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TW201616579A - 用於重氫回收之方法及設備 - Google Patents

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瑪努伊爾 雷維拉
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Abstract

本發明揭示用於自一高壓退火處理系統收回退火氣體之新穎方法、系統及設備。根據一實施例，僅當使用一貴重氣體例如重氫時，將來自該高壓退火處理系統之排放氣體引導至一氣體收回系統中。在將該退火氣體傳送至一散裝儲存分配單元之前，使該氣體與用於該高壓退火處理系統中之其他氣體分離且接著對該氣體進行加壓、過濾及純化。在一項實施例中，接著，將該收回氣體再次提供至該高壓退火處理系統以退火晶圓。

Description

用於重氫回收之方法及設備
本發明大體上係關於半導體製造程序。更特定言之，本發明係關於在半導體製造之一高壓退火程序期間使用貴重氣體(如重氫)之方法及設備。
在半導體製造程序期間，(例如)在氧化、氮化、矽化、離子植入及化學氣相沈積程序期間或之後對一半導體晶圓執行各種不同熱處理以在半導體晶圓上產生積體電路。
積體電路之有效製造之關鍵判定因素不僅包含程序溫度，而且包含處理時間及用於一特定應用或處理之一特定氣體或氣體之一混合物之濃度。通常將此三個因素視為判定處理效率之變量。舉例而言，藉由增加程序溫度同時保持氣體濃度恆定，將改良程序效率。類似地，藉由在相同溫度下增加氣體濃度，可改良程序效率。應注意，將半導體晶圓(或更精確言之積體電路)曝露至過多熱量通常使積體電路之品質以一不可逆且累積之方式降級。此係部分歸因於植入於晶圓上之各種載子及離子之擴散，其等之速率通常隨著溫度超線性地增加。各積體電路在整個製造程序期間具有總熱曝露之一可接受限制，其在先前技術中可稱為電路之熱預算。
隨著技術及裝置結構接近奈米級，受限之熱預算需求需要更高濃度之處理氣體。在含有雙原子氫之一成形氣體中退火晶圓(通常在 製造之後但在囊封或其他封裝步驟之前)已廣泛用於在半導體製造程序期間修復各種程序誘發之損害以及用於燒結程序，其在此項技術中稱為氫鈍化。退火或成形氣體一般併入大約2%至10%氫(H2)，其中剩餘部分係惰性氣體，諸如氮(N2)。
然而，進來許多研究者已報告，純(100%)重氫退火改良裝置特性及效能，諸如熱載子可靠性、電晶體壽命以及減少懸鍵及非所要電荷載子。裝置壽命之改良增加裝置之跨導(速度效能)。隨著裝置技術及結構移至所謂的「奈米技術」之精密度(sophistication)，新的高壓應用技術需要使用其他氣體，諸如氟(F2)、氨(NH3)及氯(Cl2)，其等可具高反應性或毒性。成形氣體(分壓)退火及/或純H2或D2退火通常在高於450℃之一溫度範圍進行，且更高溫度傾向於導致更佳效能。然而，隨著裝置尺度達到28nm或以下，第一金屬化之後之受限熱預算需要在或低於400℃之退火溫度，因此潛在地減少對半導體裝置效能之氫退火益處。
作為一替代例，氫或重氫高壓退火可導致極佳效能及改良。特定言之，高K閘極介電質裝置之氫及/或重氫退火在電荷減少、懸鍵減少及跨導增加中展示顯著效能改良。已(例如)在美國專利第6,913,961號及美國專利第6,833,306號中揭示此發現。對於下幾代半導體裝置技術而言，此改良對於使用高K閘極介電質之積體電路裝置之製造程序非常顯著。
