TW202406621A - 工具排氣系統及處理方法 - Google Patents

Abstract

本發明實施例係關於用於自由半導體處理工具(例如，諸如一濕式清洗台)產生之排氣移除雜質之系統及方法，其等利用冷卻洗滌流體及非隨機結構化填充材料來達成及增強該排氣中酸性或鹼性成分之移除以及該排氣中揮發性有機成分之一增強移除。描述大於90%之該等酸性或鹼性成分的移除效率及大於70%之該等揮發性有機成分移除效率。

Description

工具排氣系統及處理方法

本發明實施例係有關工具排氣系統及處理方法。

當提及半導體業中之清潔晶圓時，使用濕式清洗台，其中將容納若干晶圓之載箱浸入至一個接一個配置之液浴中。將各液浴之排放空氣或氣體供給至一排氣系統中。在此等系統中，可區分含有酸性化合物、鹼性化合物、揮發性有機化合物(VOC)之排氣與一般排放氣體或空氣。

單晶圓濕式清潔系統由若干處理室組成，處理室允許若干晶圓同時單獨處理或允許實施各種程序步驟以清潔不同室中之個別晶圓。在清潔程序期間，用各種液體化學品一個接一個地噴射晶圓，液體化學品接著藉由旋轉晶圓來移除。除超純水之外，其他典型清洗液包含氨溶液、硫酸、過氧化氫、臭氧處理水、氫氟酸或異丙醇。在晶圓之噴射及旋轉期間，液體蒸發或依小液滴或蒸汽之形式最終到達排氣通道。

本發明的一實施例係關於一種處理來自一半導體工具之一製程氣體之方法，該方法包括：在該半導體處理工具中接收一基板；使該基板暴露於該半導體處理工具中之一揮發性有機成分；使用該揮發性有機成分對該基板實施一半導體製程；將含有一酸性成分或一鹼性成分及該揮發性有機成分之一排氣自該半導體工具排放至一氣體洗滌器；藉由使一洗滌液通過一熱管理裝置來自該洗滌液移除熱能；在該氣體洗滌器中使該排氣與已通過該熱管理裝置之該洗滌液接觸；在該氣體洗滌器中自該排氣移除該酸性或鹼性成分之一部分及該揮發性有機成分(VOC)之一部分；及自該氣體洗滌器排放該經洗滌排氣。

本發明的一實施例係關於一種處理來自一半導體濕式清洗台之排氣之方法，該方法包括：將一揮發性有機成分(VOC)引入至一半導體濕式清洗台中；利用該VOC在該半導體濕式清洗台中實施一程序；將包含該VOC之一部分或該VOC之一降解產物之一含VOC排氣自該半導體濕式清洗台排放至一VOC排氣處理單元；將一鹼性成分或一酸性成分引入至該半導體濕式清洗台中；利用該酸性成分或該鹼性成分在該濕式清洗台中實施一程序，其導致包含該酸性成分或該鹼性成分之一排氣；將一組合排氣自該半導體濕式清洗台排放至一工具排氣處理單元，該組合排氣包含該排氣及在將該含VOC排氣自該半導體濕式清洗台排放至一VOC排氣處理單元之後留在該濕式清洗台中之該含VOC排氣之一部分；在一氣體洗滌器之一雜質洗滌單元中接收(614)該組合排氣，該雜質洗滌單元包含一填充材料區段及一噴淋器區段；自一洗滌液移除熱能；將該洗滌液自該噴淋器區段噴淋至該填充材料區段中；使該組合排氣與該填充材料區段中之該洗滌液接觸且自該組合排氣移除該組合排氣中所含之大於90%之該酸性成分或該鹼性成分且自該組合排氣移除該組合排氣中之大於70%之該揮發性有機成分或該揮發性有機成分之降解產物；及自該氣體洗滌器排放一經處理排氣。

本發明的一實施例係關於一種半導體製程氣體處理系統，其包括一第一氣體洗滌器，該第一氣體洗滌器包含：一入口，其在操作中接收來自一半導體處理工具之一排氣；一雜質洗滌單元，其包含一填充材料區段及一噴淋器區段，該雜質洗滌單元在操作中將一洗滌流體自該噴淋器區段噴淋至該填充材料區段，該填充材料區段包含一非隨機填充材料；及一熱能移除單元，其包含與該噴淋器區段流體連通之一出口及一接觸表面，該接觸表面在操作中在一側上接觸輸送至該噴淋器區段之該洗滌流體且在一對置側上接觸一冷卻劑。

以下揭露提供用於實施所提供標的之不同特徵之諸多不同實施例或實例。下文將描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且不意在限制。另外，本揭露可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係為了簡單及清楚且其本身不指示所討論之各種實施例及/或組態之間的一關係。

此外，為便於描述，可在本文中使用諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及其類似者之空間相對術語來描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中所繪示。除圖中所描繪之定向之外，空間相對術語亦意欲涵蓋裝置在使用或操作中之不同定向。可依其他方式定向設備(旋轉90度或依其他定向)且亦可因此解譯本文中所使用之空間相對描述詞。

「垂直方向」及「水平方向」應理解為指示相對方向。因此，水平方向應理解為實質上垂直於垂直方向且反之亦然。然而，在本發明之範疇內，所描述之實施例及態樣可經整體旋轉使得指稱垂直方向之尺寸水平定向且同時指稱水平方向之尺寸垂直定向。

在以下描述中，闡述某些特定細節以提供本發明之各種實施例之一透徹理解。然而，熟習技術者應理解，可在無此等特定細節之情況下實踐本揭露。在其他例項中，未詳細描述與電子組件及製造技術相關聯之熟知結構以免不必要地使本發明之實施例之描述不清楚。

除非內文另有要求，否則在說明書及以下申請專利範圍中，用語「包括」及其變型應解釋為一開放、包容性意義，即，「包含(但不限於)」。

諸如第一、第二及第三之序數之使用未必隱含一順序排名意義，而是可僅區分一動作或結構之多個例項。

貫穿本說明書參考「一個實施例」或「一實施例」意謂結合實施例描述之一特定特徵、結構或特性包含於至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書之各處出現片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」未必全部係指相同實施例。此外，特定特徵、結構或特性可依任何適合方式組合於一或多個實施例中。

