DD207157B1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung halogenhaltiger plasma-prozessabgase - Google Patents

Description

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Vakuumsaugleitung als ReaktionsKammer

Fig.2: Entladungsrohr, Reaktionskammer und Kühleinrichtung

Fig.3: separate Reaktionskammer.

Das aus der Pfasmaätzanlage 1 durch die Vakuumpumpe 2 abgesaugte halogenhaltige Plasma-Prozeßabgas wird bei erhöhter Temperatur im Vakuum über einen metallischen Feststoff geführt. Als Feststoff werden über 45O⁰C erhitzte Eisenspäne verwendet. Dabei kommt es bei richtiger Dimensionierung von Spanmenge und Abgasmenge zu einem vollständigen Umsatz der Halogenverbindungen mit den Eisenspänen, deren Wirksamkeit bis zum vollständigen Umsatz erhalten bleibt. Bei Temperaturen oberhalb 450⁰C werden die meisten halogenhaltigen Verbindungen pyrolisiert und spalten die zu vernichtenden halogenhaltigen Gruppen ab, die mit den Eisenspänen weiter reagieren.

Falls die Zusammensetzung des Prozeßgases so beschaffen ist, daß die Pyrolysetemperatur nicht ausreicht, so wird das Prozeßabgas vor der Reaktion in einem Entladungsrohr einer Plasma-Nachverbrennung unterzogen, wobei ein nahezu vollständiger Umsatz der halogenhaltigen Komponenten in Cl₂ und HCI erfolgt.

Die Effektivität von Eisenspänen ist so hoch, daß man die Packung der Späne so wählen kann, daß der Strömungswiderstand so gering ist, daß keine aufwendigen Nachrüstungen im Vakuumsystem erforderlich sind.

Die einfachste Form einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Ein Stück der Vakuumabsaugleitung 3 ist mit Eisenspänen 5 versehen und wird mittels eines Heizelementes 10 erhitzt. Somit ist zwischen Plasmaätzanlage 1 und Vakuumpumpe 2 eine Reaktionskammer 4 zur Reinigung des Prozeßabgases geschaffen. Die Rückstände des Reaktionsproduktes werden nach dem vollständigen Umsatz der Eisenspäne aus dem als Reaktionskammer 4 ausgebildeten Stück der Vakuumabsaugleitung 3 entfernt. Als Material für die Reaktionskammer 4 eignet sich Quarz oder Keramik, und abhängig von den Temperaturen sowie von den zu vernichtenden Abgasen in beschränktem Maße auch Metall.

In der Fig. 2 ist vor der Reaktionskammer 4 ein als Hohlkathode ausgebildetes Entladungsrohr 6 angeordnet, welches in Abhängigkeit vom Druck und Gasart mit einer Spannung von 100 bis 1 000 V beaufschlagt wird. Der Reaktionskammer 4 schließt sich eine Kühleinrichtung 7 an, die mit Wasseranschlüssen 8 versehen ist. Das Entladungsrohr 6 ist mittels Isolatoren 9 isoliert zwischen der Absaugleitung 3 und Reaktionskammer 4 angeordnet.

Um ein ausreichend großes Reservoir an Eisenspänen zu haben, empfiehlt es sich entsprechend Fig.3 einen separaten Vakuumbehälter 11 vorzusehen. Dieser topfförmige Behälter 11 ist zwischen der Plasmaätzanlage und Vakuumpumpe 2 in der Vakuumabsaugleitung 3 eingebunden. Im Behälter 11 ist die als Reaktionskammer ausgebildete Gasleiteinrichtung 17 angeordnet. Diese ist von dem Heizelement 10 umgeben und mit Eisenspänen 5 gefüllt und/oder umgeben. Der untere Teil des Behälters 11 ist durch ein Sieb 14, durch welches die Eisenspäne gehalten werden, abgetrennt und bildet somit eine Art Sumpf die Kühleinrichtung 7. In der Kühleinrichtung 7 sammeln sich die Rückstände 16 des Reaktionsproduktes aus Eisenspänen und Prozeßabgas.

Damit die Eisenspäne in die Gasleiteinrichtung 17 eingebracht werden können, ist der Behälter 11 mit einem Deckel 12 und die Gasleiteinrichtung 17 mit einem Deckel 15 versehen. Der Boden 13 ist zum Zwecke der Entfernung der Rückstände 16 lösbar am Behälter 11 befestigt.

