專利名稱：Pfc處理方法及其處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及PFC(全氟化碳以及一部分氟被氫取代而成的化合物(HFC))的處理方法以及處理裝置，特別涉及在半導體裝置以及液晶裝置等的制造過程中使用的PFC的處理方法以及處理裝置。
具有這樣結構的半導體裝置按如下進行制造。即，在半導體基板的表面上形成第1配線，在其上設置層間絕緣膜的氧化硅(SiO)絕緣膜，在該絕緣膜上穿設連接孔。
其次，形成第2配線層。這時通過連接孔，第1配線層和第2配線層連接。另外，層間絕緣膜通常利用化學氣相沉積法(CVD；ChemicalVapor Deposition以下稱為CVD)形成。
可是近年CVD中多使用等離子體式CVD，在該等離子體式CVD中，原本應該成膜的晶片以外的盒內產生多余的生成物(積垢物)。為此所述生成物可能從盒剝離，落在晶片上，可能影響IC制造的成品率。
為此，通常使用這樣的方法，在每次工序結束之后，將稱為PFC的氣體導入真空室，除去(清洗)所述殘留物。
圖4為顯示已有的半導體裝置的制造裝置的結構說明圖。在用于除去所述殘留物的制造裝置1中，如同圖(1)所示，真空室2的后段介有配管3，可以將水(H2O)噴霧的吹出口4和等離子體處理部5以及真空泵6連接在該配管3上，不使GWP(地球溫暖化系數(shù))為二氧化碳的數(shù)千～數(shù)萬倍高的PFC直接排放至大氣中。
也就是在清洗后的PFC中加H2O，其后在減壓下(真空中)的狀態(tài)進行等離子體處理，
由此生成二氧化碳和氟化氫，其后通過真空泵6返回至大氣壓。另外在氟化氫中由于具有強酸性，使用氮氣等充分使其稀釋，然后排放至大氣中。
另外，在同圖(2)中，在真空室2的后段上介有配管3設有真空泵6和燃燒室7。并且使用所述真空泵6，將減壓下返回至大氣壓下的PFC導入燃燒室7，該PFC和同時導入所述燃燒室7的氧氣進行如下的反應。
通過進行這樣的反應，處理真空室1的清洗中使用的PFC，防止直接排放至大氣中。
但是，所述的制造裝置中存在如下的問題。
即，在同圖(1)中所示的制造裝置中，利用四氟化碳和水的反應產生氟化氫，如前所述所述的氟化氫為強酸性，所以有可能氧化損傷配置在等離子體處理部5的后段的真空泵6的機構部分(金屬制)。另外，所述等離子體處理部5由于設置在和真空室2同樣的減壓下(真空中)，所以存在整備及檢查等困難。
一方面，在同圖(2)中所示的制造裝置中，PFC由于熱力學上的穩(wěn)定而且分子間的鍵強，要求燃燒室7中的燃燒溫度為1200℃以上(優(yōu)選1400℃以上)(分解需要高能量)，而且由于要求長時間加熱，使CF4和O2的反應可靠進行，所以使燃燒室7的結構的復雜化，需要多量的燃料。
另外，滿足所述條件(加熱溫度和加熱時間)的燃燒室7一般為大型，與清洗用中使用的PFC的量相比，處理能力非常大。為此在所述燃燒室7使用PFC的反應時，使用氮氣，將所述PFC充分地稀釋，導入燃燒室。然而由于在PFC中添加氮氣，所以有可能在燃燒的時候產生NOx。
而且，燃燒溫度低，反應中間體則產生再鍵合，再形成PFC，有可能分解率低下。
本發(fā)明著言于所述已有的問題，目的在于提供不損傷真空泵，整備檢查容易而且不需要燃燒處理的PFC的處理方法以及處理裝置。
也就是，權利要求1所述的PFC的處理方法是一種在半導體裝置等制造工序中使用的PFC的處理方法，其特征在于，將在減壓下使用的所述PFC通過真空泵轉移至大氣壓下，之后在該PFC中添加反應材料，對所述PFC和所述反應材料形成的混合氣體進行等離子體處理，利用所述PFC和所述反應材料生成聚合物。另外，所述的半導體裝置等不只是指半導體裝置，也包含液晶裝置及各種發(fā)光裝置等廣范圍的概念。
根據(jù)權利要求1所述的PFC的處理方法，對處于大氣壓狀態(tài)后的混合氣體進行等離子體處理，所以該等離子體處理在真空泵的后段進行。為此等離子體處理后的反應物沒有通過真空泵，可以防止所述反應物對真空泵的損傷。另外，由于進行等離子體處理的部分設置在大氣壓的環(huán)境中，所以可以容易地進行等離子體處理部的整備及檢查。
