專利名稱：含氯氣體的廢氣處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓的壓縮氣體的干燥凈化裝置。
背景技術(shù)：
在高技術(shù)領(lǐng)域中，對壓縮空氣的質(zhì)量有極嚴(yán)格的規(guī)定。壓縮空氣的干燥凈 化工藝在氣源凈化流程中起著極為重要的主導(dǎo)作用。壓縮空氣中水分含量不僅 影響管道、閥門、儀表及各種執(zhí)行機構(gòu)的正常工作壽命，而且直接影響了最終 產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。特別是一些對即使是微量水分的存在都十分敏感的部門。吸 附干燥成了制備極低露點壓縮空氣的主要技術(shù)，吸附干燥器也因此而發(fā)展成壓
縮空氣深度除水的最主要的裝備。按GB/T13277-91《一般用壓縮空氣質(zhì)量等級》 (等效采用IS08573第II部分)，壓縮空氣含水量等級共分6級，其中1 3級 的壓力露點均在-2(TC以下，必須使用吸附干燥器才能達到。國內(nèi)現(xiàn)有的吸附式 干燥器一般采用雙塔式，將雙塔和各種附件都設(shè)置在一個框架中， 一塔進行吸 附，另一塔進行解吸。雙塔結(jié)構(gòu)干燥器運行還采用5只低壓電磁閥和5只氣動 執(zhí)行器、5只高壓球閥在可編程控制器控制下受控運行無熱再生吸附式干燥器。 上述吸附式干燥器的各種管路都暴露在外，因此，它存在著體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù) 雜凌亂、可靠性較低、使用不便的缺點。針對上述問題進行廣泛的檢索，尚未發(fā) 現(xiàn)對此問題的相關(guān)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種氣體干燥凈化裝置，以克服已有技術(shù)中存在的 吸附式干燥器的各種管路都暴露在、外體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜凌亂、可靠性較低、 使用不便的缺點。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種氣體干燥凈化裝置，它由兩個氣體干燥塔和相連接的各種附件組成，
其特征在于
a. 設(shè)置一個上板和一個下板，上、下板之間還連接一組連接桿，它使上下 板和兩氣體干燥塔連為一體；
b. 上板內(nèi)部設(shè)有與兩氣體干燥塔、以及與相應(yīng)附件對應(yīng)連接的通道，上板 上設(shè)有兩個電磁先導(dǎo)式高壓二位三通閥與相應(yīng)的通道聯(lián)通；
c. 下板內(nèi)部設(shè)有與兩氣體干燥塔、以及與相應(yīng)附件對應(yīng)連接的通道，在相燃燒室330包括具有氧化處理區(qū)340的罩338。燃燒室330進一步包括連 接至前管347的入口 344，該前管使洗滌過的廢氣通過入口 344并進入罩388 的氧化處理區(qū)340。燃燒室300還包括添加氣體口 353以向罩338中導(dǎo)入包含 含氧氣體。來自添加氣體源360的包含氧或氧化添加劑的添加氣體通過添加氣 體口 364進入燃燒室330。添加氣體源360經(jīng)由前管370連接至燃燒室330以 及氣體的流動可使用控制閥372控制。如將描述的，控制閥372的操作可以受 控制器200的控制，或可利用手操作。燃燒室330由不可滲透氣體的材料，諸如陶瓷或金屬材料組成。例如，罩 338可以是由諸如八1203的陶瓷材料組成的圓柱體。該圓柱體具有足夠的強度 而耐受上達740托的真空類型的工作壓力。圓柱體可具有至少約10mm的直徑， 更優(yōu)選地，至少約200mm。有利地，圓柱體可以朝廢氣經(jīng)過洗滌器320的流 動方向線性取向以減少可能的廢氣回流，廢氣回流可能通過經(jīng)過洗滌器320 的廢氣路徑的阻擋物而發(fā)生。圓柱體具有與廢氣的流動路徑的方向平行的縱中 心軸。燃燒室330的長度足夠長以允許廢氣保持停留在圓柱體中一時間周期， 該時間周期足以基本上使沒有通過洗滌器320去除的所有有害物質(zhì)氧化。燃燒 室330的精確長度取決于包括洗滌器出口和前管347的直徑，廢氣的組分和峰 值流速，以及施加給消除等離子體的功率級別的因素組合。對于在約100sccm 的總流速的包括Cl2的廢氣，充分的停留時間是至少約0.1秒鐘，以及更優(yōu)選 地約2秒鐘。提供所述停留時間的燃燒室330的適宜長度包括具有100mm到 月800nn橫截面直徑的圓柱形管，以及從約10cm到約20cm的長度。在一個類型中，旁通閥342可以在或臨近反應(yīng)器設(shè)置以控制流入或旁通燃 燒室330的廢氣的流動。旁通閥342可以任選地由控制器控制。燃燒室330進一步包括加熱器363以加熱燃燒室330內(nèi)的反應(yīng)氣體。