CN107408521A - 用于氘气回收的方法和设备 - Google Patents

用于氘气回收的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN107408521A
CN107408521A CN201580052624.0A CN201580052624A CN107408521A CN 107408521 A CN107408521 A CN 107408521A CN 201580052624 A CN201580052624 A CN 201580052624A CN 107408521 A CN107408521 A CN 107408521A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
anneal
separation
high pressure
anneal gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580052624.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107408521B (zh
Inventor
M·里维拉
B·吴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kk Hpsp
Original Assignee
Kk Hpsp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kk Hpsp filed Critical Kk Hpsp
Publication of CN107408521A publication Critical patent/CN107408521A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107408521B publication Critical patent/CN107408521B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0036—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions by adsorption or absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B4/00—Hydrogen isotopes; Inorganic compounds thereof prepared by isotope exchange, e.g. NH3 + D2 → NH2D + HD
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0202—Switches
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0233—Industrial applications for semiconductors manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/116—Molecular sieves other than zeolites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4402—Reduction of impurities in the source gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

公开了一种用于从高压退火处理***回收退火气体的新的方法、***和设备。根据实施例，仅在使用稀有气体(例如氘气时)，来自高压退火处理***的排出气体才被引导到气体回收***中。退火气体从高压退火处理***中使用的其他气体中分离，随后被加压、过滤和纯化，之后被传递到大容量储存分配单元。在一个实施例中，回收的气体随后再次被提供给高压退火处理***以对晶片进行退火。

Description

用于氘气回收的方法和设备
技术领域
本发明总体涉及半导体制造工艺。更特别地，本发明涉及在半导体制造的高压退火处理期间使用稀有气体(例如氘气)的方法及设备。
背景技术
在半导体制造过程期间，例如，在氧化处理、氮化处理、硅化处理、离子注入处理和化学气相沉积处理期间或之后，要在半导体晶片上执行各种不同的热处理，以在半导体晶片上形成集成电路。
用于有效地制造集成电路的关键性决定因素不仅包括处理温度，还包括处理时间和用于特定应用或处理的特定气体或气体混合物的浓度。这三个因素通常被认为是决定处理效率的独立变量。例如，在保持气体浓度不变的同时提高处理温度，将改善处理效率。类似地，在相同的温度下增加气体浓度，会改善处理效率。应注意的是，半导体晶片或更准确地说是集成电路暴露于过量的热，这通常会以不可逆转和累积的方式降低集成电路的品质。这部分地是因为晶片上注入的各种载流子和离子的扩散，扩散的速率通常是随着温度超线性地增加。每个集成电路在整个制造过程期间具有总的热暴露容许极限，该容许极限在相关技术中被称为电路的热预算。
由于工艺和器件结构接近纳米级，所以有限的热预算要求需要更高的处理气体浓度。在包含双原子氢气的合成气体中使晶片退火(通常在制造之后、但在封装或其他包装步骤之前)已广泛用于修复在半导体制造过程期间因各种处理引起的损坏以及用于在现有技术中被称为氢气钝化的烧结处理。退火气体或合成气体通常混合约2％至10％的氢气(H2)，其余为例如氮气(N2)的惰性气体。
然而，最近许多研究者指出，纯(100％)的氘气退火改善器件的特性和性能，例如热载流子可靠性、晶体管寿命以及不饱合键和不期望的电荷载流子的减少。器件寿命的改善增加了器件的跨导(速度性能)。由于器件的技术和结构向尖端的所谓“纳米技术”发展，新的高压应用技术需要使用其他气体，例如氟气(F2)、氨气(NH3)和氯气(Cl2)，而这些气体可能有很高的活性或毒性。合成气体(局部压力)退火和/或纯的H2或D2退火通常在450℃以上的温度范围进行，并且更高的温度倾向于得到更好的性能。但是，当器件等级达到28nm或以下时，首次金属化之后有限的热预算需要400℃或以下的退火温度，因此潜在地降低氢气退火对半导体器件性能的益处。
作为替代，氢气或氘气高压退火能够得到优良的性能和改进。特别地，高K栅极电介质器件的氢气和/或氘气退火在电荷减少、不饱和键减少和跨导增加方面显示出了显著的性能改善。该发现已在例如美国专利No.6,913,961和美国专利No.6,833,306中公开。该改善对于用于下几代半导体器件工艺的使用高K栅极电介质的集成电路器件的制造工艺而言具有非常重要的意义。
高压退火、特别是在氢气(H2)或氘气(D2)环境下的高压退火能够改善半导体器件的性能。该发现已在例如美国专利No.8,481,123中公开。在题目为“Method For HighPressure Gas Annealing”的这篇专利中，公开了用于在高压环境下对硅基底晶片进行退火的各种实施例。如在该专利中公开的，在高压退火处理中，在各种退火处理中使用高压氢气或高压氘气，所述退火处理例如是高K栅极电介质处理退火、金属化后烧结退火和合成气体退火。使用高压气体可以显著改善器件性能。例如，可以增加器件的寿命及其跨导，并且可以减少不饱和键的数量。高压气体退火的主要优点之一在于，器件性能的这些改善可以在给定的温度和/或给定的处理时间下利用降低的热预算成本而实现，这是对于先进器件技术的基本要求。
已知高压技术的主要优点之一在于，通过在高压下有效地增加气体浓度而提高反应率。通过增加处理气体的压力，处理气体的密度将会增加。气体密度随着压力增加而大致线性地增加。例如，如果在5个大气压的高压条件下用纯的(100％)氢气或氘气进行处理，则半导体硅所暴露的氢气或氘气的实际量为在1个大气压下初始(100％)氢气或氘气的浓度的5倍。在局部压力条件的情况下，如果氢气或氘气的浓度为20％并且在5个大气压的压力下处理硅晶片，那么硅晶片等同于有效地暴露于1个大气压下100％的氢气或氘气。同样，在20个大气压下用20％的氢气或氘气进行处理将大致等同于用纯的(100％)氢气或氘气在1个大气压下的处理结果的4倍。
通过增加处理气体的压力，可以降低处理温度和处理时间两者。当热预算限制达到“极限限制水平”时，并且当器件工艺达到28nm范围时，高压处理成为在半导体制造技术中满足或超过许多热处理要求的可行方案。高压处理相对于上述三个处理参数具有以下优点：处理时间缩短、处理温度降低以及处理气体浓度降低。(1)通过增加压力，在保持气体浓度和处理时间不变的同时可以降低处理温度，以便获得等同或相似的处理结果。(2)通过增加压力，在保持温度和气体浓度的其他参数不变的同时可以显著地缩短处理时间，以便获得等同或相似的处理结果。(3)通过增加压力，在保持时间和温度参数不变的同时可以降低处理气体浓度，以便获得等同或相似的处理结果。
在半导体制造中，将高压氢气/氘气处理退火应用于高K栅极电介质处理退火、金属化后烧结退火以及合成气体退火可以使器件性能(例如，在提高器件寿命、增加跨导以及减少不饱和键的数量方面)得到明显改善，并且还可以明显改善在给定处理温度和处理时间下的处理热预算，这是对于先进器件技术的基本要求。
如在美国专利No.8,481,123中描述的，同时释放来自外室的气体并且将其与来自内室的氢气/氘气或其他有毒气体或可燃气体混合。在排放处理期间加入另一惰性气体(例如氮气)，从而进一步降低从退火容器排出到大气的活性气体的浓度。在完成该处理并且用于各种目的的气体减压之后，通过在将剩余气体排到大气之前清洗在退火容器的排气阀或管道附近或周围流动的额外的氮气而安全地移除被捕获在退火室内的任何剩余的残余气体。这样做的目的是避免将浓缩的氢气或氘气直接暴露于大气，以便防止潜在的危险情况。
如在美国专利No.8,481,123中描述的高压退火处理单元包括如图1所示的立式高压处理***。根据该发明，退火容器具有包括内室和外室的双室结构，并且活性气体被限制在内室中，所述活性气体可以是可燃的、有毒的或其他危险的。内室则通过外压保护，所述外压由包含在外室中的另一气体施加。这种设计在处理气体从处理内室存在泄漏的情况下提供缓冲区域，因此其尤其提供两个主要益处：一是稀释从内室泄漏的潜在危险气体，二是防止泄漏的气体直接释放到空气中。在某些实施例中，使用多于一个的外室来提供多个保护层或多个保护性缓冲区域。图中所示的主外容器或外室包括三个部件：顶部37、本体39和底部38。在一些实施例中，这些外容器部件由316型不锈钢材料制成，该材料具有较高的相对于压力的应力点。容器顶部37通常通过螺钉附接至主容器本体39，容器底部38使用后膛门锁(breech door locking)40附接至主容器39，在一些实施例中，所述后膛门锁也由316型不锈钢制成。在该示例性设计中，当容器门打开用于装载和卸载时，容器底部与主容器分离。
在主外容器内部，存在4区主加热器34，其独立地控制每个加热器区域。加热器元件34通过绝缘体33与容器壁绝缘。在该实施例中，在容器的底部部件38的顶部上还存在2区塞式加热器，所述2区塞式加热器可以从底部加热晶片保持件或晶舟22。晶舟保持一个或多个半导体晶片23，在一些实施例中，晶舟由石英制成。主外容器具有冷却水管线31，以防止容器被容器内的加热器34过度加热而超过安全温度。在塞式加热器24周围放置石英盖27，所述石英盖具有围绕塞式加热器的石英螺旋部，其将进入的处理气体加热到处理温度。处理气体经由气体注入器26被引入到内处理室或管21中，这使得管被加压。内处理室由诸如石英的非金属材料制成，外室由金属或诸如不锈钢的金属合金制成。