并且由于在使PFC和反應材料進行反應時不需要燃燒，所以不需要燃燒室，與此同時，可以防止燃燒產生NOx，反應中間體發(fā)生再結合，再形成PFC。
另外，由于經過等離子體處理混合氣體生成聚合物，所以只回收該聚合物就可以完成PFC的處理。
權利要求2所述的PFC的處理方法特征在于，所述反應材料是鏈烷烴氣體或醇。根據(jù)權利要求2所述的PFC的處理方法，利用等離子體處理氟系化合物和鏈烷烴的氣體，可以得到下述的反應。另外作為氟化系化合物氣體使用四氟化碳，鏈烷烴的氣體使用甲烷， 這時，如上述反應所示生成氟樹脂系的無害的聚合物。為此只要回收該聚合物，就可以完成PFC的處理。另外，盡管和聚合物同時也生成強酸性的氟化氫，但可以防止真空泵被配置于前段的所述的氟化氫腐蝕。
即使將反應材料選定為醇，也可以進行反應得到和所述相同的聚合物，生成氟樹脂系的無害的聚合物。為此，只回收該聚合物，就可以完成PFC的處理。另外，由于醇為液體，所以比氣體容易進行運輸?shù)鹊奶幚怼?br> 權利要求3所述的PFC的處理方法是一種在半導體裝置等制造工序中使用的PFC的處理方法，其特征在于，將在減壓下使用的所述PFC通過真空泵轉移至大氣壓下，之后在該PFC中添加水及/或氧氣，同時進行等離子體處理，分解所述PFC。根據(jù)權利要求3所述的PFC的處理方法，對處于大氣壓狀態(tài)后的混合氣體進行等離子體處理，所以該等離子體處理在真空泵的后段進行。為此等離子體處理后的反應物沒有通過真空泵，可以防止所述反應物對真空泵的損傷。另外，由于進行等離子體處理的部分設置在大氣壓的環(huán)境中，所以可以容易地進行等離子體處理部的整備及檢查。
并且由于在分解PFC時不需要燃燒，所以不需要燃燒室，與此同時，可以防止燃燒產生NOx，反應中間體發(fā)生再結合，再形成PFC。
權利要求4所述的PFC的處理裝置是一種PFC處理裝置，用于設置在連接于在半導體裝置等制造中使用PFC的真空室的真空泵的后段。
其特征在于，具有等離子體處理部和反應劑供給部，其中等離子體處理部對通過真空泵轉移至大氣壓下的所述PFC進行等離子體照射，反應劑供給部設在該等離子體處理部的前段，在所述PFC中加入反應材料，生成混合氣體；在大氣壓下對所述混合氣體崛起等離子體處理，利用所述PFC和所述反應材料生成聚合物。根據(jù)權利要求4所述的PFC的處理裝置，對處于大氣壓狀態(tài)后的混合氣體進行等離子體處理，所以該等離子體處理部設置在真空泵的后段。為此等離子體處理后的反應物沒有通過真空泵，可以防止所述反應物對真空泵的損傷。另外，由于進行等離子體處理的部分設置在大氣壓的環(huán)境中，所以可以容易地進行等離子體處理部的整備及檢查。
并且由于在使PFC和反應材料進行反應時不需要燃燒，所以不需要燃燒室，與此同時，可以防止燃燒產生NOx，反應中間體發(fā)生再結合，再形成PFC。
另外，由于經過等離子體處理混合氣體生成聚合物，所以只回收該聚合物就可以完成PFC的處理。
權利要求5所述的PFC的處理裝置特征在于，所述反應材料是鏈烷烴氣體或醇。根據(jù)權利要求5所述的PFC的處理裝置，利用等離子體處理氟系化合物和鏈烷烴的氣體或醇，可以形成聚合物。例如作為氟化系化合物氣體使用四氟化碳，鏈烷烴的氣體使用甲烷，這時可以生成氟樹脂系的無害的聚合物。只要回收該聚合物，就可以完成PFC的處理。另外，盡管和聚合物同時也生成強酸性的氟化氫，但可以防止真空泵被配置于前段的所述的氟化氫腐蝕。另外，如果反應材料選為醇，在所述作用的基礎上，由于醇為液體，所以比氣體容易進行運輸?shù)鹊奶幚怼?br> 權利要求6所述的PFC的處理裝置是一種PFC處理裝置，用于設置在連接于在半導體裝置等制造中使用PFC的真空室的真空泵的后段。
其特征在于，具有等離子體處理部和反應劑供給部，其中等離子體處理部對通過真空泵轉移至大氣壓下的所述PFC進行等離子體照射，反應劑供給部設在該等離子體處理部的前段，在所述PFC中加入水及/或氧氣；含有所述水及/或氧氣的所述PFC在大氣壓下進行等離子體處理，分解所述PFC。根據(jù)權利要求6所述的PFC的處理裝置，對處于大氣壓狀態(tài)后的進行等離子體處理，所以該等離子體處理在真空泵的后段進行。為此等離子體處理后的反應物沒有通過真空泵，可以防止所述反應物對真空泵的損傷。另外，由于進行等離子體處理的部分設置在大氣壓的環(huán)境中，所以可以容易地進行等離子體處理部的整備及檢查。
并且由于在使PFC和反應材料進行反應時不需要燃燒，所以不需要燃燒室，與此同時，可以防止燃燒產生NOx，反應中間體發(fā)生再結合，再形成PFC。
權利要求7所述的PFC的處理裝置在所述等離子體處理部的后段設有氣旋捕集器，利用所述氣旋捕集器，可以回收所述所述聚合物。根據(jù)權利要求7所述的PFC的處理裝置，可以利用旋轉運動可以有效的分離從配管中排出的聚合物和其他的氣體。
權利要求8所述的PFC的處理裝置的特征在于，在進行所述聚合物的堆積的所述氣旋捕集器的底部設有一對開閉式的隔板，將所述底部設為二室結構，利用所述隔板的開閉動作，同時進行所述聚合物的堆積和回收。根據(jù)權利要求8所述的PFC的處理裝置，由于底部由隔板形成二室結構，所以關閉上側隔板在該上側隔板的上方堆積聚合物的過程中，可以打開下側隔板，從氣旋捕集器中取出已經堆積的聚合物。然后，關閉下側隔板的同時，只要打開上側隔板就可以將該上側隔板的上方堆積的聚合物落入下側隔板的上方。反復這樣的動作，不斷驅動氣旋捕集器，可以從該氣旋捕集器中取出聚合物。
附圖的簡單說明

圖1為顯示本發(fā)明實施例相關的PFC的處理裝置的結構說明圖。
圖2為作為聚合物回收部20使用氣旋捕集器的場合的動作說明圖。
圖3為顯示本實施形態(tài)相關的PFC的處理裝置的應用例的結構說明圖。
圖4為顯示已有的半導體裝置的制造裝置的結構說明圖。
實施發(fā)明的最佳實施例下面，參照附圖對本發(fā)明相關的PFC的處理方法以及處理裝置適合的具體的實施例進行詳細地說明。
圖1為顯示本發(fā)明實施例相關的PFC的處理裝置的結構說明圖。如同圖所示，PFC的處理裝置10設在在真空室12上連接的真空泵16的后段，由從該真空室12引出的配管14和設在該配管14的途中的反應氣體導入部17、等離子體處理部18以及配管14的前端側設有的聚合物的回收部20構成。
真空室12為相對圖中無顯示的半導體基板進行CVD的裝置，通過將半導體基板投入到真空室12內，可以在其表面形成所謂多結晶硅或氧化硅的配線及表面保護膜中使用的薄膜。另外所述真空室12中設有可以導入PFC的PFC導入部22，這樣可以從CVD實施后的真空室12的內壁面除去(清洗)反應生成物構成的殘留物。
構成處理裝置10的真空泵16為使所述真空室12的內壓減壓而設置。并且利用該真空泵16可以將真空室12的真空度設定為CVD的足夠的值。另外，真空室12的清洗結束后吸引被導入所述真空室12的內部的PFC，從真空室12取出。另外，由真空泵16吸引的PFC從真空泵16的后段排向大氣壓下(PFC的流向如圖中，參照箭頭24)。
在配管14上的真空泵16的后段，如前述設有反應劑供給部的反應氣體導入部17，可以將和PFC反應的反應氣體導入配管14內。為此，在配管14中，通過反應氣體導入部17之后形成PFC和反應氣體混合的混合氣體，流向后段側。
反應氣體導入部17的后段設有等離子體處理部18。
該等離子體處理部18由挾持配管14相向配置的一對平板狀的電源電極26和設置電極28組成，在所述電源電極26上介有高壓變壓器30連接在高頻電源32上。由于這樣構成等離子體18，在驅動高頻電源32時，電源電極26和設置電極28之間的區(qū)域34上進行放電，可以使通過所述區(qū)域34的氣體的分解及反應進行。另外高頻電源32的頻率數(shù)為13MHz～20MHz程度，優(yōu)選輸出1～2KW。