加熱 器363包括加熱元件和控制電路。加熱器363能將燃燒室330加熱至至少約 500°C的溫度?？梢约訜崛紵?30的加熱器的實施例包括可從Columbus, Ohio (俄亥俄州的哥倫布)的BH Thermal Corporation購買的加熱器。該加熱 器能提供月5到月10KW的加熱功率。添加氣體源360提供氧氣或氧化添加 劑，當(dāng)通過加熱器加熱或激活時，其與可能保留在廢氣中的有害化合物反應(yīng)。 燃燒室330使用氧氣或氧氣添加劑以有效氧化未處理的化合物，而不用關(guān)心二 氧芑形成。廢氣處理裝置300可包括紅外傳感器370以根據(jù)對應(yīng)于碳-氫、碳-鹵或碳-氧鍵的紅外信號的檢測而產(chǎn)生指示含碳?xì)怏w存在于廢氣中的信號。該信號隨后發(fā)送至控制器200，其激活氫化反應(yīng)器310。紅外傳感器370，例如，在授 予給Nowak等人的題為"Method and Apparatus for Optical Detection of Effluent Composition"的美國專利No. 6,336,346中有描述，在此引入其全部內(nèi)容作為 參考。紅外傳感器370可放置在工藝腔室110的排氣口和氫化反應(yīng)器310的氣 體入口 314之間的氣體管道326中。另一紅外傳感器370可放置在洗滌器320 和燃燒室330之間的前管347中。傳感器370檢測廢氣中由反應(yīng)物發(fā)射的光并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號。由于不 同的氣體在等離子體中激發(fā)時將發(fā)射不同波長的光，因此由廢氣發(fā)射的光指示 廢氣中的氣體類型和濃度，以及檢測到的波長的幅值提供廢氣流中特定氣體的 數(shù)量或濃度的指示。傳感器370可以是任意數(shù)量的光檢測器，諸如光晶體管或 光二極管。雖然期望為了簡化數(shù)據(jù)解釋，但不需要傳感器370線性響應(yīng)。傳感 器370還可包括不同透鏡或濾光片，如對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將顯而易 見。例如，適宜的濾光片是在涉及的紅外波長處居中的帶通濾色片。適宜和紅 外傳感器370是型號TPS434 NDIR氣體分析傳感器，其可從位于Fremont， California (加利福尼亞州的弗里蒙特)的Perkin Elmer市售購買的，結(jié)合紅外 濾色片，諸如對于從7.1到16.7微米，或3.0到3.6微米波長的帶通濾色片， 可從位于Westford， MA的Barr Associates Inc.市售購買?？刂破?00可用于操作包含工藝腔室110和廢氣處理裝置300，如圖2和 圖3所示?？刂破?00包含電子硬件，其包括適于操作工藝腔室110和裝置 300的集成電路。控制器200適于接收數(shù)據(jù)輸入、運行算法、產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信 號、檢測來自感應(yīng)器370和其他腔室組件的數(shù)據(jù)信號，并且監(jiān)控襯底處理裝置 100內(nèi)的工藝條件?？刂破?00包含廢氣處理控制指令集，其包含用于接收基 于對廢氣中含碳?xì)怏w存在狀態(tài)的檢測而來自紅外感應(yīng)器370的信號的程序代 碼?？刂破?00接收來自紅外感應(yīng)器370的信號并調(diào)整與信號相關(guān)的加氫反應(yīng) 器310、洗滌器320或燃燒室330的任意之一的運行。廢氣處理控制還具有在 廢氣處理裝置300不安全條件發(fā)生或被測量時關(guān)閉廢氣處理裝置300的安全代 碼?？刂破?00還包含含有控制氣體閥以分布特定氣體的特定體積流率的程序代碼的氣流指令集。在一個方案中，控制器200包含控制氣體閥以設(shè)置引入到加氫反應(yīng)器310的添加氣體口 315中的含氫氣體體積流率的程序代碼，使得 加氫反應(yīng)器310中氫與氯原子的比率至少為約1: 1。在另一方案中，控制器 200包含控制氣體閥以設(shè)置引入到加氫反應(yīng)器310的添加氣體口 315中的含氫 氣體的體積流率的程序代碼，使得加氫區(qū)域316中的氫與氯原子比率為大約1.5: 1到約3: 1。在廢氣處理工藝中，廢氣從工藝腔室110的排出口 170傳輸?shù)綇U氣處理裝 置300的加氫反應(yīng)器310中。特別地，在此所述的方法可應(yīng)用到包括等離子體 和熱基技術(shù)的所有消除裝置。在該反應(yīng)器310中，包含含氫氣體的添加氣體穿 過添加氣體口 315添加到廢氣。含氫氣體與未反應(yīng)的含氯廢氣反應(yīng)以形成可溶 的氫化物物質(zhì)，諸如氯化氫氣體。在廢氣中應(yīng)該存在有少許或者沒有氧氣，負(fù) 責(zé)氧氣將與含氫氣體反應(yīng)形成水。