TW200841925A - Method of treating a gas stream - Google Patents

Description

200841925 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於處理一氣流之方法及設備。 【先前技術】 許多半導體製造程序使用或產生可燃氣體。舉例而言， 在一處理腔室中進行之磊晶沉積程序可在高溫下（通常約 800°c至1100°c )並在真空條件下利用一氫氣環境中的一矽 來源氣體（通常為碎烧或氯砍燒化合物之一）。石夕烧及氨可

供應至一處理腔室以在一基板上形成氮化矽薄膜。作為另 範例’燃料氣體可添加至一用於钱刻一介電膜之氣體混 合物。 處理工具通常具有複數個處理腔室，其每一者可在沉 積、蝕刻或清潔程序之個別不同的階段，且因此在任何給 定的時間自腔室排出之氣體可具有各種不同之組成物。在 此類程序巾，僅耗盡氣體之—小部分且因此供應至該腔室 之氣體的大部分係與來自該等程序之固體及氣體副產物一 起自該腔室排出。 …孩愿理腔室沒取排出氣體之排出系統通常包含瘤 數個次級泵，其每_者用於自個別處理腔室汲取氣體， 至少一個初級泵支持該次級泵。因此，自處理腔室所„ 之排出氣流趨向於在一歧管或排氣系統内之 :組合，㈣合來自若干不同程序的處理氣體及 此等氣 在所、.且&之排出t體本身不冑向於可燃的同時 ^8706^00 200841925 體之抽汲要求更多關注排氣系統的茂露完整性以確保沒有 空氣的進人。若該排出氣體在其較低爆炸滚度（LEL)之 上’則該排出系統内之任何燃燒源可導致透過該排出系統 而行進之危險火焰前鋒的產生。 ， 用於避免—可燃氣流之燃燒的通常技術係將過量之惰性 、 、沖洗氣（通常為氮）引入該氣流中。用於連接至半導體處理 腔室之排出系統中之真空泵歷史上為充油泵或多級乾燥 纟。然而’該等泵具有-有限的容量用以將額外沖洗氣帶 入其最終階段以促進排出氣體稀釋至一位準，在該位準以 下將氧化氣體添加排出氣體將不能提升排出氣體至其lel 以上。 當在排出系統中提供一裝置用於控制性熱解或另外移除 在該排出氣體中所含有的任何可燃氣體時，排出氣體中腐 蝕、酸性物質之存在可極大減縮熱解裝置之使用壽命及效 率。舉例而言，諸如HF或HC1之酸性氣體可經產生作為來 φ 自於處理腔至中所進行的程序之副產物，且供應至處理腔 至之钱刻氣體可包括含鹵化合物，諸如HQ、HBr、 BC13、Cl2及Br2及其組合。 ' 【發明内容】 ' 本發明提供一種用於處理一包含第一及第二氣體組分之 氣流之方法，該方法包含步驟： 將該氣流輸送至一液體環式泵； 向該泵中供應一液體用於在該泵中形成一液體環且用於 自遠氣流移除該第一氣體組分； 128706.doc 200841925 自該泵排出該液體及該氣流； 自該液體分離該氣流；以及 隨後自該氣流移除該第二氣體組分。 用於自該氣流移除一氣體組分之一裝置之腐蝕及阻塞可 藉由（藉由液體環式泵内之液體）保留存在於該氣流内之任 何微粒及氣態酸性物質而受到抑制。可存在於氣流中之酸 性物質之範例包括含硫物質（諸如，s〇2)及含齒素物質（諸 如，HF、HC卜BCI3、HBr、CL及Br2)。用於在該泵中形 成一液體環且自該氣流移除一氣態酸性物質之一適當液體 的範例包括水、水溶液、硫代硫酸溶液及苛性鈉溶液。在 此類微粒及酸性物質之存在不影響此一裝置之壽命及有效 性之情況下可因此實現用於自該氣流移除_危險或可燃氣 體的在該泵之下游的該裝置的使用。 此外，相較於多級真空泵及充油泵，液體環式泵所增加 之氣容量可使得能夠向氣流添加更大流動之稀釋劑沖洗 氣。 熱解裝置可用於熱解定位於自液體分離之氣流中的可燃 氣體。可燃氣體可為任何可燃氣體，且範例包括烴，諸如 C2H2 C2H4、CH2F2及 CH3F、CO、H2、NH3。可提供過濾 器、旋風II或其他氣體處理裝置用以自氣流（自液體分離 出後）移除任何水，因為存在於氣流中之任何濕氣可以另 外之方式毒害或沖走熱解裝置之組分。舉例而言，該熱解 裝置可包含—熱解觸媒（諸如，來自M〇lecular Products的

