專(zhuān)利名稱：在大氣壓下產(chǎn)生的濃等離子體對(duì)處理氣體排放物的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
和現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及用等離子體處理氣體的領(lǐng)域，特別是處理如全氟化氣體(PFCS)，特別是全氟化碳?xì)怏w，和/或氫氟化碳?xì)怏w(HFCS)等氣體，用于破壞它們。
本發(fā)明涉及一種用于處理這些氣體的單元或系統(tǒng)和用于處理這些氣體的方法。
這些問(wèn)題特別涉及的一種產(chǎn)業(yè)是半導(dǎo)體工業(yè)。這是由于半導(dǎo)體制造是消耗相當(dāng)大噸位數(shù)全氟化氣體(PFCS)和氫氟化碳?xì)怏w(HFCS)的工業(yè)活動(dòng)之一。
這些氣體在等離子體腐蝕法中用于腐蝕集成電子電路的圖形，并用于離子體清洗中，尤其是用于凈化通過(guò)化學(xué)汽相沉積(CVD)生產(chǎn)薄膜材料的反應(yīng)器。
它們還用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧?，或襯底的方法中，或是另外用于除去微電路刻蝕法用的光敏樹(shù)脂的方法中。
為此，使這些PFC和/或HFC氣體在一個(gè)室或反應(yīng)器中的冷放電等離子體內(nèi)分解，以便產(chǎn)生尤其是原子氟。
原子氟與待處理或待腐蝕的材料表面處的原子起反應(yīng)，以便產(chǎn)生各種揮發(fā)性化合物，上述揮發(fā)性化合物通過(guò)真空泵送系統(tǒng)從室中抽出并送到系統(tǒng)的廢氣單元。
全氟化或氫氟化碳?xì)怏w一般不被上述方法完全消耗。設(shè)備的排放量可以超過(guò)PFC或HFC流入量的50％。
全氟化或氫氟化碳?xì)怏w的特征在于它們有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和它們?cè)诩t外線中有很高的吸收作用。因此，推測(cè)它們能通過(guò)增強(qiáng)溫室效應(yīng)對(duì)天氣整個(gè)變熱產(chǎn)生很大影響。
某些工業(yè)化國(guó)家原則上承諾減少它們的溫室效應(yīng)氣體的排放。
某些消耗這些氣體的工業(yè)選擇預(yù)先考慮法規(guī)上的改變。尤其是，半導(dǎo)體工業(yè)就處在自愿減少隨意排放的政策的前沿。
有幾種實(shí)現(xiàn)這些排放減少的技術(shù)方法。
在各種可接受的解決方案中，優(yōu)化現(xiàn)有方法似乎在可能性方面受到限制。采用各種包括替代化學(xué)方法的技術(shù)在大多數(shù)現(xiàn)有設(shè)備中是不合適的。至于回收和再利用未轉(zhuǎn)化的PFCS或HFCS的技術(shù)，如果目的是提供純度足以能使它們?cè)诜椒ㄖ兄匦吕玫漠a(chǎn)物，則是很昂貴的。
還有用于消除或破壞留在反應(yīng)器中未轉(zhuǎn)化的PFCS或HFCS的技術(shù)。
在已知的消除技術(shù)中，可以提到的有在燃燒器中或電爐中的熱轉(zhuǎn)化作用，催化氧化和等離子體技術(shù)。
這些技術(shù)尤其是對(duì)最穩(wěn)定的分子如CF4具有有限的效率，或者是不能令人滿意地有效處理在半導(dǎo)體制造設(shè)備實(shí)際操作中所遇到的PFC流，上述PFC流具有流速在最大情況下通常約為每分鐘數(shù)百標(biāo)準(zhǔn)cm3。
EP 874537，EP 847794和EP 820201介紹了PFC或HFC氣體消除的解決方案，但沒(méi)有一種解決方案給出在半導(dǎo)體生產(chǎn)單元范圍內(nèi)的任何實(shí)用的在線實(shí)施方法。其中某些所提出的解決方案(EP 820801和EP 874537)只涉及稀有氣體型的載體氣的情況，這可以在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)施，但不能在生產(chǎn)單元中實(shí)施，在生產(chǎn)單元里消耗稀有氣體作為載體氣被制造廠家排除。
目前已知的其它的用于(半導(dǎo)體制造過(guò)程之外的)過(guò)程中處理排放物的“等離子體”型解決方案中，沒(méi)有一種方案能有效的處理具有高流速的PFCS，如在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域所遇到的那些流速，上述高流速通常約為每分鐘約數(shù)百標(biāo)準(zhǔn)cm3。
在所有領(lǐng)域其中包括半導(dǎo)體領(lǐng)域中所用的技術(shù)，尤其是所有利用PFC和/或HFC氣體的技術(shù)的情況下，產(chǎn)生同樣的問(wèn)題。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及用等離子體處理氣體的系統(tǒng)，它包括-一個(gè)泵送裝置，其出口處在一個(gè)基本上等于大氣壓的壓力下；-在泵的下游用于產(chǎn)生大氣壓等離子體的裝置。
這種系統(tǒng)證明很適合于在基本上等于大氣壓或約等于大氣壓的壓力下，處理與一種載體氣混合的PFC或HFC型氣體，尤其是在PFCS的濃度在每分鐘數(shù)十升氮?dú)饣蚩諝庵袨?.1％-1％的數(shù)量級(jí)。
優(yōu)選的是，等離子體是一種非局部熱力學(xué)平衡的等離子體，也就是說(shuō)，一種其中至少一個(gè)放電區(qū)不處于局部熱力學(xué)平衡的等離子體。
一種保持在MHz或GHz范圍內(nèi)的高頻下，例如在大于50MHz或約數(shù)百M(fèi)Hz或幾GHz的頻率下的等離子體，使它能保持這種非局部熱學(xué)平衡等離子體。
為了達(dá)到等離子體的高轉(zhuǎn)化效率，在泵下游用于產(chǎn)生等離子體的裝置如此選擇，以便產(chǎn)生一個(gè)電子密度為至少1012cm-3，例如在1012和1015cm-3之間，或優(yōu)選的是在1013和1014cm-3之間。
優(yōu)選的是，泵下游的壓降限制到小于300mbar。
現(xiàn)在，在泵的下游采用一種大氣壓等離子體，可以在其內(nèi)部保持放電的放電管中或一般是管狀介電室中，產(chǎn)生對(duì)本發(fā)明處理系統(tǒng)的有效操作是有害的等離子體中的徑向收縮現(xiàn)象。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，選擇一種具有直徑在8毫米和4毫米之間，或8毫米和6毫米之間的等離子體管，以便保持一種適度的收縮。
另外可以選擇長(zhǎng)度在100毫米和400毫米之間的等離子體管，以便限制泵下游的壓降。
