專利名稱：氣體燃燒設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于燃燒多個廢氣的設備和方法。
背景技術：
在半導體設備制造中的主要步驟是在半導體基片上通過蒸氣前體 的化學反應形成薄膜。用于在基片上沉積薄膜的一個已知技術是化學汽
相沉積(CVD)。在此技術中，過程氣被提供到容納了基片的處理室且 起反應以在基片的表面上形成薄膜。例如，硅烷通常用于硅源且氨用于氮源。
CVD沉積不限制于基片的表面，且這可能例如導致氣體噴嘴的阻塞 和室窗的模糊。另外，可能形成微粒，微?？赡苈湓诨锨覍е鲁练e 的薄膜內的缺陷或干擾沉積系統(tǒng)的機械運行。作為結果，處理室的內表 面被定期清潔以從室去除有害的沉積材料。 一個清潔室的方法是供給例 如分子氟(F2)的清潔氣以與有害沉積材料反應。
在處理室內進行沉積或清潔處理后，典型地存在包含在來自處理室 的廢氣中的供給到處理室的氣體的殘余量。例如硅烷、氨的過程氣和例 如氟的清潔氣如果排放到大氣中是高度危險的，且因此在將廢氣通風到 大氣前經常提供消除設備來處理廢氣，以將廢氣的更有害的成分轉化為 可以例如通過常規(guī)的洗氣而容易地從廢氣中去除的種類，和/或可以安全 的排放到大氣的種類。
消除設備的一個已知的類型在EP-A-0 819 887中描述。此消除i殳備 包括燃燒室，燃燒室具有廢氣燃燒噴嘴以接收待處理的廢氣。環(huán)形燃燒 噴嘴提供在廢氣噴嘴外側，且燃料和空氣的氣體混合物被提供到環(huán)形燃 燒噴嘴以在燃燒室內側形成還原性火焰來燃燒從處理室接收的廢氣，以 銷毀廢氣的有害成分。
在這樣的設備中，供給到燃燒室的燃料的量被預先設定，使得足以 銷毀廢氣內包含的過程氣和清潔氣。因為對于例如F2、 NF3和SF6的含 有氟的清潔氣保證高的銷毀和去除效率(DRE)的要求，燃料的總量典 型地通過消除將進入燃燒室的清潔氣的最大流量的熱量要求確定。CVD
過程在沉積步驟和清潔步驟之間以由工具類型確定的頻率交替。典型
地，使用了在EP-A-0 819 887中描述的設備的處理應用具有跟隨沉積步 驟的清潔步驟。作為結果，消除設備在其時間的大約50%以高于將與銷 毀在被處理的基片上的沉積相關的過程氣所實際要求的燃料使用而運 行。
使用還原性火焰所遇到的另 一個問題是當接收高流量(例如大約60 slpm)的含氨廢氣時，例如從平板顯示器處理室接收時，高的DRE不 能實現。

發(fā)明內容
至少本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的是需求解決這些和其他問題。 在第 一方面中，本發(fā)明提供了使用用于將廢氣輸送到燃燒室內的多 個廢氣燃燒噴嘴來燃燒廢氣的方法，方法包括如下步驟將各廢氣輸送 到每個噴嘴且對于每個噴嘴選擇地供給燃料和氧化劑以用于在室內形 成燃燒火焰，和隨輸送到噴嘴的廢氣的化學組成的變化調整燃料和氧化 劑的供給。
這可以使得每個燃燒火焰的屬性能取決于接收的廢氣的屬性選擇 地修改。這可以提高廢氣的銷毀率效率且優(yōu)化燃料消耗。例如，供給到 噴嘴的燃料和氧化劑的量可以被調整，以當包含例如氨的第 一廢氣輸送 到噴嘴時產生氧化性燃燒火焰，且當與第一廢氣不同的、例如包含如 F2、 NF3和SF6中的一個的清潔氣的第二廢氣輸送到噴嘴時產生還原性
