专利名称：氮气注入设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置与IXD制造设备，更特别地，涉及一种氮气注入装置， 可以轻易地用低生产成本制造，并控制一氮气注入方向以与一副产品流向吻合，因此可有效地注入氮气而不会干扰副产品气体的流动。
背景技术：
一般来说，半导体生产流程包括一制造流程与一组装和测试流程。制造流程是通过在各种处理腔室内沉积薄膜于一晶圆上，并选择性地重复蚀刻沉积的薄膜以形成一预先决定的样式，从而制造半导体的流程。组装和测试流程是将制造流程中所生产的芯片个别地分开，然后把个别的芯片耦接至一导线架，以便组装成一最终产品的流程。此时，在晶圆上沉积薄膜或蚀刻在晶圆上的沉积薄膜的流程于高温下使用有害气体诸如硅烷(silane)、砷、以及氯化硼，以及制程气体，诸如在制程腔室(process chamber) 的氢气等来执行。在执行此种流程时，制程腔室内会产生大量的易燃气体与包含有害物质与腐蚀性杂质的副产品气体。因此，半导体制造设备配有洗涤器(scrubber)，用以净化从制程腔室排放的副产品气体，并且将净化后的副产品气体排放至大气中，该洗涤器设置在使制程腔室呈现真空状态的真空泵的下游端。然而，制程腔室产生的副产品气体在依序流经制程腔室的出口侧真空管、真空泵的出口侧排气管、洗涤器的出口侧排气管、主输送管等的时候，很容易会固化与累积，而导致阻塞的情形。所以，为了避免固化的副产品气体所造成的阻塞，一般会使用包覆式加热器 (jacket heater)，其完全地围绕排气管的某一部分，使排气管内部保持温度。然而，尽管排气管的许多部分都必须用包覆式加热器来围绕，使得成本变高，但是其会累积粉末使得效率不佳。同时，为了改进此种包覆式加热器，韩国专利申请公开号2005-88649 —案揭示了一种氮气供应装置，其将高温氮气注入副产品气体流动的管中。图1所示为传统的氮气供应装置。如图1所示，传统的氮气供应装置包括一连接至副产品气体流动的管的凸缘管 (flange pipe) 2，并将高温氮气注入其中，一外管(outer pipe) 23围绕凸缘管2的外围表面并限定一双壁结构，用以供应氮气，另有一加热器1用以加热供应氮气，通过氮气供应线 14或其类似者，供气至凸缘管2。在此组态中，凸缘管2连接至一使副产品气体流动的管的中央。接着，如果氮气被加热器1 (其电力来自电源供应3)加热，并且被注入凸缘管2和外管23之间的空间，高温氮气会通过凸缘管2的主体21内的多个注入孔22和通过凸缘管2的副产品气体混合。所以，副产品气体不会因为温度降低而固化且累积。然而，在传统的氮气供应装置内，外管23应该以焊接或类似的方式安装在凸缘管2的外侧，以便形成双壁结构，而多个注入孔22应形成于对应凸缘管2的位置，以便注入与供应氮气。因此，制造传统氮气供应装置的流程会变得复杂，使得生产成本上升。此外，在凸缘管2的厚主体21上也不易形成多个精细的注入孔22，所以很难均勻地注入氮气。此外，传统的氮气供应装置无法轻易地细微控制氮气的注入，所以要把该装置安装在制程腔室的真空管出口侧会有困难。在此情形下，如果电子流量控制装置可用来控制所供应的氮气的量，产品价格不可避免地会增加。另外，副产品气体的流动会受到注入氮气的干扰。因此，要把该装置安装在制程腔室的真空管出口侧会有困难，因为制程腔室对压力变化很敏感。同样地，由于注入孔22被副产品气体阻塞，因此很难均勻地将氮气注入。
发明内容
