TW201505077A - 反應器氣體面板之共同排氣 - Google Patents

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Abstract

茲說明一種基板處理系統，該基板處理系統具有反應器及氣體面板，及用於反應器及氣體面板的共同排氣。來自反應器的排氣導管發配至氣體面板，且來自反應器的排放氣體係用以清潔氣體面板。來自反應器的氣體可在流至氣體面板之前被冷卻。

Description

反應器氣體面板之共同排氣
此處揭示用於半導體處理的方法及裝置。更具體而言，此處所揭示的實施例係關於用於磊晶沉積的方法及裝置。
磊晶係在半導體處理中被廣泛地使用以在半導體基板上形成非常薄的材料層之處理。此等層經常界定半導體裝置的某些最小的特徵，且若結晶材料的電子特性為所欲的，則此等層可具有高品質的結晶結構。沉積前驅物通常被提供至基板所佈置的處理腔室中，基板被加熱至有利於使得具有所欲特性之材料層成長的溫度。
磊晶處理通常藉由在反應器中佈置基板、將前驅物氣體混合物流至反應器中、且在基板上實行薄膜沉積的反應，而於反應器中實行。未反應之氣體、副產物及由基板釋放的任何氣體流出反應器至排氣操縱系統。此等氣體通常無法回收。
隨著製造標準增加，對更有效率且節約成本的製造處理持續努力進行著。仍持續存在著對低花費的半導體處理腔室及製程的需求。
此處所述的實施例提供一種基板處理系統，該基板處理系統具有反應器及氣體面板，及用於反應器及氣體面板的共同排氣。來自反應器的排氣導管發配至氣體面板，且來自反應器的排放氣體係用以清潔氣體面板。來自反應器的氣體可在流至氣體面板之前被冷卻。
100‧‧‧處理系統
102‧‧‧反應器
104‧‧‧氣體面板
106‧‧‧排氣系統
108‧‧‧導管
110‧‧‧導管
112‧‧‧入口
114‧‧‧排放氣體入口
116‧‧‧排氣管線
118‧‧‧排氣幫浦
120‧‧‧排氣出口
122‧‧‧風門
124‧‧‧包體
125‧‧‧冷卻器
126‧‧‧液體收集器
128‧‧‧導管
130‧‧‧氣體源
132‧‧‧幫浦
134‧‧‧排氣管線
136‧‧‧壓力感測器
200‧‧‧裝置
202‧‧‧處理腔室
204‧‧‧框架
206‧‧‧底板
208‧‧‧氣體面板
210‧‧‧腔室排氣操縱器
212‧‧‧包體
214‧‧‧腔室排氣管線
216‧‧‧導管
218‧‧‧頂部部分
220‧‧‧上部部分
222‧‧‧氣體面板排氣通口
224‧‧‧下部部分
以上所載明之本發明的特徵，如上概要地說明，使得本發明更特定的說明書可藉由參考實施例的方式可詳細地被理解，某些此等說明係圖示於隨附圖式中。然而，應瞭解隨附圖式僅圖示本發明的通常實施例，且因此不應考慮為限制本發明之範疇，因為本發明可承認其他均等效果的實施例。
第1圖係根據一個實施例的處理腔室之概要截面視圖。
第2圖係根據另一實施例的半導體處理系統之透視圖。
第1圖係根據一個實施例的半導體處理系統100的概要視圖。處理系統100具有反應器102、用於將氣體流至反應器102的氣體面板104、及耦接至氣體面板的排氣系統106。氣體面板104具有一或更多導管108，此等導管108承載氣體至反應器102。在氣體面板104中的閥門及配件控制通過導管108的氣體流。處理氣體透過入口112流至反應器102中，且從反應器102透過排氣線134而排放。諸如真空幫浦 的幫浦132可用以從反應器102排放氣體。
反應器102通常裝載於包體124中。沖洗氣體通常從例如鼓風機或空氣驅動器的氣體源130，透過導管128而流過包體124。沖洗氣體流過包體124及反應器102的四周，而伴隨從反應器102或連接的管路逃脫的任何氣體。沖洗氣體可為任何方便取得之周遭氣體混和物，例如空氣。
排氣管110將反應器包體124耦接至氣體面板104。排氣管線110耦接至氣體面板104的排放氣體入口114，且提供氣體用於沖洗氣體面板104的內部，以從氣體面板104中的配件及閥門移除散逸的氣體。沖洗氣體從反應器包體124流過導管110而流至入口114。排放氣體入口114可定位於氣體箱的任何方便的位置。風門(damper)122可佈置於排氣管線110中，以控制反應器包體124中的壓力及/或通過氣體面板104的排放氣體流。壓力感測器136可藉由控制風門122，而基於來自壓力感測器的壓力訊號，用以維持反應器包體124中的所欲壓力。隔膜或壓電裝置可用於此壓力感測器。