燃燒火焰。
因此可以對于過程氣和清潔氣都實現高的DRE，同時允許在每個噴 嘴處的燃料消耗根據輸送到該噴嘴的廢氣的屬性被單獨地優(yōu)化。這可以 使得最小化燃料消耗，因此降低運行成本，且可以使得能提供單一的燃 燒室以用于處理例如從多個以不同的沉積和清潔循環(huán)運行的處^里室4非 放的多種不同的廢氣。
向噴嘴的燃料和氧化劑供給的調整可以根據在處理室內進行的沉 積和清潔循環(huán)定時。替代地，對于每個噴嘴，可以接收代表了輸送到該 噴嘴的廢氣的化學組成的變化的數據，供給到此噴嘴的燃料和氧化劑的 量響應于接收到的數據調整。在優(yōu)選的實施例中，每個廢氣從處理工具 的處理室排放，數據由處理工具供給。替代地，氣體傳感器可以位于用
于將廢氣輸送到噴嘴的導管系統(tǒng)內，此傳感器構造為供給數據。
在第二方面中，本發(fā)明提供了用于燃燒廢氣的設備，設備包4舌燃 燒室，多個廢氣燃燒噴嘴，每個用于將各廢氣輸送到室內，每個噴嘴具 有與其相關的用于接收燃料和氧化劑的各裝置，以用于在室內形成燃燒 火焰，和對于每個廢氣用于接收代表了廢氣的化學組成的變化的數據且 用于響應于數據調整燃料和氧化劑的供給以用于燃燒廢氣的控制裝 置。
在第三方面中，本發(fā)明提供了燃燒設備，包括燃燒室，多個燃燒 噴嘴，每個用于接收各廢氣以用于在燃燒室內的燃燒且用于將廢氣輸送 到燃燒室；增壓室，增壓室具有用于接收包括燃料和氧化劑的燃氣以在 燃燒室內形成燃燒火焰的入口和多個每個繞各噴嘴延伸以用于將燃氣 供給到燃燒室的出口 ，其中每個燃燒噴嘴具有與其相關的用于接收燃料 和氧化劑各裝置，以選擇地調整通過各出口從增壓室供給到燃燒室的燃 料和氧化劑的相對量，設備包括用于根據與所述的裝置的每個相關的噴 嘴內所包含的廢氣的化學組成來選擇地改變供給到所述的裝置的每個 的燃料和氧化劑的相對量的裝置。
以上所述的涉及本發(fā)明的方法方面的特征等同地可應用于本發(fā)明 的設備方面，且反之亦然。


將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選特征，各圖為 圖1圖示了連接到燃燒設備的多個處理室；
圖2圖示了連接到燃燒設備的燃燒室的多個廢氣燃燒噴嘴的截面視
圖3圖示了燃燒噴嘴的透視圖4圖示了位于用于接收第一氣體混合物以在燃燒室內形成燃燒火 焰的第 一增壓室內的多個燃燒噴嘴的透視圖5圖示了用于接收第二氣體混合物以在燃燒室內形成前導火焰的 第二增壓室的后透^L圖6圖示了用于將燃料和氧化劑提供到連接到燃燒室的每個燃燒噴 嘴的構造；和
圖7圖示了用于控制供給到每個燃燒噴嘴的燃料和氧化劑的相對量 的控制系統(tǒng)。
具體實施例方式
首先參考圖1，提供了設備10以處理從多個用于處理例如半導體設
備、平板顯示器設備或太陽能電池板設備的處理室12a至12d排放的氣 體。圖1圖示了用于處理從四個處理室12a至12d排放的氣體的設備10， 但設備適合于處理任何個數的費氣，例如六個或更多。每個室接收多種 過程氣(未示出)以用于在室內進行處理。過程氣的例子包括硅烷和氨。 廢氣從每個處理室的出口通過各泵送系統(tǒng)抽吸。在室內的處理期間，將 僅消耗過程氣的部分，且因此廢氣將包含供給到室的過程氣和來自室內 的處理的副產品的混合物。
