本發(fā)明涉及處理制程設(shè)備發(fā)生的廢氣的等離子體反應(yīng)器，特別是涉及一種具有分解制程腔室排出的廢氣，防止導(dǎo)管因等離子體放電而受到損壞的結(jié)構(gòu)，過熱時(shí)能夠進(jìn)行冷卻的處理制程設(shè)備發(fā)生的廢氣的等離子體反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體、顯示裝置、太陽電池等的制程適用形成功能性薄膜、干蝕刻等制程。這些制程一般都是在真空腔室中進(jìn)行，在形成功能性薄膜時(shí)利用多種金屬、非金屬前驅(qū)體作為制程氣體，干蝕刻使用多種蝕刻氣體。

從制程腔室中排出廢氣的系統(tǒng)的構(gòu)成要素包括制程腔室、真空泵和洗滌器等且彼此通過排氣線連接。此處，從制程腔室排出的氣體因制程而異，可包括氣態(tài)分子或是霧態(tài)的未反應(yīng)前驅(qū)體(precursor)、固體性晶種(seed crystal)等，還可以包括作為攜帶氣體的惰性氣體。這些廢氣沿著排氣線流入真空泵，真空泵內(nèi)部在100以上的高溫狀態(tài)壓縮廢氣，因此廢氣容易發(fā)生相變，因此真空泵內(nèi)部容易形成蓄積固體副產(chǎn)物，含F(xiàn)、Cl等的腐蝕性氣體腐蝕真空泵引發(fā)故障。

為解決廢氣導(dǎo)致真空泵故障的問題，嘗試了在真空泵的前端增加低壓等離子體裝置以主設(shè)備-低壓等離子體裝置-真空泵-洗滌器的形式重新構(gòu)成整個(gè)排氣系統(tǒng)并取得了很好的效果。韓國授權(quán)專利第1065013號公開了通過施加AC驅(qū)動電壓在導(dǎo)管屏障引起放電的方法分解廢氣的等離子體反應(yīng)器技術(shù)。

然而，其問題是等離子體反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)生等離子體放電，通過等離子體放電分解的廢氣的微細(xì)粒子損壞等離子體反應(yīng)器的導(dǎo)管，造成等離子體反應(yīng)器的壽命縮短。并且，發(fā)生等離子體放電的情況下，通過等離子體放電生成的帶點(diǎn)粒子通過電場碰撞導(dǎo)管的內(nèi)周面(離子轟擊)造成導(dǎo)管損壞。尤其，等離子體放電集中區(qū)域的導(dǎo)管損壞速度更快，因此需要頻繁更換等離子體反應(yīng)器的導(dǎo)管，當(dāng)只更換等離子體反應(yīng)器的導(dǎo)管無法解決問題時(shí)需要更換整個(gè)等離子體反應(yīng)器，因此具有加重用戶負(fù)擔(dān)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種具有分解制程腔室排出的廢氣，防止導(dǎo)管因等離子體放電而受到損壞的結(jié)構(gòu)，過熱時(shí)能夠進(jìn)行冷卻的處理制程設(shè)備發(fā)生的廢氣的等離子體反應(yīng)器。

技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種處理制程設(shè)備發(fā)生的廢氣的等離子體反應(yīng)器，其配置于制程腔室與真空泵之間分解從制程腔室排出的廢氣，包括：導(dǎo)管，其由電介質(zhì)形成，用于所述廢氣流動；第一電極部，其設(shè)置于所述導(dǎo)管上，并且與所述導(dǎo)管的內(nèi)部空間遮蔽；以及第二電極部，其與所述第一電極部相隔配置，通過與所述第一電極部引起等離子體放電分解所述廢氣；其中，所述導(dǎo)管中所述等離子體放電集中的部分的厚度大于周邊部分的厚度，防止所述導(dǎo)管因所述等離子體放電受到損壞。

技術(shù)效果

本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器具有如下效果：

第一，隨著趨向等離子體放電集中區(qū)域，導(dǎo)管的厚度從設(shè)定基準(zhǔn)逐漸增加，以防止等離子體放電及通過等離子體放電分解廢氣產(chǎn)生的微細(xì)粒子損壞導(dǎo)管，可防止通過等離子體放電生成的帶電粒子通過電場離子轟擊導(dǎo)管造成導(dǎo)管損壞，從而能夠提高等離子體反應(yīng)器的壽命。

第二，導(dǎo)管由兩個(gè)層形成，其中直接接觸等離子體放電的層用耐腐蝕性強(qiáng)的物質(zhì)形成，因此能夠防止導(dǎo)管損壞，延長等離子體反應(yīng)器的壽命。

第三，具有溫度傳感器，能夠利用溫度傳感器感測導(dǎo)管的表面溫度、殼體的表面溫度或間隔空間的溫度以判斷導(dǎo)管是否過熱。

第四，具有溫度傳感器與冷卻單元，因此當(dāng)判斷出導(dǎo)管處于過熱狀態(tài)時(shí)注入冷媒冷卻導(dǎo)管，能夠防止過熱造成導(dǎo)管損壞。因此，能夠延長包含導(dǎo)管的等離子體反應(yīng)器的壽命。

第五，由于設(shè)置環(huán)繞第一電極部的絕緣部，因此能夠利用冷卻水冷卻導(dǎo)管。尤其，絕緣部可以保護(hù)溫度傳感器，因此能夠防止冷卻水造成溫度傳感器誤動作或損壞。由于還設(shè)置絕緣部，因此冷媒不限定于使用氣體，還可以使用其他多種冷媒。

附圖說明

圖1顯示制程腔室、真空腔室、洗滌器以及等離子體反應(yīng)器的連接關(guān)系；

圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖4為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖5為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖6為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖7為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖8為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖9為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖10為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖11為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖12為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖13為顯示圖7至圖12所示等離子體反應(yīng)器的冷卻單元的構(gòu)成的框圖；

圖14為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖15為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖16為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖17為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖18為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖；

圖19為顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的剖視圖。

具體實(shí)施方式

圖2顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器。

在具體說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器的構(gòu)成之前，所述等離子體反應(yīng)器100為了分解包括從制程腔室10排出的金屬前驅(qū)物、非金屬前驅(qū)物及制程氣體、清潔(cleaning)氣體的副產(chǎn)物在內(nèi)的廢氣，設(shè)置在所述制程腔室10與真空泵30之間。所述制程腔室10內(nèi)的廢氣通過所述真空泵30排出時(shí)通過所述等離子體反應(yīng)器100分解，經(jīng)過凈化后流動至所述真空泵30。然而，所述等離子體反應(yīng)器100不一定非要配置在所述制程腔室10與所述真空泵30之間，例如可以配置在所述真空泵30和所述洗滌器50之間，如圖1中(b)所示?？梢园惭b多個(gè)所述等離子體反應(yīng)器100重復(fù)地進(jìn)行所述廢氣的分解及凈化過程。所述制程腔室10、所述等離子體反應(yīng)器100、所述真空泵30和所述洗滌器50通過排氣線彼此連接。

所述制程腔室10的內(nèi)部形成真空環(huán)境用于執(zhí)行灰化(ashing)、沉積、蝕刻、微影、清洗和硝化等制程。本實(shí)施例以在所述制程腔室10中形成薄膜或進(jìn)行干蝕刻為例進(jìn)行說明。

當(dāng)未反應(yīng)金屬性前驅(qū)體分子經(jīng)過分解形成金屬性副產(chǎn)物或未反應(yīng)非金屬性前驅(qū)體分子經(jīng)過分解形成非金屬性副產(chǎn)物的情況下，蓄積于所述真空泵30的內(nèi)表面或所述洗滌器50的內(nèi)表面引起許多問題。反應(yīng)性氣體誘導(dǎo)使得所述未反應(yīng)金屬性前驅(qū)體分子或所述未反應(yīng)非金屬性前驅(qū)體分子在經(jīng)過分解后形成金屬氧化物微?；蚍墙饘傺趸镂⒘＃皇切纬山饘傩愿碑a(chǎn)物或非金屬性副產(chǎn)物。并且，能夠?qū)現(xiàn)原子或Cl原子的未反應(yīng)制程氣體及未反應(yīng)清潔氣體分解時(shí)生成且在流入所述真空泵30時(shí)與形成于所述真空泵30內(nèi)表面的金屬表面反應(yīng)引起腐蝕/蝕刻的活化的F-或Cl-變成包含HF、HCl、金屬原子F-0、金屬原子Cl-0或金屬原子F-Cl-0的非結(jié)晶合金形態(tài)。

參見圖2，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器100包含導(dǎo)管110、第一電極部120、第二電極部130和殼體140。首先，所述等離子體反應(yīng)器100的所述導(dǎo)管110為所述廢氣流動的路徑，例如具有內(nèi)部向長度方向貫通的圓筒形。所述導(dǎo)管110由包含氧化鋁、氧化鋯(ZrO₂)、氧化釔(Y₂O₃)、藍(lán)寶石、石英管、玻璃管等的高電介質(zhì)形成。

所述第一電極部120外插設(shè)置于所述導(dǎo)管110的外周面以環(huán)繞所述導(dǎo)管110的外周面，并且與所述第二電極部130彼此相隔，與所述第二電極部130之間引起等離子體放電。為了環(huán)繞設(shè)置在所述導(dǎo)管110的外周面，所述第一電極部120為管形狀。為了使得與所述第二電極部130之間能夠發(fā)生等離子體放電，所述第一電極部120通常起到驅(qū)動電極的作用。因此，所述第一電極部120被施加交流(AC)電壓。

參見圖2，所述第一電極部120為沿所述導(dǎo)管110的長度方向形成的長結(jié)構(gòu)，但不限于此?？梢韵蛩鰧?dǎo)管110與所述第一電極部120之間插入管結(jié)構(gòu)的所述緩沖部(未示出)，所述緩沖部(未示出)由具有導(dǎo)電性的物質(zhì)或電介質(zhì)形成，并且具有彈性使得所述導(dǎo)管110與所述第一電極部120緊密附著。

參見圖2，所述第二電極部130在所述導(dǎo)管110的一端或兩端與所述導(dǎo)管110連接成連通狀態(tài)。如上所述，所述第一電極部120起到被施加AC電壓的驅(qū)動電極的作用，因此，所述第二電極部130起到能夠與所述第一電極部120引起等離子體放電的接地電極的作用。因此，所述第二電極部130由金屬體形成。

參見圖2，所述第二電極部130的橫截面沿長度方向漸漸減小，但并不限于此，可以使所述第二電極部130的長度方向的橫截面為均勻形狀。根據(jù)所述第二電極部130連接至導(dǎo)管110的位置，第二電極部130，起到廢氣流入口131、廢氣排出口132的作用。

