CN117858748A - 共定位于衬底处理系统上的紧凑型气体分离器设备 - Google Patents

Abstract

气体分离器设备包括第一室和第一出口，第一室包括用于接收包括第一气体和第二气体的气体混合物的第一入口。第一和第二珀耳帖设备安装到第一室以将第一室冷却到第一温度。第二室连接到第一室并包括第二出口。第三和第四珀耳帖设备分别安装到第一和第二珀耳帖设备以及第二室以将第二室冷却到第二温度。珀耳帖设备被配置为冷凝第一室中的气体混合物中的第二气体并经由第一出口输出第一气体。珀耳帖设备被配置成将从第一室接收的冷凝的第二气体在第二室中转化为第二气体并且经由第二出口输出第二气体。

Description

共定位于衬底处理系统上的紧凑型气体分离器设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年8月23日提交的美国临时申请No.63/236,014的权益。上述引用的申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及共定位在衬底处理系统上的紧凑型气体分离器设备。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分中描述的范围内的当前指定的发明人的工作以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

衬底处理系统通常包括多个站(也称为处理室或处理模块)，这些站对诸如半导体晶片之类的衬底执行沉积、蚀刻和其他处理。可以在衬底上执行的处理的示例包括化学气相沉积(CVD)处理、化学增强等离子体气相沉积(CEPVD)处理、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理、溅射物理气相沉积(PVD)处理、原子层沉积(ALD)和等离子体增强ALD(PEALD)。可以在衬底上执行的处理的附加示例包括但不限于蚀刻(例如，化学蚀刻、等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、原子层蚀刻(ALE)、等离子体增强ALE(PEALE)等)和清洁处理。

在处理期间，衬底被布置在衬底支撑件上，例如站中的基座上。在沉积期间，将包含一种或多种前体的气体混合物引入站中，并且可以任选地激发等离子体以激活化学反应。在蚀刻期间，将包括蚀刻气体的气体混合物引入站中，并且可以可选地激发等离子体以激活化学反应。计算机控制的机器人通常按照衬底要被处理的顺序将衬底从一个站传送到另一站。

原子层沉积(ALD)是一种薄膜沉积方法，它依次执行气态化学处理，以在材料表面(例如半导体晶片等衬底的表面)沉积薄膜。大多数ALD反应至少使用两种称为前体(反应物)的化学物质，它们每次一种前体以连续、自限的方式与材料表面发生反应。通过反复暴露于单独的前体，薄膜逐渐沉积在材料的表面上。热ALD(T-ALD)在加热处理室中进行。使用真空泵和受控的惰性气体流将处理室维持在低于大气压的压力下。将要涂覆ALD膜的衬底放置在处理室中，并在开始ALD处理之前使其与处理室的温度平衡。原子层蚀刻包括一个序列。该序列在自限性化学改性步骤和蚀刻步骤之间交替。化学改性步骤仅影响衬底的顶部原子层。蚀刻步骤仅从衬底上去除化学改性区域。该序列允许从衬底上去除各个原子层。

发明内容

一种气体分离器设备包括第一室、第一和第二珀耳帖设备、第二室以及第三和第四珀耳帖设备。第一室包括用于接收包括第一气体和第二气体的气体混合物的第一入口，以及第一出口。第一和第二珀耳帖设备被安装到所述第一室以将所述第一室冷却到第一温度。第二室连接至所述第一室并包括第二出口。第三和第四珀耳帖设备分别安装到所述第一和第二珀耳帖设备以及所述第二室，以将所述第二室冷却到高于所述第一温度的第二温度。所述第一、第二、第三和第四珀耳帖设备被配置为：将所述第一室内的所述气体混合物中的所述第二气体冷凝，并通过所述第一出口输出所述第一气体。所述第一、第二、第三和第四珀耳帖设备被配置为：将从所述第一室接收到的冷凝的第二气体在所述第二室中转化为所述第二气体，并通过所述第二出口输出所述第二气体。

在附加特征中，所述气体分离器设备还包括控制器，所述控制器被配置为向所述第一和第二珀耳帖设备供应第一电压以将所述第一室冷却至所述第一温度，并且向所述第三和第四珀耳帖设备供应第二电压以将所述第二室冷却至所述第二温度。

在附加特征中，所述气体分离器设备还包括附接至所述第三和第四珀耳帖设备的冷却组件，以将所述第三和第四珀耳帖设备的相对侧冷却至高于所述第二温度的第三温度。

在附加特征中，所述气体分离器设备还包括：选择性地连接所述第一室和第二室的阀；以及控制器，其用于控制所述阀以选择性地将所述冷凝的第二气体从所述第一室传送至所述第二室。

在附加特征中，所述气体分离器设备还包括：液位传感器，其用于感测所述第一室中的所述冷凝的第二气体的液位。所述控制器被配置为基于所述液位控制所述阀。

在附加特征中，所述第一出口经由质量流量控制器将所述第一气体供应至衬底处理室；以及所述第二出口将所述第二气体供应至减排设备。

在附加特征中，所述气体分离器设备位于衬底处理工具中。

在附加特征中，所述气体分离器设备还包括：多个阀；以及用于控制所述阀的控制器。所述控制器被配置为控制所述阀以实现以下至少一项：响应错误而关闭所述气体分离器设备；控制所述第一气体从所述第一出口到衬底处理室的流量；将所述第一气体流从第二出口转移至减排设备；清扫所述气体分离器设备；以及防止气体从所述气体分离器设备回流到所述气体分离器设备上游的系统中。

在附加特征中，一种系统包括：多个所述气体分离器设备；多个衬底处理室；以及减排设备。所述多个气体分离器设备中的第一气体分离器设备接收气体混合物，将所述第一气体供应至所述衬底处理室中的第一衬底处理室，并将所述第二气体供应至所述减排设备。所述多个气体分离器设备中的第二气体分离器设备接收所述气体混合物，将所述第一气体供应至所述衬底处理室中的第二衬底处理室，并将所述第二气体供应至所述减排设备。

在附加特征中，所述多个气体分离器设备中的第三气体分离器设备接收所述气体混合物，并且响应于所述第一气体分离器设备故障，将所述第一气体供应至所述第一衬底处理室，并将所述第二气体供应至所述减排设备。

在还有的其他特征中，一种系统包括第一、第二和第三气体分离器设备。第一气体分离器设备被配置成接收包括第一气体和第二气体的气体混合物，分离所述第一气体和第二气体，将所述第一气体供应到第一衬底处理室，并将所述第二气体供应到减排设备。第二气体分离器设备被配置成接收所述气体混合物，分离所述第一气体和第二气体，将所述第一气体供应到第二衬底处理室，以及将所述第二气体供应到所述减排设备。第三气体分离器设备被配置为接收所述气体混合物，分离所述第一气体和第二气体，并响应于所述第一气体分离器设备故障，将所述第一气体供应到所述第一衬底处理室，并将所述第二气体供应到所述减排设备。所述第一、第二和第三气体分离器设备位于包括所述第一和第二衬底处理室的衬底处理工具中。

在附加特征中，第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个包括第一室、第一和第二珀耳帖设备、第二室以及第三和第四珀耳帖设备。第一室包括用于接收所述气体混合物的第一入口和连接到所述衬底处理室中的相应的一个衬底处理室的第一出口。第一和第二珀耳帖设备安装到所述第一室以将所述第一室冷却到第一温度。第二室连接至所述第一室并包括连接至所述减排设备的第二出口。第三和第四珀耳帖设备分别安装到所述第一和第二珀耳帖设备以及所述第二室，以将所述第二室冷却到高于所述第一温度的第二温度。所述第一、第二、第三和第四珀耳帖设备被配置为：将所述第一室内的所述气体混合物中的所述第二气体冷凝，并通过所述第一出口输出所述第一气体。所述第一、第二、第三和第四珀耳帖设备被配置为：将从所述第一室接收到的所述冷凝的第二气体在所述第二室中转化为所述第二气体，并通过所述第二出口输出所述第二气体。

在附加特征中，所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个还包括控制器，所述控制器被配置为向所述第一和第二珀耳帖设备供应第一电压以将所述第一室冷却到所述第一温度以及向所述第三和第四珀耳帖设备供应第二电压以将所述第二室冷却至所述第二温度。

在附加特征中，所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个包括附接至所述第三和第四珀耳帖设备的冷却组件，以将所述第三和第四珀耳帖设备的相对侧冷却至第三温度，所述第三温度高于所述第二温度。

在附加特征中，所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个还包括：选择性地连接所述第一室和第二室的阀；以及控制器，其被配置为控制所述阀以选择性地将冷凝的第二气体从所述第一室传送至所述第二室。

在附加特征中，所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个还包括：液位传感器，其用于感测所述第一室中的所述冷凝的第二气体的液位。所述控制器被配置为基于所述液位控制所述阀。

在附加特征中，所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个还包括多个阀和控制器。控制器被配置为控制所述阀以实现以下至少一项：响应错误而关闭所述气体分离器设备；控制所述第一气体从所述第一出口到所述衬底处理室中的相应的一个衬底处理室的流量；将所述第一气体流从所述第二出口转移至减排设备；清扫所述气体分离器设备；以及防止气体从所述气体分离器设备回流到所述气体分离器设备上游的系统中。

根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。

附图说明

根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：

图1示出了包括根据本发明的气体分离器设备(下文中称为分离器设备)的系统的框图；

图2示出了根据本公开的分离器设备的示例；

图3A-3C示出了与根据本公开的分离器设备一起使用的阀系统；

图4示出了与根据本公开的分离器设备一起使用的珀耳帖设备的示例；

图5示出了根据本公开的包括多个分离器设备的系统的示例，该系统包括与多个处理模块一起使用的冗余分离器设备；

图6A和图6B示出了根据本发明的包括多个处理模块和多个分离器设备的衬底处理系统的示例；以及

图7和图8示出了在图6A和6B中的衬底处理系统中使用的处理模块的非限制性示例。

在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。

具体实施方式

本公开提供了一种紧凑型气体分离器设备。紧凑型气体分离器设备执行原位气体净化，以将处理气体输送至衬底处理系统的处理模块。在本公开中，衬底处理系统也称为衬底处理工具或简称为工具。气体分离器设备(下文中“分离器设备”)从气体源接收气体混合物。分离器设备输出两种独立的气流，而不是气体加液体流。两种独立的气流称为初级气流和次级气流。随后，两种气流都可以通过各自的质量流量控制器(MFC)供应至处理模块。或者，将初级气流供应至处理模块。如果不需要，次级气流可以绕过处理模块并可以通过减排系统进行处理。由于其紧凑的尺寸，分离器设备可以与工具本身上的气箱位于同一位置，而不是远离工具放置。分离器设备使用两个或更多个珀耳帖级。该分离器设备不包括泵等移动组件，这降低了分离器设备的故障率。

分离器设备包括紧凑的双级(即双室)气体分离系统。气体分离系统通过冷凝从气体混合物中分离气体。气体分离系统允许将分离的气体之一供应至处理模块。气体分离系统允许其他分离的气体绕过处理模块。分离器设备包括双珀耳帖热控制级。双珀耳帖热控制级允许旁路气体的冷凝和再蒸发。分离器设备可以精确控制通过MFC进入处理模块的前体气体的浓度和流量。对前体气体浓度和流量的精确控制可显著提高产量和膜质量。

目前，气体分离是使用大型气柜式装置从工具远程进行的。该装置位于半导体制造厂(fab)的被称为子厂(subfab)的区域。子厂容纳支持设备，例如用于洁净室中的工具的化学品输送、净化、回收和销毁系统。相比之下，分离器设备结构紧凑，并且可以共同定位在工具本身上。此外，由于其紧凑的尺寸，可以在工具上设置多个分离器设备。例如，可以为每个处理模块提供一个分离器设备。可以为每个处理模块提供备用分离器设备。备用分离器设备可以在两个或更多个处理模块的分离器设备之间共享，等等。分离器设备的紧凑尺寸允许分离器设备共同定位在工具上的气箱内或紧邻其附近。与替代方案相比，共同定位可减少系统总占地面积和成本。

分离器设备将前体气体与溶剂分离。分离器设备布置在气体供应源和处理模块上游的MFC之间。气体分离可用于控制反应物物质向处理模块的供应。例如，在一些处理中，使用碳基图案化膜来为衬底的下伏层提供比传统光致抗蚀剂更好的选择性和保护。该膜通过干法处理(例如灰化)去除。

在涉及碳膜沉积的处理中，通常任何含碳化学品(例如，储存反应物的溶剂)都会沉积碳膜。采用严格的控制来控制膜的污染、掺杂、电导率、机械性能等。多种反应物产生多种产物，这些产物又继续相互反应。有时反应可能是可逆的，因此最终生产的膜难以预测和控制。分离器设备以尽可能少的反应物沿单一方向并朝向一种或两种特定的已知产物驱动化学反应。

此外，分离器设备还提供其他优点。例如，某些反应物和溶剂可能会造成安全隐患。按照安全法规分离和处置它们可能具有挑战性。例如，诸如纯乙炔气体之类的反应物无法在没有爆炸危险的情况下进行压缩和存储。通常，乙炔在二甲基甲酰胺(DMF)存在下进行压缩，形成安全的浓缩溶液。

乙炔不是一种特别稳定的化合物，并且会随着时间的推移而分解。机械冲击(例如突然的压力或温度变化)等外部因素可能会引发分解。分解过程充满能量，这意味着高质量浓度的乙炔(例如高压钢瓶)可能会爆炸。因此，乙炔气很少以其纯净形式储存。

相反，乙炔气体在有限的压力下溶解在液体(如碳酸饮料)中储存。在使用过程中，气瓶上的压力被释放，从而使气体从液体中析出并可供使用。通常，使用的液体是DMF。DMF在室温下具有低蒸气压(即在1个大气压下具有高沸点)。因此，圆筒出口处的痕量DMF较低(例如，足够低的DMF量使得DMF不会被视为反应物)。

然而，DMF是一种有毒化学品，在一些国家被禁止。相反，丙酮被用作液体。然而，丙酮比乙炔具有更高的蒸气压(即在1个大气压下沸点更低)。因此，气缸出口处存在较高比例的丙酮蒸气，这会产生不需要的反应和膜沉积。更成问题的是，储存乙炔的钢瓶可以储存的最大压力也很低。随着气缸压力在消耗过程中降低，出口处丙酮/乙炔的比例显著变化，这反过来会降低膜质量。

任何大量丙酮作为反应物的存在都会对目标膜产生不利影响。丙酮/乙炔比率的变化会产生不一致的结果。如果没有分离或稳定机制，在处理模块中处理的两个晶片就不会产生(相当接近)相同的结果。分离器设备通过将丙酮与乙炔分离来解决这些问题。此后，丙酮可以从处理模块中绕过并可以安全地处理(例如，使用减排系统)。

分离器设备的功能类似于黑匣子，接收气体混合物并输出两种(或多种)分离气体，而不是气体加液体混合物等。分离机制是物理的(即基于基于温度的珀耳帖效应)。分离机制不涉及任何化学反应(或泵等运动组件)。因此，每个输出流将仅包含输入混合物中存在的化合物。初级和次级(即副产品)输出均可用于处理衬底。或者，可以减少次级副产物。

分离器设备不限于仅两个气体或阶段。对于具有不同沸点的多种气体的不同输入混合物，可以使用附加级(即，附加室以及附加珀耳帖级)。附加阶段可以具有附加的温度设定点以单独分离出气体(例如，当丙酮-乙炔混合物也被水污染时)。

紧凑的尺寸允许分离器设备集成在靠近使用点的位置(例如，在严格控制气体总质量流量的原子层沉积或ALD处理模块中)。紧凑的尺寸还允许分离器设备以并行冗余配置进行扩展，以用于气体流量要求高于单个分离器设备可实现的处理。具有多个分离器设备的配置线性地缩放其组合流量能力(即，N个分离器设备的流量是单个分离器设备的N倍)。可以使用额外的分离器设备来提供冗余，以增加生产正常运行时间。例如，在3×2配置中(即，3个分离器设备与2个处理模块一起使用)，三个分离器设备中的两个分别提供从一个供给缸到两个处理模块的气体分离。两个分离器设备中的每一个的尺寸都被设计成满足一个处理模块的流量要求。第三分离器设备提供冗余。如果两个分离器设备之一发生故障，则第三个分离器设备取代发生故障的分离器设备。在计划和执行维护的同时，整个系统可以不间断地继续运行。

本公开的组织如下。图1示出了包括分离器设备的系统的总体框图。图2详细示出了分离器设备的示例。图3A-3C示出了与分离器设备一起使用的各种阀。图4示出了与分离器设备一起使用的珀耳帖设备的示例。图5示出了使用冗余分离器设备的示例。图6A和6B示出了包括多个处理模块和分离器设备的工具的示例。图7和图8示出了在图6A和6B所示的工具中使用的处理模块的非限制性示例。图7示出了ALD处理模块的示例，图8示出等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理模块的示例。

图1示出了包括根据本公开的分离器设备的系统10的总体框图。系统10包括气体源12、分离器设备14、处理模块16和减排设备18。气体源12供应气体或更常见地供应包括两种或更多种成分气体的气体混合物。例如，气体混合物中的成分气体包括将经由MFC(如图6A和图6B所示)供应至处理模块16的反应气体和一种或多种其他气体。分离器设备14接收气体混合物并从气体混合物输出两种或更多种成分气体。例如，分离器设备14将反应物与气体混合物中的其他气体分离。反应物经由MFC供应至处理模块16。其他气体供应至减排设备18以用于安全处理和/或处置。分离器设备14在下文中参考图2至图4示出并描述。

分离器设备

图2示出了分离器设备14的示例。分离器设备14包括两对珀耳帖设备。第一对珀耳帖设备包括第一珀耳帖设备22和第二珀耳帖设备24。第二对珀耳帖设备包括第三珀耳帖设备26和第四珀耳帖设备28。分离器设备14还包括两个室。一般而言，当气体混合物包括N种成分气体时，分离器设备14包括N个室。第一室称为冷凝液收集器30。第二室称为蒸发器32。蒸发器32布置在下方并通过阀V3 34连接至冷凝液收集器30。

第一珀耳帖设备22安装在冷凝液收集器30的第一侧上。第二珀耳帖设备24安装在第一珀耳帖设备22和蒸发器32的第一侧上。第三珀耳帖设备26安装在冷凝液收集器30的第二侧上。第四珀耳帖设备28安装到第三珀耳帖设备26和蒸发器32的第二侧。

控制器20向第一、第二、第三和第四珀耳帖设备22、24、26、28供应电流。冷却组件36、38分别附接到第二和第四珀耳帖设备24、28。冷却剂(例如，处理冷冻水)通过冷却组件36、38循环。

参照图4详细了描述珀耳帖设备。简言之，冷却组件36、38中的冷却剂保持在第一温度。因此，第二和第四珀耳帖设备24、28的邻近冷却组件36、38的第一侧处于第一温度。当电流被供应到第二和第四珀耳帖设备24、28时，第二和第四珀耳帖设备24、28的第二侧冷却到第二温度。第二温度低于第一温度。因此，第一和第三珀耳帖设备22、26的与第二和第四珀耳帖设备24、28的第二侧相邻的第一侧处于第二温度。

与第二和第四珀耳帖设备24、28的第二侧相邻的蒸发器32的第一侧和第二侧也处于第二温度。当电流被供应到第一和第三珀耳帖设备22、26时，第一和第三珀耳帖设备22、26的第二侧冷却到第三温度。第三温度低于第二温度。因此，与第一和第三珀耳帖设备22、26的第二侧相邻的冷凝液收集器30的第一侧和第二侧也处于第三温度。

由于蒸发器32处于第二温度并且冷凝液收集器30处于小于第二温度的第三温度，因此蒸发器32比冷凝液收集器30热。如下文所解释的，要旁通的气体在冷凝液收集器30中被液化。液体被传送至蒸发器32。蒸发器32将液体转变成气态。控制器20根据由气体源12供应的气体混合物的成分气体的性质来设定第一、第二和第三温度。

冷凝液收集器30具有连接至气体源12的入口50。冷凝液收集器30具有经由MFC(如图6A和6B所示)连接至处理模块16的出口52。蒸发器32具有连接至减排设备18的出口54。冷凝液收集器30经由入口50从气体源12接收气体混合物(例如，乙炔和丙酮)。冷凝液收集器30通过如上所述的第一和第三珀耳帖设备22、26被冷却至第三温度。由于丙酮在1个大气压下的沸点比乙炔低，因此气体混合物中的丙酮冷凝并积聚在冷凝液收集器30中。然而，乙炔不冷凝并通过出口52输出。

冷凝液收集器30包括液位传感器56。液位传感器56感测冷凝液收集器30中积累的冷凝丙酮的液位。当冷凝液收集器30中积累的冷凝丙酮的量达到预定水平时，控制器20打开阀V3 34。积聚在冷凝液收集器30中的冷凝丙酮流入蒸发器32。

如上所述，蒸发器32被第二和第四珀耳帖设备24、28冷却至第二温度。第二温度足以将冷凝的丙酮转化成气态。丙酮经由出口54输出到减排设备18。减排设备18根据适用的安全法规以安全的方式处理丙酮。

阀组

图3A-3C示出了与分离器设备14一起使用的阀系统61。控制器20如下操作与分离器设备14结合的阀。图3A示出了包括分离器设备14和阀的系统61的框图。图3B示出了阀组60，阀布置在阀组60上。如图3C示出了真值表，该真值表示出了由控制器20控制的阀的操作。

在图3A中，阀组60的气体入口70(也在图3B中示出)接收来自气体源12的气体混合物(例如，乙炔和丙酮)。气体混合物流过止回阀72(如下描述的止回阀)和阀V2 74进入分离器设备14的入口50。

阀组60的清扫气体入口71(也在图3B中示出)接收来自清扫气体源(例如，参见图6A和6B中的气体源202)的清扫气体(例如，惰性气体)。清扫气体流经止回阀76、调节器78和阀V1 80进入分离器设备14的入口50。调节器78调节清扫气体经过阀V1 80进入分离器设备14的入口50的流量。

止回阀72、76是用于防止回流的单向阀。例如，通常以比乙炔更高的压力供应惰性清扫气体(例如N₂)。当分离器设备14被清扫时，止回阀76关闭以防止N₂回流到设施供应管线中，该设施供应管线可以在许多工具之间共享。类似地，如果分离器设备14中的压力增加(例如，由于部件故障)，则关闭止回阀72以防止乙炔回流到N₂管线中。止回阀72、76较小并且堆叠在每个上锁挂牌(LOTO)阀(如下所述)下方。由于止回阀一般既不复杂也不大，因此止回阀可以与某些型号的调节器和阀集成在一起。

阀V3 34已在上面参考图2进行了描述，因此不再重复。冷凝液收集器30的出口52通过阀V4 82经由阀组60的气体出口97(也在图3B中示出)连接到处理模块16。更具体地，冷凝液收集器30的出口52通过阀V482经由阀组60的气体出口97连接到与处理模块16(图6A和6B中示出)相关联的MFC。蒸发器32的出口54通过限流孔84(如下所述)连接至阀组60的出口98(也在图3B中示出)。阀组60的出口98连接至减排设备18。

限流孔84是金属膜上的小孔。限流孔84的尺寸被特别设定以产生通过系统的总质量流的上限。限流孔84有两个功能。首先，减排设备通常被额定为在任何时间处理预定量的可燃/有毒材料(例如，为了遵守环境和安全许可)。限流孔84的尺寸可以匹配这些额定值。限流孔84限制在任一时刻通过减排设备18的有毒物/可燃物的总量。其次，如果液体(任何类型)进入从蒸发器32至减排设备18的输出管线，则该液体可在限流孔84处停止并在进入减排设备18之前缓慢蒸发成气体。由于燃气涡轮泵(减排设备18的一部分或上游)可能被液体损坏，因此限流孔84防止液体流到通向处理模块16的气体出口97以防止这种损坏。

阀V6 88连接在分离器设备14的入口50和出口52之间。阀V688的操作在下面参考图3C所示的真值表进行描述。阀V6 88的出口连接到阀V4 82和V5 86的入口。阀V5 86的出口连接在蒸发器32的输出54和限流孔84之间。下面参考图3C所示的真值表来描述V6 88和V5 86的操作。

开关SW1 90连接到分离器设备14的入口50和阀V6 88的入口。开关SW2 92连接在限流孔84和减排设备18的入口之间。SW1 90是系统的上部安全压力开关。开关SW2 92感测减排设备18中真空的存在。如果开关SW1 90跳闸，则应释放减排管线的压力。然而，减排设备18不是专用的(即，减排设备18可以由多个处理模块共享)。其他因素可能影响压力释放是否可操作或者是否具有可用于接受来自分离器设备14的有毒输出物的容量和气体兼容性。开关SW2 92确保通向减排真空系统的管线打开。

在一些情况下，待排出的气体应当以较高的压力容纳在分离器设备14内，而不是将气体排出，以避免产生潜在的不安全条件。例如，潜在的不安全状况包括将气体与自燃/不相容气体混合、填充可能正在维护的管线等。根据行业标准，硬件继电器联锁用于指示这些类型的安全状况的存在。这些开关是创建安全联锁系统的备用的独立传感器。

图3B示出了阀组60。阀组60包括阀V1 80、V2 74、V3 34、V4 82、V5 86和V6 88。阀组60包括开关SW1 90和SW2 92(分别示出为S1和S2)。另外，阀组60包括上锁挂牌(LOTO)阀93、94、95、96。LOTO阀是手动阀。LOTO阀是可能用于遏制有毒物质扩散或潜在危险的任何类型系统的行业标准。LOTO阀用于隔离与正在执行的工作无关的危险的系统部分。例如，分离器设备14下游的部件(例如，MFC)可能需要更换。这种更换通常需要破坏气体管线系统并且可能将分离器设备14中的气体排放到大气中。相反，利用LOTO阀，维修人员可以关闭相关的LOTO阀以隔离分离器设备14。将带有标签的安全锁放置在关闭的LOTO阀上可以防止其他人在对分离器下游部件进行工作时打开LOTO阀。

图3C示出了真值表。真值表指示控制器20如何控制阀V1 80、V2 74、V3 34、V4 82、V5 86和V6 88。在真值表中，X表示阀关闭。O表示阀打开。DC表示无关(DC)条件(即阀是打开还是关闭是无关紧要的)。如果发生错误(例如，开关SW2 92没有检测到减排设备18的真空)，则所有阀都关闭以防止潜在的危险状况。为了使气体(例如乙炔)从分离器设备14的出口52流至处理模块16，关闭阀V1 80、V3 34、V5 86和V6 88。阀V2 74和V4 82打开。为了将气体(例如丙酮)从分离器设备14的出口54转移到减排设备18，关闭阀V3 34、V4 82和V6 88。阀V5 86打开。阀V1 80和V2 74是打开还是关闭是无关紧要的。为了将液体从冷凝液收集器30移动到蒸发器32，阀V334打开。阀V1 80、V2 74、V4 82、V5 86和V6 88是打开还是关闭是无关紧要的。为了清扫分离器设备14，阀V1 80、V3 34和V5 86打开。阀V2 74和V4 82关闭。阀V6 88是打开还是关闭是无关紧要的。

珀耳帖设备

图4示出了珀耳帖设备100的示例。珀耳帖设备100的以下描述同样适用于第一、第二、第三和第四珀耳帖设备22、24、26和28。由于珀耳帖效应，珀耳帖设备100作为热电冷却器操作。珀耳帖设备100包括第一板102和第二板104。多个P型和N型半导体材料柱106、108以交替方式布置并且彼此串联连接。柱106、108布置在第一板102和第二板104之间。互连材料110插在柱106、108与第一板102和第二板104之间。

控制器20(如图2所示)提供流经珀耳帖设备100的直流电(DC)。来自珀耳帖设备100的第一侧(例如，第一板102)的热量被传递到珀耳帖设备100的第二侧(例如，第二板104)。因此，珀耳帖设备100的第一侧变得更冷，而珀耳帖设备100的第二侧变得更热。第二侧附接到散热器(例如，图2中所示的冷却组件36、38)。因此，第二侧保持在由散热器维持的预定温度，而第一侧冷却至预定温度以下。

控制器20(如图2所示)在珀耳帖设备100的末端112、114两端(即，柱106，108两端)施加DC电压。DC电流流过PN结，导致温差。第一侧(例如，第一板102)从与第一侧接触的任何物体(例如，冷凝液收集器30或蒸发器32)吸收热量。吸收的热量由柱106、108传输到珀耳帖设备100的第二侧(例如，第二板104)。

珀耳帖设备100的冷却能力与所有柱106、018的横截面总面积成比例。柱106、108的长度是较长柱和较短柱之间的平衡。较长的柱两侧之间的热阻较大，可以达到较低的温度，但会产生更多的电阻加热(即废热)。较短的柱将具有更高的电效率，但会导致更多的热量通过热传导从热侧泄漏到冷侧。对于较大的温差，较长的柱比堆叠的单独的、逐渐变大(即更厚)的柱效率低。柱逐渐变大，因为每个柱都必须去除相邻柱转移的热量和柱本身的废热。

图5示出了包括与多个处理模块一起使用的多个分离器设备的系统150的示例。多个分离器设备包括与多个处理模块一起使用的冗余分离器设备。例如，系统150包括以3×2配置布置的三个分离器设备14-1、14-2、14-3和两个处理模块PM1 16-1、PM 2 16-2。分离器设备14-1经由输入阀V180、V2 74接收气体(清扫气体和/或气体混合物)。分离器设备14-1分离气体混合物的成分气体。分离器设备14-1分别将初级气体和次级气体输出至处理模块PM1 16-1和减排设备18。分离器设备14-2也经由输入阀V1 80、V2 74接收气体。分离器设备14-2分离气体混合物的成分气体。分离器设备14-2将初级气体和次级气体分别输出至处理模块PM 2 16-2和减排设备18。

第三分离器设备14-3连接到处理模块PM1 16-1、PM 2 16-2和减排设备18。第三分离器设备14-3也经由输入阀V1 80、V2 74接收气体。第三分离器设备14-3分离气体混合物的成分气体。第三分离器设备14-3可将初级气体输出至处理模块PM1 16-1、PM 2 16-2两者。第三分离器设备14-3可将次级气体输出至减排设备18。

如果分离器设备14-1或分离器设备14-2发生故障，则第三分离器设备14-3取代发生故障的分离器设备。在计划和执行维护的同时，整个系统可以不间断地继续运行。控制器20(图2所示)可以停用发生故障的分离器设备并改为激活第三分离器设备14-3。发生故障的分离器设备可以得到维修，同时系统可以不间断地继续运行。

衬底处理系统示例

图6A和图6B示出了采用本公开的分离器设备的衬底处理系统(下文称为工具)的示例。图6A示出了工具的示例，其中分离器设备由工具的系统控制器集中控制。系统控制器执行图2所示的控制器20的功能。图6B示出了工具的示例，其中分离器设备包括相应的控制器(例如，图2中所示的控制器20)。因此，分离器设备是独立且单独的设备，其可以在工具继续正常操作的同时进行维修。在图6A和图6B中，为了简化说明，未示出分离器设备的冗余配置的示例。然而，可以将冗余的分离器设备添加到参见根据本公开的教导的图6A和6B所示的工具中。

图6A示出了工具200的示例。工具200包括气体和前体源(下文中统称为气体源)202。除了前体之外，由气体源202供应的气体的非限制性示例还包括反应物、惰性气体和其他气体。工具200包括多个分离器设备14-1、14-2、14-3、14-4(统称为分离器设备14)和相应的阀组60-1、60-2、60-3、60-4(统称为阀组60)。工具200包括由分离器设备14共享的减排设备18。替代地，虽然未示出，但根据气体的化学性质及其安全规定，一个或多个分离器设备14可连接至相应的减排设备。

工具200包括多个质量流量控制器(MFC)206-1、206-2、206-3、206-4(统称为MFC206)。MFC 206控制由各个分离器设备14供应的气体的流量。MFC 206将受控的气体质量流供应至各个脉冲阀歧管(PVM)208-1、208-2、208-3和208-4(统称为PVM 208)。

该工具包括多个处理模块(PM)210-1、210-2、210-3和210-4(统称为PM 210)。PM210包括相应的喷头209-1、209-2、209-3和209-4(统称为喷头209)。PVM 208连接到相应的喷头209。PVM 208将从相应的MFC 206接收的气体供应到相应的PM 210。PVM 208经由相应的喷头209将气体供应到PM 210。PVM 208在预定的温度和压力下供应气体。仅作为示例，仅示出了四个PM 210。工具200可以包括N个PM 210，其中N是大于2的整数。

工具200还包括系统控制器214。系统控制器214控制气体源202、分离器设备14和阀组60、MFC 206、PM 210的部件以及工具200的其他元件。下面参考图7和8示出并描述了PM210的部件和工具200的其他元件的示例。

图6B示出了工具201的另一示例。工具201与图6A所示的工具200的不同之处在于分离器设备14-1、14-2、14-3、14-4包括相应的控制器20-1、20-2、20-3、20-4(统称为控制器20)。控制器20与上面参考图2示出和描述的控制器20类似。系统控制器214与控制器20通信以接收分离器设备14的状态。除了该差异之外，工具201与图6A所示的工具200相同。由于控制器20-1、20-2、20-3、20-4与各个分离器设备14-1、14-2、14-3、14-4集成，因此分离器设备14-1、14-2、14-3、14-4作为独立的单独单元运行。

图7示出了PM 210的示例，其可以是工具200的任何PM 210。例如，PM 210可以是ALD站。即，PM 210可用于在PM 210中的衬底上执行ALD处理。下面参照图8示出并描述可在衬底上执行PECVD处理的PM 210的另一示例。虽然ALD和PECVD处理被描述为说明性示例，但是可以在PM 210中的衬底上执行其他处理。

在图7中，PM 210被配置为使用ALD处理(例如，使用热ALD或T-ALD)来处理衬底272。PM 210包括衬底支撑件(例如，基座)270。在处理期间，衬底272布置在基座270上。一个或多个加热器274(例如，加热器阵列、区域加热器等)可以布置在基座270上以在处理期间加热衬底272。另外，一个或多个温度传感器276设置在基座270中以感测基座270的温度。系统控制器214接收由温度传感器276感测到的基座270的温度。系统控制器214基于感测到的温度控制供应到加热器274的功率。

PM 210还包括喷头209。喷头209将从PVM 208接收的处理气体引入并分配到PM210中。喷头209包括杆部280。杆部280的一端连接到封闭PM 210的顶板281。PVM 208使用至少两个安装腿283-1、283-2安装到喷头209上方的顶板281。

PVM 208通过适配器282连接到喷头209的杆部280。适配器282包括在第一端上的第一凸缘279-1和在适配器282第二端上的第二凸缘279-2。凸缘279-1、279-2分别通过紧固件287-1至287-4紧固到PVM 208的底部和喷头209的杆部280。适配器包括孔285-1、285-2(统称为孔285)。孔285与PVM 208和喷头209的杆部280流体连通。喷头209的基部284大体上是圆柱形的。基部284在与PM 210的顶表面间隔开的位置处从杆部280的相对端径向向外延伸。

喷头209的基部284的面向衬底的表面包括面板286。面板286包括多个出口或特征(例如，槽或通孔)288。面板286的出口288通过适配器282的孔285与PVM 208流体连通。处理气体从PVM 208通过孔285和出口288流入PM 210。

另外，尽管未示出，但喷头209还包括一个或多个加热器。喷头209包括一个或多个温度传感器290以感测喷头209的温度。系统控制器214接收由温度传感器290感测到的喷头209的温度。系统控制器214基于感测到的温度控制供应到在喷头209中的一个或多个加热器的功率。

致动器292可操作以相对于固定的喷头209竖直地移动基座270。通过相对于喷头209竖直移动基座270，可以改变喷头209和基座270之间(即，衬底272和喷头109的面板286之间)的间隙。该间隙可以在衬底272上执行的处理期间或处理之间动态变化。在处理期间，喷头209的面板286可以比所示的更靠近基座270。

阀294连接到PM 210的排气口和真空泵296。真空泵296可以在衬底处理期间维持PM 210内部的低于大气压的压力。阀294和真空泵296用于控制PM 210中的压力并从PM 210排出废气和反应物。系统控制器214控制与PM 210相关的这些附加部件。

图8示出被配置以在衬底272上执行PECVD处理的PM 210的另一实例。为了简洁起见，图8中与图7中具有相同附图标记的部分不再进行描述。另外，为了执行PECVD处理，工具200可以包括射频(RF)生成系统(或RF源)250。RF生成系统250生成并输出RF电压。RF电压可以施加到喷头209。基座270可以是DC接地、交流(AC)接地、或浮动的，如图所示。替代地，虽然未示出，但是RF电压可以施加到基座270。喷头209可以是DC接地、AC接地或浮动的。

例如，RF生成系统250可以包括RF发生器252。RF发生器252生成RF功率。RF功率由匹配和分配网络254馈送到喷头209或基座270。在一些示例中，蒸气输送系统256将汽化的前体供应到PVM 208。供应到喷头209或基座270的RF电压激发PM 210中的等离子体以在衬底272上执行PECVD处理。可选地，感应等离子体或远离PM 210(即，在PM 210外部)产生的等离子体可用于执行PECVD处理。

前面的描述本质上仅仅是说明性的，绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改方案将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。

使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。

在一些实现方案中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何处理，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出与具体系统连接或通过接口连接的工具和其他转移工具和/或装载锁。

概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或执行程序指令(例如，软件)的一个或多个微处理器或微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定处理的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。

在一些实现方案中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，以改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。

在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供处理配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的处理的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。

因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的处理和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的处理。

示例性系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。

如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

Claims (17)

1.一种气体分离器设备，其包括：

第一室，其包括用于接收包括第一气体和第二气体的气体混合物的第一入口，以及第一出口；

第一和第二珀耳帖设备，其安装到所述第一室以将所述第一室冷却到第一温度；

第二室，其连接至所述第一室并包括第二出口；以及

第三和第四珀耳帖设备，其分别安装到所述第一和第二珀耳帖设备以及所述第二室，以将所述第二室冷却到高于所述第一温度的第二温度；

其中所述第一、第二、第三和第四珀耳帖设备被配置为：

将所述第一室内的所述气体混合物中的所述第二气体冷凝，并通过所述第一出口输出所述第一气体；以及

将从所述第一室接收到的冷凝的第二气体在所述第二室中转化为所述第二气体，并通过所述第二出口输出所述第二气体。

2.根据权利要求1所述的气体分离器设备，其还包括控制器，所述控制器被配置为向所述第一和第二珀耳帖设备供应第一电压以将所述第一室冷却至所述第一温度，并且向所述第三和第四珀耳帖设备供应第二电压以将所述第二室冷却至所述第二温度。