如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，單數形式「一」及「該」包含複數個指涉物，除非內文另有明確指示。亦應注意，術語「或」一般用於包含「及/或」意義，除非內文另有明確指示。

本文中所描述之實施例係關於用於自其中實施半導體程序之一工具中產生之排氣移除酸性、鹼性及/或揮發性有機材料之系統及方法。根據本發明之實施例參考一半導體製造設施之一濕式清洗台中產生之排氣來描述；然而，本發明之實施例不限於用於自濕式清洗台排氣移除酸性、鹼性及/或揮發性有機材料之系統及方法。例如，本文中所描述之用於自排氣移除酸性、鹼性及/或揮發性有機材料之系統及方法可用於自其中實施其他半導體程序(例如微影、蝕刻、沈積、清潔或表面改質程序)之其他工具之排氣移除此等材料。根據本發明之系統之實施例包含用於降低一流體(例如將與一排氣接觸之一液體)之溫度以自排氣(尤其是排氣中之揮發性有機成分)移除非想要材料之一冷卻模組。在一些實施例中，排氣與液體之接觸在具有大於隨機填充材料之表面積與體積比之一表面積與體積比之非隨機結構化填充材料之一床中實施。本文中所描述之方法利用所揭露實施例之系統。

在半導體裝置之製造中，諸多程序步驟發出有害廢氣或利用可揮發及形成有害廢氣之液體。例如，化學氣相沈積或乾式蝕刻利用強反應性氣體。濕式化學程序亦可利用及產生反應性及揮發性氣體。在一些濕式清洗台中，將多個晶圓浸沒至一系列液浴中，其中濕式清洗台之各隔間容納相同類型之液體。將來自各隔間之通風空氣或惰性氣體導引至若干排氣系統之一者中。此通風排氣通常可分類為酸性排氣、鹼性排氣、VOC排氣及一般排氣。在其他濕式清洗台工具中，將單一晶圓裝載至一處理室中。一濕式清潔工具具有多個處理室以一次處理若干晶圓或在不同室中執行不同程序步驟。在清潔時，依序用不同液體化學品噴射晶圓，液體化學品接著可藉由旋轉晶圓來移除。除純水之外，用於一濕式清洗台中之典型液體化學品包含氨、硫酸、過氧化氫、臭氧水、氫氟酸或異丙醇。在噴射及旋轉期間，一些液體蒸發且小液滴可吸入至通風管道中且需要由排氣處理系統處理，使得蒸發液體不留在排放至環境或排放於半導體處理設施內之氣體中。

一般而言，濕式洗滌器用於自一氣流移除可溶氣體。酸性及鹼性氣體(例如氫氟酸或硫酸及氨)可藉由用鹼性或酸性洗滌液化學吸收來減少至低位準(參閱以下反應式2及3)。針對遵循亨利定律之溶劑，洗滌器後之最低可能排氣濃度受限於最終洗滌器級之洗滌液中之有效濃度(參閱反應式4)。

HF+OH ^–↔F ^–+H ₂O (反應式2)

NH ₃+H ₃O+↔NH ₄+H ₂O (反應式3)

kH=p/c _aq(反應式4) 其中c _aq係液相中之濃度，且 p係氣相中之分壓。

參考圖1，在一半導體製造設施內示意性繪示根據本發明之實施例之一半導體製造設施排氣處理系統100。在一半導體製造設施之繪示部分中，繪示三個層面2F至4F。應理解，圖1中未繪示存在於半導體製造設施中之所有系統或工具。在圖1中，半導體製造設施包含與一組合排氣處理單元104流體連通之一濕式清洗台或其他程序工具102。根據一些實施例，組合排氣處理單元104係一氣體洗滌器，例如一濕式氣體洗滌器。下文提供組合排氣處理單元104之細節。下文在一程序工具102係一濕式清洗台之背景中描述本發明之實施例；然而，根據本發明之實施例不限於程序工具102係一濕式清洗台。例如，程序工具102可為除一濕式清洗台之外的一程序工具，其產生包含可期望在排氣施配至環境中或製造設施之一般環境中之前自排氣移除之酸性、鹼性及/或VOC成分之排氣。在圖1之實施例中，濕式清洗台102包含與管線108流體連通之一出口。管線108與位於層4F之頂部上之一組合一般排氣(GEX)/VOC排氣(VEX)處理系統106流體連通。管線108用於將排氣自濕式清洗台102輸送至組合一般排氣(GEX)/VOC排氣(VEX)處理系統106。濕式清洗台102亦包含用於自濕式清洗台102移除呈液體形式之各種流體之出口128及130。

組合GEX/VEX處理系統106包含一VEX處理單元106a及一GEX處理單元106b。組合GEX/VEX處理單元106包含一氣體導流器或導流阻尼器，其能夠取決於管線108中排氣之組成來將排氣自管線108導引至GEX處理單元106b或VEX處理單元106a。例如，當排氣管線108中之氣體主要為VOC時，將排氣導引至VEX處理單元106a，例如熱氧化VOC之一熱氧化器。若排氣管線108中之氣體主要為可排放至環境或製造設施之一般環境之氣體，則將排氣導引至GEX處理單元且經處理以移除非想要成分或無需進一步處理而排放。

在圖1之實施例中，濕式清洗台102亦包含與管線110流體連通之一第二出口。管線110之一端與濕式清洗台102之第二出口流體連通且管線110之另一端連接至組合排氣處理單元104。管線110提供來自濕式清洗台102之排氣透過其流動至組合排氣處理單元104之一導管。濕式清洗台102包含一開關箱阻尼器或其他裝置(未展示)，其在操作中將排氣導引至管線108或管線110，同時阻止排氣進入另一管線。除與濕式清洗台102流體連通之外，組合氣體處理單元104亦經由管線136與一系統排氣處理系統112之組件流體連通。組合氣體處理單元104包含出口132及134，諸如酸性、鹼性、VOC或洗滌液之液體透過出口132及134自組合氣體處理單元104移除。下文提供組合氣體處理單元104之進一步細節。