根據(jù)另一方面，用于產(chǎn)生等離子體的裝置包括一個(gè)等離子體放電管，待處理的氣體向下通過(guò)這個(gè)放電管。
這使得能限制用沉積的液體沾污或堵塞放電管的危險(xiǎn)，上述沉積的液體可能導(dǎo)致使微波功率耦合到等離子體中產(chǎn)生波動(dòng)或?qū)е卤玫南掠螇航颠^(guò)大。
因此，可以在等離子體管的底部部分設(shè)置排放裝置，以便回收液體冷凝物，并從處理回路中除去它們。
根據(jù)另一個(gè)方面，在氣路中可以設(shè)置烘爐干燥或放液裝置，以便限制固體或冷凝物的沉積，上述固體或冷凝物的沉積可能會(huì)增加泵下游的壓降。
本發(fā)明還涉及一種反應(yīng)器單元，它包括一個(gè)反應(yīng)室，產(chǎn)生至少一種PFC或HFC氣體，另外還包括一個(gè)如上所述的PFC或HFC處理系統(tǒng)。
反應(yīng)室是，例如一種用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧せ蛞r底的設(shè)備的一個(gè)部件，或是一種用于除去微電路刻蝕法中所有光敏樹(shù)脂的反應(yīng)器，或是一種用于在等離子體凈化過(guò)程中沉積薄膜的反應(yīng)器。
本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體襯底的設(shè)備，該設(shè)備包括一種反應(yīng)器，用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或處理半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧ぃ蛞r底的反應(yīng)器，或者另外是用于除去微電路刻蝕法所用光敏樹(shù)脂，或是是一種用于在等離子體凈化過(guò)程中沉積薄膜的反應(yīng)器；-用于抽出反應(yīng)器中氣氛的第一裝置；-一個(gè)如上所述的處理系統(tǒng)。
處理系統(tǒng)優(yōu)選的是設(shè)置在反應(yīng)器附近。有利的是，它可以設(shè)置在處理或生產(chǎn)或腐蝕或凈化單元的設(shè)施地板上，或是另外設(shè)置在一個(gè)制造或處理或生產(chǎn)或腐蝕或凈化車(chē)間的地板上。
本發(fā)明還涉及一種用等離子體處理氣體的方法，該方法包括-在基本上等于大氣壓的壓力下，泵送待處理的氣體；-用一大氣壓等離子體處理上述氣體。
待處理的氣體可以與一種基本上是在大氣壓下的載體氣，例如氮?dú)饣蚩諝忸A(yù)混合，上述氮?dú)饣蚩諝庥玫獨(dú)饣蚩諝鈬娚溲b置注射。
氮?dú)饣蚩諝饩哂邢♂屝Ч?在危險(xiǎn)的反應(yīng)產(chǎn)物情況下)和產(chǎn)生等離子體的作用。
有利的是，等離子體處理是在一種放電管中進(jìn)行，過(guò)程包括事先匹配這個(gè)放電管直徑的步驟，以便限制在這個(gè)放電管中的徑向放電收縮現(xiàn)象。
該方法可以應(yīng)用于反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)，上述反應(yīng)生產(chǎn)或排放至少一種待用處理方法處理的廢氣。
上述反應(yīng)可以，例如是一種用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理半導(dǎo)體類(lèi)，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧?，或襯底的反應(yīng)，或是一種用于除去微電路刻蝕法所用光敏樹(shù)脂的反應(yīng)，或是用于在等離子體凈化，使用PFC和/或HFC氣體，廢氣，尤其是PFC和/或HFC氣體進(jìn)程中沉積薄膜的反應(yīng)。


鑒于下面的描述，本發(fā)明的一些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得更顯而易見(jiàn)。描述涉及參照附圖給出的一些示例性的例子，但不沒(méi)有任何限制的意思，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的示意圖；圖2是一種等離子體源的示意圖；圖3和4示意性地示出了半導(dǎo)體生產(chǎn)裝置。
實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明首先將在一個(gè)半導(dǎo)體生產(chǎn)廠的范疇內(nèi)說(shuō)明本發(fā)明。
該生產(chǎn)廠裝備有根據(jù)本發(fā)明的處理系統(tǒng)，如圖1所示，它包括一個(gè)生產(chǎn)反應(yīng)器或蝕刻機(jī)2，一個(gè)泵系統(tǒng)，和一個(gè)裝置8，泵系統(tǒng)包括一個(gè)高真空泵4，如渦輪分子泵4和一個(gè)低真空泵(roughing pump)6，而裝置8用于消除PFC和/或HFC化合物，裝置8屬于等離子發(fā)生器型。
在運(yùn)行時(shí)，泵4保持過(guò)程室中必要的真空并抽出排放的氣體。
反應(yīng)器2被供給用于處理半導(dǎo)體產(chǎn)品的氣體，尤其是供給PFC和/或HFC氣體。氣體供給裝置因此供給反應(yīng)器2，但這些在圖中未示出。
通常，這些氣體是以約10，或幾十到幾百sccm(每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米)的數(shù)量級(jí)，例如在10和200或300sccm之間的流速加入反應(yīng)器。
通常，這些氣體不是完全被半導(dǎo)體制造或處理過(guò)程所消耗，這種消耗的最高比例可能大于50％。因此，在低真空泵6的下游，十分普遍的是具有數(shù)十到數(shù)百sccm，例如在10和100或200sccm之間的PFC或/或HFC流速。
裝置8可用來(lái)處理(離解或不可逆轉(zhuǎn)變)這些未消耗的PFC和/或HFC化合物的，但它們也可以由此產(chǎn)生一些副產(chǎn)品，如F2，和/或HF，和/或SiF4，和/或WF6，和/或COF2，和/或SOF2，和/或SO2F2，和/或NO2，和/或NOF，和/或SO2。
這些裝置8是用于使進(jìn)入裝置8的氣體分子離解及用于形成反應(yīng)性化合物，尤其是氟化化合物的裝置。
更具體地說(shuō)，裝置8的等離子體用來(lái)通過(guò)剝離起初是中性的氣體分子中的電子使經(jīng)受等離子體的氣體分子電離。
由于放電作用，使待處理或待提純的氣體分子，尤其是基本氣體的分子離解，因此形成比起初分子尺寸更小的基團(tuán)，并在此之后，根據(jù)具體情況，基本氣體分子的各單個(gè)原子，若干原子和碎片這樣受激發(fā)，同時(shí)基本上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
