DE102008009624A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Prozessanlage - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Prozessanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102008009624A1
DE102008009624A1 DE102008009624A DE102008009624A DE102008009624A1 DE 102008009624 A1 DE102008009624 A1 DE 102008009624A1 DE 102008009624 A DE102008009624 A DE 102008009624A DE 102008009624 A DE102008009624 A DE 102008009624A DE 102008009624 A1 DE102008009624 A1 DE 102008009624A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
exhaust gas
recombination
metal halide
oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102008009624A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexander Dr. Gschwandtner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cs Clean Systems Ag De
Muegge GmbH
Original Assignee
CS CLEAN SYSTEMS AG
R3T Rapid Reactive Radicals Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CS CLEAN SYSTEMS AG, R3T Rapid Reactive Radicals Technology GmbH filed Critical CS CLEAN SYSTEMS AG
Priority to DE102008009624A priority Critical patent/DE102008009624A1/de
Priority to PCT/DE2009/000185 priority patent/WO2009103265A1/de
Priority to US12/867,594 priority patent/US20100322827A1/en
Publication of DE102008009624A1 publication Critical patent/DE102008009624A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/323Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 by electrostatic effects or by high-voltage electric fields
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/20Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/204Inorganic halogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0216Other waste gases from CVD treatment or semi-conductor manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/80Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/806Microwaves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/80Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818Employing electrical discharges or the generation of a plasma
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/461Microwave discharges
    • H05H1/463Microwave discharges using antennas or applicators
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00Applications of plasma devices
    • H05H2245/10Treatment of gases
    • H05H2245/17Exhaust gases

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Um die Abgase einer Prozessanlage (1), in der ein Prozess mit einem Nichtmetallhalogenid durchgeführt wird, zu reinigen, wird das Abgas (3) mit enem Gas (7) versetzt, das die Rekombination von aus dem Nichtmetallfluorid gebildeten ionisierten Teilchen verhindert. Das Abgas (3, 7) wird dann in einem Gasentladungsraum (25) in ein Plasma übergeführt, in dem das in dem Abgas (3, 7) enthaltende Nichtmetallhalogenid ionisiert wird. Die ionisierten Teilchen, die mit dem ihre Rekombination verhindernden Gas abgesättigt worden sind, können dann aus dem Abgas entfernt werden.