系統氣體處理系統112包含複數個額外組件，包含與排氣處理單元104流體連通之一系統排氣處理單元(SEX) 114。系統排氣處理單元114包含用於自源自製造設施100中之工具及濕式清洗台102之排氣移除非想要材料之組件。例如，系統排氣處理單元114可包含用於自供給至系統排氣處理單元114之排氣移除非想要材料之一濕式洗滌單元。根據本發明之實施例，系統排氣處理單元114能夠移除在系統排氣處理單元114中處理之排氣中之50%或更多之酸性或鹼性成分。相比而言，系統排氣處理單元114能夠僅移除在系統排氣處理單元114中處理之排氣中之痕量VOC。將已在系統排氣處理單元114中處理之氣體排放至環境。系統排氣系統112亦包含用於向半導體處理設施100提供補充空氣之組件。例如，在圖1中所繪示之實施例中，系統氣體處理系統112包含位於第4層面上方之一環境空氣過濾單元116。環境空氣過濾單元116包含過濾器，例如用於自環境空氣移除雜質之袋式過濾器。將在環境空氣過濾單元116中處理之空氣輸送至位於第4層面上之一補充空氣處置單元118，補充空氣處置單元118包含複數個額外過濾單元操作，例如空氣清洗器、化學過濾器及其類似者。此等額外過濾單元操作用於將環境空氣進一步淨化至使環境空氣適合作為半導體處理設施100內之補充空氣之標準。系統排氣系統112可進一步包含用於冷卻及補充分配至半導體處理設施100之其他部分(例如一清潔室122)之空氣之乾式冷卻盤管120。潔淨室122亦可經由風扇過濾單元124被供應補充空氣且可包含諸如過濾器126之額外過濾器。

在濕式清洗台102之操作中，已觀察到，當濕式清洗台102內之開關箱阻尼器切換成將含有酸性成分及/或鹼性成分之排氣(例如含有酸性或鹼性成分之排氣)導引向組合排氣處理單元104時，留在濕式清洗台工具中或留在管線108中之殘留揮發性有機化合物被汲取至管線110中且被輸送至組合排氣處理單元104。若排氣處理單元104或系統排氣處理系統112之組件無法減少被輸送至組合排氣處理單元104之組合排氣中的VOC量，則非所要VOC量可能被排放至環境或製造設施之一般環境中，其中VOC可變成被夾帶於經輸送回至製造設施中的補充空氣中或導致向環境釋放一非想要VOC量。當此非想要VOC被夾帶於補充空氣(其接著輸送回至製造設施中)中或被直接輸送回至製造設施中時，非想要VOC會負面影響由製造設施生產半導體裝置。

根據本發明之實施例，組合排氣處理單元104可處理(process)/處理(treat)含有VOC成分及酸性或鹼性材料(諸如氨、氫氟酸、硫酸或硝酸)之排氣，且將VOC成分及酸性或鹼性成分之量減少至可接受位準，例如將組合排氣中VOC成分之量減少60%、70%、80%、90%或90%以上，且將組合排氣中酸性或鹼性成分之量減少60%、70%、80%、90%或90%以上。根據本發明之實施例，組合排氣中VOC成分之量減少的程度可相同於組合排氣中酸性或鹼性成分之量減少的程度，或程度可不同。如下文更詳細描述，可使用適合於濕式清潔一氣流之一裝置(例如一濕式洗滌器)來完成此等材料之移除。原則上，濕式洗滌器自含有水溶性氣體之一氣流移除此等水溶性氣體。可藉由用鹼性或酸性清洗液化學吸收來將酸性及鹼性氣體減少至低位準。當自洗滌器移除洗滌液時，自洗滌器移除截取氣體。

濕式洗滌器或濕式分離器之操作依賴將來自載有氣體或粒子之一氣流之此等氣體或粒子轉移至洗滌液。為此，必須在氣體與液體之間形成適當相界面，且必須在此等兩個相之間發生一相對材料移動。藉由儘可能徹底混合氣體及液體來達成相界面的一個方法包括使一種相分散至另一相中。換言之，例如，以一液體產生氣泡群或以一氣體產生液滴簇，抑或產生其中液體依一差不多分散射流之形式存在的系統。使氣體及液體彼此接觸之另一基本方式包括允許其等圍繞液體潤濕元件循環。可使待清潔氣體與精細分散之水滴或與一並流或一逆流中的一些其他清洗液接觸。

根據本發明之實施例，一些濕式洗滌器具有彼此緊鄰配置且基於逆流原理工作之兩個清洗級。由於氣體轉變成液相取決於液體之有效表面，所以此等清洗級有時依填充柱之形式部署。填充柱通常依在一多孔篩板上填充適合填充材料之形式抑或依其中大塊結構化材料安裝於柱中之一所謂結構化填充形式組態。通常，填充材料用洗滌液潤濕。當受污染氣體在適當條件下與潤濕填充材料接觸時，非想要污染物自氣相變成液相。

圖2展示用於濕式清潔一氣流之一裝置200，例如來自用於實施用於製造半導體裝置之一程序之一工具之一組合排氣流。例如，根據本發明之系統包含用於清潔來自濕化學程序之排氣之裝置，例如來自用於製造半導體裝置之一程序中之一濕式清洗台之一排氣。半導體工具通常利用酸性材料、鹼性材料及VOC。揮發性有機化合物係具有一高汽壓及低水溶性之化合物。VOC係人造化學品且包含用於半導體製程中之化學品。VOC亦用於或產生於油漆、藥品及製冷劑之製造中。VOC通常為：工業溶劑，諸如三氯乙烯；燃料供氧，諸如甲基叔丁基醚(MTBE)；或由水處理中之氯化產生之副產物，諸如氯仿。VOC通常為石油燃料、液壓油、油漆稀釋劑及乾洗劑之成分。VOC係常見地下水污染物。用於或產生於半導體工具中之VOC之實例包含異丙醇(IPA)、二甲苯、丙酮及其類似者。一些VOC材料在由其他材料(例如水)吸收時可轉換成非想要材料。例如，當異丙醇用於一半導體工具中時，氣態異丙醇可部分由水吸收且藉由水中之氧化劑降解為丙酮。自工具排氣移除之VOC材料包含其他VOC材料(例如IPA)之降解產物，例如丙酮。用於半導體工具中之鹼性材料之實例包含氨。用於半導體工具中之酸性材料之實例包含氟化氫、硝酸、鹽酸及硫酸。需要清潔來自半導體處理工具之排氣以移除非想要酸性材料、非想要鹼性材料及/或非想要VOC。用於濕式清潔來自一半導體處理工具之組合排氣之一裝置200之一實例係一濕式洗滌器。根據本發明之實施例，待清潔之組合排氣包含一酸性成分及一VOC成分(例如IPA及丙酮)、一鹼性成分及一VOC成分(例如IPA及丙酮)或一酸性成分及鹼性成分及一VOC成分(例如IPA及丙酮)。待清潔之組合排氣經由配置於裝置200之一外殼201中之一進氣口202供給至裝置200之一清潔段，使得存在於組合排氣中之非想要材料可藉由在裝置200中流動之液體透過化學吸收移除。裝置200包含清潔氣體透過其離開裝置200之一出氣口203。在圖2中所繪示之實施例中，進入入口202之組合氣流可首先在一預洗滌器中處理且藉由噴嘴209用諸如水之一流體預清洗。如下文更詳細描述，用於預洗滌或預清洗進入入口202之組合氣流之流體自一冷卻水源260提供至噴嘴209。