在通過(guò)放電之后，基本氣體的各原子或分子分別去激發(fā)和重新組合，以便在此后變成原封不動(dòng)。
相反，一些雜質(zhì)經(jīng)歷，例如通過(guò)形成具有與起初分子化學(xué)性質(zhì)不同的新分子碎片的離解和/或不可逆轉(zhuǎn)變，此后，上述雜質(zhì)可以通過(guò)合適的后續(xù)處理從氣體中提取出來(lái)。
反應(yīng)單元10用來(lái)使在裝置8處理中所產(chǎn)生的化合物與一相應(yīng)的反應(yīng)元素(例如一種固體反應(yīng)吸附劑)反應(yīng)，來(lái)破壞上述化合物。裝置10處理所產(chǎn)生的氣體(實(shí)際上，是裝滿PFC和/或HFC型化合物和/或其它雜質(zhì)(如上述那些雜質(zhì))的載體氣)然后被排放到環(huán)境空氣中，但沒(méi)有危險(xiǎn)，因?yàn)镻FC和/或HFC的比例適合于環(huán)境保護(hù)(通常，低于初始濃度的1％)并且很低的，允許的有害雜質(zhì)的比例，也就是說(shuō)低于法定的排放限，通常低于0.5ppm或低于1ppm。
由于安全原因，來(lái)自反應(yīng)器或來(lái)自生產(chǎn)室2的氣態(tài)排放物在低真空泵或低真空泵送裝置的下游或排放中，在基本上是大氣壓下的氮?dú)?具有一種添加氣體，亦即氧)或空氣中是十分稀的。因此，系統(tǒng)包括在圖1中未示出的氮?dú)?和氧)或空氣噴射裝置。空氣或氮?dú)?和氧)在低真空泵的高壓階段噴射。
優(yōu)選的是，注入通過(guò)低溫蒸餾所得到的干氮?dú)庾鳛橄♂寶怏w。因此，稀釋減少了一些與可能存在殘余水分有關(guān)的一些問(wèn)題(下面說(shuō)明)，殘余水分的存在導(dǎo)致形成非氣態(tài)產(chǎn)物(H2SO4或HNO3或SiOxNy，或在鎢腐蝕情況下，WOx或WOF4)或其它問(wèn)題，如SiF4或WF6的水解，造成剛好在凈化等離子體之前沉積。
這種稀釋作用施加了在低真空泵6下游的流體流速，通常遇到的流速約為每分鐘幾十升(例如，在10和50升/分鐘之間)的氮?dú)饣蚩諝?，上述流體流含有0.1％-1％的PFC和/或HFC。
泵下游的壓力約為大氣壓數(shù)量級(jí)，例如在0.7bar或0.8bar和1.2bar或1.3bar之間。
在大氣壓下，利用一種載體氣，如空氣或氮?dú)庑枰罅康哪芰?，以便通過(guò)等離子體發(fā)生裝置8使氣體電離并保持等離子體(每厘米放電管至少150W，例如每厘米放電管約200W；根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，可以選擇每厘米放電管在150和500W的功率之間)。
由裝置8所產(chǎn)生的等離子體優(yōu)選的是不處于局部熱力學(xué)平衡(LTE)。這種等離子體也可以是一種其中至少一個(gè)放電區(qū)不處于局部熱力學(xué)平衡的等離子體。因此，能用一種微波炬，上述微波炬一般歸類(lèi)于熱等離子體，但微波炬的“包絡(luò)”區(qū)基本上不處于LTE，上述包絡(luò)區(qū)形成一相當(dāng)大的放電體積部分，并且在其中大多數(shù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)都可能發(fā)生。
優(yōu)選的是，放電或等離子體源具有在MHz和GHz范圍內(nèi)由一HF場(chǎng)保持的類(lèi)型。在這些高頻下，電子主要或唯一地響應(yīng)激勵(lì)場(chǎng)，并因而這些放電的脫離LTE特征。控制偏離熱力學(xué)平衡使轉(zhuǎn)化化學(xué)(conversionchemistry)能通過(guò)控制副產(chǎn)物的性質(zhì)優(yōu)化。各種外部操作參數(shù)對(duì)這種偏離有影響，例如選擇稀釋氣體或小量加入某些添加氣體，或是激發(fā)頻率。這種頻率也對(duì)等離子體的密度有影響，它一般隨頻率增加而增加。在大氣壓下由微波場(chǎng)所保持的等離子體具有很高的密度(在2.45GHz處為1012-1015cm-3，而更具體地說(shuō)，在氮?dú)饣蚩諝庵袨?013-1014cm-3)，上述高密度有助于在PFCS和/或HFCS的轉(zhuǎn)化中達(dá)到高效率。
實(shí)際上，頻率將從集中在433.92MHz，915.00MHz，2.45GHz和5.80GHz上的一個(gè)頻帶中選擇。正在40.68MHz之下的頻帶已經(jīng)在射頻范圍之內(nèi)，因此，等離子體的密度將太低，以致不能得到高效率。
有幾類(lèi)可以在大氣壓下工作的高頻等離子體源族，它們形成不同放電特性范圍并具有各種優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn)，特別是就設(shè)計(jì)和制造的簡(jiǎn)單性，對(duì)所提出問(wèn)題實(shí)施的方便，及費(fèi)用等方面而言，具有各種優(yōu)點(diǎn)或缺點(diǎn)。
在設(shè)計(jì)應(yīng)用的范圍內(nèi)，可以用下面四類(lèi)等離子體源。
第一類(lèi)包括保持在諧振腔內(nèi)的等離子體。諧振腔可以通過(guò)一個(gè)波導(dǎo)管或一個(gè)同軸線供能。放電的空間延伸受腔的大小限制。等離子體的電子密度不能顯著超過(guò)在相應(yīng)的頻率下的臨界密度，尤其是與表面波等離子體源不同。
另外相關(guān)的是保持在一個(gè)波導(dǎo)管內(nèi)的等離子體，上述波導(dǎo)管實(shí)際上可以比作不完美的腔。這些等離子體也具有上述兩種限制，亦即大小和電子密度。而且，最大放電程度對(duì)應(yīng)于波導(dǎo)管橫斷面若干尺寸的其中之一。
炬代表第三類(lèi)能在本申請(qǐng)的范圍之內(nèi)使用的高頻等離子體源。放電形成一種負(fù)載，所述負(fù)載在一段傳輸線(一般是同軸線)的端部處吸收HF功率。炬可以通過(guò)一同軸線或一個(gè)波導(dǎo)管供能。功率的增加造成火焰和包絡(luò)二者的密度和體積增加。
能在大氣壓下工作的第四類(lèi)高頻等離子體源包括表面波加熱電極家族。在表面波等離子體源的范疇內(nèi)，可以在不必重新設(shè)計(jì)場(chǎng)加熱電極的情況下，通過(guò)簡(jiǎn)單地增加入射微波功率，增加等離子體柱的范圍。柱中的等離子體密度超過(guò)臨界密度。
在由M.Moisan和J.Pelletier編輯的“Microwave Excited Plasmas”，Elsevier，Amsterdam，1992，的第4和第5章中，給出了有關(guān)這些各種類(lèi)型等離子體的更詳細(xì)的信息。
對(duì)于每分鐘約數(shù)十升氮?dú)饣蚩諝廨d體氣流速(在PFCS和/或HFCS濃度在0.1％和1％或百分之幾之間的情況下)，用大氣壓HF等離子體源十分可能達(dá)到轉(zhuǎn)化程度大于95％。
