本公開內(nèi)容的實施方式大體涉及用于半導(dǎo)體處理設(shè)備的減量。更具體地說，本公開內(nèi)容的實施方式涉及用以減量存在于流出物中的化合物的技術(shù)。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體制造工藝期間產(chǎn)生的流出物包括許多化合物，這些化合物由于管理要求以及環(huán)境與安全考量必須在廢棄之前被減量或被處理。這些化合物中有例如在蝕刻工藝中所使用的全氟化碳(pfcs)。

pfcs(諸如cf4、c2f6、nf3和sf6)一般被用在半導(dǎo)體與平板顯示器制造工業(yè)中，例如在介電層蝕刻與腔室清潔中。在制造或清潔工藝之后，在從工藝工具被泵送的流出物氣流中典型地存在有殘余的pfc含量。pfcs難以從流出物移除，并且它們釋放到環(huán)境中是不期望發(fā)生的，這是因為已知它們具有相當(dāng)高的溫室活動力(greenhouseactivity)。遠(yuǎn)程等離子體源(rps)或在線(in-line)等離子體源(ips)已經(jīng)用于pfcs與全球變暖氣體的減量。

現(xiàn)今用于減量pfcs的減量技術(shù)的設(shè)計利用水蒸氣，作為氫源與氧源而為試劑或僅氧。這些對pfc氣體提供良好的破壞能力，但已經(jīng)被證實可進行進一步的改善而亦具有維持清潔與下游真空設(shè)備的可靠度以延長維護之間間隔的額外優(yōu)點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在此披露的實施方式包括減量來自處理腔室的流出物的方法與系統(tǒng)。這些實施方式包括方法以具體地控制氫對氧的比例的試劑組成，以維持有效的pfc減量效能且亦改善支撐設(shè)備維護間隔。

在一個實施方式中，一種處理流出物的方法可包括以下步驟：使流出物從處理腔室流動到等離子體源內(nèi)，其中所述流出物包括pfc氣體；輸送減量試劑到所述等離子體源，所述減量試劑包括氫對氧的比例為至少2.5:1；及在等離子體的存在下活化所述流出物與所述減量試劑，以將所述pfc氣體轉(zhuǎn)變成經(jīng)減量的材料。

在另一實施方式中，一種用以減量流出物氣體的方法可包括以下步驟：使減量試劑流動到等離子體腔室內(nèi)；使流出物氣體流動到所述等離子體腔室內(nèi)，所述流出物氣體包括pfc氣體，以使待被減量的所述氣體與所述等離子體反應(yīng)，其中氫對鹵素的比例為約1:1，且氧對pfc氣體的比例為約2:1；及在所述等離子體腔室中從所述減量試劑產(chǎn)生等離子體。

在另一實施方式中，一種處理流出物的方法可包括以下步驟：使包括pfc氣體的流出物從處理腔室流動到等離子體源內(nèi)；輸送減量試劑到所述等離子體源，所述減量試劑包括h2與h2o，所述h2與h2o以氫對氧的比例為至少3:1被輸送，其中h2是通過h2o電解來形成的；及從所述流出物和所述減量試劑形成感應(yīng)式耦合等離子體，以產(chǎn)生經(jīng)減量的材料。其中所述經(jīng)減量的材料在運作溫度與壓力下是氣態(tài)的。

附圖說明

可通過參考實施方式來詳細(xì)理解本公開內(nèi)容的上述特征及以上簡要概述的有關(guān)本公開內(nèi)容更加具體的描述，其中這些實施方式的一些實施方式在附圖中示出。但是應(yīng)注意的是，附圖僅示出本公開內(nèi)容的典型實施方式，并且因此附圖不應(yīng)被視為會對本公開內(nèi)容的范圍構(gòu)成限制，這是因為本文可允許其他等效的實施方式。