排氣管線116將氣體面板104耦接至排氣幫浦118。排氣管線116係耦接至氣體面板104的排氣出口120。排氣出口120可定位以最大化通過氣體面板104的氣體，且從氣體面板104移除所有氣體。
若從反應器包體124排放的氣體高於氣體面板104的溫度容忍度，可使用冷卻器125於排氣管線116中以冷卻氣體。冷卻器可為熱交換器、散熱器、或冷卻套管。對於熱交換器及冷卻套管，可使用諸如水的冷媒以冷卻排放氣體。 冷卻器125可包括液體收集器126用於收集可能從排放氣體凝結的任何液體。來自液體收集器126的液體可發配至液體廢物丟棄系統，或回收至冷卻器125用於熱整合。若液體在冷卻器125中蒸發成氣體，所得到之氣體可發配至排氣線路116。
第2圖係根據另一實施例的半導體處理系統200之透視圖。處理腔室202係佈置於具有底板206的框架204中，而處理腔室202放置在底板206上。氣體面板208係耦接至框架204且具有供應氣體至處理腔室202的氣體導管(無法由第2圖的實施例中看見)。氣體面板208沿著框架204的一側垂直延伸，而具有氣體面板208的下部部分鄰接於底板206且具有氣體面板208的上部部分鄰接於框架204的頂部部分218。框架204具有將處理腔室202與外部環境分開的包體212，以保持從處理腔室202或從管道連接至處理腔室202所逃脫的任何氣體。在第2圖中，包體212係顯示為部分透明的，但顯示為透明的包體212之部分可為非透明的，或可具有介於透明及非透明之間的任何程度的透光性。
腔室排氣操縱器210可耦接至框架204且耦接至處理腔室202的上部部分218。腔室排氣操縱器210迫使氣體從包體212通過排氣管線216。新鮮氣體可透過底板206中的一或更多開口，或透過任何方便的通道而添加至包體。部分顯示為虛線的排氣管線216透過框架204的頂部部分218將腔室排氣操縱器210耦接至氣體面板208。排氣管線216於氣體面板208的上部部分220處耦接至氣體面板208。於氣體面板 208的下部部分224處的氣體面板排氣通口222允許排放氣體從氣體面板208撤離。若為所欲的，排氣幫浦(未顯示)可連接至氣體面板排氣通口222，以發配排放氣體至環境控制裝置或廢物丟棄系統。腔室排氣管線214、腔室排氣操縱器210、排氣管線216、氣體面板208及氣體面板排氣通口222形成共同針對處理腔室202及氣體面板208的單一排放氣體路徑。如第1圖的實施例，腔室排氣操縱器210可包括閥門(未顯示)及冷卻器(未顯示)，若為所欲的，此等可具有液體操縱及熱整合能力。應瞭解沖洗氣體可能在某些實施例以相反方向流動，透過開口222至氣體面板208、離開氣體面板通過導管216至包體212、且接著通過底板206透過其中任何適合的開口離開。氣體操縱器210可定向而以任一方向流動氣體。此外，氣體操縱器210可佈置於頂部部分218的內部，且與包體212及導管216流體耦接。
對處理腔室及氣體面板使用單一排氣路徑提供減少用以對半導體處理系統200排氣之氣體量的益處。處理腔室202可藉由新鮮氣體從氣體面板208流至處理腔室202中的壓力而排氣，且從處理腔室202排放的氣體可用以對氣體面板208清潔來自氣體面板中的閥門及配件之散逸發散物。減少排放氣體的容積能減少廢氣操縱設施上的負載，而減少半導體製造的整體花費。
裝置200可包括在內部或耦接至包體212的壓力感測器136；佈置於氣體操縱器210、導管216或氣體面板208的上部部分220中的風門122；佈置於氣體操縱器210、導管 216或氣體面板208的上部部分220中的冷卻器125；及/或佈置於氣體操縱器210、耦接至導管216、或佈置於氣體面板208的上部部分220中的液體收集器126。
儘管上述為本發明之實施例，可設計出本發明的其他及進一步實施例而不悖離本發明之基本範疇，且本發明之範疇係由以下的申請專利範圍所決定。
100‧‧‧處理系統
102‧‧‧反應器
104‧‧‧氣體面板
106‧‧‧排氣系統
108‧‧‧導管
110‧‧‧導管
112‧‧‧入口
114‧‧‧排放氣體入口
116‧‧‧排氣管線
118‧‧‧排氣幫浦
120‧‧‧排氣出口
122‧‧‧風門
124‧‧‧包體
125‧‧‧冷卻器
126‧‧‧液體收集器
128‧‧‧導管
130‧‧‧氣體源
132‧‧‧幫浦
134‧‧‧排氣管線
136‧‧‧壓力感測器