進入入口202之排氣由折流板211導流至配置於氣流215之流動路徑中之一第一清洗段或雜質洗滌單元204。在圖2及圖3之實施例中，第一清洗段204包含一填料或填充材料223，例如在一填充柱中。氣流215自下而上向上流動通過清洗段204。清洗段204經由安裝於填充材料223上方之額外噴嘴221而被供應一第一清洗液。如下文更詳細描述，第一清洗液自一冷卻水源260提供至噴嘴221。噴嘴221係形成雜質洗滌單元204之一部分之一噴淋器區段之部分。

如圖2中所展示，第一清洗液自上而下滴流通過填充材料223。填充材料223可依一非隨機填充材料之形式實施。非隨機填充材料或結構化填充材料將與隨機填充材料區分。隨機填充材料以輔助分離程序之小填充材料之一隨機分佈為特徵。相比而言，非隨機或結構化填充材料使用較大、固定填充結構。一些類型之非隨機或結構化填充材料引導液體材料通過形成為一特定固定形狀之複雜結構通道。隨機填充材料之實例包含拉西環、鮑爾環、鞍環、(※應該是拉西環Raschig Ring另外一個音譯)及環保球等。隨機填充材料不限於此等類型之環。除上文明確列出之材料之外，亦存在其他隨機填充材料。根據本發明之實施例利用之非隨機或結構化填充材料相異且不同於上述隨機填充材料。非隨機或結構化填充材料提供用於引導液體材料進入且通過一特定形狀結構之有組織填料。非隨機或結構化填充材料促進通過填料之洗滌流體均勻流動及分佈，其促進材料自氣體更有效質量轉移至洗滌液。相比而言，隨機填充材料促進通過填充材料之流體不均勻流動及不均勻分佈。結構化填充材料之實例利用由諸如金屬、塑膠或瓷之材料組成之圓盤及配置成不同類型之蜂巢形狀之內部結構。此等蜂巢形狀部署於清洗單元204及205之柱或圓柱容器內。非隨機或結構化填充材料之實例包含編織線結構化填料、紗布、凸片入口中之波紋單片結構化填料、無凸片入口之波紋單片結構化填料、規則晶格及非晶格結構化填料。下文更詳細描述用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料之進一步細節。氣流215自下方供給通過第一清洗段204。依此方式，填充材料之大表面積及排氣215及清洗液之逆流流動促進清洗液吸收排氣215中之非想要材料。

在氣流流動通過第一清洗段204之後，其流動(如圖2及圖3中之箭頭219所指示)通過圖3中之一第一偏轉區域250中之位於第一清洗段204下游及上方之一液滴分離器或液體分離器217。使氣流通過液滴分離器217自氣流移除液滴，藉此防止氣流中夾帶任何清洗液。

氣流自液滴分離器217達到一第二清洗段或第二雜質洗滌單元205，其中用相同於用於第一清洗段204中之清洗液之一清洗液或不同於用於第一清洗段204中之清洗液之一清洗液清洗氣流。一適合清洗液之一實例係一般可用作生產用水或蒸餾水之水。第二清洗段205包含一填充材料224或一填料柱。第二清洗段205之清洗液藉由自位於填充材料224上方之噴嘴222噴水來施加至填充材料224。如下文更詳細描述，清洗液自一冷卻水源260提供至噴嘴222。噴嘴222形成一施配器區段之部分，施配器區段係雜質清洗段205之一組件。在圖2之實施例中，氣流在相同於清洗液之方向上自上而下向下流動通過第二清洗段205。

在氣流流動通過第二清洗段205之後，將其供給至圖3中之一第二偏轉區域220中之位於第二清洗段205下游之一第二液體分離器218中。

在圖2之實施例中，清洗段204及205兩者一個接一個地配置於排氣之流動路徑中。此同樣適用於圖3。清洗段204及205並排配置於外殼201中，且氣流在相反方向上流動。在圖2及圖3之繪示實施例中，第一清洗段204中之氣流在一向上方向上流動，與清洗液逆流，且接著在第二清洗段205中，排氣在相同於清洗液之方向上向下流動。依此方式，清洗級204及205兩者可依一緊湊配置彼此緊鄰安裝。在其他實施例中，清洗段204及205可彼此上下堆疊，且排氣在相同方向上流動通過清洗段204及清洗段205。

在圖2中，裝置200具有位於第二偏轉區域220下游之至少一個風扇206。風扇206幫助調節在裝置200之外殼201內部沿氣流之流動路徑之氣壓。依此方式，可調節外殼201內之壓力且保持恆定。調節風扇206之速度可在氣體清潔程序期間達成±10 Pa之一壓力穩定性。風扇206可為一輻流式風扇，其中入口可在底部且出口可在頂部，換言之，沿一單一軸線。在此定向上，氣流自下方透過其中安裝風扇之底板上之一開口居中運送至水平葉輪上。葉輪使氣體朝向外部加速遠離軸線，氣體自外部向上排出。風扇之驅動器居中配置於流動通道中且由氣流包圍。

在圖2之實施例中，裝置200包含用於繞過通過清洗段204及205之排氣流(例如路徑215)之一旁路通道207。在圖2之實施例中，旁路通道207在清洗段204及205下方運行。一調節器208位於旁路通道207之端附近。調節器208促進經由旁路通道207運送至其之氣流排出。沿旁路通道207中之流動路徑216流動(在圖2及圖4中)之氣流透過旁路通道207之出氣口214自裝置200排出。在一些實施例中，調節器208可包含一自動可調節流閥或可為一泵或風扇。調節器208用於促進經由旁路通道207排出運送至其之氣流。歸因於旁路通道207，即使(例如)在維修工作期間或在裝置200失效之情況中，亦可維持進氣側202上之壓力。因此，可避免由裝置200關閉引起之雜質回流至裝置200上游之程序設備。在維修工作或一故障之情況中，氣流可經由旁路通道207繞過兩個清洗段204及205。

在圖2中，一折流板元件211提供於進氣口202處用於在通過旁路通道207之氣流之一流動路徑(圖4中之216)與通過至少一個清洗段204之流動路徑(圖2及圖3中之215)之間切換氣流。折流板元件211可藉由一驅動器(此處未展示)移動於一旁路位置與用於將氣流導引至清洗段204及205之一位置之間。圖2用一實線將折流板元件211展示於其中運送氣流通過清洗段204及205之一位置中。圖2中之折流板元件211之點劃線繪示引起氣流導引至旁路通道207中之折流板元件211之旁路通道位置。折流板元件211經組態使得不論其位置如何，其將清洗液自第一清洗段204導引至一收集槽212中。此外，一第二收集槽213經提供用於來自第二清洗段205之第二清洗液。在其他實施例中，第一及第二清洗液可供給至一單一收集槽中。

圖3中之箭頭215、219、230、236、232及234展示氣流通過清洗段204及205、液滴分離器217、第二偏轉區域220及風扇206之流動路徑。折流板元件211位於其中將流入至進氣口202中之氣流運送至第一清洗段204之一位置中。如上文已詳述，氣流接著流動通過位於第一偏轉區域250中之液體分離器217且進入第二清洗段205。隨後，氣流流動通過第二液體分離器218且經由風扇206透過出氣口203自裝置200排出。

旁路通道207在圖3中之裝置200之描繪中未展示，因為其會阻礙具有出氣口203及兩個收集槽212及213之出口通道之觀看。

氣流通過旁路通道207之流動路徑216在圖4中由箭頭216指示。在此情況中，氣流亦經由進氣口202進入裝置200，且接著取決於折流板元件211之位置，其不運送至第一清洗段204中而是運送至旁路通道207中。換言之，氣流圍繞清洗段204及205流動。氣流接著經由旁路通道207之出氣口214自裝置200排出。調節器208供應將氣流汲取至旁路通道207中且引起其流動通過旁路通道207所需之壓力。第一清洗段204及第二清洗段205之收集槽212及213在圖4中未描繪，因為其等由旁路通道207遮蔽。

用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料的實例展現大於250 m ²/m ³之一界面表面積。通過用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料之實例的壓降在自440 Pa至660 Pa的範圍內。用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料的實例展現2至3之間的一最大F因數。用於本發明之實施例中的非隨機或結構化填充材料可以一氣體負載因數或F因數(表觀速度*氣體密度^0.5)為特徵。用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料的實例展現2至3之間的一最大F因數。用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料的實例展現大於2至高達5的傳遞單元數(NTU)/小時。用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料的實例展現大於5至約10之一最大F因數與NTU比。用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料的實例展現小於0.2至低至0.1之比容(1/F x NTU)。用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料的實例展現小於0.4之一比容比，例如在0.01至0.35之一範圍內。用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填充材料不限於滿足上述準則之此等材料；例如，用於本發明之實施例中之非隨機或結構化填料材料可以落在上述明確範圍外之界面表面積、F因數、NTU/小時、最大F因數與NTU比、比容及比容比為特徵。利用展現落在上述範圍內之性質之非隨機或結構化填充材料促成液體及氣體的滿意流速、高氣液接觸面積(其等藉由本發明之實施例支援高質量轉移以自工具排氣移除酸性化合物或鹼性化合物及/或VOC成分至本文中所描述之位準)，同時實現一緊湊大小。

參考圖2至圖4，根據本發明之實施例之用於濕式清潔一排氣流的裝置200包含熱能移除單元或冷卻流體源260，例如冷卻水。冷卻流體源260經由管線262接收洗滌水，且經由管線268將冷卻洗滌水輸送至噴嘴221及222。在圖1至圖4中所繪示之實施例中，經由管線262提供之洗滌水係自收集槽212或收集槽213汲取，且構成先前已分別接觸清洗單元204及205之洗滌水。換言之，在一些實施例中，洗滌水自收集槽212再循環用於收集槽213。在其他實施例中，經由管線262提供之洗滌水可自半導體處理設施100內之其他水源汲取。在一實施例中，冷卻水源260係一熱交換器，其中來自管線262之洗滌水通過熱交換器之一側。一適合熱交換器之一實例係一緊湊型熱交換器，其包含大於500 m ²/m ³之一界面面積且易於被整合於濕式洗滌器單元之一外殼內部以節省安裝空間。熱交換器之另一側經由管線264接收冷卻劑。冷卻劑接收來自洗滌水之熱能且經由管線266離開熱交換器。管線266中之冷卻劑可被輸送至一製冷單元(未展示)，其中冷卻劑之溫度在其經由管線264返回至冷卻水源260之前降低。在冷卻流體源260中，洗滌水之溫度降低。在根據本發明之一些實施例中，洗滌水之溫度降低9℃或更多。在其他實施例中，洗滌水之溫度降低10℃或更多。在一些實施例中，進入冷卻流體源260之洗滌水的溫度在15攝氏度至20攝氏度的範圍內，例如17攝氏度。在一些實施例中，離開冷卻流體源260之洗滌水的溫度在5攝氏度至10攝氏度的範圍內，例如7攝氏度至9攝氏度。進入冷卻流體源260之冷卻劑的溫度可隨自洗滌水移除之熱能量、熱交換器之表面積及洗滌水及冷卻劑之流速而變動。在一些實施例中，進入冷卻流體源260之冷卻劑的溫度在3攝氏度至10攝氏度的範圍內，例如5攝氏度。在一些實施例中，離開冷卻流體源260之冷卻劑的溫度在10攝氏度至15攝氏度的範圍內，例如12攝氏度。已觀察到，當根據本發明之實施例將洗滌水溫度降低至7°C至9°C之範圍內時，達成自工具排氣移除酸性成分或鹼性成分之一90%或更高效率及自工具排氣移除VOC成分之一80%或更高效率。在本發明之一些實施例中，達成一90%或更高效率且移除酸性成分或鹼性成分產生包含小於15 ppm之酸性或鹼性成分之一排氣。在本發明之一些實施例中，達成自工具排氣移除VOC之一80%或更高效率產生包含小於10 ppm之VOC之一排氣。藉由達成此位準之VOC移除，更少VOC氣體可能被排放至一般環境或設施環境。如本文中所使用，移除VOC之百分比效率係指存在於進入裝置200之一排氣中的VOC在裝置200中移除的一百分比。移除VOC之百分比效率可使用進入裝置200之排氣中VOC的濃度及離開裝置200之排氣中VOC的濃度來判定。

在先前段落中所描述之實施例中，洗滌流體之溫度藉由使自收集槽212或收集槽213移除之洗滌流體通過一熱交換器來降低。在其他實施例中，收集槽212及/或收集槽213中之洗滌流體可藉由使收集槽212及/或收集槽213中之洗滌流體再循環通過一熱交換器且在洗滌流體自收集槽212或213移除且輸送至噴淋區段221或222之前自再循環洗滌流體移除熱能來冷卻。在其他實施例中，收集槽212或213可具有浸沒於存在於收集槽中之洗滌流體中之一冷卻盤管且操作冷卻盤管以在洗滌流體位於收集槽212及/或213中時自洗滌流體移除熱能。

參考圖5，本發明之一實施例包含用於處理一製程氣體(例如來自一半導體工具(例如一濕式清洗台或其他半導體程序工具)之一排氣)之一方法500。方法500包含一第一操作502，其將含有一酸性成分或一鹼性成分及一揮發性有機化合物或VOC (例如IPA及丙酮)之一排氣自半導體工具排放至一組合排氣處理單元。圖1中之濕式清洗台102係用於方法500中之一半導體工具之一實例。氣體洗滌器200係用於方法500中之一組合排氣處理單元之一實例。方法500包含操作504，其中利用一熱管理裝置自一洗滌流體移除熱能。冷卻水源260係用於方法500中之一熱管理裝置之一實例。方法500繼續操作506，其使組合排氣與組合排氣處理單元中之洗滌流體接觸。排氣與洗滌流體之間的接觸導致組合排氣中之酸性或鹼性成分及VOC成分(如IPA及丙酮)轉移至洗滌液，藉此降低組合排氣中酸性或鹼性成分及VOC成分之濃度。方法500繼續操作510，其自組合排氣處理單元排放經處理排氣。根據一些實施例，將自洗滌器200排放之經處理排氣輸送至系統排氣處理單元114，其中自經處理排氣移除進一步酸性或鹼性成分。根據本發明之實施例，系統排氣處理單元114無法自經處理排氣移除任何或僅少量VOC。

在本發明之另一實施例中，提供圖6之一方法600。方法600係處理來自一半導體濕式清洗台之排氣之一方法。方法600利用非隨機或結構化填充材料以及冷卻洗滌流體來有效移除一工具排氣中之90%或更多之酸性或鹼性成分以及工具排氣中之80%或更多之VOC成分。方法600在操作602開始，其中將一VOC引入至一濕式清洗台中。一適合濕式清洗台之一實例包含圖1中之濕式清洗台102。在操作604中，利用VOC在半導體濕式清洗台中實施一半導體程序。在半導體濕式清洗台中實施之適合半導體程序之實例包光阻劑之顯影、蝕刻、清潔及乾燥。在操作604完成之後，在操作606中將一含VOC之排氣自濕式清洗台排放至一VOC排氣處理單元。用於操作606中之一VOC排氣處理單元之一實例包含圖1中之VEX 106a。在操作608中，將一鹼性成分或一酸性成分引入至濕式清洗台中，且在操作610中，在濕式清洗台中利用鹼性或酸性成分實施一程序。操作610在濕式清洗台內產生包含一酸性或鹼性成分之一排氣。在操作612中，將一組合排氣自濕式清洗台排放至一雜質洗滌單元或一組合排氣處理單元。雜質洗滌單元在操作614中接收組合排氣。組合排氣包含鹼性或酸性成分及在操作606之後留在濕式清洗台中之含VOC排氣之一部分。在操作614中接收組合排氣之一雜質洗滌單元之一實例包含洗滌器104、200。在操作616中，例如藉由使一洗滌液通過圖2至圖4中之冷卻水源260之熱交換器來自洗滌液移除熱能。操作616降低洗滌液之溫度，如上文所描述。在操作618中，將冷卻洗滌液自一施配器區段施配至雜質洗滌單元之一填充材料區段中。一施配器區段之實例包含施配器區段221、222且填充材料區段之實例包含填充材料區段223、224。在操作620中，組合排氣與填充材料區段中之冷卻洗滌液接觸且自組合排氣移除大於90%之酸性或鹼性成分以及自組合排氣移除超過80%之VOC成分。方法600在操作622終止，其中自組合排氣處理單元排放經處理組合排氣。

本發明之一個態樣係關於一種處理來自一半導體工具之一製程氣體以自該製程氣體移除雜質之方法。在一些實施例中，該製程氣體係來自諸如一濕式清洗台之一半導體工具之一排氣，其含有鹼性或酸性成分及VOC成分。該方法利用冷卻洗滌流體及結構化非隨機填充材料來不僅增強該等鹼性或酸性成分質量轉移至該洗滌流體且亦增強該VOC成分自該排氣質量轉移至該洗滌流體。該方法包含將含有該酸性成分或該鹼性成分及一VOC成分之一排氣自該半導體工具排放至一氣體洗滌器。該氣體洗滌器包含經組態以自一洗滌流體移除熱能以與該排氣接觸之一熱管理裝置。在自該洗滌液移除熱能之後，該洗滌液在存在該填充材料時與該排氣接觸。該排氣中該酸性或鹼性成分之一部分及該VOC成分之一部分移動至該洗滌流體，藉此減小該排氣中該酸性或鹼性成分之濃度及該排氣中該VOC成分之濃度。該所得經處理排氣接著自該氣體洗滌器排放。

本發明之另一態樣係關於一種處理來自一半導體濕式清洗台之排氣之方法。在一些實施例中，該製程氣體係一排氣，其含有鹼性或酸性成分及VOC成分。該方法利用冷卻洗滌流體及結構化非隨機填充材料來不僅增強該等鹼性或酸性成分質量轉移至該洗滌流體且亦增強該VOC成分自該排氣質量轉移至該洗滌流體。該方法包含將一揮發性有機化合物引入至一半導體濕式清洗台中。該揮發性有機化合物用於在該濕式清洗台中對一基板實施一程序。一旦完成利用該揮發性有機化合物之該程序，則一含VOC之排氣自該濕式清洗台排放至一VOC排氣處理單元。其後，將一鹼性成分或一酸性成分引入至該濕式清洗台中。接著在該濕式清洗台中實施利用該酸性成分或該鹼性成分之一程序。此程序產生包含揮發酸性成分或揮發鹼性成分之一排氣。將此排氣以及未排放至該VOC排氣處理單元且留在該濕式清洗台內之該含VOC排氣之一部分排放至一工具排氣處理單元，其中此組合排氣接收於一氣體洗滌器之一雜質洗滌單元中。此雜質洗滌單元包含含有非隨機結構化填充材料之一填充材料區段及用於將洗滌流體噴淋至該填充材料上之一噴淋器區段。冷卻洗滌流體藉由使該洗滌流體通過自該洗滌流體移除熱能之一熱能管理裝置來提供。該冷卻洗滌流體接著自該施配器區段施配至該填充材料區段中。在該填充材料區段中，該組合排氣與該洗滌液接觸。根據本發明之實施例，在該填充材料區段中自該組合排氣移除大於90%之該酸性或鹼性成分且在該填充材料區段中移除該組合排氣中之大於80%之該VOC成分。自該氣體洗滌器排放離開該填充材料區段之經處理排氣。

本發明之又一態樣係關於一種半導體氣體處理系統，其包含一第一氣體洗滌器，該第一氣體洗滌器包含在操作中接收來自諸如一濕式清洗台之一半導體處理工具之一排氣之一入口。該第一氣體洗滌器包含含有一填充材料區段及一施配器區段之一雜質洗滌單元。在操作中，洗滌流體自該施配器區段施配至該填充材料區段。該填充材料區段包含一非隨機填充材料。該系統亦包含一熱能移除單元，其包含與該噴淋器區段流體連通之一出口，使得冷卻洗滌流體可自該熱能移除單元輸送至該施配器區段。該熱能移除單元包含一接觸表面。在操作中，該接觸表面之一側接觸輸送至該施配器區段之該洗滌流體且該接觸表面之另一側接觸能夠自該洗滌流體吸收熱能之一冷卻劑。

上文已概述若干實施例之特徵，使得熟習技術者可較佳理解本發明之態樣。熟習技術者應瞭解，其可易於將本揭露用作用於設計或修改其他程序及結構以實施相同目的及/或達成本文中所引入之實施例之相同優點的一基礎。熟習技術者亦應意識到，此等等效建構不應背離本發明之精神及範疇，且其可在不背離本發明之精神及範疇的情況下對本文作出各種改變、替換及更改。

2F:層面 3F:層面 4F:層面 100:半導體製造設施排氣處理系統/半導體處理設施 102:程序工具/濕式清洗台 104:組合排氣處理單元 106:組合一般排氣(GEX)/VOC排氣(VEX)處理系統 106a:VEX處理單元 106b:GEX處理單元 108:管線 110:管線 112:系統排氣處理系統 114:系統排氣處理單元(SEX) 116:環境空氣過濾單元 118:補充空氣處置單元 120:乾式冷卻盤管 122:清潔室 124:風扇過濾單元 126:過濾器 128:出口 130:出口 132:出口 134:出口 136:管線 200:裝置 201:外殼 202:進氣口 203:出氣口 204:第一清洗段/雜質洗滌單元 205:第二清洗段/第二雜質洗滌單元 206:風扇 207:旁路通道 208:調節器 209:噴嘴 211:折流板元件 212:收集槽 213:第二收集槽 214:出氣口 215:氣流 216:流動路徑 217:液滴分離器 218:第二液體分離器 219:流動路徑 220:第二偏轉區域 221:噴嘴 222:噴嘴 223:填充材料 224:填充材料 230:流動路徑 232:流動路徑 234:流動路徑 236:流動路徑 250:第一偏轉區域 260:冷卻水源 262:管線 264:管線 266:管線 268:管線 500:方法 502:操作 504:操作 506:操作 508:操作 510:操作 600:方法 602:操作 604:操作 606:操作 608:操作 610:操作 612:操作 614:操作 616:操作 618:操作 620:操作 622:操作

自結合附圖來閱讀之以下詳細描述最佳理解本發明之態樣。應注意，根據行業標準做法，各種構件未按比例繪製。事實上，為使討論清楚，可任意增大或減小各種構件之尺寸。

圖1係根據一些實施例之包含用於處理來自一半導體工具之排氣之一系統之一半導體處理設施之一示意圖。

圖2係根據一些實施例之一排氣處理單元之一剖面示意圖。

圖3係根據一些實施例之一排氣處理單元之一剖面示意圖。

圖4係根據一些實施例之一排氣處理單元之一剖面示意圖。

圖5係根據一些實施例之用於處理來自一半導體工具之排氣之一程序之一流程圖。

圖6係根據一些實施例之用於處理來自一半導體工具之排氣之一程序之一流程圖。

2F:層面

3F:層面

4F:層面

100:半導體製造設施排氣處理系統/半導體處理設施

102:程序工具/濕式清洗台

104:組合排氣處理單元

106:組合一般排氣(GEX)/VOC排氣(VEX)處理系統

106a:VEX處理單元

106b:GEX處理單元

108:管線

110:管線

112:系統排氣處理系統

114:系統排氣處理單元(SEX)

