)는 포어라인(102)에 커플링된 임의의 플라즈마 소스일 수 있으며, 포어라인(102)은 포어라인(102) 내부에서 플라즈마를 생성하기에 적합하다. 예컨대, 플라즈마 소스(104)는 원격 플라즈마 소스, 인-라인 플라즈마 소스, 또는 포어라인(102) 내에서 플라즈마를 생성하기 위한, 또는 반응성 종을 포어라인(102) 내로 도입하기 위해 포어라인(102)에 근접한(proximate) 다른 적합한 플라즈마 소스일 수 있다. 플라즈마 소스(104)는, 예컨대, 유도 결합(inductively coupled) 플라즈마 소스, 용량 결합(capacitively coupled) 플라즈마 소스, 직류(direct current ) 플라즈마 소스, 또는 마이크로파(microwave) 플라즈마 소스일 수 있다. 또한, 플라즈마 소스(104)는, 상기 설명된 임의의 종류의 자기 강화된 플라즈마 소스일 수 있다.
[0018] 시약 전달 시스템(106)이 또한, 포어라인(102)과 커플링될 수 있다. 시약 전달 시스템(106)은 하나 또는 그 초과의 시약들, 예컨대, 저감 시약들을, 플라즈마 소스(104)의 상류에 있는 포어라인(102)에 전달한다. 대안적인 구현예에서, 시약 전달 시스템(106)은, 시약들을 플라즈마 소스(104) 내에 직접 전달하기 위해, 플라즈마 소스(104)에 직접 커플링될 수 있다. 시약 전달 시스템(106)은, 하나 또는 그 초과의 밸브들을 통해 포어라인(102)(또는, 플라즈마 소스(104)에 커플링된 시약 소스(105)(또는 다수의 시약 소스들(도시되지 않음))를 포함할 수 있다. 예컨대, 몇몇 구현예들에서, 밸브 체계(scheme)는, 시약 소스(105)로부터 포어라인(102) 내로의 하나 또는 그 초과의 시약들의 유동을 제어하기 위한 온/오프(on/off) 스위치로서 기능하는 2-방향(two-way) 제어 밸브(103), 및 포어라인(102) 내로의 하나 또는 그 초과의 시약들의 유량들을 제어하는 유동 제어 디바이스(107)를 포함할 수 있다. 유동 제어 디바이스(107)는 포어라인(102)과 제어 밸브(103) 사이에 배치될 수 있다. 제어 밸브(103)는 임의의 적합한 제어 밸브, 예컨대, 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 또는 공압 밸브(pneumatic valve), 등일 수 있다. 유동 제어 디바이스(107)는 임의의 적합한 액티브(active) 또는 패시브(passive) 유동 제어 디바이스, 예컨대, 고정식 오리피스(fixed orifice), 질량 유량계(mass flow controller), 또는 니들 밸브(needle valve), 등일 수 있다.
[0019] 시약 전달 시스템(106)에 의해 전달될 수 있는 대표적인 휘발(volatizing) 저감 시약은, 예컨대, H2O를 포함한다. H2O는, 예컨대, CF4 및/또는 다른 재료들을 함유하는 유출물을 저감할 때, 사용될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 구현예들에서 수소-함유 가스는 H2O와 함께 사용될 수 있다. 대표적인 수소-함유 가스들은, 암모니아(NH3) 및 H2를 포함한다. 몇몇 구현예들에서, 휘발 저감 시약들은 유출물의 화합물들에 의해 소모될 수 있으며, 따라서, 촉매로 여겨지지 않을 수 있다.