在此實施例中，沉積處理在每層內進4亍以將一層或多層材料沉積在 位于處理室內的基片的表面上。供給到每個處理室的過程氣的屬性可以 相同或它們可以不同。為從處理室去除有害的沉積材料，將例如F2、NFg 和SF6的清潔氣周期地供給到處理室。處理氣/清潔氣供給循環(huán)的持續(xù)時 間可以對于處理室的每個相同或不同。又因為將僅消耗清潔氣的部分， 在清潔循環(huán)期間從處理室排放的氣體將包含供給到室的清潔氣和來自 室的清潔的副產品的混合物。某些過程可以使用遠程等離子系統(tǒng)，以在 清潔氣進入處理室內前將它分解為氟。
通過各泵送系統(tǒng)14a至14d將廢氣從處理室的出口抽吸。如在圖1 中圖示，每個泵送系統(tǒng)可以包括次級泵16,次級泵16典型地具有渦輪 分子泵的形式，以從處理室抽吸廢氣。渦輪分子泵16可以在處理室內 生成至少10—3毫巴的真空。氣體以大約1毫巴的壓力典型地從渦輪分子 泵16排;改。因此，泵送系統(tǒng)也包^舌主或前級泵18,以/人渦4侖分子泵16 接收廢氣且將氣體的壓力升高到大約大氣壓力的壓力。也取決于在每個 處理室內所進行的處理的屬性和在處理期間處理室內所要求的真空水 平，泵送系統(tǒng)14a至14d可以是相同的或可以在處理室之間變化。
從泵送系統(tǒng)14a至14d排放的氣體每個被輸送到消除設備10的各 入口20。如在圖2和圖3中圖示，每個入口 20包括連接到消除設備10 的燃燒室24的廢氣燃燒噴嘴22。每個燃燒噴嘴22具有用于接收廢氣的 帶凸緣的入口 26和出口 28,廢氣從出口 28進入燃燒室24。
每個燃燒噴嘴22包括氧化劑入口 30以用于從氧化劑源32 (在圖6
中圖示)接收例如氧的氧化劑。環(huán)形間隙34限定在噴嘴22的外表面和 繞噴嘴22延伸的第 一套筒36的內表面之間，環(huán)形間隙34允許氧化劑 從入口 30輸送到圍繞噴嘴22的多個氧化劑出口 38。
每個燃燒噴嘴22進一步包括用于從燃料源42 (也在圖6中圖示) 接收優(yōu)選地為曱烷的燃料的燃料入口 40。環(huán)形間隙44限定在第一套筒 36的外表面和繞第一套筒36延伸的第二套筒46的內表面之間，環(huán)形間 隙44允許將燃料從入口 40輸送到圍繞噴嘴22的多個燃料出口 48。
如在圖2和圖4中圖示，每個燃燒噴嘴22安裝在第一環(huán)形增壓室 50內，第一環(huán)形增壓室50具有入口 52，以用于接收例如曱烷和氧的混 合物的燃料和氧化劑的第一氣體混合物以在燃燒室24內形成燃燒火 焰。如在圖2中圖示，燃燒噴嘴22安裝在第一增壓室50內，使得來自 燃燒噴嘴22的氧化劑出口 38和燃料出口 48位于第一增壓室50內，使 得從這些出口 38、 48排放的氧化劑和燃料與第一氣體混合物在第一增 壓室50內局部地混合。作為結果的由第一氣體混合物和供給到燃燒噴 嘴22的燃料和氧化劑形成的燃料和氧化劑的局部混合物通過各出口 54 從第一增壓室50進入燃燒室24，每個出口 54大體上與燃燒噴嘴22同 軸線且圍繞燃燒噴嘴22。