圖1示出根據(jù)一些實施方式的基板處理系統(tǒng)的示意圖。

圖2是示出用以減量離開處理腔室的流出物的方法的流程圖。

為了便于了解，盡可能地使用相同的元件符號來表示各圖共有的相同元件。此外，一個實施方式的元件可有利地適用于其他在此所述的實施方式。

具體實施方式

在此披露的實施方式包括等離子體減量工藝，所述等離子體減量工藝用于存在于離開處理腔室的流出物中的材料。等離子體減量工藝從處理腔室(諸如沉積腔室、蝕刻腔室或其他真空處理腔室)提取前級管道(foreline)流出物，并且使流出物與減量試劑在設(shè)置在前級管道路徑中的等離子體腔室中反應(yīng)。等離子體賦予存在于流出物中的材料以及減量試劑能量，而更有效地將材料轉(zhuǎn)變成更有利的形式。在一些實施方式中，等離子體可至少部分地分解存在于流出物中的材料與減量試劑，這增加了將流出物內(nèi)的材料轉(zhuǎn)變成更有利形式的效率。減量試劑(諸如水蒸氣)可有助于存在于流出物內(nèi)的材料的減量。

于在此所述的實施方式中，過量的氫可被添加到減量試劑中的水蒸氣，產(chǎn)生氫對氧比例為至少2.5:1。氫添加到水蒸氣維持了水蒸氣添加的固有安全性，同時控制在與流出物全氟化碳(pfc)氣體反應(yīng)之后可取得的反應(yīng)性氧。于在此所述的方法與系統(tǒng)中，可利用通過去離子水的電解產(chǎn)生的氫。參照以下附圖更清楚地描述在此披露的實施方式。

圖1圖示根據(jù)在此所披露的實施方式的處理系統(tǒng)100的示意圖。如圖1所示，前級管道102將處理腔室101與減量系統(tǒng)111耦接。處理腔室101例如可以是用以執(zhí)行沉積工藝、蝕刻工藝、退火或清潔工藝的處理腔室，及諸如此類者。用以執(zhí)行沉積工藝的代表性腔室包括沉積腔室，諸如等離子體增強化學(xué)氣相沉積(pecvd)腔室、化學(xué)氣相沉積(cvd)腔室、或物理氣相沉積(pvd)腔室。在一些實施方式中，沉積工藝可以是沉積諸如二氧化硅(sio2)、氮化硅(sinx)、氮氧化硅(sion)、結(jié)晶硅、a-si、摻雜a-si、氟化玻璃(fsg)、磷摻雜玻璃(psg)、硼磷摻雜玻璃(bpsg)、碳摻雜玻璃與其他低k電介質(zhì)(諸如聚酰亞胺與有機硅氧烷)的電介質(zhì)的沉積工藝。在其他實施方式中，沉積工藝可以是沉積金屬、金屬氧化物或金屬氮化物(諸如鈦、二氧化鈦、鎢、氮化鎢、鉭、氮化鉭、碳化鉭、鋁、氧化鋁、氮化鋁、釕或鈷)的沉積工藝。此外，可沉積金屬合金，諸如氮氧鋰磷、鋰鈷與其他者。

前級管道102作為使流出物離開處理腔室101到減量系統(tǒng)111的導(dǎo)管。流出物可含有不期望釋放到大氣中或會破壞下游設(shè)備(諸如真空泵)的材料。例如，流出物可含有來自電介質(zhì)沉積工藝或來自金屬沉積工藝的化合物。

可存在于流出物中的含硅材料的實例包括例如二氧化硅(sio2)、硅烷(sih4)、二硅烷、四氯化硅(sicl4)、氮化硅(sinx)、二氯硅烷(sih2cl2)、六氯二硅烷(si2cl6)、雙(叔丁基氨基)硅烷、三硅基胺、二硅基甲烷、三硅基甲烷、四硅基甲烷和四乙氧基硅烷(tetraethylorthosilicate,teos)(si(oet)4)。含硅材料的其他實例包括二硅氧烷，諸如二硅氧烷(sih3osih3)、三硅氧烷(sih3osih2osih3)、四硅氧烷(sih3osih2osih2osih3)和環(huán)三硅氧烷(sih2osih2osih2o-)。可存在于流出物中的其他材料的實例包括銻化氫(sbh3)、鍺烷(gh4)、碲化氫和含碳化合物(諸如ch4和更高級烷烴)。