高壓退火(特定言之，在氫(H2)或重氫(D2)環境中)可改良半導體裝置之效能。已(例如)在美國專利第8,481,123號中揭示此發現。在該專利中，標題為：Method For High Pressure Gas Annealing，揭示各種實施例以在一高壓環境中退火一矽基板晶圓。如在該專利中揭示，在一高壓退火程序中，高壓氫或重氫氣體用於各種退火程序中，諸如高K閘極介電質程序退火、金屬化後燒結退火及成形氣體退火。使用 高壓氣體可顯著改良裝置效能。舉例而言，其可增加裝置之壽命及其跨導，且其可減少懸鍵之數目。高壓氣體退火之主要優點之一者在於，在一給定溫度及/或一給定處理時間使用一經減少之熱預算成本達成裝置效能之此等改良，此係先進裝置技術之一本質需求。
已知，高壓技術之主要優點之一者在於，藉由在高壓下有效增加氣體濃度而增加反應速率。藉由增加處理氣體之壓力，處理氣體之密度將增加。氣體密度隨著壓力增加而大致線性地增加。舉例而言，若在5atm高壓條件下處理純100%氫或重氫，半導體矽所曝露至之氫或重氫的實際量係在大氣壓力下原始(100%)氫或重氫氣體之濃度的5倍。在分壓條件的情況下，若氫或重氫濃度為20%且在5atm壓力下處理矽晶圓，則使矽晶圓有效地曝露至在大氣壓力下100%氫或重氫之等效物。同樣地，在20atm下使用20%氫或重氫氣體處理將大致等效於在1atm下使用純(100%)氫或重氫氣體之處理結果之4倍。
藉由增加程序氣體之壓力，可減小處理溫度及程序時間兩者。隨著熱預算限制達到「極限位準」且隨著裝置技術達到28nm範圍，高壓處理變成一可行解決方案，其滿足或超越半導體製造技術中之許多熱處理需求。高壓處理可提供關於三個上述程序參數之下列益處；程序時間減小、程序溫度降低及程序氣體濃度減小。(1)藉由增加壓力，可降低程序溫度同時維持氣體濃度及程序時間不變，以便獲得等效或類似的程序結果。(2)藉由增加壓力，可顯著減小程序時間同時保持溫度及氣體濃度之其他參數不變，以便獲得等效或類似的程序結果。(3)藉由增加壓力，可減小程序氣體濃度同時維持時間及溫度參數不變，以便獲得等效或類似的程序結果。
在半導體製造中將高壓氫/重氫程序退火應用至高K閘極介電質程序退火、金屬化後燒結退火及成形氣體退火可在(例如)增加之裝置壽命、增強之跨導及減少之懸鍵數目方面達成裝置效能之一顯著改 良，且亦在一給定處理溫度及處理時間下達成顯著程序熱預算改良，此為先進裝置技術之一本質需求。
如在美國專利第8,481,123號中描述，來自外腔室之氣體與來自內腔室之氫/重氫氣體或其他毒性或可燃氣體同時釋放且混合。在通氣程序期間添加另一惰性氣體(諸如氮)藉此進一步減小自退火容器排放至大氣之反應氣體之濃度。在程序完成且使用於各種目的之氣體減壓之後，藉由在將剩餘氣體排放至大氣中之前沖洗退火容器之排氣閥或管附近或周圍之額外氮氣流而安全地移除截留於退火腔室中之任何剩餘殘留氣體。此經完成以避免濃縮氫或重氫直接曝露至大氣以防止一潛在危險條件。
高壓退火處理單元(如在美國專利第8,481,123號中描述)包括一垂直高壓處理系統，如在圖1中繪示。根據該發明，退火容器具有一雙腔室結構(包括一內腔室及一外腔室)，且將一反應性氣體(其可係可燃、毒性或危險的)限制於內腔室中。接著，藉由外腔室中含有之另一氣體所施加之外部壓力保護內腔室。倘若來自內處理腔室之處理氣體洩漏，則此設計提供一緩衝區，且因此其尤其提供兩個主要益處：其稀釋自內腔室洩漏之潛在危險氣體，且其防止洩漏氣體直接釋放至空氣中。在特定實施例中，使用一個以上外腔室以提供保護之多個層或緩衝區。在圖中展示之主要外部容器或外腔室包括三個組件：頂部37、本體39及底部38。在一些實施例中，此等外部容器組件係由具有對壓力之高應力點之316型不銹鋼材料製成。容器頂部37一般藉由螺釘附接至主容器本體39，且使用一炮閂式門鎖40將容器底部38附接至主容器39，在一些實施例中炮閂式門鎖40亦由316型不銹鋼材料製成。在此例示性設計中，當容器門打開以用於裝載及卸載時，容器底部與主容器分離。
