[发明专利]用于处理气流的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理气流的装置和方法。本发明特别适用于对来自半导体或平板显示器工业中所使用的工艺室的排气流的处理。

背景技术

半导体器件制造中的主要步骤是通过蒸气前体的化学反应而在半导体衬底上形成薄膜。用于在衬底上沉积薄膜的一种已知技术是化学气相沉积(CVD)，该技术通常是等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。在此技术中，工艺气体被提供给容纳衬底的工艺室，并且发生反应以在衬底表面上形成薄膜。提供给工艺室以形成薄膜的气体的例子包括、但不限于：用于形成氮化硅薄膜的硅烷和氨；用于形成SiON薄膜的硅烷、氨和一氧化二氮; 用于形成氧化硅薄膜的TEOS以及氧气和臭氧中的一种；以及用于形成氧化铝薄膜的Al(CH₃)₃和水蒸汽。

在处理后，从工艺室中排出的气体必须在释放或贮存之前进行处理。可以利用等离子体消除装置，以高效率和相对较低的成本对从工艺室中排出的气体进行处理。在等离子体消除处理中，使排气流流入主要是热源的热力的大气压等离子体放电。等离子体导致气流离解成活性反应组分，该活性反应组分可以与氧或氢化合而产生相对较稳定的副产物。

为了有效处理，在工艺室的操作循环中所使用的不同气体需要提供给焰炬的不同量的电功率。通常，电能源的电压保持大致恒定，并且通过控制所提供的电流来控制功率中的变化。典型的直流等离子体焰炬具有受限制的功率范围，该功率范围在由最小电流所限定的下限值(在该最小电流处可由焰炬在不熄灭情况下维持放电)与由所使用电源的最大额定电流或不导致对焰炬电极的热损伤的最大电流所限定的上限值之间。

然而，直流等离子体焰炬的电压-电流特性显示随着电流增加电压下降，反之亦然。因此，即使焰炬电流有大的变化，也导致相对较小的功率变化。例如，将操作电流从20 A改变为40 A(即100%的增加)，焰炬功率仅增加大约60%。

发明内容

本发明的目的是增大处理装置中直流等离子体焰炬的可操作功率范围。

本发明提供用于处理气流的装置，该装置包括：用于当由电能源通电时由源气体产生等离子体光焰的直流等离子体焰炬、用于调节提供给被通电的焰炬的源气体的流量的流量调节器、以及被配置为通过流量调节器的选择性控制来控制等离子体焰炬的功率的直流等离子体焰炬功率控制器。

所附权利要求中定义了本发明的其它优选和/或任选的特征。

附图说明

为了可以充分地理解本发明，现在将参照附图对仅通过举例而给出的一些实施例及其操作方法进行描述，其中：

图1示意性地示出了用于处理气流的装置。

图2用图形示出了功率、电流和流量之间的关系。

图3示出了用于调节流量的流量调节器。

图4示出了等离子体发生器的更详细的视图。

具体实施方式

参照图1，图中示出的装置10是用于处理气流12。该装置包括直流等离子体焰炬14，用于当由电能源20通电时由源气体18产生等离子体光焰16。电流控制器22控制由电源提供给焰炬的电流的量。流量调节器24调节提供给被通电的焰炬的源气体18的流量。功率控制器26被配置为通过电流控制器22和流量调节器24的选择性控制来控制等离子体焰炬的功率。如下面更详细地说明，电流的变化引起相对较小的功率变化，而流量的变化则引起相对较大的功率变化。因此，在一种布置中，可省略电流控制器，从而仅通过流量调节器来控制功率。

如图1中高度示意性地示出，电能源20通过电导线28连接到等离子体焰炬的电极32。关于图4提供对等离子体焰炬的更详细描述。当向电极提供电能时，电场经过被输送入等离子体焰炬中的源气体18，由此使源气体电离，产生等离子体光焰16。等离子体光焰向下游延伸入等离子体反应器室36中，在其中发生与排气流12的反应。要被处理的气流12经过进口38被输送入反应器室中。电流控制器22对从功率控制器26沿示意性地用虚线所示的控制线40输出的电流控制信号作出响应。响应于功率控制器26，电流控制器22控制由电能源20提供给电极的电流。

流量调节器24对从功率控制器26沿示意性地用虚线所示的控制线42输出的流量控制信号作出响应。响应于功率控制器，流量调节器控制从源气体供给源44输送至等离子体装置的源气体的流量，该源气体被通电以形成等离子体光焰。源气体典型地是氮气，但根据需要可以使用其它气体。