专利名称：用于减弱电子装置制造过程排出物的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明是有关于用于电子装置、半导体、太阳能、IXD(液晶显示器)、薄膜、 OLED (有机发光二极管)、及纳米制造的减弱系统，并且更具体地说，是有关于将流体引入 减弱反应器的方法和设备。
背景技术：
来自半导体、太阳能、IXD、薄膜、0LED、和纳米制造材料、以及电子装置、产品和内 存对象的制造的排出气体是由在制造设施内使用及产出的范围广阔的化学化合物组成。这 些化合物包含无机和有机化合物、光阻及其它试剂的分解产物、及范围广阔的其它气体。希 望能在从该处理设施排至大气中之前先将这些气体从该排出气体中除去。上述制造产业的一个重大问题是将这些材料从该排出气体流中除去。虽然几 乎全美的电子装置及半导体、太阳能、IXD、薄膜、0LED、及纳米制造设施皆使用洗涤器 (scrubbers)或类似设备来处理此类排出气体，但单靠洗涤技术无法除去所有毒性或其它 无法接受的杂质。此问题的一个解决方式是灰化或燃烧该流出气体以氧化毒性材料，因而将其转化 为毒性较低的型态。在传统系统中，可将空气、氧气或富含氧的空气直接加入反应器的燃烧 腔室，以与该排出气体混合以促进燃烧并辅助毒性材料转化为毒性较低的型态。据此，希望能有将气态排出物组成引入减弱系统的反应器腔室中的方法和设备。
发明内容
在本发明的一个方面中，提供一种热减弱系统，包含热减弱反应器；入口，与该 反应器流体相通；处理腔室，与该入口流体相通；第一鞘液源，与该入口流体相通；第一流 量控制装置，经调整以调节来自该第一鞘液源的第一鞘液的流量；以及控制器，与该第一流 量控制装置信号通信，经调整以通过操作该第一流量控制装置来调节该鞘液；其中该入口 是经调整以接收来自该处理腔室的排出物流以及来自该第一鞘液源的第一鞘液，以利用该 第一鞘液包覆该排出物流，而形成包鞘排出物流，并且将该包鞘排出物流引入该反应器。在本发明的另一方面中，提供一种操作热减弱系统的方法，包含接收排出物流至 入口内；接收第一鞘液至该入口内；在该排出物流周围形成该第一鞘液的鞘部，以形成包 鞘排出物流；将该包鞘排出物流从该入口引入热反应器内；利用控制器调节该第一鞘液； 以及在该热反应器内减弱部分的排出物流。在本发明的另一方面中，提供一种操作热减弱系统的方法，包含判定排出物流的 化学成分及流率的一或多种；基于该排出物流的化学成分及流率的一或多种来选择鞘液； 通过操作至少一个流量控制装置以调节至少一种鞘液的流量来供应所选择的鞘液至入口； 接收该排出物流至该入口内；在该排出物流周围形成该鞘液的鞘部，以形成包鞘排出物流； 将该包鞘排出物流从该入口引入热反应器内；以及在该热反应器内减弱部分的排出物流。本发明的其它特征结构和方面可从如下详细描述、所附权利要求及附图而变得更 加明了。
图1是根据本发明实施例的减弱系统(或其部分)的示意图。图2是根据现有技术的入口的平面示意图。图3是根据现有技术的入口周围的气流线路的平面示意图。图4A是根据本发明实施例的气体入口设备的剖面图。图4B是图4A的气体入口设备沿着切线4B-4B所取得的剖面图。图4C是根据本发明实施例的入口周围的气流线路的平面示意图。图5是根据本发明实施例的入口组件的底部的示意图。图6是示出本发明的示例方法的流程图。图7是示出本发明的另一个示例方法的流程图。图8是示出本发明的又一个示例方法的流程图。