無(wú)論采用什么等離子體源(炬除外)，它都應(yīng)用一種一般是放電保持在其內(nèi)的管狀的室或是一種在其內(nèi)產(chǎn)生放電的介電管。例如，它可以是EP1014761中所述的一種類(lèi)型的管。長(zhǎng)度在100和400毫米之間，例如約300毫米和內(nèi)徑在4毫米和8毫米之間的管或管狀室避免將過(guò)大的壓降引入泵的下游，亦即，與下游的低真空泵6不兼容。這是由于低真空泵一般是能在下游壓降至多300mbar的情況下工作，在400mbar附近的太大的壓降一般造成低真空泵停止工作，上述情況在半導(dǎo)體生產(chǎn)線應(yīng)用中難以接受。
盡管選擇一支合適長(zhǎng)度的管，但另一個(gè)問(wèn)題是在位于低真空泵下游的氣路中形成固體和/或液體沉積物。這種沉積可能發(fā)生并又產(chǎn)生壓降和/或腐蝕作用，上述壓降和/或腐蝕作用易于損害生產(chǎn)單元的工作并造成停產(chǎn)。例如，在進(jìn)行冷卻的區(qū)域，尤其是在等離子體的下游，情況就是這樣。
而且，在大氣壓HF放電中，及在通常由泵6所施加的流速范圍(每分鐘數(shù)十升載體氣)內(nèi)，可能發(fā)生一種徑向收縮現(xiàn)象，電子密度從管的軸線朝周邊方向降低，而在周邊處流動(dòng)的氣體分子在其路線上比靠近管軸線流動(dòng)的那些氣體分子遇到更少的活性物質(zhì)。在某些情況下，放電可以不再充滿整個(gè)橫斷面，并且人們可以目擊出現(xiàn)若干以不穩(wěn)定方式移動(dòng)的等離子體細(xì)絲，因此，轉(zhuǎn)化率突然下降。
收縮的程度取決于幾個(gè)因素，尤其是管直徑，稀釋氣體的性質(zhì)，雜質(zhì)和輔助氣體，通量的速度，管壁的導(dǎo)熱率及激發(fā)頻率。一般，所有其它都相等，當(dāng)放電室的內(nèi)徑減少或頻率下降，收縮程度都下降。然而，管的直徑不能任意地減小，因?yàn)橐环矫?，管壁上的熱?yīng)力相應(yīng)地增加，另一方面，橫跨等離子體凈化反應(yīng)器8的壓降根據(jù)總流速可能起阻止作用(例如在幾個(gè)低真空泵連接在一起的情況下)。
現(xiàn)在，如上所述，過(guò)大的壓降導(dǎo)致低真空泵6停止工作，并因此造成整個(gè)生產(chǎn)裝置停止生產(chǎn)。
為了減少收縮和得到高轉(zhuǎn)化度，而同時(shí)不對(duì)低真空泵6施加過(guò)大的壓降，管的內(nèi)徑可以選定在8毫米和4毫米之間。通過(guò)在最有利的條件下操作，減少了能得到規(guī)定轉(zhuǎn)化度的放電長(zhǎng)度。
因此，最好在工廠運(yùn)行之前，選擇管的內(nèi)徑，以便收縮現(xiàn)象不太顯著。采用可變直徑的管能使過(guò)程的效率改變。
增加放電中PFC分子路線長(zhǎng)度的另一種方法，是，例如通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)渦流以便使粒子的路線是曲線而不是直線改變氣流流動(dòng)的方法。
優(yōu)選的是，管具有約1毫米或在1和1.5毫米之間的厚度。
管因此是薄的。在運(yùn)行時(shí)，它的外表面的溫度全都更高。然而，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)(從試驗(yàn)運(yùn)行的最后數(shù)百小時(shí))，這不會(huì)損害冷卻流體的熱穩(wěn)定性這種流體即使在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)也不經(jīng)歷任何明顯的變壞。
而且，一種具有接近1毫米厚度的管能進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，以便監(jiān)測(cè)等離子體源的合適工作，尤其是監(jiān)測(cè)等離子體柱的長(zhǎng)度。在空氣或氮?dú)獾牡入x子體可以用光學(xué)方法穿過(guò)具有1毫米或在1毫米和1.5毫米之間厚度的管檢測(cè)，而穿過(guò)具有2毫米的管要困難得多。
視所選定的等離子體源的類(lèi)型而定，這些一般原理可以應(yīng)用于各種方法，并且在或多或少程度上幫助優(yōu)化轉(zhuǎn)化效率。
在一個(gè)諧振腔中，至少如果限定在實(shí)際腔模式，則等離子體密度不會(huì)大大超過(guò)臨界密度。這是由于如果功率增加，則可能出現(xiàn)表面波模式，如果腔體通過(guò)在其末端處使壁傳導(dǎo)，同時(shí)用另外的方法使波前進(jìn)而保持封閉，則上述表面波相當(dāng)于駐波。在表面波模式情況下，密度總是大于臨界密度。對(duì)于一種封閉式腔體，沿著管的放電程度受腔體的大小限制。因此，通過(guò)制造選定管的長(zhǎng)度，以便提供足夠的等離子體體積來(lái)得到所希望的轉(zhuǎn)化率。
同樣類(lèi)型的考慮應(yīng)用于在波導(dǎo)管中的放電。在這種情況下，波導(dǎo)管橫斷面的一個(gè)尺寸確定放電的最大長(zhǎng)度，除非，對(duì)于足夠的功率和視波導(dǎo)管的構(gòu)造而定，波傳播到波導(dǎo)管的外部，然后變成一種表面波加熱電極。而且波導(dǎo)管的尺寸將滿足在所研究的頻率下，導(dǎo)波傳播模式存在的條件。
炬的情況則顯著不同，在進(jìn)入室的等離子體火焰的內(nèi)錐和包絡(luò)二者都是，上述室的尺寸與噴嘴的尺寸相比一般都十分大，因此，不會(huì)擾動(dòng)流動(dòng)的規(guī)整性和火焰的對(duì)稱。這種室用來(lái)收集充滿副產(chǎn)品的氣流，因此，使它對(duì)著位于下游的后處理裝置。噴嘴形狀的詳細(xì)情況(小孔的數(shù)量和尺寸及在橫斷面中的位置)起一種控制物質(zhì)在火焰中路線的作用。還可以指出，可以優(yōu)化室中的流動(dòng)用于同一目的。
最后，在表面波等離子情況下，放電的程度不受場(chǎng)加熱電極傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的大小限制，因此，它不必根據(jù)所希望的性能相配。通過(guò)增加由發(fā)生器所傳送的入射HF功率，可以將管中的放電長(zhǎng)度增加到所希望的值。
圖1所示系統(tǒng)所有處理裝置的氣路包括從低真空泵6開(kāi)始，輸送流出物進(jìn)入反應(yīng)等離子體組件8的管線7，然后是將等離子體連接到副產(chǎn)品后處理裝置10的管線9，及最后用于將去毒后的氣體排入大氣的管線12，上述去毒后的氣體可以沒(méi)有任何危險(xiǎn)地排放。對(duì)這些管線可以加各種流體操縱元件(旁通閥和各種用于維護(hù)的清潔和隔離設(shè)施)及安全傳感器(流動(dòng)錯(cuò)誤和過(guò)壓報(bào)警)，圖1未示出這些。為了可靠運(yùn)行，選擇各回路元件使之與同它們接觸的產(chǎn)品相匹配。
