DD215706A1 - METHOD AND DEVICE FOR CLEANING GASES AND DUST FROM PLASMA PLANTS - Google Patents

Abstract

Das erfindungsgemaesse Reinigungsverfahren dient zur Reinigung von Plasma-Prozessabgasen, die bei Plasmaanlagen entstehen,wie z.B. beim plasmachemischen Aetzen von Substraten fuer die Mikroelektronik. Ziel der Erfindung ist es, die beim plasmachemischen Aetzen anfallenden schaedlichen Gase und Daempfe mit hoher Effektivitaet zu reinigen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Gase und Daempfe zwischen Plasmareaktor und Vakuumpumpsystem ueber ein Reaktionsmaterial geleitet werden,welches durch Beaufschlagung mittels eines Plasmas aufgeheizt und abgestaubt wird,wodurch sich die Kontaktflaechen des Reaktionsmaterials staendig erneuern.The cleaning method according to the invention serves to purify plasma process offgases which occur in plasma systems, such as e.g. in the plasmachemical etching of substrates for microelectronics. The aim of the invention is to purify the harmful gases and tamping accumulating in the plasma-chemical etching with high effectiveness. The essence of the invention is that the gases and mashes between the plasma reactor and the vacuum pumping system are passed over a reaction material which is heated and dusted by the application of a plasma, whereby the contact surfaces of the reaction material are constantly renewed.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Gasen und Dämpfen aua PlasmaanlagenMethod and device for cleaning gases and vapors on plasma systems

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of application of the invention

Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren dient zur Reinigung von Plasma-Prozeßabgasen, die bei Plasmaanlagen entstehen, wie ζ, B. beim plasmachemiachen Ätzen von Substraten für die Mikroelektronik.The cleaning method according to the invention is used for the purification of plasma process exhaust gases that arise in plasma systems, such as , for example, in the plasma-chemical etching of substrates for microelectronics.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Reinigung der bei plaamachemiachen Ätzprozessen entstehenden Gase und Dämpfe iat vor Eintritt in das diese Gase und Dämpfe absaugende Pumpsyetem erforderlich, um . die Vakuumpumpen vor Korrosion zu schützen. Ferner iat es aus Gründen des Umweltschutzes erforderlich, diese zum Teil toxischen Gase und Dämpfe zu reinigen. Ein zur Reinigung der Gase und Dämpfe bekanntes Verfahren beateht darin, daß zwischen Plasmareaktor und Vakuumpumpe eine Tiefkühlfalle angeordnet ist, in der die Gase und Dämpfe in den festen Aggregatzustand übergehen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß zur Reinigung der Tief-, kühlfalle die eingefrorenen Gase und Dämpfe erneut in die Dampfphase gebracht und über ein seperates Abgassystem abgeleitet werden müssen. Nachteilig ist hierbei auch die erforderliche ständige Erneuerung des Tiefkühlmittels«The cleaning of the gases and vapors produced during plasma-etching processes is required before entry into the pumping system which extracts these gases and vapors. to protect the vacuum pumps against corrosion. Furthermore, it is necessary for reasons of environmental protection to purify these partly toxic gases and vapors. A well-known for the purification of gases and vapors beateht is that between the plasma reactor and the vacuum pump, a cryogenic trap is arranged, in which the gases and vapors go into the solid state. This method has the disadvantage that the frozen gases and vapors must again be brought into the vapor phase and removed via a separate exhaust system to clean the deep, cold trap. The disadvantage here is also the required constant renewal of the cryogen «

Es wurde auch bereits vorgeschlagen (WP B 01 P/238 797), die beim plasmachemischen Ätzprozeß von Aluminium mit Tetrachlorkohlenstoff anfallenden Chlorverbindungen an einer auf ca* 500 ⁰C aufgeheizten Eisenfläche (Ei-aenspänen)· in Eisen-(III)-chlorid umzuwandeln. Dieses für die Reinigung derartiger Abgase gut geeignete Verfahren hat den Nachteil, daß ein großer Energieaufwand erforderlich ist, um die notwendige Reaktionstemperatur von ca. 500 °C aufrechtzuerhalten. Ein weiterer Mangel be-It has also been proposed to convert (WP B 01 P / 238,797), which the plasma chemical etching of aluminum costs associated with carbon tetrachloride chlorine compounds scattered on ca * 500 ⁰ C heated iron surface (egg aenspänen) · in iron (III) chloride , This method, which is well suited for the purification of such exhaust gases, has the disadvantage that a great expenditure of energy is required in order to maintain the necessary reaction temperature of about 500.degree. Another shortcoming