技术课题本发明用来解决现有技术所遇到的问题。本发明的一个目的是提供一种可控制氮气注入方向以与副产品流动方向吻合的氮气注入装置，使得注入能力提高，而不会干扰副产品气体的流动。技术解决方案根据本发明可达到上述目的的一型态，提供一种氮气注入装置，其包含一对凸缘管，每一凸缘管具有一凸缘，用以连接一让副产品气体可经由其运送的管；一以一环形沿着这些凸缘管的壁耦接于该对凸缘管之间的注入喷嘴，用以供应氮气至这些凸缘管内；以及一连接至该注入喷嘴以供应氮气的氮气供应线，其中该注入喷嘴具有一沿着圆周方向限定的孔，使氮气能够移动，该注入喷嘴包括多个与该孔连通的注入孔，用以使供应的氮气可被注入至这些凸缘管内，以及这些注入孔形成于自这些凸缘管的一内表面突出的位置，以将氮气注入与反应副产品的一流动方向相同的方向。在此，注入喷嘴可包括一沿着圆周方向形成于其一外侧上并耦接至该凸缘管的壁的耦接部分；以及一沿着圆周方向形成于该耦接部分的一内侧以便自该凸缘管的一内周围表面突出的突起，这些注入孔形成于该突起内与一副产品气体流出方向相同的方向。此配置可提供一喷射效果并加速副产品的流动。同样地，注入喷嘴可被设定为通过一第一分割部分与一第二分割部分耦接，而该注入喷嘴沿着一圆周方向分割，该第一与第二分割部分分别位于副产品气体流入与流出方向，该第一分割部分具有一沿着圆周方向限定该孔的一部分或全部的第一流动孔，以及该注入孔形成于该第二分割部分内，用以对应地与该第一流动孔连通。此外，该突起的未形成有注入孔的相对内周围表面具有一逐渐增加的内直径，用以降低对该副产品气体的阻力，藉此减少该突起的该内周围表面和该凸缘管的内周围表面之间的厚度的差异。同样地，该氮气注入装置还可包含一安装于该氮气供应线的中央的加热器，用以加热供应至该注入喷嘴的氮气。此外，该氮气注入装置还可包含一安装于该氮气供应线的中央的孔口管，用以控制氮气的供应量。有益效果
本发明所提出的氮气注入装置不会干扰副产品气体的流动，并且可促进其流动， 因为氮气自外侧以一吻合副产品气体流动方向的方向注入。同样地，在本发明中，由于氮气注入方向与副产品气体流动方向相同，所以氮气可随着副产品气体的流动而平顺地被注入。此外，根据本发明，注入氮气的注入孔不会被副产品气体阻塞。同样地，在本发明中，一避免副产品气体和注入喷嘴突然接触的弯曲部分使副产品气体的流动不会受到注入喷嘴的突起部分影响。此外，在本发明中，注入喷嘴被限定为沿着圆周方向分成两部分然后耦接，因此便于生产。同样地。环形注入喷嘴便于安装在凸缘管，使得注入喷嘴便于制造，而且不用任何复杂或困难的步骤，就可以在凸缘管上构建双壁结构。同样地，本发明的氮气注入装置在安装至真空管的情形下，可利用简单且不贵的孔口管来细微控制氮气的注入，而不需使用昂贵的电子流量阀。所以，本发明的氮气注入装置在安装时，不用考虑到制程腔室的出口端真空管。另外，突起的内周围表面的内直径会朝向副产品气体的流入侧逐渐增加，用以强化喷射的效果，并降低作用在副产品气体上的阻力，其还可加速副产品气体的流动。另外，根据本发明，由于可使用市面上可见的凸缘管，所以不需要额外设备或成本来生产凸缘管。
图1所示为一传统的氮气供应装置；图2所示为一根据本发明的氮气注入装置的安装状态图；图3所示为根据本发明的氮气注入装置的组态的分解透视图；图4所示为一根据本发明的注入喷嘴的透视图；图5所示为图4沿着线段I-I的剖面图；图6所示为根据本发明的气流操作的剖面图；以及图7所示为根据本发明用于半导体制造的副产品处理机制的示意图。
