特表 2024-509608 半導体製造設備及びその運用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-04

(54)【発明の名称】半導体製造設備及びその運用方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240226BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20240226BHJP

   B01D 53/44 20060101ALI20240226BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H05H1/24

B01D53/44 140

B01D53/44 ZAB

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023555726

(86)(22)【出願日】2022-03-31

(85)【翻訳文提出日】2023-09-11

(86)【国際出願番号】 KR2022004605

(87)【国際公開番号】W WO2022215948

(87)【国際公開日】2022-10-13

(31)【優先権主張番号】10-2021-0044428

(32)【優先日】2021-04-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0010492

(32)【優先日】2022-01-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523346098

【氏名又は名称】ロット シーイーエス カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＯＴ ＣＥＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(71)【出願人】

【識別番号】523346102

【氏名又は名称】ロット バキューム カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＯＴ ＶＡＣＵＵＭ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100202326

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 大佑

(72)【発明者】

【氏名】ベー ジンホ

(72)【発明者】

【氏名】リー ジョンタク

(72)【発明者】

【氏名】キム ミンジェ

【テーマコード（参考）】

2G084

4D002

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA05

2G084AA18

2G084BB06

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD03

2G084DD13

4D002AA40

4D002AC10

4D002BA05

4D002BA07

4D002CA20

4D002DA70

4D002EA01

4D002EA02

4D002HA05

5F045AA08

5F045AA15

5F045AC11

5F045AC12

5F045BB08

5F045EG01

5F045EG03

5F045EG05

5F045EG07

5F045EH11

5F045EH12

(57)【要約】

本発明によれば、非晶質炭素が蒸着されて非晶質炭素膜（ＡＣＬ）が形成されるＡＣＬ工程が行われる工程チャンバ；ＡＣＬ工程が行われる過程で工程チャンバで発生した残留ガスを工程チャンバから排出させる真空ポンプ；工程チャンバと真空ポンプとを連通させるチャンバ排気管；プラズマを用いてプラズマ反応領域を形成するプラズマ反応器；及びプラズマ反応器に処理ガスを供給するガス供給器；を含み、残留ガスは、工程チャンバから排出されてチャンバ排気管に沿って流動して排ガスを形成し、処理ガスは、プラズマ反応領域でプラズマによって分解されて反応活性種を形成し、反応活性種は、チャンバ排気管内で排ガスと共に反応し、処理ガスは、酸素（Ｏ_２）または三フッ化窒素（ＮＦ_３）である半導体製造設備及びその運用方法が提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非晶質炭素が蒸着されて非晶質炭素膜（ＡＣＬ）が形成されるＡＣＬ工程が行われる工程チャンバと、
前記ＡＣＬ工程が行われる過程で前記工程チャンバで発生した残留ガスを前記工程チャンバから排出させる真空ポンプと、
前記工程チャンバと前記真空ポンプとを連通させるチャンバ排気管と、
プラズマを用いてプラズマ反応領域を形成するプラズマ反応器と、
前記プラズマ反応器に処理ガスを供給するガス供給器と、を含み、
前記残留ガスは、前記工程チャンバから排出されて前記チャンバ排気管に沿って流動して排ガスを形成し、
前記処理ガスは、前記プラズマ反応領域でプラズマによって分解されて反応活性種を形成し、
前記反応活性種は、前記チャンバ排気管に供給され、
前記処理ガスは、酸素（Ｏ_２）または三フッ化窒素（ＮＦ_３）である、半導体製造設備。

【請求項2】

前記処理ガスは、酸素であり、
前記反応活性種は、励起された酸素原子（Ｏ^＊）を含む、請求項１に記載の半導体製造設備。

【請求項3】

前記励起された酸素原子（Ｏ^＊）は、前記真空ポンプに流入されて前記真空ポンプに蒸着された水素化された非晶質炭素と反応して、前記水素化された非晶質炭素を酸化させる、請求項２に記載の半導体製造設備。

【請求項4】

前記ガス供給器は、前記蒸着された水素化された非晶質炭素の厚さ減少率が最大値を有るように、前記プラズマ反応器に供給する酸素ガスの流量を調節する、請求項３に記載の半導体製造設備。

【請求項5】

前記励起された酸素原子（Ｏ^＊）は、前記プラズマ反応器と前記チャンバ排気管とを連通させる排出管を通じて前記チャンバ排気管に供給される、請求項２に記載の半導体製造設備。

【請求項6】

前記プラズマ反応器は、前記チャンバ排気管上に設けられ、
前記プラズマ反応器は、前記プラズマ反応領域で前記排ガスに含まれた水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）を励起された炭素原子（Ｃ^＊）と励起された水素原子（Ｈ^＊）とに分解し、
前記励起された炭素原子（Ｃ^＊）は、前記励起された酸素原子（Ｏ^＊）と反応して前記真空ポンプに流入される前に二酸化炭素ガス（ＣＯ_２）または一酸化炭素ガス（ＣＯ）に酸化され、
前記励起された水素原子（Ｈ^＊）は、前記励起された酸素原子（Ｏ^＊）と反応して前記真空ポンプに流入される前に水蒸気（Ｈ_２Ｏ）に酸化される、請求項２に記載の半導体製造設備。

【請求項7】

前記処理ガスは、三フッ化窒素であり、
前記反応活性種は、励起されたフッ素原子（Ｆ^＊）及びフッ素（Ｆ_２）を含む、請求項１に記載の半導体製造設備。

【請求項8】

前記フッ素（Ｆ_２）は、前記真空ポンプに流入されて前記真空ポンプに蒸着された炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）と反応して四フッ化炭素（ＣＦ_４）とフッ酸（ＨＦ）とを生成する、請
求項７に記載の半導体製造設備。

【請求項9】

前記励起されたフッ素原子（Ｆ^＊）及びフッ素（Ｆ_２）は、前記プラズマ反応器と前記チャンバ排気管とを連通させる排出管を通じて前記チャンバ排気管に供給される、請求項７に記載の半導体製造設備。

【請求項10】

前記プラズマ反応器は、前記チャンバ排気管上に設けられ、
前記プラズマ反応器は、前記プラズマ反応領域で前記三フッ化窒素と前記排ガスに含まれた炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）とをプラズマ反応させて、四フッ化炭素（ＣＦ_４）、フッ酸（ＨＦ）、アンモニア（ＮＨ_３）及びシアン化水素（ＨＣＮ）を生成する、請求項７に記載の半導体製造設備。