Hopcalite)，其可至少經最初加熱以抑制熱解裝置内之水 128706.doc 200841925 的冷凝。因為尤_+ 將產生敎量=之可燃氣體之熱解期間，在裝置内 理期Η :二/ 之外部加熱的程度可在氣流之處 的’心減縮或消除。該熱解裝置可另外包含'經加敎 的^面積材料，或其他適料執行熱解之加熱裝置/、 雷將试旦壯 曰代方法或除了熱解裝置外，可提供 理壯 1燃燒⑦備、氣體反應柱或任何其他氣體處

=用於移除自液體環式栗所排出之氣流的氣體 := 體組分亦可為一可燃氣體，或其可為一全氣化合物 體。CF4)或其他未經液體環式泵内之液體移除之氣 啫：空氣之沖洗氣流添加至氣流可將充足的氣態氧化劑 U用以與可燃氣體反應，而呈現自隨後之著火或 T炸的氣流安全。該氣態氧化劑可直接供應至熱解及/或 電漿減量裝置’或其可供應至用於此裝置之氣流上游。舉 例而言’該氣態氧化劑可供應至該液體環式泵之一入口。 、ώ本發明之一較佳具體實施例係關於含有-可燃氣體之氣 流的處理’且因此本發明亦提供—種處理—含有一可燃氣 體之氣流之方法，該方法包含該等步驟： 將該氣流輸送至一液體環式泵； 向該泵供應一液體用於在該泵中形成一液體環； 自該泵排出該液體及該氣流； 自該液體分離該氣流；以及 刀解自該液體所分離之該氣流中的可燃氣體。 本發明亦提供-種用於處理-含有第—及第二氣體組分 128706.doc 200841925 之氣之设備，該設備包含： 一液體環式泵，其用於接收該氣流； 分離構件 以及 供應及移除構件，其用於向該泵供應—液體而用於在該 泵内形成-液體環且用於自該氣流移除該第—氣體組分， 錢包含—用於自該泵排出該液體及該氣流之出口； 其用於將該氣流自從該泵排出之液體分離；

