在半导体制造过程中减少全氟化合物散发的方法和装置 【技术领域】
本发明涉及在半导体制造过程中减少PFC(全氟化合物)散发的方法和装置。背景技术
在半导体制造工艺中，例如在CVD室清洁和干蚀刻工艺中，散发的废气通常包括全氟化合物(PFC)。PFC是使全球变暖的气体，人们已做出并正继续做出巨大的努力以减少散发到大气中的PFC的量并使该数量最小化。具体地说，世界半导体理事会的一次会议寻求到2010年时减少PFC散发量的10％，包括美国、欧洲、日本、台湾和韩国在内的国家和地区参加了这次会议，所确定的基础年份是：美国、欧洲、日本：1995；韩国：1997；台湾：1998。
已知的减少PFC散发量的措施包括使用消除型涤气器、收集和重复利用、用其它可供选择的工艺气体及工艺的最优化。对去除PFC有用的消除型涤气器的一般类型包括：(a)使用LNG、LPG、H2和/或CH4的燃烧型涤气器，(b)使用金属氧化物的化学吸收型涤气器和使用活性碳或沸石表面的物理吸收型涤气器，(c)使用等离子体的分解型涤气器。
某些已知的散发减少工艺，如图1所示，在散发处理过地气流之前，各个单独的工艺部件(例如蚀刻室3，CVD反应器4)分别使用分立的涤气器2。但这些工艺预计会增加半导体制造工艺的总成本。更进一步地，将各种各样的消除型涤气器集成在现存的工艺布局内可能是困难的，一旦涤气器被安装，对它们进行保养可能也是困难的。
收集和重复利用系统，如图2所示，直接处理来从例如蚀刻室3和CVD反应器4至湿洗系统5的气流，然后通过薄膜6分离和重复利用PFC气体并回收诸如氮气的其它工艺气体。这样的系统一般要求预处理粉末成分以去除湿气，以及位于湿洗系统5下游的粉末去湿系统7。并且，由于收集到的PFC的量小，一般被重复利用的PFC的量也小。而且，如果重复利用被证明是不可能的，那么必须采用别的系统处理收集到的PFC。
使用其它工艺气体和工艺最优化这两种措施由于缺乏其它合适的气体及低产量也被证明是有问题的。
一直存在着对于减少和最小化在半导体制造工艺中PFC的散发量的改良工艺的需求。发明内容
根据本发明的一个方面，在半导体制造工艺中减少PFC散发的方法，上述半导体制造工艺具有多个子工艺(如干蚀刻、CVD)，该方法包括以下步骤：将各个子工艺产生的PFC排放到公共管线；用PFC消除系统处理各个混合的排出气流；将处理过的排出气流混合形成混合的经处理的气流；湿洗混合的经处理的气流。
根据本发明的另一方面，在半导体制造工艺中减少PFC散发的方法，上述半导体制造工艺具有包括至少一个蚀刻子工艺和至少一个CVD子工艺的多个子工艺，该方法包括以下步骤：将由各个蚀刻子工艺产生的PFC排放到第一公共管线以形成混合的蚀刻排出气流；用第一PFC消除系统处理混合的蚀刻排出气流；将由各个CVD子工艺产生的PFC排放到第二公共管线以形成混合的CVD排出气流；用第二PFC消除系统处理混合的CVD排出气流；混合经处理的混合的蚀刻排出气流和经处理的混合的CVD排出气流以形成混合的经处理的气流；以及湿洗混合的经处理的气流。
根据本发明的另一个方面，在半导体制造工艺中减少PFC散发的系统，上述半导体制造工艺具有多个子工艺，该系统包括：用于进行第一子工艺的多个第一装置；从多个第一装置排出的PFC的第一公共管线；与第一公共管线相连的第一PFC消除系统；用于进行第二子工艺的多个第二装置；从多个第二装置排出的PFC的第二公共管线；与第二公共管线相连的第二PFC消除系统；与第一和第二PFC消除系统相连的公共经处理的排出气体管线；与公共经处理的排出气体管线相连的湿洗系统。
根据本发明的再一方面，提出了用于在半导体制造工艺中减少PFC散发的系统，上述半导体制造工艺包括多个第一蚀刻子工艺和至少一个CVD子工艺，每个所述的子工艺都产生至少一种PFC。该系统包括：多个第一装置，包括至少一个用于进行多个第一蚀刻子工艺中的每一个子工艺的装置；与各个蚀刻子工艺相连的子工艺公共管线，用于从至少一个用于进行多个蚀刻子工艺中的每一个子工艺的装置排出的PFC；第一公共管线，用于收集从多个第一装置排出的PFC；与第一公共管线相连的第一PFC消除系统；多个第二装置，用于进行至少一个CVD子工艺；从多个第二装置排出的PFC的第二公共管线；与第二公共管线相连的第二PFC消除系统；与第一和第二PFC消除系统相连的公共经处理的排出气体管线；与公共经处理的排出气体管线相连的湿洗系统。
在更特定的实施例中，用于检查和测量PFC的传感器被置于PFC消除系统的入口和/或出口。
从下面的详细描述中，本发明的特征和优点对本领域技术人员来说将变得更清楚。应该认识到，用于说明本发明的优选实施例的详细的描述和具体的例子是说明性的而非限制性的。在不脱离本发明的精神的条件下，在本发明的范围内可做出许多变更和改进，本发明包括了所有这些变型。附图说明
参照附图可更容易地理解本发明，附图中同样的元件标以同样的标号。
图1表示一种已知的在半导体制造工艺中用于减少PFC散发的工艺，其中各个装置或工具(如蚀刻室、CVD反应器)使用分立的处理系统。
图2表示一种已知的利用气体收集/重复利用系统减少PFC散发的工艺。
图3表示本发明的PFC散发减少方法的第一实施例，其中整个半导体制造工艺的各个分立的子工艺(如氧化物蚀刻、多晶体蚀刻、金属蚀刻、化学汽相淀积(CVD))包括一个或多个专用的装置或工具，各个子工艺散发的气体通过被导向该子工艺专用的PFC消除系统的公共排出管线被收集，之后，从各个PFC消除系统排出的气被混合并送入公共湿洗系统。
图4表示本发明的PFC散发减少方法的第二实施例，其中从在各个干蚀刻子工艺中使用的干蚀刻装置散发的气被混合并导入第一PFC消除系统，从在CVD子工艺中使用的CVD反应器散发的气被导入第二PFC消除系统，之后，从第一和第二PFC消除系统排出的气被混合并送入公共湿洗系统。
图5-7说明在本发明的方法和装置的特定实施例中使用的PFC消除系统的例子。具体实施方式
根据图3所示出的本发明的第一实施例，在半导体制造中减少PFC散发的系统10包括多个子工艺装置12，例如其数目不受限制，如多个第一氧化物蚀刻器14、多个第二多晶体蚀刻器16、第三多个金属蚀刻器18和第四多个CVD反应器20。从各个同类的多个子工艺装置排出的含有PFC的气流被排放到分立的公共管线22a-d，由此形成多路公共排出气流。接着，各路公共排出气流被导入分立的PFC消除系统24a-d并被处理以去除至少一种PFC。经处理的排出气流然后被混合进公共管线28以形成混合的经处理的气流。混合的经处理的气流然后被导向湿洗系统30以去除有害的空气污染物。在去除有害的空气污染物以后，净化了的混合的排出气流就被排向大气。
在具体的实施例中，PFC消除系统24a-d可包括：燃烧型涤气器，例如使用诸如CH4或H2的燃料气体；化学吸收型涤气器，例如用涂敷有金属氧化物的树脂，所述金属氧化物包括Fe、Cu、Mn、Ni、Sr及类似金属的氧化物；物理吸收型涤气器，例如使用活性碳和/或沸石；湿涤气器，使用去离子水中的诸如NaOH和KOH的氢氧化物。这些PFC消除系统可单独使用或以任何组合形式使用。
图5-7示出了PFC消除系统的例子。在图5中，第一燃料燃烧和湿型PFC消除系统40包括具有入口44的燃烧器42，气旋涤气器46和具有出口50的湿涤气器48。在系统40中，含有PFC的排出气流经过燃烧室42的入口44进入，穿过气旋涤气器46进入涤气器48并通过出口50排出。
图6中，处于一个整体装置中的第二燃料燃烧和湿型PFC消除系统60具有外壳62、用于排出待处理的气流的入口64和位于入口64上游的燃料气体进入管线66。混合的排出气流和燃料气体进入燃烧室66，在那里发生了燃烧。燃烧过的气流然后通过位于喷水器70之间的过滤器68，然后通过去雾器72并经由出口74排出外壳62外。喷水器70喷出的水经由排水管76排出。
图7中，化学吸收型PFC消除系统80包括入口82、多个树脂封装的部件84和出口86。将待处理的排出气流经过入口82进入，借由合适的管线和阀门沿着所示路径被导引通过部件84，最后作为经处理的排出气体从出口86排出。也可根据需要采用其它类型的涤气器。
在干蚀刻工艺中，例如氧化物、多晶体和金属干蚀刻工艺中，由于这些工艺的性质，将PFC和其它工艺气体分别地排出是不可能的。结果，来自于干蚀刻装置的排出气流所具有的化学成分不同于来自于用在整个半导体制造工艺中的其它子工艺中使用的CVD反应器的排出气流所具有的化学成分。由此，如图4所示的本发明的另外的实施例中，来自在整个半导体制造工艺中使用的各个蚀刻子工艺的装置14、16和18的PFC从专用于各个蚀刻子工艺的各个管线22a-c被排放到公共管线22e，这些混合的排出气然后被导向第一PFC消除系统24e以进行处理。如在前述实施例中一样，来自在整个半导体制造工艺中使用的CVD子工艺的装置20的PFC被排放至另一管线22d并导向第二PFC消除系统24d。来自PFC消除系统24e和24d的经处理的排出气然后被混合并被导向湿洗系统30以去除有害的空气污染物，接着排向大气。
在特定实施例中，传感器26被安装在PFC消除系统的入口和/或出口以测量未经处理的和/或已经处理的排出气流中所含PFC的量。这样的传感器有利于PFC减少工艺的控制。
本发明的方法和系统具有以下优点：显著地减少了PFC散发并相应地减少了由于散发导致的全球变暖现象。本发明的方法和系统可容易地适用于现有的制造设备，只需有限的新设备投资并承担低的保养费用。