在主容器內部，存在獨立控制各加熱器區之一4區主加熱器34。 加熱器元件34藉由一絕緣體33與容器壁絕緣。在此實施例中，在容器38之底部組件之頂部上亦存在一2區插入式加熱器24，其可自底部加熱晶圓固持器或晶舟22。晶舟固持一或多個半導體晶圓23，且在一些實施例中，其由石英製成。外部主容器具有冷卻水管線31來防止容器藉由容器內部之加熱器34過熱而超過安全溫度。在插入式加熱器24周圍放置石英蓋27，且其具有圍繞將進入之程序氣體加熱至程序溫度之插入式加熱器之石英螺線。程序氣體經由一氣體注射器26引入至內處理腔室(或管)21中，該程序氣體使管加壓。內程序腔室係由非金屬材料製成，諸如石英，且外腔室係由金屬或金屬合金製成，諸如不銹鋼。
在其他實施例中，兩個腔室係由具有高熔點之金屬材料製成。內腔室21將容器中之空間劃分為兩個區域，且此兩個區域中之氣體可被完全隔離且其等可具有不同壓力。程序腔室內部之氣體壓力(圖中指示為20)稱為一管壓力，且內腔室外部之壓力(圖中指示為30)稱為一殼壓力。外殼腔室藉由通常不同於處理氣體(可係高反應性、可燃或危險的)之氣體加壓。在一些實施例中，將惰性氣體(諸如氮氣)用於此目的。在圖中展示之例示性實施例中，氮氣經由一殼氮氣注入器50引入至外腔室中。圖亦展示兩個冷卻板(頂部32及底部28)，其等用於保護頂部冷卻板32上方及底部冷卻板28下方之溫度保護區域中之組件免受過熱之影響。在外腔室內部之殼壓力區域及處理腔室內部之管壓力區域藉由O型環25分離及密封。O型環36亦用於藉由防止惰性殼氣體自主容器洩漏至外部大氣而固持殼壓力。
等化或近等化殼氮氣30與管氫氣20之壓力將維持石英管之完整性而免於向內或向外崩塌。當管藉由氫/重氫或其他處理氣體完全加壓至指定壓力位準時，殼亦藉由氮或其他惰性氣體加壓至相同或相當之壓力位準。
當完成高壓處理時，將經由減壓排氣部29釋放管壓力20，且將經由殼壓力排氣部35釋放殼壓力30，該等管壓力20及殼壓力30可藉由一壓力控制閥41控制。藉由相同壓力控制閥或一組閥控制殼壓力及管壓力兩者。當壓力控制閥41釋放壓力時，殼中之氮氣及管中之氫氣或其他程序氣體同時經釋放至排氣。排放氣體經混合，且此使用氮氣有效稀釋處理氣體(諸如氫氣)且亦將兩個腔室之間的壓力差維持於一所要範圍內。在圖中展示之例示性實施例中，其中外腔室之體積為內腔室之體積之三倍，來自內腔室之處理氣體之濃度將經稀釋至其原始濃度之三分之一位準。舉例而言，當已在退火期間使用具有30%氫氣之一成形氣體時，排氣中之氫氣濃度將係約10%。藉助於與高壓處理單元相關聯之一計算裝置維持氣體壓力。一般技術者已知，一計算裝置之實例可係一可程式化邏輯、控制件及ASIC控制件或可與此一系統整合及/或相關聯之任何計算裝置。此外，將瞭解，內腔室及外腔室兩者內之壓力感測器可耦合至提供本文描述之控制之一電腦，且此控制可透過在電腦上執行之一軟體程式實施。