darin, daß durch die hohen Temperaturen das Eigen.« olilÖTid verdampft und mit abgepumpt-wird* ailne Verunreinigung dee Pumpenöles kiijrm deshalb nicht vermieden werden« Ferner muß aufgrund der hohen Temperaturjen vor der Vakuumpumpe nooh eine Kühleinrichtung an·» gebracht werden.The fact that the high temperatures cause the oil to evaporate and pump it out does not prevent any contamination of the pump oil. Furthermore, owing to the high temperatures upstream of the vacuum pump, a cooling device must be brought up.

Ziel der Erfindung ^! "Aim of the invention ^! "

Ziel der Erfindung ist es, die beim plaamachemischen Ätzen anfallenden schädlichen Gase und Dämpfe mit hoher Effektivität zu reinigen»The aim of the invention is to purify the harmful gases and vapors occurring during the plasma-etching process with high efficiency »

Darlegung dea Wesens der ErfindungPresentation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Reinigung von Gasen und Dämpfen, die bei Plasmaanlagen, wie z. B. beim plasmachemischen Ätzen von Si-Substraten anfallen, zu schaffen, die es gestatten, diese Gase und Dämpfe mit wesentlich geringerem Energieaufwand wartungsärmer und wirkungsvoller zu gestalten«The invention has the object of providing a method and an associated apparatus for the purification of gases and vapors, which in plasma systems, such. B. arise in the plasma chemical etching of Si substrates, to create that allow these gases and vapors with much lower energy consumption maintenance-poor and more effective to make «

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abgase zwischen Plasmareaktor und Vakuumpumpeneystem in bereits vorgeschlagener Weise über ein ReaktionamaterialAccording to the invention the object is achieved in that the exhaust gases between the plasma reactor and the vacuum pump system in a previously proposed manner via a reaction material

geleitet werden, welchee durch Beaufschlagung mittels eines Plasmas aufgeheizt und abgestäubt wird, wodurch sich die Kontaktflächen des Reaktionsmateriala' ständig erneuern. Vorteilhafter Weise wird zur Regelung des Reinigungsverfahrens dem reaktiven Plasma ein regelbarer Inertgasstrom zugemischt. Vorzugsweise wird als Reaktionsmaterial Eisen mit flächiger Geometrie eingesetzt.which is heated and dusted by the application of a plasma, whereby the contact surfaces of the reaction material a 'constantly renewed. Advantageously, a controllable inert gas stream is added to the reactive plasma to control the purification process. Preferably, iron with flat geometry is used as the reaction material.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein topfförmiger Behälter,in dem das Reaktionsmateriaj ©nthaltßn %®t_t eingesetzt, der sich dadurch auazeiohn©i;₉ daß als Reaktionamaterial eine Metallplatte über eine isolierte Durchführung im topfförmigen Behälter angeordnet ist und daß die Metallplatte mit einem Pol einer Spannungsquelle und der topfförmige Behälter mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden ist· Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen darin, daß durch das reaktive Plasma das Reaktionsmaterial aufgeheizt und gleichzeitig abgestäubt wird, wodurch wesent-To carry out the process of the invention a cup-shaped container in which the Reaktionsmateriaj © nthaltßn% is used ®T _t, the auazeiohn is characterized © i; ₉ that as Reaamamaterial a metal plate over an insulated passage in the pot-shaped container is arranged and that the metal plate is connected to one pole of a voltage source and the cup-shaped container to the other pole of the voltage source · The advantages of the inventive solution are that by the reactive plasma the reaction material is heated and dusted at the same time, whereby

lieh weniger Energie für die Aufheizung des Reaktionsmaterials als bei den bekannten Heizmethoden benötigt wird, so daß neben Eisen auch andere Metalle, wie z, B. Al oder Cu, verwendet werden können. Ferner wird durch die ständige Abstäubung der Reaktionsflächen der Reini-» gungprozeß verbessert.Less energy is required for heating the reaction material than in the known heating methods, so that in addition to iron, other metals, such as, for example, Al or Cu, can be used. Furthermore, the constant dusting of the reaction surfaces improves the cleaning process.

iusführungsbeispieliusführungsbeispiel

Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens; wird die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung eingesetzt. Der Einfachheit halber wird das Verfahren anhand der Wirkungsweise der Vorrichtung erläutert.For the realization of the method according to the invention; the device shown in the drawing is used. For the sake of simplicity, the method will be explained with reference to the operation of the device.