而且還可以有烘爐干燥或過(guò)濾(trapping)系統(tǒng)。
這是由于通過(guò)低真空泵6抽出并返回大氣壓的排出物并非都必須保持氣態(tài)形式。一般由于稀釋氣體中殘留的水分(幾百PPMV)存在而使問(wèn)題變得嚴(yán)重。例如，SF6腐蝕過(guò)程可能產(chǎn)生固體硫，H2SO4和HNO3等。某些排出物可以冷凝或以固態(tài)形式沉積，因此，有增加低真空泵6下游壓降的危險(xiǎn)。結(jié)果，有一種上面已經(jīng)提到的低真空泵6的危險(xiǎn)，并且在上述危險(xiǎn)情況下，整個(gè)生產(chǎn)單元停止生產(chǎn)。
而且，考慮上面已經(jīng)提到的徑向收縮現(xiàn)象，管狀等離子體室的直徑一般不可以超過(guò)約10毫米。對(duì)于約數(shù)十Slm(通過(guò)低真空泵6施加)的總流速，氣流的速度是這樣的，以致對(duì)大多數(shù)在等離子體中產(chǎn)生的熱能來(lái)說(shuō)，熱交換(徑向熱擴(kuò)散)太慢而不能被流體帶走用于冷卻室。由于需要保持氮?dú)饣蚩諝庵凶銐驖獾入x子體的微波功率很高的結(jié)果，在低放電室的下游輸送相當(dāng)大量的熱含量。在這個(gè)區(qū)域，氣體通過(guò)冷卻裝置，例如通過(guò)一種水熱交換器結(jié)構(gòu)被迅速冷卻，以防管線被破壞。這樣做，一個(gè)用于冷凝殘留物的優(yōu)選區(qū)域因此產(chǎn)生腐蝕和/或上述管線堵塞，并因此，又有增加真空泵6下游壓降的危險(xiǎn)。
在這些條件下，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，與目前所有的等離子體裝置不同，防止凈化反應(yīng)器8以上行流，利用反應(yīng)器頂部處的交換器操作。
而且，在上行流情況下，固體和液體殘留物可以簡(jiǎn)單地在重力作用下返回等離子體室，并損害其運(yùn)行。例如在SF6腐蝕情況下，可以看出，硫酸，它是一種具有低蒸汽壓的粘性液體，潤(rùn)濕管的內(nèi)壁，所述硫酸由于具有很差的介電性能而妨礙等離子體再次點(diǎn)燃。因而管必須進(jìn)行清洗和干燥，由于其幾何形狀而更難處理。
由于這些原因，因此，最好是使氣流的流動(dòng)方向顛倒并使氣流向下流動(dòng)。可任選地，排放裝置可以設(shè)置在管的底部中，例如設(shè)置在能使液體殘留物排放到底部點(diǎn)的交換器收集器結(jié)構(gòu)中。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的處理裝置8，它包括一個(gè)微波發(fā)生器14，一個(gè)波導(dǎo)管18和一個(gè)放電管26。放電管26安放在一個(gè)套管20中，上述套管20用一種導(dǎo)電材料制造，例如文獻(xiàn)EP-820810中所述的材料。
這種Surfatron-guide另外設(shè)置裝置24，52，用于調(diào)節(jié)波導(dǎo)柱塞46和與放電管同軸的調(diào)諧柱塞48的軸向位置。該第二柱塞形成一個(gè)四分之一波長(zhǎng)陷波器。它固定到一個(gè)例如用Teflon制造的滑動(dòng)圓盤(pán)50上。裝置24，52實(shí)際上是桿件，它們可以用手動(dòng)起動(dòng)以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的阻抗。
在圖2中，氣體根據(jù)上述情況向下流動(dòng)。標(biāo)號(hào)22還代表在管16底部位置中的排放裝置，用于將液體殘留物排放到底部點(diǎn)。
管線的長(zhǎng)度可能影響實(shí)際到達(dá)后處理系統(tǒng)10的產(chǎn)品性質(zhì)?？梢灾赋?，在系統(tǒng)10具有一種固體反應(yīng)吸附劑的情況下，將上述這系統(tǒng)盡可能靠近等離子體出口設(shè)置，以便它只處理其專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于處理的氣態(tài)產(chǎn)物。
最好選擇后處理系統(tǒng)10的規(guī)格，以便考慮過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)品(腐蝕性的含氟氣體，如HF，F(xiàn)2，COF2，SOF2等，氮氧化物等)及PFC轉(zhuǎn)化等離子體。利用偏離熱力學(xué)平衡不能提供用于控制這些副產(chǎn)物各自濃度的絕對(duì)靈活性。
而且，可以，例如在用戶處的已有工廠或已形成的凈化方法的情況下，預(yù)先強(qiáng)加后處理裝置10的某些特點(diǎn)。
一般來(lái)說(shuō)，為等離子體源(尤其是為放電室和氣體出口)及電磁能供應(yīng)設(shè)置冷卻裝置。除了提取熱功率之外，可以強(qiáng)加某些溫度范圍，以便例如防止在停止工作時(shí)冷凝。因此，最好是設(shè)計(jì)冷卻回路的結(jié)構(gòu)體系，以便能利用設(shè)備中的標(biāo)準(zhǔn)水冷式網(wǎng)絡(luò)作為制冷源。
入射的HF功率是電磁能回路和等離子體源二者的運(yùn)行參數(shù)。為了使等離子體在合適的能效條件(功率有效的傳輸?shù)降入x子體中)工作，設(shè)法使由發(fā)生器所反射的功率和場(chǎng)加熱電極結(jié)構(gòu)中的加熱損失減至最少。
根據(jù)等離子體源的設(shè)計(jì)，可以采用外部調(diào)節(jié)裝置以保證正確的阻抗調(diào)諧，如可以在波導(dǎo)管端部處移動(dòng)的短路柱塞46(圖2)或調(diào)諧螺釘。
阻抗調(diào)諧可以對(duì)操作條件(設(shè)備起動(dòng)/停止，多級(jí)過(guò)程，漂移和波動(dòng))相對(duì)不太敏感?；谇惑w的系統(tǒng)比，例如表面波系統(tǒng)“更尖銳”，且它可以表示提供隨反射功率測(cè)量而動(dòng)的自動(dòng)調(diào)諧裝置。反射功率一般也是表征等離子體源正確運(yùn)行的參數(shù)，不正常一般與反射功率明顯增加有關(guān)。
然而，這是不對(duì)稱的，并且可以用其它物理參數(shù)來(lái)保證合適的操作安全，如等離子體的某些特征(范圍，亮度等)，這些特征通過(guò)若干光學(xué)傳感器或等離子體中異常熱變化來(lái)診斷。等離子體源另外設(shè)置合適的起動(dòng)裝置。這是由于當(dāng)建立HF功率時(shí)，氮?dú)饣蚩諝獾入x子體在大氣壓下不能自發(fā)地起動(dòng)。