當壓力控制閥41開啟時，同時釋放兩個腔室之壓力，而氮氣及氫氣之氣體仍處於高壓下。儘管氫氣藉由來自殼之氮氣稀釋，但氫氣不應曝露至大氣。排氣管路(通常由不銹鋼製成)中之任何缺陷將氫氣釋放至大氣中。為防止來自不銹鋼管路中之缺陷之此非所要洩漏，在本發明之一些實施例中，圖1中之排氣管線不銹鋼管路42係由雙壁不銹鋼製成。在雙壁不銹鋼構造中，若第一或內氣體管路經歷一缺陷且氣體洩漏，則第二或外部保護管路將含有管路中之任何洩漏之氫氣。因此，氣體直接洩漏至大氣中之可能性顯著減小。藉由殼氮氣稀釋之氫氣在經由另一雙壁不銹鋼管線44移動至氫/重氫燃燒洗滌氣器45之前經由雙壁排氣管線42流動至稀釋槽43以進行進一步稀釋。在滌氣器燃燒氫氣及排氣中之任何可燃氣體之後，其將經燃燒之殘餘物釋放至 大氣中(藉由圖中之箭頭53指示)。尤其在不使用滌氣器之情況下，歸因於來自大氣之回流空氣(其通常具有遠低於排放氣體之溫度)排氣通氣管線最有可能將在管線內部具有水冷凝。冷凝可與氫氣反應，此係由於水(H2O)含有氧。此可係安全問題之一來源。為防止水冷凝且亦為增加通氣氫氣/重氫之稀釋，在一些實施例中，將額外氮氣注入排氣通氣管線中。圖1展示一氮氣注入管線56，其緊接著排氣通氣閥連接至排氣通氣管線，且此注入管線56充當氮氣之一恆定源以保證一氣體自滌氣器45之出口恆定溢流。根據至少一項實施例，在正常操作期間維持氮氣之低流量，以便防止通氣管線中之任何冷凝且維持氮氣自滌氣器45始終向外流動。在腔室減壓期間，可增加氮氣流以便進一步稀釋通氣氫/重氫或自退火容器排氣之任何其他潛在危險的處理氣體。
圖1展示作為經由罐49進入之處理氣體之高壓氫或重氫之一源。進入之處理氣體透過氣體管線54及48流動至氣體控制面板或箱46中，且其透過氣體管路51且透過氣體注入器26(在圖中未明確展示管路51與注入器26之間的氣體管線)注入處理腔室21中。進入之氫或重氫氣體可係100%純，且壓力通常為最小500PSI，且因此進氣管線(例如，54、48及51)及圍繞氣體罐或泵之各種零件可係高壓系統中最危險區域之一者。系統亦包含一H2/D2氣體面板，其中安裝所有氣體控制組件(未在圖中展示)。一H2/D2偵測器感測器安裝於控制面板內部。因此，氫或重氫感測器之存在使系統能夠區分用於退火基板晶圓之氣體。高壓退火處理系統不限於任何特定處理氣體，且可基於應用需求使用任何類型之氣體。
然而，當使用一貴重氣體(例如，重氫)作為退火氣體時，高壓退火處理單元將自排氣部安全地排出退火氣體。因此，排出且不再使用貴重氣體。不存在可自退火程序之排氣安全地提取所使用之貴重退火 氣體(例如，重氫)以供再使用之系統。
本發明揭示自用於在一半導體製造程序中退火複數個基板之一高壓退火程序系統之一排氣管線收回至少一第一退火氣體之系統、設備及電腦可讀媒體。在一實施例中，一氣體收回系統在接收關於一高壓退火處理(HPAP)系統中存在至少該第一退火氣體之一信號之後使用一第二氣體沖洗該氣體收回系統。此後，可使用一虹吸系統、一真空泵系統或其他泵系統自該排氣系統重導引退火氣體混合物，其中該至少第一退火氣體及該第二氣體經混合在一起以形成該氣體收回系統中之複數個氣體之一混合物。在重導引之後，可將該複數個氣體輸送至該氣體收回系統之一氣體分離單元，其中該氣體分離單元將該至少第一退火氣體與該複數個氣體分離，且其中該氣體分離單元可處置該複數個氣體之剩餘部分。