Die Reinigungseinheit besteht aus dem topfförmigen Behälter 1, der über den Deckel 2 und Vakuumdichtung 3 verschlossen ist. Ferner ist er mit einem Einlaßstutzen 7The cleaning unit consists of the cup-shaped container 1, which is closed by the lid 2 and vacuum seal 3. Furthermore, he is with an inlet port. 7

und einem Auslaßstutzen 8 versehen. Mittels dieses Stutzens ist die Reinigungseinheit in der Abgasleitung einer nicht dargestellten Plasmaanlage so angeordnet, daß sie sich zwischen Plasmareaktor und Vakuumpumpsystem befindet. Im Behälter 1 ist über die isolierte Durchführung 4 das Reaktionsmaterial, bestehend aus einer Metallplatte 5, gegenüber dem Behälter T isoliert angeordnet. Die Metallplatte 5 steht mit dem Pol der Spannungsquelle 6 in Wxrkungsverbindung« Der andere Pol der Spannungsquelle 6 ist mit dem Behälter 1 verbunden. Am Einlaßstutzen 7 ist eine Inertgaszuleitung 9 mit einem Ventil 10 angebracht»and an outlet 8 provided. By means of this nozzle, the cleaning unit is arranged in the exhaust pipe of a plasma system, not shown, that it is located between the plasma reactor and the vacuum pumping system. In the container 1, the reaction material consisting of a metal plate 5, relative to the container T is isolated on the insulated passage 4 arranged. The metal plate 5 is connected to the pole of the voltage source 6 in a positive connection. The other pole of the voltage source 6 is connected to the container 1. At the inlet port 7, an inert gas inlet 9 is attached to a valve 10 »

Pie Wirkungsweise des Verfahrens ist folgende«' Durch die Druckdifferenz zwischen Plasmareaktor und Vakuumpumpsystem werden die im Plasmareaktor beim Ätzpro·» zeß anfallenden Gase und Dämpfe in den Behälter 1 transportiert. Mittels der Spannungsquelle 6 wird im Behälter 1 ein Plasma erzeugt, welches sich zwischen der Metallplatte 5 und Behälterinnenwand allseitig ausbildet. Durch dieses reaktive Plasma wird die Metallplatte 5 aufgeheizt und ständig abgestäubt. Besteht ζ * B. die Metallplatte aus Eisen, ao reagieren die chlorhaltigen Verbindungen des Ätzprozeßabgases zu Eisen-ClIIJ-chlorid. Aufgrund des; durch das Plasma eintretende Ionenbombardements der Oberflächen der Metallplatte 5 wird von diesen Flächen ständig Material abgetragen. Dies führt zu einer ständigen Erneuerung der Oberflächen und zur Erwärmung der Metallplatte 5. Die Erwärmung der Metallplatte 5 (Eisenplatte). wird unter dem Siedepunkt des Eisen-(III)-chlorids gehalten, so daß eich dieses als fester Bestandteil an den Wänden des topfförmigen Behälters 1 niederschlägt. Nach längerer Betriebsdauer wird das Reaktionsmaterial erneuert und der Behälter 1 von den angefallenen Reaktionsprodukten gereinigt. Hierzu braucht nur der Deckel 2 vomThe mode of operation of the process is as follows. The pressure difference between the plasma reactor and the vacuum pump system transports the gases and vapors arising in the plasma reactor into the container 1 during the etching process. By means of the voltage source 6, a plasma is generated in the container 1, which forms on all sides between the metal plate 5 and container inner wall. By this reactive plasma, the metal plate 5 is heated and constantly dusted. If the metal plate consists of iron, then the chlorine-containing compounds of the etching process exhaust gas react to form iron-ClIII chloride. Because of; By the plasma entering ion bombardment of the surfaces of the metal plate 5 is constantly removed from these surfaces material. This leads to a constant renewal of the surfaces and to heating of the metal plate 5. The heating of the metal plate 5 (iron plate). is kept below the boiling point of iron (III) chloride, so that this eich precipitates as a solid component on the walls of the cup-shaped container 1. After a longer period of operation, the reaction material is renewed and the container 1 is cleaned of the incurred reaction products. For this only needs the cover 2 from

vom Behälter 1 gelöst und eine neue Metallplatte 5 in den Behälter 1 eingebracht werden.detached from the container 1 and a new metal plate 5 are introduced into the container 1.