可被修改以受益于實施方式的減量系統(tǒng)111是可從美國加州santaclara(圣克拉拉)市應(yīng)用材料公司購得的zfp2^tm減量系統(tǒng)及其他適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)。如圖所示，減量系統(tǒng)111包括等離子體源104、試劑輸送系統(tǒng)106、前級管道氣體注射配件(forelinegasinjectionkit)108、控制器118和真空源120。前級管道102提供離開處理腔室101到等離子體源104的流出物。等離子體源104可以是耦接到前級管道102而適于在等離子體源104內(nèi)產(chǎn)生等離子體的任何等離子體源。例如，等離子體源104可以是遠(yuǎn)程等離子體源、在線等離子體源、或用以在前級管道102內(nèi)或靠近前級管道102處產(chǎn)生等離子體以將反應(yīng)性物種引進到前級管道102內(nèi)的其他適當(dāng)?shù)牡入x子體源。等離子體源104例如可以是感應(yīng)式耦合等離子體源、電容式耦合等離子體源、直流等離子體源或微波等離子體源。等離子體源104可進一步是任何前述類型的磁性增強等離子體源。

試劑輸送系統(tǒng)106亦可與前級管道102耦接。試劑輸送系統(tǒng)106輸送一個或更多個試劑(諸如減量試劑)到等離子體源104的上游的前級管道102。在一替代實施方式中，試劑輸送系統(tǒng)106可直接地耦接到等離子體源104，以直接地輸送試劑到等離子體源104內(nèi)。試劑輸送系統(tǒng)106可包括經(jīng)由一個或更多個閥耦接到前級管道102(或等離子體源104)的試劑源105(或多個試劑源(未示出))。例如，在一些實施方式中，閥機構(gòu)(valvescheme)可包括雙向控制閥103和流量控制裝置107，其中雙向控制閥103作為一開啟/關(guān)閉開關(guān)而控制從試劑源105到前級管道102內(nèi)的一個或更多個試劑的流動，流量控制裝置107控制流動到前級管道102內(nèi)的一個或更多個試劑的流速。流量控制裝置107可設(shè)置在前級管道102與控制閥103之間。控制閥103可以是任何適當(dāng)?shù)目刂崎y，諸如電磁閥、氣動閥或諸如此類者。流量控制裝置107可以是任何適當(dāng)?shù)闹鲃踊虮粍恿髁靠刂蒲b置，諸如固定節(jié)流孔(fixedorifice)、質(zhì)量流量控制器、針閥或諸如此類者。

可被試劑輸送系統(tǒng)106輸送的代表性揮發(fā)減量試劑包括例如h2o。可在減量含有例如cf4和/或其他材料的流出物時使用h2o。在一或更多個實施方式中，含氫氣體可連同h2o使用。代表性含氫氣體包括氨(nh3)和h2。在一些實施方式中，揮發(fā)減量試劑可被流出物的化合物所消耗，并且因此可不被視為會起催化作用的。

前級管道氣體注射配件108亦可在等離子體源104的上游或下游處(圖1繪示下游處)耦接到前級管道102。前級管道氣體注射配件108能可控制地提供前級管道氣體(諸如氮(n2)、氬(ar)或清潔干燥空氣)到前級管道102內(nèi)以控制前級管道102內(nèi)的壓力。前級管道氣體注射配件108可包括前級管道氣體源109，之后連接著壓力調(diào)節(jié)器110，更之后連接著控制閥112，并且甚至更之后連接著流量控制裝置114。壓力調(diào)節(jié)器110設(shè)定氣體輸送壓力設(shè)定點?？刂崎y112開啟與關(guān)閉氣流?？刂崎y112可以是任何適當(dāng)?shù)目刂崎y，諸如上述用于控制閥103的控制閥。流量控制裝置114提供由壓力調(diào)節(jié)器110的設(shè)定點所指定的氣體的流量。流量控制裝置114可以是任何適當(dāng)?shù)牧髁靠刂蒲b置，諸如上述用于流量控制裝置107的流量控制裝置。

在一些實施方式中，前級管道氣體注射配件108可進一步包括壓力計116。壓力計116可設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)器110與流量控制裝置114之間。壓力計116可用以測量流量控制裝置114的上游處的配件108中的壓力。在壓力計116處經(jīng)測量的壓力可被控制裝置(諸如控制器118)利用，以下會討論，以通過控制壓力調(diào)節(jié)器110來設(shè)定流量控制裝置114的上游處的壓力。

在一些實施方式中，控制閥112可被控制器118控制以僅在來自試劑輸送系統(tǒng)106的試劑流動時開啟氣體，以使氣體的使用被最小化。例如，如試劑輸送系統(tǒng)106的控制閥103與配件108的控制閥112之間的虛線所繪示的，控制閥112可響應(yīng)于被開啟(或關(guān)閉)的控制閥103而開啟(或關(guān)閉)。

前級管道102可耦接到真空源120或其他適當(dāng)?shù)谋盟驮O(shè)備。真空源120將流出物從處理腔室101泵送到適當(dāng)?shù)南掠瘟鞒鑫锾幹迷O(shè)備，諸如泵送到洗滌器、焚化爐或諸如此類者。在一些實施方式中，真空源120可以是前級泵(backingpump)，諸如干式機械泵或諸如此類者。真空源120可具有可變的泵送能力而可被設(shè)定在期望水平，以例如控制前級管道102中的壓力或提供對前級管道102中的壓力的額外控制。

控制器118可耦接到基板處理系統(tǒng)100的各種部件以控制這些部件的運作。例如，控制器可根據(jù)在此披露的教導(dǎo)監(jiān)視和/或控制前級管道氣體注射配件108、試劑輸送系統(tǒng)106和/或等離子體源104。

圖1的實施方式示意地示出且為了簡化起見，一些部件已經(jīng)被省略。例如，高速真空泵(諸如渦輪分子泵或諸如此類者)可設(shè)置在處理腔室101與前級管道102之間，用以從處理腔室101移除流出物氣體。此外，可提供這些部件的其他變種以供應(yīng)前級管道氣體、試劑和/或等離子體。

于在此披露的方法的示例性實施方式中，從處理腔室101離開的含有非期望材料的流出物進入等離子體源104。流出物可包括pfc氣體，所述pfc氣體可以是含碳?xì)怏w、含氮氣體或含硫氣體。在一個實施方式中，pfc是選自包括以下氣體或由以下氣體構(gòu)成的組的氣體：cf4、ch3f、ch2f2、cf4、c2f6、c3f8、c4f10、chf3、sf6和nf3。上述pfc氣體的組合可存在于流出物中。氫對氧的比例為至少2.5:1的減量試劑(諸如水蒸氣和含氫氣體)進入等離子體源104。從等離子體源104內(nèi)的減量試劑產(chǎn)生等離子體，由此賦予減量試劑能量，并且在一些實施方式中，亦賦予流出物能量。在一些實施方式中，減量試劑和/或被夾帶(entrained)在流出物中的材料的至少一些至少部分地被分解。減量試劑的識別、減量試劑的流速、前級管道氣體注射參數(shù)和等離子體產(chǎn)生條件可基于被夾帶在流出物中的材料的組成來確定，且可由控制器118所控制。在等離子體源104是感應(yīng)式耦合等離子體源的實施方式中，分解需要數(shù)千瓦的功率。

圖2是示出用以減量離開處理腔室的流出物中的靶材材料的揮發(fā)方法200的一個實施方式的流程圖。方法200開始于在步驟202處，使流出物從處理腔室(諸如處理腔室101)流動到等離子體源(諸如等離子體源104)內(nèi)，其中流出物包括pfc；在步驟204處，輸送減量試劑到等離子體源，減量試劑包括氫對氧的比例為至少2.5:1；及在步驟306處，在等離子體的存在下活化流出物和減量試劑，以將流出物中的pfc和減量試劑轉(zhuǎn)變成經(jīng)減量的材料。在一些實施方式中，減量試劑和/或被夾帶在流出物中的材料的至少一些至少部分地被分解。流出物中的靶材材料在等離子體(包括形成在等離子體源中的減量試劑)的存在下被轉(zhuǎn)變成經(jīng)減量的材料。流出物中的材料可接著離開等離子體源并流動進入真空源(諸如真空源120)和/或進一步地被處理。