在該至少第一退火氣體離開該氣體分離單元之後，將該至少第一退火氣體輸送至該氣體收回系統之一熱交換單元以冷卻該至少第一退火氣體，且接著，可將該至少第一退火氣體引導至一氣體監測系統以監測該至少第一退火氣體之品質。若該分離氣體中之該至少第一退火氣體之濃度不高於一預定臨限值，則將該至少第一退火氣體重導引至該氣體分離單元以將該至少第一退火氣體與該複數個氣體分離。此後，將該至少第一退火氣體輸送至該氣體收回系統之一氣體加壓單元，其中使該至少第一退火氣體加壓至高於大氣壓力以產生一加壓之第一退火氣體。在一項實施例中，該氣體收回系統接著將該第一加壓退火氣體轉向至一過濾器及/或純化系統，收回該經純化及加壓之第一退火氣體，此後儲存該第一退火氣體用於分配至該高壓退火處理系統。在一項實施例中，在將該退火氣體與該高壓退火程序設備之該排氣系統中之非退火氣體混合之前，自該高壓退火程序設備直接接收來 自該退火氣體之該氣體混合物。
在另一實施例中，至少藉由判定該分離退火氣體中之該至少第一退火氣體之濃度測試該分離退火氣體之品質。在又一實施例中，將該分離退火氣體輸送回至該氣體分離單元包括使該分離退火氣體再次通過該熱交換單元。在一項實施例中，該至少第一退火氣體係重氫。在另一實施例中，該第二氣體係一惰性氣體(例如，氮氣)，其係用於HPAP系統之外腔室中之相同氣體。在又一實施例中，該氣體分離單元將該氣體加熱至一預定溫度，以便有效提取該至少第一退火氣體。在一項實施例中，藉由一自動化程序控制裝置傳輸關於該高壓退火處理單元之該排氣中存在至少該第一退火氣體之信號。在又一實施例中，僅在判定該至少第一退火氣體之該濃度高於一預定臨限值之後，該自動化程序控制裝置傳輸該信號。
在另一實施例中，該信號自控制該HPAP系統之一資料處理系統傳輸，且藉由控制該氣體收回系統之另一資料處理系統接收。在另一實施例中，自該HPAP傳輸之該信號自程式化及/或儲存於一資料處理系統中之一配方導出。在此實施例中，當另一配方藉由該HPAP系統使用時，該資料處理系統判定不使用一預定量之退火。在此一情況中，該HPAP系統將不提供該信號至該氣體收回系統以收回該氣體，且將安全地排出該退火氣體。
在又一實施例中，該第二氣體係用作一HPAP系統之外緩衝區之相同氣體，該外緩衝區圍繞該HPAP系統之一退火腔室中之該至少第一退火氣體。在另一實施例中，該經純化及加壓之第一退火氣體儲存於一或多個容器之一第一庫中，而一或多個容器之一第二庫耦合至該HPAP系統以針對一退火程序提供該至少第一退火氣體，而經收回之第一退火氣體儲存於該第一庫中。在又一實施例中，該第二庫可與該第一庫切換。
在一項實施例中，揭示一種半導體晶圓處理系統，該系統包括一HPAP系統，該HPAP系統具有：一內腔室，其經組態以將晶圓及一退火氣體或另一氣體固持在該內腔室中；及一外腔室，其圍繞該內腔室且經組態以固持一惰性氣體，而該內腔室固持該退火氣體或該另一氣體。該系統包含一氣體收回系統及一閥，該閥將該內腔室可切換地耦合至一大氣排氣或該氣體收回系統。該系統亦包含一資料處理系統，該資料處理系統耦合至該閥以控制該閥而在該內腔室中使用另一氣體時之大氣排氣與在該內腔室中使用該退火氣體時之氣體收回之間切換該閥。在一項實施例中，該氣體收回系統亦包含一低壓氣體捕獲系統以自該內腔室擷取該退火氣體，該低壓氣體捕獲系統透過該閥可切換地耦合至該內腔室。該氣體收回系統可進一步包含：一氣體分離單元，其耦合至該低壓氣體捕獲系統，該氣體分離單元經組態以將該退火氣體與一沖洗氣體分離；及一沖洗氣體泵，其耦合至該氣體分離單元且經組態以將該沖洗氣體泵抽至該氣體分離單元中。該氣體收回系統亦包含：一熱交換器，其耦合至該氣體分離單元，該熱交換器經組態以冷卻自該氣體分離單元輸出之該退火氣體；及一氣體純化器，其耦合至該熱交換器，該氣體純化器包含一或多個過濾器。此外，在一項實施例中，該氣體收回系統包含耦合至該氣體純化器以儲存經純化之退火氣體之一或多個儲存容器之一庫。