在其他实施例中，两个室均由具有高熔点的金属材料制成。内室21将容器内的空间分成两个区域，在这两个区域内的气体可以被完全隔离并且可以具有不同的压力。附图中用附图标记20表示的处理室内部的气体压力被称为管压力，附图中用附图标记30表示的内室外部的压力被称为壳体压力。外壳体室被气体加压，该气体通常不同于处理气体，其可以是高活性、可燃的或危险的。在一些实施例中，使用诸如氮气的惰性气体用于该目的。在该图所示的示例性实施例中，氮气经由壳体氮气注入器50引入到外室中。该图还示出了两个冷却板，即顶部冷却板32和底部冷却板28，其用于保护在顶部冷却板32上方和底部冷却板28下方的温度保护区域中的部件免受过多热量的影响。外室内部的壳体压力区域和处理室内部的管压力区域通过O形环25分隔开并密封。还使用O形环36以通过防止惰性壳体气体从主容器泄漏到外部大气而保持壳体压力。
壳体氮气30和管氢气20的平衡压力或接***衡压力将保持石英管的完整性，避免其向内或向外坍塌。当管被氢气/氘气或其他处理气体完全加压到指定压力水平时，可以通过氮气或其他惰性气体将壳体也加压到相同或类似的压力水平。
当完成高压处理时，管压力20将经由减压排出部29释放，壳体压力30将经由壳体压力排出部35释放，所述减压排出部和壳体压力排出部通过压力控制阀41控制。壳体压力和管压力两者通过同一压力控制阀或一组阀控制。当压力控制阀41释放压力时，壳体中的氮气和管中的氢气或其他处理气体被同时释放到排出部。排出气体是混合的，这将利用氮气有效地稀释诸如氢气的处理气体并且也使两室之间的压差保持在希望的范围内。在该图所示的示例性实施例中，在外室的容积是内室的容积的三倍的情况下，来自内室的处理气体的浓度变为稀释到其原始浓度的三分之一水平。例如，当在退火期间已经使用具有30％的氢气的合成气体时，排出部中的氢气浓度将为10％左右。借助于与高压处理单元相联的计算装置，保持气体的压力。计算装置的示例可以是可编程逻辑件、控制器和ASIC控制器、或本领域普通技术人员已知的可以与这样的***集成和/或相联的任何计算装置。此外，应理解，内室和外室两者内的压力传感器可以联接至提供本文描述的控制的计算机，该控制可以通过在计算机上执行的软件程序而实施。
当压力控制阀41打开时，两个室的压力同时得到释放，而氮气和氢气仍处于高压下。尽管氢气被来自壳体的氮气稀释，但其仍不应暴露于大气。通常由不锈钢制成的排气管道中的任何缺陷会将氢气释放到大气中。为了防止因不锈钢管中的缺陷导致的不希望的泄漏，在该发明的一些实施例中，图1中用附图标记42表示的排出管线的不锈钢管道由双层壁不锈钢制成。在双层壁不锈钢构造中，如果第一或内部气体管道具有缺陷并且气体泄漏，那么第二或外部保护管会将任何泄漏的氢气容纳在管道中。因此，气体直接泄漏到大气中的可能性被显著降低。被壳体氮气稀释的氢气经由双层壁排出管线42流到稀释柜43，以便在经由另一个双层壁不锈钢管线44移动到氢气/氘气燃烧洗涤器45之前被进一步稀释。在该洗涤器燃烧排出部中的氢气和任何可燃气体之后，其会将燃烧残余物释放到大气中，如该图中的箭头53所示。由于来自大气的回流空气(其通常具有比排放气体低得多的温度)的缘故，排气排放管线很可能会在管线内具有凝结水，尤其是在未使用洗涤器时。由于水(H2O)包含氧，所以凝结物可以与氢气反应。这可能是安全问题的来源。为了防止产生凝结水并且也为了增加对排放的氢气/氘气的稀释，在一些实施例中额外的氮气被注入到排气排放管线中。图1示出了氮气注入管线56，其紧接在排气排放阀之后连接至排气排放管线，并且该注入管线56用作恒定的氮气源，以确保气体从洗涤器45的出口恒定地流出。根据至少一个实施例，氮气在正常操作期间保持较低的流量，以防止排放管线中的任何凝结并且保持氮气始终从洗涤器45向外流。在室减压期间，可以增加氮气流量，以便进一步稀释排放的氢气/氘气或从退火容器排出的其他任何潜在危险的处理气体。
图1示出了作为经由罐49作为进入的处理气体的高压氢气或氘气源。进入的处理气体通过气体管线54和48流到气体控制面板或控制柜46中，并且通过气体管道51和气体注入器26(图中未明确示出管道51与注入器26之间的气体管线)被注入到处理室21中。进入的氢气或氘气可以具有100％的纯度并且压力最小通常为500PSI，因此进入气体管线(例如54、48和51)以及气罐或气泵周围的各种部件可能是高压***中最危险的区域之一。***还包括H2/D2气体面板，所有气体控制部件(图中未示出)安装在这里。在控制面板内部安装有H2/D2检测传感器。因此，氢气或氘气传感器的存在使***能够区分用于基底晶片退火的气体。高压退火处理***不局限于任何特定的处理气体，基于应用要求可以使用任何种类的气体。
然而，在使用稀有气体(例如，氘气)作为退火气体的情况下，高压退火处理单元会将退火气体从排出部安全地丢弃。因此，稀有气体被丢弃而未被重新使用。尚不存在任何能够从退火处理的排出部安全地提取使用过的稀有退火气体(例如，氘气)以便重新使用的***。
发明内容
公开了用于从高压退火处理***的排气管线回收至少第一退火气体的***、设备和计算机可读介质，所述高压退火处理***用于在半导体制造过程中对多个基底进行退火。在一个实施例中，一种气体回收***，在接收到关于在高压退火处理(HPAP)***中存在至少所述第一退火气体的信号之后，用第二气体清洗该气体回收***。此后，可以使用虹吸***、真空泵***或其他泵***从排出***重新引导退火气体混合物，其中所述至少第一退火气体和所述第二气体混合在一起以在气体回收***中形成多种气体的混合物。在重新引导之后，所述多种气体可以被运送到气体回收***的气体分离单元，其中气体分离单元从所述多种气体分离所述至少第一退火气体，并且其中气体分离单元可以处置所述多种气体的剩余部分。
所述至少第一退火气体被运送至气体回收***的热交换单元以在所述至少第一退火气体离开气体分离单元之后对其进行冷却，并且然后，所述至少第一退火气体可以被引导至气体监测***以监测所述至少第一退火气体的品质。如果所述至少第一退火气体在分离的气体中的浓度不高于预定阈值，那么，所述至少第一退火气体被重新引导至气体分离单元，以从所述多种气体分离所述至少第一退火气体。此后，所述至少第一退火气体被运送至气体回收***的气体加压单元，其中所述至少第一退火气体被加压到高于大气压，以产生加压的第一退火气体。在一个实施例中，气体回收***接着将第一加压退火气体转移到过滤器和/或纯化***，从而回收纯化的并加压的第一退火气体，之后，所述纯化的并加压的第一退火气体被储存，以便分配到高压退火处理***。在一个实施例中，在使退火气体与高压退火处理设备的排出***中的非退火气体混合之前，从高压退火处理设备直接接收来自退火气体的气体混合物。
在另一个实施例中，至少通过确定所述至少第一退火气体在分离的退火气体中的浓度来测试分离的退火气体的品质。在又一个实施例中，将分离的第一退火气体运送回气体分离单元包括使分离的退火气体再次通过热交换单元。在一个实施例中，所述至少第一退火气体是氘气。在另一个实施例中，第二气体是惰性气体(例如，氮气)，其与在HPAP***的外室中使用的气体相同。在又一个实施例中，气体分离单元将气体加热到预定温度以便有效地提取所述至少第一退火气体。在一个实施例中，通过自动处理控制装置传递关于在高压退火处理***的排气中存在至少所述至少第一退火气体的信号。在又一个实施例中，自动处理控制装置仅在确定所述至少第一退火气体的浓度高于预定阈值时传递信号。
在另一个实施例中，从控制HPAP***的数据处理***传递信号，并且信号被控制气体回收***的另一数据处理***接收。在另一个实施例中，从HPAP***传递的信号源自在数据处理***中编程和/或存储的配方。在该实施例中，当另一配方被HPAP***使用时，数据处理***确定不使用预定量的退火。在该情况下，HPAP***不会向气体回收***提供信号回收气体，退火气体将被安全地丢弃。
在又一个实施例中，第二气体是与用作HPAP***的外缓冲气体的气体相同的气体，外缓冲气体在HPAP***的退火室中环绕所述至少第一退火气体。在另一个实施例中，纯化的并加压的第一退火气体储存在一个或多个容器的第一库中，一个或多个容器的第二库联接至HPAP***，以提供所述至少第一退火气体用于退火处理，而回收的第一退火气体储存在第一库中。在另一个实施例中，第二库能够与第一库切换。
在一个实施例中，公开了一种半导体晶片处理***，该***包括HPAP***，HPAP***具有内室和外室，所述内室构造成保持晶片和内室中的退火气体或另一气体，所述外室围绕内室并且构造成在内室保持退火气体或另一气体的同时保持惰性气体。该***包括气体回收***和阀，该阀将内室可切换地联接至大气排出部或气体回收***。该***还包括数据处理***，该数据处理***联结至阀，以控制阀，使阀在大气排出与气体回收之间切换，其中当在内室中使用另一气体时进行大气排出，当在内室中使用退火气体时进行气体回收。在一个实施例中，气体回收***还包括低压气体捕获***，用以从内室收回退火气体，低压气体捕获***通过阀可切换地联接至内室。气体回收***还可以包括：联接至低压气体捕获***的气体分离单元，气体分离单元构造成从清洗气体分离退火气体；和清洗气体泵，该清洗气体泵联接至气体分离单元并且构造成将清洗气体泵送到气体分离单元中。气体回收***还包括：联接至气体分离单元的热交换器，热交换器构造成冷却从气体分离单元输出的退火气体；和联接至热交换器的气体纯化器，气体纯化器包括一个或多个过滤器。此外，在一个实施例中，气体回收***还包括一个或多个储存容器的库，该库联接至气体纯化器以储存纯化的退火气体。
在另一个实施例中，描述了一种半导体晶片处理***。该***包括高压退火***，所述高压退火***具有内室和外室，所述内室构造成保持晶片和内室中的退火气体或另一气体，所述外室围绕内室并且构造成在内室保持退火气体或另一气体的同时保持惰性气体。***还包括：气体回收***；阀，该阀将内室可切换地联接至大气排出部或气体回收***；和数据处理***，该数据处理***联结至阀，以控制阀，使阀在大气排出与气体回收之间切换，其中当在内室中使用另一气体时进行大气排出，当在内室中使用退火气体时进行气体回收。在一个实施例中，气体回收***还可以包括：气体捕获***，用以从内室收回退火气体，其中气体捕获***通过阀可切换地联接至内室；联接至气体捕获***的气体分离单元，气体分离单元构造成从清洗气体分离退火气体；清洗气体源，该清洗气体源联接至气体分离单元并且构造成将清洗气体供应到气体分离单元中；联接至可选的热交换器的气体纯化器，该气体纯化器包括一个或多个过滤器；和一个或多个储存容器的库，该库联接至气体纯化器以储存纯化的退火气体。在一个实施例中，气体捕获***是低压气体捕获***，而在另一个实施例中，气体捕获***包括泵，该泵将冲洗气体泵送到HPAP***的内室中，以将退火气体冲洗出内室并进入气体回收***中。在一个实施例中，气体回收***的清洗气体源包括气泵。在又一个实施例中，气体回收***包括联接至气体分离单元的热交换器，该热交换器构造成冷却从气体分离单元输出的退火气体。在一个实施例中，气体分离单元使用分子筛***(例如，可渗透膜)分离退火气体。在另一个实施例中，气体分离单元使用低温处理***分离退火气体。在又一个实施例中，气体分离单元使用电解处理***分离退火气体。
附图说明
本发明在附图中的图中通过举例且非限制地示出，其中同样的附图标记表示相似的元件，其中：
图1示出了高压基底退火室及其相关部件的示例性实施例。其使用立式高压气室，并且还包括进入气体输送***和气体排出/排放***。
图2示出了本发明的实施例中的与一个或多个高压退火处理单元相联的示例性气体回收***的图示。
图3是示出了本发明的实施例中的与一个或多个高压退火处理单元相联的示例性气体回收***的流程图。
图4是示出了在本发明的实施例中使用的高压退火处理***与气体回收***之间的可编程单元的互动的示例性过程的流程图。