移除構件，其係定位在該分離構件之下游用於自該氣流 移除該第二氣體組分。 本發明進一步提供一種用於處理一含有可燃氣體之氣流 之設備，該設備包含： 一液體環式泵，其用於接收該氣流； ί、應構件，其用於向該泵供應一液體用於在該泵内形成 液體％，該泵包含一用於將該液體及該氣流自該泵排出 之出口； 分離構件’其用於將該氣流自從該泵排出之液體分離； 以及 熱解構件’其係定位在該分離構件之下游用於熱解該氣 流内之該可燃氣體。 在一較佳具體實施例中，在該液體環式泵之入口側提供 一第一氣體入口以便含有該可燃氣體之氣流係拉進液體向 外捏向移動之鄰近轉子葉片之間的空間中。在該泵之入口 側可提供一第二氣體入口以用於將該氣態氧化劑輸送至泵 之外设。用於供應液體而在該外殼内形成液體環之另一入 128706.doc 200841925 口可提供在該泵之入口與出口 、 之間的外殼的底部。 以上說明的關於本發明之 3之方法態樣的特徵可同樣適用於 5又備恶樣，而反之亦然。 【實施方式】 現參考附圖且僅以範例方式 A P兄月本叙明，該附圖說明用 於處理一氣流之設備1 〇的一I 杂 /、體貝施例。在此具體實施例 中，故備10係用於處理自處理工呈 ^ 八之一或多個處理腔室12 所排出之氣流。雖然設備1〇 — 用於處理自任何數目之處理 腔至12所排出之氣流，但是 老田 僅為間易而言在圖中說明兩個 處理腔室12。在使用期間 、处里乳體供應至處理腔室以 用於處理定位在該腔室丨2内 円之基板或用於處理步驟之間的 腔室清潔。此等程序可包衽右^丨丄w ^ ^ θ 括在（例如）半導體、平板顯示器 或太％能裝置的形成期間在該美 /暴扳上所進行的沉積及蝕刻 程序。 因為可於任意給定之時間力 ^ 門在腔至12内進行相異程序或清 β程序，所以藉由次級直 …糸14(其可為多級乾燥泵或分 子果）自腔室12所汲取之排出氣 咖广 w虱J具有由未耗盡處理及清 冷氣體所組成之不同★且公芬水 个u、、且刀及來自在該腔室12内所發生之反 應之不同的副產物。該箄排ψ备麟— 寺排出氣體可包含一或多個可燃氣 體（例如，烴（諸如，Ττ w 如 C2H2、c2h4、ch2F2 或 ch3F、co、η2 或NH3))，該等可燃氣體 、 贤應主腔至12作為處理氣體本身 或作為用於其他處理氣體勃驴 乳篮之載體乳體。排出氣體亦可包含 理腔至12内產生之固體微粒(諸如，si〇2顆粒)與腐 蝕、酸性氣體（諸如，s〇2或齒化物質Hf、_、 128706.doc 200841925 HBr、Ch及Bq之一）’該排出氣體可為未耗盡之處理氣體 或自處理腔室12中執行處理之副產物。 自次級真空泵14所排出之氣流在歧管丨6處組合且輸送至 設備10。如圖所示，該設備1〇包含一具有一第一入口 2〇之 液體環式栗18’透過該第一入口，組合氣流進入液體環式 泵18。该液體環式泵18包括一第二入口22，其鄰近該第一 入口 20而定位在該液體環式泵18之入口側。氣態氧化劑之 來源24藉由一管道系統26連接至該第二入口 22，該管道系 統將氧化劑供應至該液體環式泵18。該來源24可便利地包 含含有氧氣之空氣來源作為氣態氧化劑。含有氧化劑之氣 流供應至該泵18以便在第一入口 2〇之壓力較佳在自5〇 mbar至500 mbar^範圍中，更佳地在自8〇 之範圍中。 名液體環式泵18進一步包含一第三入口28，透過該第三 入口，用於在該泵18内形成一液體環之液體藉由管道系統 3 〇來輸送。雖然可使用任何水溶液，但在此具體實施例中 該液體為水。正如吾人所知，該液體環式泵18包含一旋轉 安裝在一環形外殼中之轉子以便轉子軸係偏離外殼之中心 轴"亥轉子具有自其向外徑向延伸且圍繞該轉子係相同間 隔之葉片。隨著轉子之旋轉，葉片攪動液體且使其在該外 殼内形成一環形環。透過該第一入口 20進入該液體環式泵 18之廢物流及透過該第二入口 22進入該液體環式泵μ之空 氣流係拉進鄰近葉片之間的空間中且環繞泵18而輸送至泵 出口 32 〇 7 128706.doc -12 - 200841925 在該泵_之該液體内傳輸包含在以該液體環式㈣ 之氣流内的任何固體微粒。此外，在此氣流内之極大比例 之腐飿、酸性氣體藉由該液體而形成溶液，進而極大減縮 了該氣流内之該等氣體的#文目。舉例而言，與使用水作為 |應至該泵18的液體不同，苛性鈉溶液可供應至該果18用 • 以在該泵中形成液體環且自該氣流移除c“及/或。或 者，硫代硫酸溶液可供應至該泵18_執行在該果中形成 • 一液體環及自該氣流移除一氣體組分之雙重角色。 酸性及微粒滿載之液體以及未溶解之氣體透過出口 32自 ，亥泵1 8排出，該未溶解之氣體包括供應至果工8之氣態氧化 J及在透過第一入口 20進入該泵18之氣流内的可燃氣 體。氣體及液體之此混合物藉由管道系統34輸送至一流體 儲存室36，該儲存室36用於自該液體分離該氣流。該氣體 透過出口 38自該儲存室36排出，同時所收集之液體可藉由 官道系統30輸送返回至該液體環式泵18之第三入口 28。過 • 濾叩（未圖不）或其類似物可用於自該液體移除固體微粒， 同守可提供離子交換設備或其類似物以在酸性組分返回該 ’夜體％式泵1 8之前而自該液體移除。在此範例巾使用-流 體儲存室36的㈣，也可使用任何其他適用於將該氣流自 17亥’夜體分離之分離裝置。 自4儲存室36排出之氣流可接著輸送至一氣體處理裝置 4口該氣體處理裝置自該氣流移除濕氣。此裝置40可由-或夕個過濾器或一旋風分離器來提供。該氣流隨後輸送至 用於自5亥氣流移除該可燃氣體。在此範例中，該 128706.doc •13- 200841925 裝置為一熱解裝置42，I用协勒 ^ ^ ，、用於熱解該氣流内之可燃氣體及 氣悲氧化劑。該熱解裝置42 了包含一熱解觸媒（諸如，來 Pr〇ducts公司的Hopcaiite)，該熱解觸媒可藉 、:加熱器44至少經最初加熱以抑制該熱解裝置内之水的 冷凝。因為在氣流内之可烬翁騁 — j展、孔體之熱解期間在該裝置42内 將產生熱量，所以該裝置42 衣置42之外部加熱的程度可在氣流之 處理期間藉由控制器46而

