半导体处理设备中的稀有气体的收集及再循环制造技术

本发明专利技术公开一种例如用于半导体处理设备的处理腔室，其与回收单元连接。所述回收单元包含用于缓冲气体的第一存储槽及用于稀有气体的第二存储槽。两个存储槽与所述回收单元中的柱体连接。所述回收单元及处理腔室可作为闭合系统操作。所述稀有气体可按可变流速输送，而所述回收单元中的分离按恒定流量条件操作。而所述回收单元中的分离按恒定流量条件操作。而所述回收单元中的分离按恒定流量条件操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体处理设备中的稀有气体的收集及再循环
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请案要求2019年3月13日申请且被指定为第62/817,702号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述案的公开内容以引用的方式并入本文中。


[0003]本公开涉及半导体处理设备。

技术介绍

[0004]对贵重的稀有气体的需求不断增加。氙气是大气的痕量组分(87ppb)且其是复杂空气分离过程的副产物，这使氙气成为半导体处理应用或其它应用的昂贵材料。例如，氙气在例如麻醉、离子推进发动机、照明中的高强度放电、半导体制造中的等离子体蚀刻、放电中的等离子体介质或激光产生等离子体的应用中发现用途增加。增加的应用数目通常受有限的氙气供应限制。以最高回收效率收集且再循环贵重的稀有气体(如氙气)将是有帮助的。
[0005]稀有气体回收单元的回收效率影响收集稀有气体的量。典型性能在90％到99.9％的范围中。当缓冲气体被排出或以其它方式移除时一般损失0.1％到10％的残余稀有气体(例如Xe)。取决于气体分离技术及实施方案，回收效率的改进可能不可行或可能是昂贵的。
[0006]残余稀有气体的损失对(例如)半导体处理工具中的长期拥有成本的影响可为明显的。当稀有气体流处于每分钟数公升的高流速且处理腔室几乎一天24小时操作时(此在半导体制造中是常见的)对拥有成本的负面影响可尤其严重。
[0007]因此，需要收集且再循环稀有气体的新颖系统及方法。

技术实现思路

[0008]在第一实施例中提供一种系统。所述系统包括：处理腔室，其使用氙气及/或氪气；及回收单元，其与所述处理腔室流体连通。所述回收单元包含：混合槽，其经由气体排放管线与所述处理腔室流体连通；第一柱体，其与所述混合槽流体连通；第二柱体，其与所述混合槽流体连通；第一存储槽，其与所述第一柱体及所述处理腔室流体连通；第二存储槽，其与所述第二柱体及所述处理腔室流体连通；第一气体供应管线，其将所述第一存储槽连接到所述处理腔室；第二气体供应管线，其将所述第二存储槽连接到所述处理腔室；第一回送管线，其将所述第一气体供应管线连接到所述气体排放管线；及第二回送管线，其将所述第二气体供应管线连接到所述排放管线。
[0009]所述气体排放管线可包含真空泵。
[0010]所述系统可进一步包含压缩泵，所述压缩泵与所述混合槽、所述第一柱体及所述第二柱体流体连通。
[0011]所述回收单元可使用变压吸附、真空变压吸附或变温吸附中的至少一者。
[0012]所述回收单元可使用低温蒸馏。
[0013]所述回收单元可使用薄膜分离。
[0014]所述回收单元可为具有所述处理腔室的闭合回路系统。
[0015]所述系统可进一步包含多个处理腔室，其与所述气体排放管线、所述第一气体供应管线及所述第二气体供应管线流体连通。所述处理腔室中的每一者可按不同气体供应流速操作。
[0016]在第二实施例中提供一种方法。所述方法包括使用处理气体在处理腔室中处理半导体晶片。所述处理气体包含稀有气体及缓冲气体。经由气体排放管线将所述处理气体从所述处理腔室泵抽到混合槽。将所述处理气体从所述混合槽泵抽到第一柱体及第二柱体。在所述第一柱体及所述第二柱体中分离所述处理气体。将所述缓冲气体从所述第一柱体输送到第一存储槽。将所述稀有气体从所述第二柱体输送到第二存储槽。将所述缓冲气体从所述第一存储槽输送到所述处理腔室且将所述稀有气体从所述第二存储槽输送到所述处理腔室。
[0017]所述稀有气体可包含氙气或氪气中的至少一者。所述缓冲气体可包含氩气、氖气、氧气、氮气或氢气中的至少一者。
[0018]所述方法可进一步包含使所述稀有气体中的至少一些从所述第二气体供应管线转向到所述气体排放管线而非所述处理腔室。
[0019]所述方法可进一步包含使所述缓冲气体中的至少一些从所述第一气体供应管线转向到所述气体排放管线而非所述处理腔室。
[0020]将所述处理气体从所述处理腔室泵抽到所述混合槽可使用真空泵。将所述处理气体从所述混合槽泵抽到所述第一柱体及所述第二柱体可使用压缩泵。
[0021]所述分离可使用变压吸附、真空变压吸附或变温吸附中的至少一者。
[0022]所述分离可使用低温蒸馏。
[0023]所述分离可使用薄膜分离。
[0024]所述方法可在闭合系统中执行。
[0025]从所述第二存储槽输送所述稀有气体可按可变流速进行，而所述分离按恒定流量条件操作。
附图说明
[0026]为更完全理解本公开的性质及目的，应参考结合附图进行的以下详细描述，其中：
[0027]图1是根据本公开的系统的实施例的图。
[0028]图2是根据本公开的方法的框图。
[0029]图3是根据本公开的系统的另一实施例的图。
[0030]图4是根据本公开的具有多个处理腔室的系统的实施例的图；及
[0031]图5是根据本公开的具有多个处理腔室的系统的另一实施例的图。
具体实施方式
[0032]尽管将依据特定实施例描述所要求的主题，然其它实施例(包含未提供本文中阐述的全部优点及特征的实施例)也在本公开的范围内。可在不脱离本公开的范围的情况下进行各种结构、逻辑、过程步骤及电子改变。因此，仅参考所附权利要求书定义本公开的范
围。
[0033]本文中公开的实施例包含气体收集及再循环系统及方法。来自处理腔室的排气中所含有的稀有气体可被分离、纯化且重新供应而几乎不损失高价值的稀有气体。稀有气体(例如Xe)的较低损失降低系统的拥有成本。此外，处理腔室可按可变气体供应流速运行，而回收单元按恒定优化流量条件操作以改进回收效率及纯度的组合。多个处理器腔室可在共享单一回收单元的同时按不同气体供应流速运行。
[0034]在半导体处理设备中，稀有气体(如氙气或氪气)通常用另一缓冲气体供应到处理腔室。此组合包含但不限于Xe/Ar、Xe/Ne、Xe/He、Xe/O2、Xe/N2、Xe/H2、Kr/Ar、Kr/Ne、Kr/He、Kr/O2、Kr/N2、Kr/H2、Xe/Kr等。在放电或激光产生等离子体的情形中，氙原子可在电子撞击或激光场下被高度离子化并激发到各种高能离子状态。密集电子配置歧管之间的转变导致覆盖红外线(IR)、可见光、紫外线(UV)、极紫外线(EUV)及x射线的宽带发射。缓冲气体(例如Ar、Ne、O2、N2或H2)可用于使高能Xe或Kr离子缓速(且最终停止)以防止处理腔室的蚀刻。虽然Kr被视为稀有气体，但Kr可用作Xe的缓冲气体。一或多种缓冲气体可配合一或多种稀有气体使用。处理腔室的排气通过真空泵泵抽出且发送到稀有气体回收单元，其中Xe及/或Kr与缓冲气体(例如Ar、Ne、O2、N2或H2)分离。稀有气体可通过气体分离技术纯化。此类纯化技术包含吸附分离、低温蒸馏(例如，第9,168,467号美国专利)或薄膜分离。变压吸附(例如，第7,300,497号美国专利)、真空变压吸附(例如，第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，其包括：处理腔室，其使用氙气及/或氪气；及回收单元，其与所述处理腔室流体连通，其中所述回收单元包含：混合槽，其经由气体排放管线与所述处理腔室流体连通；第一柱体，其与所述混合槽流体连通；第二柱体，其与所述混合槽流体连通；第一存储槽，其与所述第一柱体及所述处理腔室流体连通；第二存储槽，其与所述第二柱体及所述处理腔室流体连通；第一气体供应管线，其将所述第一存储槽连接到所述处理腔室；第二气体供应管线，其将所述第二存储槽连接到所述处理腔室；第一回送管线，其将所述第一气体供应管线连接到所述气体排放管线；及第二回送管线，其将所述第二气体供应管线连接到所述排放管线。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体排放管线包含真空泵。3.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括压缩泵，其与所述混合槽、所述第一柱体及所述第二柱体流体连通。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述回收单元使用变压吸附、真空变压吸附、变温吸附、低温蒸馏或薄膜分离中的至少一者。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述回收单元为具有所述处理腔室的闭合回路系统。6.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括多个处理腔室，其与所述气体排放管线、所述第一气体供应管线及所述第二气体供应管线流体连通，其中所述处理腔室中的每一者按不同气体供应流速操作。7.一种方法，其包括：使用处理气体在处理腔室中处理半导体晶片，其中所述处理气体包含稀有气体及缓冲气体；经由气体排放...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，M，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：