图5是示出了在本发明的实施例中使用的高压退火处理***与气体回收***之间的可编程单元的互动的示例性过程的流程图。
图6是示出了在本发明的实施例中使用的监测分离的稀有气体的品质的示例性过程的流程图。
图7示出了在一个实施例中能够自动控制气体回收***的可编程计算装置的示例性***。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中对本发明进行更全面的描述，附图中示出了本发明的各种示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应理解为局限于本文所阐释的实施例；而是，提供这些实施例使得本公开是透彻且完整的，并且将为本领域技术人员全面传达本发明的范围。同样，出于解释的目的，在下文的说明书中阐述了许多特定细节，以便提供对本发明透彻的理解。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。说明书中使用“一个实施例”、“一实施例”或“另一个实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特点可以被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书的多个地方出现的短语“在一个实施例中”不必全部指代同一实施例。
上文所述的退火***在完成退火处理之后安全地丢弃了退火气体。然而，如上所述，丢弃一些稀有退火气体(例如，氘气)会导致昂贵的退火处理。本发明旨在通过提供使用本文所述的气体回收***回收这些稀有退火气体的方法、设备和***来回收稀有退火气体。
氘(D2)是氢的同位素，所述氘的原子核中具有质子和一个中子。D2气体是能够用于HPAP***以处理半导体器件晶片的许多种气体之一。D2气体通常用于半导体器件晶体退火，以改善性能特性。已知D2气体在退火处理过程期间进一步增强半导体晶片的品质，尤其是在高压退火环境下。
然而，D2气体非常昂贵(其成本通常是氢气的30-40倍或更多)。此外，HPAP***中典型的退火处理仅消耗处理工具中少量的高压氘气环境，而剩余的气体被安全地排放(丢弃)到大气中。
为了解决该问题，本文描述了一种新的集成削减方法、设备和***，该方法、设备和***将从来自HPAP***的丢弃的气体混合物(包括氘气、微量氧和百万分之一(ppm)水平的水分)中回收D2气体。回收的D2随后可以被纯化(99.9％)并且安全地加压(加压到1500磅/平方英寸(psig)或更高)以在半导体制造(例如，HPAP退火)过程中再利用。恢复和再利用可以显著降低退火处理的成本。此外，本文描述的任何方法的实施例还可以在非暂态计算机可读介质上实施，所述非暂态计算机可读介质包括可以被处理***执行的指令。
应注意，尽管本公开使用一个或多个实施例讨论了利用氘气作为稀有退火气体的本发明，但本领域普通技术人员应理解，任何(可以用于退火处理中的)稀有退火气体都可以在HPAP***中被回收(收回)并再利用。
图2描述了与一个或多个HPAP***204相联的气体回收***(GRS)201的实施例200。每个HPAP***可以类似于在美国专利No.8,481,123中描述的高压退火***中的一个或多个，该专利在此通过援引并入本文中。如图2所示，在一个实施例中，如HPAP***204所示，HPAP***100可以修改为与GRS 201结合工作。特别地，HPAP***204具有修改的排出***，在该排出***中，退火气体不与惰性气体混合(如图1所示)。而是，内室的退火气体和来自外室的惰性气体同时释放到分开的排气管线205和207中。特别地，退火气体可以释放到排气管线205中，从该排气管线，退火气体可以(利用流动控制阀206)与GRS 201相连接，或者直接被引导到与GRS 201相连接的排出***208，在该排出***208，气体可以与从排气管线207释放的其他非退火气体混合，以便将气体安全地丢弃到大气中。分开的排气管线205和207确保只有在HPAP***204中使用的退火气体被处理用于回收以及确保外室的惰性气体不会进入GRS 201。
在替代实施例中，HPAP***100可以直接与GRS 201相联(即，不用如上文所述修改排出***)。在该实施例中，HPAP***100的内室的退火气体和来自外室的惰性气体同时释放到共同的排气管线中(而不是将气体释放到分开的排气管线205和207中)。来自共同的排气管线的气体混合物可以由流动控制阀206控制，以将气体混合物引导到GRS 201或引导到排出***208(从所述排出***，气体混合物可以被安全地丢弃)。
返回参照图2，在一个实施例中，HPAP***204可以被一个或多个HPAP控制器202控制。在图2所示的实施例中，HPAP控制器示出为控制(多个)HPAP***204。HPAP控制器202可以是可编程逻辑控制器。HPAP***204通过流动控制阀206连接至HPAP排出***208。在一个实施例中，HPAP排出***208集成在经由流动控制阀206连接的气体回收***201内。在一个实施例中，如图所示，流动控制阀206可由计算机控制，并且确定从(多个)HPAP***204经由排气管线205释放的退火气体的流动。流动控制阀206可以利用HPAP排出***208将HPAP退火气体混合物排放到大气，或者可以使气体混合物流动到GRS 201。在一个实施例中，HPAP控制器202与气体回收***201的气体回收***控制器203相联。在另一个实施例中，气体回收***控制器203是PLC。在该实施例中，PLC 203可以控制流动控制阀206并且可以将来自(多个)HPAP***204的退火气体混合物引导到气体回收***201而非HPAP排出***208。在一个实施例中，气体回收***控制器203(在接收到来自HPAP控制器202的关于从(多个)HPAP控制***204释放稀有退火气体(例如，氘气)的信号后)引导控制阀206使气体朝气体回收***201而非HPAP排出***208流动。
在一个实施例中，HPAP控制器202可以联接至HPAP排出***208的稀有退火气体探测器(未示出)。在另一个实施例中，气体探测器可以是(多个)HPAP***204的一部分。在另一个实施例中，HPAP控制器202或气体回收***控制器203可以通过正在使用的一组可编程指令(基于接收到用于对基底晶片进行退火的气体)而意识到退火气体。在另一个实施例中，使用者或操作者可以手动地指示HPAP控制器202或气体回收***控制器203以引导(多个)HPAP***204退火气体排出到GRS 201。在任何情况下，不论使用哪个实施例，***可以意识到是否有任何HPAP***204使用了稀有退火气体。如果HPAP控制器202从气体探测器接收到关于存在稀有退火气体的信号(经由使用者、程序或探测器的指令)，HPAP控制器202可以将信号传递至PLC 203。在又一个实施例中，气体回收***控制器203可以被自动或手动地控制，以在有或没有HPAP控制器202的情况下将流动控制阀206引导到GRS 201。PLC 203在接收到指示回收气体的信号时可以控制并命令GRS 201的不同方面，以如本文描述的那样相应地工作。
如图2所示，HPAP***204A经由控制阀206A、通过排气管线205A连接至GRS 201。HPAP***204B经由控制阀206B、通过排气管线205B连接至GRS 201，并且HPAP***204C经由控制阀206C、通过排气管线205C连接至GRS 201。(多个)HPAP***204A、204B和204C还分别通过排气管线207A、207B和207C连接至HPAP排出***208。在该实施例中，排气管线205A、205B和205C连接至HPAP***204的内室，排气管线207A、207B、207C连接至HPAP***204的外室。此外，流动控制阀206A、206B和206C连接至HPAP排出***208，但还可以将使用过的退火气体混合物(来自排气管线205)引导到GRS 201以回收气体。每个阀206A、206B、206C可以是三通阀，其允许三种可能：(a)闭合(不流动通过阀)；(b)在一个方向上打开；和(c)在另一方向上打开。
使用作为非限制性示例的HPAP***204A，描述了(多个)HPAP***204到GRS 201的连接。在一个实施例中，HPAP***204A包括内(处理)室和外(容纳)室。外室被供给有高压惰性气体(例如，氮气)。高压稀有退火气体(例如，高达370psig(25ATM)的氘气)从高压氘气大容量储存和分配单元228被供给到HPAP内室中。稀有退火气体从HPAP***204A的内室经由排气管线205A排出，而HPAP***204A的外室经由排气管线207A同时排出惰性气体。
在一个实施例中，当已知先前的退火气体经由排气管线205A朝HPAP排出***208引导时，流动控制阀206A用于将HPAP子***204A的内室的环境压力排出气体从排气管线205A运送到GRS 201。HPAP***控制器202向气体回收***控制器203传递关于在排气管线205A中存在稀有退火气体的信号，以开始气体回收处理。然而，如果HPAP控制器202没有传递信号，退火气体通过HPAP排出***208行进。在一个实施例中，HPAP排出***208可以是典型的室内洗涤器(house scrubber)。允许HPAP***204A的外室经由排气管线207A将退火处理期间使用的惰性气体以典型方式排放到室内洗涤器排出***208。
如上文讨论的，在一个实施例中，每个HPAP***204可以具有其自己的HPAP控制器202，每个HPAP控制器202能够独立地引导各控制阀206。在一个实施例中，单个HPAP控制器202可以根据每个HPAP***的退火处理中使用的退火气体而独立地控制流动控制阀206A、流动控制阀206B、和流动控制阀206C的流动。因此，根据(多个)HPAP***204中稀有退火气体的存在，特定HPAP***204A可能参与或者可能不参与气体回收处理。例如，如果HPAP***204A正在丢弃稀有退火气体(例如，氘气)，并且还已知HPAP***204B和204C正在丢弃非稀有退火气体(例如，氢气)，那么，HPAP控制器202可以向气体回收***控制器203传递信号指示仅在HPAP***204A处存在稀有退火气体。继而，气体回收***控制器203可以指示流体控制阀206A以将排气管线205A中的退火气体混合物朝回收处理引导，并且所述气体回收***控制器还可以指示流体控制阀206B和206C以将排气管线205B和205C中的气体混合物丢弃到HPAP排出***208。因此，在一个实施例中，可以实施流体控制阀206的选择性控制。当稀有退火气体有待回收时，每个流体控制阀206可以将待回收的退火气体(来自各自的排气管线205)朝回收气体管线209引导。
应注意，尽管图2示出了三个HPAP***(HPAP***204A、HPAP***204B、和HPAP***204C)，但是图2代表描述本发明的示例性***；本发明不局限于任何具体数目的HPAP***。如上文所公开的，气体回收***201的气体回收***控制器203在从HPAP控制器接收到信号时可以引导流动控制阀206以使退火气体混合物流动以开始回收处理，或者可以将气体混合物引导到HPAP排出***208。在一个实施例中，在朝回收退火气体的方向引导流动控制阀206之前，气体回收***控制器203指示另一控制阀(未示出)利用惰性气体(例如，氮气)清洗回收气体***201，如210处所示。流动控制阀210连接至氮气清洗源并且可以在气体回收***201中的各个位置处清洗GRS 201，以使其对于典型所需的维护活动而言是安全的。通过流动控制阀210的氮气清洗冲洗掉具有可能已经在气体回收***中的任何残余气体的气体回收***201。除了安全考虑外，可以进行该清洗操作以移除可能已经余留在气体回收***中的任何微量氧气或水分、或者任何其他气体。在一个实施例中，氮气清洗部210可以经由回收气体管线209连接至GRS 201。在用惰性气体清洗气体回收***201之后，气体回收***控制器203可以将稀有退火气体混合物(包括杂质，如氧气和水分)从流动控制阀206引导到GRS 201中。在一个实施例中，这可以通过使用真空泵212实现。应注意，本领域普通技术人员可以用任何其他已知机构代替真空泵，以将气体混合物朝气体回收***201的部件运送，以回收稀有退火气体。