【請求項11】

前記反応活性種は、前記プラズマ反応器と前記チャンバ排気管とを連通させる排出管を通じて前記チャンバ排気管に供給される、請求項１に記載の半導体製造設備。

【請求項12】

前記プラズマ反応器は、前記チャンバ排気管上に設けられる、請求項１に記載の半導体製造設備。

【請求項13】

非晶質炭素が蒸着されて非晶質炭素膜（ＡＣＬ）が形成されるＡＣＬ工程が行われる工程チャンバと、前記ＡＣＬ工程が行われる過程で前記工程チャンバで発生した残留ガスを前記工程チャンバから排出させる真空ポンプと、前記工程チャンバと前記真空ポンプとを連通させるチャンバ排気管と、プラズマを用いてプラズマ反応領域を形成するプラズマ反応器と、前記プラズマ反応器に処理ガスを供給するガス供給器と、を含む半導体製造設備の運用方法であって、
前記真空ポンプに蒸着された蒸着物を除去する蒸着物除去段階を含み、
前記蒸着物除去段階で、前記ガス供給器によって前記プラズマ反応器に供給された前記処理酸素が、前記プラズマ反応領域で分解されて反応活性種を生成し、前記蒸着物が前記反応活性種と反応して除去され、
前記処理ガスは、酸素（Ｏ_２）または三フッ化窒素（ＮＦ_３）である、半導体製造設備の運用方法。

【請求項14】

前記処理ガスは、酸素であり、前記反応活性種は、励起された酸素原子（Ｏ^＊）を含み、
前記蒸着物除去段階で、励起された酸素原子（Ｏ^＊）は、前記真空ポンプに流入されて前記真空ポンプに蒸着された水素化された非晶質炭素と反応して、前記水素化された非晶質炭素を酸化させる、請求項１３に記載の半導体製造設備の運用方法。

【請求項15】

前記処理ガスは、三フッ化窒素（ＮＦ_３）であり、前記反応活性種は、励起されたフッ素原子（Ｆ^＊）及びフッ素（Ｆ_２）を含み、
前記蒸着物除去段階で、励起されたフッ素（Ｆ_２）は、前記真空ポンプに流入されて前記真空ポンプに蒸着された炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）と反応して四フッ化炭素（ＣＦ_４）とフッ酸（ＨＦ）とを生成する、請求項１３に記載の半導体製造設備の運用方法。

【請求項16】

非晶質炭素が蒸着されて非晶質炭素膜（ＡＣＬ）が形成されるＡＣＬ工程が行われる工程チャンバと、真空ポンプと、前記工程チャンバと前記真空ポンプとを連通させるチャンバ排気管と、プラズマを用いてプラズマ反応領域を形成するプラズマ反応器と、前記プラズマ反応器に処理ガスを供給するガス供給器と、を含む半導体製造設備の運用方法であって、
真空ポンプを稼動して、前記工程チャンバの残留ガスを排ガスとして排出させる排気段階と、
前記排気段階によって前記排ガスが前記チャンバ排気管に沿って流動する過程で前記排ガスを処理するガス処理段階と、を含み、
前記ガス処理段階で、前記プラズマ反応領域で前記処理ガスと前記排ガスとのプラズマ反応が行われる、半導体製造設備の運用方法。

【請求項17】

前記処理ガスは、酸素であり、前記反応活性種は、励起された酸素原子（Ｏ^＊）を含み、
前記ガス処理段階で、前記排ガスに含まれた水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）が分解されて励起された炭素原子（Ｃ^＊）と励起された水素原子（Ｈ^＊）とを生成し、
前記励起された炭素原子（Ｃ^＊）は、前記励起された酸素原子（Ｏ^＊）と反応して前記真空ポンプに流入される前に二酸化炭素ガス（ＣＯ_２）または一酸化炭素ガス（ＣＯ）に酸化され、
前記励起された水素原子（Ｈ^＊）は、前記励起された酸素原子（Ｏ^＊）と反応して前記真空ポンプに流入される前に水蒸気（Ｈ_２Ｏ）に酸化される、請求項１６に記載の半導体製造設備の運用方法。

【請求項18】

前記処理ガスは、三フッ化窒素（ＮＦ_３）であり、
前記ガス処理段階で、前記プラズマ反応領域で前記三フッ化窒素と前記排ガスに含まれた炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）とが反応して四フッ化炭素（ＣＦ_４）、フッ酸（ＨＦ）、アンモニア（ＮＨ_３）及びシアン化水素（ＨＣＮ）が生成される、請求項１６に記載の半導体製造設備の運用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガス処理技術に係り、より詳細には、半導体製造工程で発生する排ガスをプラズマを用いて処理する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子は、工程チャンバでウェーハ上にフォトリソグラフィー、エッチング、拡散及び金属蒸着などの工程が多様な工程ガスを用いて繰り返して行われることで製造されている。半導体工程が完了した後には、工程チャンバに残留ガスが存在するが、工程チャンバ内の残留ガスは、有毒成分などの有害成分を含んでいるために、真空ポンプによって排出されてスクラバーのような排ガス処理装置によって浄化される。

【0003】

ＡＣＬ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ、非晶質炭素膜）工程は、半導体製造工程で非晶質炭素（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）が蒸着されて非晶質炭素膜（ＡＣＬ）が形成される工程である。ＡＣＬ工程が行われた後、工程チャンバで発生した残留ガスは、真空ポンプによって工程チャンバから排出されて排ガスを形成する。ＡＣＬ工程の排ガスは、水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を含む。ＡＣＬ工程の排ガスに含まれた水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）は、真空ポンプに蒸着されて、真空ポンプの性能を低下させ、真空ポンプのＭＴＢＦを短縮させる原因となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、ＡＣＬ工程設備で真空ポンプに蒸着されて膜を形成する水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を除去する半導体製造設備及びその運用方法を提供することである。