Als Reaktionsmaterial können an Stelle von Eisen auch andere Metalle, wie z· B. Aluminium, Kupfer uew. einge-" setzt werden. Durch Zuführung eines Inertgaoee tritt eine Erhöhung des Reinigungsprozeases im Behälter 1 ein, da aich dadurch gleichzeitig die Energiezufuhr erhöht.As the reaction material, other metals, such as aluminum, copper, etc. may be used instead of iron. By supplying an inert gas, an increase in the cleaning process occurs in the container 1, since this simultaneously increases the energy input.

Claims (5)

. . . - 6 -Erfindungaanapruoh -, , , - 6 - inventionaanapruoh - 1, Verfahren zum Reinigen von Gasen und Dämpfen aua Plasmaanlagen, wie z. B„ von Abgasen, die beim plaamaohetnischeni Ätzen von Si-Substraten anfallen, ge kennzeichne't dadurch, daß die Abgase zwischen Plasmareaktor und Vakuumpumpsystem in bereite vorgeschlagener Weise über ein Reaktionsmaterial geleitet werden, welohes durch Beaufschlagung mittels eines Plasmas aufgeheizt und abgestäubt wird, wodurch aich die Kontaktflächen dea Reaktionemateriala ständig erneuern. 1, method for cleaning gases and vapors on plasma systems, such. B "of exhaust gases incurred in the plaamaohetnischeni etching of Si substrates ge't characterized by the fact that the exhaust gases between the plasma reactor and vacuum pumping system in the ready proposed manner are passed over a reaction material which is heated and dusted by the application of a plasma, whereby Always renew the contact surfaces of the reaction material. 2. Verfahren zum Reinigen von Gasen und Dämpfen nach ' Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Regelung dea Reinigungsνerfahrene dem reaktiven Plasma ein regelbarer Inertgasstrom zugemischt wird·2. A method for purifying gases and vapors according to 'point 1, characterized in that for regulating dea Reinigungsνerfahrene the reactive plasma, a controllable inert gas stream is admixed · 3« Verfahren zum Reinigen von Gasen und Dämpfen nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet' dadurch,, daß als Reaktionsmaterial Eisen mit flächiger Geometrie eingesetzt wird. 3 "method for purifying gases and vapors according to item 1 and 2, characterized 'characterized in that is used as the reaction material iron with a flat geometry. 4. Vorrichtung zum Reinigen von Gasen und Dämpfen, bestehend im wesentlichen aus einem topfförmigen Behälter mit .Ein- und Auslaßstutzen, in dem das Reaktionsmaterial enthalten ist, zur Durchführung des Verfahrens 4. Apparatus for purifying gases and vapors, consisting essentially of a cup-shaped container with .Ein- and outlet nozzle, in which the reaction material is contained, for carrying out the method ' nach Punkt 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß als Reaktionsmaterial eine Metallplatte (5) über eine isolierte Durchführung (4) im topfförmigen Behälter (1) angeordnet ist, und daß die Metallplatte (5) ,mit einem Pol einer Spannungsquelle (6) und der topfförmige Behälter (1) mit dem anderen Pol der Spannungsquelle (6) verbunden ist. 'according to items 1 to 3', characterized in that a metal plate (5) is arranged in the cup-shaped container (1) via an insulated passage (4) as reaction material, and in that the metal plate (5) is connected to one pole of a voltage source (6). and the pot-shaped container (1) is connected to the other pole of the voltage source (6). 5* Vorrichtung nach Punkt.4» gekennzeichnet dadurch, daß die Metallplatte (5) aus Eisen besteht.5 * device according to point 4 », characterized in that the metal plate (5) consists of iron. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing