JPH0659384B2 - ガスから汚染蒸気を抽出する方法及び装置 - Google Patents
ガスから汚染蒸気を抽出する方法及び装置Info
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- JPH0659384B2 JPH0659384B2 JP63132880A JP13288088A JPH0659384B2 JP H0659384 B2 JPH0659384 B2 JP H0659384B2 JP 63132880 A JP63132880 A JP 63132880A JP 13288088 A JP13288088 A JP 13288088A JP H0659384 B2 JPH0659384 B2 JP H0659384B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に、流出ガス流を処理してこれより汚染
蒸気を除去することに関する。より詳しく述べるなら
ば、本発明は、プラズマ増進(plasma-enhanced)抽出法
によるそのような蒸気の除去に関する。
蒸気を除去することに関する。より詳しく述べるなら
ば、本発明は、プラズマ増進(plasma-enhanced)抽出法
によるそのような蒸気の除去に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕 半導体製作プロセスは、様々な有毒、腐食性、及び引火
性ガスを大量に使用する。例えば、化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）法は大量のシラン、ジクロロシラン、アンモニア、
酸化窒素、アルシン、ホスフィン、ジボリン、三塩化ホ
ウ素、その他同種類のものを利用するが、そのうちの少
量のみが当該プロセスにおいて実際に消費される。従っ
て、これらのプロセスから排出される廃棄物流は、比較
的高濃度の非常に有毒な種を含有している。流出ガス流
を大気へ放出する前にそのような有毒種を除去すること
は、環境上及び法律上の義務になっている。
性ガスを大量に使用する。例えば、化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）法は大量のシラン、ジクロロシラン、アンモニア、
酸化窒素、アルシン、ホスフィン、ジボリン、三塩化ホ
ウ素、その他同種類のものを利用するが、そのうちの少
量のみが当該プロセスにおいて実際に消費される。従っ
て、これらのプロセスから排出される廃棄物流は、比較
的高濃度の非常に有毒な種を含有している。流出ガス流
を大気へ放出する前にそのような有毒種を除去すること
は、環境上及び法律上の義務になっている。
様々な慣用的ガス処理の方法論が、半導体製作プロセス
からの気体流出物を処理するのに応用されている。最も
普通のアプローチのうちの一つは、汚染物質を高温で分
解、反応、又は燃焼させることである。例えば、シラン
は酸素又は空気と共に燃焼させ、二酸化ケイ素の粒子を
生じさせることができる。あいにくながら、シランの燃
焼には多くの欠点がある。第一に、二酸化ケイ素の粒子
は非常に細かい粉末を形成し（気相反応の結果とし
て）、そしてそれはバーナーを詰まらせることがあり、
そしてしばしば燃焼装置を故障させる。第二に、これら
の粒子は一般に水で洗浄することによって集められる
が、この洗浄水は、それ自体を処分する前に処理して種
々の水溶性汚染物質はもちろんのこと上記の粒子をも除
去しなければならない。
からの気体流出物を処理するのに応用されている。最も
普通のアプローチのうちの一つは、汚染物質を高温で分
解、反応、又は燃焼させることである。例えば、シラン
は酸素又は空気と共に燃焼させ、二酸化ケイ素の粒子を
生じさせることができる。あいにくながら、シランの燃
焼には多くの欠点がある。第一に、二酸化ケイ素の粒子
は非常に細かい粉末を形成し（気相反応の結果とし
て）、そしてそれはバーナーを詰まらせることがあり、
そしてしばしば燃焼装置を故障させる。第二に、これら
の粒子は一般に水で洗浄することによって集められる
が、この洗浄水は、それ自体を処分する前に処理して種
々の水溶性汚染物質はもちろんのこと上記の粒子をも除
去しなければならない。
半導体製作プロセスからの廃棄流出ガスを処理するの
に、水、化学溶液、及び乾燥化学薬品を用いて行なう洗
浄も使われている。水での洗浄は、流出ガスの水溶性成
分を溶解させるのに使用することができる。水に不溶性
又は少量溶解する汚染物質については、化学薬品での洗
浄を使用することができる。水又は化学吸収剤は、効果
的ではあるけれども、工場から放出する以前に処理を行
なわなければならない。水の汚染についての管理がます
ます厳重になるとともに、このような洗浄手法は魅力が
少なくなっている。乾燥化学薬品を用いて行なう吸着及
び／又は反応も、ガスから汚染種を抽出するのに頼みに
することができる。不幸にして、そのような乾燥化学薬
品による洗浄は、大容量のガス状流出物を処理するのに
は不十分である。
に、水、化学溶液、及び乾燥化学薬品を用いて行なう洗
浄も使われている。水での洗浄は、流出ガスの水溶性成
分を溶解させるのに使用することができる。水に不溶性
又は少量溶解する汚染物質については、化学薬品での洗
浄を使用することができる。水又は化学吸収剤は、効果
的ではあるけれども、工場から放出する以前に処理を行
なわなければならない。水の汚染についての管理がます
ます厳重になるとともに、このような洗浄手法は魅力が
少なくなっている。乾燥化学薬品を用いて行なう吸着及
び／又は反応も、ガスから汚染種を抽出するのに頼みに
することができる。不幸にして、そのような乾燥化学薬
品による洗浄は、大容量のガス状流出物を処理するのに
は不十分である。
最も広く用いられる処理方法は、希釈である。すなわ
ち、廃棄流出ガスの流れを大容量の空気又は不活性希釈
ガスと一緒にすることによって、有毒種の濃度を低下さ
せる。濃度レベルのこのような低下は既存の流出制限を
文字通り満足するではあろうが、現実には、結果として
それらは大気へ放出される有毒種の量を実際に減少させ
ることはない。更に、将来汚染の規制が厳しくなるにつ
れて、処理の方法論として希釈を利用することはもっと
受け入れられなくなるであろう。
ち、廃棄流出ガスの流れを大容量の空気又は不活性希釈
ガスと一緒にすることによって、有毒種の濃度を低下さ
せる。濃度レベルのこのような低下は既存の流出制限を
文字通り満足するではあろうが、現実には、結果として
それらは大気へ放出される有毒種の量を実際に減少させ
ることはない。更に、将来汚染の規制が厳しくなるにつ
れて、処理の方法論として希釈を利用することはもっと
受け入れられなくなるであろう。
プラズマ増進装置も、流出ガスを処理するために提案さ
れている。ところが、このような装置は従来、実質上の
収集及び処分の問題をそれ自体が提起する非常に細かい
粉末が通常形成することになる気相反応に頼っていた。
れている。ところが、このような装置は従来、実質上の
収集及び処分の問題をそれ自体が提起する非常に細かい
粉末が通常形成することになる気相反応に頼っていた。
上記の理由から、ガス状の廃棄流出物の流れより気相汚
染物質を実質上完全に除去することが可能である方法及
び装置を提供することは、望ましいことであろう。それ
は、そのような方法が気相汚染物質を、容易に封じ込め
うる固相に変える結果になる場合には、特に望ましいこ
とであろう。理想的には、この方法は、汚染物質が空気
及び／又は水中に入るのを防止するように、結果として
不活性物質の固相の層を処分可能な基材上に成長させる