在實(shí)際中，可能存在與半導(dǎo)體制造單元中集成和操作有關(guān)的限制。然而，一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明所提出的結(jié)構(gòu)可以與這個(gè)領(lǐng)域中操作過(guò)程機(jī)器的方法協(xié)調(diào)，并與半導(dǎo)體制造的通常操作，例如只在過(guò)程階段中間歇操作的情況協(xié)調(diào)，與合適的停止/起動(dòng)程序協(xié)調(diào)及一種用于使帶泵和帶沉積/腐蝕設(shè)備的控制器接口的單元協(xié)調(diào)。
它也與常常由半導(dǎo)體生產(chǎn)單元的結(jié)構(gòu)所要求的占據(jù)小面積相匹配，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體生產(chǎn)設(shè)施中存在場(chǎng)地面積不足和場(chǎng)地面積的費(fèi)用問(wèn)題。
如圖3和4所示，可以選擇各種安排。
如圖3所示，處理單元8可以在生產(chǎn)單元中設(shè)施地板60上距機(jī)器或反應(yīng)器2或距低真空泵6幾米遠(yuǎn)(如少于5米)設(shè)置。反應(yīng)器2本身位于制造車(chē)間62中。
在圖4情況下，處理單元可以與真空泵6更緊湊和一體化，并盡可能接近制造車(chē)間62地板上的設(shè)備2。
現(xiàn)在將給出一個(gè)特別舉例說(shuō)明的例子。它涉及一種用于SF6/C4F8腐蝕反應(yīng)器的表面波系統(tǒng)。
1.微波電路和場(chǎng)加熱電極選定的激勵(lì)頻率是2.45GHz。在這種頻率下，使用一種符合WR340標(biāo)準(zhǔn)的具有一合理大小的橫截面的波導(dǎo)管，能轉(zhuǎn)移足夠應(yīng)用的微波功率(幾KW)。場(chǎng)加熱電極可以屬于Surfatron-guid或Surfaguide類(lèi)型，后者提供更大的簡(jiǎn)單性。一個(gè)Surfaguide僅通過(guò)調(diào)節(jié)在其端部處封閉波導(dǎo)管的活動(dòng)的短路柱塞的位置，就能提供極好的阻抗調(diào)諧，而不必用三螺旋匹配器。
因此，微波電路包括-一個(gè)微波發(fā)生器(開(kāi)關(guān)式電源和磁控管頭)，所述微波發(fā)生器具有可調(diào)功率高達(dá)6KW的最大功率；-一個(gè)充水的循環(huán)器，適合于耗散所有反射的功率，因此，沒(méi)有反射功率返回磁控管；-用于測(cè)量入射功率和反射功率的裝置；-Surfaguide場(chǎng)加熱電極，與介電放電管一起，構(gòu)成等離子體源；-最后，一個(gè)活動(dòng)的短路柱塞，在波導(dǎo)管的末端處，手動(dòng)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)式操作，用于阻抗調(diào)諧。
2.氣路這種氣路主要用一種耐含氟腐蝕性產(chǎn)物的材料，亦即PVDF或PFA型聚合物制成，不過(guò)等離子體源8的活性部件和有大量熱產(chǎn)生的元件，如與放電管緊鄰的下游部件除外，上述各部件仍然用金屬或陶瓷材料制造。
在低真空泵6的排氣側(cè)，一個(gè)旁通閥系統(tǒng)(一個(gè)三通閥或三個(gè)兩通閥，視商業(yè)上的可用性而定)使它能避免在操作事故或維護(hù)階段期間處理系統(tǒng)通過(guò)氣流。這些閥機(jī)械或電氣接口，以防任何不合時(shí)宜的封閉排氣，上述不合時(shí)宜的封閉會(huì)造成壓力升高并使泵停止工作。等離子體凈化單元8本身包括用于檢測(cè)待處理的氣流中任何過(guò)大壓降的裝置。
放電管是雙壁式管，冷卻通過(guò)一液壓齒輪泵使介電流體在這兩個(gè)壁之間循環(huán)來(lái)提供。這種流體又通過(guò)與輸送到半導(dǎo)體制造單元設(shè)施的冷自來(lái)水熱交換持續(xù)地冷卻。與等離子體接觸的中心管用一種合適的陶瓷材料制造，上述陶瓷材料是一種優(yōu)良的絕緣材料，難熔和耐化學(xué)應(yīng)力，并且耐腐蝕性含氟物質(zhì)的化學(xué)侵蝕。
盡管一般不處于熱平衡，由于大氣壓微波等離子體不是一種與低壓放電類(lèi)似的“冷”等離子體，氣體在離開(kāi)放電管時(shí)的溫度可以很高。因此，在被送入下游管之前，氣體通過(guò)一種水熱交換器冷卻，這種冷卻可能引起局部液體或固體產(chǎn)物冷凝(理想的情況是能將其適當(dāng)?shù)厥占?，以便不遭受設(shè)備堵塞的危險(xiǎn)。由于這個(gè)原因，如上所述，操作是用一種下行流進(jìn)行，交換器設(shè)置在一個(gè)低的位置中。合適的抽出使得能在必要時(shí)每隔一定時(shí)間排放收集器。
用于中和腐蝕性含氟氣體的裝置10最好是安裝在等離子體下游的一個(gè)短距離處。它是一種帶有固體反應(yīng)吸附劑，優(yōu)選的是用來(lái)固定分子氟，的筒，如果腐蝕或清洗過(guò)程不用水或氫，則分子氟將是主要的副產(chǎn)物。吸附床還以更少的量保持腐蝕產(chǎn)物，如SiF4或WF6，以及過(guò)程等離子體或凈化等離子體中的其它離解產(chǎn)物，如COF2，SOF2等。
氣路包括多個(gè)由人工操作或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的閥，使它能用惰性氣體隔離、清潔和沖洗系統(tǒng)的各種不同部件。
3.冷卻流體回路輸送到半導(dǎo)體制造廠各設(shè)施的水用來(lái)冷卻開(kāi)關(guān)式電源和磁控管頭，以及用于冷卻放電管和等離子體管輸出側(cè)上的氣體的介質(zhì)流體。為了從介質(zhì)流體中的取出熱量，在一板式交換器內(nèi)的閉合回路(約5℃)中使用實(shí)際冷自來(lái)水。另一方面，在發(fā)生器情況下，不希望產(chǎn)生可能造成短路的冷凝現(xiàn)象的危險(xiǎn)。因此，優(yōu)選的是采用在20℃下的“城市”水，它將在開(kāi)關(guān)式電源和磁控管頭中和然后在遠(yuǎn)離等離子體的交換器-收集器中連續(xù)地循環(huán)。在實(shí)際中，這種“城市”水也將來(lái)自閉合回路，并且如果安裝了大量機(jī)器則它的溫度優(yōu)選的是集中式調(diào)節(jié)。
4.過(guò)程和性能實(shí)例根據(jù)本發(fā)明，如圖1中的示意圖所示，一種等離子體凈化系統(tǒng)安裝在ALCATEL 601E型等離子體蝕刻機(jī)2的下游。用于腐蝕單晶硅的化學(xué)藥品依次采用氣體SF6和C4F8(例如14”-13”)，上述氣體SF6和C4F8各自流速分別為170sccm和75sccm。