如图2所示，真空泵212与另一流动控制阀213相连接，该流动控制阀213可以控制退火气体混合物的方向。在一个实施例中，真空泵212是干式化学真空泵，用于将包含氘气的环境压力排气管线207泵送成对于气体回收***201的氘气分离单元214而言合适的工作压力。干式化学真空泵212可以构造成用于依照工业标准安全处理氘气。在另一个实施例中，使用干式化学虹吸泵。在又一个实施例中，泵212可以用气泵代替，所述气泵将惰性气体泵送到HPAP的内室中以冲洗内室，并从而将退火气体排出到气体回收***中。
最初，气体回收***控制器203引导流动控制阀以将退火气体混合物引导到气体分离单元214。气体分离单元214可以是能够从气体混合物分离稀有退火气体的任何单元，例如分子筛***、低温***或电解***。如果使用D2作为退火气体，则可以采用D2气体分离单元。气体分离单元214从包含氮气和微量氧气及水分的气体混合物中分离稀有退火气体。例如，当使用氘气作为退火气体时，根据分离气体的方法，如果气体分离单元基于气体的渗透性分离气体，那么气体混合物可以被加热。这种温度控制可以在气体分离单元214内进行。在一个实施例中，气体分离单元214在构造成分离氘气时包括加热的钯涂覆膜。该加热的钯涂覆膜将氘气与可能存在于排气管线205中的其他低水平气体一起从氮气(清洗气)分离。
加热的钯涂覆膜是将一种气体从其他气体有效地过滤的分子筛***的示例；可以替代地使用分子筛***的其他示例。在其他实施例中，气体分离单元可以是低温***，该低温***设计成使除了退火气体(例如，氘气)之外的所有气体在退火气体保持气态的温度范围内同相地转换成液体。在该低温***中，退火气体可以从其中其他气体已经被液化的室中排放，从而从其他气体中分离退火气体。在又一个实施例中，气体分离单元可以是燃烧退火气体的电解***。例如，在电解***中，当使用氘气作为退火气体时，在存在氧气(O2)的情况下氘气(D2)可以被燃烧，以产生重水(D2O)，随后，电解***可以使用传统电解工艺从O2和D2O分离D2以产生纯的D2。在一些实施例中，气体分离单元可以包括这些***的组合，例如低温***和分子筛***的组合，或分子筛***和电离***的组合，或低温***和电离***的组合等等。
从这里，氘气被引导到热交换单元216以冷却气体。退火气体混合物中的其他气体和杂质被运送以通过氘气分离单元214排放。对于氘气分离单元214，还可以使用替代的分离/纯化技术。在一个实施例中，如本文所描述的，热交换单元216将通过氘气分离单元214输送的热的氘气(其温度超过200摄氏度)冷却，从而准备回收的氘气用于后续处理步骤。
随后，气体被引导向气体品质监测器218，该气体品质监测器监测气体混合物的纯度(气体混合物中退火气体的百分比)。在一个实施例中，气体品质监测器将有关退火气体的纯度的数据传递至气体回收***控制器203。在一个实施例中，气体品质监测器218测量并向气体回收***控制器203报告所回收的氘气的氘气百分比和氧气ppm水平。在一个实施例中，在再处理回路中可以使用额外的干式化学增压泵，以实现所需再处理压力。
气体回收***控制器203可以构造成当气体混合物中退火气体的百分比低于预定阈值水平时(即，如果其他气体，例如氮气、微量氧气、水蒸气等处于比期望更高的浓度)对气体进行再处理。这种再处理可以通过使气体经由流动控制阀220和213转向气体分离单元214而发生。在一个实施例中，气体回收***控制器203可以构造成手动地或编程地确定预定阈值水平。如下文所述，如果气体品质被确定为没有处于所需水平，那么回收气体可以经由流动控制阀220和213通过气体分离单元214再处理，以达到所需气体品质。在另一个实施例中，连接至气体回收***控制器203的另一装置可以在已经达到气体纯度的所需预定阈值水平时传递信号。在又一个实施例中，气体品质监测器216在已经达到退火气体纯度的预定阈值水平时向气体回收***控制器203传递信号。
在图2所示的实施例中，如果确定退火气体纯度低于预定阈值，那么，经由流动控制阀220朝流动控制阀213运送气体混合物。气体回收***控制器203可以控制流动控制阀213和220的定向流动，以将气体混合物重新引导到气体分离单元214以便再处理。该过程可以循环发生，直到达到希望的气体分离。例如，在使用99.9％纯度的氘气的高压退火处理中，可以进行气体再处理，直到气体品质监测器检测到氘气纯度为至少99.9％。如果在气体分离单元214处对退火气体进行第一次处理期间，没有达到99.9％的气体纯度，那么气体通过气体分离单元214被再处理。每次气体通过气体分离单元214被处理时，都通过气体品质监测器218监测气体的品质以确保气体已经达到希望的纯度水平。这确保了非退火气体(如氮气、氧气以及任何微量水分)从被回收的退火气体中充分地移除。在另一个实施例中，气体分离单元214还可以连接到排放部以丢弃非退火气体，例如氮气、氧气和微量水分。
一旦退火气体混合物达到希望的百分比阈值，气体回收***控制器203就可以引导气体控制阀220将气体运送到增压泵222，在这里，气体被加压以用于再利用。在一个实施例中，增压泵222将从热交换单元216接收的气体加压到至少1500psig。在一个实施例中，增压泵222还连接到排放***。然后，在将气体转移到气体纯化***226之前，加压气体被运送到过滤器224，在这里，气体中的任何杂质被移除，所述气体纯化***纯化加压气体，从而移除未被过滤器224过滤掉的任何微量杂质。在一个实施例中，气体纯化器226是ppm水平的气体纯化器，其调节并清洁所回收的加压气体，从而使稀有退火气体能够再次用于(多个)HPAP***204。在一个实施例中，气体纯化器226确保退火气体被纯化以达到99.99％纯度的品质。
随后，加压气体被运送到大容量储存和分配单元228，从所述大容量储存和分配单元，回收的气体可以被再次供应到(多个)HPAP***204。在一个实施例中，大容量储存和分配单元228包括若干ASME压力容器，用于从增压泵222输送的回收的加压退火气体的容积储存。在另一个实施例中，大容量储存和分配单元228提供自动切换和压力监测，用于将回收的加压退火气体同时重新填充到和重新分配到(多个)HPAP***204。在一个实施例中，回收的退火气体(在运送到大容量储存和分配单元之前)被加压到至少450psig，用于输送到HPAP***204。
在一个实施例中，大容量储存和分配单元228包括多个库，每个库包括许多一个或多个容器，以储存和/或分配回收的退火气体。在一个实施例中，每个库可以用于储存和/或分配至(多个)HPAP***204。在另一个实施例中，每个库可以起到储存库的作用，用以储存回收的气体，并且每个库还可以切换成用作分配库以将回收的气体输送到(多个)HPAP***204。这种双用途库在本文中被称作可切换库。如图2所示，大容量储存和分配单元228包括两个可切换库228A和228B。库228A在一个或多个容器中储存纯化的并加压的(回收的)退火气体，而库228B联接至(多个)HPAP***204以提供退火气体用于退火处理。库228A和228B是可切换的，即，任一库都可以执行本文描述的储存或分配功能。
在一个实施例中，可切换库228A和228B的功能由PLC 203控制。例如，在一个实施例中，PLC 203可以监测大容量储存和分配单元228处的可用/回收的退火气体的品质。在一个实施例中，如果可切换库228B不能满足(多个)HPAP***204的需要(由于可切换库228B中可用的退火气体的量较低)，那么PLC 203可以指示可切换库228A(假设在可切换库228B是空的或几乎空的时候，可切换库228A具有可用的回收气体)与可切换库228B切换角色。在一个实施例中，HPAP控制器202可以向PLC 203传递通知由GRS 201提供的退火气体量不足的信号。在任何情况下，在这种情境中，可切换库228A可以承担将回收气体分配到(多个)HPAP***204的功能，而可切换库228B可以承担储存从纯化器226接收的回收气体的功能。在另一实施例中，储存和分配单元228可以自主地(或半自主地)配置每个库的功能，而不用从PLC 203接收任何指令。在一个实施例中，PLC 203或储存和分配单元228利用流动控制阀(未示出)控制库228A和228B的可切换功能。
在其他实施例中，GRS 201可以回收具有不同纯度水平的退火气体。在一个实施例中，储存和分配单元228可以收容在气罐中收集的回收的退火气体(例如，氘气)，所述气罐可以运输到其他方(例如，气体分配供应商)。在回收的退火气体被确定为不适于在(多个)HPAP***204中使用的情况下(例如，气体的纯度较低，回收的气体的量不足等等)，回收的退火气体可以被收集并运输到另一方(例如，用于进一步处理)。在又一个实施例中，储存和分配单元228还可以收容来自其他方(例如，气体分配供应商)的新的退火气体罐(例如，完全处理的氘气(半级气体))。在一个实施例中，从其他方接收的新的(多个)罐是经认证的罐，其中，认证书确保退火气体的品质/纯度适合(多个)HPAP***204使用。
除了(多个)HPAP***204的操作的提高的灵活性之外，可以替换回收气体罐的另一个可选动机可以是通过将回收的氘气(具有不同的纯度水平)运输至其他方而要求信贷(例如，货币信贷、退火气体配额信贷等等)。替代地，如果回收的退火气体的纯度水平适合(多个)HPAP***204使用，那么罐还可以再次出售给其他方(并且可选地被认证)。
本领域普通技术人员会理解，图2的任何上述部件可以用本发明领域的已知等同部件替换。此外，上述每个部件/单元可以具有其自身的与气体回收***控制器/PLC 203相联的控制器，以在整个气体回收***201中运送气体。
图3示出了描述气体回收***的实施例的流程图300。在框301处，气体回收***接收关于存在必须在HPAP排气管线205中回收退火气体的信号或指示。如上面所公开的，HPAP控制器202可以被控制成仅当刚刚在退火处理中使用稀有退火气体(例如，氘气)时或者当在排出***中检测到气体(例如，氘气)时将信号传递至气体回收***201的气体回收***控制器203。例如，如果非稀有气体(例如，氢气)存在于HPAP排出***208或者刚刚于在先处理中在HPAP中使用，那么，没有信号被传递到GRS 201。在另一实施例中，HPAP控制器202仅在检测到或者已知(例如，通过配方中的数值)稀有退火气体高于某一阈值时传递信号。例如，基于用于对基底晶片进行退火的配方，如果在配方中仅使用微量氘气，回收气体可能不是有用的。在这种情况下，HPAP控制器202可以构造成(例如，基于配方)不向气体回收***201传递信号，并且排气管线205中的退火气体混合物可以经由HPAP排出***208被安全地清洗(利用氮气)到大气中(而非回收气体混合物)。在这种情况下，来自排气管线207和排气管线205的气体将被同时释放，使得这些气体在HPAP排出***208中混合。在一个实施例中，来自氮气清洗阀210的额外的氮气可以用于确保这些气体被安全地丢弃到大气中。