Claims (2)

1. Patentanspruch

   Verfahren zur Reinigung halogenhaltiger Plasma-Prozeßabgase aus Vakuum aufweisenden Anlagen zur Bearbeitung von Substraten fur mikroelektronische Bauelemente, beispielsweise aus Plasmaatzanlagen, gekennzeichnet dadurch, daß das aus der Plasmaatzanlage abzuführende, halogenhaltige Abgas in einer innerhalb des Vakuumsystems nach der Atzanlage nachgeschalteten Reaktionskammer mit einem Feststoff, vorzugsweise mit spanformig ausgebildeten Eisenteilen, in Verbindung gebracht wird, derem Temperatur etwa 500⁰C betragt und daß im weiteren das mit dem Eisen in Reaktion gebrachte Abgasprodukt im unmittelbaren Anschluß an die Reaktion in einer nachfolgenden Kuhleinrichtung abgekühlt wird

   Hierzu
2. 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die erfindungsgemaße Losung eignet sich zur Reinigung von halogenhaltigen Abgasen, insbesondere zur Reinigung von halogenhaltigen Plasma-Prozeßabgasen, die bei der Bearbeitung von Substraten fur die Mikroelektronik entstehen

   Charakteristik der bekannten technischen Losungen

   Die Beseitigung halogenhaltiger Abgase aus Prozeßabprodukten stellt aus Gründen der Korrosion der verwendeten technischen Anlagen und aus Gründen des Umweltschutzes ein wichtiges, zu losendes Problem dar Abgasstrome, die mit Überdruck oder Konvektion Anlagen verlassen, können durch Einleiten in geeignete flussige Bader, die hinreichend bekannt sind, von Cl-haltigen Beimengungen befreit werden Eine weitere Möglichkeit besteht im Einsatz von Filtern, die über Adsorptions- und Reaktionsprozesse diese Komponenten aus dem Abgas entfernen

   Im Falle von Vakuumprozessen gestaltet sich die Vernichtung dieser Abgase schwieriger, da ein Durchlesen des Gases durch flussige Medien nicht möglich ist Diese besitzen einen zu hohen Dampfdruck und wurden bei Anwendung leistungsfähiger Pumpen sich stark abkühlen und in den festen und damit fur den verwendeten Zweck unwirksamen Zustand übergehen Deshalb bleibt als Möglichkeit hier lediglich der Einsatz von Filtern Diese reduzieren jedoch in der üblichen Form die Durchlaßfähigkeit des Stromungssystems und sind, wenn es sich nicht um eine Spurenbeseitigung handelt, so, daß dieses Verfahren außerordentlich kostspielig ist

   Ein weiteres und beispielsweise in Plasmaatzanlagen angewandtes Verfahren besteht im Einbau von Kuhlfallen in das Vakuumsystem Dadurch werden, wenn diese mit flussigem Stickstoff gekühlt sind, die halogenhaltigen Gasbeimengungen in der Kuhlfalle kondensiert und müssen in periodischen Abstanden aus der Kuhlfalle entfernt werden Dazu wird die Kuhlfalle erwärmt, und die Produkte werden nach Verdünnung mit Schleppgasen im Überschuß abgebbar Eine Entfernung der halogenhaltigen Komponenten ist mit bekannten Verfahren möglich Bei der Kondensation von Plasmaabgasen kommt es teilweise neben einer Kondensation auch zu exothermen Reaktionen in der Kuhlfalle, die zu einer Erwärmung der Kondensatoberflache und damit zu einer Verminderung der Effektivität der Kuhlfalle, insbesondere gegenüber Komponenten wie СІ2 und HCI, die eine besonders hohe Aggressivität besitzen, fuhren

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, halogenhaltige Plasma-Prozeßabgase zu reinigen, um Korrosionsschaden bei den Vakuumpumpen, Gesundheitsschaden des Bedienpersonais und unzulässige Umweltbelastungen zu vermeiden

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von halogenhaltigen Abgasen, die bei Vakuumprozessen, wie ζ B an Plasmaatzanlagen, anfallen, zu schaffen, welches es gestattet, ohne den Vakuumprozeß zu beeinflussen, bzw ohne leistungsstarkere Vakuumpumpen zu benotigen, eine hinreichende Reinigung dieser schädlichen Abgase zu ermöglichen Erfmdungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß das aus der Plasmaatzanlage abzuführende, halogenhaltige Abgas in einer innerhalb des Vakuumsystems nach der Atzanlage nachgeschalteten Reaktionskammer mit einem Feststoff, vorzugsweise mit spanformig ausgebildeten Eisenteilen, in Verbindung gebracht wird, deren Temperatur etwa 500⁰C betragt und daß im weiteren das mit dem Eisen in Reaktion gebrachte Abgasprodukt im unmittelbaren Anschluß an die Reaktion in einer nachfolgenden Kuhleinrichtung abgekühlt und das somit gereinigte, chlorfreie Abgas durch die Vakuumpumpe hindurch abgeleitet wird

   Der Vorteil des Verfahrens besteht insbesondere dann, daß die das Vakuumsystem sowie die Umwelt schädigenden Abprodukte, insbesondere Cl₂ und HCI, innerhalb des Vakuumsystems unschädlich gemacht und weiterhin Ruckwirkungen auf den Atzprozeß vermieden werden