用于減少有害物質的等離子體反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及等離子體反應器，且更具體地，涉及用于通過在真空栗的前端部分分解和移除由處理腔室產生的各種有害物質來實現環境友好的處理的等離子體反應器。
【背景技術】
[0002]用于實施諸如蝕刻、沉積、清理等過程的處理腔室被安裝于半導體、顯示器、太陽能電池等的生產線中，且該處理腔室被連接到真空栗以疏散處理氣體(process gas)。各種有害物質從該處理腔室釋放，例如，諸如CF4、CHF3, C2F6, C4F8等溫室氣體在蝕刻過程中被釋放，未分解前體在沉積過程中被放出，且溫室氣體和諸如NF3、SF6等顆粒副產物在清理過程中被釋放。
[0003]在導致全球變暖的溫室氣體的排放方面的限制已經收緊，而顆粒副產物在真空栗中累積時劣化真空栗的耐用性。在沉積過程中使用的大部分前體被以液相噴射在真空腔室的內部或通過鼓泡器等被蒸發，且在沉積過程中未被使用的釋放前體指的是未分解的前體。未分解的前體累積在真空栗的內部或在真空栗和洗滌器之間。
[0004]因為在運行狀態下和非運行狀態下時真空栗的內部存在高溫度差，蒸汽狀態的和液體狀態的未分解的前體可共存。從而，這可能由于在重復進行擴張和收縮時的過度擴張引起爆炸。此外，當置換真空栗、洗滌器、或管時，累積在真空栗和洗滌器之間的未分解的前體被暴露，且其中的一些在與空氣發生劇烈反應時可能引起火災。
[0005]關于在真空栗的前端安裝等離子體反應器的技術已經被研究出且被開發出，以便分解或移除在處理腔室中釋放的各種有害物質。然而，在僅管型等離子體反應中，已經被報告了，隨著壓力增加，穿過等離子體反應器中心區域的有害物質的分解率降低，這可能導致，當壓力發生變化時有害物質的分解率的降低的問題。
[0006]而且，在有害物質的分解過程中被要求使用等離子體、氧原子團和氫原子團以穩定溫室氣體，而為了這個目的，常規使用了一種將水蒸氣(H2O)輸入到等離子體反應器的前端部分的方法。
[0007]然而，雖然輸入水蒸氣的方法在過程的安全性方面表現良好，但是其不利的地方是對溫室氣體的分解率低且不能對氧氣和氫氣的量進行單獨控制。此外，在精細控制水蒸氣的輸入方面存在技術難點，且存在使整個系統變復雜的限制，因為需要其他的設備，諸如鼓泡器。
[0008]在該背景部分所公開的以上信息僅僅是為了加強對本發明的背景的理解，從而其可能包含了并不構成在該國內對本領域的普通技術人員而言已經熟知的現有技術的信息。
【發明內容】
[0009]本發明涉及等離子體反應器，其用于分解和移除在真空栗的前端部分中的各種有害物質，從而提供用于減少有害物質的等離子體反應器，使得通過在壓力發生變化時增加對有害物質的分解率，而即使在大范圍的壓力下有害物質也被有效地分解和移除。
[0010]此外，本發明提供了用于移除有害物質的等離子體反應器，其在確保不使用水蒸氣的過程的安全性的同時增加了溫室氣體的分解率，以及因為其不需要其他的設備，諸如鼓泡器，而使整個系統簡化。
[0011]根據本發明的示例性實施方式用于減少包括在處理氣體中的有害物質的等離子體反應器，且該等離子體反應器被安裝在處理氣體朝向真空栗的排氣路徑上，其包括絕緣體、第一接地電極、第二接地電極和驅動電極，該絕緣體具有管形狀，處理氣體穿過該管形狀，第一接地電極連接到絕緣體的面向處理腔室的前端，第二接地電極連接到絕緣體的后端且設置有沿處理氣體的移動方向面向絕緣體的內部的中心的面向部件(facing part),且驅動電極被固定到絕緣體的外周表面上，且被連接到用于施加AC或RF電壓的電源。
[0012]在面向部件與第二接地電極的內壁之間可提供預定的空間，處理氣體穿過其而被釋放。
[0013]面向部件可與第二接地電極的內壁間隔開，且形成有與處理氣體的排氣路徑交匯的平面形狀。面向部件可以經由至少一個連接部件而被固定到第二接地電極的內壁。
[0014]第二接地電極可形成環繞面向部件的延伸部件，且面向部件可具有比除延伸部件之外的第二接地電極的直徑大的直徑。在面向部件的面向絕緣體的表面上可形成突出部件。
[0015]延伸部件可用作顆粒收集箱，而支撐部件可以被定位在顆粒收集箱的內部且在面向部件的下表面與第二接地電極之間。支撐部件可形成至少一個開口以釋放處理氣體。
[0016]延伸部件可用作顆粒收集箱且可以設置有底部部件，且第二接地電極可包括第一管部分和第二管部分，第一管部分和第二管部分在它們之間交接有該顆粒收集箱。