在一个实施例中，当使用氘气时，HPAP控制器202向连接至GRS 201的气体回收***控制器203传递信号，以启动气体回收处理。如框303描述的，当接收到该信号时，利用惰性气体(例如，氮气)清洗GRS 201，以从***移除任何气体残余物或杂质。在框305处，GRS201从回收气体管线209引导退火气体混合物(包括在氮气清洗期间使用的微量氮气)。在另一实施例中，可以使用气泵以冲洗退火气体的内室，从而将该气体排出到气体回收***中。在框307处，朝气体分离单元214引导气体混合物，在所述气体分离单元，退火气体从气体混合物中分离，并且丢弃剩余的非退火气体。气体分离单元214可能不得不加热(或冷却)气体，这对于从气体混合物最优地分离退火气体而言是必要的。在框309处，分离的退火气体通过热交换单元216，在所述热交换单元，气体被冷却(或加热，这取决于用于分离退火气体的工艺)。例如，在一个实施例中，使用涉及钯膜的气体分离工艺的氘气分离单元214可能不得不将气体的温度保持在通过钯膜最优地去掉氘原子所需的特定范围。应注意，每种分离单元或方法可以具有其自己的要求，因此具体处理可以取决于最优地分离稀有退火气体所需的条件。因此本文描述的任何特定单元/部件的特定功能或操作模式应认为是非限制性示例。
在框311处，例如通过气体品质监测器218来监测所提取的气体的品质。在框313处，检验所提取的气体的纯度，如果确定退火气体低于预定阈值(即，气体未纯化到足以被考虑适用于(多个)HPAP***204中的退火处理)，那么，气体被重新引导到气体分离单元214(框307)，以进一步使退火气体与非退火气体(例如，氮气、微量氧气和/或水分)分离。该处理持续进行，直到退火气体的品质/纯度高于预定值。
一旦达到退火气体的所需纯度，在方框315处，退火气体就被加压。在一个实施例中，退火气体通过增压泵222加压到至少1500psig。在框317处，回收的退火气体被过滤并且被进一步纯化(例如，在一个实施例中，分别通过过滤器224和纯化器226)，随后，在框319处，将其储存以便分配到HPAP***(例如，大容量储存和分配单元228)。在框321处，回收的退火气体被供给到(多个)HPAP***204。在退火气体被(多个)HPAP***204使用并且退火处理完成之后，将气体释放到HPAP排气管线205(框323)。在框325处，HPAP控制器确定排气管线205中的气体有待回收，可以再次重新开始处理。
图4描述了流程图400，该流程图示出了在本发明的一实施例中使用的高压退火处理与气体回收***之间的可编程单元的互动的示例性过程。框401表示高压退火处理***的排气管线205中的气体混合物(由G表示)。如框403表示的，通过与高压退火处理***相联的计算装置来接收退火气体信息(由x表示)。在一个实施例中，一旦接收到气体浓度信息，与高压退火处理***相联的计算装置就可以决定是否应当向气体回收***传递信号，以开始回收该退火气体。在一个实施例中，可以基于预定阈值作出该决定。例如，在一个实施例中，当退火气体的混合物仅包括10％的氘气时，高压退火处理***可以构造成不向气体回收***传递信号，因此不回收氘气。在另一个实施例中，使用者被赋予配置***的能力，从而确定何时应当传递用于启动气体回收***的信号。如框405表示的，一旦与气体回收***相联的计算装置接收到信号，就可以指示气体回收***的泵送装置朝气体回收***泵送排出气体，如框407表示的那样。
图5描述了流程图500，该流程图示出了在本发明的至少一个个实施例中使用的高压退火处理与气体回收***之间的可编程单元的互动的示例性过程。在一个实施例中，在框501处，高压退火处理***计算来自排气管线205的气体混合物(由G表示)中退火气体(由x表示)的浓度。在一个实施例中，其可以计算为：
退火气体浓度＝x/G
在一个实施例中，排气管线205中的气体的浓度可以通过使用气体传感器来确定。在决定框503处，HPAP控制器202可以确定x/G是否大于预定阈值。在一个实施例中，该阈值限制可以通过***的操作者或使用者编程控制。如本文公开的，根据所使用的气体，并且在执行回收气体的成本-收益分析之后，可以不同地构造该阈值。例如，如果在排出***中仅发现微量的稀有退火气体(如氘气)，可以确定回收该气体比丢弃退火气体更昂贵。因此，根据阈值限制设定，在一个实施例中，如框505所示，HPAP控制器202可以构造成丢弃退火气体。然而，如果未确定到稀有退火气体，那么没有达到气体浓度(x/G)的阈值，退火气体可以被运送到HPAP排放部，如框505所示。然而，如果x/G浓度确定为高于预定阈值，那么，如框507所示，HPAP控制器202可以向气体回收***控制器203传递信号，指示在排出***中存在稀有退火气体。
在又一个实施例中，基于对基底晶片进行退火所使用的配方来知悉排气管线205中的稀有退火气体的浓度，因此可以相应地配置HPAP控制器202。
图6描述了流程图600，该流程图示出了在本发明的实施例中使用的监测分离的稀有退火气体的品质的示例性过程。在一个实施例中，气体品质监测器218计算数据，该数据包括退火气体(由x表示)在分离的气体混合物(由Y表示)中的浓度。尽管预期浓度Y基本等于x的浓度，但可能存在会导致稀有气体从气体混合物未有效分离的因素(例如，气体分离单元214中的气体温度)。如框601所示，该信息可以被气体回收控制器203接收。在一个实施例中，气体回收***控制器203可以计算气体混合物Y中x的浓度，以确定分离的气体的品质或纯度。如框603所示，如果确定x的浓度低于预定阈值，则如605处所示，气体混合物Y可以通过气体分离单元再处理。该过程可以反复进行，直到达到退火气体的所希望的纯度/品质。在一个实施例中，一旦已经达到退火气体的所希望的品质，如本文所述，气体回收***控制器203可以指示增压泵对气体进行加压，以继续气体回收处理。
图7是示出了可以与本发明的一个实施例一起使用的数据处理***(例如，计算***700)的方框图。例如，***700可以实施为气体回收***的一部分。在一个实施例中，***700可以表示气体回收***201的控制面板。在另一个实施例中，***700可以是可编程逻辑控制器，例如PLC 203或PLC 405或HPAP PLC 202或403。在又一个实施例中，***700可以表示可以直接或间接地与气体回收***201互动或控制气体回收***201的任何计算装置。在一个实施例中，***700可以与(多个)HPAP***204的控制器互动。***700可以具有分布式架构，该分布式架构具有通过网络联接的分散的单元，或者，所述***的所有部件可以集成在单个单元中。计算***700可以实施为由韩国的Poongsan公司所实施的不同范围的产品的一部分。
例如，计算***700可以表示上文所述的执行上文所述的任何过程或方法的数据处理***。***700可以包括许多不同的部件。这些部件可以实施为集成电路(IC)、集成电路的部分、分立的电子装置或适于电路板(例如计算机***的主板或***卡)的其他模块，或者实施为其他方式包含在计算机***的机箱内的部件。还注意到，***700旨在示出计算机***的许多部件的高阶视图。然而，应理解，在某些实施例中可以存在另外的或更少的部件，此外在其他实施例中可以出现所示部件的不同布置。***700可以表示台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、服务器、手机、可编程逻辑控制器、掌上电脑(PDA)、个人通信器、网络路由器或集线器、无线接入点(AP)或无线中继器、机顶盒、或上述部件的组合。
在一个实施例中，***700包括经由总线或互连77的处理器701、存储器703和装置705-708。处理器701可以表示其中包括单处理核或多处理核的单处理器或多处理器。处理器701可以表示一个或多个通用处理器，例如微处理器、中央处理单元(CPU)等等。更特别地，处理器701可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、或实施其他指令集的处理器、或实施指令集的组合的处理器。处理器701还可以是一个或多个特殊用途处理器，例如专用集成电路(ASIC)、蜂窝或基带处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、图形处理器、网络处理器、通信处理器、密码处理器、协同处理器、嵌入式处理器、或能够处理指令的任何其他类型的逻辑电路。
处理器701可以作为用于与***的各个部件通信的主处理单元和中央集线器，所述处理器可以是低功耗多核处理器插槽，例如超低电压处理器。这种处理器可以实施为片上***(SoC)。在一个实施例中，处理器701可以是基于Architecture CoreTM的处理器，例如i3、i5、i7或者可以从Intel Corporation,Santa Clara,Calif.得到的其他这样的处理器。然而，诸如可以从Sunnyvale,Calif.的Advanced Micro Devices(AMD),Inc.得到的其他低功耗处理器、从ARM Holdings,Ltd.得到的基于ARM的设计、或从Sunnyvale,Calif.的MIPS Technologies,Inc.得到的基于MIPS的设计，或者从这些公司的被许可者或采用者得到的处理器可以存在于其他实施例中。
处理器701构造成执行指令，该指令用于执行本文讨论的操作和方法。***700还包括图形界面，该图形界面与图形子***704通信，所述图形子***可以包括显示控制器和/或显示装置。
处理器701可以与存储器703通信，在一实施例中，所述存储器可以通过多个存储装置实施，以提供给定量的***存储器。作为示例，存储器可以是根据基于电子器件工程联合会(JEDEC)低功耗双倍数据速率(LPDDR)的设计，例如根据JEDEC JESD 207-2E(207四月公布)的当前LPDDR2标准，或者将被称作LPDDR3的下一代LPDDR标准(其会对LPDDR2进行扩展以增加带宽)。作为示例，可以存在2/4/5千兆字节(GB)的***存储器，并且其可以经由一个或多个存储器互连而联接至处理器87。在各种实施例中，各个存储装置可以具有不同的封装类型，例如单模片封装(SDP)、双模片封装(DDP)或四模片封装(QDP)。在一些实施例中，这些装置可以直接焊接到主板上以提供低轮廓解决方案，而在其他实施例中，这些装置可以构造成一个或多个存储器模块，该存储器模块继而可以通过给定的连接件联接到主板。
存储器703可以是机器可读非暂态存储介质，例如一个或多个易失性存储装置(存储器)，例如随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)，或其他类型的存储装置，例如硬盘驱动器和闪存。存储器703可以存储信息，该信息包括由处理器701或任何其他装置执行的可执行程序指令的序列。例如，各种操作***、装置驱动器、固件(例如，输入输出基本***或BIOS)和/或应用的可执行代码和/或数据可以加载到存储器703中并且由处理器701执行。操作***可以是任何种类的操作***，例如，的操作***、Apple的的或其他实时或嵌入式操作***(例如VxWorks)。
***700还可以包括诸如设备705-708的IO设备，包括(多个)无线收发器705、(多个)输入设备706、(多个)声音IO设备707和其他IO设备708。无线收发器705可以是WiFi收发器、红外线收发器、蓝牙收发器、WiMax收发器、无线蜂窝式电话通讯收发器、卫星收发器(例如，全球定位***(GPS)收发器)、或其他无线电频率(RF)收发器、网络界面(例如，以太网界面)、或上述部件的组合。
(多个)输入设备706可以包括鼠标、触摸板、触敏屏幕(其可以与显示装置704集成在一起)、指点设备(例如触控笔)、和/或键盘(例如，物理键盘或显示为触敏屏幕的一部分的虚拟键盘)。例如，输入设备706可以包括联接至触摸屏的触摸屏控制器。触摸屏和触摸屏控制器例如可以使用多种触敏技术中的任一种来检测触摸屏和触摸屏控制器的接触、运动或断开，所述多个触敏技术包括但不限于电容、电阻、红外和表面声波技术，以及使用其他近距离传感器阵列或用于确定与触摸屏接触的一个或多个接触点的其他元件。