（細かい粉末又はダストにするのではなく）。そのよう
な方法は、経済的であって、適度の資本費及び運転費の
みを必要とするものであるべきであり、既存の半導体製
作工場を利用するのに適当であるようにそれらに容易に
組み入れられるべきであり、また、比較的大容量のガス
状流出物を取扱うことが可能であるべきである。
染物質を実質上完全に除去することが可能である方法及
び装置を提供することは、望ましいことであろう。それ
は、そのような方法が気相汚染物質を、容易に封じ込め
うる固相に変える結果になる場合には、特に望ましいこ
とであろう。理想的には、この方法は、汚染物質が空気
及び／又は水中に入るのを防止するように、結果として
不活性物質の固相の層を処分可能な基材上に成長させる
（細かい粉末又はダストにするのではなく）。そのよう
な方法は、経済的であって、適度の資本費及び運転費の
みを必要とするものであるべきであり、既存の半導体製
作工場を利用するのに適当であるようにそれらに容易に
組み入れられるべきであり、また、比較的大容量のガス
状流出物を取扱うことが可能であるべきである。
プラズマ型反応器からの汚染物質のプラズマ増進分解は
公知である。特開昭58−6231号公報は、本来のＣＶＤ反
応器と直列にした平行板プラズマ反応器の使用を教示
し、このプラズマ反応器はＣＶＤ反応器より排出される
シランを分解するのに利用される。ドイツ国特許出願第
230790号明細書は、同様にプラズマエッチング器からの
ハロゲン蒸気流出物を反応させるのにプラズマを利用す
ることを教示する。上記の特許出願明細書のどちらも、
処分のために固相へ汚染物質を成長させることを教示し
ない。明らかに、粒子は気相で形成され、そして粉末と
して系より連続的に取り除かれる。
公知である。特開昭58−6231号公報は、本来のＣＶＤ反
応器と直列にした平行板プラズマ反応器の使用を教示
し、このプラズマ反応器はＣＶＤ反応器より排出される
シランを分解するのに利用される。ドイツ国特許出願第
230790号明細書は、同様にプラズマエッチング器からの
ハロゲン蒸気流出物を反応させるのにプラズマを利用す
ることを教示する。上記の特許出願明細書のどちらも、
処分のために固相へ汚染物質を成長させることを教示し
ない。明らかに、粒子は気相で形成され、そして粉末と
して系より連続的に取り除かれる。
流出ガスのプラズマ増進処理は、多数の他の特許明細書
及び特許出願明細書に教示されているが、いずれも成長
／抽出機構を教示しない。特開昭51−129868号公報、ド
イツ国特許出願第215706号明細書、欧州特許出願第1762
95号明細書、及び特開昭57-78176号公報は全て、流出物
と不活性種を生成するための反応物とのプラズマ相反応
を教示する。特開昭49−122879号公報は、プラズマ中で
窒素酸化物を鉄、アルミニウム、又は水素と反応させる
ことにより処理して安定な化合物を生成させることを教
示する。そのほかの特許明細書は、廃棄ガスを分解する
のを助けるためにグロー放電及び／又は他の電子励起の
利用を教示する。例えば、特開昭51−94178号公報、英
国特許第2158055号明細書（これは固形生成物の製造を
教示する）、欧州特許第158823号明細書、特開昭60−19
3522号公報、特開昭60−137421号公報、及び特開昭56−
10814号公報を参照されたい。
及び特許出願明細書に教示されているが、いずれも成長
／抽出機構を教示しない。特開昭51−129868号公報、ド
イツ国特許出願第215706号明細書、欧州特許出願第1762
95号明細書、及び特開昭57-78176号公報は全て、流出物
と不活性種を生成するための反応物とのプラズマ相反応
を教示する。特開昭49−122879号公報は、プラズマ中で
窒素酸化物を鉄、アルミニウム、又は水素と反応させる
ことにより処理して安定な化合物を生成させることを教
示する。そのほかの特許明細書は、廃棄ガスを分解する
のを助けるためにグロー放電及び／又は他の電子励起の
利用を教示する。例えば、特開昭51−94178号公報、英
国特許第2158055号明細書（これは固形生成物の製造を
教示する）、欧州特許第158823号明細書、特開昭60−19
3522号公報、特開昭60−137421号公報、及び特開昭56−
10814号公報を参照されたい。
特開昭58−45718号公報は、ガス流出物処理装置におい
て渦巻状のガス混合電極を使用することを開示する。し
かしながら、この装置は、汚染物質の分解によるのでは
なく、むしろイオン化及び酸化によって運転する。米国
特許第4491606号明細書は、慣用的なプラズマ増進ＣＶ
Ｄ装置において平行電極に一定間隔を保たせるための特
定の装置を開示する。
て渦巻状のガス混合電極を使用することを開示する。し
かしながら、この装置は、汚染物質の分解によるのでは
なく、むしろイオン化及び酸化によって運転する。米国
特許第4491606号明細書は、慣用的なプラズマ増進ＣＶ
Ｄ装置において平行電極に一定間隔を保たせるための特
定の装置を開示する。
〔課題を解決するための手段及び作用効果〕 本発明は、排気ガス流より、詳しく述べるならば化学気
相成長器やプラズマエッチング反応器のような半導体加
工設備からの廃ガス流より、気相汚染物質を実質上完全
に除去するための方法及び装置を提供する。そのような
完全な除去は、加工設備より下流にプラズマ抽出反応器
を置くことによって達成される。このプラズマ抽出反応
器は、蒸気分子を電子的に励起させるために選択された
条件下で操作される少なくとも一対の相対する平行な電
極と陰極とを含む着脱可能な電極モジュールを含み、こ
れらの電極の表面に直接成長する励起種を作り出してそ
こへ安定な膜を形成させる。この反応器の陽極と陰極
は、これらの電極の表面積が増大し且つ反応時間が長く
なるように、反応器の入口から出口に至る迂回ガス流路
を画定する。蒸気はこのように、都合よく成長させるこ
とのできる固定に直接転化される。
相成長器やプラズマエッチング反応器のような半導体加
工設備からの廃ガス流より、気相汚染物質を実質上完全
に除去するための方法及び装置を提供する。そのような
完全な除去は、加工設備より下流にプラズマ抽出反応器
を置くことによって達成される。このプラズマ抽出反応
器は、蒸気分子を電子的に励起させるために選択された
条件下で操作される少なくとも一対の相対する平行な電
極と陰極とを含む着脱可能な電極モジュールを含み、こ
れらの電極の表面に直接成長する励起種を作り出してそ
こへ安定な膜を形成させる。この反応器の陽極と陰極
は、これらの電極の表面積が増大し且つ反応時間が長く
なるように、反応器の入口から出口に至る迂回ガス流路
を画定する。蒸気はこのように、都合よく成長させるこ
とのできる固定に直接転化される。
本発明のプラズマ抽出反応器は、先に検討したプラズマ
流出物処理方法とも従来のプラズマ成長反応器とも多数
の特徴において相違する。詳しく述べるならば、このプ
ラズマ抽出反応器は、電極面積の反応器容積に対する比
率が比較的大きく、一般に少なくとも約１cm-1であり、
より一般には少なくとも約２cm-1であり、より好ましく
は少なくとも約３cm-1である。ここで、反応器容積とは
電極間の容積として定義され、また電極面積はこの容積
に隣接する両方の電極の表面積を含むように定義され
る。反応器容積に比較して大きな電極面積は、励起され
た蒸気分子を気相におけるよりもむしろ電極表面におい
て反応させるのに有利であり、その結果粉末よりもむし
ろ所望の膜を形成させる。
流出物処理方法とも従来のプラズマ成長反応器とも多数
の特徴において相違する。詳しく述べるならば、このプ
ラズマ抽出反応器は、電極面積の反応器容積に対する比