所述廢氣通過所述廢氣流入口131流入并向所述導(dǎo)管110流動。所述導(dǎo)管110的內(nèi)部存在具有預(yù)定壓力的所述廢氣。此處，向作為驅(qū)動電極的所述第一電極部120施加AC電壓時(shí)，與作為接地電極的所述第二電極部130之間開始出現(xiàn)電子的移動，發(fā)生等離子體放電以分解廢氣。

所述殼體140環(huán)繞所述導(dǎo)管110以保護(hù)所述導(dǎo)管110的外周面及外插于所述導(dǎo)管110的外周面的所述第一電極部120。所述殼體140與所述導(dǎo)管110的外周之間形成間隔空間。

另一方面，具有所述導(dǎo)管110因所述第一電極部120與所述第二電極部130之間發(fā)生的等離子體放電而可能受到損壞的問題。尤其，對應(yīng)于等離子體放電集中區(qū)域A的部分發(fā)生很大損傷。因此，本發(fā)明將所述導(dǎo)管110的厚度設(shè)置成所述等離子體放電集中區(qū)域A的厚度大于周邊部分的厚度。該結(jié)構(gòu)用于防止通過等離子體放電生成的帶電粒子通過電場離子轟擊所述導(dǎo)管100損壞所述導(dǎo)管110。

一般而言，等離子體放電集中區(qū)域A是所述第一電極部120與所述第二電極部130之間。參見圖2，本實(shí)施例中所述導(dǎo)管110的兩端側(cè)是所述第一電極部120與第二電極部130之間，因此相當(dāng)于等離子體放電集中區(qū)域A，該部分發(fā)生損傷。

因此，本實(shí)施例如圖2所示，當(dāng)所述第一電極部120設(shè)置在所述導(dǎo)管110的長度方向中央的情況下，所述導(dǎo)管110的厚度從長度方向中央沿著所述導(dǎo)管110的長度方向趨向所述導(dǎo)管110的兩端部逐漸增厚，即具有零(0)以上的增大率。參見附圖，所述導(dǎo)管110的長度方向中心的厚度t1逐漸增厚至所述導(dǎo)管110兩端部的厚度t2。

所述導(dǎo)管110包括長度方向的厚度相同的第一層111及等離子體放電集中區(qū)域A處的厚度大于周邊厚度的第二層112。分別制造所述導(dǎo)管110的所述第一層111和所述第二層112后再將所述第二層112內(nèi)插到所述第一層111使所述第一層111和所述第二層112形成一體，但不限于此，實(shí)際上還可通過層積、噴涂或浸漬(dipping)形成所述第二層112使所述第一層111與所述第二層112形成一體。如圖2所示，噴射于所述第一層111的導(dǎo)電物質(zhì)或電介質(zhì)微細(xì)地層積在所述第一層111的中心部分，因此所述第一層111的中心部分的厚度大于初始厚度，但不限于此，可以以不增加第一層111厚度的方式形成第二層112。在此狀況下，可以在分開制造第一層111與第二層112后將第二層112插入到第一層111內(nèi)。

如上所述，所述導(dǎo)管110由電介質(zhì)構(gòu)成，形成所述第二層112的電介質(zhì)包括比形成所述第一層11的電介質(zhì)耐蝕性高的高電介質(zhì)。尤其，當(dāng)所述第一層111由氧化鋁形成時(shí)，可以燒結(jié)氧化鋁和氧化釔混合粉末作為所述第二層112的材料，或者可以向氧化鋁材料添加抗濺鍍性強(qiáng)的氧化釔作為所述第二層112的材料。例如可以使用氮化硅(Si₃N₄)或氧化釔(Y₂O₃)。其原因在于所述第二層112直接受到所述第一電極部120與所述第二電極部130之間發(fā)生的等離子體放電的影響。因此，為了減少被等離子體放電蝕刻，使形成所述第二層112的物質(zhì)中含耐蝕性強(qiáng)的物質(zhì)。

并且，為了分別制造所述第一層111與所述第二層112后將所述第二層112內(nèi)插到所述第一層111形成一體，可以分別用含彈性物質(zhì)的材料形成所述第一層111和所述第二層112。當(dāng)所述第一層111與所述第二層112僅由電介質(zhì)制成的情況下，可能會發(fā)生即使將所述第二層112內(nèi)插到所述第一層111仍固定不良的問題。因此，用含有彈性物質(zhì)的材料分別制造所述第一層111與所述第二層112的情況下，所述第一層111與所述第二層112均有彈性，所述第二層112內(nèi)插于所述第一層111的情況下，所述第二層112緊密地固定于所述第一層111。因此，所述第一層111與所述第二層112形成一體，從而能夠防止所述第二層112從所述第一層111脫落、分離，但不限于此，除此之外可以只用電介質(zhì)分別形成所述第一層111與所述第二層112，在將所述第二層112內(nèi)插到所述第一層111時(shí)在所述第一層111與所述第二層112之間增設(shè)緩沖層(未示出)。

另外，如圖2所示，形成所述第二層112時(shí)可以使對應(yīng)于所述等離子體放電集中區(qū)域A的周邊區(qū)域的部分的厚度增加至預(yù)定厚度。其原因在于所述等離子體放電集中區(qū)域A的周邊區(qū)域并非完全不受等離子體放電的影響，因此即使不增加至相當(dāng)于等離子體放電集中區(qū)域A的周邊區(qū)域的厚度，但使之具有預(yù)定厚度能夠保護(hù)所述第一層111。