116:環境空氣過濾單元

118:補充空氣處置單元

120:乾式冷卻盤管

122:清潔室

124:風扇過濾單元

126:過濾器

128:出口

130:出口

132:出口

134:出口

136:管線

Claims (20)

1. 一種處理來自一半導體工具之一製程氣體之方法，該方法包括： 在該半導體處理工具中接收一基板； 使該基板暴露於該半導體處理工具中之一揮發性有機成分； 使用該揮發性有機成分對該基板實施一半導體製程； 將含有一酸性成分或一鹼性成分及該揮發性有機成分之一排氣自該半導體工具排放至一氣體洗滌器； 藉由使一洗滌液通過一熱管理裝置來自該洗滌液移除熱能； 在該氣體洗滌器中，使該排氣與已通過該熱管理裝置之該洗滌液接觸； 在該氣體洗滌器中，自該排氣移除該酸性或鹼性成分之一部分及該揮發性有機成分(VOC)之一部分；及 自該氣體洗滌器排放該經洗滌排氣。
2. 如請求項1之方法，其中使該排氣與該洗滌液接觸包含在存在一非隨機填充材料時，使該排氣與該洗滌液接觸。
3. 如請求項2之方法，其中使該排氣與該洗滌液接觸包含在存在一結構化填充材料時，使該排氣與該洗滌液接觸。
4. 如請求項1之方法，其中自該洗滌液移除熱能包含使該洗滌液通過一熱交換器。
5. 如請求項1之方法，其中在該氣體洗滌器中自該排氣移除該VOC之該部分包含將該氣體洗滌器中該排氣之該VOC含量減少至小於10 ppm。
6. 如請求項1之方法，進一步包括： 將該排氣自該氣體洗滌器輸送至一系統排氣處理單元； 在該系統排氣處理單元中處理該排氣；及 自該系統排氣處理單元排放在該系統排氣處理單元中處理之該排氣。
7. 一種處理來自一半導體濕式清洗台之排氣之方法，該方法包括： 將一揮發性有機成分(VOC)引入至一半導體濕式清洗台中； 利用該VOC，在該半導體濕式清洗台中實施一程序； 將包含該VOC之一部分或該VOC之一降解產物之一含VOC排氣自該半導體濕式清洗台排放至一VOC排氣處理單元； 將一鹼性成分或一酸性成分引入至該半導體濕式清洗台中； 利用該酸性成分或該鹼性成分，在該濕式清洗台中實施一程序，其導致包含該酸性成分或該鹼性成分之一排氣； 將包含一組合排氣自該半導體濕式清洗台排放至一工具排氣處理單元，該組合排氣包含該排氣及在將該含VOC排氣自該半導體濕式清洗台排放至一VOC排氣處理單元之後留在該濕式清洗台中之該含VOC排氣的一部分； 在一氣體洗滌器之一雜質洗滌單元中接收(614)該組合排氣，該雜質洗滌單元包含一填充材料區段及一施配器區段； 自一洗滌液移除熱能； 將該洗滌液自該施配器區段施配至該填充材料區段中； 使該組合排氣與該填充材料區段中之該洗滌液接觸，且自該組合排氣移除該組合排氣中所含之大於90%之該酸性成分或該鹼性成分，且自該組合排氣移除該組合排氣中之大於70%之該揮發性有機成分或該揮發性有機成分之降解產物；及 自該氣體洗滌器排放一經處理排氣。
8. 如請求項7之方法，其中酸性成分係硫酸，且該鹼性成分係氨。
9. 如請求項7之方法，其中該VOC係異丙醇或丙酮。
10. 如請求項7之方法，其中自該洗滌液移除熱能包含使經收集於該氣體洗滌器之一收集槽中之洗滌液再循環通過一熱交換器以降低該收集槽中該洗滌液之溫度。
11. 如請求項7之方法，其中在該氣體洗滌器之該雜質洗滌單元中接收該組合排氣包含將該組合排氣接收至包含一填充材料區段之該氣體洗滌器之一雜質洗滌單元中，該填充材料區段包含具有大於250 m ²/m ³之一界面面積之一結構化填充材料。
12. 一種半導體製程氣體處理系統，其包括： 一第一氣體洗滌器，該第一氣體洗滌器包含： 一入口，其在操作中接收來自一半導體處理工具之一排氣； 一雜質洗滌單元，其包含一填充材料區段及一噴淋器區段，該雜質洗滌單元在操作中將一洗滌流體自該噴淋器區段噴淋至該填充材料區段，該填充材料區段包含一非隨機填充材料；及 一熱能移除單元，其包含與該噴淋器區段流體連通之一出口及一接觸表面，該接觸表面在操作中於一側上接觸被輸送至該噴淋器區段之該洗滌流體，且在一對置側上接觸一冷卻劑。
13. 如請求項12之系統，其中該半導體處理工具包含一流量控制裝置，流量控制裝置在操作中將該排氣自該半導體處理工具導引至該第一氣體洗滌器。
14. 如請求項12之系統，其中該雜質洗滌單元進一步包含：一第一方向流動部分，其中該排氣在一方向上流動通過一填充材料；及一第二方向流動部分，其中該排氣在與該方向相反之一方向上流動，該排氣流動通過該第一方向流動部分。
15. 如請求項12之系統，其中該半導體處理工具係一濕式洗滌器。
16. 如請求項12之系統，其中該填充材料具有250m ²/m ³或更大之一界面面積與體積比。
17. 如請求項16之系統，其中該填充材料係一非隨機填充材料。
18. 如請求項17之系統，其中該非隨機填充材料展現具有小於2傳遞單元數/米(NTU/米)之一NTU/米。
19. 如請求項18之系統，其中該非隨機填充材料具有小於0.2之一比容。
20. 如請求項18之系統，其中該熱能移除單元具有大於500 m ²/m ³之一界面面積。