也如在圖2中圖示，第一增壓室50位于第二環(huán)形增壓室56上方， 第二環(huán)形增壓室S6具有入口 58以用于接收例如曱烷和氧的另一個混合 物的燃料和氧化劑的第二氣體混合物，以在燃燒室24內形成前導火焰。 如在圖5中圖示，第二增壓室56包括多個第一孔口 60，廢氣通過第一 孔口 60從燃燒噴嘴22進入燃燒室24,每個圍繞各第一孔口 60的多個 第二孔口 62,燃料和氧化劑的局部混合物通過第二孔口 62從第一增壓 室50進入燃燒室24;和圍繞第二孔口 62的多個第三孔口 64,且第二 氣體混合物通過第三孔口 64進入燃燒室24以形成前導火焰，以點燃燃 料和氧化劑的局部混合物來形成燃燒室24內的燃燒火焰。
圖7圖示了用于控制向燃燒噴嘴22的每個供給燃料和氧化劑的控 制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括控制器70，以用于接收代表了供給到每個燃燒噴 嘴22的廢氣的化學組成的變化的信號72數據，例如在當清潔氣供給到 處理室時清潔循環(huán)開始時。如在圖7中圖示，信號72的每個可以直接 從各處理工具74a至74(U妻收，每個處理工具控制向各處理室12a至12d 的氣體供給。替代地，信號72可以從局域網的主機接收，控制器70和
處理工具74a和74b的控制器形成了局域網的部分，主機構造為4妄收來 自處理工具的控制器的關于供給到處理室的氣體的化學組成的信息，且 響應于此輸出信號72到控制器70。作為另一個替代，信號72可以從每 個位于各處理室的出口和各燃燒噴嘴22之間的多個氣體傳感器接收。
響應于包含在被接收的信號72內的數據，控制器70可以選擇地控 制向每個燃燒噴嘴22供給的燃料和氧化劑的相對量。參考圖6和圖7, 控制系統(tǒng)包括每個位于氧化劑源32和各氧化劑入口 30之間的第一多個 可變流量控制設備76,和每個位于燃料源42和各燃料入口 40之間的第 二多個可變流量控制設備80。例如，設備76、 80可以是蟲菜閥或其他具 有可根據從控制器70接收的信號78、 82，優(yōu)選地與信號78、 82成比例 地改變的傳導性的控制閥。替代地，固定的孔流量控制設備可以用于控 制燃料和/或氧化劑到噴嘴22的流量。因此，為改變供給到噴嘴22的選 中的一個的氧化劑量，控制器70選擇地將信號78輸出到適當的設備 76,信號78導致設備76改變到選中的噴嘴的氧化劑的流量，且為改變 供給到選中的噴嘴22的燃料量，控制器70選擇地將信號82輸出到適 當的設備80,信號82導致設備80改變到選中的噴嘴22的燃料的流量。
通過改變供給到每個噴嘴22的燃料和氧化劑的相對量，控制器70 可以取決于廢氣的化學組成選擇地修改在燃燒室24內生成的每個燃燒 火焰。例如，可以調整供給到噴嘴22的燃料和氧化劑的相對量，以當 廢氣包含氨時產生氧化性燃燒火焰，或當廢氣包含F2、 NF3或SF6清潔 氣時產生還原性燃燒火焰。
增加燃料和氧化劑的僅一個的相對量可以改變燃燒火焰的屬性。例 如，控制器70可以構造為預先設定待供給到每個噴嘴的燃料和氧化劑 的最小量，使得燃料和氧化劑的選中的一個的相對量在每個噴嘴22處 如要求選擇地增加(通過如要求地操作設備76、 80的選中的一個)， 以改變燃燒火焰的屬性。
轉到圖1,來自燃燒室24內的廢氣燃燒的副產品可以輸送到濕洗氣 器、固體反應介質或其他次級消除設備90,如在圖1中圖示。在通過消 除設備90后，廢氣流可以安全地通風到大氣。
