气体减排制造技术

本发明专利技术描述了一种用于处理从半导体制造工艺工具流出的流体流的设备。该设备包括：燃烧室；用于加热燃烧室的装置；和用于将流出流喷射到燃烧室中的喷嘴。该设备配置成能够使燃料和氧化剂根据需要有选择地喷射到该流出流中，以使针对特定流出流来优化燃烧条件。在一个实施例中，伸入到喷嘴中的喷管有选择地将氧化剂喷射到该流出流中，环绕喷嘴的套筒有选择地将燃料喷射到该流出流中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气体减排。本专利技术尤其用于减排从半导体或平板显示器制造业的工艺工具排出的气体废气。CF4、C2F6、NF3和SF6通常被用于半导体和平板显示器制造业，例如，用于电介质层刻蚀和腔室清洁。在该制造或清洁工艺之后，在从工艺工具抽出的流出气体中通常存在残留PFC含量。从该流出气体中很难除掉PFC，但又不希望将它们释放到环境中，因为众所周知它们具有较高的温室效应。减排的目的是例如通过常规的净化而将这些PFC转化为一种或多种可以更方便处理的化合物。已知的PFC减排技术是利用燃烧来除去该流出气体中的PFC。例如，EP-A-0 694735描述了该技术的一个示例，其中，燃料气体与含有PFC的氮气流相混合，该气流混合物传送到燃烧区中，该燃烧区的侧向被多孔气体燃烧器的退出表面环绕。燃烧气体和空气同时被供给至该多孔燃烧器，以在退出表面实现无焰燃烧，通过多孔燃烧器的空气量不仅消耗掉供给至燃烧器的燃料，而且还消耗掉喷射到燃烧区内的混合物中的所有可燃物。已经发现，在流进入燃烧区之前将PFC与燃料预先混合可改善PFC减排的效率。对于C2F6、SF6和NF3可达到较好的效果，但是，由于在燃烧区内可达到的最高温度，该技术不适用于CF4的减排。在EP-A-0 802 370中描述了上述技术的改进，其中气流混合物通过一喷嘴传送到燃烧区内，喷嘴与喷管同心，该喷管在氧气进入燃烧区之间将氧气引导入该混合物中。利用该技术，对全部PFC气体都可以实现好的效果，包括CF4。近来，腔室清洁已经从诸如C2F6、CF4的PFC发展到等离子体游离的NF3。NF3的等离子体游离产生高浓度的极其活泼的原子氟和分子氟，原子氟和分子氟与工艺腔室中的碎屑起反应，生成挥发性氟化物，例如SiF4。因为只有很少百分比的氟与工艺腔室内的碎屑发生反应，所以，来自工艺腔室的流出流包含大量的有毒物和活性氟以及相当大量的不起反应的NF3。鉴于此，上述技术不适合于这种流出流的减排，因为将燃料预先混合到包含氟的流出流中，会导致自发的放热反应。此外，为了大面积清洁半导体，从工艺腔室流出的流体流通常不但包含很高浓度的PFC、例如SF4和/或CF4，而且包含大量的O2和Cl2，O2和Cl2充当氧化剂来实现高的腔室清洁速率和高的清洗气利用率。利用上述技术不可能将这些混合物减排到满意的程度，因为将烃类燃料与包含高浓度的O2和Cl2的流出流预先混合会引起回火和排气管道内部燃烧的相当大的风险。另外，Cl2的自由基猝灭性质进一步遏止了PFC的反应，导致低的减排效率。新近，电介质层正在朝具有较低介电常数的材料(“低-k材料”)发展。用于这些材料的前体(precursor)包括3MS(三甲基硅烷(CH3)3SiH)、4MS(四甲基硅烷(CH3)4Si)、DMDMOS(二甲基二甲氧硅烷(CH3O)2Si(CH3)2)、TMCTS(四甲基环四-硅氧烷(CH3(H)SiO)4)和OMCTS(八甲基环硅氧烷((CH3)2SiO)，这些前体都是具有相当大碳含量的有机硅烷。这些化学物通常难以减排，因为与自燃的硅烷相比，它们倾向于可燃。它们更是难以起反应，因而通常需要精确的燃烧条件才能避免不完全燃烧产物的形成，这些不完全燃烧产物可能是固体、凝胶或泡沫。至少本专利技术的优选实施例的目标是设法提供这样的减排设备，该减排设备具有能够使该设备用于各类工艺气体混合物的构造。在第一方面，本专利技术提供了用于处理从工艺工具、例如半导体制造工艺工具流出的流体流的设备，该设备包括燃烧室；用于将该流出流喷射到燃烧室中的喷嘴；用于在燃烧室上游将第一流体流和第二流体流有选择地喷射到该流出流中的装置，该喷射装置包括伸入到该喷嘴中用于将第一流体流传送到该流出流中的喷管和绕该喷嘴延伸且用于将第二流体流传送到该流出流中的套筒；和控制装置，其用于接收表示该流出流的组分的数据，并响应于这些数据，用于调整下述(i)和(ii)中的至少一个，其中(i)第一和第二流体流中的至少一个流体流喷射到该流出流中的流量和(ii)第一和第二流体流中的至少一个流体流的组分。因而，该设备配置成能够针对特定流出流来优化燃烧条件。例如，第一和第二流体流中的至少一个可包括燃料，和/或这些流体流中的至少一个可包括氧化剂。在一个例子中，伸入到喷嘴中的喷管可以有选择地将氧化剂喷射到该流出流中，环绕喷嘴的套筒可以有选择地将燃料喷射到该流出流中。因而，简单地通过接通和断开流向喷管和套筒的流体流动，可以使燃料、氧化剂或燃料和氧化剂两者根据需要喷射到该流出流中。在需要喷射燃料和氧化剂两者的地方，该构造能够使燃料和氧化剂分别供给至该流出流，从而避免燃料和氧化剂的潜在可燃组合进行预先混合。此外，喷管和套筒相对于喷嘴的位置可以使氧化剂、燃料、流出气体和燃烧副产品在燃烧室内很好地混合在一起，促进清洁燃烧。根据该流出流的组分，通过调整(i)第一和第二流体流中的至少一个流体流喷射到该流出流中的流量和(ii)第一和第二流体流中的至少一个流体流的组分这两者中的至少一个，可以优化该流出流的组分的燃烧。这就能利用简单的喷射化学计算法(stoichiometry)来处理不同流出流的范围。该工艺工具可以提供表示该流出流的组分的数据。作为选择，气体传感器可设置在用于将流出流传送到喷嘴的管道系统内部，并且该传感器配置成提供这些数据。优选根据该流出流的组分，调整第一和第二流体流的组分。例如，该控制装置可配置成控制该喷射装置，以便当所接收的数据表明该流出流包含氨时，将燃料和氧化剂中的一个供给至喷管，并将燃料和氧化剂中的另一个供给至套筒。在优选实施例中，该控制装置配置成控制该喷射装置，以便当所接收的数据表明该流出流包含0.5l/min到2.5l/min的氨时，将燃料按1l/min到10l/min之间的流量供给至喷管和套筒中的一个，并将氧化剂按5到20l/min之间的流量供给至喷管和套筒中的另一个。该控制装置优选配置成控制该喷射装置，以便当所接收的数据表明该流出流包含有机硅烷(例如3MS或4MS)时，将氧化剂供给至喷管，并将燃料供给至套筒。在优选实施例中，该控制装置配置成控制该喷射装置，以便当所接收的数据表明流出流包含0.5l/min到2.5l/min的有机硅烷时，将燃料按1l/min到10l/min之间的流量供给至喷管和套筒中的一个，并将氧化剂按5到20l/min之间的流量供给至喷管和套筒中的另一个。该喷射装置优选包括用于在该喷嘴上游有选择地将燃料和氧化剂之一从其源传送到该流出流中的装置。该控制装置可配置成控制该喷射装置，以便当所接收的数据表明该流出流包含含氟组分、例如诸如CF4、NF3和SF6的全氟化碳时，将氧化剂供给至喷管，并在喷嘴上游将燃料供给至该流出流中。作为选择，该控制装置可配置成控制该喷射装置，以便当所接收的数据表明流出流包含含氟组分时，在喷嘴上游将氧化剂供给到该流出流中，并将燃料供给至喷管和套筒中的至少一个。例如，该控制装置可配置成控制该喷射装置，当所接收的数据表明该流出流包含含氟组分和氯(Cl2)时，在喷嘴上游将氧化剂供给到该流出流中，并将燃料供给至喷管和套筒两者。在优选实施例中，该控制装置配置成控制该喷射装置，以便当所接收的数据表明该流出流包含1l/min到5l/min之间的含氟组分时，将燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理从半导体制造工艺工具流出的气体流的设备，该设备包括：燃烧室；用于将该流出流喷射到燃烧室中的喷嘴；用于在燃烧室上游将第一流体流和第二流体流有选择地喷射到该流出流中的装置，该喷射装置包括：伸入到该喷嘴中用于将 第一流体流传送到该流出流中的喷管；和绕该喷嘴延伸且用于将第二流体流传送到该流出流中的套筒；和控制装置，其用于接收表示该流出流的组分的数据，并响应于这些数据，用于调整下述（ｉ）和（ｉｉ）中的至少一个，其中：（ｉ）第一和第二流体流中的至 少一个流体流喷射到该流出流中的流量和（ｉｉ）第一和第二流体流中的至少一个流体流的组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G斯坦顿，AJ西利，JR史密斯，
申请(专利权)人：爱德华兹有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]