等离子体反应器制造技术

等离子体反应器包括反应室和连接到反应室的入口头。入口头包括连接到反应室的开口端，位于与开口端相对的等离子体入口，从开口端向等离子体入口逐渐变小的内表面，和各自位于等离子体入口和开口端之间的第一和第二气体入口。等离子炬通过等离子体入口将等离子体物流注入到反应室中，所述等离子体入口被成形为使得等离子体物流朝着第一和第二气体入口向外散布。入口头和等离子体入口的这种成形能够使得等离子体物流可以撞击到气体物流上，当它们从气体入口离开时，并且由此引起相当大比例的气体物流的至少一种组分在气体物流开始在室内混合前进行反应。

【技术实现步骤摘要】
等离子体反应器本申请是申请号200880025328.1、申请日为2008年7月14日、名称为“等离子体反应器”的专利技术专利申请的分案申请。本专利技术涉及等离子体反应器。所述装置可特别用于等离子体消除(abatement)系统，用于处理从工艺室中排出的气体物流。制造半导体设备的主要步骤是通过蒸气前体的化学反应在半导体基板上形成薄膜。一种已知的在基板上沉积薄膜的技术是化学气相沉积(CVD)。在这种技术中，将工艺气体提供给安放基板的工艺室，并且反应而在基板表面上形成薄膜。提供给工艺室而形成薄膜的气体的实例包括，但不局限于 硅烷和氨，用于形成氮化硅薄膜； 娃烧、氨和氧化亚氮(nitrous oxide),用于形成SiON薄膜； TEOS和氧气与臭氧之一，用于形成氧化硅薄膜；和 Al (CH3) 3和水蒸气，用于形成氧化铝薄膜。等离子体蚀刻工艺通常也在工艺室中进行以蚀刻电路特征。蚀刻气体一般是全氟化合物(perf Iuorocompound)气体如 CF4、C2F6> CHF3> NF3 和 SF6。工艺室的内表面还定期地进行清洗而从所述室中除去不需要的沉积材料。清洗所述室的一种方法是提供全氟化合物清洗气体，如NF3或C2F6,以便与不需要的沉积材料反应。工艺工具通常具有多个工艺室，每个可在沉积、蚀刻或清洗工艺相应的不同阶段。从工艺室排出的气体物流的组成典型地包括剩余量的提供给工艺室的气体以及来自工艺的副产物。因此，在加工期间，由从各室排出的气体的组合形成的废物物流可以具有各种不同的组成。工艺气体如硅烷和TE0S，和清洗气体如全氟化合物是非常危险的，如果排出到大气的话，并且因此，在将排出气体排放到大气前，它们被送到消除装置。消除装置将排出气体中更危险的组分转化成可容易地通过常规洗刷除去的物质和/或可被安全地排出到大气的物质。目前趋势是朝着无燃料的消除技术发展，并且众所周知使用等离子体消除设备，在来自蚀刻工艺室的排出气体中的不期望的物质能够高效率地且以较低成本被除去。在等离子体消除工艺中，使得气体物流流入高密度等离子体并且在强化条件下气体物流中的等离子体物质经受高能电子的撞击，使得分解成反应性物质，其能够与氧气或氢气结合而产生相对稳定的副产物。例如，C2F6能够被转化为CO、CO2和HF，其能够在其它处理步骤中被除去。因此令人期望的是扩展等离子体消除技术以便能够使单个无燃料的消除设备用于处理来自一定范围的工艺室的排出气体。然而，取决于在各室中进行的工艺，不同的排出气体可能包含彼此不相容的化学物质。例如，来自其中进行氧化硅沉积工艺的室的排出气体可能包含TE0S、氧气和SiO2颗粒物(其在该室中产生)。另一方面，来自其中进行NF3清洗工艺的室的排出气体可能包含氟气(F2)。TEOS和氟气将在接触时自发地燃烧，这潜在地在排出气体管道系统中导致火灾或爆炸。虽然这些气体物流可以使用相应的消除装置来分别处理，但是这增加了与消除系统有关的成本。此外，为了优化微波等离子体消除设备的破坏效率，气体入口典型地是大约I平方毫米。因此，在排出气体中直径为仅仅数微米的颗粒物的存在可能导致等离子体消除设备的入口的迅速阻塞。本专利技术的至少优选的实施方案的目标是设法解决这些和其它问题。在第一方面中，本专利技术提供了等离子体反应器，其包括反应室； 入口头，其具有连接到反应室的开口端，位于与开口端相对的等离子体入口，从开口端向等离子体入口逐渐变小的内表面，和各自位于等离子体入口和开口端之间的第一和第二气体入口 ；和用于通过等离子体入口将等离子体物流注入反应室的等离子炬；其中，等离子体入口被成形为使得等离子体物流朝着气体入口向外散布(spreadoutwardly)。入口头和等离子体入口的这种成形能够使得等离子体物流可以撞击到气体物流上，当气体物流从气体入口离开时。等离子体物流能够提供能量源，其能够引起相当大比例的气体物流的至少一种组分在气体物流开始在室内混合前进行反应。例如，如果气体物流的一种组分是可燃性的并且与足够量的氧化剂一起被输送到反应器中，等离子体物流能够在反应器内气体物流与其它气体物流混合前提供用于引起该可燃性组分的基本上完全的、受控燃烧的着火能量。这可能抑制在一种气体物流的可燃性组分例如TEOS与其它气体物流的组分例如氟气之间的在等离子体反应器中发生的非受控反应。其他气体物流的这种组分能够与反应物例如水蒸气(单独提供给反应室的或者先前在气体物流中夹带的)反应，其中等离子体物流提供了促进该反应的能量源。结果，等离子体反应器可以用于以降低的功率消耗和成本同时处理从两个工艺室排出的气体物流，相比于为每一个气体物流包括等离子体反应器的消除系统来说。为产生其中工艺粉末不能聚集的高温反应器，反应室优选包括环形主体和向环形主体的内表面提供气体的装置(means)以便抑制沉积物在其上的堆积。这种特征可以在不具有上述入口头的等离子体反应器中提供，并且因此在第二方面中，本专利技术提供了等离子体反应器，其包括反应室；至少一个用于向反应室等离子体中提供气体的气体入口 ；和用于将等离子体物流注入反应室的等离子炬；其中反应室包括环形主体和向环形主体的内表面提供气体的装置以便抑制沉积物在其上的堆积。环形主体可包括多孔环形构件，其中气体提供装置包括用于接收气体的在环形构件周围延伸的充气室(plenum chamber)。在压力下气体从充气室通过环形构件并且逐出任何可能已经积聚在环形构件内表面上的沉积物。可以提供装置(means)以便加热提供给环形主体的内表面的气体。装置可以由位于充气室中的电阻加热器来提供，或者备选地由围绕充气室的加热器来提供。加热提供给反应器室的气体可以使得高温能够沿反应器室的长度被保持，由此提高气体物流的组分暴露于在室中产生的高温条件的时间长度并且因此提高反应器的消除性能。气体可以是惰性吹扫气体，例如氮气或氩气，并且可以包括反应物，例如水蒸气，氧气，氢气或甲烷，用于与通过气体入口之一进入反应器的气体物流的组分反应。这可以提供用于将反应物提供给反应器室的适宜的机构，因为不要求另外的气体提供来将反应物提供给反应器室。冷却塔可以与用于保持沿冷却塔的内表面的水流量的装置一起在反应室下并且与反应室流体连通地提供。这能够使得离开反应室的反应产物物流可以被冷却，同时使得气体物流中所含的酸性气体如HF能够通过包覆塔内表面的水流被带入溶液，以及此外使得固体颗粒物能够被这种水流捕获。冷却塔还可包括热交换器以便回收热量来提供给反应器的其它部分。·第一气体入口优选地位于与第二气体入口在直径上相对。优选地选择内表面的形状以便其严格地符合等离子体物流的形状，由此最小化在气体入口和等离子体物流之间的气体路径的长度。例如，入口头的内表面可以基本上是圆锥形的或者截头圆锥形的(frustro-conical),其中内表面的锥角被选择为严格地匹配等离子体物流从等离子体入口向外扩张(flare outwardly)所处的角度。每一气体入口包括用于接收待在反应室中处理的气体物流的喷嘴，和用于接收吹扫气体的在喷嘴周围延伸的环形通道。这种吹扫气体可以用来冷却入口头，另外的优点在于由吹扫气体从入口头中取出的热量通过吹扫气体被再次弓I入回到反应室。吹扫气体可以包括相对惰性气体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体消除反应器，包括：反应室；入口头，其具有连接到反应室的开口端，位于与开口端相对的等离子体入口，从开口端向等离子体入口逐渐变小的内表面，和各自位于等离子体入口和开口端之间的第一和第二气体入口；和用于通过等离子体入口将等离子体物流注入反应室的等离子炬；其中，等离子体入口被成形为使得等离子体物流朝着气体入口向外散布。

【技术特征摘要】
2007.07.19 GB 0714025.41.一种等离子体消除反应器，包括 反应室； A 口头，其具有连接到反应室的开口端，位于与开口端相对的等离子体入口，从开口端向等离子体入口逐渐变小的内表面，和各自位于等离子体入口和开口端之间的第一和第二气体入口 ；和 用于通过等离子体入口将等离子体物流注入反应室的等离子炬； 其中，等离子体入口被成形为使得等离子体物流朝着气体入口向外散布。2.根据权利要求1的等离子体反应器，其中第一气体入口位于与第二气体入口在直径上相对。3.根据权利要求1或2的等离子体反应器，其中入口头的内表面基本上是截头圆锥形的。4.根据前述权利要求中任一项的等离子体反应器，其中气体入口以基本上平行方向延伸通过入口头。5.根据前述权利要求中任一项的等离子体反应器，其中每一气体入口包括用于接收待在反应室中处理的气体物流的喷嘴，和用于接收吹扫气体的在喷嘴周围延伸的环形通道。6.根据前述权利要求中任一项的等离子体反应器，其中等...

【专利技术属性】
技术研发人员：GP奈特，A钱伯斯，
申请(专利权)人：爱德华兹有限公司，
类型：发明
国别省市：