具体实施例方式以下将配合所附图表说明本发明的优选示范实施例。图2所示为一根据本发明的氮气注入装置的安装状态图。如图标，本发明的氮气注入装置可选择性地安装在制程腔室的出口侧的任一管P， 一真空泵(vacuum pump)的入口或出口侧，或一洗涤器的入口或出口侧。本发明的氮气注入装置可轻易地安装在每一管P，并且控制氮气注入的方向与副产品气体流动方向相同，藉此便于安装在真空泵的排气管与洗涤器的排气管，以及制程腔室的出口侧管的真空管，在制程中不会影响到真空程度。如上述，在本发明中，氮气注入的方向与副产品气体流动方向相同，以免干扰副产品气体的流动，而氮气注入装置被设定为能够轻易制造和安装的组态。以下将详细描述本发明的配置。图3所示为本发明的氮气注入装置的组态的分解透视图；图4所示为一根据本发明的注入喷嘴的透视图；而图5所示为图4沿着线段I-I的剖面图。如图标，本发明的氮气注入装置包括一环形注入喷嘴110、一凸缘管(flange pipe) 120、一加热器 130、一孔口管(orifice pipe) 150、以及一控制盒(control box) 140。注入喷嘴110以环形沿着凸缘管120的壁耦接在一对凸缘管之间，用以将氮气供应给凸缘管120。因此，注入喷嘴110之中具有中空(hollow)lll与113，用以容纳氮气，并且使气体可以循环。而与中空(hollow) 111和113连通的多个注入孔114形成于注入喷嘴 110内以注入氮气。特别地，注入孔114形成在凸缘管120的内周围表面的突起位置，使得氮气注入方向与副产品气体流动方向相同。以下将详细描述注入喷嘴110的组态。注入喷嘴110主要包括耦接部分116a与116b，以及突起117a与117b。耦接部分 116a与116b沿着圆周方向形成在外侧，并耦接凸缘管120的壁。突起117a与117b沿着圆周方向形成于耦接部分116a与116b的内侧，并自凸缘管的内周围表面突出。多个注入孔 114沿着副产品气体流出的方向形成于突起117a与117b内。如果注入孔114沿着副产品气体流出的方向形成，那么流动于凸缘管120内的副产品气体就不受干扰，而注入的氮气实质上也不会干扰到副产品气体的流动。此外，副产品气体实质上也不会干扰氮气的注入， 或阻塞到注入孔114。同时，注入喷嘴110由第一分割部分IlOa与第二分割部分IlOb组成，使得注入喷嘴110沿着圆周方向分割，以便于制造。第一分割部分IlOa位于副产品气体的流入方向， 而第二分割部分IlOb位于副产品气体的流出方向。在此，第一分割部分IlOa具有第一流动孔111，其沿着圆周方向限定中空111与113的一部分或全部，而第二分割部分IlOb具有第二流动孔113，其与第一流动孔111共同限定中空111与113。同样地，注入孔114形成在第二分割部分IlOb内以联通第一流动孔111。然而，即使第二流动孔113没有形成在第二分割部分IlOb内，仍可形成中空111与113。此外，第二分割部分113的突起117a内有弯曲部分115，其内径会朝向副产品流入侧增加，以便降低对副产品气体的阻力，如图6的截面所示。弯曲部分115使在凸缘管120 内流动的副产品气体部会受到注入喷嘴110的突起117a和117b所干扰，并且因为喷射效应而增加副产品气体的流动率。所以，副产品气体主要是靠氮气的注入，其次是因为弯曲部分115的设计而平顺地流动。同样地，先前提到副产品气体的流动率增加，也会相对地让氮气更平顺地注入，并且提升氮气的注入量。凸缘管120可以达到轻易连接每一管的功能，并包括中空管状主体与分别位于主体两端的凸缘121，用以连接每一管。市面上可见的标准化产品，诸如凸缘管120，可用于本发明。然而，凸缘管被分割为一第一凸缘管120与一第二凸缘管120，以便在其中安装注入喷嘴110。加热器130用来加热供应给注入喷嘴110的氮气。因此，本发明可采用各种已知技术。举例来说，如果使氮气通过具有加热器的管，那么加热器就可加热氮气。然而，在图中所示为有一氮气供应线161与一供应电力的电力线165连接至加热器130。当本发明安装于真空管时，孔口管150会安装在氮气供应线161的中间以便控制提供给加热器130的氮气。