[0020] 포어라인 가스 주입 키트(108)는 또한, 플라즈마 소스(104)의 하류 또는 상류(도 1에서는 하류로 도시됨)의 포어라인(102)에 커플링될 수 있다. 포어라인 가스 주입 키트(108)는, 포어라인(102) 내의 압력을 제어하기 위해, 포어라인 가스, 예컨대, 질소(N2), 아르곤(Ar), 또는 청정 건조 공기(clean dry air)를 포어라인(102) 내에 제어 가능하게(controllably) 제공할 수 있다. 포어라인 가스 주입 키트(108)는, 포어라인 가스 소스(109), 이후에 압력 조절기(pressure regulator; 110), 추가적으로 이후에 제어 밸브(112), 그리고 더 추가적으로 이후에 유동 제어 디바이스(114)를 포함할 수 있다. 압력 조절기(110)는 가스 전달 압력 설정점(set point)을 설정한다(set). 제어 밸브(112)는 가스 유동을 턴 온 및 오프한다(turn on and off). 제어 밸브(112)는, 제어 밸브(103)에 대해 상기 논의된 바와 같은 임의의 적합한 제어 밸브일 수 있다. 유동 제어 디바이스(114)는 압력 조절기(110)의 설정점에 의해 지정되는 가스의 유동을 제공한다. 유동 제어 디바이스(114)는, 유동 제어 디바이스(107)에 대해 상기 논의된 바와 같은 임의의 적합한 유동 제어 디바이스일 수 있다.
[0021] 몇몇 구현예들에서, 포어라인 가스 주입 키트(108)는 압력 게이지(gauge)(116)를 더 포함할 수 있다. 압력 게이지(116)는 압력 조절기(110)와 유동 제어 디바이스(114) 사이에 배치될 수 있다. 압력 게이지(116)는, 키트(108)에서 유동 제어 디바이스(114)의 상류의 압력을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 압력 게이지(116)에서 측정된 압력은, 압력 조절기(110)를 제어함으로써 유동 제어 디바이스(114)의 상류의 압력을 설정하기 위해, 제어 디바이스, 예컨대, 이하에서 논의되는 제어기(118)에 의해 활용될 수 있다.
[0022] 몇몇 구현예들에서, 제어 밸브(112)는, 가스의 사용이 최소화되도록, 시약 전달 시스템(106)으로부터의 시약이 유동할 때에만 가스를 턴 온하기 위해, 제어기(118)에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 시약 전달 시스템(106)의 제어 밸브(103)와 키트(108)의 제어 밸브(112) 사이의 점선에 의해 예시된 바와 같이, 제어 밸브(103)가 턴 온(또는 오프)되는 것에 대한 응답으로, 제어 밸브(112)는 턴 온(또는 오프)될 수 있다.
[0023] 포어라인(102)은 진공 소스(120) 또는 다른 적합한 펌핑 장치에 커플링될 수 있다. 진공 소스(120)는 유출물을 프로세싱 챔버(101)로부터 적절한 하류의 유출물 취급(handling) 장비, 예컨대, 스크러버(scrubber), 또는 소각로(incinerator), 등으로 펌핑한다(pump). 몇몇 구현예들에서, 진공 소스(120)는 배압 펌프(backing pump), 예컨대, 건식 기계 펌프(dry mechanical pump), 등일 수 있다. 진공 소스(120)는, 예컨대, 포어라인(102) 내의 압력의 부가적인 제어를 제공하거나 또는 제어하기 위해, 원하는 레벨에 설정될 수 있는 가변식 펌핑 능력을 가질 수 있다.
[0024] 제어기(118)는, 기판 프로세싱 시스템(100)의 동작을 제어하기 위해, 기판 프로세싱 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들에 커플링될 수 있다. 예컨대, 제어기는, 본원에 개시되는 교시들(teachings)에 따라, 포어라인 가스 주입 키트(108), 시약 전달 시스템(106), 및/또는 플라즈마 소스(104)를 모니터링하고 그리고/또는 제어할 수 있다.
[0025] 도 1의 구현예들은 개략적으로 나타내었고, 몇몇 컴포넌트들은, 간략함을 위해 생략되었다. 예컨대, 고속(high speed) 진공 펌프, 예컨대, 터보 분자 펌프(turbo molecular pump) 등은, 프로세싱 챔버(101)로부터 유출물 가스들을 제거하기 위해, 프로세싱 챔버(101)와 포어라인(102) 사이에 배치될 수 있다. 부가적으로, 포어라인 가스, 시약, 및/또는 플라즈마를 공급하기 위해서, 컴포넌트들의 다른 변형들이 제공될 수 있다.