、所减細或消除。該熱解裝置可 另外包含一加熱的高表面積材 ^ ^ 積材枓，或其他適用於執行熱解 之加熱裝置。該裝置42可具有一用於 At ^ 用於接收虱恶氧化劑（用 ;可燃氣體之熱解）之氣體入口，在 .^ 在此h況下，可減縮或 甚至移除至該液體環式泵之氧化劑的供應。 除了熱解裝置外或作為熱解裝置之—替代方法，可提供 =減量裝置、燃燒設備、氣體反應柱或任何其他氣體處 理衣置用於自(自液體環式栗18所排出的)氣流移除氣體組 :。該氣體組分可為一可燃氣體，或其可為藉由液體環式 录内之液體未自該氣流移除之另-氣體（舉例而言，全a 氣體（諸如，CF4))。 【主要元件符號說明】 10 12 14 16 18 設備 處理腔室 次級真空泵 歧管 液體環式泵 第一入〇 128706.doc -14- 20 200841925 22 第二入口 24 來源 26 管道系統 28 第三入口 30 管道系統 32 出口 34 管道系統 36 流體儲存室 38 出〇 40 氣體處理裝置 42 裝置 44 加熱器 46 控制器 128706.doc -15-

Claims (1)

1. 200841925 十、申請專利範圍： 1· 一種用於處理一包含第一及第二氣體組分之氣流之方 法’該方法包含以下步驟·· 將該氣流輪送至一液體環式泵； 向該栗供應一液體用於在該泵中形成一液體環且用於 自該氣流移除該第一氣體組分； 自該粟排出該液體及該氣流； 自该液體分離出該氣流；以及

   酼後自該氣流移除該第二氣體組分。 2.如明求項1之方法，其中該第一氣體組分係該氣流之一 酸性組分。 3 · 如請求項2夕士 4 ^ 心方法，其中該酸性物質包含一含硫物 一含鹵素物質。 4. 如請求J盲3夕+ 、疋方法，其中該含鹵素物質包含HF、HC1、 BC13、HBr、Cl2及叫之一者。 5, 如請求項1夕士、丄 ^ . 、 方法，其中該第二氣體組分係一可燃氣 體。 H2、nh3 之—者。 該烴包含C2H2、c2h4、CH2f2及 如請求項6之方法，其中 CH3F之一者。 8 ·如請求項1 > 士 藉由熱解而 一熱解觸媒 、 方去’其中該第二氣體組分係 自該氣流移除。 9 ·如請求項g > 士 、之方法，其中該可燃軋體係使用 128706.doc 200841925 來熱解。 其中該可燃氣體係使用一加熱褒置 10.如請衣項8之方法 來熱解。 11 ·如請求jg 1 進行處理、 其中該氣流係在一電聚減量裝置中 以自該氣流移除該第二氣體組分。 12 ·如請求頂1 用以、方法’其中將-氣態氧化劑供應至該氣流 八/、μ弟二氣體組分反應以自該氣流移除該第二氣體

   13·如請求項12之方法 14.如請求項13之方法 供應至該栗。 其中㊂亥氣態氧化劑包含氧。 其中將該氣態氧化劑在一空氣流内 >长員12之方法，其中將該氣態氧化劑供應至該栗。 16·如^求項i之方法，其中該液體包含水或—水溶液。 17·如請求们之方法，#中在該氣流自該液體分離出後， 該氣流透過-氣體處理裝置輸送用以自該氣流移除液

   18’如胡求項17之方法，其中該氣體處理裝置包含一過濾器 及一旋風分離器之一者。 19· -種處理一含有一可燃氣體之氣流之方法，該方法包含 以下步驟： 將該氣流輸送至一液體環式泵； 向该泵供應一液體用於在該泵中形成一液體環； 自δ亥果排出該液體及該氣流； 自該液體分離出該氣流；以及 128706.doc 200841925 熱解自該液體分離出之該氣流内之該可燃氣體。 2〇· -種用於處理一含有第一及第=氣體組分之氣流之設 備，該設備包含： 一液體環式泵，其用於接收該氣流； 用於向該泵供應一液體以在該泵内形成一液體環且用 於自該氣流移除該第一氣體組分之構件，該泵包含一用 於自該泵排出該液體及該氣流之出口； 用於將該氣流自從該泵排出之液體分離出之分離構 件；以及 定位在該分離構件之下游用於自該氣流移除該第二氣 體組分之構件。 2!.如請求項20之設備，其中用於自該氣流移除該第二氣體 組分之該構件包含—熱解裝置。 22. 如請求項21之設備，其中該熱解裝置包含一熱解觸媒。 23. 如請求項21之設備，其包含用於加熱該熱解裝置以抑制 其中水的冷凝之構件。 24·如請求項20之設備，直由田^^ A ^ 八中用於自该氣流移除該第二氣體 組分之該構件包含一電漿減量裝置。 25.如請求項20之設備，其包含定位於該分離構件之下游用 以自該氣流移除液體之構件。 26·如請求項25之設備，其中 T用於自该軋流移除液體之該構 件包含一過濾器。 27.如請求項25之設備，其中 八甲用於自该氣流移除液體之該構 件包含一旋風器。 128706.doc 200841925 28·如請求項20之設備，其包含用於供應—今At «I恕、氧化劑至 氣流以在自該氣流移除該第二氣體組分 刀的该構件中與 第二氣體組分反應。 、成 29.如請求項28之設備，其中該氧化劑供靡 供屨構件經組態用以 供應一空氣流至該氣流。 Λ 30·如請求項28或請求項29之設備，豆φ姑产 /、中該虱化劑供應構件 經組態用以供應該氣態氧化劑至該泵。 31· —種用於處理一含有一可辦痛麟々 J燃孔體之軋流之設備，該設備 包含： -液體環式泵，其用於接收該氣流； 用於向該泵供應一液髁以田认丄 _ Ρ 伙體以用於在該泵内形成一液體％ 之 之構件’该果包含一用认△ # 用於自该泵排出該液體及該氣流 出口； 用於自從該泵排出 以及 之液體分離出該氣流之分離構件； 下游用以熱解該氣流内之該玎燃 定位在該分離構件之 氣體之構件。 128706.doc