在實(shí)際中，在通過(guò)真空泵4，6和輸出管線之后，氣體以按時(shí)間平均的濃度進(jìn)入等離子體凈化單元8。在上述濃度下，進(jìn)入單元8的SF6的濃度為90sccm，伴隨有濃度為24sccm的C4F8。
用于中和含氟酸性氣體的系統(tǒng)10是一種市場(chǎng)上可得的CleansorbTM牌的筒(cartridge)。利用四極質(zhì)譜儀分析系統(tǒng)中各不同點(diǎn)處氣態(tài)排出物流。
ALCATEL腐蝕過(guò)程采用PFC氣體SF6和C4F8。從低真空泵6排出的廢氣用30slm下的干空氣稀釋(約100-150ppm殘留H2O)。在腐蝕室2(高密度ICP源)的下游測(cè)量SF6和C4F8的濃度。凈化等離子體中的破壞度按離開(kāi)上述等離子體時(shí)的濃度與進(jìn)入上述等離子體的濃度之比計(jì)算，亦即不包括腐蝕過(guò)程本身的在先離解。
除了殘留的兩種PFCs的濃度之外，凈化等離子體8的輸出包括下列副產(chǎn)物SiF4，F(xiàn)2，COF2，SOF2，NO2，SO2，NOF及可能的HF，因?yàn)樵谙♂尶諝庵杏袣埩舻乃?。通過(guò)中和筒之后，沒(méi)有一種危害空氣的污染物在氣流中以大于平均值或限制的暴露值的濃度存在。
C4F8的清除度幾乎是100％，殘留濃度低于檢測(cè)噪音水平。在各種條件下SF6的清除程度被列于表1中?？梢院芮宄乜吹?，隨入射微波功率即隨著等離子區(qū)域，的增加，消除程度增加。還可以看出，所有其它都相等時(shí)，當(dāng)管的直徑減小時(shí)，破壞效率增加。而且，氣流的流動(dòng)的方向，即上行或下行，對(duì)破壞效率幾乎沒(méi)有影響，但能避免某些上面已提到的危險(xiǎn)。
對(duì)于其它的PFCs，如C3F8，NF3，C2F6，CF4，CHF3等，用較高的SF6流速(最高達(dá)300sccm)和用較大的稀釋(最高達(dá)70slm)，得到類(lèi)似的結(jié)果。
在表1中，“過(guò)程入口”代表反應(yīng)器2的入口，而“去毒入口”代表處理裝置8的入口。
表1

已在用于半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)和腐蝕的室2的范疇內(nèi)對(duì)本發(fā)明作了說(shuō)明。
它以相同的方式應(yīng)用于室或反應(yīng)器2生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或清潔或處理半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧せ蛞r底，例如在制造微型元件或微型光學(xué)器件的硅襯底的情況，并具有相同的優(yōu)點(diǎn)。
它也應(yīng)用于除去用于微電路刻蝕的光敏樹(shù)脂的反應(yīng)器的情況，及在等離子凈化過(guò)程中沉積薄膜的反應(yīng)器的情況，也具有上述優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種利用等離子體處理氣體的系統(tǒng)，包括-一個(gè)泵送裝置(6)，所述泵送裝置(6)的出口是在一基本上等于大氣壓的壓力下；-在泵下游的裝置(8)，用于產(chǎn)生一種大氣壓等離子體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括用于產(chǎn)生一種高頻放電的裝置(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，所述放電是在集中在433.92MHz或915MHz或2.45GHz或5.80GHz的一個(gè)頻帶內(nèi)的頻率下產(chǎn)生的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括一個(gè)諧振腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括用于將等離子體保持在一波導(dǎo)管內(nèi)的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括一個(gè)等離子炬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括一個(gè)表面波加熱電極。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)能使等離子體以電子密度至少為1012cm-3，或1012cm-3和1015cm-3之間，或在1013cm-3和1014cm-3之間產(chǎn)生。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括一個(gè)長(zhǎng)度在100毫米和400毫米之間的等離子體放電管。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括一個(gè)內(nèi)徑在8毫米和4毫米之間的等離子體放電管。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括一個(gè)等離子體放電管(26)和用于在放電管中產(chǎn)生渦流的裝置。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的系統(tǒng)，所述用于產(chǎn)生等離子體的裝置(8)包括一個(gè)等離子體放電管(26)，待處理的氣體向下通過(guò)該放電管(26)。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求的系統(tǒng)，所述排放裝置(22)被置于等離子體放電管(26)的底部位置中。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的系統(tǒng)，包括一個(gè)反應(yīng)單元(10)，用于使由等離子體處理(8)所產(chǎn)生的化合物反應(yīng)，用于破壞它們。
15.一種反應(yīng)器單元，包括一個(gè)反應(yīng)室(2)，產(chǎn)生至少一種全氟化的(PFC)或氫氟化碳(HFC)氣體，并且還包括一個(gè)用于根據(jù)權(quán)利要求1-14之一的用于處理全氟化的氣體(PFC)或氫氟化碳?xì)怏w(HFC)的系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的單元，所述反應(yīng)室(2)形成用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧せ蛞r底的設(shè)備的一部分，或另外是一種用于除去微電路刻蝕法用的光敏樹(shù)脂的反應(yīng)器，或是一種用于在等離子體凈化期間沉積薄膜的反應(yīng)器。