Description

  • In der Halbleiterindustrie werden zum Trockenätzen große Mengen an Nichtmetallhalogeniden verwendet. Dazu gehören insbesondere perfluorierte Verbindungen, wie Tetrafluorkohlenstoff (CF4), Hexafluorethan (C2F6), Fluorkohlenwasserstoffe, wie Trifluormethan (CHF3), Schwefelhexafluorid (SF6) und Stickstofftrifluorid (NF3). Aus diesen Nichtmetallhalogeniden werden in einem Plasma z. B. in einer Kammer oder dergleichen Prozessanlage ionisierte Teilchen erzeugt, beispielsweise Fluorradikale, mit denen das Halbleitersubstrat, beispielsweise ein Waver oder eine photovoltaische Beschichtung geätzt wird.
  • Die Nichtmetallfluoride sind extrem reaktionsträg. Deshalb wird nur ein kleiner Teil des zugeführten Nichtmetallhalogenids in der Prozessanlage in ionisierte Teilchen zerlegt, während der weitaus größte Teil aus der Prozessanlage unverändert austritt. Aufgrund ihrer Reaktionsträgheit werden die Nichtmetallfluoride von den Abgasreinigungsanlagen, die in der Halbleiterindustrie verwendet werden, meist nicht erfasst und damit an die Atmosphäre abgegeben.
  • Perfluorierte Verbindungen und dergleichen Nichtmetallfluoride zeichnen sich jedoch durch hohe Klimawirksamkeit, d. h. ihr sogenanntes GWP (Greenhouse Warming Potential) aus. Dies gilt insbesondere für Schwefelhexafluorid, welches ein extrem hohes GWP besitzt. Darüber hinaus sind einige dieser Nichtmetallhalogenide toxisch, beispielsweise Stickstofftrifluorid.
  • Aus DE 10 2006 006 289 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der mit einem Mikrowellengenerator in einem Gasentladungsraum, dem über eine Leitung ein Nichtmetallfluorid zugeführt wird, ein Plasma erzeugt wird, um ein ionisiertes Ätzgas zu bilden. Die Gaszuleitung weist nur einen geringen Querschnitt auf, um ein Durchzünden zu verhindern.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein wirksames Verfahren und eine wirksame Vorrichtung zur Beseitigung von Nichtmetallhalogeniden aus Abgasen einer Prozessanlage bereitzustellen, in der ein Prozess mit einem Nichtmetallhalogenid durchgeführt wird.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 4 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Der Anspruch 5 betrifft eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche durch die Merkmale der Ansprüche 7 bis 18 in vorteilhafter Weise weiter ausgebildet wird.
  • In der Prozessanlage wird nur ein Teil des Nichtmetallfluorids verbraucht. Das heißt, aus der Prozessanlage tritt ein Abgas mit einem hohen Anteil an Nichtmetallhalogeniden aus. Das aus der Prozessanlage austretende Abgas wird erfindungsgemäß mit einem Gas versetzt, das die Rekombination der aus dem Nichtmetallhalogenid gebildeten, ionisierten Teilchen verhindert. Anschließend wird das Abgas in ein Plasma übergeführt, in dem das in ihm enthaltende Nichtmetallhalogenid vollständig ionisiert wird. Die ionisierten Teilchen werden mit dem ihre Rekombination vorhindernden Gas abgesättigt und können dann beispielsweise durch Absorption mit einem Absorbens aus dem Abgas entfernt werden.
  • Das Plasma, in das das Abgas, das mit dem die Rekombination der ionisierten Teilchen verhindernden Gas versetzt worden ist, übergeführt wird, wird vorzugsweise mit einem Mikrowellengenerator erzeugt. Dabei kann es sich um Generatoren handeln, die bei den gebräuchlichen, zugelassenen Frequenzen von 915 MHz, 2,45 GHz und 5,8 GHz arbeiten und eine Leistung zwischen z. B. 300 W und 10 kW oder mehr erzeugen.
  • Das in der Prozessanlage beispielsweise zum Ätzen eines Halbleitersubstrats verwendete Nichtmetallhalogenid, das dann zu einem grossen Teil unverbraucht im Abgas der Prozessanlage vorhanden ist, kann beispielsweise ein Fluorkohlenstoff, wie CF4 oder C2F6, ein Fluorkohlenwasserstoff, wie CHF3 oder SF6 sowie NF3 oder ein anderes klimawirksames und/oder toxisches gasförmiges Nichtmetallhalogenid sein.
  • Das Gas, das dem Abgas zugesetzt wird, um die Rekombination der durch das Plasma gebildeten ionisierten Teilchen zu verhindern, kann Sauerstoff, Wasserstoff, Chlor, Wasser oder eine andere Verbindung enthalten, die mit den aus dem Nichtmetallfluorid gebildeten ionisierten Teilchen umsetzbar ist. Unter ionisierten Teilchen sind auch angeregte Teilchen zu verstehen, insbesondere auch Radikale. Als mit dem Nichtmetallfluorid umgesetzbare Verbindungen sind also insbesondere Radikalfänger geeignet.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Abgasleitung auf, mit der das aus der Prozessanlage abgeführte, das Nichtmetallhalogenid enthaltende Abgas einem Gasentladungsraum zugeführt wird, in dem mit dem Mikrowellengenerator ein Plasma erzeugt wird. Ferner ist eine Zufuhrleitung vorgesehen, mit der das Abgas mit dem Gas versetzt wird, das die Rekombination von aus dem Nichtmetallhalogenid gebildeten ionisierten Teilchen verhindert. Diese Zufuhrleitung ist vorzugsweise an die Abgasleitung so angeschlossen, dass das Abgas mit dem die Rekombination der ionisierten Teilchen verhinderten Gas vor Eintritt in den Gasentladungsraum vermischt wird.