率が比較的大きく、一般に少なくとも約１cm-1であり、
より一般には少なくとも約２cm-1であり、より好ましく
は少なくとも約３cm-1である。ここで、反応器容積とは
電極間の容積として定義され、また電極面積はこの容積
に隣接する両方の電極の表面積を含むように定義され
る。反応器容積に比較して大きな電極面積は、励起され
た蒸気分子を気相におけるよりもむしろ電極表面におい
て反応させるのに有利であり、その結果粉末よりもむし
ろ所望の膜を形成させる。
プラズマ抽出反応器のそのほかの特徴には、隣り合う電
極間の流動路が比較的長いため汚染蒸気の実質上完全な
除去が確実になることが含まれる。一般に、流動路の長
さは少なくとも約100cmであり、より一般には少なくと
も約250cm、しばしば500cm が又はそれ以上である。同
様に、蒸気の除去能力が過重にならないことを保証する
ために、流出物の流量に対する電極面積の比率は通常最
小限度にされる。この比率は、一般に少なくとも約10mi
n/cmであり、より一般には少なくとも約50min/cm、しば
しば少なくとも約100min/cm 又はそれ以上である。但
し、上記の流量は標準状態で測定される（すなわち、標
準状態でのcm3/minである）。同時に、長い流動路と大
きな電極面積比率とは、流出ガス流からの実質上完全な
廃蒸気の抽出を確実にする。対照的に、従来のプラズマ
成長反応器は、均一な堆積を達成するために堆積させる
べき蒸気を実質的に過剰に存在させることに依存する。
例えば、流動路の長さは一般に100cm未満であり、そし
て電極面積の流量に対する比率は一般に１min／cm未満
に維持されよう。
極間の流動路が比較的長いため汚染蒸気の実質上完全な
除去が確実になることが含まれる。一般に、流動路の長
さは少なくとも約100cmであり、より一般には少なくと
も約250cm、しばしば500cm が又はそれ以上である。同
様に、蒸気の除去能力が過重にならないことを保証する
ために、流出物の流量に対する電極面積の比率は通常最
小限度にされる。この比率は、一般に少なくとも約10mi
n/cmであり、より一般には少なくとも約50min/cm、しば
しば少なくとも約100min/cm 又はそれ以上である。但
し、上記の流量は標準状態で測定される（すなわち、標
準状態でのcm3/minである）。同時に、長い流動路と大
きな電極面積比率とは、流出ガス流からの実質上完全な
廃蒸気の抽出を確実にする。対照的に、従来のプラズマ
成長反応器は、均一な堆積を達成するために堆積させる
べき蒸気を実質的に過剰に存在させることに依存する。
例えば、流動路の長さは一般に100cm未満であり、そし
て電極面積の流量に対する比率は一般に１min／cm未満
に維持されよう。
好ましい態様においては、電極は、予め決められた厚さ
の固体膜がその上へ成長した後に処分することができる
容易に交換可能な電極である。この電極は、一般に同心
の渦巻又はリングの形にされ、そして廃ガスの流れは、
この電極の外周から内側の収集コアへと進む。渦巻き電
極もリング電極も、中心又はコアの近くに高周波場を集
中させ、そのため反応器の除去効率はガスの流動路の終
り近くで高められ、流出流からの気相汚染物質の全体的
な除去を向上させる。その上、渦巻きの幾何学形状は、
特に小型の(compact) 反応器に長く且つ連続した流動路
を提供する。
の固体膜がその上へ成長した後に処分することができる
容易に交換可能な電極である。この電極は、一般に同心
の渦巻又はリングの形にされ、そして廃ガスの流れは、
この電極の外周から内側の収集コアへと進む。渦巻き電
極もリング電極も、中心又はコアの近くに高周波場を集
中させ、そのため反応器の除去効率はガスの流動路の終
り近くで高められ、流出流からの気相汚染物質の全体的
な除去を向上させる。その上、渦巻きの幾何学形状は、
特に小型の(compact) 反応器に長く且つ連続した流動路
を提供する。
本発明の方法及び装置を使用すれば、約７５モル％を超
え、一般には約９０モル％を超え、そしてしばしば約９
５モル％を超える蒸気抽出効率を達成することができ
る。
え、一般には約９０モル％を超え、そしてしばしば約９
５モル％を超える蒸気抽出効率を達成することができ
る。
化学気相成長(CVD) 、低圧ＣＶＤ、プラズマ増進ＣＶ
Ｄ、プラズマエッチング、エピタキシャル成長（epitax
ial deposition）、その他同種類のもののような半導体
加工操作からは、大気へ放出してはならない様々な有毒
蒸気が生ずる。有毒蒸気には、特定の加工操作に応じ
て、シラン(SiH4)、アルシン(AsH3)、ホウ化水素(B
2H6)、ホスフィン(PH3) 、六フッ化タングステン (W
F6)、三臭化ホウ素(BBr3)、三塩化ホウ素 (BCl3)、三臭
化リン(PBR3)、テトラエチルオルガノシリケート((C2H5
O)4Si)、トリイソブチルアルミニウム((C4H9O)3Al)、他
の有機金属類、その他同種類のものが含まれよう。本発
明は、一般にハロゲン化炭化水素をエッチング剤とする
プラズマエッチング反応器の処理廃棄流出物よりハロゲ
ン化炭化水素、特に塩素化及びフッ素化水素を除去する
こともできる。本発明はまた、半導体加工操作及び他の
源からの酸化窒素を窒素及び酸素に転化するのにも有用
である。
Ｄ、プラズマエッチング、エピタキシャル成長（epitax
ial deposition）、その他同種類のもののような半導体
加工操作からは、大気へ放出してはならない様々な有毒
蒸気が生ずる。有毒蒸気には、特定の加工操作に応じ
て、シラン(SiH4)、アルシン(AsH3)、ホウ化水素(B
2H6)、ホスフィン(PH3) 、六フッ化タングステン (W
F6)、三臭化ホウ素(BBr3)、三塩化ホウ素 (BCl3)、三臭
化リン(PBR3)、テトラエチルオルガノシリケート((C2H5
O)4Si)、トリイソブチルアルミニウム((C4H9O)3Al)、他
の有機金属類、その他同種類のものが含まれよう。本発
明は、一般にハロゲン化炭化水素をエッチング剤とする
プラズマエッチング反応器の処理廃棄流出物よりハロゲ
ン化炭化水素、特に塩素化及びフッ素化水素を除去する
こともできる。本発明はまた、半導体加工操作及び他の
源からの酸化窒素を窒素及び酸素に転化するのにも有用
である。
本発明は、間隔をあけて離れた１対の平行な電極を有
し、これらの電極がそれらの間を通過する廃蒸気の分子
を電子的に励起させるために高周波（ｒｆ）で運転され
るプラズマ抽出反応器を使用する。一般には、電極は流
出物へ直接暴露され、そして高周波電解は廃蒸気分子を
分解し、電極表面で反応して固体膜層の物質を生ずる種
を生成する。個々の反応の化学は、処理される特定の廃
ガスの組成に従って様々である。典型的な反応式を、次
に掲げる第１表に示す。
し、これらの電極がそれらの間を通過する廃蒸気の分子
を電子的に励起させるために高周波（ｒｆ）で運転され
るプラズマ抽出反応器を使用する。一般には、電極は流
出物へ直接暴露され、そして高周波電解は廃蒸気分子を
分解し、電極表面で反応して固体膜層の物質を生ずる種
を生成する。個々の反応の化学は、処理される特定の廃
ガスの組成に従って様々である。典型的な反応式を、次
に掲げる第１表に示す。
この表において、反応式中のｒｆは高周波を意味する。
プラズマ抽出反応器には、間隔をあけて離れた少なくと
も１対の、それらの間に流動路を定める平行電極を収容
している密閉反応器が含まれる。この流動路は直線でも
よいが、反応器の大きさを小さくし且つ構造物の構造強
度を高めるために一般には迂回する形状にされよう。電
極の幾何学形状によっては、２対又は３対以上の電極が
使用されよう。この容器には少なくとも一つの入口と一
つの出口とが含まれ、そして間隔をあけて離れた電極
が、この入口から出口まで流動路を定める。好ましく
は、電極の対は同心の渦巻き又はリングとし、そして流
動路は反応器の外周から中央の内側収集コアまでにな
る。電極を一般には同心の渦巻き又はリングにすること
によって、電場は、廃ガス流動路の下流部分を形成する
反応器の中央に集中する。このように集中したエネルギ
ーは、蒸気分子の励起を増進し、廃ガス流中のそれらの
濃度が流動路の末端に向かって低下するようにそれらの
除去を促進する。
も１対の、それらの間に流動路を定める平行電極を収容
している密閉反応器が含まれる。この流動路は直線でも
よいが、反応器の大きさを小さくし且つ構造物の構造強
度を高めるために一般には迂回する形状にされよう。電
極の幾何学形状によっては、２対又は３対以上の電極が
使用されよう。この容器には少なくとも一つの入口と一
つの出口とが含まれ、そして間隔をあけて離れた電極
が、この入口から出口まで流動路を定める。好ましく
は、電極の対は同心の渦巻き又はリングとし、そして流
動路は反応器の外周から中央の内側収集コアまでにな
る。電極を一般には同心の渦巻き又はリングにすること
によって、電場は、廃ガス流動路の下流部分を形成する
反応器の中央に集中する。このように集中したエネルギ
ーは、蒸気分子の励起を増進し、廃ガス流中のそれらの
濃度が流動路の末端に向かって低下するようにそれらの
除去を促進する。
好ましい電極の配列は渦巻き又は同心リングの幾何学形
状ではあるが、平らな平行板やそのほかの幾何学形状を
使用してもよい。例えば、平らな板、円板、及び円錐
を、下記において詳細に述べるように、電極面積の反応
器容積に対する所望の比率及び流動路長さの間隔に対す
る所望の比率を有する反転する曲りくねった流動路を定
めるように平行に差し込み又は組み重ねてもよい。
状ではあるが、平らな平行板やそのほかの幾何学形状を
使用してもよい。例えば、平らな板、円板、及び円錐
を、下記において詳細に述べるように、電極面積の反応
器容積に対する所望の比率及び流動路長さの間隔に対す
る所望の比率を有する反転する曲りくねった流動路を定
めるように平行に差し込み又は組み重ねてもよい。
廃蒸気分子の完全な除去を果し、また電極表面での種(s
pecies) の核生成を増進させて膜を形成するためには、
電極面積の反応器容積に対する比率を従来のプラズマ増
進ＣＶＤ反応器と比較して上昇させることが必要であ
る。従来の反応器においては、比較的自由な物質移動を
保証し、そして堆積せさられる種がなくならず且つ反応
器を通して本質的に一定濃度に留まるように、電極面積
に比べて反応器の容積を比較的大きくすることが必要で
ある。従って、反応器に入る反応物のうちの小さな割合
だけが、典型的には約５〜10％が、反応物において実際
に消費される。対照的に、本発明は、大気へ少しでも放
出する前に反応物種を実質上完全に除去することを必要
とする。これを達成するために、電極の間に定められる
反応器容積に関しても抽出される種の予想容積流量に関
しても比較的大きな電極面積を用意する。一般に、電極
面積の反応器容積に対する比率は少なくとも１cm-1であ
り、より一般には少なくとも２cm-1、そして好ましくは
少なくとも３cm-1である。従来のプラズマ増進ＣＶＤ反
応器の電極面積（すなわち暴露されているウェーハ面
積）の反応器容積に対する比率は、１cm-1よりもかなり
小さく、一般に０．５cm-1より小さい。
pecies) の核生成を増進させて膜を形成するためには、
電極面積の反応器容積に対する比率を従来のプラズマ増
進ＣＶＤ反応器と比較して上昇させることが必要であ
る。従来の反応器においては、比較的自由な物質移動を
保証し、そして堆積せさられる種がなくならず且つ反応
器を通して本質的に一定濃度に留まるように、電極面積
に比べて反応器の容積を比較的大きくすることが必要で
ある。従って、反応器に入る反応物のうちの小さな割合
だけが、典型的には約５〜10％が、反応物において実際
に消費される。対照的に、本発明は、大気へ少しでも放
出する前に反応物種を実質上完全に除去することを必要
とする。これを達成するために、電極の間に定められる
反応器容積に関しても抽出される種の予想容積流量に関
しても比較的大きな電極面積を用意する。一般に、電極
面積の反応器容積に対する比率は少なくとも１cm-1であ
り、より一般には少なくとも２cm-1、そして好ましくは
少なくとも３cm-1である。従来のプラズマ増進ＣＶＤ反
応器の電極面積（すなわち暴露されているウェーハ面
積）の反応器容積に対する比率は、１cm-1よりもかなり
小さく、一般に０．５cm-1より小さい。
その上、有毒蒸気の完全な除去を更に確実にするため、
流出ガスの流量は電極面積に関係して制限され、また流
動路の最小長が与えられる。電極面積の、廃ガス種の予
想容積流量（標準状態での）に対する比率は、一般に約
１０min/cmより大きく、より一般には約５０min/cmより
大きく、そして100min/cm又はそれ以上でもよい。これ
は、従来のプラズマ増進成長反応器における流量とは対
照的であって、そこでの電極の流量に対する比率は一般
に約１０min/cmを超えず、またより一般には約５min/cm
より大きくはならない。隣り合う電極の間の流動路の長
さは、一般に少なくとも約100 cmであり、より一般には
約250cm、しばしば500cm又はそれ以上である。
流出ガスの流量は電極面積に関係して制限され、また流
動路の最小長が与えられる。電極面積の、廃ガス種の予
想容積流量（標準状態での）に対する比率は、一般に約
１０min/cmより大きく、より一般には約５０min/cmより
大きく、そして100min/cm又はそれ以上でもよい。これ
は、従来のプラズマ増進成長反応器における流量とは対
照的であって、そこでの電極の流量に対する比率は一般
に約１０min/cmを超えず、またより一般には約５min/cm
より大きくはならない。隣り合う電極の間の流動路の長
さは、一般に少なくとも約100 cmであり、より一般には
約250cm、しばしば500cm又はそれ以上である。
本発明の電極は、実質的にどのような導電性金属又は合
金から作ったものでもよい。好都合には、アルミニウ
ム、鉄、及びそれらの合金のような比較的安価な金属類
が最も多く使用される。電極は、スタンピング、打抜
き、又は圧延のような慣用手段によって所望の最終的幾
何学形状に成形されよう。先に述べたように、電極は一
般的には処分可能なものであって、それらは反応器内に
簡単に取付けそして取りはずすために設計されるべきで
ある。
金から作ったものでもよい。好都合には、アルミニウ
ム、鉄、及びそれらの合金のような比較的安価な金属類
が最も多く使用される。電極は、スタンピング、打抜
き、又は圧延のような慣用手段によって所望の最終的幾
何学形状に成形されよう。先に述べたように、電極は一
般的には処分可能なものであって、それらは反応器内に
簡単に取付けそして取りはずすために設計されるべきで
ある。
プラズマ抽出反応器は、廃ガス源の下流に位置し、通常
は加工用反応器の蒸気流出物の出口へ直接又は間接的に
つながれる。低圧ＣＶＤ反応器のような低い圧力の反応
器の場合には、プラズマ抽出反応器は、ルーツブロワー
のような最初の真空ポンプの下流、そして第二段の真空
ポンプ、代表的にはメカニカルポンプの直前に接続され
よう。従って、プラズマ抽出反応器は、これら二つのポ
ンプの間の中間圧力で、典型的には約０．１〜１０Torr
の範囲で運転される。反応生成物の気相核生成を更に最
小限度にするために、反応器の運転圧力を約２Torr未
満、好ましくは約１Torr未満に維持することが望まし
い。
は加工用反応器の蒸気流出物の出口へ直接又は間接的に
つながれる。低圧ＣＶＤ反応器のような低い圧力の反応
器の場合には、プラズマ抽出反応器は、ルーツブロワー
のような最初の真空ポンプの下流、そして第二段の真空
ポンプ、代表的にはメカニカルポンプの直前に接続され
よう。従って、プラズマ抽出反応器は、これら二つのポ
ンプの間の中間圧力で、典型的には約０．１〜１０Torr
の範囲で運転される。反応生成物の気相核生成を更に最
小限度にするために、反応器の運転圧力を約２Torr未
満、好ましくは約１Torr未満に維持することが望まし
い。
プラズマ抽出反応器の運転温度は、主として、電極によ
って消費されるエネルギーの量により決定され、典型的
にはほぼ室温から500℃までの範囲である。任意的に、
電極を外部手段により補足的に加熱してもよい。
って消費されるエネルギーの量により決定され、典型的
にはほぼ室温から500℃までの範囲である。任意的に、
電極を外部手段により補足的に加熱してもよい。
電源は、直流から約100GHzまでの範囲の運転周波数、よ
り一般には約２５kHzから13.6MHzまでの範囲で運転す
る。適当な市販ユニットは、約25〜460kHzの周波数帯及
び約13.6MHzで運転する。電源の出力は、電極の領域に
おいて処理されるべきガスの容量に依存する。典型的に
は、電源の出力は、電極面積１cm2につき少なくとも0.0
1Ｗに等しくすべきであり、より典型的には電極面積１c
m2につき約0.05Ｗとすべきである。出力の容積流量に対
する比率は、標準状態におけるcm3/minで表わした流量
（以下、これを「sccm」と略記する）当り約０．５〜５
Ｗの範囲、典型的には標準状態における流量（cm3/mi
n）当り約２Ｗ（すなわち約２Ｗ／sccm）とすべきであ
る。
り一般には約２５kHzから13.6MHzまでの範囲で運転す
る。適当な市販ユニットは、約25〜460kHzの周波数帯及
び約13.6MHzで運転する。電源の出力は、電極の領域に
おいて処理されるべきガスの容量に依存する。典型的に
は、電源の出力は、電極面積１cm2につき少なくとも0.0
1Ｗに等しくすべきであり、より典型的には電極面積１c
m2につき約0.05Ｗとすべきである。出力の容積流量に対
する比率は、標準状態におけるcm3/minで表わした流量
（以下、これを「sccm」と略記する）当り約０．５〜５
Ｗの範囲、典型的には標準状態における流量（cm3/mi
n）当り約２Ｗ（すなわち約２Ｗ／sccm）とすべきであ
る。
第１図及び第２図には、本発明の装置の好ましい態様１
０が例示されている。この好ましい装置１０には、入口
１４と出口１６とを有する反応室１２が含まれている。
反応室１２は、開放して電極モジュール１８の取付け及
び取りはずしを行なうことができる。電極モジュール１
８には、少なくとも１対の組み重ねられた渦巻き電極2
0，22が含まれる。一定の状況の下では、２対又はそれ
以上の組み重ねた渦巻き電極を用意することが望ましい
かもしれないが、第１図及び第２図には便宜上１対のみ
が図示されている。
０が例示されている。この好ましい装置１０には、入口
１４と出口１６とを有する反応室１２が含まれている。
反応室１２は、開放して電極モジュール１８の取付け及
び取りはずしを行なうことができる。電極モジュール１
８には、少なくとも１対の組み重ねられた渦巻き電極2
0，22が含まれる。一定の状況の下では、２対又はそれ
以上の組み重ねた渦巻き電極を用意することが望ましい
かもしれないが、第１図及び第２図には便宜上１対のみ
が図示されている。
第一の渦巻き電極２０は、その上端部を、電気エネルギ
ーを電極２０の全体の長さに沿って均等に分散させる働
きをもし、組み重ねられた電極２０及び２２により定め
られる流動路に対する上方の境界としての役に立つ母線
２４に取り付けられる。母線２４は、反応室１２の上部
の壁のセラミックシール２８を通り抜ける貫通電気導体
２６へ取り付けられる。セラミックシール２８は、真空
シール及び電気的絶縁の両方を与える。
ーを電極２０の全体の長さに沿って均等に分散させる働
きをもし、組み重ねられた電極２０及び２２により定め
られる流動路に対する上方の境界としての役に立つ母線
２４に取り付けられる。母線２４は、反応室１２の上部
の壁のセラミックシール２８を通り抜ける貫通電気導体
２６へ取り付けられる。セラミックシール２８は、真空
シール及び電気的絶縁の両方を与える。
第二の電極２２は、電極モジュール１８の底板３０につ
ながる。電極20，22は、接続棒２６を適当な直流又は交
流電源（先に検討したもの）に接続し、そしてエンクロ
ージャー３０を接地することによって運転される。
ながる。電極20，22は、接続棒２６を適当な直流又は交
流電源（先に検討したもの）に接続し、そしてエンクロ
ージャー３０を接地することによって運転される。
一度電源が接続されて電気エネルギーが装置１０へ供給
されれば、組み重ねられた電極２０及び２２の間に適当
な電界が発生する。次いで、入口１４を通してガスを供
給することによりガスの流れを確立することができる。
ガスの流れは、一般的に渦巻き流動路の周囲に分配さ
れ、流動路の高さに亙って均等に分散する。渦巻き電極
20，22により渦巻き状の流れが確立されるのに加えて、
第一の電極２０と底板３０との間の間隙３２により、ま
た同様に第二の電極２２と母線２４との間の間隙３４に
よって、交差流が確立される。このような交差流は、反
応室１２を通して流出ガスの均一な分布を確立するのを
助ける。
されれば、組み重ねられた電極２０及び２２の間に適当
な電界が発生する。次いで、入口１４を通してガスを供
給することによりガスの流れを確立することができる。
ガスの流れは、一般的に渦巻き流動路の周囲に分配さ
れ、流動路の高さに亙って均等に分散する。渦巻き電極
20，22により渦巻き状の流れが確立されるのに加えて、
第一の電極２０と底板３０との間の間隙３２により、ま
た同様に第二の電極２２と母線２４との間の間隙３４に
よって、交差流が確立される。このような交差流は、反
応室１２を通して流出ガスの均一な分布を確立するのを
助ける。
第３図及び第４図には、本発明の装置の第二の態様５０
が例示されている。この装置５０には、入口５４と出口
５６とを有する反応室５２が含まれている。反応室５２
は開放することができ、そして着脱可能な電極モジュー
ル５８が反応室の内部に入れられる。
が例示されている。この装置５０には、入口５４と出口
５６とを有する反応室５２が含まれている。反応室５２
は開放することができ、そして着脱可能な電極モジュー
ル５８が反応室の内部に入れられる。
電極モジュール５８には、複数の第一の電極６０が、複
数の第二の電極６２と共に交互に積み重ねられて含まれ
ている。第一の電極６０は、それらの中央で垂直の母線
６４に取付けられる。母線６４は、入口５４を通って外
へ出て行き、また絶縁リング６６で反応室５２内に保持
される。母線６４は、先に説明したように所望の電源へ
つなぐことができる。
数の第二の電極６２と共に交互に積み重ねられて含まれ
ている。第一の電極６０は、それらの中央で垂直の母線
６４に取付けられる。母線６４は、入口５４を通って外
へ出て行き、また絶縁リング６６で反応室５２内に保持
される。母線６４は、先に説明したように所望の電源へ
つなぐことができる。
第二の電極６２は、それらの外周で、電極エンクロージ
ャー５８の外側円筒壁６８に固定される。第一の電極６
０の外周が円筒壁６８から前もって選択された距離で終
