用于减少有害物质的等离子体反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及等离子体反应器，且更具体地，涉及用于通过在真空栗的前端部分分解和移除各种有害物质来实现环境友好的处理的等离子体反应器。
【背景技术】
[0002]用于实施诸如蚀刻、沉积、清理等过程的处理腔室被安装于半导体、显示器、太阳能电池等的生产线中，且该处理腔室被连接到真空栗以疏散处理气体(process gas)。各种有害物质从该处理腔室释放，例如，诸如CF4、CHF3, C2F6, C4F8等温室气体在蚀刻过程中被释放，未分解前体在沉积过程中被放出，且温室气体和诸如NF3、SF6等颗粒副产物在清理过程中被释放。
[0003]在导致全球变暖的温室气体的排放方面的限制已经收紧，而颗粒副产物在真空栗中累积时劣化真空栗。在沉积过程中使用的大部分前体被以液相喷射在真空腔室的内部或通过鼓泡器等被蒸发，且在沉积过程中未被使用的释放前体是未分解的前体。未分解的前体累积在真空栗的内部或在真空栗和洗涤器之间。
[0004]因为在运行状态下和非运行状态下时真空栗的内部存在高温度差，蒸汽状态的和液体状态的未分解的前体共存。从而，这可能在重复进行膨胀和收缩时的过度膨胀时引起爆炸。此外，当置换真空栗、洗涤器、或管、和其中的一些时，累积在真空栗和洗涤器之间的未分解的前体被暴露，这在与空气发生剧烈反应时可能引起火灾。
[0005]关于利用等离子体反应器的方案已经被研究出，以便分解或移除在处理腔室中释放的各种有害物质。然而，在有害物质流经等离子体反应器的内部的情况下，已经被报告了由等离子体分解的前体被沉积在等离子体反应器的绝缘表面上或由等离子体分解的颗粒副产物和从温室气体分解来的氟自由基蚀刻绝缘表面的问题。由于沉积导致的绝缘体的厚度增加，引起对有害物质的分解速率的下降，且绝缘体的蚀刻引起绝缘击穿。
[0006]而且，在有害物质的分解过程中被要求使用等离子体、氧自由基和氢自由基以稳定温室气体，而为了这个目的，传统使用了一种将水蒸气(H2O)输入到等离子体反应器的前端部分。
[0007]然而，虽然输入水蒸气的方法在过程的安全性方面表现良好，但是其不利的地方是对温室气体的分解速率低且不能对氧气和氢气的量进行单独控制。此外，在精细控制水蒸气的输入方面存在技术难点，且存在使整个系统变复杂的限制，因为需要其他的设备，诸如鼓泡器。
[0008]在该背景部分所公开的以上信息仅仅是为了加强对本发明的背景的理解，从而其可能包含了并不构成在该国内对本领域的普通技术人员而言已经熟知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0009]本发明涉及等离子体反应器，其用于分解和移除在真空栗的前端部分中的各种有害物质，从而提供减少有害物质的等离子体反应器，使得由等离子体分解的前体、颗粒副产物和氟自由基不影响等离子体反应器的绝缘体，进而增加耐用性和对有害物质的分解速率。
[0010]此外，本发明提供了用于友好环境过程的等离子体反应器，其在确保不使用水蒸气的过程的安全性的同时增加了温室气体的分解速率，以及因为其不需要其他的设备，诸如鼓泡器，而使整个系统简化。
[0011]根据本发明的示例性实施方式，用于减少有害物质的等离子体反应器包括接地电极部件、绝缘体、和驱动电极。接地电极部件包括第一接地电极和第二接地电极，该第一接地电极位于真空栗的前端部分，且具有管状形状，以及包括面对真空栗的第一端部部件和处于其相对侧的第二端部部件，该第二接地电极连接到第一接地电极的侧面，且具有管状形状，并转移处理气体。绝缘体连接地安装到第二端部部件。驱动电极固定到绝缘体的外表面，在被连接到电源时施加驱动电压，且由于与接地电极部件的电压差，在第一接地电极的内部产生低压等离子体。
[0012]绝缘体可包括第一绝缘部件和第二绝缘部件，该第一绝缘部件固定到第二端部部件且具有与第一接地电极平行的管状形状，而第二绝缘部件形成第一喷射孔且具有覆盖第一绝缘部件的平面形状，其中第一反应气体被喷射到该第一喷射孔中。驱动电极可被以环形形状固定到第一绝缘部件的外周。
[0013]用于喷射第二反应气体的第二喷射孔可以在第二接地电极处形成，且第一反应气体保持在等离子体内部时的停留时间可以不同于第二反应气体保持在等离子体内部时的停留时间。
[0014]第二端部部件的直径和第一绝缘部件的直径可以比第一端部部件的直径大。第一接地电极可以包括接触第一端部部件的统一直径部件和接触第二端部部件的可变直径部件。可变直径部件的长度比统一直径部件的长度小，且第二接地电极可接触统一直径部件的接触可变直径部件的端部部分。
[0015]等离子体反应器还可包括第三接地电极，其位于第一接地电极的内部且在第二接地电极和第一端部部件之间。第二接地电极可接触第二端部部件或与第二端部部件分隔开，且整个第一接地电极可以形成为具有统一的直径。第一绝缘部件可以形成为具有与第一接地电极的直径相同的直径或具有比第一接地电极的直径小的直径。
[0016]绝缘体可以形成为具有覆盖第二端部部件的平面形状，且驱动电极可以被固定到具有平面形状的绝缘体的外表面。
[0017]第三接地电极可以形成为具有与第一接地电极的内壁相交的平面形状，且可以通过从第一接地电极分隔开或形成至少一个开口而使处理气体穿过。第三接地电极可以形成为具有固定到第一接地电极的内壁的管状形状，且可以形成为具有越远离绝缘体其宽度越降低的开口。
[0018]等离子体反应器可以包括管构件，其一端部被堵塞且被附接在第一接地电极的面向第二接地电极的侧表面处，以便增加处理气体的停留时间。第一接地电极的环绕第三接地电极的一部分可以被扩展且作为颗粒收集箱来使用，且第三接地电极可以在颗粒收集箱中形成为具有比第一接地电极的直径大的直径。
[0019]第三接地电极可以经固定在下部表面处的支持部件而被连接到第一接地电极，且支持部件可以形成用于使处理气体穿过的至少一个开口。第一接地电极可以包括通过第一端部部件连接到颗粒收集箱的侧表面的第一部件和利用第二端部部件连接到颗粒收集箱的上表面的第二部件。
[0020]第一反应气体和第二反应气体中的一者可以包括氧气，而另一者可包括氢气或碳氢化合物。第一反应气体和第二反应气体中的一者可以在另一者之前离解。
[0021]处理气体可以不流经绝缘体的内部。因而，可以防止由于等离子体分解的前体沉积在绝缘体表面上而出现的有害物质的分解速率的降低，并可以通过防止从温室气体分解的氟自由基蚀刻绝缘体表面的现象，而增加等离子体反应器的耐用性。此外，当第三接地电极位于第一接地电极中时，因为其可能在第一接地电极的中心产生强等离子体，在第一接地电极的中心区域处的等离子体密度随着操作压力的增加而减小的现象可以被抑制，且即使在操作电压增加时有害物质的分解速率也不降低。
[0022]等离子体反应器被分开地提供氧气供应源和氢气(或碳氢化合物)供应源，两种类型的反应气体被分开喷射通过两个喷射部件，从而，包括在处理气体中的有害物体的分解速率可以相比于传统技术而显著增加。此外，因为通过对氧气和氢气(或碳氢化合物)具有不同的离解时间而避免了爆炸，过程的安全性可以得到保证。
【附图说明】
[0023]图1是包括根据本发明的第一示例性实施方式的等离子体反应器的处理系统的示意图。
[0024]图2是根据本发明的第一示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0025]图3示出的是被施加到图2中所示的等离子体反应器的驱动电极的波形示例。
[0026]图4是根据本发明的第二示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0027]图5A是沿图4中的1-1线切割的等离子体反应器的横截面视图。
[0028]图5B是图5A中所示的第三接地电极的第一示例性变体的横截面视图。
[0029]图5C是图5A中所示的第三接地电极的第二示例性变体的横截面视图。
[0030]图6是根据本发明的第三示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0031]图7是根据本发明的第四示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0032]图8是根据本发明的第五示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0033]图9是根据本发明的第六示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0034]图10是根据本发明的第七示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0035]图11是根据本发明的第八示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0036]图12是根据本发明的第九示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。
[0037]图13是包括根据本发明的第十示例性实施方式的等离子体反应器的处理系统的示意图。
[0038]图14是根据本发明的第十示例性实施方式的等离子体反应器的横截面视图。