TWI457994B - 節省電子元件製造資源之方法與裝置 - Google Patents

Description

節省電子元件製造資源之方法與裝置

本發明大致有關於電子元件製造，更詳言之為有關減少用於電子元件製程的資源量。

一些電子元件製程可能使用大量化學藥劑及/或其他材料，且部份的這些化學藥劑若釋出至大氣中可能是有害的及/或危險的。已知經由使用將化學藥劑或其副產品轉換成較少有害性及/或較少危險性之化合物的減量系統，來減少有害性或其他危險性的區域及化學藥劑副產品。雖然將這些化學藥劑及其副產品進行減量可對付化學藥劑/副產品的有害及/或危險性性質之問題，但其未滿足當化學藥劑在未使用下通過製程腔室時，顯著量之昂貴化學藥劑終成浪費的問題。

其他雖然不為有害的或危險的材料仍佔有電子元件製造系統的大量成本。

因此，期待開發一種方法及裝置，其可減少用於電子元件製程中需要生產及/或購買的化學藥劑及/或其他材料量。

在一態樣中，提供一用以操作電子元件製造系統的方法，其包含步驟：當一製程工具以一製程模式操作時，將一惰性氣體以一第一流速引至該製程工具真空泵中；及當該製程工具以一清潔模式操作時，將該惰性氣體以一第二流速引至該製程工具真空泵中。

在另一態樣中，提供一用以操作電子元件製造系統的方法，其包含步驟：當使用減量工具減量流出物之製程工具以製程模式操作時，將一惰性氣體以一第一流速引至減量工具之入口中；及當該製程工具以一清潔模式操作時，將該惰性氣體以一第二流速引至減量工具之入口中。

在另一態樣中，提供一用以操作電子元件製造系統的方法，其包含下列步驟：將來自電子元件製造工具之臭氧流出物導入至一減量工具中，以作為一氧化劑。

在另一態樣中，提供一種電子元件製造系統，其包含：一製程工具；一臭氧供應源，其適於供應臭氧至製程工具；及一減量單元，其適於接收來自製程工具的流出物；及一導管，其連接減量單元至製程工具，其中該導管適於將由製程工具排出的臭氧導入減量單元中，以作為一氧化劑。

本發明之其他特色及態樣可由下列詳細描述、後附申請專利範圍及附圖而充分顯見。

電子元件製程可能使用大量的惰性氣體，如氮。雖然氮可能不如在電子元件製造中使用的一些化學藥劑般昂貴，但其基本上使用量係大至足以代表在電子元件製造設備中的重要成本。

例如，在本發明前，氮基本上已供應至真空泵，以助於因其大小而難以泵入之氫的泵入。供應氮至真空泵可能增加被泵入之氣體黏度，藉此減少需要泵入氣體的泵作動，且因此減少賦予被泵入之氣體的熱量。此外，氮可能由液態氮的容器中沸騰溢出，其基本上為環境溫度或更低且因此可用於冷卻真空泵。將氮流入真空泵的另一理由可為氮稀釋了通過泵的清潔化學品，且因此可減少在泵元件及潤滑劑上之清潔化學品的有害影響。

本發明之方法為降低操作電子元件製造設備需要之氮量的方法，其藉由依一製程是否在一製程工具中進行，以調節供應至真空泵的氮量，且若是在一製程工具中，則依製程的性質而定，例如基材處理或腔室清潔而定。

氮也可用於防止減量工具之反應室壁被特定物質塗覆。因此，氮可引入減量工具入口，待減量的流出物係經此入口進入減量工具。入口設計為圍繞待減量之流出物的環形鞘(annular sheath)形式，以用於注入氮至減量工具。此具有防止流出物氧化直到流出物已進一步進入減量工具中的有利效果，且在相鄰反應室壁形成顆粒物質難以穿透的惰性氣體保護區。

本發明之方法為降低操作減量工具需要之氮量的方法，其藉由依一製程是否在一製程工具中進行，以調節供應至減量工具的氮量，且若是在一製程工具中，則依製程的性質而定。例如，當進行一清潔循環時，發現停止供應氮至減量工具入口為有利的，且在減量工具中發生一有利的清潔效用。

在本發明前的另一範例中，在某些電子元件製程(如在大氣化學氣相沈積及有機發光二極體的生產)中用於作為化學藥劑的臭氧，其基本上可分離的減量。此需要購買及操作另外的減量設備之成本。