  • Der Gasentladungsraum wird vorzugsweise durch einen Kanal gebildet, durch den das zu reinigende, mit dem die Rekombination ionisierter Teilchen verhindernden Gas versetzte Abgas hindurch tritt. Das durch den Kanal hindurch tretende Abgas wird vorzugsweise mit einer Pumpe abgesaugt, die zugleich den für die Plasmabildung in dem Gasentladungsraum erforderlichen Unterdruck von beispielsweise 0,1 bis 10 mbar erzeugt.
  • Der Kanal wird vorzugsweise durch ein Rohr aus einem dielektrischem Material gebildet, insbesondere aus Keramik und zwar vorzugsweise Aluminiumoxid. Der Innendurchmesser des Rohres kann beispielsweise 10 bis 100 mm betragen.
  • Das Rohr ist in einem Kühlkörper oder dergleichen gekühltem Gehäuse angeordnet. Die Temperatur des Plasmas in dem Rohr kann 1000°C und mehr betragen. Auf der anderen Seite wird das Rohr auch von in der Produktionsanlage gebildeten Verbindungen durchströmt, die in dem Kühlkörper gekühlten Rohr kondensieren und sich abscheiden können.
  • Vorzugsweise wird daher zwischen dem Rohr und dem Kühlkörper ein Spalt vorgesehen, sodass die Temperatur des Rohres auf einen vorteilhaften Wert, beispielsweise im Bereich von 100 bis 500°C eingestellt werden kann.
  • Dazu kann der Spalt zwischen dem Rohr und dem Kühlkörper beispielsweise zwischen fünf hundertstel und einigen Millimetern betragen. Durch die ganzflächige einstellbare Kühlung des Rohres wird eine Kondensation bzw. Abscheidung von in der Produktionsanlage erzeugten Verbindungen an der Rohrinnenwand sowie ein chemischer Angriff auf das Rohr minimiert.
  • Die durch das Plasma entstehende Wärme wird über den Spalt zum Kühlkörper und weiter zur Kühlflüssigkeit im Kühlkörper weitergeleitet, wodurch eine definierte Kühlung des Rohres ermöglicht wird. Die Wärmeleitung zwischen Rohr und Kühlkörper erfolgt über Wärmetransport durch Moleküle, die sich in dem Spalt befinden, wobei der Abstand der mittleren freien Weglänge der Moleküle etwa gleich groß oder kleiner als die Spaltbreite ist, wodurch eine sehr effektive und definierte Kühlung ermöglicht wird.
  • In dem Kühlmantel ist zur Bildung des Spalts vorzugsweise ein Lager für das Rohr vorgesehen. Das Lager weist vorzugsweise Ringe auf, in denen das Rohr angeordnet ist. Dazu werden insbesondere metallische Ringe eingesetzt.
  • Da diese Ringe nur eine kleine Auflagefläche aufweisen, ist eine im Wesentlichen ganzflächige Kühlung des Rohres gewährleistet. Damit werden sogenannte „cold spots" vermieden, die in der Regel die Ursache für den Bruch eines Keramikrohres darstellen. Ferner braucht das Rohr, wenn es ausgetauscht werden soll, lediglich aus den Lagerringen gezogen werden, worauf ein neues Rohr in die Lagerringe geschoben werden kann.
  • Die Mikrowelle wird von dem Mikrowellengenerator vorzugsweise mit einem linearem Hertzschen Oszillator in das Rohr eingestrahlt. Der Oszillator ist vorzugsweise in einem Einkoppelkörper aus einem dielektrischen Material angeordnet, welcher eine konkave Vertiefung aufweist, die so ausgebildet ist, dass der Einkoppelkörper vollflächig an dem Rohr anliegt. Der Einkoppelkörper besteht dabei ebenfalls vorzugsweise aus Keramik, beispielsweise Aluminiumoxid. Dabei sind vorteilhafterweise die Dielektrizitätskonstanten des Rohrs und des Einkoppelkörpers ähnlich oder gleich, um Reflexionen der Mikrowelle an der Kontaktfläche der beiden Körper zu minimieren bzw. zu vermeiden.
  • Der lineare Hertzsche Oszillator ist in dem Einkoppelkörper vorzugsweise derart angeordnet, dass die elektromagnetische Energie über den Einkoppelkörper senkrecht zur Rohrachse in das Plasma eingekoppelt wird.
  • Die Dimensionierung und Platzierung des linearen Hertzschen Oszillators in dem Einkoppelkörper wird vorzugsweise derart gewählt, dass die Energie der Mikrowelle möglichst gleichmäßig in den Einkoppelkörper und von dort in das Rohr eingebracht wird. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Länge des Hertzschen Oszillators λ/2 oder ein Vielfaches davon beträgt. Das heißt, bei einer Wellenlänge λ von etwa 4 cm in einem aus Keramik, beispielsweise Aluminiumoxid, bestehenden Einkoppelkörper beträgt die Länge des Oszillators vorzugsweise 2 cm oder ein Vielfaches davon.
  • Zugleich wird der Hertzsche Oszillator in dem Einkoppelkörper in der Mitte bezogen auf die Achse des Einkoppelkörpers positioniert, um eine möglichst gleichmäßige Abstrahlung der elektromagnetischen Welle an beiden Enden des Oszillators zu gewährleisten, sodass die Energie möglichst gleichmäßig eingekoppelt wird, um eine gleichmäßige Plasmazone in dem Rohr zu erzeugen.
  • Dabei ist besonders hervorzuheben, dass die sich von den Enden des Oszillators ausbreitenden Wellen 180° phasenverschoben sind, sodass sich die Wellen in der Symmetrieebene des Oszillators aufheben und somit kein sogenannter „hot spot" an dem Rohr entsteht.
  • Der lineare Hertzsche Oszillator wird vorteilhaft seitlich in den beispielsweise aus einem Block, Zylinder oder dergleichen Massivkörper gebildeten Einkoppelkörper eingeführt. Die Mikrowelle kann sich nun im Dielektrikum des Einkoppelkörpers und weiter über das Rohr schließlich in den Gasentladungsraum im Rohr ausbreiten, wo sie absorbiert wird, und wird durch zwei zylinderförmige metallische Hohlleiter begrenzt, die aufeinander senkrecht stehen und gleichzeitig als Kühlkörper dienen.
  • Der Durchmesser des zylindrischen Hohlleiters, der das Dielektrikum an der Einkoppelstelle der Mikrowelle und in der Folge die Gasentladungskammer und das die Kammer umgebende Dielektrikum umschließt, wird so gewählt, dass er größer als die Grenzwellenlänge ist, die zur Ausbreitung der elektromagnetischen Welle in mindestens einem Grundmodus möglich ist. Die Feldkonfiguration der elektromagnetischen Wellen in zylindrischen Hohlleitern wird am besten in Zylinderkoordinaten dargestellt. In Zylinderkoordinaten liefert die Lösung der Wellengleichung die Sessel-Funktionen. Durch die entsprechende Wahl des Durchmessers des Hohlleiters wird die Ausbildung einer vorteilhaften Anzahl von Moden der elektromagnetischen Welle ermöglicht.
  • Der Abstand des Oszillators von dem Gasentladungsraum entspricht mindestens etwa der Wellenlänge der Mikrowelle in dem dielektrischen Material des Einkoppelkörpers, d. h. bei einem Einkoppelkörper aus Keramik ca. 4 cm oder mehr.
  • Es wird nämlich ein Schwingkreis gebildet, in dem der Hertzsche Oszillator die Induktivität und die Kapazität darstellt und das Plasma in dem Rohr eine Ohmsche Last, die stark schwanken kann. Wenn sich Induktivität, Kapazität und Ohmsche Last in enger Nachbarschaft befinden, kann sich durch Schwankungen der Ohmschen Last der Schwingkreis verstimmen, was zur Folge hat, dass die Mikrowelle nicht vollständig in den Oszillator eingekoppelt wird und zu einem Teil reflektiert wird. Durch den Abstand zwischen dem Hertzschen Oszillator des Schwingkreises und der Ohmschen Last (Plasma), der mindestens der Wellenlänge der Mikrowelle in dem Einkoppelkörper entspricht, ist von einer Entkopplung der Ohmschen Last mit der Kapazität des Schwingkreises auszugehen. Damit ist die Eigenfrequenz des Schwingkreises innerhalb kleiner Grenzen stabil und bleibt innerhalb der Schwankungsbreite der Magnetronfrequenz.
  • Befindet sich der Hertzsche Oszillator nicht deutlich weiter als eine Wellenlänge von der Ohmschen Last entfernt gilt die sogenannte „Nahfeldnäherung", wo Retadierungseffekte der Mikrowelle noch keine Rolle spielen. In diesem Falle kann der Resonator durch eine Trennung von induktiver und kapazitiver Last beschrieben werden.
  • Dem Resonator lässt sich eine effektive Kapazität zuordnen Ceff = (CKeramik × UKeramik + CPlasma × UPlasma)/(UKeramik + UPlasma)
  • Die effektive Kapazität setzt sich zusammen aus den Volumina, das die Keramik bzw. der Plasmaraum einnehmen, multipliziert mit den jeweiligen spezifischen Kapazitäten. Der Beitrag der Keramik pro Volumeneinheit ist wegen der relativen Dielektrizitätskonstante εr ≈ 10 um den Faktor 10 höher einzusetzen als im Plasmaraum, wo von einem εr ≈ 1 auszugehen ist. Die Kapazität der Keramik berechnet sich in erster Näherung aus der Querschnittsfläche der Einkoppelkeramik mal Abstand des Hertzschen Oszillators zum Plasma- oder Gasentladungsraum.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Volumina des Plasmaraums und der Keramik etwa gleich groß. Wegen des 10 mal größeren εr der Keramik ist jedoch der Beitrag der Keramik zur effektiven Kapazität circa 90%.
  • Für die Abschätzung der relativen Verstimmung des Resonators ist die Änderung der effektiven Kapazität ΔCeff relevant, die durch unterschiedliche Plasmabedingungen (unterschiedliche Gase, Drücke, eingestrahlte Mikrowellenleistungen) entstehen können. Die Kapazitätsänderung wird dabei durch Abschirmungseffekte des Plasmas hervorgerufen.
  • Vorteilhafterweise ist die relative Verstimmung des Resonators kleiner als die Frequenzschwankungsbreite des Magnetrons, die beispielsweise ωRes = 2,45 ± 0,01 GHz beträgt. Das heißt, dass im vorliegenden Fall die relative Verstimmung weniger als 0,4% betragen muss, damit die Mikrowellenleistung ohne Verluste in den Schwingkreis eingespeist werden kann.
  • Die relative Verstimmung lässt sich beschreiben durch ΔωResRes = ½ΔCeff
  • Geht man von einer Kapazitätsänderung des Plasmaraums von 5% durch unterschiedliche Plasmabedingungen aus, was durch Experimente verifiziert wurde, so ist der Einfluß auf die relative Verstimmung 0,25%.
  • Vorteilhafterweise wird das Keramikvolumen (Querschnitt × Abstand zum Plasmaraum) so groß gewählt, dass sich die relative Verstimmung des Schwingkreises in der Schwankungsbreite der Frequenz des Magnetrons befindet. Aus dem Keramikvolumen kann dann ein minimaler Abstand zwischen dem Hertzschen Oszillator und dem Plasmaraum festgelegt werden.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch
  • 1 eine Prozessanlage, an der die erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung angeschlossen ist; und
  • 2 und 3 einen Quer- bzw. Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung.
  • Gemäß 1 wird einer Prozessanlage 1, beispielsweise einer Ätzkammer zum Ätzen eines Siliziumhalbleitersubstrats gemäß dem Pfeil 2 ein Nichtmetallhalogenid, z. B. CF4 als Ätzgas zugeführt. Dabei kann ein Ätzprozess durchgeführt werden, bei dem mit einem Plasma aus dem Nichtmetallhalogenid angeregte und/oder ionisierte Teilchen gebildet werden. Das Plasma der Prozessanlage 1 kann dabei beispielsweise mit einer Vorrichtung nach DE 10 2006 006 289 A1 erzeugt werden.