[0026] 본원에서 개시되는 방법의 예시적인 구현예에서, 프로세싱 챔버(101)로부터 빠져나오는, 바람직하지 않은 재료를 함유하는 유출물은 플라즈마 소스(104)에 진입한다. 유출물은, 탄소-함유 가스, 질소 함유 가스 또는 황 함유 가스일 수 있는 PFC 가스를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, PFC는, CF4, CH3F, CH2F2, CH4, C2F6, C3F8, C4F10, CHF3, SF6 및 NF3을 포함하는 그룹, 또는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 가스이다. 상기 설명된 PFC 가스들의 조합들은 유출물에 존재할 수 있다. 수증기 및 수소 함유 가스와 같은, 적어도 2.5:1의 수소 대 산소 비율을 갖는 저감 시약이 플라즈마 소스(104)에 진입한다. 플라즈마는 플라즈마 소스(104) 내의 저감 시약으로부터 생성되며, 이로써, 저감 시약을 에너자이징하고, 그리고 몇몇 구현예들에서는, 또한, 유출물을 에너자이징한다. 몇몇 구현예들에서, 유출물에 비말동반되는(entrained) 저감 시약 및/또는 재료의 적어도 일부는, 적어도 부분적으로 해리된다(disassociated). 플라즈마 생성 조건들, 포어라인 가스 주입 파라미터들, 저감 시약의 유량, 및 저감 시약의 아이덴티티(identity)는, 유출물에 비말동반되는 재료의 조성에 기초하여 결정될 수 있으며, 제어기(118)에 의해 제어될 수 있다. 플라즈마 소스(104)가 유도 결합 플라즈마 소스인 구현예에서, 해리는 수 kW의 전력(power)을 필요로 할 수 있다.
[0027] 도 2는, 프로세싱 챔버를 빠져나가는 유출물에서 타겟 재료를 저감하기 위한 휘발 방법(200)의 일 구현예를 예시하는 흐름도이다. 방법(200)은, 202에서, 유출물을 프로세싱 챔버, 예컨대, 프로세싱 챔버(101)로부터 플라즈마 소스, 예컨대, 플라즈마 소스(104) 내로 유동시키는 것으로 시작하고 - 유출물은 PFC를 포함함 -; 204에서, 저감 시약을 플라즈마 소스에 전달하며 - 저감 시약은 적어도 2.5:1의 수소 대 산소 비율을 포함함 -; 그리고 206에서, 유출물의 PFC 및 저감 시약을 저감된 재료로 변환시키기 위해, 플라즈마가 존재하는 상태에서 유출물과 저감 시약을 활성화한다(activating). 몇몇 구현예들에서, 유출물에 비말동반되는(entrained) 저감 시약 및/또는 재료의 적어도 일부는, 적어도 부분적으로 해리된다(disassociated). 유출물 내의 타겟 재료는, 플라즈마 소스에서 형성된 저감 시약을 포함하는 플라즈마가 존재하는 상태에서, 저감된 재료로 변환된다. 그런 다음에, 유출물 내의 재료는 플라즈마 소스를 빠져나갈 수 있고, 진공 소스(120)와 같은 진공 소스 내로 유동할 수 있으며, 그리고/또는 추가적으로 처리될 수 있다.
[0028] 방법(200)은, 202에서, 유출물을 프로세싱 챔버로부터 플라즈마 소스 내로 유동시키는 것으로 시작하며, 유출물은 PFC를 포함한다. 저감되기 원하는 재료들, 예컨대, PFC 화합물들을 포함하는 유출물이 플라즈마 소스(104) 내로 유동된다. 일 예에서, 배기 가스가 프로세스 챔버(101)에서 기원될(originated) 수 있고, 에칭, 증착, 세정, 등과 같은 다수의 프로세스들 중 임의의 프로세스를 수행함으로써 초래될(resulted) 수 있다. 시약 가스는, 예컨대, 시약 전달 시스템(106)에 의해, 포어라인(102) 내에 주입될 수 있다.