方法200是開始于步驟202，使流出物從處理腔室流動到等離子體源內(nèi)，其中流出物包括pfc。含有期望減量的材料(諸如pfc化合物)的流出物流動到等離子體源104內(nèi)。在一個實例中，廢氣可源自于處理腔室101處且由執(zhí)行任何數(shù)量的工藝(諸如蝕刻、沉積、清潔或諸如此類者)而產(chǎn)生。試劑氣體可例如通過試劑輸送系統(tǒng)106被注射到前級管道102內(nèi)。

在步驟204處，減量試劑可被輸送到等離子體源。在使用h2o的代表性的減量工藝中，來自試劑輸送系統(tǒng)106的h2o流動到等離子體源104內(nèi)。h2o可連同含氫試劑一起被輸送。含氫試劑可包括h2、氨(nh3)、甲烷(ch4)或其組合。在一個實施方式中，h2與h2o同時被輸送。減量試劑具有氫對氧的比例為至少2.5:1，諸如氫對氧的比例至少為3:1。在一個實施方式中，氫對氧的比例從約3:1至約10:1。在另一實施方式中，減量試劑包括h2、h2o、氨或甲烷的至少一者。減量試劑可進一步包括多種氣體的組合，以達到期望的氫對氧比例。

在步驟206處，可使用等離子體來活化流出物和減量試劑，以將pfc氣體轉(zhuǎn)變成經(jīng)減量的材料。在等離子體源104內(nèi)產(chǎn)生等離子體，并且由此將pfc化合物轉(zhuǎn)變成鹵化氫化合物和氧化物化合物。鹵化氫化合物和氧化物化合物是可揮發(fā)的并且相較于未經(jīng)減量的流出物，是對人類健康和下游流出物處置部件更有利的?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的等離子體產(chǎn)生方法來產(chǎn)生等離子體，諸如微波等離子體、感應(yīng)式耦合等離子體或電容式耦合等離子體。在一實施方式中，等離子體是感應(yīng)式耦合等離子體。最終經(jīng)減量的材料在運作溫度和壓力下將是氣態(tài)的。

上述實施方式具有許多優(yōu)點。例如，在此披露的技術(shù)可將可揮發(fā)的、有毒的和/或可爆炸的流出物轉(zhuǎn)變成能更安全地被處置的更有利得多的化學(xué)物。就工作者劇烈暴露于流出物而言且通過將自燃(pyrophoric)或有毒的材料轉(zhuǎn)變成更符合環(huán)保與穩(wěn)定的材料，等離子體減量工藝對于人類健康是有益的。通過從流出物流移除顆粒和/或其他腐蝕性材料，等離子體減量工藝亦保護半導(dǎo)體處理設(shè)備(諸如真空泵)免于過度耗損和過早失效。再者，在真空前級管道上執(zhí)行的減量技術(shù)對工作者與設(shè)備增加了額外的安全性。若在減量工藝期間發(fā)生設(shè)備泄漏，流出物相對于外界環(huán)境的低壓避免了流出物從減量設(shè)備漏出。此外，在此披露的減量試劑中的許多減量試劑是低成本和多功能的。例如，如在pfc氣體的減量中所使用的h2o和h2皆為多功能的且低成本的。前述優(yōu)點是說明性的并非限制性的。不需要對于所有實施方式呈現(xiàn)全部的優(yōu)點。

盡管上述說明是針對所披露的裝置、方法和系統(tǒng)的實施方式，可在不背離所披露的裝置、方法和系統(tǒng)的基本范圍的情況下，設(shè)計出所披露的裝置、方法和系統(tǒng)的其他和進一步的實施方式，并且所披露的裝置、方法和系統(tǒng)的范圍是由隨附的權(quán)利要求書來確定的。