  • In der Prozessanlage 1 wird nur ein Teil des Nichtmetallhalogenids, also z. B. CF4 verbraucht. Der größte Teil des Nichtmetallhalogenids tritt damit aus der Prozessanlage 1 als Abgas aus, wobei er erfindungsgemäß, wie durch den Pfeil 3 dargestellt, der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung 4 zugeführt wird, die mit der Prozessanlage 1 durch die Abgasleitung 5 verbunden ist.
  • An die Abgasleitung 5 ist eine Zufuhrleitung 6 angeschlossen, über die dem Abgas gemäß dem Pfeil 7 ein Gas beigemischt wird, das eine Rekombination von ionisierten Teilchen verhindern soll, die in der Abgasreinigungsvorrichtung aus dem Nichtmetallhalogenid gebildet werden. Das die Rekombination der ionisierten Teilchen verhindernde Gas 7 kann z. B. Sauerstoff, Wasser oder eine andere Verbindung enthalten, die mit den aus dem Nichtmetallfluorid gebildeten ionisierten Teilchen umsetzbar ist.
  • In der Abgasreinigungsvorrichtung 4 wird das Nichtmetallhalogenid in einem Plasma im Gasentladungsraum 25 ionisiert, wobei die ionisierten Teilchen mit dem ihre Rekombination verhindernden Gas abgesättigt werden, sodass sie sich nach dem Austritt aus der Abgasreinigungsvorrichtung 4 beispielsweise mit einem Absorptionsmittel entfernen lassen. Mit der Pumpe 8 wird das Abgas aus der Abgasreinigungsvorrichtung 4 abgesaugt und zugleich der für die Plasmabildung in der Abgasreinigungsvorrichtung 4 erforderliche Unterdruck erzeugt.
  • Die Abgasreinigungsvorrichtung 4 weist gemäß 2 und 3 einen Mikrowellengenerator 17 auf, der über einen Koaxialleiter 18 mit einem als Koppelstift ausgebildeten linearen Hertzschen Oszillator 19 verbunden ist. Der Mikrowellengenerator 17 besteht aus einer Hochspannungsversorgung und einem Magnetronkopf, der vorteilhaft mit einem sogenannten Isolator ausgerüstet ist, um die rücklaufende elektromagnetische Welle zu einer Wasserlast abzulenken, wo sie dann absorbiert wird.
  • Die Mikrowelle wird über den Koaxialleiter 18 zum Oszillator 19 übertragen, wobei die Impedanz des Koaxialleiters 18 vorzugsweise zwischen 50 und 75 Ohm beträgt.
  • Über den Oszillator 19 wird die Mikrowelle in den z. B. aus Keramik bestehenden Einkoppelkörper 20 eingestrahlt.
  • Der als Koppelstift ausgebildete Hertzsche lineare Oszillator 19 weist eine Grundschwingung von λ/2 auf. Da der Oszillator 19 von Keramik, beispielsweise Aluminiumoxid, ummantelt ist, beträgt seine Länge beispielsweise bei einer Mikrowellenfrequenz von 2,45 GHz ca. 2 cm.
  • Die Mikrowelle breitet sich über das Dielektrikum des Einkoppelkörpers 20 und über das dielektrische Rohr 21 aus, um in den Gasentladungsraum 25 einzutreten, wo sie von dem Abgas 3, das zuvor mit dem eine Rekombination verhindernden Gas 7 versetzt worden ist (1), absorbiert wird und dadurch ein Plasma bildet. Der Einkoppelkörper 20 und das Rohr 21, die senkrecht aufeinander stehen, sind von einem metallischen Kühlkörper 28 ummantelt, der die Mikrowelleneinstrahlung begrenzt und von allen Seiten durch einen Wassermantel 29 gekühlt wird.
  • Der Abstand des Oszillators 19 zur oberen Begrenzung des Gasentladungsraumes 25 beträgt etwa 4 cm und entspricht damit der Wellenlänge λ der Mikrowelle bei 2,45 GHz in Aluminiumoxid. Dadurch wird der Oszillator 19 von der Ohmschen Last in dem Gasentladungsraum 25 entkoppelt.
  • Der Oszillator 19 ist weiter im Zentrum des Einkoppelkörpers 20 positioniert, um eine möglichst gleichmäßige Abstrahlung der elektromagnetischen Welle an beiden Enden des Oszillators zu gewährleisten und eine möglichst gleichmäßige Plasmazone in dem Rohr 21 zu erzeugen.
  • Hervorzuheben ist, dass die sich von den Enden des Oszillators 19 ausbreitenden Wellen 180° phasenverschoben sind, sodass sich die Wellen in der Symmetrieebene des Oszillators 19 aufheben und somit kein sogenannter „hot spot" an dem Rohr 21 erzeugt wird.
  • Das Rohr 21 ist derart gelagert, dass ein Spalt 22 definierter Größe zwischen dem Kühlkörper 28 und dem Rohr 21 von z. B. 0,05 bis einige Millimeter eingestellt werden kann, um an der Innenwand des Rohres 21 eine Temperatur von z. B. 100 bis 500°C einzustellen, durch die eine Kondensation und Abscheidung von in dem Abgas 3 (1) enthaltenden Verbindungen vermieden wird.
  • Die Lagerung des Rohres 21 erfolgt vorteilhaft auf metallischen Ringen 23, die sowohl am Kühlkörper 28 als auch auf dem Rohr 21 nur kleine Auflageflächen aufweisen, um sogenannte „cold spots" auf dem rissempfindlichen Rohr 21 zu vermeiden.
  • Das über die Leitung 5 der Abgasreinigungsvorrichtung 4 zugeführte Abgas 3 (1) wird über einen Gaseinlass 24 dem Gasentladungsraum 25 in dem Rohr 21 zugeführt und über den Gasauslass 26 abgeführt.
  • Zwischen dem Einkoppelkörper 20 und dem Kühlkörper 28 befindet sich eine Vakuumdichtung 27, die den Gasentladungsraum 25 von der Atmosphäre trennt.
  • Es versteht sich, dass das Rohr 21 statt des in 2 gezeigten kreisförmigen Querschnitts auch einen anderen Querschnitt aufweisen, also beispielsweise elliptisch, prismatisch oder rechteckig sein kann.
  • Der Einkoppelkörper 20 weist eine konkave Vertiefung 10 auf, mit der er vollflächig an dem Rohr 21 anliegt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102006006289 A1 [0004, 0041]