えており、また第二の電極６２が垂直の母線６４から予
め決められた距離で終えていることによって、それぞれ
間隙７０及び７２が残される。これらの間隙は、入口５
４を通って入りそして出口５６を通って出てゆく流出ガ
スのために流動路を提供する。この流動路は一般的に、
第一の電極６０のうちの一番高いところにあるものの上
を放射状に外に向かって広がってゆき、そして次に、そ
れが第一の電極６０の下且つ第二の電極６２の上を通る
際には放射状に内側に向う。
ャー５８の外側円筒壁６８に固定される。第一の電極６
０の外周が円筒壁６８から前もって選択された距離で終
えており、また第二の電極６２が垂直の母線６４から予
め決められた距離で終えていることによって、それぞれ
間隙７０及び７２が残される。これらの間隙は、入口５
４を通って入りそして出口５６を通って出てゆく流出ガ
スのために流動路を提供する。この流動路は一般的に、
第一の電極６０のうちの一番高いところにあるものの上
を放射状に外に向かって広がってゆき、そして次に、そ
れが第一の電極６０の下且つ第二の電極６２の上を通る
際には放射状に内側に向う。
第３図及び第４図に例示した本発明の第二の態様には、
経済的な構造であって、渦巻き状の電極を組み立てる必
要がない、という利点がある。しかしながら、この第二
の態様の運転は、流動路の出口の近くに電界が集中して
いないので、第１図及び第２図に例示した第一の態様の
運転ほど効率的ではない。
経済的な構造であって、渦巻き状の電極を組み立てる必
要がない、という利点がある。しかしながら、この第二
の態様の運転は、流動路の出口の近くに電界が集中して
いないので、第１図及び第２図に例示した第一の態様の
運転ほど効率的ではない。
本発明の装置のための様々な他の幾何学形状も、電極面
積の反応器容積に対する最小限度の比率が維持される限
りは可能である、ということが認められよう。電極面積
の容積流量に対する比率が先に明らかにした値より大き
く保たれること、また、電極間の流動路の長さが先に明
らかにした最小限界レベル以上に保たれることも、非常
に望ましい。
積の反応器容積に対する最小限度の比率が維持される限
りは可能である、ということが認められよう。電極面積
の容積流量に対する比率が先に明らかにした値より大き
く保たれること、また、電極間の流動路の長さが先に明
らかにした最小限界レベル以上に保たれることも、非常
に望ましい。
以下に掲げる例は、例示としても提供するものであっ
て、限定するためのものではない。
て、限定するためのものではない。
材料及び方法 1.プラズマ抽出反応器 第５図及び第６図に例示したように、典型的なプラズマ
抽出反応器を組み立てた。反応器100は、第一及び第二
の電極を、組み重ねた渦巻きではなく複数の同心リング
として配置したことを除いて、第１図及び第２図に関連
して説明した反応器と同様であった。
抽出反応器を組み立てた。反応器100は、第一及び第二
の電極を、組み重ねた渦巻きではなく複数の同心リング
として配置したことを除いて、第１図及び第２図に関連
して説明した反応器と同様であった。
反応器100 には、合計して８個の上部電極102 （第５図
及び第６図にはそのうちの３個だけが図示されている）
と９個の下部電極104(第５図及び第６図にはそのうちの
４個のみが図示されている)が含まれていた。上部電極1
02 は上部の母線106 に取付けられ、そしてこれは接続
棒108 につながれている。接続棒108は、エンクロージ
ャー101の上端部を貫通し、絶縁リング110で保持され
る。下部電極104は、エンクロージャー101の底板に固定
される。電極102 の下端とエンクロージャー101の下部
の壁との間に、間隙112が形成される。電極104の上端と
母線106の底面との間に、間隙114 が形成される。この
ようにして、矢印により指示されるガス流動路が定めら
れる。
及び第６図にはそのうちの３個だけが図示されている）
と９個の下部電極104(第５図及び第６図にはそのうちの
４個のみが図示されている)が含まれていた。上部電極1
02 は上部の母線106 に取付けられ、そしてこれは接続
棒108 につながれている。接続棒108は、エンクロージ
ャー101の上端部を貫通し、絶縁リング110で保持され
る。下部電極104は、エンクロージャー101の底板に固定
される。電極102 の下端とエンクロージャー101の下部
の壁との間に、間隙112が形成される。電極104の上端と
母線106の底面との間に、間隙114 が形成される。この
ようにして、矢印により指示されるガス流動路が定めら
れる。
反応器のエンクロージャー101は、直径15.75インチ(400
mm) 及び高さ１３インチ(300mm) のステンレス鋼の円筒
容器である。上蓋は、二つの同心Ｏリングシールを有す
るアルミニウムのフランジであって、これらのＯリング
の間の内空間には窒素が満たされている。入口はルーツ
ブロワーに接続され、その一方出口はメカニカルポンプ
に接続される。
mm) 及び高さ１３インチ(300mm) のステンレス鋼の円筒
容器である。上蓋は、二つの同心Ｏリングシールを有す
るアルミニウムのフランジであって、これらのＯリング
の間の内空間には窒素が満たされている。入口はルーツ
ブロワーに接続され、その一方出口はメカニカルポンプ
に接続される。
母線106 は、直径14.6インチ(371mm) 及び厚さ0.25イン
チ(6.35mm)のアルミニウム円盤である。８個の同心電極
102もアルミニウムで作られ、それらの半径は、2.25イ
ンチ(57.2mm)、2.95インチ(74.9mm)、3.65インチ(92.7m
m)、4.35インチ(110.5mm)、5.05インチ(128.3mm)、5.75
インチ(146.1mm)、6.45インチ(163.8mm)、及び7.15イン
チ(181.6mm) である。各電極の高さは、次に示すとおり
である（最小径のものから順次外側へ）、すなわち、1
0.5インチ(266.7mm)、11.5インチ(292.1mm)、11.5イン
チ(292.1mm)、11.5インチ(292.1mm)、11.5インチ(292.1
mm)、11.5インチ(292.1mm)、11.5インチ(292.1mm)、及
び10.5インチ(266.7mm) である。
チ(6.35mm)のアルミニウム円盤である。８個の同心電極
102もアルミニウムで作られ、それらの半径は、2.25イ
ンチ(57.2mm)、2.95インチ(74.9mm)、3.65インチ(92.7m
m)、4.35インチ(110.5mm)、5.05インチ(128.3mm)、5.75
インチ(146.1mm)、6.45インチ(163.8mm)、及び7.15イン
チ(181.6mm) である。各電極の高さは、次に示すとおり
である（最小径のものから順次外側へ）、すなわち、1
0.5インチ(266.7mm)、11.5インチ(292.1mm)、11.5イン
チ(292.1mm)、11.5インチ(292.1mm)、11.5インチ(292.1
mm)、11.5インチ(292.1mm)、11.5インチ(292.1mm)、及
び10.5インチ(266.7mm) である。
下部電極もアルミニウムで作られ、それらの半径は1.5
インチ(38.1mm)、2.6インチ(66.0mm)、3.3インチ(83.8m
m)、4.0インチ(101.6mm)、4.7インチ(119.4mm)、5.4イ
ンチ(137.2mm)、6.1インチ(154.9mm)、6.8インチ(172.7
mm) 、及び7.5インチ(190.5mm) である。各電極の高さ
は、次に示すとおりである（最も内側のものから順次外
側へ）、すなわち、10.5インチ(266.7mm)、１２インチ
(304.8mm) 、１２インチ(304.8mm) 、１２インチ(304.8
mm) 、１２インチ(304.8mm) 、１２インチ(304.8mm) 、
１２インチ(304.8mm) 、１２インチ(304.8mm) 、及び1
1.75インチ(298.5mm) である。電極102 とエンクロージ
ャーの底板との間に残された間隙はおよそ1.25インチ(3
1.8mm) であり、その一方、電極104と母線106との間の
間隙はおよそ0.625インチ(15.9mm)である。入って来る
ガスの流れを反応器を通して均等に分配するために、一
番外側の電極104 の上端部近くに複数のオリフィス(0.2
インチ×0.5インチ(5.08mm×12.7mm))を作った。
インチ(38.1mm)、2.6インチ(66.0mm)、3.3インチ(83.8m
m)、4.0インチ(101.6mm)、4.7インチ(119.4mm)、5.4イ
ンチ(137.2mm)、6.1インチ(154.9mm)、6.8インチ(172.7
mm) 、及び7.5インチ(190.5mm) である。各電極の高さ
は、次に示すとおりである（最も内側のものから順次外
側へ）、すなわち、10.5インチ(266.7mm)、１２インチ
(304.8mm) 、１２インチ(304.8mm) 、１２インチ(304.8
mm) 、１２インチ(304.8mm) 、１２インチ(304.8mm) 、
１２インチ(304.8mm) 、１２インチ(304.8mm) 、及び1
1.75インチ(298.5mm) である。電極102 とエンクロージ
ャーの底板との間に残された間隙はおよそ1.25インチ(3
1.8mm) であり、その一方、電極104と母線106との間の
間隙はおよそ0.625インチ(15.9mm)である。入って来る
ガスの流れを反応器を通して均等に分配するために、一
番外側の電極104 の上端部近くに複数のオリフィス(0.2
インチ×0.5インチ(5.08mm×12.7mm))を作った。
これまで説明してきた装置を、整合インピーダンスが30
0オームで3000Ｗまでの電力で７５kHzにて動作するＥＮ
Ｉ Plasmaloc3電源を用いて運転した。
0オームで3000Ｗまでの電力で７５kHzにて動作するＥＮ
Ｉ Plasmaloc3電源を用いて運転した。
2.試験装置の構成 プラズマ抽出反応器を、ＧＥＮＵＳ Mudel 8402ＬＰＣ
ＶＤ反応器の反応室の下流に（ルーツブロワーとメカニ
カルポンプとの間に）、圧力損失を最小限度にするのに
十分な寸法の短い真空接続具を使用して設定した。この
プラズマ抽出反応器の直ぐ下流に、残留ガス分析器を配
置した。この残留ガス分析器を使用して、プラズマ抽出
反応器における高周波出力の関数としてシラン及び水素
(H2)の信号を測定した。プラズマ抽出反応器の直ぐ上流
に、熱電対圧力計を配置した。
ＶＤ反応器の反応室の下流に（ルーツブロワーとメカニ
カルポンプとの間に）、圧力損失を最小限度にするのに
十分な寸法の短い真空接続具を使用して設定した。この
プラズマ抽出反応器の直ぐ下流に、残留ガス分析器を配
置した。この残留ガス分析器を使用して、プラズマ抽出
反応器における高周波出力の関数としてシラン及び水素
(H2)の信号を測定した。プラズマ抽出反応器の直ぐ上流
に、熱電対圧力計を配置した。
ゼロ信号を与えるように電源を切って、シランガスに既
知の流量でプラズマ抽出反応器を通過させた。何種類か
の流量及び電力レベルで電源を入れたり切ったりする測
定を繰り返した。結果は、再現性のあることが分った。
知の流量でプラズマ抽出反応器を通過させた。何種類か
の流量及び電力レベルで電源を入れたり切ったりする測
定を繰り返した。結果は、再現性のあることが分った。
残留ガス分析器の出力は、関心のある質量１〜50の範囲
にわたる質量走査(mass scan) の形であった。第７図
は、シランのみの結果の質量走査であって、本質的なピ
ークを、Ｓｉ(質量28)、ＳｉＨ(質量29)、ＳｉＨ2(質量
30)、ＳｉＨ3(質量31)、及びＳｉＨ4(質量32)に示して
いる。下の方の線は、基礎圧力８×10-7Torrにおけるバ
ックグラウンド走査を示す。質量３１によるバックグラ
ウンドは無視できるが、バックグラウンドガス中に少し
でも空気があれば窒素(N2)(質量29)及び酸素(O2)(質量3
2)についての競合するピークを与えるであろうから、以
後の除去についての全ての計算には、解離イオン化物Ｓ
ｉＨ3(質量31)を使用した。水素(H2)(質量2)ついてのス
ペクトルには少量のバックグラウンド強度があり、これ
は水素の信号から差し引かれた。
にわたる質量走査(mass scan) の形であった。第７図
は、シランのみの結果の質量走査であって、本質的なピ
ークを、Ｓｉ(質量28)、ＳｉＨ(質量29)、ＳｉＨ2(質量
30)、ＳｉＨ3(質量31)、及びＳｉＨ4(質量32)に示して
いる。下の方の線は、基礎圧力８×10-7Torrにおけるバ
ックグラウンド走査を示す。質量３１によるバックグラ
ウンドは無視できるが、バックグラウンドガス中に少し
でも空気があれば窒素(N2)(質量29)及び酸素(O2)(質量3
2)についての競合するピークを与えるであろうから、以
後の除去についての全ての計算には、解離イオン化物Ｓ
ｉＨ3(質量31)を使用した。水素(H2)(質量2)ついてのス
ペクトルには少量のバックグラウンド強度があり、これ
は水素の信号から差し引かれた。
実験番号、高周波出力レベル、ＳｉＨ３の相対信号、シ
ラン流量(sccm)、残留ガス分析器の利得、残留ガス分析
器の圧力、及び熱電対計圧力(mTorr)を含む測定結果を
記録した。この記録から、プラズマ抽出反応器の性能を
説明するグラフを用意した。第８図は、高周波出力をか
けたものと切ったものについてのＳｉＨ3（シランに比
例する）の変化を電源が切られていた時の信号で割り算
したものを示す。これは、プラズマ抽出反応器により除
去されたシランの量を高周波出力の関数として表わして
いる。ガスの負荷量が相対効率を変化させることが分っ
た。3000Ｗでは、900sccm の流れから少なくとも99％の
シランが除去され、1500sccmの流れについては約94％が
除去され、そして4000sccmの流れについては約83％が除
去された。
ラン流量(sccm)、残留ガス分析器の利得、残留ガス分析
器の圧力、及び熱電対計圧力(mTorr)を含む測定結果を
記録した。この記録から、プラズマ抽出反応器の性能を
説明するグラフを用意した。第８図は、高周波出力をか
けたものと切ったものについてのＳｉＨ3（シランに比
例する）の変化を電源が切られていた時の信号で割り算
したものを示す。これは、プラズマ抽出反応器により除
去されたシランの量を高周波出力の関数として表わして
いる。ガスの負荷量が相対効率を変化させることが分っ
た。3000Ｗでは、900sccm の流れから少なくとも99％の
シランが除去され、1500sccmの流れについては約94％が
除去され、そして4000sccmの流れについては約83％が除
去された。
第９図は、シランについてのＳｉＨ3相対ピーク高さを
シラン流量の関数として示すグラフである。これには直
線の応答があり、シランの成長が負荷の増加とともに減
ずることはないことを示している。第１０図に示すよう
に、流量に対する反応器の圧力の直線の応答も得られ
る。高周波出力をかけたものの圧力の上昇は、ＳｉＨ4
の部分的な解離が上記のＨ２信号の分析と矛盾しないこ
とを確認する。
シラン流量の関数として示すグラフである。これには直
線の応答があり、シランの成長が負荷の増加とともに減
ずることはないことを示している。第１０図に示すよう
に、流量に対する反応器の圧力の直線の応答も得られ
る。高周波出力をかけたものの圧力の上昇は、ＳｉＨ4
の部分的な解離が上記のＨ２信号の分析と矛盾しないこ
とを確認する。
電極に成長した膜を分析し、無定形ケイ素であることを
確認した。この膜は、粘着性であり、そして電極基材と
一緒に容易に処分された。
確認した。この膜は、粘着性であり、そして電極基材と
一緒に容易に処分された。
本発明を明らかに理解するために、例示及び実例として
やや詳細に本発明を説明してきたが、特許請求の範囲に
記載された範囲内で一定の変更及び改変を実行すること
ができるということは、明白であろう。
やや詳細に本発明を説明してきたが、特許請求の範囲に
記載された範囲内で一定の変更及び改変を実行すること
ができるということは、明白であろう。
また、本発明の好ましい態様は、次に示すとおりであ
る。
る。
1. 間隔をあけて離れた１対の平行電極が容器の入口か
ら出口までの渦巻き流動路を定める、請求項１記載のプ
ラズマ抽出反応器。
ら出口までの渦巻き流動路を定める、請求項１記載のプ
ラズマ抽出反応器。
2. 平行電極の第一の列（bank）が平行電極の第二の列
に差し込まれて、容器の入口から出口までの反転する曲
りくねった流動路を定める、請求項１記載のプラズマ抽
出反応器。
に差し込まれて、容器の入口から出口までの反転する曲
りくねった流動路を定める、請求項１記載のプラズマ抽
出反応器。
3. 電極表面積の電極間の容積に対する比率が少なくと
も約１cm-1である、請求項１記載のプラズマ抽出反応
器。
も約１cm-1である、請求項１記載のプラズマ抽出反応
器。
4. 流動路の長さが少なくとも約100cmである、請求項
１記載のプラズマ抽出反応器。
１記載のプラズマ抽出反応器。
5. 電極が、流動路の口の近くのそれらの間の電界を強
めるように配列されている、請求項１記載のプラズマ抽
出反応器。
めるように配列されている、請求項１記載のプラズマ抽
出反応器。
6. 膜の厚さが予め決められた値を超えた後に電極が交
換される、請求項３記載の方法。
換される、請求項３記載の方法。
7. 排気ガス流の容積流量に対する電極面積の比率が少
なくとも約１０min/cmである、請求項３記載の方法。
なくとも約１０min/cmである、請求項３記載の方法。
8. 電極が、蒸気の少なくとも約９０モル％を抽出する
ように選定された条件で運転される、請求項３記載の方
法。
ように選定された条件で運転される、請求項３記載の方
法。
第１図は、組み重ねた渦巻き電極を用いる本発明の装置
の好ましい態様の縦断面図である。 第２図は、第１図の装置の２−２線部分破断上面図であ
る。 第３図は、本発明の装置の第二の態様の縦断面図であ
る。 第４図は、第３図の装置の部分破断上面図である。 第５図は、実施例において使用した典型的な反応器の縦
断面図である。 第６図は、第５図の装置の６−６線断面図である。 第７〜１０図は、本発明の方法及び装置の効力を説明す
る典型的装置の実験結果を示すグラフである。 図中、10，50は本発明の装置、12，52は反応室、14，54
は入口、16，56は出口、20，22，60，62は電極。
の好ましい態様の縦断面図である。 第２図は、第１図の装置の２−２線部分破断上面図であ
る。 第３図は、本発明の装置の第二の態様の縦断面図であ
る。 第４図は、第３図の装置の部分破断上面図である。 第５図は、実施例において使用した典型的な反応器の縦
断面図である。 第６図は、第５図の装置の６−６線断面図である。 第７〜１０図は、本発明の方法及び装置の効力を説明す
る典型的装置の実験結果を示すグラフである。 図中、10，50は本発明の装置、12，52は反応室、14，54
は入口、16，56は出口、20，22，60，62は電極。
Claims (3)
- 【請求項１】入口と出口とを有する容器、 この容器内に互いに間隔をあけて位置する少なくとも一
対の互いに平行な陽極及び陰極、 これらの電極の間を通る廃棄流中の蒸気種を電子的に励
起させるための電源、を含んでなり、上記の互いに平行
な陽極と陰極は、表面積を増大させ且つ処理すべきガス
の反応時間を長くするように上記の入口から出口に至る
迂廻したガス流路を画定しており、且つ、着脱可能なモ
ジュールとして当該容器内に組み込まれているプラズマ
抽出反応器。 - 【請求項２】前記陽極及び陰極が、入口から出口まで至
る渦巻き流路を画定する渦巻き形状を有する、請求項１
記載の反応器。 - 【請求項３】請求項１記載のプラズマ抽出反応器を使用
して廃ガス流より蒸気を抽出するための方法であって、 排気ガスをガス流路を通過させ、そして、 電極に電気エネルギーを供給して、蒸気を電子的に励起
させ、且つ、励起された蒸気の実質的に全てを電極表面
で反応させて電極表面上に安定な膜として成長させ、そ
れにより該蒸気の少なくとも７５モル％を該排気ガス流
より抽出すること、 を含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/065,532 US4735633A (en) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | Method and system for vapor extraction from gases |
| US65532 | 1987-06-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01307429A JPH01307429A (ja) | 1989-12-12 |
| JPH0659384B2 true JPH0659384B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=22063372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63132880A Expired - Lifetime JPH0659384B2 (ja) | 1987-06-23 | 1988-06-01 | ガスから汚染蒸気を抽出する方法及び装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4735633A (ja) |
| EP (1) | EP0296720B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0659384B2 (ja) |
| KR (1) | KR940007057B1 (ja) |
| CN (1) | CN1021886C (ja) |
| DE (1) | DE3850816T2 (ja) |
| HK (1) | HK51595A (ja) |
| SG (1) | SG11695G (ja) |
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| US5028452A (en) * | 1989-09-15 | 1991-07-02 | Creative Systems Engineering, Inc. | Closed loop system and process for conversion of gaseous or vaporizable organic and/or organo-metallic compounds to inert solid matrix resistant to solvent extraction |
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