當(dāng)含氯氣體與含氫氣體反應(yīng)時，最小化加氫 反應(yīng)器310下游的二氧芑(dioxin)。因此，必須添加足夠量的含氫氣體以與 所有的殘留含氯氣體充分反應(yīng)。即，添加足夠量的含氫氣體，其中氫化區(qū)域 316中的氫與氯原子比率足夠高以將所有的不飽和烴氣體充分轉(zhuǎn)化為飽和烴 氣體。適當(dāng)?shù)暮瑲錃怏w是H2。加氫區(qū)域316中適當(dāng)?shù)臍渑c氯原子比率為至少約1.2: 1，并且甚至約1.5: l到約3: 1。加氫反應(yīng)器310還用于將不飽和或復(fù)雜烴氣體轉(zhuǎn)化為充分飽和的烴氣體， 其更易于在傳統(tǒng)的下游燃燒室330中除去(如下所述)。例如，在加氫反應(yīng)器 310中，不飽和烴氣體諸如乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)可轉(zhuǎn)化為飽和烴氣體 諸如CH4、 C2H6和C3Hs。添加足夠量的含氫氣體，其中在加氫區(qū)域316中氫 與氯原子的比率足夠高以將所有的不飽和烴氣體充分轉(zhuǎn)化為飽和烴氣體。之后，氫化的廢氣，現(xiàn)在含有可溶的氫化物物質(zhì)，諸如氯化氫氣體，傳輸 穿過洗滌器320，其通過洗滌過的廢氣噴水而去除可溶氯化氫氣體。水將氯化 氫氣體溶解到水中，從而從廢氣中充分去除氯化氫氣體。如果洗滌過的廢氣不含含氯物質(zhì)，但是仍然含有其他危險或可燃?xì)怏w，則 可在燃燒室330中進一步處理該廢氣。例如，殘留的烴副產(chǎn)物可通過加熱洗滌 過的廢氣同時添加含氧氣體到燃燒區(qū)域340中在燃燒區(qū)域340中燃燒，以形成 處理過的廢氣。適當(dāng)?shù)暮鯕怏w包括氧和氧化添加劑諸如1120。在燃燒室330 中，含氧氣體有效地氧化未反應(yīng)的氣體混合物而不形成二氧芑。在另一實施例中，包含飽和烴氣體的廢氣可通過在氧化環(huán)境中的燃燒室330中的燃燒而充分氧化以形成C02和H20。可通過加熱燃燒區(qū)域340到至少約50(TC的溫度而處 理在燃燒室330中的氣體。在以上所提供的新溶液有效去除未反應(yīng)的反應(yīng)物和由氯基半導(dǎo)體制造工 藝所產(chǎn)生的副產(chǎn)物，同時防止或顯著減少有毒二氧芑的形成。通過將腔室廢氣 處理工藝分離為與來自腔室的含氯物質(zhì)反應(yīng)和與其他含烴物質(zhì)反應(yīng)，形成有毒 二氧芑的烴和氯的反應(yīng)顯著減少。在圖2中示出了能處理襯底114并產(chǎn)生待在廢氣處理裝置中處理的包含烴 氣體和含氯氣體廢氣的襯底處理裝置100的實施方式。襯底處理裝置100包含 用于處理襯底114的工藝腔室。該工藝腔室110可以為，例如可從California 的Santa Clara的應(yīng)用材料公司購得的去耦等離子體源(DPS II)型腔室。在 授權(quán)給Davis等人的美國專利申請No.2006/0028646 Al中描述了 DPS II腔室 的修整版本，在此結(jié)合其全部內(nèi)容作為參考。腔室通常用作CENTURA②處理 系統(tǒng)的處理模塊，也可從California的Santa Clara的應(yīng)用材料公司購得。典型的工藝腔室IIO包含含有圍護壁130的外殼，其中圍護壁130包括側(cè) 壁132、底壁136和頂部134。頂部134可包含基本弓狀，或者在其他方案中， 圓頂狀、基本平坦或多半徑狀。壁130通常由金屬諸如鋁或陶瓷材料制造。頂 部134和/或側(cè)壁132還可具有輻射線滲透窗126，其允許輻射線穿過用于監(jiān)控 腔室110中執(zhí)行的工藝，通過，例如采集來自襯底114的反射率的聚束光學(xué)系 統(tǒng)135。從聚束光學(xué)系統(tǒng)135所采集的信號隨后傳送到分光計137用于信號分 析。腔室IIO進一步包含襯底支架120用于支撐腔室中的襯底114。襯底支架 120通常包含靜電夾盤，其包含至少部分覆蓋電極125的電介質(zhì)，并且其可包 括襯底容納表面124。容納表面124可具有孔或凹槽(未示出)以通過穿過襯 底支架120的導(dǎo)管149提供來自氦氣體源148的熱傳遞氣體諸如氦，以控制襯 底114的溫度。電極125能充電，以產(chǎn)生靜電電荷，用于靜電性地將襯底114 固定到靜電夾盤。電極125還能用作工藝電極125。電極125可以為單一導(dǎo)體 或多個導(dǎo)體，并可由金屬諸如鎢、鉭或鉬制成。襯底支架或陰極120通過第二 匹配網(wǎng)絡(luò)144耦合到偏置功率源142。偏置功率源142通常能在大約13.56MHz 的頻率處產(chǎn)生高達10kW的功率。偏置功率可以為連續(xù)或者脈沖功率。在其他200710165134.9說明書第9/14頁實施方式中，偏置功率源142可為DC或脈沖DC源。