Claims (18)

  1. Verfahren zur Reinigung der Abgase einer Prozessanlage (1), in der ein Prozess mit einem Nichtmetallhalogenid durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Prozessanlage (1) austretende Abgas (3) mit einem Gas (7) versetzt wird, das die Rekombination von aus dem Nichtmetallhalogenid gebildeten, ionisierten Teilchen verhindert, worauf das Abgas (3) in ein Plasma übergeführt wird, in dem das in ihm enthaltene Nichtmetallhalogenid ionisiert wird und die ionisierten Teilchen, die mit dem ihre Rekombination verhindernden Gas abgesättigt werden, anschließend aus dem Abgas entfernt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma, in das das Abgas, das zuvor mit dem die Rekombination der ionisierten Teilchen verhindernden Gas versetzt worden ist, übergeführt wird, mit einem Mikrowellengenerator (17) erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nichtmetallhalogenid Fluorkohlenstoff, Fluorkohlenwasserstoff, Schwefelhexafluorid oder Stickstofftrifluorid ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Rekombination der ionisierten Teilchen verhindernde Gas (7) Sauerstoff, Wasserstoff, Chlor oder Wasser oder eine andere Verbindung enthält, die mit den aus dem Nichtmetallhalogenid gebildeten, ionisierten Teilchen umsetzbar ist.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abgasleitung (5), mit der das aus der Prozessanlage (1) abgeführte Abgas (3) einem Gasentladungsraum (25) zugeführt wird, eine Zufuhrleitung (6), mit der dem Abgas (3) das Gas (7) zugeführt wird, das die Rekombination von aus dem Nichtmetallhalogenid gebildeten, ionisierten Teilchen verhindert und einen Mikrowellengenerator (17), der in dem Gasentladungsraum (25) ein Plasma erzeugt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasentladungsraum (25) durch einen Kanal gebildet wird, durch den das zu reinigende, mit dem die Rekombination ionisierter Teilchen verhindernden Gas (7) versetzte Abgas (3) hindurch tritt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Gasauslass (26) des Kanals eine Pumpe (8) angeschlossen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal durch ein Rohr (21) aus einem dielektrischem Material gebildet wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material Keramik ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (21) in einem Kühlkörper (28) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (21) und dem Kühlkörper (28) ein Spalt (22) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlkörper (28) zur Bildung des Spalts (22) ein Lager für das Rohr vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager durch Ringe (23) gebildet wird, in denen das Rohr (21) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein linearer Hertzscher Oszillator (19) vorgesehen ist, mit dem die Mikrowelle von dem Mikrowellengenerator (17) in den Gasentladungsraum (25) eingestrahlt wird.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (19) in einem Einkoppelkörper (20) aus einem dielektrischem Material angeordnet ist, welcher eine konkave Vertiefung (10) aufweist, die so ausgebildet ist, dass der Einkoppelkörper (20) vollflächig an dem Rohr (21) anliegt.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Material des Einkoppelkörpers (20) Keramik ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Oszillators (19) der Hälfte oder einem Vielfachen der Hälfte der Wellenlänge (λ) der Mikrowelle in dem dielektrischem Material des Einkoppelkörpers (20) entspricht.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Oszillators (19) von dem Gasentladungsraum (25) mindestens der Wellenlänge der Mikrowelle in dem dielektrischen Material des Einkoppelkörpers (20) entspricht.
DE102008009624A 2008-02-18 2008-02-18 Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Prozessanlage Pending DE102008009624A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008009624A DE102008009624A1 (de) 2008-02-18 2008-02-18 Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Prozessanlage
PCT/DE2009/000185 WO2009103265A1 (de) 2008-02-18 2009-02-10 Verfahren und vorrichtung zur reinigung der abgase einer prozessanlage
US12/867,594 US20100322827A1 (en) 2008-02-18 2009-02-10 Method and device for cleaning the waste gases of a processing system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008009624A DE102008009624A1 (de) 2008-02-18 2008-02-18 Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Prozessanlage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008009624A1 true DE102008009624A1 (de) 2009-08-20