藉由使用本發明之額外方法與裝置，減量臭氧的需求可藉由使用由一製程腔室排出之臭氧作為減量工具中的氧化劑而避免。此具有減少可能需要購買或另外供應至減量工具之氧化劑量的附加優點。

第1圖為本發明用於減少惰性氣體使用的系統100之示意圖。系統100可包含任何電子元件製程工具102。製程工具102可以是會產生之流出物副產品的CVD室、PVD室、磊晶室、或任何其他電子元件製程工具，該流出物副產品需要減量。製程工具102可由導管104連接至鼓風機106、機械泵108、及減量工具110。系統100也可包含氮氣供應源112，其適於在混合接頭114導入氮至流經導管104的流出物流。混合接頭114可以是T型接頭(T. junction)或任何其他適合的接頭。如上所述，氮導入至流經導管104的流出物流可促進較小分子如氫藉由機械泵108的泵入。可能為環境溫度或更低溫度的氮亦可作為幫助降低泵108及流經泵108之流出物的溫度。系統100也可包含藉信號線118連接至製程工具102，與經信號線120連接至氮氣供應源112的控制器116。控制器116可以是電腦或任何邏輯元件如PLC等。

在操作中，製程工具102可典型地處於多個操作模式之一。例如，製程工具102可處於一製程模式，其可在電子元件或基材上進行一製造步驟，或在可清潔製程工具102之製程腔室(未繪示)的清潔模式。在兩模式中，製程工具102可產生需要減量的流出物。製程工具102也可處於停機模式，例如當在製程工具上需要進行維修。

當製程工具102處於製程模式或清潔模式，流出物基本上由導管104流出製程工具102。鼓風機106，其可為魯氏(Roots)鼓風機，例如可自製程工具102經導管104移出流出物至泵108以產生一真空。泵108可以是機械泵或一組階段式機械泵。泵108可導致在導管104中含有的流出物移至減量工具110，在減量工具中可減量流出物。

如上述所討論，氮由氮氣供應源112經混合接頭114可引入至在導管104中的流出物流。依據本發明，則由氮氣供應源112供應至導管104的氮量可依製程工具102的操作模式有利的選擇。因此，例如當製程工具處於製程模式，其可在已知速率產出流出物。可基於經驗得知或可計算出速率。類似地流出物黏度可以用任何適合的工具測量，或也可計算出。當流出物的黏度為已知時，一合宜的氮量可經混合接頭114注入流出物流中。

當製程工具102處於清潔模式，氮在導管104中亦可注入至流出物流中。在清潔模式中，不僅氮增加由製程工具102流出的流出物之黏度，且有另一理由注入一惰性氣體如氮至流出物流中。當製程工具處於清潔模式時，流出物為高度反應性，且假如未稀釋，其對泵108的元件及/或潤滑劑具有有害的影響。在製程工具102清潔模式期間，流經導管104的清潔模式流出物之量及濃度亦為已知或計算出。一旦知道清潔模式之流出物量及濃度，則可注入適當量之惰性氣體如氮至混合接頭114以稀釋清潔模式流出物。

在製程模式期間需要的惰性氣體第一量及在清潔模式期間需要的惰性氣體第二量可能相同或不同。然而，並非選擇惰性氣體之第一量及第二量中的較大量者並且以該量穩定供應，本發明之系統100係提供足夠的量，但不超過在任一特定模式下所需要的惰性氣體。

除了製程模式及清潔模式，製程工具102也可處於停機模式。當製程工具102處於停機模式，泵108可能不需要氮助於其泵入或稀釋清潔模式流出物。然而，當製程工具102處於停機模式的期間，流入足夠量的氮至導管104中為有利的，其係用以防止周遭空氣進入導管104，此歸因於當周遭空氣與可能在導管104中的任何粒子接觸可能發生的潛在危險狀況。

控制器116可經由信號線118與製程工具相通，且在全程知道製程工具102為那種模式。控制器116在知道製程工具為何種模式下，則可控制氮氣供應源經混合接頭114注入適當量的氮至導管104。雖然未繪示，控制器116可使用一或多個閥門調整由氮氣供應源112流入至流出物流的氮量。

第2圖為本發明之用於減少惰性氣體使用的系統200之示意圖。系統200可包含製程工具102，類似於系統100之製程工具102。製程工具102可經由導管104連接至減量工具110的入口106，藉此來自製程工具102的流出物可進入減量工具110。系統200也可包含經導管114連接至入口106的惰性氣體供應源112。控制器116可經由信號線118連接製程工具102並透過信號線120連接氮氣供應112。