声音IO设备707可以包括扬声器和/或麦克风，以有助于语音支持功能，例如语音识别、语音复制、数字录音、和/或电话通讯功能。其他可选设备708可以包括存储装置(例如，硬盘驱动器、闪存装置)、(多个)通用串行总线(USB)端口、(多个)并行接口、(多个)串行端口、打印机、网络界面、总线桥(例如，PCI-PCI桥)、(多个)传感器(例如，运动传感器，比如加速度计、陀螺仪、磁力计、光传感器、指南针、近距离传感器等等)、或者上述部件的组合。可选设备708还可以包括图像处理子***(例如，摄像机)，所述图像处理子***统可以包括诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)光学传感器的光学传感器，利用所述光学传感器以有助于摄像机功能，例如记录图片和视频片段。根据***700的具体构造或设计，某些传感器可以经由传感器集线器(未示出)联接到互连707，而其他设备(例如键盘或热传感器)可以由嵌入式控制器(未示出)控制。
为了提供信息(例如数据、应用、一个或多个操作***等等)的持久存储，大容量存储器(未示出)也可以联接至处理器701。在各种实施例中，为了能够有更薄且更轻的***设计以及改善***响应度，该大容量存储器可以由固态硬盘(SSD)实施。然而，在其他实施例中，大容量存储器可以主要用硬盘驱动器(HDD)实施，其中有少量SSD存储器用作SSD高速缓存以便在断电情况期间能够进行内容状态及其他这样的信息的非易失性存储，使得在***活动重启时实现快速通电开启。此外，闪存装置可以例如经由串行外设接口(SPI)联接至处理器701。该闪存装置可以提供***软件以及***的其他固件的非易失性存储，所述***软件包括基本输入/输出软件(BIOS)。
注意到，尽管***700示出为具有数据处理***的各种部件，但其不旨在表示互连的部件的任何特定结构或方式；同样，这些细节并不与本发明的实施例密切相关。还应理解，网络计算机、手持式计算机、手机和具有更少或可能更多部件的其他数据处理***也可以与本发明的实施例一起使用。
因此，已经提供了在高压气体环境下回收半导体器件中使用的气体的方法、设备和计算机可读介质。尽管已经参照特定示例性实施例描述了本发明，但显而易见的是，可以对这些实施例进行各种修改和改变而不背离权利要求中所阐述的本发明的更广的精神和范围。因此，说明书和附图应理解成说明性的而非限制性的。

Claims (29)

1.一种从高压退火处理***的排气中回收至少第一退火气体的方法，所述高压退火处理***用于在半导体制造过程中对多个基底进行退火，所述方法包括：
接收关于在高压退火处理***中存在至少第一退火气体的信号；
用第二气体清洗气体回收***；
将至少第一退火气体引导到气体回收***，其中，至少第一退火气体和第二气体混合在一起以在气体回收***中形成多种气体的混合物；
在引导之后，在气体回收***的气体分离单元中分离所述多种气体，其中，气体分离单元从所述多种气体大体分离至少第一退火气体，以产生分离的退火气体；
将分离的退火气体运送至气体回收***的热交换单元；
在气体回收***的气体监测***中测试分离的退火气体以监测分离的退火气体的品质，其中，如果分离的退火气体中具有的至少第一退火气体的浓度低于预定阈值，则：
将分离的退火气体运送回气体分离单元，以对分离的退火气体进行再处理，和
再次测试分离的退火气体的品质；
将分离的退火气体运送至气体回收***的气体加压单元，其中，分离的退火气体被加压到高于大气压，以产生加压的第一退火气体；
将加压的第一退火气体运送到纯化***；和
在高压退火处理***中再次使用加压的第一退火气体之前，储存纯化的并加压的第一退火气体至少一段时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少通过确定分离的退火气体中的至少第一退火气体的浓度来测试或再次测试分离的退火气体的品质。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将分离的第一退火气体运送回气体分离单元包括使分离的第一退火气体再次通过热交换单元。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，第一退火气体是氘气，并且第二气体是惰性气体。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，气体分离单元将气体加热到预定温度以便有效地提取第一退火气体。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过自动处理控制装置传递关于在高压退火处理***的排气中存在至少第一退火气体的信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，自动处理控制装置仅在确定第一退火气体的浓度高于预定阈值时传递所述信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信号从控制高压退火处理***的第一数据处理***接收，并且所述信号被控制回收第一退火气体的所述方法的第二数据处理***接收。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述信号源自存储在第一数据处理***中的第一配方，并且当由第一数据处理***使用的第二配方不包括预定量的第一退火气体时，第一数据处理***不向第二数据处理***提供所述信号。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，第二气体是与高压退火处理***中用作外缓冲气体的气体相同的气体，所述外缓冲气体在高压退火处理***的退火室中环绕第一退火气体。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，纯化的并加压的第一退火气体储存在一个或多个容器的第一库中，一个或多个容器的第二库联接至高压退火处理***，以提供第一退火气体用于退火处理，而回收的第一退火气体储存在第一库中，并且其中，第二库能够与第一库切换。
12.一种包括指令的非暂态计算机可读介质，所述指令在由包括一个或多个处理器的处理***执行时执行从高压退火处理***的排气中回收至少第一退火气体的方法，所述高压退火处理***用于在半导体制造过程中对多个基底进行退火，所述方法包括：
接收关于在高压退火处理***中存在至少第一退火气体的信号；
用第二气体清洗气体回收***；
将至少第一退火气体引导到气体回收***，其中，至少第一退火气体和第二气体混合在一起以在气体回收***中形成多种气体的混合物；
在引导之后，在气体回收***的气体分离单元中分离所述多种气体，其中，气体分离单元从所述多种气体大体分离至少第一退火气体，以产生分离的退火气体；
将分离的退火气体运送至气体回收***的热交换单元；
在气体回收***的气体监测***中测试分离的退火气体以监测分离的退火气体的品质，其中，如果分离的退火气体具有的至少第一退火气体的浓度低于预定阈值，则：
将分离的退火气体运送回气体分离单元，以对分离的退火气体进行再处理，和
再次测试分离的退火气体的品质；
将分离的退火气体运送至气体回收***的气体加压单元，其中，分离的退火气体被加压到高于大气压以产生加压的第一退火气体；
将加压的第一退火气体运送到纯化***；和
在高压退火处理***中再次使用加压的第一退火气体之前，储存纯化的并加压的第一退火气体至少一段时间。
13.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读介质，其中，至少通过确定分离的退火气体中的至少第一退火气体的浓度来测试或再次测试分离的退火气体的品质。
14.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读介质，其中，将分离的第一退火气体运送回气体分离单元包括使分离的第一退火气体再次通过热交换单元。
15.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读介质，其中，第一退火气体是氘气，并且第二气体是惰性气体。
16.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读介质，其中，气体分离单元将气体加热到预定温度以便有效地提取第一退火气体。
17.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读介质，其中，通过自动处理控制装置传递关于在高压退火处理***的排气中存在至少第一退火气体的信号。
18.根据权利要求17所述的非暂态计算机可读介质，其中，自动处理控制装置仅在确定第一退火气体的浓度高于预定阈值时传递所述信号。
19.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述信号从控制高压退火处理***的第一数据处理***接收，并且所述信号被控制回收第一退火气体的所述方法的第二数据处理***接收。
20.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读介质，其中，第二气体是与高压退火处理***中用作外缓冲气体的气体相同的气体，所述外缓冲气体在高压退火处理***的退火室中环绕第一退火气体。
21.根据权利要求19所述的非暂态计算机可读介质，其中，所述信号源自存储在第一数据处理***中的第一配方，并且当由第一数据处理***使用的第二配方不包括预定量的第一退火气体时，第一数据处理***不向第二数据处理***提供所述信号。
22.根据权利要求12所述的非暂态计算机可读介质，其中，纯化的并加压的第一退火气体储存在一个或多个容器的第一库中，一个或多个容器的第二库联接至高压退火处理***，以提供第一退火气体用于退火处理，而回收的第一退火气体储存在第一库中，并且其中，第二库能够与第一库切换。
23.一种半导体晶片处理***，其包括：
高压退火***，所述高压退火***具有内室和外室，所述内室构造成保持晶片和内室中的退火气体或另一气体，所述外室围绕内室并且被构造成在内室保持退火气体或另一气体的同时保持惰性气体；
气体回收***；
阀，所述阀将内室可切换地联接至大气排出部或气体回收***；
数据处理***，所述数据处理***联结至阀，以控制阀使之在大气排出与气体回收之间切换，其中当在内室中使用另一气体时进行大气排出，当在内室中使用退火气体时进行气体回收；
其中，气体回收***进一步包括：
气体捕获***，用于从内室收回退火气体，所述气体捕获***通过所述阀可切换地联接至内室；
气体分离单元，所述气体分离单元联接至气体捕获***并且构造成从清洗气体分离退火气体；
清洗气体源，所述清洗气体源联接至气体分离单元并且构造成将清洗气体供应到气体分离单元中；
气体纯化器，所述气体纯化器联接至热交换器并且包括一个或多个过滤器；
一个或多个储存容器的库，所述库联接至气体纯化器以储存纯化的退火气体。
24.根据权利要求23所述的半导体晶片处理***，其中，气体捕获***是：(a)低压气体捕获***，所述低压气体捕获***使用真空泵从内室抽取退火气体；或者(b)气泵，用以将冲洗气体泵送到内室中以将退火气体冲洗出内室。
25.根据权利要求23所述的半导体晶片处理***，其中，清洗气体源包括气泵。
26.根据权利要求23所述的半导体晶片处理***，还包括：
联接至气体分离单元的热交换器，所述热交换器构造成冷却从气体分离单元输出的退火气体。
27.根据权利要求23所述的半导体晶片处理***，其中，气体分离单元使用分子筛***分离退火气体。
28.根据权利要求23所述的半导体晶片处理***，其中，气体分离单元使用低温处理***分离退火气体。
29.根据权利要求23所述的半导体晶片处理***，其中，气体分离单元使用电解处理***分离退火气体。
CN201580052624.0A 2014-07-31 2015-07-10 用于氘气回收的方法和设备 Active CN107408521B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/448,745 2014-07-31
US14/448,745 US9257314B1 (en) 2014-07-31 2014-07-31 Methods and apparatuses for deuterium recovery
PCT/US2015/040055 WO2016018593A1 (en) 2014-07-31 2015-07-10 Methods and apparatuses for deuterium recovery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107408521A true CN107408521A (zh) 2017-11-28
CN107408521B CN107408521B (zh) 2020-10-23

Family

ID=53762349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580052624.0A Active CN107408521B (zh) 2014-07-31 2015-07-10 用于氘气回收的方法和设备

Country Status (5)

Country Link
US (2) US9257314B1 (zh)
KR (1) KR102286471B1 (zh)
CN (1) CN107408521B (zh)
TW (1) TWI652738B (zh)
WO (1) WO2016018593A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210325914A1 (en) * 2018-06-18 2021-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Method, arrangement and computer program product for monitoring consumables over a plurality of usage cycles
CN113594528A (zh) * 2021-07-27 2021-11-02 上海恒劲动力科技有限公司 一种电堆***的高压运行***及方法

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9257314B1 (en) * 2014-07-31 2016-02-09 Poongsan Corporation Methods and apparatuses for deuterium recovery
US10224224B2 (en) 2017-03-10 2019-03-05 Micromaterials, LLC High pressure wafer processing systems and related methods
US10847360B2 (en) 2017-05-25 2020-11-24 Applied Materials, Inc. High pressure treatment of silicon nitride film
US10622214B2 (en) 2017-05-25 2020-04-14 Applied Materials, Inc. Tungsten defluorination by high pressure treatment
KR102574914B1 (ko) 2017-06-02 2023-09-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 보론 카바이드 하드마스크의 건식 스트리핑
US10269571B2 (en) 2017-07-12 2019-04-23 Applied Materials, Inc. Methods for fabricating nanowire for semiconductor applications
US10234630B2 (en) 2017-07-12 2019-03-19 Applied Materials, Inc. Method for creating a high refractive index wave guide
US10179941B1 (en) 2017-07-14 2019-01-15 Applied Materials, Inc. Gas delivery system for high pressure processing chamber
US10096516B1 (en) 2017-08-18 2018-10-09 Applied Materials, Inc. Method of forming a barrier layer for through via applications
US10276411B2 (en) 2017-08-18 2019-04-30 Applied Materials, Inc. High pressure and high temperature anneal chamber
JP6947914B2 (ja) 2017-08-18 2021-10-13 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 高圧高温下のアニールチャンバ
JP7274461B2 (ja) 2017-09-12 2023-05-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 保護バリア層を使用して半導体構造を製造する装置および方法
US10643867B2 (en) 2017-11-03 2020-05-05 Applied Materials, Inc. Annealing system and method
CN117936420A (zh) 2017-11-11 2024-04-26 微材料有限责任公司 用于高压处理腔室的气体输送***
CN111373519B (zh) 2017-11-16 2021-11-23 应用材料公司 高压蒸气退火处理设备
JP2021503714A (ja) 2017-11-17 2021-02-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 高圧処理システムのためのコンデンサシステム
KR102649241B1 (ko) 2018-01-24 2024-03-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고압 어닐링을 사용한 심 힐링
KR20230079236A (ko) 2018-03-09 2023-06-05 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 금속 함유 재료들을 위한 고압 어닐링 프로세스
US10714331B2 (en) 2018-04-04 2020-07-14 Applied Materials, Inc. Method to fabricate thermally stable low K-FinFET spacer
US10950429B2 (en) 2018-05-08 2021-03-16 Applied Materials, Inc. Methods of forming amorphous carbon hard mask layers and hard mask layers formed therefrom
US10566188B2 (en) 2018-05-17 2020-02-18 Applied Materials, Inc. Method to improve film stability
US10704141B2 (en) 2018-06-01 2020-07-07 Applied Materials, Inc. In-situ CVD and ALD coating of chamber to control metal contamination
US11393703B2 (en) * 2018-06-18 2022-07-19 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for controlling a flow process material to a deposition chamber
US10748783B2 (en) 2018-07-25 2020-08-18 Applied Materials, Inc. Gas delivery module
US10675581B2 (en) 2018-08-06 2020-06-09 Applied Materials, Inc. Gas abatement apparatus
JP7179172B6 (ja) 2018-10-30 2022-12-16 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 半導体用途の構造体をエッチングするための方法
SG11202103763QA (en) 2018-11-16 2021-05-28 Applied Materials Inc Film deposition using enhanced diffusion process
US11703229B2 (en) * 2018-12-05 2023-07-18 Yi-Ming Hung Temperature adjustment apparatus for high temperature oven
WO2020117462A1 (en) 2018-12-07 2020-06-11 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing system
CN109663456B (zh) * 2019-01-09 2021-07-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种氢置换吸附法富集氢同位素中痕量重核氢同位素的方法及***
CN109930201A (zh) * 2019-03-08 2019-06-25 银川隆基硅材料有限公司 一种气体回用控制方法及气体回用控制设备
CN109821657B (zh) * 2019-03-12 2024-03-22 华南理工大学 燃煤电厂电除尘器绝缘子室的吹扫装置
US11901222B2 (en) 2020-02-17 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Multi-step process for flowable gap-fill film
JP7513547B2 (ja) 2021-02-25 2024-07-09 キオクシア株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
KR102594464B1 (ko) * 2022-09-16 2023-11-29 주식회사 에이치피에스피 고압 열처리 장치
KR102650765B1 (ko) * 2022-09-16 2024-03-25 주식회사 에이치피에스피 고압 열처리 장치용 가스 박스 어셈블리

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020031920A1 (en) * 1996-01-16 2002-03-14 Lyding Joseph W. Deuterium treatment of semiconductor devices
US20020146506A1 (en) * 2001-04-06 2002-10-10 Yoo Woo Sik Method for H2 recycling in semiconductor processing system
US20080138917A1 (en) * 2001-08-31 2008-06-12 Steven Verhaverbeke Method and apparatus for processing a wafer
US20080166890A1 (en) * 2005-03-08 2008-07-10 Hwang Hyun-Sang High Pressure Hydrogen Annealing for Mosfet
CN101385131A (zh) * 2006-02-10 2009-03-11 株式会社豊山Microtec 用于高压气体退火的方法及设备
US20110174775A1 (en) * 2008-09-30 2011-07-21 Sekisui Chemical Co., Ltd. Surface processing apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW517092B (en) * 1999-03-17 2003-01-11 Kobe Steel Ltd High-temperature and high-pressure treatment device
US20040187683A1 (en) * 2003-03-28 2004-09-30 Luping Wang Gas recovery system to improve the efficiency of abatementand/or implement reuse/reclamation
KR100520433B1 (ko) * 2003-06-30 2005-10-11 광주과학기술원 고압 수소 열처리를 이용한 고유전율 절연막 제조공정
KR100734393B1 (ko) * 2005-11-28 2007-07-02 주식회사 에이이티 실리콘 박막의 원자층 증착 방법
KR100766303B1 (ko) * 2006-05-30 2007-10-11 주식회사 풍산마이크로텍 고압가스 열처리를 위한 방법 및 장치
US8895457B2 (en) 2010-03-08 2014-11-25 Hitachi Kokusai Electric Inc. Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
JP5683388B2 (ja) * 2010-08-19 2015-03-11 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
JP5632687B2 (ja) * 2010-09-10 2014-11-26 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
WO2014127913A2 (en) * 2013-02-21 2014-08-28 Faramarz Bairamijamal High pressure process for co2 capture, utilization for heat recovery, power cycle, super-efficient hydrogen based fossil power generation and conversion of liquid co2 with water to syngas and oxygen
US9257314B1 (en) * 2014-07-31 2016-02-09 Poongsan Corporation Methods and apparatuses for deuterium recovery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020031920A1 (en) * 1996-01-16 2002-03-14 Lyding Joseph W. Deuterium treatment of semiconductor devices
US20020146506A1 (en) * 2001-04-06 2002-10-10 Yoo Woo Sik Method for H2 recycling in semiconductor processing system
US20080138917A1 (en) * 2001-08-31 2008-06-12 Steven Verhaverbeke Method and apparatus for processing a wafer
US20080166890A1 (en) * 2005-03-08 2008-07-10 Hwang Hyun-Sang High Pressure Hydrogen Annealing for Mosfet
CN101385131A (zh) * 2006-02-10 2009-03-11 株式会社豊山Microtec 用于高压气体退火的方法及设备
US20110174775A1 (en) * 2008-09-30 2011-07-21 Sekisui Chemical Co., Ltd. Surface processing apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210325914A1 (en) * 2018-06-18 2021-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Method, arrangement and computer program product for monitoring consumables over a plurality of usage cycles
CN113594528A (zh) * 2021-07-27 2021-11-02 上海恒劲动力科技有限公司 一种电堆***的高压运行***及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160035600A1 (en) 2016-02-04
TWI652738B (zh) 2019-03-01
TW201616579A (zh) 2016-05-01
CN107408521B (zh) 2020-10-23
US20160086831A1 (en) 2016-03-24
KR102286471B1 (ko) 2021-08-06
US9257314B1 (en) 2016-02-09
KR20160016486A (ko) 2016-02-15
US9929026B2 (en) 2018-03-27
WO2016018593A1 (en) 2016-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107408521A (zh) 用于氘气回收的方法和设备
JP5225862B2 (ja) 高圧ガスアニーリング装置及び方法
US20180082875A1 (en) Substrate processing apparatus and substrate transfer method
TW473456B (en) Method and apparatus for recovering noble gas
TWI406191B (zh) 基板處理裝置及半導體裝置之製造方法
JP5470002B2 (ja) 基板処理装置及び基板処理装置における表示方法
JP5282021B2 (ja) 半導体処理システム及び半導体処理方法
US9758867B2 (en) Method of controlling gas supply apparatus and substrate processing system
TWI459490B (zh) A substrate processing apparatus and a substrate processing method, and a memory medium
US9104196B2 (en) Substrate processing system and group managing apparatus
KR20160002921A (ko) 원자력 발전 플랜트의 배기 시스템의 방출 감시 시스템
JP2003271218A (ja) 半導体製造装置、半導体製造システム及び基板処理方法
Rodrigues et al. Would the pseudocoordination centre method be appropriate to describe the geometries of lanthanide complexes?
CN108702107B (zh) 发电***、管理装置以及基板处理装置
US20210292894A1 (en) Temperature sensor for end point detection during plasma enhanced chemical vapor deposition chamber clean
EP4199047B1 (en) Gas management assembly for high pressure heat-treatment apparatus
JP2015535394A (ja) 半導体ウェハ製造システムにおいてｓｔｂに不活性ガスを供給する方法及びこれを用いた半導体ウェハ製造システム（ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｕｐｐｌｙｉｎｇｉｎｅｒｔｇａｓｔｏｓｔｂｉｎｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗａｆｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗａｆｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｔｈｅｓａｍｅ）
JPWO2007108370A1 (ja) 基板処理装置
CN114883222A (zh) 晶圆的调度方法、装置及半导体工艺设备
US20190271090A1 (en) Hydrogen system
CN206255833U (zh) 危险物料无废气排放卸车装置
CN103364706A (zh) 验收测试装置及一次性可编程器件的验收测试方法
JP4606384B2 (ja) 高層建築物における給水方法並びに給水システム及びその制御方法
US20230324079A1 (en) Thermal Efficiency System and Method for Boiler Plant
TW202403839A (zh) 基板處理裝置及基板處理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant