CN104220145A - 用于处理排放流体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于处理排放流体的装置，其将在用于制造半导体、显示面板或太阳能电池的装置的处理室中产生的流体排放到外部，用于处理排放流体的所述装置包括：真空泵，其连接到所述处理室，将所述处理室的内部抽成真空，并且将在所述处理室中产生的所述流体排放到外部；以及等离子体反应器，在其中形成等离子体并且将在所述处理室中产生的流体分解，其中所述等离子体反应器包括：绝缘导管，其设置在所述处理室与所述真空泵之间并且设有所述流体在其中分解的空间；至少一个电极单元，其设置在所述导管的外周边表面上并且接收形成等离子体的电压；以及缓冲单元，其由导电弹性物质形成并且布置在所述导管与所述电极单元之间，以将所述导管与所述电极单元紧密地附接在一起。

Description

用于处理排放流体的装置

技术领域

本发明涉及一种用于处理排放流体的装置，并且更具体地说，涉及一种利用等离子体处理用于移除诸如在制造半导体、显示面板或太阳能电池的处理中在处理室中产生的非反应气体或者废气的处理副产品的排放流体的装置。 

背景技术

在制造半导体、显示面板或太阳能电池的处理中，在低压处理室中执行诸如灰化、蚀刻、沉积、清洁与氮化的处理。 

在制造处理中使用的气体的实例可以包括：1）挥发性有机化合物（例如，三氯乙烯、1、1、1-三氯乙烷、甲醇或乙醛）；2）酸基气体；3）产生气味材料；4）自燃气体；以及5）造成全球变暖材料（例如，全氟化物），并且通过制造处理产生诸如非反应气体与废气的处理副产品。 

由于在制造处理中产生的非反应气体与废气中的氟化氢（HF）、氟化物、氯化物等在真空泵与管子中移动的同时会腐蚀金属表面，并且在制造处理中使用的大部分气体是污染环境的，因此在最终排放以前必须移除氟化氢（HF）、氟化物、氯化物、以及气体。 

在制造处理中产生的细微颗粒与金属经过设置在多个通道中的部件，流体移动通过的诸如连接管的此多个通道由于冷却或压力的变化而相变成粉末。此粉末是真空泵的寿命减小的主要原因。此外，由于环境法规，排放到空气中的全氟化物变得越来越受限。 

因此，现有技术通过在真空泵的前方或后面提供诸如捕获器（trap）的机构并且执行加热或冷却功能而移除在低压处理室中产生的处理副产品。 

此外，由于目前使用的一些等离子体处理机构设置在真空泵的后面并且利用室压力等离子体方法在空气中操作，因此目前使用的一些等离子体处理机构具有问题，因为使用了大量能量并且设备成本很高。此外，等离子体处理机构具有这样的问题：当将在处理室中产生的处理副产品引入到真空室时，处理副 产品积累并且真空泵必须停止操作。 

与此同时，设置在真空泵前方的等离子体反应器可以有效地分解处理副产品以防止能量的浪费。具体地说，等离子体反应器可以控制诸如处理副产品的颗粒的尺寸。此外，当处理副产品是固态形式的处理副产品时，等离子体反应器可以进一步提高引入到真空泵中的固态处理副产品的可移动性以减小在真空泵中的累积量，由此延长了真空泵的寿命。 

同样，设置在真空泵前方并且产生低压等离子体的等离子体反应器通常使用电感耦合等离子体方法或者射频（RF)驱动方法。 

利用通过将电压施加到线圈状电极的两个端部而产生等离子体的电感耦合等离子体方法的等离子体反应器具有的问题是设备成本太高。利用射频驱动方法的等离子体反应器具有问题是：由于射频能量供给非常昂贵并且很多能量被用于保持等离子体，因此安装维护成本很高。 

发明内容

技术问题 

本发明涉及一种用于处理排放流体的装置，其通过包括设置在真空泵的前方并且产生低压等离子体的等离子体反应器而可以降低安装维护成本，提高处理处理副产品的效率，并且稳定长时间地运行。 

技术方案 

根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理排放流体的装置，其将在用于制造半导体、显示面板或太阳能电池的装置的处理室中产生的流体排放到外部。该用于处理排放流体的装置包括：真空泵，其连接到处理室，将处理室的内部抽成真空，并且将在处理室中产生的流体排放到外部；以及等离子体反应器，在其中形成等离子体并且将在处理室中产生的流体分解，其中等离子体反应器包括：绝缘导管，其设置在处理室与真空泵之间并且设有流体在其中分解的空间；至少一个电极单元，其设置在导管的外周边表面上并且接收形成等离子体的电压；以及缓冲单元，其由导电弹性物质形成并且布置在导管与电极单元之间，以将导管与电极单元紧密地附接在一起。 

有益效果 

如上所述，由于根据本发明的用于处理排放流体的装置包括具有管状形状 的等离子体反应器，因此用于处理排放流体的装置易于设置在现有的管子上。由于用于处理排放流体的装置使对排放流体的移动的阻力最小化，因此用于处理排放流体的装置可以提高真空泵的排放性能。 

此外，由于等离子体反应器具有电极结构，此电极结构在导管外部具有环形形状，处理副产品移动通过导管以基本上阻挡了电极与处理副产品之间的直接接触，等离子体反应器可以提高电极的耐久性。 

此外，由于使用AC电压产生等离子体，因此与现有的射频驱动方法相比，结构更简单并且设备成本更低。 

附图说明

图1是示出根据本发明的实施方式的用于处理排放流体的装置的立体图； 

图2是示出图1的用于处理排放流体的装置的侧视图； 

图3是示出根据本发明的实施方式的等离子体反应器的分解立体图； 

图4是示出根据本发明的实施方式的等离子体反应器的侧面横截面视图； 

图5至图8是示意性示出根据本发明的实施方式的用于处理排放流体的装置的视图。 

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。在附图中，为了清楚和方便起见可以放大元件的尺寸或形状。此外，关于本发明的结构与操作特别限定的术语可以根据使用者或操作者或惯例的意图而改变。应该根据贯穿本发明的说明书的内容的含义来定义术语。 

尽管将参照本发明的示例性实施方式特别示出与描述本发明的精神，但是本领域中的普通技术人员将会理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以在文中对形式与细节做出多种改变。 

图1是示出根据本发明的实施方式的用于处理排放流体的装置的立体图。图2是示出图1的用于处理排放流体的装置的侧视图。将参照图1和图2详细地说明用于处理排放流体的装置的详细结构与操作状态。 

参照图1和图2，用于处理排放流体的装置通过连接管20连接到低压处理室10，在低压处理室中执行制造半导体、显示面板或太阳能电池的处理内的诸 如灰化、蚀刻、淀积或氮化的处理。 

换句话说，用于处理排放流体的装置净化了从处理室10排出的诸如非反应气体或废气的处理副产品并且将处理副产品排放到外部。为此，用于处理排放流体的装置包括通过连接管20连接到处理室10的真空泵10和辅助泵300，以及等离子体发生器200，其连接到真空泵100与辅助泵300并且将包含在从处理室10中排出的气体中的诸如非反应气体或废气的处理副产品移除。 

等离子体反应器200设置在真空泵100的前方，以便在等离子体反应器200的内部保持低压真空状态。根据等离子体反应器200的安装位置，将真空状态保持在与处理室10的真空状态相同的低压状态中。 

反应气体喷射单元（未示出）布置在将等离子体反应器200与辅助泵300连接的管子上，将从真空泵100喷射出的气体净化的洗涤器400设置在真空泵100的后面。 

真空泵100连接到处理室10，并且适于将处理室10的内部抽成真空以及适于将在处理室10内产生的处理副产品排出。用于处理排放流体的装置还可以包括辅助泵300以将在处理室10中产生的处理副产品顺畅地排出。在此情形中，辅助泵300起着增加真空泵100的排放速度的作用。 

如图1和图2所示，辅助泵300设置在处理室10与等离子体反应器200之间，并且由于布置在等离子体反应器200前方的辅助泵300的排放动作，因此辅助泵300适于基本上防止在等离子体发生器200中产生的物质退回到处理室10，以防止在等离子体反应处理中可能发生的压力状态的变化影响在处理室10的内部中的压力状态。 

等离子体反应器200在其中产生低压等离子体，并且将诸如包含在于处理室10中产生的并且从处理室10中排出的流体中的非反应气体或废气的处理副产品分解成具有高温的等离子的组成元素。 