在操作中，系統200可相似於第1圖之系統100操作。因此，製程工具102可處於製程模式、清潔模式、或停機模式。當製程工具102處於製程模式，其將產生需要減量之副產品流出物。流出物可經由導管104流進入口106。如上述討論，氮可經由導管114自氮氣供應源112引入至入口106。入口106為適於在氮氣的環形鞘形式引入氮至減量工具。當流出物從製程工具流進入口106，入口106可在被氮氣環形鞘包圍之流出物氣體流形式，將流出物引入至減量工具110。

在本發明之前，供應至入口106的氮可連續地供應，而未考慮製程工具102的模式。發明人發現當製程工具102處於清潔模式時，減量工具110停止氮流為有利的。在清潔模式期間氮流的停止可造成較少的顆粒沉積於減量工具110之反應室內壁上。類似地，當製程工具102處於停機模式，可以停止流進入口106的氮。

經由信號線118與製程工具102連接的控制器116可在全程知道製程工具102的模式。控制器在知道製程工具102的操作模式下，則可控制氮氣供應源112當在製程工具102處於製程模式時供應氮至入口106，或當製程工具102處於清潔模式或停機模式時停止氮流至入口106。

第3圖為本發明之用於減少資源使用的系統300之示意圖。系統300可包含使用臭氧及一製程的製程工具302。臭氧可從經由導管306連接至製程工具302的臭氧供應源304供應至製程工具302。製程工具302亦可經由導管308連接至減量工具310，故流出物可由製程工具302通過至減量工具310以被減量。氧化劑供應源312可經由導管314連接至減量工具310並對減量工具310供應氧化劑。氧化劑供應源312也可經由導管316及閥門318連接至導管308。

控制器320可透過信號線322連接製程工具302，並經由信號線324連接閥門318。

在操作中，系統300之製程工具302可在多種操作模式運作。例如，製程工具302可在臭氧模式及非臭氧模式運作。臭氧模式可以是任何操作，其中臭氧由臭氧供應304導入至製程工具302，且其中未反應的臭氧由製程工具302呈流出物排放。非臭氧模式可以是任何的臭氧未供應至製程工具302，且未以流出物排出製程工具302之其他模式。

當製程工具302在一製程模式運作，控制器可設定閥門318以使由製程工具302經導管308排出的臭氧轉向至導管316，並接著進入氧化劑供應源312。當臭氧轉向至氧化劑供應源312時，其不需要被減量且減少由外部供應氧化劑的需求。相反地，當製程工具302處於非臭氧模式，控制器320可設定閥門318可引導由製程工具302的任何流出物至減量工具310。

第4圖為本發明之用於減少資源使用的系統400之示意圖。系統400可相似於第3圖之系統300但有下列不同。系統400之氧化劑供應源312未如第3圖之系統300經導管316及閥門318連接至導管308。相反地，氧化劑供應源312可經由導管326及閥門328直接連接製程工具302。此外，系統400可包含閥門330，其可位於導管308與製程工具302間並經由信號線332連接控制器320。

在操作中，系統400可相似於系統300操作但有下列不同。在系統400中，當製程工具302處於臭氧模式，控制器320可控制閥門330關閉及閥門328開啟，因此將臭氧由製程工具302轉向至氧化劑供應源312。在非臭氧模式中。控制器320可關閉閥門328並開啟閥門330，以轉向需要減量之流出物至減量工具310。

第5圖為本發明之用於減少資源使用的系統500之示意圖。系統500相似於第3圖之系統300但有下列不同。在系統500中，氧化劑供應源312不用於接受臭氧。導管308反而可經由閥門318、334及導管316連接至導管314。

在操作中，系統500相似於第3圖之系統300操作但有下列不同。在系統500中，當製程工具302處於臭氧模式，控制器320可控制閥門318以將臭氧轉向經由導管316，並經閥門334至導管314中，其可防止氧化劑由導管314回流至導管316。當製程工具處於非臭氧模式，系統500可經導管308及閥門318將來自製程工具302之需要減量的流出物導引至減量工具310。

第6圖為本發明之用於減少資源使用的系統600之示意圖。系統600相似於系統500但有下列不同。在系統600中，導管316連接導管314與製程工具302，而不是如在系統500中連接導管314至導管308。