Claims (20)

  1. 一種基板處理裝置，包含：一包體；一反應器，該反應器佈置在該包體之中；一氣體面板，該氣體面板耦接至該反應器；一氣體操縱器，該氣體操縱器流體耦接至該包體；一第一排氣導管，該第一排氣導管耦接至該氣體操縱器且耦接至該氣體面板的一排氣入口；及一第二排氣導管，該第二排氣導管耦接至該氣體面板的一排氣出口且耦接至一排氣幫浦。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中該氣體操縱器係位於該包體中。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之基板處理裝置，進一步包含一風門(damper)，該風門佈置於該第一排氣導管中。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之基板處理裝置，進一步包含一框架，其中該第一排氣導管經佈置通過該框架的一頂部部分。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之基板處理裝置，進一步包含一冷卻器，該冷卻器耦接至該排氣導管。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之基板處理裝置，其中該冷卻器包含一液體收集器。
  7. 一種基板處理系統，包含：一反應器，該反應器佈置於一反應器包體中；一氣體面板，該氣體面板耦接至該反應器；一排放氣體供應器，該排放氣體供應器耦接至該反應器包體；及一共同排氣路徑，該共同排氣路徑將該反應器包體與該氣體面板耦接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之基板處理系統，其中該共同排氣路徑於該反應器包體的一上部部分處耦接至該反應器包體，且於該氣體面板的一上部部分處耦接至該氣體面板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之基板處理系統，其中該共同排氣路徑包含於該氣體面板的一下部部分處的一氣體面板排氣通口。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之基板處理系統，進一步包含一氣體操縱器，該氣體操縱器流體耦接至該反應器包體及該排氣路徑。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之基板處理系統，進一步包含一風門，該風門佈置於介於該反應器包體及該氣體面板之間的該共同排氣路徑中。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之基板處理系統，進一步包含一氣體操縱器，該氣體操縱器佈置於該共同排氣路徑中。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之基板處理系統，進一步包含一冷卻器，該冷卻器佈置於該共同排氣路徑中。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之基板處理系統，進一步包含一壓力感測器，該壓力感測器耦接至佈置於該共同排氣路徑中的一風門。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之基板處理系統，其中該共同排氣路徑於該氣體面板的一上部部分處耦接至該氣體面板。
  16. 一種操作半導體處理反應器的方法，包含以下步驟：在一反應器包體中佈置一半導體處理反應器；將一氣體面板耦接至該反應器，以提供處理氣體至該反應器；將一周遭氣體混合物流過該反應器包體至一反應器包體排氣； 將該周遭氣體混合物從該排氣流至該氣體面板；及將該周遭氣體混合物流過該氣體面板至一氣體面板排氣。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，進一步包含以下步驟：量測該反應器包體中的一壓力，且基於該壓力控制該周遭氣體混合物的一流率。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中控制該周遭氣體混合物的該流率之步驟包含以下步驟：操作一風門，該風門限制該周遭氣體混合物的流動。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，進一步包含以下步驟：在將該周遭氣體混合物流至該氣體面板之前，冷卻該周遭氣體混合物。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中將一周遭氣體混合物流過該反應器包體之步驟包含以下步驟：在該反應器包體中佈置一氣體操縱器。
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