總之，描述了用于燃燒從多個處理室輸出的廢氣的設備。設備包括 連接到燃燒室的多個廢氣燃燒噴嘴。每個噴嘴接收各廢氣且包括用于接 收燃料和氧化劑的裝置以用于在室內形成燃燒火焰?？刂破鹘邮沾砹?br> 供給到每個噴嘴的廢氣的化學組成的數據，且響應于接收到的數據調整 供給到每個噴嘴的燃料和氧化劑的相對量。這使得每個燃燒火焰的屬性 能根據待由該火焰銷毀的廢氣的屬性而選擇地被修改，因此提高了廢氣 的銷毀率效率且優(yōu)化了燃料;肖耗。
在每個燃燒噴嘴處調節(jié)火焰條件的能力也保證具有足夠的燃料以 在氟和含氟氣體的消除中用作熱源和用作化學反應物。這在最大化由消 除裝備實現的消除效率而同時降低燃料的使用中是基本的。
雖然在以上所述的優(yōu)選實施例中使用單 一 的燃燒噴嘴來將廢氣從 處理室輸送到燃燒室，但廢氣可以"分裂"為兩個或多個流，流的每個 被輸送到各自的燃燒噴嘴。已發(fā)現這進一步增加了廢氣銷毀效率。
權利要求
1.一種使用多個廢氣燃燒噴嘴將廢氣輸送到燃燒室內來燃燒廢氣的方法，該方法包括如下步驟將各廢氣輸送到每個噴嘴且對于每個噴嘴選擇地供給燃料和氧化劑以用于在室內形成燃燒火焰，和隨輸送到噴嘴的廢氣的化學組成的變化調整燃料和氧化劑的供給。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中對于每個噴嘴調整燃料和氧化 劑的供給，以當第 一廢氣輸送到噴嘴時產生氧化性燃燒火焰且當與第一 廢氣不同的第二廢氣輸送到噴嘴時產生還原性燃料火焰。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中第一廢氣包括氨。
4. 根據權利要求2或3所述的方法，其中第二廢氣包括含卣素的氣體。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中第二氣體包括F2、 NF3和SFs 的至少一個。
6.根據前述權利要求的任何項所述的方法，其中對于每個噴嘴，氧 化劑的供給響應于供給到噴嘴的廢氣的化學組成的變化而變化。
7. 根據前述權利要求的任何項所述的方法，其中對于每個噴嘴，燃 料的供給響應于供給到噴嘴的廢氣的化學組成的變化而變化。
8. 根據前述權利要求的任何項所述的方法，其中對于每個噴嘴，響 應于代表了供給到噴嘴的廢氣的化學組成的變化的數據接收來調整燃 料和氧化劑的供給。
9. 根據權利要求8所述的方法，其中每個廢氣從處理工具排放，數
10. 根據前述權利要求的任何項所述的方法，其中燃料包括碳氫化 合物，優(yōu)選地為甲烷。
11. 根據前述權利要求的任何項所述的方法，其中氧化劑包括氧。
12. 根據前述權利要求的任何項所述的方法，其中燃料和氧化劑每 個從繞燃燒噴嘴延伸的多個孔口噴射到燃燒室內。
13. 根據前述權利要求的任何項所述的方法，其中對于每個噴嘴， 將供給的燃料和氧化劑添加到供給到室的燃料和氧化劑的混合物，以用 于在室內形成燃燒火焰，因此選擇地改變在室內形成的每個燃燒火焰的 屬性。
14. 一種用于燃燒廢氣的設備，該設備包括燃燒室；多個廢氣燃燒噴嘴，每個用于將各廢氣輸送到室內，每個噴嘴具有與其相關的用于 接收燃料和氧化劑的各裝置，以用于在室內形成燃燒火焰；和控制裝于響應于數^調整燃料和氧化劑的供給以用于燃燒廢氣。 '
15. 根據權利要求14所述的設備，其中每個噴嘴包括繞它延伸的用 于接收氧化劑的第一套筒和用于接收燃料的與第一套筒大體上同心的 第二套筒。
16. 根據權利要求15所述的設備，其中第二套筒繞第一套筒延伸。
17. 根據權利要求15或16所述的設備，其中每個套筒包括用于輸 出燃料和氧化劑的各一個的圍繞噴嘴的多個孔口 。
18. 根據權利要求14至17的任何項所述的設備，包括用于向室供 給燃氣以在室內形成燃燒火焰的裝置。
19. 根據權利要求18所述的設備，其中燃氣包括燃料和氧化劑的混 合物。
20. 根據權利要求18或19所述的設備，其中燃氣供給裝置包括增 壓室，增壓室具有用于接收燃氣的入口和多個出口 ，燃氣從出口排放到 燃燒室內以在燃燒室內形成燃燒火焰。
21. 根據權利要求20所述的設備，其中燃燒噴嘴每個在增壓室內與 來自增壓室的各出口大體上同軸線地延伸。
22. 根據權利要求20或21所述的設備，其中每個所述的用于接收 燃料和氧化劑的裝置構造為將燃料和氧化劑噴射到增壓室內，以改變由 燃氣在室內形成的燃燒火焰的屬性。
23. 根據權利要求14至22的任何項所述的設備，其中控制裝置包 括每個用于改變向各噴嘴的氧化劑供給的多個第 一可變流量控制設備，和用于響應于接收的數據選擇地控制每個第一可變流量控制設備的 控制器。
24. 根據權利要求23所述的設備，其中控制裝置包括每個用于改變 向各噴嘴的燃料供給的多個第二可變流量控制設備，控制器構造為響應 于接收的數據選擇地控制每個第二可變流量控制設備。
25. 根據權利要求14至24的任何項所述的設備，其中燃料包括碳 氫化合物，優(yōu)選地為甲烷。
26. 根據權利要求14至25的任何項所述的設備，其中氧化劑包括氧。
27. 根據權利要求14至26的任何項所述的設備，包括至少四個噴 嘴，每個用于接收各廢氣。
28. —種燃燒設備，包括燃燒室；多個燃燒噴嘴，每個用于接收 各廢氣以用于在燃燒室內的燃燒且用于將廢氣輸送到燃燒室；增壓室， 增壓室具有用于接收包括燃料和氧化劑的燃氣以在燃燒室內形成燃燒 火焰的入口和每個繞各噴嘴延伸以用于將燃氣供給到燃燒室的多個出以選;地:整i過各出'口從增:室供給到燃燒室'的燃料和氧化口劑的相對量，該設備包括用于根據與所述的裝置的每個相關的噴嘴內所包含的 廢氣的化學組成來選擇地改變供給到所述的裝置的每個的燃料和氧化 劑的相對量的裝置。
全文摘要
描述了用于燃燒從多個處理室輸出的廢氣的設備。設備包括連接到燃燒室(24)的多個廢氣燃燒噴嘴(22)。每個噴嘴接收各廢氣(26)且包括用于接收燃料(40)和氧化劑(30)的裝置以用于在室內形成燃燒火焰?？刂破鹘邮沾砹斯┙o到每個噴嘴的廢氣的化學組成的數據，且響應于接收的數據調整供給到每個噴嘴的燃料和氧化劑的相對量。這可以使得每個燃燒火焰的屬性能根據待由此火焰銷毀的廢氣的屬性而選擇地修改，因此提高了廢氣的銷毀率效率且優(yōu)化了燃料消耗。
文檔編號F23G7/06GK101175949SQ200680017049
公開日2008年5月7日 申請日期2006年5月3日 優(yōu)先權日2005年5月16日
發(fā)明者C·M·哈里森, D·門尼, N·B·瓊斯 申請人:愛德華茲有限公司