在操作中，系統600可以在一相似於系統500的方式操作。

第7圖為本發明之用於減少資源使用的系統700之示意圖。系統700相似於系統400操作但有下列不同。在系統700中，導管316經閥門328連接製程工具至減量工具，以替代接至氧化劑供應源312。

在操作中，系統700可以在一相似於系統400的方式操作。

第8圖為本發明之用於減少資源使用的系統800之示意圖。系統800相似於系統300但有下列不同。在系統800中，導管316經閥門318將導管308直接連接至減量工具310，而不是如在系統300中接至氧化劑供應源312。

在操作中，系統800相似於系統300操作，但有下列不同。當製程工具302處於臭氧模式，控制器可設定閥門318以經導管316轉向臭氧至減量工具310。當製程工具處於非臭氧模式，控制器320可設定閥門318以將需要減量的流出物由製程工具302引導至減量工具310。

第9圖為在一電子元件製造系統中減少惰性氣體使用的本發明方法900之流程圖。在步驟902中，惰性氣體(基本上是氮)係以第一流速引入至一真空泵，其用於將來自為製程模式之製程工具中的流出物排空。如上所述，惰性氣體第一流速可為一足以升高流出物黏度至一預定黏度的速率。在步驟904中，當製程工具在清潔模式操作時，惰性氣體以第二流速引入至真空泵。如上述討論，惰性氣體的第二流速可為一足以稀釋潔淨之流出物之流速，以減少傷害真空泵及/或真空泵的潤滑作用。最後，在步驟906中，當製程工具及/或真空泵處於停機模式時，惰性氣體在第三流速引入真空泵。如上述討論，第三流速可為一足以防止周遭空氣進入減量系統的流速。

第10圖為在一電子元件製造系統中減少惰性氣體使用的本發明另一方法1000之流程圖。在步驟1002中，當製程工具在製程模式操作時，惰性氣體以第一流速引入至減量工具入口。第一流速可為一足以防止某些顆粒物質黏附在減量單元之內壁上的流速。如上所述，惰性氣體可在一環形鞘形式下進入減量單元，藉此環形鞘形式該顆粒物質難以通過而到達減量單元的內壁。在步驟1004中，當製程工具在清潔模式運作時，在第二流速的氣體引入至減量工具入口。如上所述，第二流速可以是零流速。已觀察到當第二流速是零流速，減量工具可遭受較少粒子黏附在減量工具內壁。在步驟1006中，當製程工具處於停機模式時，惰性氣體以第三流速引入至減量工具入口。第三流速可以是零流速。

第11圖為操作一電子元件製造系統的方法流程圖，其中該電子元件製造系統係在減量工具中使用製程工具流出物臭氧作為一氧化劑。在步驟1102中，當製程工具在臭氧模式運作時，將製程工具流出物臭氧導入至一減量工具以作為一氧化劑。在步驟1104中，當製程工具在非臭氧模式運作時，製程工具流出物係導入至減量單元以被減量。

前述描述揭露僅為本發明的例示實施例。前述屬於本發明範疇之裝置及方法的潤飾易於由熟於是項技術人士顯見。在某些實施例中，本發明之裝置及方法可應用至半導體元件加工及/或電子元件製造。