3.根据权利要求1所述的气体分离器设备，其还包括附接至所述第三和第四珀耳帖设备的冷却组件，以将所述第三和第四珀耳帖设备的相对侧冷却至高于所述第二温度的第三温度。

4.根据权利要求1所述的气体分离器设备，其还包括：

选择性地连接所述第一室和第二室的阀；以及

控制器，其被配置为控制所述阀以选择性地将所述冷凝的第二气体从所述第一室传送至所述第二室。

5.根据权利要求4所述的气体分离器设备，其还包括：

液位传感器，其用于感测所述第一室中的所述冷凝的第二气体的液位，

其中所述控制器被配置为基于所述液位控制所述阀。

6.根据权利要求1所述的气体分离器设备，其中：

所述第一出口经由质量流量控制器将所述第一气体供应至衬底处理室；以及

所述第二出口将所述第二气体供应至减排设备。

7.根据权利要求1所述的气体分离器设备，其中所述气体分离器设备位于衬底处理工具中。

8.根据权利要求1所述的气体分离器设备，其还包括：

多个阀；以及

控制器，其被配置为控制所述阀以实现以下至少一项：

响应错误而关闭所述气体分离器设备；

控制所述第一气体从所述第一出口到衬底处理室的流量；

将所述第一气体流从第二出口转移至减排设备；

清扫所述气体分离器设备；以及

防止气体从所述气体分离器设备回流到所述气体分离器设备上游的系统中。

9.一种系统，其包括：

多个根据权利要求1所述的气体分离器设备；

多个衬底处理室；以及

减排设备；

其中，所述多个气体分离器设备中的第一气体分离器设备接收气体混合物，将所述第一气体供应至所述衬底处理室中的第一衬底处理室，并将所述第二气体供应至所述减排设备；以及

其中，所述多个气体分离器设备中的第二气体分离器设备接收所述气体混合物，将所述第一气体供应至所述衬底处理室中的第二衬底处理室，并将所述第二气体供应至所述减排设备。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述多个气体分离器设备中的第三气体分离器设备接收所述气体混合物，并且响应于所述第一气体分离器设备故障，将所述第一气体供应至所述第一衬底处理室，并将所述第二气体供应至所述减排设备。

11.一种系统，其包括：

第一气体分离器设备，其被配置成接收包括第一气体和第二气体的气体混合物，分离所述第一气体和第二气体，将所述第一气体供应到第一衬底处理室，并将所述第二气体供应到减排设备；

第二气体分离器设备，其被配置成接收所述气体混合物，分离所述第一气体和第二气体，将所述第一气体供应到第二衬底处理室，以及将所述第二气体供应到所述减排设备；以及

第三气体分离器设备，其被配置为接收所述气体混合物，分离所述第一气体和第二气体，并响应于所述第一气体分离器设备故障，将所述第一气体供应到所述第一衬底处理室，并将所述第二气体供应到所述减排设备；

其中所述第一、第二和第三气体分离器设备位于包括所述第一和第二衬底处理室的衬底处理工具中。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个包括：

第一室，其包括用于接收所述气体混合物的第一入口和连接到所述衬底处理室中的相应的一个衬底处理室的第一出口；

第一和第二珀耳帖设备，其安装到所述第一室以将所述第一室冷却到第一温度；

第二室，其连接至所述第一室并包括连接至所述减排设备的第二出口；以及

第三和第四珀耳帖设备，其分别安装到所述第一和第二珀耳帖设备以及所述第二室，以将所述第二室冷却到高于所述第一温度的第二温度；

其中所述第一、第二、第三和第四珀耳帖设备被配置为：

将所述第一室内的所述气体混合物中的所述第二气体冷凝，并通过所述第一出口输出所述第一气体；以及

将从所述第一室接收到的所述冷凝的第二气体在所述第二室中转化为所述第二气体，并通过所述第二出口输出所述第二气体。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个还包括控制器，所述控制器被配置为向所述第一和第二珀耳帖设备供应第一电压以将所述第一室冷却到所述第一温度以及向所述第三和第四珀耳帖设备供应第二电压以将所述第二室冷却至所述第二温度。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个包括附接至所述第三和第四珀耳帖设备的冷却组件，以将所述第三和第四珀耳帖设备的相对侧冷却至第三温度，所述第三温度高于所述第二温度。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个还包括：

选择性地连接所述第一室和第二室的阀；以及

控制器，其被配置为控制所述阀以选择性地将冷凝的第二气体从所述第一室传送至所述第二室。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个还包括：

液位传感器，其用于感测所述第一室中的所述冷凝的第二气体的液位，

其中所述控制器被配置为基于所述液位控制所述阀。

17.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一、第二和第三气体分离器设备中的每一个还包括：

多个阀；和

控制器，其被配置为控制所述阀以实现以下至少一项：

响应错误而关闭所述气体分离器设备；

控制所述第一气体从所述第一出口到所述衬底处理室中的相应的一个衬底处理室的流量；

将所述第一气体流从所述第二出口转移至减排设备；

清扫所述气体分离器设备；以及

防止气体从所述气体分离器设备回流到所述气体分离器设备上游的系统中。