Family

ID=40724667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008009624A Pending DE102008009624A1 (de) 2008-02-18 2008-02-18 Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Prozessanlage

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20100322827A1 (de)
DE (1) DE102008009624A1 (de)
WO (1) WO2009103265A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108926975A (zh) * 2018-08-13 2018-12-04 眉山金豆智能科技有限公司 一种微波等离子废气净化方法
CN115121095B (zh) * 2021-03-24 2023-04-25 湖北湛澜环保科技有限公司 一种MRTO磁控中温等离子VOCs消解装置、***及工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2226552A (en) * 1988-11-10 1990-07-04 Jeol Ltd Decomposing halogenated organic compounds
US5187344A (en) * 1988-11-10 1993-02-16 Agency Of Industrial Science And Technology Apparatus for decomposing halogenated organic compound
DE4241501A1 (de) * 1991-12-10 1993-06-17 Atomic Energy Authority Uk
DE4428418A1 (de) * 1994-08-11 1996-02-15 Buck Chem Tech Werke Verfahren und Vorrichtung zum Inertisieren toxischer Gase oder toxischer vergasbarer Stoffe
DE19628954A1 (de) * 1995-02-02 1998-01-22 Muegge Electronic Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma
US6650059B2 (en) * 1998-10-23 2003-11-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method of decomposing organic halide
DE102006006289A1 (de) 2006-02-10 2007-08-23 R3T Gmbh Rapid Reactive Radicals Technology Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung angeregter und/oder ionisierter Teilchen in einem Plasma