也就是，如特開平7-245192號公報中所示，在電源電極26和設置電極28之間利用通過高壓變壓器30的高頻電源32施加任意的電壓。為此通過配管14的混合氣體到達等離子體處理部18時，利用施加在電源電極26和設置電極28之間的電壓產生放電。
這樣對PFC和反應氣體組成的混合氣體施加電壓，形成在所述混合氣體上施加能量的形態(tài)，構成PFC以及反應氣體的原子中存在的電子從電子層中飛出。并且脫離該電子后的原子形成代正電的粒子(離子)，飛出的電子原來為代帶負電的粒子，所以這形成等離子體。另外等離子體中的電子具有電荷的總和和原子具有的電荷的總和符號相反大小相等，所以整體幾乎為電中性。
并且，由于等離子體中的電子重量相等原子輕，所以利用施加的電壓容易接收能量，和所述原子相比進行快速的運動。為此，一旦產生等離子體其中的電子具有大的能量，利用該能量分解PFC本身和反應氣體自身。
并且，所述的公報中所述的處理分解的PFC以及構成反應氣體的元素之間在等離子體處理部18再結合，形成聚合物。
等離子體處理部18的后段設有聚合物回收部20，可以回收配管14的前端開口排出的聚合物36。另外在配管14的前端開口處設有氮氣導入部38，從該氮氣導入部38向配管14導入氮氣，由此稀釋等離子體處理部18生成聚合物36時產生的氣體。
使用這樣構成的PFC的處理裝置10，進行PFC的聚合處理，下面對此進行說明。
PFC由PFC導入部22導入真空室12內，完成該真空管12內的清洗，之后驅動真空泵16，經由配管14，排出真空泵16后段的大氣壓下。另外在本實施例中將真空室的壓力設定為0.27～0.67Pa(2～5mTorr)，同時作為PFC在本實施例使用四氟化碳(CF4)。
通過真空泵16，處于大氣壓的四氟化碳一通過反應氣體導入部17，就和反應氣體混合，形成和混合該反應氣體的混合氣體。這里本實施例在所述反應氣體中使用甲烷(CH4)，同時對于甲烷來說，供給相對四氟化碳的量的足夠的量，使所述四氟化碳的聚合反應可靠地進行。
這樣四氟化碳和甲烷混合之后的混合氣體導入等離子體部18。在此如前所述等離子體處理部18利用高頻電源32在區(qū)域34產生氣體放電，所以只要將通過配管14內沿箭頭24的方向移動的混合氣體導入等離子體處理部18的區(qū)域34，在所述混合氣體中也產生氣體放電。并且利用混合氣體的氣體放電產生如下所示的反應。 這樣利用等離子體處理，可以生成氟樹脂系的無害的聚合物36，將該聚合物36由配管14的端部排出至回收部20，可以容易地回收聚合物36。另外，在生成該聚合物36的同時產生強酸性HF，這是被由設于配管14的前端開口部附近的氮氣導入部38導入的氮氣稀釋，排放于大氣中。這樣即使產生強酸性的HF，也是真空泵16的后段，所以可以防止該真空泵16損傷。
另外，本實施例中作為PFC使用四氟化碳，不限于該實施例，例如也可以使用C4F8、C2F6、SF6(即氟系化合物氣體)。而且作為反應氣體使用甲烷時，也沒有特別限定，例如也可以使用C2H6、C3H8、C4H10、或CH3OH、C2H5OH(鏈烷烴系的氣體以及醇)。
在本實施例中，配管14的端部設有聚合物回收部20，利用該聚合物回收部20回收從配管14排出的聚合物36，不限于該實施例，也可以利用氣體的方法回收聚合物36。
圖2為作為聚合物回收部20使用氣旋捕集器的場合的動作說明圖。如同圖(1)所示，配管14的前端連接在氣旋捕集器40的主體部，利用流經配管14的氣流可以使氣旋捕集器40進行旋轉運動。并且在氣旋捕集器40的底部42上設有上側隔板44和下側隔板45隔開該底部42。另外這些隔板介有鉸鏈結構安裝，可以向圖中箭頭46的方向移動。
這樣構成的氣旋捕集器40中如同圖(1)所示，首先關閉上側隔板44，利用旋轉運動分離的聚合物36堆積于該上側隔板44的上方。并且聚合物36充分堆積于上側隔板44的上方之后，關閉下側隔板45，同時打開上側隔板44，使堆積于上側隔板44的上方的聚合物36向下側隔板45的上方移動。將該狀態(tài)示于同圖(2)。