在工藝腔室110內(nèi)圍繞的氣體分配器138用于將工藝氣體引入到外殼116 中以處理放置在襯底支架120上的襯底114。工藝氣體通過包括含有各種氣體 源的工藝氣體供應(yīng)152的氣體交付系統(tǒng)150提供。每個氣體源具有含氣流閥諸 如質(zhì)量流量控制器的導(dǎo)管，以傳輸設(shè)定流速的氣體穿過其中。導(dǎo)管供應(yīng)氣體到 混合歧管154，在其中混合氣體以形成所需的工藝氣體混合物?；旌掀绻?54 供應(yīng)在腔室106中具有氣體出口 164的氣體分配器138。氣體出口 164可穿過 靠近襯底支架130外圍的腔室側(cè)壁132或可穿過頂部134，在襯底114上方終 止。廢工藝氣體和副產(chǎn)物可穿過包括一個或多個排氣口 170的排氣系統(tǒng)168 從腔室110排出。排氣口 170接收廢工藝氣體和包含未反應(yīng)工藝氣體的腔室廢 氣，傳輸廢氣和腔室廢氣到排氣導(dǎo)管172，其中存在節(jié)流閥174以控制腔室110 中的氣體壓力。排氣導(dǎo)管172供應(yīng)一個或多個排氣泵176，用于從腔室110去 除腔室廢氣。真空泵176可具有節(jié)流閥174以控制來自腔室110的氣體排放速 度。通過等離子體產(chǎn)生器180激勵工藝氣體以處理襯底114。等離子體產(chǎn)生器 180將能量耦合到腔室110的工藝區(qū)域184 (如圖所示)或腔室110上游的遠(yuǎn) 程區(qū)域中(未示出)的工藝氣體。"激勵工藝氣體"，其指活化或激勵工藝氣 體以形成一種或多種解離的氣體物質(zhì)、未解離的氣體物質(zhì)、離子氣體物質(zhì)和惰 性氣體物質(zhì)。在一個方案中，等離子體產(chǎn)生器180包含天線186，其包含具有 圍繞腔室106中心對稱的圓的至少一個感應(yīng)線圈。通常，天線186包含具有繞 與穿過工藝腔室110延伸的縱向垂直軸一致的中心軸旋轉(zhuǎn)約1到約20周的螺 線管。當(dāng)天線186設(shè)置在腔室110的頂部134附近時，頂部134的臨近部分可 由電介質(zhì)材料制成，諸如二氧化硅，其對RF或電磁場透明。天線186通過天 線電流供應(yīng)190供應(yīng)能量并且所供應(yīng)的能量由RF匹配網(wǎng)絡(luò)192調(diào)諧。在通常 約50KHz到約60MHz的頻率下，以及更通常約13.56MHz下，天線電流供應(yīng) 190提供例如RF功率到天線186，并且在約100到約5000瓦特的功率級別下 也提供RF功率到天線186。當(dāng)在腔室110中使用天線186時，壁130包括由感應(yīng)場滲透材料諸如氧化 鋁或二氧化硅制成的頂部134，以允許來自天線186的感應(yīng)能量滲透穿過壁13013或頂部134。還可使用的適當(dāng)半導(dǎo)體材料為摻雜的硅。對于摻雜的硅半導(dǎo)體頂部，頂部的溫度優(yōu)選地控制在材料提供半導(dǎo)體性能的范圍內(nèi)，例如從約100K 到約600K?？墒褂枚鄠€輻射加熱器諸如鉤鹵燈和與頂部134接觸的熱傳遞板 控制頂部的溫度。熱傳遞板可由鋁或銅制成，具有通道(用于熱傳遞流體流過 其中)。熱傳遞流體源供應(yīng)熱傳遞流體到通道以隨需要加熱或冷卻熱傳遞板， 從而將腔室110維持在恒定溫度。熱傳遞板可在距離天線186上方至少天線 186總體高度的一半處支撐，以減少天線186和等離子體之間的誘導(dǎo)耦合，其 否則將由非常接近于傳導(dǎo)板而產(chǎn)生。在一個方案中，等離子體產(chǎn)生器180還包括能電容性耦合的一對電極128， 以提供等離子體起始能量到工藝氣體或以告知(impart)動能以激發(fā)氣體物質(zhì)。 通常， 一個電極128位于襯底114下面的支架120中而其它電極位于壁中，例 如在腔室110的側(cè)壁130或頂部134中。例如，電極128可為由半導(dǎo)體材料制 成的頂部134，其充分導(dǎo)電以偏置或接地從而在腔室中形成電場，同時仍然提 供低阻抗到通過頂部134上方的天線186傳輸?shù)腞F感應(yīng)場。適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材 料包含摻雜的硅以具有例如在室溫下小于約500Q-cm的電阻系數(shù)。 一般地， 電極128可通過提供RF偏置電壓到電極128的偏置電壓供應(yīng)142而彼此相對 電偏置，從而將電極128彼此電容性耦合。所施加的RF電壓提供RF匹配網(wǎng) 絡(luò)144調(diào)諧。RF偏置電壓可具有約50kHz到約60MHz的頻率，或者在一個 方案中，約13.56MHz。 RF偏置電流的功率級別通常為約50到約3000瓦特。腔室110可通過包含計算機204的控制器200操作，該計算機204經(jīng)由硬 件接口 208傳送指令以操作腔室組件，包括襯底支架120、氣流控制闊、氣體 分配器138、等離子體產(chǎn)生器180、排氣口 170和節(jié)流閥174。通過腔室110 中的不同檢測器所測量的工藝條件和參數(shù)可作為反饋信號通過控制器件諸如 氣流控制閥、壓力監(jiān)控器171、節(jié)流閥174和其他該類器件傳送，并作為電信 號傳輸?shù)娇刂破?00?？刂破?00包含包括電路的電子硬件，該電路包含適于運行腔室110和其 外圍組件的集成電路。 一般地，控制器200適于接收數(shù)據(jù)輸入、運行算法、產(chǎn) 生有用的輸出信號、檢測來自檢測器和其他腔室組件的數(shù)據(jù)信號，并適于監(jiān)控 或控制腔室110中的工藝條件。例如，控制器200可包含計算機204，該計算 機204包含(i)中央處理器(CPU),諸如例如來自INTEL公司的傳統(tǒng)的微處理器，其耦合到包括諸如CD或軟盤驅(qū)動器的可移動的存儲介質(zhì)和諸如硬盤驅(qū)動器、ROM和RAM的不可移動存儲介質(zhì)的存儲器210; (ii)專用集成電 路(ASIC)，其設(shè)計并程序化用于特定任務(wù)，諸如數(shù)據(jù)和來自腔室110的其 他信息的恢復(fù)或特定腔室組件的運行；以及(iii)接口板，其用于特定信號處 理任務(wù)中，包含，例如，模擬和數(shù)字輸入和輸出板、通信接口板和發(fā)動機控制 器板。在操作者和控制器200之間的使用者界面可為，例如經(jīng)由顯示器和數(shù)據(jù) 輸入器件220，諸如鍵盤或光筆。為了選擇特定屏幕或功能，操作者使用數(shù)據(jù) 輸入器件輸入選擇并可在顯示器上觀察到選擇。在一個方案中，控制器200包含計算機204可讀的計算機程序216并可存 儲在存儲器210中。計算機程序216—般包含含有運行腔室110及其組件的程 序代碼的工藝控制軟件、監(jiān)控在腔室110中執(zhí)行的工藝的工藝監(jiān)控軟件、安全 系統(tǒng)軟件和其他控制軟件。計算機程序可以傳統(tǒng)的程序語言寫入，諸如例如， 匯編語言、C++、 Pascal、或Fortran。使用傳統(tǒng)的文字編輯器將適當(dāng)?shù)某绦虼?碼輸入到單一文件或多個文件中并存儲或嵌入到存儲器210的計算機可用介 質(zhì)中。如果所輸入的代碼文字是高級語言，則編譯代碼并且所產(chǎn)生的編譯代碼 隨后與預(yù)編譯的庫存程序的目標(biāo)代碼鏈接。為了執(zhí)行該鏈接、編譯目標(biāo)代碼， 使用者調(diào)用目標(biāo)代碼，導(dǎo)致CPU讀取并執(zhí)行代碼以執(zhí)行在程序中識別的任務(wù)。在圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的計算機程序216的特定實施方式的分等級控 制結(jié)構(gòu)的示意性方塊圖。使用數(shù)據(jù)輸入器件220，例如，響應(yīng)由工藝選擇器224 在顯示器上產(chǎn)生的菜單或屏幕，使用者輸入工藝集和腔室數(shù)字到計算機程序 216中。計算機程序216包括控制襯底位置、氣流、氣壓、溫度、RF功率級 別和特定工藝的其它參數(shù)的指令集，以及監(jiān)控腔室工藝的指令集。工藝集是需 要實施特定工藝的工藝參數(shù)的預(yù)定組。工藝參數(shù)是工藝條件，包括氣體組成、 氣體流速、溫度、壓力和氣體激發(fā)器設(shè)置諸如RF或微波功率級別。當(dāng)在平臺 上存在一組互相連接的腔室時，腔室號碼反應(yīng)特定腔室的識別。工藝定序器228包含接收來自計算機程序216或工藝選擇器224的腔室號 碼和工藝參數(shù)集的指令集，以控制其運行。工藝定序器228通過將特定工藝參 數(shù)傳送到控制腔室110中多個任務(wù)的腔室管理器230而發(fā)起工藝集的執(zhí)行。腔 室管理者230可包括指令集，諸如例如，襯底位置指令集234、氣流控制指令 集238、氣壓控制指令集242、溫度控制指令集245、等離子體產(chǎn)生器控制指令集248和排氣控制指令集252。襯底位置指令集234包含用于控制腔室組件的代碼，該腔室組件用于將襯 底支架120上負(fù)載到襯底114上，以及可選地，用于提升襯底114到腔室110 中的所需高度。氣流控制指令集238包含用于控制組成工藝氣體的不同成分氣體的流速 的代碼。例如，氣流控制指令集238可調(diào)節(jié)氣流控制閥的開口尺寸以獲得從氣 體出口 164到腔室110中的所需氣流速度。氣壓控制指令集242包含用于控制腔室110中的壓力的程序代碼，例如， 通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥174的打開/關(guān)閉位置。溫度控制指令集245可包含，例如，用于在蝕刻期間控制襯底114溫度的 代碼和/或用于控制腔室110的壁130的溫度的代碼，諸如頂部134的溫度。等離子體產(chǎn)生器控制指令集248包含用于設(shè)置，例如施加到電極128或天 線186的RF功率級別以及用于設(shè)置施加以激勵等離子體中的工藝氣體的功率 的代碼。排氣控制指令集252包含用于控制節(jié)流閥174的開口的代碼，用于從腔室 110穿過排氣口 170排放廢氣。雖然描述為用于執(zhí)行一組任務(wù)的分離指令集，但是應(yīng)該理解這些指令集的 每一個都可以彼此集成，或者任務(wù)的一組程序代碼與任務(wù)的其它程序代碼集成 以執(zhí)行所學(xué)組的任務(wù)。因此，在此所述的控制器200和計算機程序216不應(yīng)該 咸限于在此所述的功能性程序的特定方案；執(zhí)行等效集功能的任何其它程序集 或合并的程序代碼也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。同樣，雖然控制器210關(guān)于腔室110 的一個方案示出，但是其可用于與在此所述的執(zhí)行本發(fā)明一致的任何腔室。在此所述的裝置100可用于處理襯底114上的材料，例如，用于從襯底 114蝕刻材料，去除在腔室110中的表面上污染物沉積或沉積的殘留物，諸如 在腔室110的壁130的表面上和腔室110中組件的表面上，以及執(zhí)行襯底114 的后處理加工等等。例如，在一個方案中，裝置100可用于蝕刻包含一個或多 個層材料的襯底114。這些層通常彼此疊加并可包含電介質(zhì)層，包含例如二 氧化硅、未摻雜的硅酸鹽玻璃、磷硅酸玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、 碳摻雜的硅酸鹽玻璃(CSG)、氮化硅或TEOS沉積的玻璃；半導(dǎo)體層，包含 例如含硅層諸如多晶硅或硅化合物；以及導(dǎo)電層諸如含金屬層包含，例如，鋁、銅、或金屬硅化物諸如硅化鎢和硅化鈷。用于蝕刻襯底105上的層的適當(dāng)蝕刻劑氣體包括例如HC1、 BC13、 CHC13、 CnHn、 CnHn+2、 CnH2n+2 (其中"n"是從 1到4的任意整數(shù))、ClxBry、 ClxFy (其中"x"和"y"是從0到3整數(shù)的任意 組合)、XeCl2、 BiClxFy、 NC13、 NClxFy、 NClxBry、 N02ClxFy、 NOClxFy(其中"x" 和"y"是從0到3整數(shù)的任意組合)、CnHyClx、 CnHyClxFz、 CnHyClxBrzFv (其 中"x" 、 "y" 、 "z"和"v"是從0到3整數(shù)的任意組合以及"n"是從1 到4的任意整數(shù))、CCl3OCCl3、 A1C13、 HBr、 Br2、 Cl2、 CC14、 SiCl4、 SF6、 F、 NF3、 HF、 CF3、 CF4、 CH3F、 CHF3、 C2H2F2、 C2H4F6、 C2F6、 C3F8、 C4F8、 C2HF5、 C4F1Q、 CF2C12、 CFC13、 02、 N2、 He及其混合物。選擇蝕刻劑氣體以 提供高蝕刻速度和特定層或正在蝕刻材料的高蝕刻選擇性。當(dāng)順序蝕刻多個層 時，可將蝕刻劑氣體組分順序引入到腔室110中以蝕刻每個特定層。另外，雖 然在前后文中示出廢氣處理裝置300的結(jié)構(gòu)，但是應(yīng)該理解廢氣處理裝置300 可以與其他襯底加工工藝和腔室一起使用。襯底114通過諸如晶圓葉片的襯底傳送機構(gòu)179放置到工藝腔室IIO的工 藝區(qū)域184中的襯底支架120上。為了蝕刻工藝腔室110中的襯底114上的一 個或多個層，將包含含有烴氣體和含氯氣體的蝕刻劑氣體的工藝氣體從氣體供 應(yīng)152引入到工藝區(qū)域184中。在一個方案中，烴氣體包含一種或多種CnHn、 CnHn+2、 CnH2n+J々，其中n是l到4的任意整數(shù)。在一個方案中，含氯氣體包 含一種或多種Cb、 CC14、 SiCl4、 HC1、 BC13、 CHC13、 ClxBry、 ClxFy、 XeCl2、 BiClxFy、 NC13、 NClxFy、 NClxBry、 N02ClxFy、 NOClxFy、 CnHyClx、 CnHyClxFz、 CnHyClxBrzFv、 CCl3OCCl3、 A1C13、 CF2CU CFC13，其中x、 y、 z和v是從0 到3的任意整數(shù)以及n是從1到4的任意整數(shù)。工藝氣體從具有通向氣體分配器138的入口的氣體顯示屏185供應(yīng)到工藝 區(qū)域184。氣體分配器138的孔釋放各種氣體以形成氣態(tài)混合物。氣態(tài)混合物 通過包含自由基物質(zhì)諸如原子氯和其他蝕刻劑物質(zhì)，以及聚合以增強各向異性 蝕刻工藝的烴或含硼物質(zhì)的等離子體產(chǎn)生器180激發(fā)為腔室110中的等離子 體?？赏ㄟ^誘導(dǎo)性和/或電容性耦合能量到腔室110的工藝區(qū)域184中，或通 過施加微波到其上或到遠(yuǎn)程腔室(未示出)的遠(yuǎn)程區(qū)域中的蝕刻劑氣體，即在 遠(yuǎn)離工藝區(qū)域184的位置，而激勵氣體。"激勵工藝氣體"是指活化或激勵工 藝氣體，使得一種或多種解離物質(zhì)、未解離物質(zhì)、離子物質(zhì)和惰性物質(zhì)激勵為高能量狀態(tài)，其中它們在化學(xué)性質(zhì)上非常活性。在一個方案中，等離子體產(chǎn)生器180施加來自偏置源功率142的功率分別到感應(yīng)線圈元件188和陰極128。 使用節(jié)流閥174和真空泵176控制腔室110內(nèi)部內(nèi)的壓力。通常，腔室壁130 耦合到電性接地146。壁130的溫度使用穿過壁的含液體導(dǎo)管控制。在蝕刻工藝期間，通過穩(wěn)定襯底支架120的溫度控制襯底114的溫度。來 自氣體源148的氦氣可經(jīng)由氣體導(dǎo)管149提供到在襯底114下面的襯底支架表 面124中形成的溝道。氦氣用于促進支架120和襯底114之間的熱傳遞。在處 理期間，襯底支架120可通過襯底支架120內(nèi)的電阻加熱器加熱到穩(wěn)態(tài)溫度， 并且隨后氦氣可用于促進襯底114的均勻加熱。使用該熱控制，襯底114維持 在從約2CTC到約35(TC的溫度下。激勵的蝕刻劑氣體蝕刻襯底114上的一個或多個層以形成通過排氣系統(tǒng) 168從腔室110排出的揮發(fā)性氣態(tài)物質(zhì)。在處理之后，包含含有烴物質(zhì)和含氯 氣體的未反應(yīng)工藝氣體從工藝區(qū)域184穿過排氣口 170排出?，F(xiàn)在廢氣可在廢 氣處理裝置300中處理以去除殘留的危險氣體和由蝕刻工藝導(dǎo)致的副產(chǎn)物。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能理解其他工藝腔室可用于實施本發(fā)明，包括具 有遠(yuǎn)程等離子體源的腔室、電子回旋加速器諧振(ECR)等離子體腔室等。盡管本發(fā)明已經(jīng)關(guān)于其特定優(yōu)選方案詳細(xì)示出，但是也可能是其他方案。 例如，噴水以從廢氣去除HC1的洗滌器320可與執(zhí)行相同功能的樹脂床洗滌 器互換。同樣，本發(fā)明的裝置100可用于其他腔室和/或與其他腔室一起使用， 并用于其他工藝，諸如，例如，物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積。因此，附加的 權(quán)利要求書不應(yīng)限于在此包含的優(yōu)選方案的描述。
權(quán)利要求
1.一種處理襯底和處理包含碳?xì)浠衔餁怏w和含氯氣體的廢氣的方法，該方法包括(a)將襯底暴露于包含碳?xì)浠衔餁怏w和含氯氣體的工藝氣體中；(b)從工藝區(qū)排出腔室廢氣，所述腔室廢氣包括未處理的包含碳?xì)浠衔餁怏w和含氯氣體的工藝氣體；(c)將所述腔室廢氣暴露于含氫氣體以形成包含氯化氫氣體的氫化廢氣；(d)用水洗滌所述氫化廢氣以使氯化氫氣體溶解在水中來形成洗滌過的廢氣，該廢氣基本上不含氯化氫氣體；以及(e)通過加熱所述洗滌過的廢氣同時添加含氧氣體來燃燒所洗滌過的廢氣以形成處理過的廢氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)中，所述碳?xì)浠?合物氣體包括一種或多種CnHn、 CnHn+2、 CnH2n+2，其中n是1到4的任意整 數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(b)中，所述含氯氣 體包括一種或多種Cl2、 CC14、 SiCl4、 HC1、 BC13、 CHC13、 ClxBry、 ClxFy、 XeCl2、 BiClxFy、 NC13、 NClxFy、 NClxBry、 N02ClxFy、 NOClxFy、 CnHyClx、 CnHyClxFz、 CnHyClxBrzFv 、 CC130CC13、 A1C13、 CF2C12和CFC13，其中x、 y、 z是0到3的任意整數(shù)以及n是1到4的任意整數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)中，含氫氣體包 括以下特征的至少其中之一(O以氫原子與氯原子的比率至少約l: 1的足夠數(shù)量添加含氫氣體； (ii)以氫原子與氯原子的比率從約1.2:1到約3: l的足夠數(shù)量添加含氫氣體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氫氣體包括H2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以足夠的數(shù)量添加所述含 氫氣體，以致氫原子與氯原子的比率足夠高以基本上使所有的未飽和碳?xì)浠?物氣體轉(zhuǎn)化為飽和的碳?xì)浠衔餁怏w。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，(d)步驟包括噴水通過所述洗滌的廢氣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，(e)步驟包括以下至少其 中之一(i) 添加包括氧氣或H20的含氧氣體；(ii) 將所述燃燒區(qū)加熱至至少約500。C的溫度。