因此，雖然本發明已經由例示之實施例揭露，應瞭解其他實施例可如下列申請專利範圍界定而屬於本發明之技術思想及範疇。

100．．．系統

102．．．製程工具

104．．．導管

106．．．鼓風機

108．．．機械泵

110．．．減量工具

112．．．氮氣供應源

114．．．混合接頭

116．．．控制器

118．．．信號線

200．．．系統

300．．．系統

302．．．製程工具

304．．．臭氧供應源

306．．．導管

308．．．導管

310．．．減量工具

312．．．氧化劑供應源

314．．．導管

316．．．導管

318．．．閥門

320．．．控制器

322．．．信號線

324．．．信號線

326．．．導管

328．．．閥門

330．．．閥門

400．．．系統

500．．．系統

600．．．系統

334．．．閥門

600．．．系統

700．．．系統

800．．．系統

900．．．方法

902．．．步驟

904．．．步驟

906．．．步驟

1000．．．方法

1002．．．步驟

1004．．．步驟

1006．．．步驟

1102．．．步驟

1104．．．步驟

第1圖為一說明用於減少惰性氣體使用，以助於流出物的泵出並保護真空泵的系統之示意圖。

第2圖為一說明用於減少惰性氣體使用的系統之示意圖，其在一減量單元中圍繞流出物氣體，以形成惰性氣體之環形鞘。

第3圖為一說明在減量單元中使用製程工具流出物臭氧作為氧化劑的系統之示意圖。

第4圖為一說明第3圖之系統的可替代實施例之示意圖。

第5圖為一說明第3圖之系統的第二可替代實施例之示意圖。

第6圖為一說明第3圖之系統的第三可替代實施例之示意圖。

第7圖為一說明第3圖之系統的第四可替代實施例之示意圖。

第8圖為一說明第3圖之系統的第五可替代實施例之示意圖。

第9圖為一說明本發明在電子元件製造系統中，用於減少惰性氣體使用的系統之方法的流程圖。

第10圖為一說明本發明在電子元件製造系統中，用於減少惰性氣體使用的系統之方法的流程圖。

第11圖為一說明本發明減少用以對電子元件製造系統流出物進行減量之減量需求，以及氧化劑需求之方法流程圖。

100．．．系統

102．．．製程工具

104．．．導管

106．．．鼓風機

108．．．機械泵

110．．．減量工具

112．．．氮氣供應源

114．．．混合接頭

116．．．控制器

118．．．信號線

200．．．系統

Claims (15)

1. 一種操作一電子元件製造系統的方法，該方法包含：當一製程工具以一製程模式操作時，將一惰性氣體以一第一流速從一獨立供應源引至該製程工具真空泵中；及當該製程工具在一清潔模式操作時，將該惰性氣體以一第二流速從一獨立供應源引至該製程工具真空泵中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含：當該真空泵未進行操作時，將該惰性氣體以一第三流速引至該製程工具真空泵中。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第三流速之速率為足以防止周遭空氣進入該泵及一連接該泵與該製程工具的導管中。
4. 一種操作一電子元件製造系統的方法，該方法包含：當一使用一減量工具減量流出物之製程工具以製程模式操作時，將一惰性氣體以一第一流速從一獨立供應源引至該減量工具之一入口中；及當該製程工具以一清潔模式操作時，將該惰性氣體以一第二流速從一獨立供應源引至該減量工具之該入口 中。
5. 如申請專利範圍第4項所述之操作一電子元件製造系統的方法，其中該第二流速為零流動。
6. 如申請專利範圍第4項所述之操作一電子元件製造系統的方法，更包含：當該製程工具未進行操作時，將該惰性氣體以一第三流速引至該減量工具之該入口中。
7. 如申請專利範圍第6項所述之操作一電子元件製造系統的方法，其中該第三流速為零流動。
8. 如申請專利範圍第4項所述之操作一電子元件製造系統的方法，其中該惰性氣體係引入至該減量工具之該入口中，以致形成該惰性氣體的一環形鞘。
9. 一種操作一電子元件製造系統之方法，其包含：將來自一電子元件製造工具之被視為臭氧流出物之未反應的臭氧與其他流出物分開而導入一減量工具中以作為一氧化劑或者導入該減量工具的一氧化劑供應源以減少由外部供應至該減量工具的氧化劑的量。
10. 如申請專利範圍第9項所述之操作一電子元件製造 系統方法，其中該臭氧係被導入該減量工具的一氧化劑供應導管。
11. 一種電子元件製造系統，該電子元件製造系統包含：一製程工具；一臭氧供應源，其適於供應臭氧至該製程工具；一減量單元，其適於接收來自該製程工具的流出物；及一導管，其連接該減量單元至該製程工具，其中該導管適於將由該製程工具排出的未反應的臭氧與該流出物分開而導入該減量單元中，以作為一氧化劑。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電子元件製造系統，其中該導管將該臭氧導入至該減量工具的一氧化劑供應導管中。
13. 如申請專利範圍第11項所述之電子元件製造系統，其中該導管將該臭氧導入該減量工具的一氧化劑供應源中。
14. 如申請專利範圍第11項所述之電子元件製造系統，其中該導管將該臭氧在與其他導入該減量工具的氧化劑分離之下，導入該減量工具中。
15. 一種電子元件製造系統，該電子元件製造系統包含：一製程工具；一臭氧供應源，該臭氧供應源適於供應臭氧至該製程工具；一減量單元，該減量單元適於接收來自該製程工具的流出物；及一第一氧化劑供應導管，該第一氧化劑供應導管適於將來自該製程工具的臭氧轉向至減量工具，且將該臭氧與被引至該減量工具的其他氧化劑分開；以及一氧化劑供應源，該氧化劑供應源透過一第二氧化劑供應導管而連接至該減量單元。