具体实施例空气、氧气或富含氧的气体的引入可能在反应腔室内造成某些不想要的反应。例 如，在将氧气引入减弱单元的燃烧腔室期间，某些反应会在排出物成分(例如硅烷)和供应 至该反应腔室的氧气(例如在空气或富含氧的空气中)之间发生。由于这些反应，氧化物， 例如氧化硅，会形成，并且这些氧化物可能会沉积在该反应腔室的侧壁上。在一些情况中， 此类沉积物会形成在通至该反应腔室的入口内或相当靠近该入口之处。所形成的氧化硅团 可能会相当大，并且在通至该反应腔室的入口内或其近处的逐步沉积会致使燃烧不足及/ 或可造成该反应腔室入口阻塞，因而需要增加该反应器的维修次数。取决于情况，可能必须 常常执行该减弱单元的清洁，频率甚至高至每三天一次。本发明提供除去或减少在或靠近该反应腔室的气体入口(例如该排出气体入口) 处的此类沉积物的严重性的系统、设备及方法。明确地说，本发明可使该反应更向该反应器 腔室内部并远离该气体入口移动。本发明可在通至该反应腔室的气体入口附近提供流体 (例如氮气)幕，因此所引入的排出气体不会与该氧气或富含氧的空气反应，直到更加进入 该反应器腔室内部，并且远离该反应器腔室的入口为止。据此，该入口会较不容易因为来自 该反应的反应产物而阻塞。此外，本发明提供强化多种排出物的减弱的系统、设备和方法。明确地说，本发明 可强化排出物的减弱，通过在通至该反应腔室的气体入口附近提供试剂流体幕，因此所引 入的排出气体可与该试剂流体反应或受其催化。如此，可更有效地减弱该排出物。参见本发明的图1，提供系统100。虽然仅示出一个处理腔室102、一个入口 106以 及一个减弱反应器104，但该系统100可包含通过一或多个入口组件106与减弱系统100的 一或多个反应器104连结的一或多个处理腔室102，入口组件可容许处理腔室102和反应器 104间的流体相通。处理腔室102可包含，例如，化学气相沉积腔室、物理气相沉积腔室、化学机械 研磨腔室等。可在腔室内执行的处理包含，例如，扩散、功率因子校正(PFC)蚀刻及磊晶 (印itaxy)。被这些处理减弱的副产物化学品可包含，例如，锑、砷、硼、锗、氮、磷、硅、硒的氢 化物、硅烷、硅烷与磷、氩、氢的混合物、有机硅烷、商硅烷、商素、有机金属及其它有机化合 物。卤素，例如氟(F2)及其它氟化的化合物，在各种需要减弱的成分之中特别容易产生问题。电子产业常在基材处理设备中使用全氟化物(PFC)来除去来自沉积步骤的残余物以及 蚀刻薄膜。几种最常用的PFC的示例包含四氟化碳、六氟化二碳、六氟化硫、八氟化三碳、八 氟化四碳、八氟代四氢呋喃(C4F8O)、三氟化氮、三氟甲烷、氟甲烷、二氟甲烷。通道108 (例如排气导管)可从每个处理腔室102延伸出，以让一或多种排出气体 流可以离开该处理腔室102。排出气体可从该处理腔室102流动通过该通道108并进入该 入口组件106。该入口组件106可包含一或多个开口或入口或其它通道，以接收从该处理设备 102内的一或多个腔室排出的排出气体。此外，该入口组件106可包含一或多个开口，以从 一或多个鞘液源，例如第一鞘液源110及第二鞘液源112，接收所谓的“鞘液”流(例如氧 气、氢气、氮气、CDA(压缩空气)、甲烷等)通过导管114、116进入该反应器104。该入口组
件106可包含1、2、3.......η个用于该鞘液的入口或开口。如在下方更详细描述，该入口
可经调整以以鞘气包覆排出物流，而形成包鞘排出物流，其可引入该减弱反应器104内。控制器120可通过讯号线122连接至流量控制装置118、119，通过讯号线124连 接至该处理腔室102，并且通过讯号线1 连接至传感器126。讯号线122、IM和1 可以 是固线式连接或者可以是无线连接。虽然示出传感器126与导管108感测交流，但应了解 传感器也可设置为感应出该减弱反应器104、该处理腔室102、或任何其它适当场所内的性 质或条件。流量控制装置118、119可以是阀、泵、质流控制器或任何其它适合的流量控制装 置，并且可通过导管114、116连接至混合腔室130，并从混合腔室130通过导管132连接至 入口 106。应注意到虽然示出两个流量控制装置118、119，但可使用较少或较多流量控制装 置118、119，例如1、3、4、5、或更多个。该混合腔室130是选择性的，并且可以简单的y形或 其它形状的导管114、116接点取代。在另一实施例中，该混合腔室130可被鞘液预加热器 130取代或与其合并。该控制器120可经调整以调节来自第一及第二鞘液源110、112的一或多种鞘液的 总流量及流量比，例如，通过操作流量控制装置118、119。通过独立于彼此操作鞘液源，该控 制器120能够调节由混合鞘液所得的组合鞘液的化学成分。该控制器120能够接收来自数 个来源的信息。例如，该控制器120可接收来自该处理腔室102关于所执行的处理步骤的 信息，并且经调整以使用这些信息作为控制鞘液流的基础。除了接收来自该处理腔室102 的信息，该控制器120可经调整以接收来自一或多个传感器126的信息，例如流经导管108 的排出物的性质及/或流经导管108的排出物的流率。因此，传感器1 可以是一或多个 流量传感器，以及成分传感器，例如热电堆检测器。如上所述，传感器126也可设置在其它 场所内，例如该减弱反应器104、及/或该处理腔室102。再次，该控制器可使用该传感器信 息作为控制鞘液流的基础，如下方更详细描述。在某些实施例中，该控制器120可与该处理腔室102和减弱系统连结及/或以其 它方式与其交流及/或控制其操作。该控制器120可以是微电脑、微处理器、逻辑电路、硬 件及软件的组合、或诸如此类。该控制器120可包含各种交流设施，包含输入/输出端口、 键盘、鼠标、显示器、网络配接器等。通常，与电子装置制造有关的处理操作会产生排出气体，其可包含，例如硅烷、氢 气、氟、四氟化硅(SiF4)、氟化氢(HF)、羰基氟化物(COF2)、四氟化碳及六氟化二碳的一或 多种。如上所述，减弱系统可包含一或多个反应器104，用来处理该排出气体中的某些成分
7(例如用来燃烧可燃或自燃性成分的燃烧反应器，例如硅烷和氢气)。此外，例如，减弱系统 可运用额外的湿式洗涤、干燥洗涤、催化剂、等离子体及/或类似方法将来将该反应器的燃 烧的排出气体转化为毒性较低的型态。参见图2，示出具有入口 202的现有技术的示例入口组件200的平面图。如其中所 示，该入口 202会有沉积物所形成的阻塞部分2(Ma、204b。在某些情况中，该阻塞会发生在 该入口 202的边缘206a、206b。如上所述，阻塞可能是因为该排出物(其例如可能含有硅烷 和氢气)和氧气(其例如可在燃烧期间被加入以将该排出物转化为毒性较低的型态)在该 入口 202内反应而产生，与在该反应器104的腔室内反应(图1)相反。此反应会造成物质 (例如二氧化硅)在该入口 202内累积，其最终会部分或严重阻塞该入口 202。当该入口 202阻塞时，该入口 202内的压力会增加。在某些情况中，该压力会增至 触动警报指示器(未示出)的地步，会开始停机处理。这会造成该入口 202必须被清洁。参见图3，示出根据现有技术与反应器302连结的入口 300的平面示意图。该排 出物会流经该入口 300至该反应器302的一个腔室，如朝下的指向箭头304所示。如上所 述，该反应器302的侧壁(在此位于顶板306处)可能是多孔的而让氧气可以扩散进入该 反应器302，但也进入该入口，例如通过在顶板306的角的周围流动并以逆流方向进入该入 口 300。该反应器302可包含燃料气体喷嘴(在图5示出)，经调整以产生火焰并由此产生 热量，可用来将毒性排出物转化为毒性较低的型态。在某些情况中，涡流会将氧气拉进该反 应器302内并在该入口 300下方，如图3的朝右水平指向箭头所示。一些氧气甚至会被拉 进该入口 300内。在该现有技术系统中，该排出物入口 300内/附近的燃烧，与扩散进入该 入口 300的角落的氧气一起，会在该入口 300内导致过早的硅烷反应(在侧壁或边缘上)， 而非在该反应器302内。如上所述，此反应会造成二氧化硅在该入口 300内累积，其最终会 减少该入口 300内的流量，或将其阻塞。参见图4A，示出本发明的示例气体入口设备400的示意剖面图。该气体入口设备 400可包含外套筒402，其围绕内套筒403。内套筒403可形成排出物通道404。