组成元素与通过反应气体喷射单元（未显示）喷射的反应气体结合以转变成无害材料。由于等离子体包括诸如电子或激发原子的多种反应材料并且具有足以产生化学反应的足够能量，因此等离子体使组成元件与反应气体之间的化学反应加速。 

如上所述，为了防止等离子体反应器200中的材料退回到处理室10中并且 保持处理室10内部的压力状态，等离子体反应器200可以连接在辅助泵300与真空泵100之间。 

洗涤器400起着净化从真空泵100排出的气体的作用，并且通过排放管410连接到真空泵100。 

现在将说明等离子体反应器200的详细结构与功能。图3是示出根据本发明的实施方式的等离子体反应器200的分解立体图。图4是示出根据本发明的实施方式的等离子体反应器200的侧面横截面视图。 

参照图3和图4，用于处理排放流体的装置的等离子体反应器200包括设置在所述处理室10与所述真空泵100之间的导管210，设置在导管210的外周边表面上的至少一个电极单元220，以及布置在导管210与电极单元220之间的缓冲单元230。 

导管210具有其中两个端部均敞开的圆柱形管的形状。导管210提供了空间，如上所述诸如包含在于处理室10中产生的并且从处理室10中排放的流体中的非反应气体或废气的处理副产品在所述空间中分解。导管210包括由诸如绝缘陶瓷或石英的高介电常数介电物质（high-k dielectric substance）形成的介电物质。 

由于导管210形成为具有圆柱形管的形状，因此导管210易于设置在现有的管子上。即，即使当导管210的直径与现有管子的直径彼此不同时，也可以利用分离的密封件容易地设置导管210。 

具体地说，分离的连接凸缘246设置在导管210的两端部上，并且连接到现有的管子上。诸如O形环的密封件设置在导管210与现有管子之间，以防在处理室10中产生的诸如处理副产品的流体泄漏出来。 

此外，由于可以将对从处理室10排出的流体的运动的阻力最小化，因此可以保持真空泵100的最大排放性能。 

至少一个电极单元220设置在导管210的外周边表面上。电极单元220接收从供电单元270施加的电压以排放在导管210中的等离子体210。即，当供电单元270将电压施加到电极单元220时，由于电极单元220与地面电极280之间的压差而在导管210中发生等离子体排放。 

由于施加到电极单元220的电压是交流（AC）电压，因此结构更简单并且设备成本比现有射频（RF）驱动方法中的设备成本低。 

如图3和图4中所示，电极单元220形成在导管210的外周边表面上以具有围绕导管210的一部分的预定长度的环形形状。电极单元220由诸如铜的具有高导电性的金属材料形成。 

因此，由于基本上防止了电极单元220与导管210中的诸如非反应气体或废气的处理副产品之间的直接接触，因此延长了电极单元220的寿命。 

尽管两个电极单元220以预定间隔布置在导管210的外周边表面上，但是本实施方式不限于电极单元220的数量。应该理解的是，可以根据施加到导管210的能量的量来调整电极单元220的数量和长度以便等离子体排放。 

导管210由诸如陶瓷或石英的等离子体材料形成，并且电极单元220由诸如铜或不锈钢的金属材料形成。由于所述材料具有不同的物理特性，并且特别是具有高弹性与刚性，因此很难将所述材料紧密地附接在一起。 

同样，当在导管210与电极单元220之间形成空间时，在空间中发生诸如电流泄漏的寄生漏极（parasitic drain），由此减小了导管210中的等离子体的排放效率。 

此外，在导管210中在约1,000℃的高温下发生等离子体排放，并且电极单元220接收来自供电单元270的电压以产生电阻热。由于因为导管10与电极单元220具有不同的热膨胀系数而在导管210与电极单元220之间存在体积差，因此减小了导管210与电极单元220之间的接触效率，由此减小了在导管210中的等离子体排放效率。 

因此，根据本发明的现有实施方式，缓冲器单元230布置在导管210与电极单元220之间，以提高导管210与电极单元220之间的粘结力。 

由于必须将电压从电极单元220施加到导管210的外周边表面上以在导管210中产生等离子体排放，因此缓冲单元230必须由具有导电性的材料形成。由于必须将缓冲单元230布置在导管210与电极单元220之间以将导管210与电极单元220紧密地附接在一起，因此缓冲器单元230也必须由具有弹性的材料形成。 

即，缓冲单元230可以由诸如导电聚合物材料的具有高导电性的弹性物质形成。可以经由导电性的缓冲单元230将电压从电极单元220施加到导管210的外周边表面上，并且导管210与电极单元220可以由于具有弹性本体的缓冲单元230而彼此紧密地附接。 

由于缓冲器单元230布置在导管210与电极单元220之间，因此优选的是缓冲器单元230的直径大于导管210的直径并且小于电极单元220的直径。优选地的是，缓冲器单元230具有围绕导管210的一部分的与电极单元220类似的环形形状，并且具有与电极单元220的长度相应的长度。 

等离子体反应器200还包括外管240，导管210、电极单元220以及缓冲单元230插入外管240中。由于导管210、电极单元220和缓冲单元230布置在外管240中，因此等离子体反应器200具有双管结构。 

由诸如绝缘陶瓷或石英的高介电常数介电物质形成的导管210在等离子体排放过程中在真空状态中具有约1000℃的高温，并且因此导管210自身可能破裂或损坏或在导管210与围绕导管210的周边管之间的连接部分可能破裂。 

因此，由于等离子体反应器200具有外管240布置在导管210的外部的双管结构，因此如上所述当导管210破裂或损坏时可以防止诸如处理副产品的流体泄露出来。 

由于密封凸缘242设置在导管210与外管240的两个端部上，因此可以牢固地密封导管210与外管240之间的空间。即，如图3中所示，可以通过将诸如O形环的密封件248设置在导管210与外管240的两个端部上并且将密封凸缘242接合到外管240的两个端部上来密封导管210与外管240之间的空间。 

导线孔244形成在外管240的外周边表面上。通过导线孔244引入导线以将电压施加到供电单元270。 

等离子体反应器200还包括设置在导管210与外管240之间的空间中的传感器单元250。当由于导管210中的高热冲击或由多个外部与内部物理因素造成的应力的积累使导管210自身破裂或损坏或者导管210与围绕导管210的周边管之间的连接部分破裂时，传感器单元250可以探测到从导管210泄漏出的流体并且可以使等离子体反应器200的运行停止。 

等离子体反应器200还包括设置在外管240的外周边表面上的冷却单元260。冷却单元260形成为具有围绕外管240的外周边表面的形状以防止过度加热电极单元220。 

即，设置在导管210的外周边表面上的电极单元220不仅接收通过接收来自供电单元270的电压产生的电阻热而且接收来自在其中以高温产生等离子体排放的导管210的高热量。为防止电极单元220由于热量而损坏，因此设置冷 却单元260。 

入口262与出口264设置在冷却单元260的一个端部上，通过入口262或出口264将冷却介质引入冷却单元260或从冷却单元260排放。 

图5至图8是示意性示出根据本发明的实施方式的用于处理排放流体的装置的视图。将参照图5至图8详细地说明用于处理排放流体的装置的布置。 

参照图5，等离子体反应器200设置在处理室10与真空泵100之间。即，由于等离子体反应器200设置在真空泵100的前方，因此等离子体反应器200可以有效地分解从处理室10排出的处理副产品，由此防止能量浪费。具体地说，由于等离子体反应器200可以控制诸如处理副产品的颗粒的尺寸，因此当处理副产品是固态形式的处理副产品时，等离子体反应器200可以进一步提高引入到真空泵100中的固态形式的处理副产品的可移动性，以减小在真空泵100中的累积量，由此延长了真空泵100的寿命。 

参照图6与图7，在处理室10与真空泵100之间以串联或并联布置设有多个等离子体反应器200。即，由于根据处理两个或多个等离子体反应器200以多种方式布置在处理室10的内部，因此可以根据处理环境适当地净化诸如处理副产品的流体。 

具体地说，当多个等离子体反应器200以串联或并联布置连接在处理室10与真空泵100之间时，施加到等离子体反应器200的电压可以不同并且可以根据电压的变化执行有顺序的净化处理。即，由于可以在一个等离子体反应器200中处理预定量的处理副产品，并且在另一个等离子体反应器200中处理其它处理副产品，因此即使当同时引入多种处理副产品时也可以执行有效的净化处理。 

此外，可以通过将不同的反应气体喷射到多个等离子体反应器200中来执行有顺序的净化处理。即，由于预定量的处理副产品可以通过与一种反应气体反应而在一个等离子体反应器200中被处理，并且其它处理副产品可以通过与另外的反应气体反应而在另外的等离子体反应器200中被处理，因此可以根据处理副产品的类型执行有效的净化处理。 

参照图8，辅助泵300设置在等离子体反应器200的前方以增加真空泵100的排放速度。如上所述，这由于布置在等离子体反应器200的前方辅助泵300的排放动作而基本上防止了在等离子体发生器200中产生的物质退回到处理室10中，并且防止在等离子体反应处理中发生的压力条件的变化影响处理室10中 的压力状态。 

如图6与图7中所示，即使在设置辅助泵300时，也设置多个等离子体反应器200，并且多个等离子体反应器200以串联或并联布置连接在辅助泵300与真空泵100之间。已经在上面描述了等离子体反应器200的功能与作用，并且因此将不在这里重复说明。 

用于处理排放流体的装置的等离子体反应器200不仅可以有效地用于处理处于粉末形状与气体状态中的诸如非反应气体或废气的处理副产品而且还可以有效地用于处理在制造半导体的处理中的原子层沉积（ALD）中使用的液体前驱物。 

对于本领域中的技术人员而言显而易见的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的上述示例性实施方式做出多种修改。因此，本发明旨在覆盖全部这种修改，前提是它们在所附权利要求与它们等效物的范围内。 

<附图标记> 

100:真空泵/200：等离子体发生器 

210:导管/220：电极单元 

230:缓冲器单元/240：外管 

250:传感器单元/260：冷却单元 

270:供电单元/280：地面电极 

300:辅助泵/400：洗涤器 。

Claims (11)

1.一种用于处理排放流体的装置，其中该装置将在用于制造半导体、显示面板或太阳能电池的装置的处理室中产生的流体排放到外部，其中用于处理排放流体的所述装置包括：

真空泵，其连接到所述处理室，将所述处理室的内部抽成真空，并且将在所述处理室中产生的所述流体排放到外部；以及

等离子体反应器，在其中形成等离子体并且将在所述处理室中产生的流体分解，

其中所述等离子体反应器包括：

绝缘导管，其设置在所述处理室与所述真空泵之间并且设有所述流体在其中分解的空间；

至少一个电极单元，其设置在所述导管的外周边表面上并且接收形成等离子体的电压；以及

缓冲单元，其由导电弹性物质形成并且布置在所述导管与所述电极单元之间，以将所述导管与所述电极单元紧密地附接在一起。

2.根据权利要求1所述的用于处理排放流体的装置，其中所述导管由高介电常数介电物质形成。

3.根据权利要求1所述的用于处理排放流体的装置，其中所述电极单元具有围绕所述导管的预定长度的环形形状。

4.根据权利要求3所述的用于处理排放流体的装置，其中所述缓冲单元形成在所述电极单元的内表面上以具有围绕所述导管的环形形状，并且由导电弹性材料形成。

5.根据权利要求1所述的用于处理排放流体的装置，其中所述等离子体反应器还包括：

外管，所述导管插入到其中，以及

密封凸缘，其设置在所述导管与所述外管的两个端部上以密封在所述导管与所述外管之间的空间。

6.根据权利要求1所述的用于处理排放流体的装置，其中所述等离子体反应器还包括设置在所述导管与外管之间的传感器单元以探测从所述导管泄漏出的所述流体。

7.根据权利要求1所述的用于处理排放流体的装置，其中所述等离子体反应器还包括设置在外管的外周边表面上的冷却单元以防止过度加热电极单元。

8.根据权利要求1所述的用于处理排放流体的装置，其中所述等离子体反应器还包括将交流(AC)电压施加到所述电极单元的供电单元。

9.根据权利要求1所述的用于处理排放流体的装置，其中设有多个所述等离子体反应器，并且多个所述等离子体反应器以串联或并联布置连接在所述处理室与所述真空泵之间。

10.根据权利要求1所述的用于处理排放流体的装置，还包括设置在所述处理室与所述等离子体反应器之间的辅助泵以增加所述真空泵的排放速度。

11.根据权利要求10所述的用于处理排放流体的装置，其中设有多个所述等离子体反应器，并且多个所述等离子体反应器以串联或并联布置连接在所述辅助泵与所述真空泵之间。