【0005】

本発明の他の目的は、ＡＣＬ工程で工程チャンバから排出される水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）が真空ポンプへの流入を防止する半導体製造設備及びその運用方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記本発明の目的を果たすために、本発明の一側面によれば、非晶質炭素が蒸着されて非晶質炭素膜（ＡＣＬ）が形成されるＡＣＬ工程が行われる工程チャンバ；前記ＡＣＬ工程が行われる過程で前記工程チャンバで発生した残留ガスを前記工程チャンバから排出させる真空ポンプ；前記工程チャンバと前記真空ポンプとを連通させるチャンバ排気管；プラズマを用いてプラズマ反応領域を形成するプラズマ反応器；及び前記プラズマ反応器に処理ガスを供給するガス供給器；を含み、前記残留ガスは、前記工程チャンバから排出されて前記チャンバ排気管に沿って流動して排ガスを形成し、前記処理ガスは、前記プラズマ反応領域でプラズマによって分解されて反応活性種を形成し、前記反応活性種は、前記チャンバ排気管に供給され、前記処理ガスは、酸素（Ｏ_２）または三フッ化窒素（ＮＦ_３）である半導体製造設備及びその運用方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、前述した本発明の目的をいずれも果たしうる。具体的に、プラズマ反応器に供給された酸素ガスがプラズマ反応器のプラズマ領域で分解されて加熱された反応性酸素が生成され、該生成された反応性酸素は、真空ポンプに流入されて真空ポンプに蒸
着された水素化された非晶質炭素と反応することにより、真空ポンプに蒸着された水素化された非晶質炭素が除去される。

【0008】

また、プラズマ反応器のプラズマ反応領域で水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）がプラズマ反応によって追加供給される酸素ガスと反応して、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス及び水蒸気を生成するので、真空ポンプに流入されるガスに水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）が含まれることが防止される。

【0009】

そして、真空ポンプに蒸着された炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）は、三フッ化窒素（ＮＦ_３）をプラズマで分解して生成されたフッ素（Ｆ_２）と反応して除去されることにより、真空ポンプの性能低下を防止することができる。

【0010】

また、排ガスに含まれた炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）は、プラズマ反応領域で三フッ化窒素（ＮＦ_３）と共にプラズマ反応で分解されることにより、真空ポンプの性能低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態による半導体製造設備の概略的な構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示された半導体製造設備のプラズマ装置でプラズマ反応器についての縦断面図である。

【図3】図２に示されたマグネチックコアを示す斜視図である。

【図4】図１に示された半導体製造設備のプラズマ装置に使われる点火システムの構成を概略的に示す図面である。

【図5】本発明の一実施形態による半導体製造設備の運用方法を概略的に説明するフローチャートである。

【図6】図５に示された半導体製造設備の運用方法による結果を示すグラフであって、プラズマ装置の作動状態による水素化された非晶質炭素の処理状態を示す。

【図7】図５に示された半導体製造設備の運用方法による結果を示すグラフであって、プラズマの有／無による水素化された非晶質炭素の処理状態を示す。

【図8】図５に示された半導体製造設備の運用方法による結果として真空ポンプで水素化された非晶質炭素膜が減少した状態を確認することができる比較写真である。

【図9】図５に示された半導体製造設備の運用方法で酸素供給流量と水素化された非晶質炭素の減少量との関係を示すグラフである。

【図10】本発明の他の実施形態による半導体製造設備の運用方法を概略的に説明するフローチャートである。

【図11】図１０に示された半導体製造設備の運用方法によってプラズマ反応器で水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）が処理される状態を概略的に説明する図面である。

【図12】本発明の他の実施形態による半導体製造設備の概略的な構成を示すブロック図である。

【図13】図１２に示された半導体製造設備のプラズマ装置でプラズマ反応器についての縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の構成及び作用を詳細に説明する。

【0013】

図１には、本発明の一実施形態による半導体製造設備の概略的な構成がブロック図として示されている。図１を参照すれば、本発明の一実施形態による半導体製造設備１００は、半導体素子を製造するための半導体製造工程が行われる半導体製造装備１０１と、半導体製造装備１０１からガスを排出させる排気装備１０３と、排気装備１０３によって半導
体製造装備１０１から排出されるガスを処理する排ガス処理装備１０６と、プラズマを用いて水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を処理するプラズマ装置１０８と、を含む。

【0014】

半導体製造装備１０１は、多様な工程ガスを利用した半導体製造工程が進行する工程チャンバ１０２を備える。工程チャンバ１０２は、半導体製造設備技術分野で半導体製造のために通常使われるあらゆる形態の工程チャンバを含む。工程チャンバ１０２で発生した残留ガスは、排気装備１０３によって外部に排出される過程で排ガス処理装備１０６によって浄化される。本実施形態において、工程チャンバ１０２では、通常のＡＣＬ（非晶質炭素膜）工程が行われると説明する。通常、ＡＣＬ工程は、半導体工程で非晶質炭素が蒸着されて非晶質炭素膜（ＡＣＬ）が形成される工程を意味する。ＡＣＬ工程が行われた後、工程チャンバ１０２では、水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を含む残留ガスが発生する。ＡＣＬ工程が行われた後、工程チャンバ１０２から発生した水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を含む残留ガスは、排気装備１０３によって工程チャンバ１０２から排出される。

【0015】

排気装備１０３は、ＡＣＬ工程が行われた後、工程チャンバ１０２から発生した水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を含む残留ガスを排出させる。排気装備１０３は、真空ポンプ１０４と、工程チャンバ１０２と真空ポンプ１０４とを連結し、工程チャンバ１０２から排出される残留ガスが排ガスとして流動するチャンバ排気管１０５ａと、真空ポンプ１０４から下流側に延びて排ガスが流動するポンプ排気管１０５ｂと、を備える。

【0016】

真空ポンプ１０４は、工程チャンバ１０２の残留ガスを排出するために、工程チャンバ１０２と真空ポンプ１０４とを連結するチャンバ排気管１０５ａを通じて工程チャンバ１０２側に陰圧を形成する。真空ポンプ１０４は、半導体製造設備技術分野で通常使われる真空ポンプの構成を含むので、これについての詳細な説明は省略する。真空ポンプ１０４にチャンバ排気管１０５ａを通じて排ガスに含まれた水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）が流入され、真空ポンプ１０４内に水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）が蒸着されて膜を形成する。真空ポンプ１０４内に蒸着されて膜を形成する水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）は、真空ポンプ１０４の性能を低下させ、真空ポンプ１０４のＭＴＢＦを短縮させる。真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）は、プラズマ装置１０８の作用によって除去される。