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960014434B1 (ko) * 1987-12-09 1996-10-15 후세 노보루 플라즈마 처리장치
KR900013595A (ko) * 1989-02-15 1990-09-06 미다 가쓰시게 플라즈마 에칭방법 및 장치
JP3257328B2 (ja) * 1995-03-16 2002-02-18 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2872637B2 (ja) * 1995-07-10 1999-03-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド マイクロ波プラズマベースアプリケータ
US6193802B1 (en) * 1995-09-25 2001-02-27 Applied Materials, Inc. Parallel plate apparatus for in-situ vacuum line cleaning for substrate processing equipment
US6689252B1 (en) * 1999-07-28 2004-02-10 Applied Materials, Inc. Abatement of hazardous gases in effluent
US6391146B1 (en) * 2000-04-11 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Erosion resistant gas energizer
US20060137613A1 (en) * 2004-01-27 2006-06-29 Shigeru Kasai Plasma generating apparatus, plasma generating method and remote plasma processing apparatus
JP2004313998A (ja) * 2003-04-18 2004-11-11 Ebara Corp ハロゲン化物の分解装置
US7292191B2 (en) * 2004-06-21 2007-11-06 Theodore Anderson Tunable plasma frequency devices
EP1904664A2 (de) * 2005-07-12 2008-04-02 Air Liquide Electronics Systems Plasmabehandlungsverfahren von abgasen
WO2007020374A1 (en) * 2005-08-15 2007-02-22 Edwards Limited Method of treating a gas stream

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2226552A (en) * 1988-11-10 1990-07-04 Jeol Ltd Decomposing halogenated organic compounds
US5187344A (en) * 1988-11-10 1993-02-16 Agency Of Industrial Science And Technology Apparatus for decomposing halogenated organic compound
DE4241501A1 (de) * 1991-12-10 1993-06-17 Atomic Energy Authority Uk
DE4428418A1 (de) * 1994-08-11 1996-02-15 Buck Chem Tech Werke Verfahren und Vorrichtung zum Inertisieren toxischer Gase oder toxischer vergasbarer Stoffe
DE19628954A1 (de) * 1995-02-02 1998-01-22 Muegge Electronic Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma
US6650059B2 (en) * 1998-10-23 2003-11-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method of decomposing organic halide
DE102006006289A1 (de) 2006-02-10 2007-08-23 R3T Gmbh Rapid Reactive Radicals Technology Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung angeregter und/oder ionisierter Teilchen in einem Plasma

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009103265A4 (de) 2009-10-15
US20100322827A1 (en) 2010-12-23
WO2009103265A1 (de) 2009-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69730280T2 (de) Verfahren und Anlage zur Behandlung von perfluorierten und hydrofluorkohlenwasserstoffhaltigen Gasen zu ihrer Vernichtung
EP2080424B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von mikrowellenplasmen hoher plasmadichte
DE102006048815B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Mikrowellenplasmen hoher Leistung
DE19628952B4 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Plasma
DE10229037A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Chlortrifluorid und Anlage zur Ätzung von Halbleitersubstraten mit dieser Vorrichtung
DE102006048816A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur lokalen Erzeugung von Mikrowellenplasmen
WO2000035256A1 (de) Vorrichtung zur erzeugung eines freien kalten plasmastrahles
DE19847848C1 (de) Vorrichtung und Erzeugung angeregter/ionisierter Teilchen in einem Plasma
EP3011807B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur behandlung von prozessgasen in einem plasma angeregt durch elektromagnetische wellen hoher frequenz
DE102008009624A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Abgase einer Prozessanlage
EP1819208B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung angeregter und/oder ionisierter Teilchen in einem Plasma
DE102011111884B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von thermodynamisch kaltem Mikrowellenplasma
EP0018535B1 (de) Verfahren zur Erzeugung eines laseraktiven Zustandes in einer Gasströmung
WO2019149897A1 (de) Atmosphärenplasmajet mit geradem kanülenrohr
DE102020100872B4 (de) Resonator und Leistungsoszillator zum Aufbau einer integrierten Plasmaquelle sowie deren Verwendung
DE3923277C2 (de)
DE102011004749B4 (de) Plasmabearbeitungsvorrichtung und Plasmabearbeitungsverfahren
EP0169472A2 (de) Hohlleiterelement für Mikrowellen
DE102004030344B4 (de) Vorrichtung zum Beschichten optischer Gläser mittels plasmaunterstützter chemischer Dampfabscheidung (CVD)
DE19923018A1 (de) Vorrichtung zur Bearbeitung bandförmiger Werkstücke mit Hilfe resonanter Hochfrequenzplasmen
WO2019233703A1 (de) Plasmabehandlungsvorrichtung mit einer linearen mikrowellen-plasmaquelle und einer gasleitvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20150122

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CS CLEAN SYSTEMS AG, DE

Free format text: FORMER OWNERS: CS CLEAN SYSTEMS AG, 85737 ISMANING, DE; R3T GMBH RAPID REACTIVE RADICALS TECHNOLOGY, 82024 TAUFKIRCHEN, DE

Owner name: MUEGGE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: CS CLEAN SYSTEMS AG, 85737 ISMANING, DE; R3T GMBH RAPID REACTIVE RADICALS TECHNOLOGY, 82024 TAUFKIRCHEN, DE

R082 Change of representative
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R082 Change of representative

Representative=s name: PAUL & ALBRECHT PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE

R125 Request for further processing filed
R126 Request for further processing allowed