[0017]第二接地電極可包括連接到絕緣體的后端的第一管部分和與第一管部分交叉的第二管部分，且第二管部分的一部分面向第一管部分的內部，使得第二部分的一部分用作面向部件。第二管部分可設置有在與第一管部分交叉的部分處具有封閉端的長度延伸部件。
[0018]在面向部件的表面處可以形成突出部件，且其直徑比第一管部分的內徑大，且突出部件的厚度可以比第二管部分的內徑小。在面向部件的表面處可以形成突出部件，且其直徑比第一管部分的內徑大，且突出部件的厚度可以比第二管部分的內徑大。
[0019]第一接地電極和第二接地電極可包括可變直徑部件，該可變直徑部件的直徑隨著接近絕緣體而增加，且面向部件可位于設置在第二接地電極處的可變直徑部件的后部處。第一接地電極可形成反應氣體被噴射穿過的反應氣體入口。
[0020]第一接地電極可以被布置為使得第一入口和第二入口沿處理氣體的移動方向間隔開，該第一入口用于噴射第一反應氣體，該第二入口用于噴射第二反應氣體，且第一反應氣體保持在等離子體的內部時的停留時間可以與第二反應氣體保持在等離子體的內部時的停留時間不同。
[0021]當穿過等離子體反應器的中心區域的上部時，未分解的有害物質通過穿過面向部件上方的鞘層區而被在鞘層區周圍高效形成的等離子體完全分解和移除。因此，這可以在高壓下增加對有害物質的分解率且降低有害物質對壓力的依賴，使得其在較大壓力范圍下具有良好的分解性能。
[0022]而且，等離子體反應器被分開地裝配了氧氣源和氫氣(或碳氫化合物)源，且通過在將兩種反應氣體分開穿過兩個入口時而進行噴射，包括在處理氣體中的有害物體的分解率可以相比于其中將水蒸氣(H2O)用作反應氣體的常規技術而顯著增加。此外，因為通過對氧氣和氫氣(或碳氫化合物)設定不同的離解時間而避免了爆炸，處理期間的安全性得到了保證。
【附圖說明】
[0023]圖1是包括根據本發明的第一示例性實施方式的等離子體反應器的處理系統的示意圖。
[0024]圖2是根據本發明的第一示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0025]圖3是沿圖2中的1-1線截取的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0026]圖4是示出圖2中所示的等離子體反應器的操作的示意圖。
[0027]圖5是示出被施加到圖2中所示的等離子體反應器的驅動電極的驅動電壓的波形示例的圖。
[0028]圖6是根據本發明的第二示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0029]圖7是根據本發明的第三示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0030]圖8是根據本發明的第四示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0031]圖9是根據本發明的第五示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0032]圖1OA和圖1OB是根據本發明的第六示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0033]圖11是包括根據第七示例性實施方式的等離子體反應器的處理系統的示意圖。
[0034]圖12是根據本發明的第七示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0035]圖13是表示根據反應氣體的種類的四氟化碳(CF4)的分解效率的曲線圖。
[0036]圖14是根據本發明的第八示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0037]圖15是示出圖14中所示的等離子體反應器的操作狀態的示意圖。
[0038]圖16是根據本發明的第九示例性實施方式的等離子體反應器的橫截面視圖。
[0039](符號描述)
[0040]100、200:處理系統11:處理腔室
[0041]12:真空栗13:管
[0042]210、220、230、240、250、260、270、280、290:等離子體反應器
[0043]21:第一入口22:第二入口
[004