9. 一種能處理襯底和處理包括碳?xì)浠衔餁怏w和含氯氣體的廢氣的襯底 處理裝置，所述裝置包括(a)工藝腔室罩，其包括(i) 包圍襯底支架的罩；(ii) 以向罩內(nèi)導(dǎo)入工藝氣體的氣體分配器，該工藝氣體諸如碳?xì)浠?合物氣體和含氯氣體；(iii) 形成工藝氣體的等離子體的等離子體發(fā)生器，以及(iv) 從罩去除包含未處理的工藝氣體的腔室廢氣的排氣口； (b)廢氣處理裝置，其包括(i)氫化反應(yīng)器，其包括罩，入口，以接收來自工藝腔室的排氣 口的腔室廢氣，以及添加氣體口，以向氫化反應(yīng)器中導(dǎo)入含氫氣體來形成包含 氯化氫氣體的氫化廢氣；(H)洗滌器，其包括罩，接收氫化廢氣的入口，和噴水器以噴水 經(jīng)過氫化廢氣使氯化氫氣體溶解在水中而形成洗滌過的廢氣；以及(m)燃燒室，其包括罩、接收洗滌過廢氣的入口，向燃燒室導(dǎo)入 含氧氣體的添加氣體口，以及加熱該燃燒室的加熱器；(c)控制器，操作所述工藝腔室和廢氣處理裝置以處理襯底和處理腔室廢氣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述控制器包括程序代碼 以控制氣閥設(shè)置導(dǎo)入所述氫化反應(yīng)器的添加氣體口的含氫氣體的體積流速使 得所述氫化反應(yīng)器中的氫原子與氯原子的比率至少約1: 1。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其特征在于，所述控制器包括程序代 碼以控制氣閥設(shè)置導(dǎo)入所述氫化反應(yīng)器的添加氣體口的含氫氣體的體積流速 使得所述氫化反應(yīng)器中的氫原子與氯原子的比率是從約1.2:1到約3: 1。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述加熱器能將所述燃燒室加熱至至少約500°C的溫度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述加熱器能提供從約 5KW到約10KW的加熱功率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，進一步包括紅外傳感器以 根據(jù)紅外信號的檢測而產(chǎn)生信號，所述紅外傳感器包括以下至少其中之一(i) 能檢測廢氣中由反應(yīng)物發(fā)射的光并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，其中所述 光表示所述廢氣中氣體的類型和濃度；(ii) 能根據(jù)紅外信號的檢測產(chǎn)生指示所述廢氣中碳?xì)浠衔餁怏w的存在 的信號；以及(iii) 能檢測對應(yīng)于碳的紅外信號。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述控制器接收來自所 述紅外傳感器的信號并調(diào)整所述信號相關(guān)的氫化反應(yīng)器、洗滌器或燃燒室任意 其中之一的操作。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述等離子體發(fā)生器包括 以下至少其中之一(a) 天線；或者(b) 電容耦合的一對電極以向工藝氣體提供能量而形成等離子體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種襯底處理裝置，該襯底處理裝置包括工藝腔室和廢氣處理裝置，該廢氣處理裝置包括氫化反應(yīng)器、洗滌器、燃燒室和操作工藝腔室和廢氣處理裝置的控制器。在所述氫化反應(yīng)器中，含氫氣體用于處理腔室廢氣以形成包含氯化氫氣體的氫化廢氣。洗滌器噴水經(jīng)過所述氫化氣體以溶解所述氯化氫氣體。在燃燒步驟期間將含氧氣體添加至所處理的廢氣以進一步去除所述廢氣。
文檔編號B01D53/68GK101229476SQ20071016513
公開日2008年7月30日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者梅蘭·莫萊姆, 莫特扎·法尼亞 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司