圖3顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器100a。對圖3所示的所述等離子體反應(yīng)器100a中與上述一個(gè)實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器100的構(gòu)成相同的構(gòu)成添加相同的附圖標(biāo)記并省略其具體說明，僅說明與一個(gè)實(shí)施例不同的構(gòu)成。

本實(shí)施例的區(qū)別在于所述導(dǎo)管110′的形狀。參見圖3，所述導(dǎo)管110′從長度方向的中心沿著所述導(dǎo)管110′的長度方向朝向兩端部直至設(shè)定位置具有均勻的形狀，然后從設(shè)定位置到所述導(dǎo)管110′兩端部具有更厚的均勻厚度。即，從所述導(dǎo)管110′的長度方向中心沿著所述導(dǎo)管110′的長度方向朝向所述導(dǎo)管110′兩端部直至設(shè)定位置具有均勻的厚度t1′，從所述設(shè)定位置到所述導(dǎo)管110′的兩端部具有比所述厚度t1′更厚的均勻厚度t2′。例如，所述厚度t1′為6mm至10mm，所述厚度t2′比所述t1′厚1mm至2mm。

圖4所示的所述等離子體反應(yīng)器100b是由圖3所示實(shí)施例的變形形態(tài)。參見圖4，根據(jù)本實(shí)施例，關(guān)于所述導(dǎo)管110的厚度，所述第一電極部120覆蓋的部分中因形成有所述第二層112而增厚的部分到相鄰所述第二電極部130的部分b的厚度薄至相當(dāng)于從所述導(dǎo)管110″的長度方向中心至設(shè)定位置的厚度t1′。其原因如上所述，所述等離子體放電集中發(fā)生于鄰近所述第一電極部120及所述第二電極部130的部分A，但所述第一電極部120與第二電極部13之間的等離子體放電集中度相對低。因此，對應(yīng)于該部分b的所述導(dǎo)管110的厚度薄至從所述導(dǎo)管110的長度方向中心至設(shè)定位置的厚度t1′。

圖5顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器100c。參見圖5，本實(shí)施例不同于圖2至圖4所示實(shí)施例之處在于所述第二電極部130a。本實(shí)施例中，所述第二電極部130a像所述第一電極部120一樣是個(gè)管形狀，外插設(shè)置于所述導(dǎo)管110a的外周面。此處，所述第二電極部130a設(shè)置在于與所述第一電極部120相隔設(shè)定間隔的位置。即，所述第一電極部120與所述第二電極部130a以所述導(dǎo)管110a的長度方向中心為基準(zhǔn)相隔設(shè)定間隔。

圖2至圖4所示實(shí)施例說明了所述第一電極部為被施加AC電壓的驅(qū)動電極，所述第二電極部是能夠在與所述第一電極部之間引起等離子體放電的接地電極，但不限于此。根據(jù)本實(shí)施例，所述第一電極部120與所述第二電極部130a均被施加AC電壓，但向所述第一電極部120與所述第二電極部130a中任意一個(gè)施加相對正(+)電壓，向另一個(gè)施加相對負(fù)(-)電壓，通過在兩個(gè)電極部之間形成電壓差引起等離子體放電。

本實(shí)施例中，所述導(dǎo)管110a是所述厚度以所述導(dǎo)管110a的長度方向中心為基準(zhǔn)趨向所述導(dǎo)管110a的兩端部逐漸變薄的形狀。本實(shí)施例中，所述第一電極部120與所述第二電極部130a以所述導(dǎo)管110a的長度方向?yàn)榛鶞?zhǔn)彼此相隔，因此所述第一電極部120與所述第二電極部130a之間成為等離子體放電集中區(qū)域A。因此，將對應(yīng)于所述導(dǎo)管110a的長度方向中心的位置厚度最厚，故即使等離子體放電集中在此也仍可最小化所述導(dǎo)管110a的損傷。

圖6所示的所述等離子體反應(yīng)器100d為圖5所示實(shí)施例的變形形態(tài)。本實(shí)施例中，所述導(dǎo)管110b中所述導(dǎo)管110b的長度方向中心的厚度厚，這與圖5所示的所述導(dǎo)管110a相似，但根據(jù)本實(shí)施例，以所述導(dǎo)管110b的長度方向中心為基準(zhǔn)直至朝向所述導(dǎo)管110b的兩端部的設(shè)定位置的厚度為加厚厚度t4′，從所述設(shè)定位置到所述導(dǎo)管110b兩端部的厚度為減薄厚度t3′。

圖7顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器200。圖7在圖1所示的所述等離子體反應(yīng)器100的基礎(chǔ)上還包括溫度傳感器157及冷卻單元。所述溫度傳感器157設(shè)置于所述殼體140的內(nèi)部。具體來講，附著在所述導(dǎo)管110的外周面或所述殼體140的內(nèi)周面感測所述導(dǎo)管110的表面溫度、所述殼體140的表面溫度或所述導(dǎo)管110和所述殼體140之間的間隔空間的溫度。如上所述，所述溫度傳感器157感測所述導(dǎo)管110或所述殼體140的表面溫度或所述間隔空間的溫度并將溫度信息發(fā)送到下述冷卻單元。為了更加安全地使用所述等離子體反應(yīng)器200，感測所述導(dǎo)管110的表面溫度比感測所述殼體140的表面溫度更加有湊效。本實(shí)施例以感測所述導(dǎo)管110的表面溫度為例進(jìn)行說明。

設(shè)置所述冷卻單元的目的在于防止通過所述導(dǎo)管110內(nèi)的等離子體放電分解所述廢氣時(shí)產(chǎn)生的熱引起過熱。其原因在于分解所述廢氣的過程中產(chǎn)生的熱直接傳遞到所述導(dǎo)管110。因?yàn)閭鬟f到所述殼體140的熱來自所述導(dǎo)管110，因此可能難以用于正確判斷所述導(dǎo)管110是否過熱。因此，將所述溫度傳感器157設(shè)置在所述導(dǎo)管110的表面比設(shè)置在所述殼體140的表面更加湊效，當(dāng)感測所述殼體140的表面溫度或間隔空間的溫度信息的情況下，優(yōu)選的是將作為判斷是否過熱的基準(zhǔn)的設(shè)定溫度設(shè)成比感測所述導(dǎo)管110的表面溫度信息時(shí)低。

如上所述，所述冷卻單元的作用是當(dāng)所述導(dǎo)管110的表面溫度為設(shè)定溫度以上時(shí)注入冷媒以冷卻所述導(dǎo)管110。所述冷卻單元包括控制部(未示出)、冷媒注入閥151和冷媒回收器153。所述控制部(未示出)判斷所述導(dǎo)管110是否過熱并通過冷媒冷卻所述導(dǎo)管110，但不限于此，除此之外可以通過鳴起警報(bào)或鎖定(lock)以停止所述等離子體放電。所述控制部(未示出)從所述溫度傳感器157接收所述導(dǎo)管110的表面溫度信息。如上所述，所述溫度傳感器157設(shè)置在所述導(dǎo)管110的外周面感測所述導(dǎo)管110的表面溫度信息，并將感測到的所述導(dǎo)管110的表面溫度信息發(fā)送到所述控制部(未示出)。由于所述控制部(未示出)中存儲有預(yù)先設(shè)定的溫度，因此從所述溫度傳感器157接收的所述導(dǎo)管110的表面溫度為預(yù)先設(shè)定的溫度以上時(shí)判斷所述導(dǎo)管110過熱。

更具體來說，所述控制部(未示出)存儲有第一設(shè)定溫度及第二設(shè)定溫度。所述第一設(shè)定溫度作為判斷所述導(dǎo)管110是否過熱的基準(zhǔn)溫度，是用于防止所述導(dǎo)管110損壞的最高溫度。所述控制部(未示出)在所述導(dǎo)管110的表面溫度信息為所述第一設(shè)定溫度以上時(shí)判斷所述導(dǎo)管110為過熱狀態(tài)并進(jìn)行冷卻。所述第二設(shè)定溫度作為判斷所述導(dǎo)管110是否已冷卻的基準(zhǔn)溫度。所述第二設(shè)定溫度的溫度值可以與所述第一設(shè)定溫度相同或小于所述第一設(shè)定溫度。所述第二設(shè)定溫度與所述第一設(shè)定溫度為相同的設(shè)定值的情況下，其效果是冷卻所述導(dǎo)管110的時(shí)間變短，所述第二設(shè)定溫度為低于所述第一設(shè)定溫度的設(shè)定值的情況下，所述冷卻單元的工作時(shí)間加長。

當(dāng)所述控制部(未示出)判斷出所述導(dǎo)管110過熱時(shí)，通過所述冷媒注入閥151向所述殼體140的間隔空間注入冷媒。所述冷媒包括冷媒氣體或冷卻水。貯存所述冷媒的貯存容器(未示出)和所述冷媒注入閥151互相連接，若所述控制部(未示出)判斷出所述導(dǎo)管110過熱，則通過所述冷媒注入閥151向所述殼體140的間隔空間注入冷媒。另外，所述殼體140形成有用于與所述冷媒注入閥151連接成連通狀態(tài)的冷媒注入孔133。通常，所述殼體140與所述冷媒注入閥151通過所述冷媒注入孔133連接成連通狀態(tài)。

所述殼體140中與所述冷媒注入孔133相對的位置還形成有冷媒排出孔134，所述冷媒排出孔134與所述冷媒回收器153連接成連通狀態(tài)。通過所述冷媒注入孔133注入所述殼體140的間隔空間的冷媒在所述殼體140的間隔空間流動以冷卻所述導(dǎo)管110，然后通過所述冷媒排出孔134排出至所述冷媒回收器153。所述冷媒回收器153例如由貯存槽153a及熱交換器153b構(gòu)成。排出至所述冷媒回收器153的所述冷媒貯存于所述貯存槽153a，通過所述熱交換器153b冷卻?；蛘撸梢韵韧ㄟ^所述熱交換器153b冷卻后再貯存至所述貯存槽153a中。為了重復(fù)利用貯存于所述冷媒回收器153內(nèi)的所述冷媒冷卻所述導(dǎo)管110，可以通過所述冷媒注入閥151向所述殼體140的所述間隔空間注入。以上說明了所述冷媒回收器153由貯存槽153a和熱交換器153b構(gòu)成，但不限于此，除此之外還可以以管路的形態(tài)構(gòu)成。以上說明了回收重復(fù)利用所述冷媒，但也可以不重復(fù)利用所述冷媒，而是從所述貯存槽排出廢棄。此處，是將空氣作為所述冷媒的情況，排出所述冷媒時(shí)可以用風(fēng)扇(fan)排出至外部。

通常，所述等離子體反應(yīng)器200一旦開始運(yùn)作便不停地持續(xù)工作，因此可能會因分解所述廢氣的過程中產(chǎn)生的高溫?zé)崃慷軗p。尤其，直接受到分解所述廢氣時(shí)發(fā)生的熱的所述導(dǎo)管110最有可能因過熱而受損。而如本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例設(shè)置所述冷卻單元的情況下，當(dāng)所述導(dǎo)管110的表面溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定溫度以上時(shí)注入所述冷媒氣體冷卻過熱的所述導(dǎo)管110，因此能夠防止所述導(dǎo)管110損壞，延長壽命。

另外，當(dāng)所述冷媒為冷卻水的情況下還包括所述絕緣部125。其原因在于所述第一電極部120外插設(shè)置于所述導(dǎo)管110外周面起到驅(qū)動電極的作用，因此向所述間隔空間注入所述冷卻水的情況下，直接接觸所述冷卻水的所述第一電極部120可能會受損，而且可能會發(fā)生短路(short)問題。即，所述絕緣部125保護(hù)所述第一電極部120。所述絕緣部125由絕緣體或電介質(zhì)形成，為外插設(shè)置于所述導(dǎo)管110的外周面而具有管形狀。并且，由于所述絕緣部125還環(huán)繞所述溫度傳感器157，因此保護(hù)所述第一電極部120和所述溫度傳感器157以免被所述冷卻水損壞。

圖8所示的等離子體反應(yīng)器200a是圖3所示的等離子體反應(yīng)器100a還包括所述溫度傳感器157和所述冷卻單元的實(shí)施例。圖9所示的等離子體反應(yīng)器200b是圖4所示的等離子體反應(yīng)器100b還包括所述溫度傳感器157和所述冷卻單元的實(shí)施例。圖10所示的等離子體反應(yīng)器300是圖5所示的等離子體反應(yīng)器100c還包括所述溫度傳感器157和所述冷卻單元的實(shí)施例。圖11所示的等離子體反應(yīng)器300a是圖6所示的等離子體反應(yīng)器100d還包括所述溫度傳感器157和所述冷卻單元的實(shí)施例。

圖12至圖14顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器400。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器400包括導(dǎo)管210、第一電極部220、第二電極部230、緩沖部(未示出)、殼體240、溫度傳感器250及冷卻單元260。首先，所述等離子體反應(yīng)器200的所述導(dǎo)管210為所述廢氣流動的流動路徑，具有內(nèi)部沿長度方向貫通的圓筒形。所述導(dǎo)管210由氧化鋁、氧化鋯(ZrO₂)、氧化釔(Y₂O₃)、藍(lán)寶石、石英管、玻璃管等高電介質(zhì)形成。尤其，燒結(jié)氧化鋁和氧化釔混合粉末使用或向氧化鋁材料熱噴涂具有抗濺鍍性強(qiáng)的氧化釔等進(jìn)行涂布的情況下耐蝕刻性上升。

所述第一電極部220外插設(shè)置于所述導(dǎo)管210上環(huán)繞其外周面，與下述的所述第二電極部230彼此相隔，在與所述第二電極部230之間引起等離子體放電。為環(huán)繞設(shè)置于所述導(dǎo)管210的外周面，所述第一電極部220為管形狀。由于所述第一電極部220起到驅(qū)動電極的作用，所以被施加AC電壓。參見圖12，所述第一電極部220是沿所述導(dǎo)管210的長度方向形成的長結(jié)構(gòu)，但不限于此。為了按不同的周期施加電壓，可以設(shè)置多個(gè)所述第一電極部220。所述導(dǎo)管210與所述第一電極部220之間插入有管結(jié)構(gòu)的緩沖部(未示出)。所述緩沖部由具有導(dǎo)電性的物質(zhì)形成，并且具有彈性以使得所述導(dǎo)管210與所述第一電極部220能夠緊密接觸。

所述第二電極部230在所述導(dǎo)管210的一端或兩端部與所述導(dǎo)管210連接成連通狀態(tài)。所述第二電極部230起到與所述第一電極部220之間引起等離子體放電的接地電極的作用。因此，所述第二電極部230由金屬體形成。從所述制程腔室10排出的所述廢氣通過各所述第二電極部230中任意一個(gè)所述第二電極部流入并在所述導(dǎo)管210中流動，然后從另一個(gè)所述第二電極部230排出。因此如圖12所示，各所述第二電極部230中任意一個(gè)所述第二電極部230形成有廢氣流入口201，另一個(gè)所述第二電極部230形成有廢氣排出口203。附圖顯示所述第二電極部230的橫截面沿著長度方向逐漸減小，但并不限于此，除此之外還可以使所述第二電極部230沿著長度方向具有均勻的橫截面。

所述廢氣通過所述廢氣流入口201流入并向所述導(dǎo)管210流動，所述導(dǎo)管210內(nèi)部存在具有預(yù)定壓力的廢氣。此處，向作為驅(qū)動電極的所述第一電極部220施加AC電壓的情況下，與作為接地電極的所述第二電極部230之間開始出現(xiàn)電子的移動，發(fā)生等離子體放電以分解廢氣。

所述殼體240環(huán)繞所述導(dǎo)管210以保護(hù)所述導(dǎo)管210的外周面及形成于所述導(dǎo)管210的外周面的所述第一電極部220。所述殼體240與所述導(dǎo)管210的外周面之間形成間隔空間。所述殼體一般由金屬形成。

所述溫度傳感器250設(shè)置在所述殼體240的內(nèi)部。具體來講，附著在所述導(dǎo)管210的外周面或所述殼體240的內(nèi)周面感測所述導(dǎo)管210的表面溫度、所述殼體240的表面溫度或所述導(dǎo)管210和所述殼體240之間的間隔空間的溫度。如上所述，所述溫度傳感器250感測所述導(dǎo)管210或所述殼體240的表面溫度、所述間隔空間的溫度并將溫度信息發(fā)送到下述冷卻單元260。為了更加安全地使用所述等離子體反應(yīng)器400，感測所述導(dǎo)管210的表面溫度比感測所述殼體240的表面溫度更加湊效。本實(shí)施例以感測所述導(dǎo)管210的表面溫度為例進(jìn)行說明。

設(shè)置所述冷卻單元260的目的在于防止所述導(dǎo)管110內(nèi)的等離子體放電分解所述廢氣時(shí)產(chǎn)生的熱引起過熱。其原因在于分解所述廢氣的過程中產(chǎn)生的熱直接傳遞到所述導(dǎo)管210。因?yàn)閭鬟f到所述殼體240的熱來自所述導(dǎo)管210，因此可能難以用于正確判斷所述導(dǎo)管210是否過熱。因此，將所述溫度傳感器250設(shè)置在所述導(dǎo)管210的表面比設(shè)置在所述殼體240的表面更加湊效，當(dāng)感測所述殼體240的表面溫度或間隔空間的溫度信息的情況下，優(yōu)選的是將作為判斷是否過熱的基準(zhǔn)的設(shè)定溫度設(shè)成比感測所述導(dǎo)管210的表面溫度信息時(shí)低。

如上所述，所述冷卻單元260的作用是當(dāng)所述導(dǎo)管210的表面溫度為設(shè)定溫度以上時(shí)注入冷媒以冷卻所述導(dǎo)管210。參見圖13，所述冷卻單元260包括控制部261、冷媒注入閥263和冷媒回收器264。所述控制部261判斷所述導(dǎo)管210是否過熱并通過冷媒冷卻所述導(dǎo)管110，但不限于此，除此之外可以通過鳴起警報(bào)或鎖定(lock)以停止所述等離子體放電。所述控制部261從所述溫度傳感器250接收所述導(dǎo)管210的表面溫度信息。如上所述，所述溫度傳感器250設(shè)置在所述導(dǎo)管210的外周面感測所述導(dǎo)管210的表面溫度信息，并將感測到的所述導(dǎo)管210的表面溫度信息發(fā)送到所述控制部261。由于所述控制部261中存儲有預(yù)先設(shè)定的溫度，因此從所述溫度傳感器250接收的所述導(dǎo)管210的表面溫度為預(yù)先設(shè)定的溫度以上時(shí)判斷所述導(dǎo)管210過熱。

更具體來說，所述控制部261存儲有第一設(shè)定溫度及第二設(shè)定溫度。所述第一設(shè)定溫度作為判斷所述導(dǎo)管210是否過熱的基準(zhǔn)溫度，是用于防止所述導(dǎo)管210損壞的最高溫度。所述控制部261在所述導(dǎo)管210的表面溫度信息為所述第一設(shè)定溫度以上時(shí)判斷所述導(dǎo)管210為過熱狀態(tài)并進(jìn)行冷卻。所述第二設(shè)定溫度作為判斷所述導(dǎo)管210是否已冷卻的基準(zhǔn)溫度。所述第二設(shè)定溫度的溫度值可以與所述第一設(shè)定溫度相同或小于所述第一設(shè)定溫度。所述第二設(shè)定溫度與所述第一設(shè)定溫度為相同的設(shè)定值的情況下，其效果是冷卻所述導(dǎo)管210的時(shí)間變短，所述第二設(shè)定溫度為低于所述第一設(shè)定溫度的設(shè)定值的情況下，所述冷卻單元260的工作時(shí)間加長。

當(dāng)所述控制部261判斷出所述導(dǎo)管210過熱時(shí)，通過所述冷媒注入閥263向所述殼體240的間隔空間注入冷媒。所述冷媒包括冷媒氣體或冷卻水。貯存所述冷媒的貯存容器(未示出)和所述冷媒注入閥263互相連接，若所述控制部261判斷出所述導(dǎo)管210過熱，則通過所述冷媒注入閥263向所述殼體240的間隔空間注入冷媒。另外，所述殼體240形成有與所述冷媒注入閥263連接成連通狀態(tài)的冷媒注入孔241。通常，所述殼體240與所述冷媒注入閥263通過所述冷媒注入孔241連接成連通狀態(tài)。

所述殼體240中與所述冷媒注入孔241相對的位置還形成有冷媒排出孔245，所述冷媒排出孔245與所述冷媒回收器264連接成連通狀態(tài)。通過所述冷媒注入孔241注入所述殼體240的間隔空間的冷媒在所述殼體240的間隔空間流動以冷卻所述導(dǎo)管210，然后通過所述冷媒排出孔245排出至所述冷媒回收器264。所述冷媒回收器264例如由貯存槽264a及熱交換器264b構(gòu)成。排出至所述冷媒回收器264的所述冷媒貯存于所述貯存槽264a，通過所述熱交換器264b冷卻?；蛘撸梢韵韧ㄟ^所述熱交換器264b冷卻后再貯存至所述貯存槽264a中。為了重復(fù)利用貯存于所述冷媒回收器264內(nèi)的所述冷媒冷卻所述導(dǎo)管210，可以通過所述冷媒注入閥261向所述殼體240的所述間隔空間注入。以上說明了所述冷媒回收器264由貯存槽264a和熱交換器264b構(gòu)成，但不限于此，除此之外還可以以管路的形態(tài)構(gòu)成。以上說明了回收重復(fù)利用所述冷媒，但也可以不重復(fù)利用所述冷媒，而是從所述貯存槽排出廢棄。此處，是將空氣作為所述冷媒的情況，排出所述冷媒時(shí)可以用風(fēng)扇(fan)排出至外部。