当真空管为制程腔室的出口侧管时，孔口管150不会影响制程中的真空度，也不能对干燥泵造成负担。所以，孔口管150的大小设计为可使相当少量的氮气能够通过。由于氮气的供应量可以由便宜并可细微地控制注入量的孔口管150来控制，因此就不需要采用昂贵的机制，像是电子流量控制器，来控制氮气的供应量。控制盒140使加热器130调整加热氮气的程度。因此，控制盒140包括一控制加热器130要加热氮气到多少程度的控制器(图中未显示)。另外，控制盒140也装有一流量计，用以控制氮气供应线161内的氮气基本供应量。同样地，也可另外安装一电子流量计 (图中未显示)。以下将叙述根据本发明的氮气注入装置用以制造半导体与IXD的副产品处理机制。图7所示为根据本发明用于半导体制造的副产品处理机制的示意图。如图标，本发明的氮气注入装置可安装在制程腔室210的出口侧的任一管Ml、 对3，或对5，真空泵220的入口或出口侧，或一洗涤器230的出口侧，用以制造半导体或IXD。氮气注入装置也可安装在洗涤器230的出口侧使管245接合的主导管(main duct) 247。由于氮气注入装置可通过凸缘管120轻易地安装在每一管，因此不会影响到真空泵的流出管对3、洗涤器的流出管M5，以及主导管M7，这些管在制程中需要相当大量的氮气，同时也不会影响到其真空度。此外，氮气注入装置也可简单地安装在制程腔室的出口侧的真空管对1，藉以供应相当少量的氮气，以避免对干燥泵造成过载的情形。在此，安装于制程腔室210的出口侧的真空管241与真空泵220的入口侧的氮气注入装置分别以参考标号IOOa与IOOb表示。同样地，安装在真空泵220的流出管243与洗涤器230的入口侧的氮气注入装置分别以参考标号IOOc与IOOd表示。另外，安装在洗涤器230的出口侧的管的氮气注入装置以参考标号IOOe表示，而安装在主导管247的氮气注入装置以参考标号IOOf表示。以下将配合附属图表详细描述根据本发明的氮气注入装置的操作。由制程腔室210所产生的副产品气体通过真空泵220的吸力，通过真空泵220接着洗涤器230，流动至主导管M7。此一流动会持续进行。此时，氮气注入装置100a、100b、100c、100d、IOOe,以及IOOf分别安装在连接制程
腔室210与真空泵220的真空管Ml，连接真空泵220与洗涤器230的真空泵流出管M3， 连接洗涤器230与主导管247的洗涤器流出管M5，以及主导管对7，并且用以供应高温氮气至个别的管。因此，在每一管内流动的副产品气体不会因为温度下降而固化并且累积在特定的点，并持续维持平顺的流动。根据本发明的氮气注入装置100a、100b、100c、100d、100e，以及 100f分别安装在个别的管以注入氮气，以下将加以描述。首先，氮气通过连接在氮气供应点(图中未显示)的氮气供应线161供应给每一管。此时，流经氮气供应线161的氮气的流动率由控制盒140的一流量计所控制，使得每一管所需的适量氮气可供应至该管。举例来说，可维持少量氮气流动的孔口管150安装在紧接于制程腔室210之后的真空管M1，以免影响制程中的真空度并造成干燥泵的过载。同时，连接在真空泵220出口侧的流出管243对副产品气体的流动较不敏感，因此可使较多量的氮气流动。所以，供应给每一管的氮气的量可由控制盒140的流量计适当地控制。氮气的量受到控制盒140的流量计与孔口管150控制，氮气在经过加热器130时会被加热至高温。接着，高温的氮气会进入环形注入喷嘴110，并扩散至注入喷嘴110内的中空111与113。而后，氮气会经由注入孔114被注入凸缘管120。
同时，氮气通过孔口管150后通过氮气供应管进入注入喷嘴的中空111与113后， 沿着中空111与113循环，并通过注入孔114以实质上一定的量被注入凸缘管120。此时， 通过注入孔114注入的氮气与副产品气体流出方向同向，因此在不干扰副产品气体流动的情形下与其混合。此外，副产品气体在一开始遇到注入喷嘴而与氮气混合前，会沿着弯曲部分115 流动，其形状会随着副产品气体流入方向逐渐扩张。所以，副产品气体可维持平顺地流动而不受突然碰撞或接触所产生的阻力所影响。同样地，由于内径会随着弯曲部分115而逐渐变小，副产品的流动率会增加，所以本发明可平顺地注入氮气。如上述，根据本发明，供应的氮气朝向副产品气体排放侧，与副产品气体流动方向同向，因此不会干扰副产品气体的流动。同样地，注入氮气的注入孔114也不会被副产品气体所阻塞。尽管先前已提出本发明的优选实施例，然而本发明仍可具有各种变化、修改，以及等效方式。很明显地，本发明可通过适当地修改前述实施例而可有等效的应用。因此，上述实施例并非用以限定本发明由专利申请范围所界定的范畴。
权利要求
1.一种氮气注入装置，包含一对凸缘管，每一凸缘管具有一凸缘，用以连接一使副产品气体可经由其运送的管；一以一环形沿着所述凸缘管的壁耦接于所述一对凸缘管之间的注入喷嘴，用以供应氮气至所述凸缘管内；以及一连接至所述注入喷嘴以供应氮气的氮气供应线，其中，所述注入喷嘴具有一沿着圆周方向限定的孔，使氮气能够移动，所述注入喷嘴包括多个与所述孔连通的注入孔，用以使供应的氮气可被注入至所述凸缘管内，以及所述注入孔形成于自所述凸缘管的一内表面突出的位置，以将氮气注入与反应副产品的流动方向相同的方向。
2.根据权利要求1所述的氮气注入装置，其中，所述注入喷嘴包括一沿着圆周方向形成于其一外侧上并耦接至所述凸缘管的壁的耦接部分；以及一沿着圆周方向形成于所述耦接部分的一内侧以便自所述凸缘管的一内周围表面突出的突起，所述注入孔形成于所述突起内与一副产品气体流出方向相同的方向。
3.根据权利要求1所述的氮气注入装置，其中，所述注入喷嘴被设定为通过一第一分割部分与一第二分割部分耦接，而所述注入喷嘴沿着圆周方向分割，所述第一与第二分割部分分别位于副产品气体流入与流出方向，所述第一分割部分具有一沿着圆周方向限定所述孔的一部分或全部的第一流动孔，以及所述注入孔形成于所述第二分割部分内，用以对应地与所述第一流动孔连通。
4.根据权利要求2所述的氮气注入装置，其中，所述突起的未形成有所述注入孔的相对内周围表面具有一逐渐增加的内直径，用以降低对所述副产品气体的阻力，藉此减少所述突起的所述内周围表面和所述凸缘管的内周围表面之间的厚度的差异。
5.根据权利要求1所述的氮气注入装置，还包含一安装于所述氮气供应线的中央的加热器，用以加热供应至所述注入喷嘴的氮气。
6.根据权利要求1所述的氮气注入装置，还包含一安装于所述氮气供应线的中央的孔口管，用以控制氮气的供应量。
全文摘要
本发明涉及用于LCD制造设备的半导体装置的氮气注入装置，其可以轻易制造，因此可降低生产成本，并且使一氮气注入方向对应反应副产品的流向，因此可有效地注入氮气而不会干扰反应副产品的流动。该氮气注入装置包含一对具有凸缘的凸缘管，一沿着耦接在一起的凸缘管的其中之一的内壁耦接的环形注入喷嘴，以供应氮气至这些凸缘管内；以及一连接至该注入喷嘴以供应氮气的氮气供应线。该注入喷嘴的内部具有一孔，用以使一圆周方向供应的氮气流动，以及多个与该孔连通的注入孔，用以将氮气供应至这些凸缘管内。这些注入孔形成于自这些凸缘管的内表面突出的位置，以将氮气注入反应副产品的流动方向。
文档编号H01L21/02GK102576654SQ201080035368
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月3日 优先权日2009年8月10日
发明者李承龙 申请人:李承龙