【0017】

チャンバ排気管１０５ａは、工程チャンバ１０２と真空ポンプ１０４との間で工程チャンバ１０２の排気口と真空ポンプ１０４の吸入口とを連結する。真空ポンプ１０４によって形成される陰圧によって工程チャンバ１０２の残留ガスがチャンバ排気管１０５ａを通じて排出されて排ガスを形成する。

【0018】

ポンプ排気管１０５ｂは、真空ポンプ１０４から下流側に延びる。ポンプ排気管１０５ｂは、真空ポンプ１０４の吐出口と連結されて真空ポンプ１０４から排出される排ガスが流動する。

【0019】

排ガス処理装備１０６は、工程チャンバ１０２の排ガスに含まれた有害成分を処理して浄化する。排ガス処理装備１０６は、排ガスを処理するスクラバー１０７を備える。スクラバー１０７は、ポンプ排気管１０５ｂの下流側の先端に連結されて真空ポンプ１０４から排出される排ガスに含まれた有害成分を処理する。スクラバー１０７は、半導体製造設備技術分野で排ガスを処理するために通常使われるあらゆる形態のスクラバーを含む。

【0020】

プラズマ装置１０８は、真空ポンプ１０３に蒸着された水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を処理する。プラズマ装置１０８は、水素化された非晶質炭素の除去のためにプラズマを用いて酸素（Ｏ_２）から反応活性種（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｓｐｅｃｉｅｓ）である励起された酸素原子（Ｏ^＊）を生成する。また、プラズマ装置１０８は、炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）の除去のためにプラズマを用いて三フッ化窒素（ＮＦ_３）から反応活性種である励起されたフッ素原子（Ｆ^＊）及びフッ素（Ｆ_２）を生成する。プラズマ装置１０８は、チャンバ排気管１０５ａ上に設けられるプラズマ反応器１１０と、プラズマ反応器１１０に電力を供給する電源１８０と、プラズマ反応器１１０に酸素ガスまたは三フッ化窒素（ＮＦ_３）を供給するガス供給器１８５と、を備える。

【0021】

プラズマ反応器１１０は、チャンバ排気管１０５ａ上に設けられてガス供給器１８５から供給される酸素ガスまたは三フッ化窒素をプラズマを用いて分解する。プラズマ反応器１１０で酸素（Ｏ_２）は、プラズマによって励起された酸素原子（Ｏ^＊）に分解される。また、プラズマ反応器１１０で三フッ化窒素（ＮＦ_３）は、プラズマによって励起されたフッ素原子（Ｆ^＊）、励起された窒素原子（Ｎ^＊）、フッ素（Ｆ_２）、窒素（Ｎ_２）及び電子（ｅ）を含む成分に分解される。プラズマ反応器１１０で酸素（Ｏ_２）が分解されて生成された励起された酸素原子（Ｏ^＊）は、真空ポンプ１０４に流入されて真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素と反応する。プラズマ反応器１１０で三フッ化窒素（ＮＦ_３）が分解されて生成されたフッ素（Ｆ_２）は、真空ポンプ１０４に流入されて真空ポンプ１０４に蒸着された炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）と反応する。本実施形態では、プラズマ反応器１１０が誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を用いる誘導結合プラズマ反応器であると説明する。本実施形態では、プラズマ反応器１１０が誘導結合プラズマを用いると説明するが、本発明は、これに制限されるものではない。本発明において、プラズマ反応器は、プラズマ反応を発生させるあらゆる方式のプラズマ反応器（例えば、容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を用いるプラズマ反応器）を含み、これも、本発明の範囲に属するものである。

【0022】

図２には、プラズマ反応器１１０の概略的な構成が縦断面図として示されている。図２を参照すれば、プラズマ反応器１１０は、反応チャンバ１２０と、反応チャンバ１２０を取り囲むように配されるマグネチックコア１３０と、プラズマ点火のための点火器１４０と、マグネチックコア１３０に巻線され、電源１８０から電力を供給される第１コイル（図示せず）と、マグネチックコア１３０に巻線され、点火器１４０に電力を供給する第２コイル（図示せず）と、を備える。

【0023】

反応チャンバ１２０は、トロイダル（ｔｏｒｏｉｄａｌ）状のチャンバであって、ガス流入部１２１と、ガス流入部１２１と離隔して位置するガス排出部１２３と、ガス流入部１２１とガス排出部１２３とを連結し、プラズマ反応が起こるプラズマ反応部１２５と、を備える。工程チャンバ（図１の１０２）から排出されるガスは、チャンバ排気管（図１の１０５ａ）を通じて反応チャンバ１２０を経て真空ポンプ１０４に流入される。

【0024】

ガス流入部１２１は、直線の延長軸線（Ｘ）を中心に延びる短い管状であって、ガス流入部１２１の先端部は、開放されてガスが流入される流入口１２２を形成する。流入口１２２は、チャンバ排気管（図１の１０５ａ）を通じて工程チャンバ（図１の１０２）の排気口と連通される。ガス流入部１２１には、ガス供給器１８５から供給されるガスが噴射されるガス噴射口１２１ａが形成される。

【0025】

ガス排出部１２３は、延長軸線（Ｘ）上にガス流入部１２１と同軸に離隔して位置する短い管状であって、ガス排出部１２３の後端部は、開放されてガスが排出される排出口１２４を形成する。排出口１２４は、チャンバ排気管（図１の１０５ａ）を通じて真空ポン
プ（図１の１０４）の吸入口と連通される。

【0026】

プラズマ反応部１２５は、離隔したガス流入部１２１とガス排出部１２３とを連結し、内部にガスに対する熱反応及びプラズマ反応が起こるプラズマ反応領域（Ａ）を形成する。プラズマ反応部１２５は、延長軸線（Ｘ）を挟んで両側にそれぞれ離隔して位置する第１連結管部１２６と第２連結管部１２７とを備える。第１連結管部１２６及び第２連結管部１２７は、延長軸線（Ｘ）と平行に延び、ガス流入部１２１及びガス排出部１２３と連通される。それにより、プラズマ反応部１２５には、波線で示したような環状の放電ループ（Ｒ）に沿ってプラズマが発生する。ガス噴射口１２１ａを通じて流入されたガスが、プラズマ反応領域（Ａ）でプラズマによって分解される。ガス噴射口１２１ａに酸素ガスが流入される場合、プラズマ反応領域（Ａ）でプラズマによる酸素ガスの分解反応は、下記の反応式１と反応式２と同じである。

【反応式１】

【0027】

Ｏ_２＋ｈｖ→Ｏ^＊＋Ｏ^＊

【0028】

Ｏ^＊：励起された酸素原子

【反応式２】

【0029】

Ｏ_２＋ｅ^－→Ｏ＋Ｏ^－

【0030】

プラズマ反応領域（Ａ）でプラズマによって生成された励起された酸素原子（Ｏ^＊）は、加熱されて水素化された非晶質炭素との反応性を向上させる。励起された酸素原子（Ｏ^＊）の生成率と温度とを高めるために、プラズマ反応器１１０に印加される電力は高いほど有利である。

【0031】

本実施形態において、反応チャンバ１２０は、第１チャンバ部材１２０ａと第２チャンバ部材１２０ｂとが結合されて構成されると説明する。第１チャンバ部材１２０ａは、ガス流入部１２１の全体と、ガス流入部１２１と連結される第１連結管部１２６の一部及び第２連結管部１２７の一部と、を含む。第２チャンバ部材１２０ｂは、ガス排出部１２３の全体と、ガス排出部１２３と連結される第１連結管部１２６の一部及び第２連結管部１２７の一部と、を含む。

【0032】

マグネチックコア１３０は、反応チャンバ１２０を取り囲むように配される。本実施形態において、マグネチックコア１３０は、誘導結合プラズマ発生装置で一般的に使われるフェライトコア（Ｆｅｒｒｉｔｅ Ｃｏｒｅ）であると説明する。図３には、マグネチックコア１３０が斜視図として示されている。図２と図３とを参照すれば、マグネチックコア１３０は、反応チャンバ１２０のプラズマ反応部１２５を外部で取り囲む環状のフック１３１と、フック１３１の内部領域を横切る連結部１３５と、を備える。

【0033】

フック１３１は、長方形の環状であって、延長軸線（Ｘ）と直角に配されて反応チャンバ１２０のプラズマ反応部１２５を外部で取り囲む。長方形のフック１３１は、対向する２つの長辺部１３２ａ、１３２ｂと、対向する２つの短辺部１３３ａ、１３３ｂと、を備える。

【0034】

連結部１３５は、フック１３１の対向する２つの長辺部１３２ａ、１３２ｂの間を連結するように直線に延びる。連結部１３５の両端は、２つの長辺部１３２ａ、１３２ｂのそれぞれの中心と繋がる。連結部１３５は、反応チャンバ１２０の第１連結管部１２６と第２連結管部１２７との間に形成された隙間１２８を通過するように配される。連結部１３５によってフック１３１の内部領域は、第１貫通口１３６と第２貫通口１３７とに分離さ
れ、第１貫通口１３６を反応チャンバ１２０の第１連結管部１２６が通り、第２貫通口１３７を反応チャンバ１２０の第２連結管部１２７が通る。それにより、マグネチックコア１３０は、反応チャンバ１２０の第１連結管部１２６と第２連結管部１２７とをそれぞれ外部で取り囲む形態になる。

【0035】

点火器（ｉｇｎｉｔｅｒ）１４０は、電源１８０から高電圧の電力を供給されてプラズマを点火する。本実施形態において、点火器１４０は、反応チャンバ１２０のプラズマ反応部１２５でガス流入部１２１に隣接して位置すると説明するが、本発明は、これに制限されるものではない。

【0036】

図４には、マグネチックコア１３０に巻線された第１コイルと第２コイルとが示されている。図４を参照すれば、第１コイル１５０は、マグネチックコア１３０の第１長辺部１３２ａに巻線され、電源１８０に連結される。第１コイル１５０は、電源１８０を通じて無線周波数の交流電源を印加されてマグネチックコア１３０に誘導磁束を形成する。マグネチックコア１３０に形成された誘導磁束によって誘導電場が生成され、該生成された誘導電場によってプラズマが形成されるものである。本実施形態では、第１コイル１５０は、マグネチックコア１３０に２回巻線されることを説明するが、本発明は、これに制限されるものではない。

【0037】

第２コイル１６０は、マグネチックコア１３０の第２長辺部１３２ｂに第１コイル１５０と分離されて巻線され、点火器１４０とスイッチ回路（リレー）１９０とを通じて連結される。第２コイル１６０には、誘導起電力が発生して点火器１４０に電力を供給する。すなわち、第１コイル１５０、第２コイル１６０及びマグネチックコア１３０は、変圧器の役割を行うことにより、第２コイル１６０に点火器１４０の作動のための高電圧が形成されて出力される。そのために、第２コイル１６０は、マグネチックコア１３０に第１コイル１５０の巻線数よりもさらに大きな巻線数で巻線されるが、本実施形態では、６回巻線されると説明する。

【0038】

電源１８０は、誘導結合プラズマの発生のために、無線周波数の交流電力を第１コイル１５０に印加する。本実施形態において、第１コイル１５０、第２コイル１６０及びマグネチックコア１３０は、変圧器として機能する。すなわち、第１コイル１５０、第２コイル１６０及びマグネチックコア１３０は、変圧器で１次コイル、２次コイル及び鉄心の役割を果たす。第２コイル１６０の巻線数を第１コイル１５０の巻線数よりも大きくすることにより、点火器１４０に昇圧された高電圧の電力を印加させうる。

【0039】

ガス供給器１８５は、処理ガスである酸素ガスまたは三フッ化窒素を貯蔵し、該貯蔵された酸素ガスまたは三フッ化窒素をガス供給管１８８を通じてプラズマ反応器１１０に供給する。本実施形態では、ガス供給管１８８がプラズマ反応器１１０で反応チャンバ１２０のガス流入部１２１に形成されたガス噴射口１２１ａと連結されると説明する。示したように、ガス供給器１８５によって供給されてプラズマ反応器１５０に流入される酸素ガスは、プラズマ反応器１１０のプラズマ反応領域（Ａ）でプラズマによって加熱された励起された酸素原子（Ｏ^＊）に分解される。図示されていないが、ガス供給器１８５によって供給されてプラズマ反応器１５０に流入される三フッ化窒素は、プラズマ反応器１１０のプラズマ反応領域（Ａ）でプラズマによってフッ素原子（Ｆ^＊）、励起された窒素原子（Ｎ^＊）、フッ素（Ｆ_２）、窒素（Ｎ_２）及び電子（ｅ）に分解される。

【0040】

本発明は、工程チャンバの排ガス処理用プラズマ装置の運用方法を提供する。図５には、本発明の一実施形態による半導体製造設備の運用方法を概略的に説明するフローチャートが示されている。図５に示された本発明の一実施形態による半導体製造設備の運用方法は、図１に示された半導体製造設備１００の運用方法であって、真空ポンプ（図１の１０
４）に蒸着された水素化された非晶質炭素及び炭化水素の一部または全体を除去するためである。図５と共に図１と図２とを参照すれば、本発明の一実施形態による半導体製造設備の運用方法は、工程チャンバ１０２で非晶質炭素膜（ＡＣＬ）の蒸着工程が行われるＡＣＬ工程段階（ステップＳ１００）と、工程チャンバ１０２で行われたＡＣＬ工程が中断される工程中断段階（ステップＳ１１０）と、工程中断段階（ステップＳ１１０）が行われて工程チャンバ１０２でＡＣＬ工程が中断された状態で真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素または炭化水素を除去する蒸着物除去段階（ステップＳ１２０）と、を含む。

【0041】

ＡＣＬ工程段階（ステップＳ１００）では、工程チャンバ１０２で非晶質炭素膜（ＡＣＬ）の蒸着工程が行われる。非晶質炭素膜（ＡＣＬ）の蒸着工程は、半導体製造工程で通常使われるＡＣＬ工程の構成を含むので、これについての詳細な説明は省略する。ＡＣＬ工程段階（ステップＳ１００）が行われながら工程チャンバ１０２で発生した残留ガスは、真空ポンプ１０４の作動によってチャンバ排気管１０５ａとポンプ排気管１０５ｂとを通じて工程チャンバ１０２から排出されて排ガスを形成する。ＡＣＬ工程の排ガスは、水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を含む。ＡＣＬ工程に含まれた水素化された非晶質炭素及び炭化水素は、真空ポンプ１０４に蒸着される。

【0042】

工程中断段階（ステップＳ１１０）では、工程チャンバ１０２で行われたＡＣＬ工程及びＡＣＬ工程によって発生した残留ガスの排出が中断される。工程中断段階（ステップＳ１１０）は、工程チャンバ１０２の洗浄のために中断されることを含みうる。工程中断段階（ステップＳ１１０）が行われて工程チャンバ１０２で行われたＡＣＬ工程及びＡＣＬ工程によって発生した残留ガスの排出が中断された状態で蒸着物除去段階（ステップＳ１２０）が行われる。

【0043】

蒸着物除去段階（ステップＳ１２０）では、工程チャンバ１０２で行われたＡＣＬ工程及びＡＣＬ工程によって発生した残留ガスの排出が中断された状態で真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素及び炭化水素が除去される。蒸着物除去段階（ステップＳ１２０）は、プラズマ反応器１１０が稼動される状態でガス供給器１８５によってプラズマ反応器１１０に酸素ガスまたは三フッ化窒素が供給されることで行われる。

【0044】

プラズマ反応器１１０に酸素ガスが供給される場合に、稼動中であるプラズマ反応器１１０に供給された酸素ガス（Ｏ_２）は、プラズマ反応領域（Ａ）でプラズマによって分解されて、前記の反応式１のように、加熱された励起された酸素原子（Ｏ^＊）が生成される。プラズマ反応器１１０から生成された加熱された励起された酸素原子（Ｏ^＊）は、真空ポンプ１０４に流入される。真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素は、真空ポンプ１０４に流入された加熱された励起された酸素原子（Ｏ＊）と反応して酸化される。水素化された非晶質炭素は、酸化されて二酸化炭素ガス（ＣＯ_２）と水蒸気（Ｈ_２Ｏ）とを生成し、除去される。

【0045】

図６ないし図８は、図５に示された半導体製造設備の運用方法による真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素の除去効果を示すテスト結果に係わるものである。

【0046】

図６のグラフは、プラズマ装置１０８の作動状態（Ｏｎ、Ｏｆｆ）による真空ポンプ１０４での二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度を示す。図６のグラフにおいて、横軸は、時間（分）であり、縦軸は、二酸化炭素の濃度（ｐｐｍ）である。図６のグラフによれば、プラズマ反応器１１０が作動する状態で二酸化炭素の濃度が高いと測定される。二酸化炭素の発生は、水素化された非晶質炭素の酸化による除去を意味する。図６のグラフから真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素の除去が確認され、真空ポンプ１０４に流入される励起された酸素原子の温度が高いほど水素化された非晶質炭素の除去効果が高く
なることが確認される。

【0047】

図７のグラフは、プラズマ反応器１１０の作動状態（Ｏｎ、Ｏｆｆ）による真空ポンプ１０４での二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度を示す。図７のグラフにおいて、横軸は、時間（分）であり、縦軸は、二酸化炭素の濃度（ｐｐｍ）である。図７のグラフによれば、プラズマなしに酸素のみ供給する場合、真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素の除去効果がほとんどなく、プラズマによって生成された加熱された励起された酸素原子（Ｏ^＊）が供給される場合に、真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素の除去効果が表われることが確認される。

【0048】

図８の写真は、プラズマ装置１０８によって真空ポンプ１０４で蒸着された水素化された非晶質炭素の除去効果を示す。図８の左側写真は、プラズマ装置１０８が作動していない場合に、真空ポンプ１０４で蒸着物の厚さを位置によって表示したものであり、図８の右側写真は、プラズマ装置１０８が作動する場合に、真空ポンプ１０４で蒸着物の厚さを位置によって表示したものである。図８によれば、左側の写真資料で蒸着物の厚さは、平均６７．６μｍであり、右側の写真資料で蒸着物の厚さは、平均４５．７μｍであって、プラズマ装置１０８の作用によって副産物の蒸着厚さが、約３２％減少したことが確認される。

【0049】

図９の試験データグラフは、７ｋＷの電力が印加されて作動するプラズマ反応器１１０に供給される酸素流量と真空ポンプ１０４で蒸着された水素化された非晶質炭素の除去効率との関係を示す。図９において、横軸は、プラズマ反応器１１０に供給される酸素流量（ｓｌｍ）であり、左側縦軸は、プラズマ反応器１１０に供給される酸素の酸化反応参加比率（％）であり、右側縦軸は、真空ポンプ１０４で蒸着された水素化された非晶質炭素膜の厚さ減少量（μｍ）である。図９を参照すれば、プラズマ反応器１１０に供給される酸素流量が１５ｓｌｍである時、真空ポンプ１０４で蒸着された水素化された非晶質炭素の除去効率が最も優れているということが確認される。これは、プラズマ反応器１１０に供給される酸素流量が０ｓｌｍから１５ｓｌｍまで増加するにつれて生成される励起された酸素原子（Ｏ^＊）の量も共に比例して増加するが、プラズマ反応器１１０に供給される酸素流量が１５ｓｌｍ以上範囲では、プラズマ反応器１１０のプラズマの限界によって生成される励起された酸素原子（Ｏ^＊）の量がそれ以上増加しないということを意味する。したがって、プラズマ反応器１１０の作動電力によって最高の励起された酸素原子（Ｏ＊）生成率を示す酸素流量でプラズマ反応器１１０に酸素を供給して不要な酸素の消費を防止することにより、効率性を高めうる。また、真空ポンプ１０４に蒸着された水素化された非晶質炭素の酸化反応程度は、真空ポンプ１０４内部の温度に上限値内で比例して増加する。それにより、プラズマ反応器１１０から生成される励起された酸素原子（Ｏ^＊）の温度を増加させるために、プラズマ反応器１１０に高い電力を印加することが有利である。

【0050】

本実施形態において、真空ポンプ１０４に蒸着されて形成された水素化された非晶質炭素膜質の厚さ減少率は、下記のような比例関係式を満足する。

【比例式】

【0051】

炭素膜質の厚さ減少率∝酸素流量（ｓｌｍ）×反応時間（ｍｉｎ．）×温度（Ｋ）

【0052】

図示されていないが、プラズマ反応器１１０に三フッ化窒素（ＮＦ_３）が供給される場合に、稼動中であるプラズマ反応器１１０に供給された三フッ化窒素は、プラズマ反応領域（Ａ）でプラズマによって励起されたフッ素原子（Ｆ^＊）、励起された窒素原子（Ｎ^＊）、フッ素（Ｆ_２）、窒素（Ｎ_２）及び電子（ｅ）を含む成分に分解される。プラズマ反応器１１０で三フッ化窒素の分解によって生成されたフッ素（Ｆ_２）は、真空ポンプ１０
４に流入される。真空ポンプ１０４に流入されたフッ素（Ｆ_２）は、真空ポンプ１０４に蒸着された炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）と反応して、四フッ化炭素（ＣＦ_４）とフッ酸（ＨＦ）とを生成することにより、炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）が除去される。

【0053】

図１０には、本発明の他の実施形態による半導体製造設備の運用方法を概略的に説明するフローチャートが示されている。図１０に示された本発明の他の実施形態による半導体製造設備の運用方法も、図１に示された半導体製造設備１００の運用方法である。図１０と共に図１を参照すれば、本発明の他の実施形態による半導体製造設備の運用方法は、工程チャンバ１０２で非晶質炭素膜（ＡＣＬ）の蒸着工程が行われるＡＣＬ工程段階（ステップＳ２００）と、ＡＣＬ工程段階（ステップＳ２００）で発生した工程チャンバ１０２内の残留ガスを排気装備１０３を稼動して工程チャンバ１０２から排出させて排ガスを形成する排気段階（ステップＳ２１０）と、排気段階（ステップＳ２１０）によって形成される排ガスに含まれた水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）と炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）とが処理されるガス処理段階（ステップＳ２２０）と、を含む。

【0054】

ＡＣＬ工程段階（ステップＳ２００）では、工程チャンバ１０２で非晶質炭素膜（ＡＣＬ）の蒸着工程が行われる。非晶質炭素膜（ＡＣＬ）の蒸着工程は、半導体製造工程で通常使われるＡＣＬ工程の構成を含むので、これについての詳細な説明は省略する。ＡＣＬ工程段階（ステップＳ２００）が行われながら工程チャンバ１０２で発生した残留ガスは、真空ポンプ１０４の作動によってチャンバ排気管１０５ａとポンプ排気管１０５ｂとを通じて工程チャンバ１０２から排出されて排ガスを形成する。ＡＣＬ工程の排ガスは、水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を含む。

【0055】

排気段階（ステップＳ２１０）では、ＡＣＬ工程段階（ステップＳ２００）の完了後、排気装備１０３の真空ポンプ１０４が稼動されてＡＣＬ工程段階（ステップＳ２００）で発生した工程チャンバ１０２内の残留ガスが工程チャンバ１０２から排出される。工程チャンバ１０２から排出される残留ガスは、チャンバ排気管１０５ａ及びポンプ排気管１０５ｂに沿って流動しながら排ガスを形成し、スクラバー１０７に流入される。排気段階（ステップＳ２１０）が行われる間にガス処理段階（ステップＳ２２０）が共に行われる。

【0056】

ガス処理段階（ステップＳ２２０）では、排ガスに含まれた水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）または炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）が真空ポンプ１０４に流入される前に除去されるように処理される。ガス処理段階（ステップＳ２２０）でプラズマ反応器１１０が稼動され、ガス供給器１８５によってプラズマ反応器１１０に酸素ガスまたは三フッ化窒素が供給される。

【0057】

ガス処理段階（ステップＳ２２０）で排ガスに含まれた水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）が処理される過程は、図１１に示したようである。図１１を参照すれば、水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）と酸素ガス（Ｏ_２）とがプラズマ反応器１１０に形成されたプラズマ反応領域（Ａ）に流入される。プラズマ反応領域（Ａ）に流入される水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）は、工程チャンバ（図１の１０２）から排出されるガスに含まれたものであり、プラズマ反応領域（Ａ）に流入される酸素ガス（Ｏ_２）は、ガス供給器（図１の１８５）から供給されるものである。

【0058】

プラズマ反応領域（Ａ）に流入された水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）は、プラズマ反応領域（Ａ）でプラズマ反応によって励起された（ｅｘｉｔｅｄ）炭素原子（Ｃ^＊）と励起された水素原子（Ｈ^＊）とに分解される。プラズマ反応領域（Ａ）に流入された酸素ガス（Ｏ_２）は、励起された酸素原子（Ｏ^＊）に分解される。

【0059】

プラズマ反応領域（Ａ）でプラズマ反応によって発生した励起された炭素原子（Ｃ^＊）
、励起された水素原子（Ｈ^＊）及び励起された酸素原子（Ｏ^＊）の間には、置換（酸化）反応が起こって二酸化炭素ガス（ＣＯ_２）、一酸化炭素ガス（ＣＯ）及び水蒸気（Ｈ_２Ｏ）が生成される。

【0060】

すなわち、プラズマ反応器１５０のプラズマ反応領域（Ａ）で水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）は、プラズマ反応によって追加供給される酸素ガス（Ｏ_２）と反応して、二酸化炭素ガス（ＣＯ_２）、一酸化炭素ガス（ＣＯ）及び水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を生成する。それにより、プラズマ反応器１１０から排出されて真空ポンプ１０４に流入されるガスに真空ポンプ１０４の故障原因である水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）が含まれることが防止される。

【0061】

ガス処理段階（ステップＳ２２０）で排ガスに含まれた炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）が処理される。この場合、図示されていないが、炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）と三フッ化窒素（ＮＦ_３）とがプラズマ反応器１１０に形成されたプラズマ反応領域（Ａ）に流入される。プラズマ反応領域（Ａ）に流入される炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）は、ＡＣＬ工程の排ガスに含まれたものであり、プラズマ反応領域（Ａ）に流入される三フッ化窒素（ＮＦ_３）は、ガス供給器（図１の１８５）から供給されるものである。プラズマ反応領域（Ａ）で炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）と三フッ化窒素（ＮＦ_３）とがプラズマ反応によって原子単位で分解後、結合して四フッ化炭素（ＣＦ_４）、フッ酸（ＨＦ）、アンモニア（ＮＨ_３）、シアン化水素（ＨＣＮ）を含む成分に分解されて、炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）が処理される。

【0062】

図１２には、本発明の他の実施形態による半導体製造設備の概略的な構成がブロック図として示されている。図１２を参照すれば、半導体製造設備２００は、半導体製造装備１０１と、半導体製造装備１０１からガスを排出させる排気装備１０３と、排気装備１０３によって半導体製造装備１０１から排出されるガスを処理する排ガス処理装備１０６と、プラズマを用いて水素化された非晶質炭素（ａ－Ｃ：Ｈ）及び炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）を処理するプラズマ装置２０８と、を含む。半導体製造設備２００は、プラズマ装置２０８を除いた残りの構成が図１に示された半導体製造設備１００とおよそ同一なので、ここでは、プラズマ装置２０８についてのみ説明する。

【0063】

プラズマ装置２０８は、プラズマ反応器２１０と、プラズマ反応器２１０に電力を供給する電源１８０と、プラズマ反応器２１０にガスを供給するガス供給器１８５と、を備える。プラズマ装置２０８は、プラズマ反応器２１０を除いた残りの構成が図１に示されたプラズマ装置１０８とおよそ同一なので、ここでは、プラズマ反応器２１０についてのみ説明する。

【0064】

図１３には、プラズマ反応器２１０の概略的な構成が縦断面図として示されている。図１３を参照すれば、プラズマ反応器２１０は、反応チャンバ２２０と、反応チャンバ２２０を取り囲むように配されるマグネチックコア１３０と、プラズマ点火のための点火器１４０と、マグネチックコア１３０に巻線され、電源１８０から電力を供給されるコイル（図示せず）と、を備える。プラズマ反応器２１０は、反応チャンバ２２０の構成を除いた残りの構成が図２に示された反応チャンバ１２０とおよそ同一なので、ここでは、反応チャンバ２２０についてのみ説明する。

【0065】

反応チャンバ２２０は、トロイダル状のチャンバであって、ガス流入部１２１と、ガス流入部１２１と離隔して位置するガス排出部１２３と、ガス流入部１２１とガス排出部１２３とを連結し、プラズマ反応が起こるプラズマ反応部１２５と、を備える。反応チャンバ１２０は、ガス供給器１８５から供給されるガスをプラズマを用いて分解して反応活性種を生成する。反応チャンバ２２０の全体的構成は、図２に示された反応チャンバ１２０とおよそ同じ構成を有する。但し、ガス流入部１２１の流入口１２２は、流入管１８６を
通じてガス供給器１８５と連通され、ガス排出部１２３の排出口１２４は、排出管１８７を通じてチャンバ排気管（図１２の１０５ａ）と連通され、別途のガス噴射口（図２の１２１ａ）を備えないという点で図２に示された反応チャンバ１２０と差がある。

【0066】

プラズマ反応領域（Ａ）で形成されるプラズマによって流入口１２２を通じて流入されるガスは、分解されて反応活性種を生成する。示したように、流入口１２２を通じて三フッ化窒素（ＮＦ_３）が流入される場合に、三フッ化窒素（ＮＦ_３）は、プラズマ反応領域（Ａ）で分解されて反応活性種である励起されたフッ素原子（Ｆ^＊）とフッ素（Ｆ_２）とを生成する。具体的に、プラズマ反応領域（Ａ）で三フッ化窒素（ＮＦ_３）は、窒素（Ｎ_２）、フッ素（Ｆ_２）、励起された窒素原子（Ｎ^＊）、励起されたフッ素原子（Ｆ^＊）及び電子（ｅ）を含む成分に分解される。図示されていないが、流入口１２２を通じて酸素（Ｏ_２）が流入される場合に、酸素（Ｏ_２）は、プラズマ反応領域（Ａ）で分解されて反応活性種である励起された酸素原子（Ｏ^＊）を生成する。プラズマ反応領域（Ａ）から生成された反応活性種は、排出管１８７を通じてチャンバ排気管（図１２の１０５ａ）に供給される。

【0067】

図示されていないが、図１２に示された半導体製造設備２００にも、図５に示したような半導体製造設備の運用方法が同様に適用可能である。すなわち、ＡＣＬ工程を中断した状態でプラズマ反応器２１０から生成された励起された酸素原子（Ｏ^＊）が真空ポンプ１０６に供給されて真空ポンプ１０６に蒸着された水素化された非晶質炭素が除去されるか、プラズマ反応器２１０から生成されたフッ素（Ｆ_２）が真空ポンプ１０６に供給されて真空ポンプ１０６に蒸着された炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）が除去される。

【0068】

以上、実施形態を通じて本発明を説明したが、本発明は、これに制限されるものではない。前記実施形態は、本発明の趣旨及び範囲を外れず、修正または変更され、当業者は、このような修正と変更も本発明に属するものであるということが分かる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【国際調査報告】