這樣使聚合物36堆積于下側隔板45的上方之后如同圖(3)所示，關閉上側隔板44，同時打開下側隔板45，將堆積于該下側隔板45的上側的聚合物排出于氣旋捕集器40的外部。并且連續(xù)反復進行由同圖(1)到同圖(3)的動作，可以同時進行氣旋捕集器40進行的聚合物36的捕集和該聚合物36的回收。為此不需要為了回收聚合物36而隨時使處理裝置10停止，可以更加提高處理效率。
圖3為顯示本實施形態(tài)相關的PFC的處理裝置的應用例的結構說明圖。如同圖中所示，處理裝置48，對于處理裝置10而言，其真空室、真空泵、等離子體處理部具有相同的結構，所以和處理裝置10具有相同的符號，本應用例省略其說明。
本應用例中，在配管14的途中連接起泡裝置50，使該起泡裝置50內儲蓄的水52進行起泡，將水蒸氣導入配管14內。這樣在配管14內移動的四氟化碳中加入水，與該水同時將四氟化碳導入等離子體處理部18內，得到下述的反應。
這樣在四氟化碳中加入水，進行等離子體處理，可以得到二氧化碳和氟化氫，可以分解PFC。另外在本處理裝置48中，等離子體處理部18由于在真空泵16的后段，所以即使產生強酸性的氟化氫，也可以防止真空泵16的損傷。另外，本應用例中在四氟化碳中加入水，但是添加氧氣，也可以得到二氧化碳和氟氣體。
權利要求
1.一種PFC的處理方法，該方法是一種在半導體裝置等制造工序中使用的PFC的處理方法，其特征在于，將在減壓下使用的所述PFC通過真空泵轉移至大氣壓下，之后在該PFC中添加反應材料，對所述PFC和所述反應材料構成的混合氣體進行等離子體處理，利用所述PFC和所述反應材料生成聚合物。
2.如權利要求1所述的PFC的處理方法，其特征在于，所述反應材料為鏈烷烴的氣體或醇。
3.一種PFC的處理方法，該方法是一種在半導體裝置等制造工序中使用的PFC的處理方法，其特征在于，將在減壓下使用的所述PFC通過真空泵轉移至大氣壓下，之后在該PFC中添加水及/或氧氣，同時進行等離子體處理，分解所述PFC。
4.一種PFC的處理裝置，該裝置是一種用于設置在連接于在半導體裝置等制造中使用PFC的真空室的真空泵的后段的PFC處理裝置，其特征在于，具有等離子體處理部和反應劑供給部，其中等離子體處理部對通過該真空泵轉移至大氣壓下的所述PFC進行等離子體照射；反應劑供給部設在該等離子體處理部的前段，在所述PFC中加入反應材料，生成混合氣體；在大氣壓下對所述混合氣體進行等離子體處理，利用所述PFC和所述反應材料生成聚合物。
5.如權利要求4所述的PFC處理裝置，其特征在于，所述反應材料是鏈烷烴氣體或醇。
6.一種PFC的處理裝置，是一種用于設置在連接于在半導體裝置等制造中使用PFC的真空室的真空泵的后段的PFC處理裝置，其特征在于，具有等離子體處理部和反應劑供給部，其中等離子體處理部對通過該真空泵轉移至大氣壓下的所述PFC進行等離子體照射，反應劑供給部設在該等離子體處理部的前段，在所述PFC中加入水及/或氧氣；在大氣壓下對含有所述水及/或氧氣的所述PFC進行等離子體處理，分解所述PFC。
7.如權利要求4所述的PFC的處理裝置，其特征在于，在所述等離子體處理部的后段設有氣旋捕集器，利用所述氣旋捕集器，可以回收所述所述聚合物。
8.如權利要求7所述的PFC的處理裝置，其特征在于，在進行所述聚合物的堆積的所述氣旋捕集器的底部設有一對開閉式的隔板，將所述底部設為二室結構，利用所述隔板的開閉動作，同時進行所述聚合物的堆積和回收。
全文摘要
本發(fā)明涉及不損傷真空泵,整備、檢查容易而且不需要燃燒處理的PFC的處理方法以及處理裝置。在真空室12的后段介有配管14,連續(xù)設置真空泵16和反應器導入部17和等離子體處理部18和聚合物回收部20,構成處理裝置10。
文檔編號B01D53/70GK1364097SQ01800494
公開日2002年8月14日 申請日期2001年3月7日 優(yōu)先權日2000年3月13日
發(fā)明者南百瀨勇 申請人:精工愛普生株式會社