[0029] 204에서, 저감 시약은 플라즈마 소스에 전달될 수 있다. H2O를 사용하는 대표적인 저감 프로세스에서, 시약 전달 시스템(106)으로부터의 H2O는 플라즈마 소스(104) 내로 유동된다. H2O는 수소 함유 시약과 함께 전달될 수 있다. 수소 함유 시약들은, H2, 암모니아(NH3), 메탄(CH4) 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 일 구현에서, H2는 H2O와 동시에 전달된다. 저감 시약은 적어도 2.5:1의 수소 대 산소 비율, 예컨대, 적어도 3:1의 수소 대 산소 비율을 갖는다. 일 구현에서, 수소 대 산소 비율은 약 3:1 내지 약 10:1이다. 다른 구현예에서, 저감 시약은 H2, H2O, 암모니아, 또는 메탄 중 적어도 하나를 포함한다. 저감 시약은, 원하는 수소 대 산소 비율을 달성하기 위해, 가스들의 조합들을 더 포함할 수 있다.
[0030] 206에서, 유출물 및 저감 시약은, PFC 가스를 저감된 재료로 변환시키기 위해, 플라즈마를 사용하여 활성화될 수 있다. 플라즈마는 플라즈마 소스(104) 내에서 생성되며, 이에 의해, PFC 화합물들을 수소 할라이드 화합물들 및 옥사이드 화합물들로 변환시킨다. 수소 할라이드 화합물들 및 옥사이드 화합물들은 휘발성이며, 인간 건강 및 하류의 유출물 취급 컴포넌트들에 대해, 저감되지 않은 유출물보다 더 온화하다. 플라즈마는, 당업계에 알려진 플라즈마 생성 방법들, 예컨대, 마이크로파 플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 또는 용량 결합 플라즈마를 사용하여 생성될 수 있다. 일 구현예에서, 플라즈마는 유도 결합 플라즈마이다. 결과로 얻어진 저감된 재료는 동작 온도들 및 압력들에서 가스성일 것이다.
[0031] 앞서 설명된 구현예들은 많은 장점들을 갖는다. 예컨대, 본원에서 개시되는 기술들은 휘발성, 유독성, 및/또는 폭발성 유출물을, 더 안전하게 취급될 수 있는 훨씬 더 온화한 케미칼들로 변환시킬 수 있다. 플라즈마 저감 프로세스는, 작업자들에 의한, 그리고, 발화성 또는 독성 재료들의, 더 환경 친화적이고 안정적인 재료들로의 변환에 의한, 유출물에 대한 급성 노출(acute exposure) 면에서 인간 건강에 대해 유익하다. 플라즈마 저감 프로세스는 또한, 미립자들 및/또는 다른 부식성 재료들을 유출물 스트림으로부터 제거함으로써, 예컨대, 진공 펌프들과 같은 반도체 프로세싱 장비를 과도한 마모 및 조기 고장(premature failure)으로부터 보호한다. 게다가, 저감 기술을 진공 포어라인에 대해 수행하는 것은, 부가적인 안전성을 작업자들과 장비에 부가할 수 있다. 저감 프로세스 동안 장비 누설(leak)이 발생하는 경우, 외부 환경에 대한 낮은 압력의 유출물은, 유출물이 저감 장비를 빠져나가는 것을 방지한다. 부가적으로, 본원에서 개시되는 저감 시약들 중 많은 저감 시약들은 저-비용이고 다용도이다. 예컨대, PFC 가스들의 저감에 사용되는 바와 같은 H2O 및 H2는 다용도이며 또한 저-비용이다. 상기 언급된 장점들은 예시적이며, 제한적이지 않다. 모든 구현예들이 반드시 모든 장점들을 가질 필요는 없다.