虽然外套 筒402被示出为分离的部件，但外套筒402可以加工，或以其它方式形成为材料块，例如减 弱反应器的顶部件。该外及内套筒402、403可以是圆形或任何其它适合形状。可将该外套 筒402和该内套筒403之间的空间称为间隙，或环状间隙406，鞘液(例如氮气、氩气、氢气、 甲烷、或其混合物等)可流动通过其间。为了讨论，会以氮气来代表鞘液。但是，也可使用 其它流体。该环状间隙406可以是，例如，约2毫米宽。也可使用其它间隙宽度。此外，也 可使用例如椭圆形等等其它形状。如在图4A和4B中示出，氮气可从气源(例如图1所示)通过入口端口 408流入 形成在该内套筒403和该外套筒402之间的环状间隙406。操作时，当氮气如箭头409所示 流出该环状间隙406时，氮气的环状幕或罩会形成在该排出物通道404周围。该幕由虚线 410表示。氮气可例如以约20slm流动。也可使用其它流率，取决于通过该排出物通道404 的排出物流的流率。该氮气幕可防止氧气扩散或流入该排出物通道404。因此，该氮气幕 410可防止氧气与流经排出物通道404的排出气体发生反应，直到抵达更深入该反应器(未 示出)内的位置并远离该排出物通道404为止(即与该排出物通道404相隔遥远)。因为 氧气不会扩散或流入该排出物通道404，故可减少或排除二氧化硅在该排出物通道404内 累积。据此，例如入口清洁之间的时间可大大增加。图4C示出提供该鞘液幕410所产生的流动示意图。图4C示出提供在该排出物通道404出口附近的幕410可最小化氧气从该反 应器402流动并扩散进入该排出物通道404。参见图5，示出入口组件500的示例实施例的俯视示意图。在此，该入口组件500
可包含多个入口 502a、502b、502c及502d。如上所述，该入口组件500可包含1、2、3、......
η个入口或开口。多个入口例如可容许来自一或多个处理设备(未示出)的不同处理腔室 102的流出气体通行至该反应器104。例如在入口 50加-(1的中央设置指示灯504，并经调整 以点燃从设在每个入口 50h-d周围的燃料气体喷嘴506流出的燃料。出自燃料气体喷嘴 506的火焰可生热，可用来分解或点燃该排出气体，以在该减弱处理期间形成毒性较低的气 体或副产物。多个入口 50加-(1的每个皆可包含围绕该入口的环状惰性气体幕。多个入口 50加-(1的每个皆可独立控制，如下面参考图7和8描述。该幕可由入口结构提供，例如像图 4A和4B所述。参见图6，示出说明本发明的示例方法600的流程图。在步骤602，例如惰性气体 (例如氮气)的鞘液被泵吸入邻近且围绕排出物流通道的间隙(例如环状间隙)。该鞘液 流入反应器腔室内并在进入该反应器腔室的入口的出口周围形成鞘液环状幕(或罩)。在 步骤604，该幕可防止或最小化氧气进入该入口。在步骤606，该幕可使与该排出物流之间 的反应在更深入该反应器腔室内部发生，并且是在与该入口相距遥远的位置。因此，较少沉 积物(例如二氧化硅)会形成在入口侧壁或边缘上。据此，该入口可以不太经常清洁，因 为当氧气与该排出物流在更深入该反应器内部处反应时，与直接邻近或在该入口内反应相 比，该入口发生阻塞会需要较长的时间。若使用试剂鞘液，该幕可强化该减弱反应。参见图7，示出说明本发明的示例方法700的流程图。在步骤702，判定处理腔室 的现时状态。现时状态意指在该腔室内执行的处理的性质，例如，沉积或清洁等。此外，就 处理而言，该现时状态可包含处理腔室闲置或停机，例如为进行预防性维修或其它原因。该处理腔室的现时状态可从该处理腔室102，或从分开的处理腔室控制器(未示 出)，传达至该控制器120。或者，该控制器120也可作为处理控制器，并且可含有或可存取 欲在每个处理腔室102内执行的处理计划表。在该情况中，判定该处理腔室的现时状态可 通过探询可能包含在该控制器120内部或外部的数据库来完成。此外，该处理腔室的现时 状态可从知悉向该处理腔室102提供试剂的气体分配盘(未示出)的状态来推得。因此， 该气体分配盘(未示出)可与该控制器120讯号连结。一旦知道了该处理状态，便知道该 排出物流的本质化学成分和流率。在步骤704，用步骤702中判定的该处理腔室102的现时状态，来选择鞘液，或在该 处理腔室102停机的情况下，完全没有鞘液。例如，希望在减弱沉积处理排出物流期间，或 是在清洁处理排出物流期间流通惰性气体。或者，希望在减弱特定沉积排出物流期间，或在 减弱清洁处理排出物流期间流通一或多种试剂，或是一或多种试剂及惰性气体的混合物。该 减弱系统的操作者可例如预先决定要流通哪一种鞘液，并且可程序化至该控制器120内。在步骤706，用在步骤702中判定的该处理腔室102的现时状态，来选择该鞘液的 流率。一旦知悉该处理腔室102的现时状态，便可知道该排出物流的流率。例如，若该处理 腔室102停机，可选择零流量。若处理在该处理腔室102内执行，希望使该鞘液的速度及/ 或粘度配合该排出物流的速度及/或粘度，以达到层流及/或减少该包鞘排出物流的紊流。 因此，可选择该一或多种鞘液的流率，而使该一或多种鞘液的速度及/或粘度配合该排出物流的速度及/或粘度。在步骤708，命令一或多个流量控制装置以使预期鞘液或液体以预期流率流动。该 命令可由该控制器120发布给该一或多个流量控制装置118、119。因此，该鞘液的化学成分 可通过适当地控制第一和第二(或更多)鞘液之间的流量比来选择或控制，并且理想的组 合鞘液或一种鞘液的总流率可通过控制一或多种鞘液的流率的适当大小来选择。鞘液也可 选择性地预热。在步骤710，在该排出物流周围形成鞘液的鞘部，并且将该包鞘排出物流引入该减 弱反应器。该鞘部可利用上面参考图3-6所述的结构及方法形成。在步骤712，部分的排出物流在该减弱反应器中利用传统减弱技术或尚待开发的 减弱技术来减弱。参见图8，示出说明本发明的一个示例方法800的流程图。方法800实质上与方法 700相似，但有如下差异。在步骤802，相对于判定处理腔室102的现时状态，如在步骤702 中般，排出物流的化学成分及/或流率利用一或多个传感器126被测量。该排出物流的化 学成分及/或流率然后传送至该控制器120。在步骤804，若化学成分已在步骤802中测得，可用该化学成分来选择一或多种鞘 液。本领域技术人员能够程序化该控制器以基于该排出物流的化学成分选择适当的鞘液。 步骤804与上面讨论的步骤704相似。在步骤806，若排出物流的流率已在步骤802中测得，可用该流率来选择适当的鞘 液流率，以达到预期层流。步骤806与上面讨论的步骤706相似。在步骤808，命令一或多个流量控制装置以使预期的鞘液或液体以预期流率流动。 上面关于步骤708的讨论也可应用在步骤808上。在步骤810，在该排出物流周围形成鞘液的鞘部，并且将该包鞘排出物流引入该减 弱反应器。该鞘部可利用上面参考图3-6所述的结构及方法形成。在步骤812，部分的排出物流在该减弱反应器中减弱。前面描述仅揭示本发明的示例实施例。对于上面揭示的设备及方法所做的落在本 发明范围内的调整对于本领域技术人员而言是显而易见的。在某些实施例中，本发明的设 备及方法可应用在半导体、太阳能、LCD、薄膜、0LED、及纳米制造材料以及装置处理及/或 电子装置制造上。据此，虽然已关于其示例实施例对本发明做揭示，但应了解其它实施例可落在本 发明的精神及范围内，如由所附权利要求所定义的。
权利要求
1.一种热减弱系统，包括 热减弱反应器；入口，其与所述反应器流体相通； 处理腔室，其与所述入口流体相通； 第一鞘液源，其与所述入口流体相通；第一流量控制装置，适于调节来自所述第一鞘液源的第一鞘液的流量；以及 控制器，其与所述第一流量控制装置信号通信，适于通过操作所述第一流量控制装置 来调节所述鞘液；其中，所述入口适于接收来自所述处理腔室的排出物流以及来自所述第一鞘液源的所 述第一鞘液，以利用所述第一鞘液包覆所述排出物流，而形成包鞘排出物流，并且将所述包 鞘排出物流引入所述反应器。
2.根据权利要求1所述的热减弱系统，其中，所述控制器适于通过操作所述第一流量 控制装置来调节所述鞘液的速度和流率中的一个或多个。
3.根据权利要求2所述的热减弱系统，还包括流量传感器，其与排出物流导管感测通 信，并适于测量所述排出物流从所述处理腔室至所述反应器的流率，其中，所述控制器适于 从所述流量传感器接收讯号，并基于所述排出物流的流率来调节所述鞘液的流量。
4.根据权利要求1所述的热减弱系统，还包括第二鞘液源，其与所述入口流体相通，其 中，所述入口还适于从所述第一及所述第二鞘液源接收所述第一及第二鞘液。
5.根据权利要求4所述的热减弱系统，还包括第二流量控制装置，适于控制所述第二鞘液的流量，以及混合装置，与所述第一及第二鞘液源和所述入口流体相通，并适于结合所述第一鞘液 与所述第二鞘液而形成组合鞘液；其中，所述控制器适于通过操作所述第一及第二流量控制装置，来调节所述组合鞘液 的化学成分。
6.一种用于操作热减弱系统的方法，包括 将排出物流接收到入口中；将第一鞘液接收到所述入口中；在所述排出物流周围形成所述第一鞘液的鞘部，以形成包鞘排出物流； 将所述包鞘排出物流从所述入口引入热反应器内； 利用控制器调节所述第一鞘液；以及 在所述热反应器内减弱部分的所述排出物流。
7.根据权利要求6所述的用于操作热减弱系统的方法，其中，所述第一鞘液包含惰性 流体和试剂中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的用于操作热减弱系统的方法，还包括将第二鞘液接收到所述 入口中。
9.根据权利要求6所述的用于操作热减弱系统的方法，其中，调节所述第一鞘液包含 调节所述鞘液的流率。
10.根据权利要求6所述的用于操作热减弱系统的方法，其中，调节所述第一鞘液包含 调节所述鞘液的化学成分。
11.根据权利要求6所述的用于操作热减弱系统的方法，其中，所述控制器还适于改变 所述第一鞘液的粘度。
12.根据权利要求6所述的用于操作热减弱系统的方法，还包括减少所述包鞘排出物 流内的紊流。
13.一种用于操作热减弱系统的方法，包括判定排出物流的化学成分及流率中的一种或多种；基于所述排出物流的化学成分及流率中的一种或多种，来选择鞘液；通过操作至少一个流量控制装置以调节至少一种鞘液的流量，来将所选择的鞘液供应 至入口 ；将所述排出物流接收到所述入口中；在所述排出物流周围形成所述鞘液的鞘部，以形成包鞘排出物流；将所述包鞘排出物流从所述入口引入热反应器内；以及在所述热反应器内减弱部分的所述排出物流。
14.根据权利要求13所述的用于操作热减弱系统的方法，其中，所述排出物流的化学 成分是确定的。
15.根据权利要求13所述的用于操作热减弱系统的方法，其中，所述排出物流的流率 是确定的。
16.根据权利要求13所述的用于操作热减弱系统的方法，其中，所述排出物流的化学 成分及流率由气体分配盘的状态推得，所述气体分配盘将试剂供应至处理腔室。
全文摘要
本发明提供一种热减弱系统，包含热减弱反应器；入口，与该反应器流体相通；处理腔室，与该入口流体相通；第一鞘液源，与该入口流体相通；第一流量控制装置，经调整以调节来自该第一鞘液源的第一鞘液的流量；以及控制器，与该第一流量控制装置信号通信，经调整以通过操作该第一流量控制装置来调节该鞘液；其中该入口是经调整以接收来自该处理腔室的排出物流以及来自该第一鞘液源的第一鞘液，以利用该第一鞘液包覆该排出物，而形成包鞘排出物流，并且将该包鞘排出物流引入该反应器。
文档编号H01L21/02GK102089857SQ200980127216
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月9日 优先权日2008年7月11日
发明者丹尼尔·O·克拉克, 弗兰克·F·霍史达瑞恩, 艾伦·福克斯, 贝林达·福利波 申请人:应用材料公司