17.一種用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體襯底的設(shè)備，包括-一種用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧ぃ蛞r底的反應(yīng)器(2)，或另外一種用于除去用于微電路刻蝕法的光敏樹(shù)脂的反應(yīng)器，或是一種用于在等離子體凈化過(guò)程中沉積薄膜的反應(yīng)器；-第一裝置(4)，用于抽出反應(yīng)器中的氣氛；-一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-14之一的處理系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的設(shè)備，所述處理系統(tǒng)距反應(yīng)器(2)小于5米設(shè)置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的設(shè)備，所述處理系統(tǒng)設(shè)置在生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理單元的設(shè)施地板(60)上。
20.根據(jù)權(quán)利要求17或18的設(shè)備，所述處理系統(tǒng)設(shè)置在生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理車(chē)間(62)的地板上。
21.一種利用等離子體處理含雜質(zhì)氣體的方法，包括-泵送待處理的氣體，以便使氣體產(chǎn)生一個(gè)基本上等于大氣壓的壓力；-用大氣壓等離子體處理上述氣體。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，待處理的氣體含有一種基本上是在大氣壓下的載體氣，各種雜質(zhì)與上述載氣混合。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，所述載體氣是氮?dú)饣蚩諝狻?br> 24.根據(jù)權(quán)利要求21-23之一的方法，所述氣體在泵送之后具有一在10和50l/min之間的流速。
25.根據(jù)權(quán)利要求21-24之一的方法，所述雜質(zhì)包括一種全氟化氣體(PFC)和/或一種氫氟化碳(HFC)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21-25之一的方法，所述待處理的氣體含有SF6和/或C4F8。
27.根據(jù)權(quán)利要求21-26之一的方法，所述等離子體在放電管(26)中產(chǎn)生，待處理的氣體向下流過(guò)上述放電管(26)。
28.根據(jù)權(quán)利要求21-27之一的方法，所述待處理的氣體在泵送之后具有一在10sccm和200sccm之間的流速。
29.根據(jù)權(quán)利要求21-28之一的方法，所述等離子體處理在放電管中發(fā)生，所述方法包括一個(gè)事先匹配這個(gè)放電管直徑的步驟，以便限制在這個(gè)放電管中的徑向放電收縮現(xiàn)象。
30.一種用于在反應(yīng)器中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的方法，所述反應(yīng)產(chǎn)生或發(fā)射至少一種廢氣，然后包括用根據(jù)權(quán)利要求21-29的處理方法處理這種廢氣。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，所述反應(yīng)是一種用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或凈化或處理半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧?，或襯底的方法，或者另外是一種用于除去供微電路刻蝕法用的光敏樹(shù)脂的反應(yīng)，或者是一種用于在等離子體凈化期間利用全氟化的(PFC)和/或氫氟化碳(HFC)和/或氫氟化碳(HFC)氣體。
32.一種用于生產(chǎn)或生長(zhǎng)或腐蝕或處理半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體或薄膜器件，或半導(dǎo)體或?qū)щ娀蚪殡姳∧せ蛞r底，或是用于除去供微電路刻蝕法用的光敏樹(shù)脂，或是用于等離子體凈化的方法，上述方法包括-一種在反應(yīng)器中與全氟化的(PFC)和/或氫氟化碳(HFC)氣體反應(yīng)的，半導(dǎo)體或薄膜或襯底，或是用于除去樹(shù)脂，或等離子體凈化的步驟；-從反應(yīng)器(2)中抽出氣氛；-采用根據(jù)權(quán)利要求21-29之一的方法，用等離子體處理反應(yīng)器內(nèi)氣氛中的氣體。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，全氟化的(PFC)和/或氫氟化碳(HFC)氣體以10sccm和300sccm之間的流速進(jìn)入反應(yīng)器。
34.根據(jù)權(quán)利要求21-33之一的方法，所述用等離子體處理氣體包括使氣體中的雜質(zhì)離解，以形成反應(yīng)化合物。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，包括所形成的反應(yīng)化合物與一種反應(yīng)元素的反應(yīng)，以用于從待純化的氣體中除去它們。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用等離子體處理PFC或HFC的系統(tǒng)，上述系統(tǒng)包括泵送裝置(6)和裝置(8)，所述泵送裝置(6)的出口是在一個(gè)基本上等于大氣壓的壓力下，而所述裝置(8)是在泵送裝置出口處，以便產(chǎn)生一個(gè)在大氣壓下的等離子體。
文檔編號(hào)B01J19/08GK1543515SQ02810693
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2002年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月31日
發(fā)明者J-C·羅斯坦, D·介朗, C·拉爾凱, C－H·利, M·穆瓦桑, H·迪爾菲, J-C 羅斯坦, 呱 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會(huì)的有限公司, 液體氣體電子系統(tǒng)公司, 液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具