通常，所述等離子體反應(yīng)器400一旦開始運(yùn)作便不停地持續(xù)工作，因此可能會因分解所述廢氣的過程中產(chǎn)生的高溫?zé)崃慷軗p。尤其，直接受到分解所述廢氣時(shí)發(fā)生的熱的所述導(dǎo)管210最有可能因過熱而受損。而如本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例設(shè)置所述冷卻單元260的情況下，當(dāng)所述導(dǎo)管210的表面溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定溫度以上時(shí)注入冷媒氣體冷卻過熱的所述導(dǎo)管210，因此能夠防止所述導(dǎo)管210損壞，延長壽命。

當(dāng)所述冷媒為冷卻水的情況下還包括所述絕緣部225。其原因在于所述第一電極部220外插設(shè)置于所述導(dǎo)管210外周面起到驅(qū)動電極的作用，因此向所述間隔空間注入所述冷卻水的情況下，直接接觸所述冷卻水的所述第一電極部220可能會受損，而且可能會發(fā)生短路(short)問題。即，所述絕緣部225保護(hù)所述第一電極部220。所述絕緣部225由絕緣體或電介質(zhì)形成，為外插設(shè)置于所述導(dǎo)管210的外周面而具有管形狀。并且，由于所述絕緣部225還環(huán)繞所述溫度傳感器250，因此保護(hù)所述第一電極部220和所述溫度傳感器250以免被所述冷卻水損壞。

圖15顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器400a。本實(shí)施例中，所述第二電極部230a并非與所述導(dǎo)管210連接成連通狀態(tài)，而是像所述第一電極部220一樣外插設(shè)置于所述導(dǎo)管210上環(huán)繞其外周面。此處，第二電極部230a也是管形狀。當(dāng)所述第二電極部230a設(shè)置在所述導(dǎo)管210上時(shí)，與所述第一電極部220間隔設(shè)置。并且所述第一電極部220與所述第二電極部230a中任意一個(gè)被施加相對正(+)電壓，另一個(gè)被施加相對負(fù)(-)電壓。并且，所述第二電極部230a設(shè)置成環(huán)繞所述導(dǎo)管210的外周面的情況下，可以在所述導(dǎo)管210的兩端結(jié)合形成有廢氣流入口201或廢氣流出口202的凸緣(未示出)，用于與將所述等離子體反應(yīng)器400a連接至所述制程腔室10或所述真空泵30的排氣線。

圖16顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器400b。參見圖6，根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器400b包括以螺旋形環(huán)繞所述導(dǎo)管210的外周面的線圈部230′。當(dāng)從外部向所述線圈部230′施加電流時(shí)，所述線圈部230′發(fā)生射頻(RF)等離子體放電，從而能夠分解向所述導(dǎo)管110流動的所述廢氣。

圖17顯示根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器400c。參見圖17，所述等離子體反應(yīng)器400c的大部分構(gòu)成與上述圖12至圖14所示的等離子體反應(yīng)器400相同。但本實(shí)施例不包括溫度傳感器。本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)是不論所述導(dǎo)管210的表面溫度、所述殼體240的表面溫度或所述間隔空間的溫度如何都通過所述冷卻單元260實(shí)時(shí)地注入所述冷媒以防止所述導(dǎo)管210過熱。因此，本實(shí)施例不需要判斷所述導(dǎo)管210的表面溫度、上述殼體240的表面溫度或所述間隔空間的溫度是否過熱，因此省略所述冷卻單元260的控制部也無妨。

通過所述冷卻單元260注入冷媒可由作業(yè)人員手動完成，盡管附圖未示出，但可以增設(shè)定時(shí)器(未示出)控制所述冷卻單元260使得能夠在每個(gè)設(shè)定時(shí)間向所述間隔空間注入所述冷媒。

圖18所示的等離子體反應(yīng)器400d為從圖15所示的等離子體反應(yīng)器400a結(jié)構(gòu)中省略所述溫度傳感器的實(shí)施例，圖19所示的等離子體反應(yīng)器400e為從圖16所示的等離子體反應(yīng)器400b結(jié)構(gòu)中省略上述溫度傳感器的實(shí)施例，如圖17的所述等離子體反應(yīng)器400c一樣，是與感測所述導(dǎo)管210的表面溫度、所述殼體240的表面溫度或所述間隔空間的溫度無關(guān)地利用所述冷卻單元260實(shí)時(shí)防止所述導(dǎo)管210過熱的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明參見附圖所示的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但這只是用于例示，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多種變形及實(shí)施均等的其他實(shí)施例。因此本發(fā)明真正的技術(shù)保護(hù)范圍為技術(shù)方案規(guī)定的范圍。

工業(yè)實(shí)用性

利用本發(fā)明的處理等離子體反應(yīng)器發(fā)生的廢氣的等離子體反應(yīng)器的情況下，能夠制造出防止因等離子體放電及過熱而受損、延長壽命的等離子體反應(yīng)器。