METODO PARA TRATAR UNA CORRIENTE GASEOSA.

Un método para tratar una corriente gaseosa que comprende flúor (F 2) gaseoso,

comprendiendo el método las etapas de transportar la corriente gaseosa a una cámara de reacción que contiene un lecho caliente de material seleccionado para reaccionar con F2 para formar un fluoruro inorgánico, y por lo menos evacuar parcialmente la cámara de reacción de modo que la corriente gaseosa se transporta hasta y desde la cámara de reacción a una presión subatmosférica

Método para tratar una corriente gaseosa.

La presente invención se refiere a la reducción de flúor, y a un método y aparato para tratar una corriente gaseosa que contiene flúor (F₂) gaseoso.

Una etapa primordial en la fabricación de dispositivos semiconductores es la formación de una película delgada de un substrato semiconductor por reacción química de precursores en fase vapor. Una técnica conocida para depositar una película delgada sobre un substrato es la deposición química en fase vapor (CVD). En esta técnica, se suministran gases a una cámara de proceso que contiene el substrato y reaccionan para formar una película delgada sobre la superficie del substrato. Sin embargo, la deposición no está restringida a la superficie del substrato, y esto puede dar como resultado, por ejemplo, el bloqueo de las boquillas de gas y el ensombrecimiento de las ventanas de la cámara. Además, se pueden formar partículas, que pueden caer sobre el substrato y provocar un defecto en la película delgada depositada, o interferir en el funcionamiento mecánico del sistema de deposición. Como resultado de esto, la superficie interna de la cámara de proceso se limpia regularmente para retirar de la cámara el material de deposición no deseado.

Un método para limpiara la cámara es suministrar flúor (F₂) molecular para reaccionar con el material de deposición no deseado. El flúor se suministra con una alta pureza (por lo menos 99% de flúor), o se suministra diluido con nitrógeno en la relación de 20% de F₂ a 80% de N₂. En el procedimiento de limpieza, el tiempo de residencia del flúor en la cámara de proceso es relativamente corto, y de este modo solo una pequeña proporción del F₂ gaseoso suministrado a la cámara se consume durante el procedimiento de limpieza. Consecuentemente, la mayor parte de los gases de limpieza suministrados a la cámara son evacuados de la cámara junto con subproductos del procedimiento de limpieza.

Para retirar el flúor de la corriente gaseosa evacuada de la cámara de proceso antes de que la corriente gaseosa se evacue a la atmósfera, se proporciona típicamente un dispositivo de reducción tal como una unidad de procesamiento térmico o un dispositivo de reducción de plasma para convertir el F₂ en fluoruro de hidrógeno soluble en agua. La corriente gaseosa se transporta consecuentemente a un depurador húmedo, en el que el HF se recoge en disolución acuosa. El HF acuoso se transporta a continuación desde el depurador hasta un sumidero de ácido, o más comúnmente a una instalación de tratamiento de fluoruro, en la que se usa típicamente un compuesto tal como hidróxido de calcio para neutralizar el HF acuoso y precipitar del HF acuoso una "torta" o "sedimento" que contiene CaF₂. Tales instalaciones de tratamiento de fluoruro tienden a ser caras, y son a menudo de capacidad limitada. Además, la eliminación de la torta de CaF₂ tiende también a ser cara.

En un primer aspecto, la presente invención proporciona un método para tratar una corriente gaseosa que comprende flúor (F₂) gaseoso, comprendiendo el método las etapas de transportar la corriente gaseosa a una cámara de reacción que contiene un lecho caliente de material seleccionado para reaccionar con F₂ para formar un fluoruro inorgánico, y por lo menos evacuar parcialmente la cámara de reacción de modo que la corriente gaseosa se transporte hacia y desde la cámara de reacción a una presión subatmosférica.

Proporcionando un lecho caliente de material, preferentemente un óxido o carbonato de calcio o magnesio, y lo más preferentemente carbonato de calcio y haciendo pasar la corriente gaseosa que contiene F₂ a través del lecho caliente, el F₂ reacciona con el lecho caliente de material para formar un fluoruro inorgánico, que es retenido dentro de la cámara de reacción. Por ejemplo, el F₂ reacciona con CaCO₃ para formar CaF₂ que es retenido dentro de la cámara de reacción. Hemos observado que, con esta técnica, se puede conseguir la reducción de flúor hasta menos de 3 ppm. Además, cuando la corriente gaseosa se transporta hacia y desde la cámara de reacción a una presión subatmosférica, cualquier fuga en de un sistema de conducción usado para transportar la corriente gaseosa hacia y desde la cámara de reacción dará como resultado la introducción de aire en el sistema de conducción, en lugar de la fuga de flúor del sistema de conducción y hacia la atmósfera.

Además, en el ejemplo anteriormente mencionado en el que el lecho caliente de material comprende una sal de calcio, debido a la alta pureza del CaF₂ formado dentro de la cámara de reacción el CaF₂ se puede recuperar fácilmente para su uso, por ejemplo, como material de empaste.

El flúor se hace reaccionar con dicho lecho caliente de material en presencia de un oxidante. La presencia de un oxidante puede inhibir la formación de CF₄, en particular cuando el lecho caliente de material comprende un carbonato. El oxidante es preferentemente un oxidante gaseoso añadido a la corriente gaseosa aguas arriba de la cámara de reacción. Un ejemplo de un oxidante es vapor de agua. El oxidante se añade preferentemente a la corriente gaseosa a un caudal de 0,1 a 5 sccm por 100 sccm de F₂.

El material del lecho se calienta preferentemente hasta una temperatura por encima de 200ºC, por ejemplo, hasta una temperatura en el intervalo de 250 a 600ºC.

La corriente gaseosa se puede calentar aguas arriba de la cámara de reacción, preferentemente hasta una temperatura similar a la del lecho de material.

En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un aparato para tratar una corriente gaseosa que comprende flúor (F₂) gaseoso, comprendiendo el aparato una cámara de reacción que contiene un lecho de material seleccionado para reaccionar con F₂ para formar un fluoruro inorgánico, medios para calentar el lecho de material hasta una temperatura por encima de 200ºC, y medios para evacuar por lo menos parcialmente la cámara de reacción de modo que la corriente gaseosa se transporta hasta y desde la cámara de reacción a una presión subatmosférica.

Las características descritas anteriormente con relación al aspecto del método de la invención son igualmente aplicables al aspecto del aparato, y viceversa.

Las características preferidas de la presente invención se describirán ahora con referencia al dibujo adjunto, en el que

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un ejemplo de aparato para tratar una corriente gaseosa que contiene F₂; y

La Figura 2 ilustra un ejemplo de una cámara de reacción que contiene un lecho de material para reaccionar con el F₂ gaseoso.

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un aparato para el tratamiento de una producción de corriente gaseosa de una cámara 10 de proceso. La cámara 10 de proceso puede ser una cualquiera de varias de diferentes tipos de cámara usada para realizar distintos procedimientos en la industria de semiconductores o paneles planos, tal como el procedimiento de deposición química en fase vapor. Para limpiar periódicamente la superficie interna de la cámara 10 de proceso, por ejemplo, para retirar el material de deposición no deseado, se transporta periódicamente flúor (F₂) gaseoso a la cámara 10 de proceso desde una de sus fuentes 12. Como se ilustra en la Fig. 1, un controlador 14 puede controlar el suministro de F₂ a la cámara 10 abriendo y cerrando selectivamente una válvula 16 localizada en una conducción 18 para transportar F₂ desde la fuente 12 a la cámara 10.

Una bomba de vacío 20 tiene una entrada 22 conectada a una salida 24 de la cámara 10 de proceso para retirar una corriente gaseosa de desecho de la cámara 10 de proceso. Cuando el tiempo de residencia del flúor en la cámara 10 de proceso típicamente es solo relativamente corto, solo una pequeña porción del F₂ gaseoso suministrado a la cámara 10 de proceso tiende a ser consumida durante el procedimiento de limpieza. Consecuentemente, la mayor parte del flúor suministrado a la cámara 10 de proceso se evacua de la cámara 10 de proceso junto con subproductos del procedimiento de limpieza, y de este modo es necesario tratar la corriente gaseosa para retirar el flúor gaseoso antes de que la corriente gaseosa sea evacuada a la atmósfera.

Como se ilustra en la Figura 1, la salida 26 de la bomba...

1. Un método para tratar una corriente gaseosa que comprende flúor (F₂) gaseoso, comprendiendo el método las etapas de transportar la corriente gaseosa a una cámara de reacción que contiene un lecho caliente de material seleccionado para reaccionar con F₂ para formar un fluoruro inorgánico, y por lo menos evacuar parcialmente la cámara de reacción de modo que la corriente gaseosa se transporta hasta y desde la cámara de reacción a una presión subatmosférica.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que el material comprende un óxido o un carbonato de calcio o magnesio, o en el que el material comprende carbonato de calcio.

3. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que el flúor se hace reaccionar con dicho lecho caliente de material en presencia de un oxidante para inhibir la formación de CF₄.

4. Un método según la reivindicación 3, en el que el oxidante es un oxidante gaseoso añadido a la corriente gaseosa aguas arriba de la cámara de reacción, o en el que el oxidante comprende vapor de agua.

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, en el que el oxidante se añade a la corriente gaseosa a un caudal de entre 0,1 y 5 sccm por 100 sccm de F₂.

6. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que el material se calienta hasta una temperatura por encima de 200ºC, o en el que el material se calienta hasta una temperatura en el intervalo de 250 a 600ºC.

7. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que la corriente gaseosa se calienta aguas arriba de la cámara de reacción.

8. Un método según la reivindicación 7, en el que la corriente gaseosa se calienta hasta una temperatura similar a la del lecho de material, o en el que la corriente gaseosa se calienta a una temperatura por encima de 200ºC.

9. Un aparato para tratar una corriente gaseosa que comprende flúor (F₂) gaseoso, comprendiendo el aparato una cámara de reacción que contiene un lecho de material seleccionado para reaccionar con F₂ para formar un fluoruro inorgánico, medios para calentar el lecho de material, y medios para evacuar por lo menos parcialmente la cámara de reacción de modo que la corriente gaseosa se transporte hasta y desde la cámara de reacción a una presión subatmosférica.

10. Un aparato según la reivindicación 9, en el que el material comprende un óxido o un carbonato de calcio o magnesio, o en el que el material comprende carbonato de calcio.

11. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10, que comprende medios para suministrar un oxidante para inhibir la formación de CF₄ dentro de la cámara de reacción.

12. Un aparato según la reivindicación 11, en el que los medios de suministro se configuran para suministrar un oxidante gaseoso a la corriente gaseosa aguas arriba de la cámara de reacción, o en el que el oxidante comprende vapor de agua.

13. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende medios para calentar la corriente gaseosa aguas arriba de la cámara de reacción.

14. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a13, en el que el lecho de material está alojado dentro de un cartucho desmontable.

15. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 9 a14, en el que los medios de calentamiento se configuran para calentar el lecho de material hasta una temperatura por encima de 200ºC.