[0032] 전술한 내용은 개시된 디바이스들, 방법들, 및 시스템들의 구현예들에 관한 것이지만, 개시된 디바이스들, 방법들, 및 시스템들의 다른 그리고 추가적인 구현예들은, 이들의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 이들의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 유출물(effluent)을 프로세싱하는 방법으로서,
    유출물을 프로세싱 챔버로부터 플라즈마 소스 내로 유동시키는 단계 - 상기 유출물은 PFC 가스를 포함함 -;
    저감 시약들(abating reagents)의 조합을 상기 플라즈마 소스에 전달하는 단계 - 상기 저감 시약은 적어도 2.5:1의 수소 대 산소 비율을 포함함 -; 및
    상기 PFC 가스를 저감된 재료로 변환시키기 위해, 플라즈마가 존재하는 상태에서 상기 유출물 및 상기 저감 시약을 활성화하는(activating) 단계를 포함하는,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 PFC 가스는 탄소-함유 가스, 질소-함유 가스 또는 황-함유 가스인,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수소 대 산소 비율은 약 3:1 내지 약 10:1인,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저감 시약은 H2를 포함하고, 상기 H2는 H2O 전기분해 시스템으로부터 전달되는,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 PFC 가스는, CF4, C2F6, C3F8, C4F10, CHF3, SF6, NF3, CH3F, 및 CH2F2를 포함하는 그룹, 또는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 가스인,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저감 시약 및 상기 유출물은 플라즈마를 형성하기 이전에 결합되는,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
  7. 유출물 가스를 저감하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    저감 시약을 플라즈마 챔버 내로 유동시키는 단계;
    유출물 가스를 상기 플라즈마 챔버 내로 유동시키는 단계 - 상기 유출물 가스는, 저감될 가스가 플라즈마와 반응하도록, PFC 가스를 포함하고, 수소 대 할로겐 비율은 약 1:1이며, 산소 대 탄소 또는 황 비율은 약 2:1임 -; 및
    상기 플라즈마 챔버에서, 상기 저감 시약으로부터 플라즈마를 생성하는 단계를 포함하는,
    유출물 가스를 저감하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 유도 결합 플라즈마인,
    유출물 가스를 저감하기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 수소 대 산소 비율은 약 3:1 내지 약 10:1인,
    유출물 가스를 저감하기 위한 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 저감 시약은 H2를 포함하고, 상기 H2는 H2O 전기분해 시스템으로부터 전달되는,
    유출물 가스를 저감하기 위한 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 저감 시약 및 상기 유출물은 플라즈마를 형성하기 이전에 결합되는,
    유출물 가스를 저감하기 위한 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 PFC 가스는, CF4, C2F6, C3F8, C4F10, CHF3, SF6, NF3, CH3F, 및 CH2F2를 포함하는 그룹, 또는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 가스인,
    유출물 가스를 저감하기 위한 방법.
  13. 유출물을 프로세싱하는 방법으로서,
    PFC 가스를 포함하는 유출물을 프로세싱 챔버로부터 플라즈마 소스 내로 유동시키는 단계;
    저감 시약을 상기 플라즈마 소스에 전달하는 단계 - 상기 저감 시약은 H2 및 H2O를 포함하고, 상기 H2 및 H2O는 적어도 3:1의 수소 대 산소 비율로 전달되며, 상기 H2는 H2O 전기분해에 의해 형성됨 -; 및
    상기 유출물 및 상기 저감 시약으로부터 유도 결합 플라즈마를 형성하여, 저감된 재료를 생성하는 단계를 포함하는,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수소 대 산소 비율은 약 3:1 내지 약 10:1인,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 PFC 가스는, CF4, C2F6, C3F8, C4F10, CHF3, SF6, NF3, CH3F, 및 CH2F2를 포함하는 그룹, 또는 이들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 가스인,
    유출물을 프로세싱하는 방법.
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