在另一實施例中，描述一種半導體晶圓處理系統。該系統包括一高壓退火系統，該高壓退火系統具有：一內腔室，其經組態以將晶圓及一退火氣體或另一氣體固持在該內腔室中；及一外腔室，其圍繞該內腔室且經組態以固持一惰性氣體，而該內腔室固持該退火氣體或該另一氣體。該系統進一步包括一氣體收回系統、將該內腔室可切換地耦合至一大氣排氣裝置或該氣體收回系統之一閥及一資料處理系統，該資料處理系統耦合至該閥以控制該閥而在該內腔室中使用該另 一氣體時之大氣排氣與在該內腔室中使用該退火氣體時之氣體收回之間切換該閥。在一項實施例中，該氣體收回系統可進一步包括：一氣體捕獲系統，其自該內腔室擷取該退火氣體，其中該氣體捕獲系統透過該閥可切換地耦合至該內腔室；一氣體分離單元，其耦合至該氣體捕獲系統，該氣體分離單元經組態以將該退火氣體與一沖洗氣體分離；一沖洗氣體源，其耦合至該氣體分離單元且經組態以將該沖洗氣體供應至該氣體分離單元中；一氣體純化器，其耦合至一選用熱交換器，該氣體純化器包含一或多個過濾器；及一或多個儲存容器之一庫，其耦合至該氣體純化器以儲存經純化之退火氣體。在一項實施例中，該氣體捕獲系統係一低壓氣體捕獲系統，而在另一實施例中，該氣體捕獲系統包含一泵，該泵將一清洗氣體泵抽至一HPAP系統之該內腔室中以將該退火氣體清洗出該內腔室且至該氣體收回系統中。在一項實施例中，該氣體收回系統之該沖洗氣體源包括一氣體泵。在又一實施例中，該氣體收回系統包括耦合至該氣體分離單元之一熱交換器，該熱交換器經組態以冷卻自該氣體分離單元輸出之該退火氣體。在一項實施例中，該氣體分離單元使用一分子篩系統(例如，滲透膜)來分離該退火氣體。在另一實施例中，該氣體分離單元使用一低溫程序系統來分離該退火氣體。在又一實施例中，該氣體分離單元使用一電解程序系統來分離該退火氣體。
20‧‧‧氣體壓力/管壓力
21‧‧‧內腔室/內處理腔室
22‧‧‧晶舟
23‧‧‧半導體晶圓
24‧‧‧加熱器
25‧‧‧O型環
26‧‧‧氣體注入器
27‧‧‧石英蓋
28‧‧‧底部冷卻板
29‧‧‧減壓排氣部
30‧‧‧殼壓力
31‧‧‧冷卻水管線
32‧‧‧頂部冷卻板
33‧‧‧絕緣體
34‧‧‧4區主加熱器
35‧‧‧殼壓力排氣部
36‧‧‧O型環
37‧‧‧容器頂部
38‧‧‧容器底部
39‧‧‧主容器本體
40‧‧‧炮閂式門鎖
41‧‧‧壓力控制閥
42‧‧‧排氣管線不銹鋼管/雙壁排氣管線
43‧‧‧稀釋槽
44‧‧‧雙壁不銹鋼管線
45‧‧‧滌氣器
46‧‧‧箱
48‧‧‧氣體管線/進氣管線
49‧‧‧罐
50‧‧‧殼氮氣注入器
51‧‧‧氣體管路/進氣管線
53‧‧‧箭頭
54‧‧‧氣體管線/進氣管線
56‧‧‧氮氣注入管線
200‧‧‧實施例
201‧‧‧氣體收回系統(GRS)
202‧‧‧高壓退火處理(HPAP)控制器
203‧‧‧氣體收回系統控制器/氣體收回控制器
204‧‧‧高壓退火處理(HPAP)系統
204A‧‧‧高壓退火處理(HPAP)系統
204B‧‧‧高壓退火處理(HPAP)系統
204C‧‧‧高壓退火處理(HPAP)系統
205A‧‧‧排氣管線
205B‧‧‧排氣管線
205C‧‧‧排氣管線
206‧‧‧流量控制閥
206A‧‧‧流量控制閥
206B‧‧‧流量控制閥
206C‧‧‧流量控制閥
207A‧‧‧排氣管線/氣體管線
207B‧‧‧排氣管線
207C‧‧‧排氣管線
208‧‧‧排氣系統/高壓退火處理(HPAP)排氣系統/高壓退火處理(HPAP)排氣部
209‧‧‧收回氣體管線
210‧‧‧流量控制閥/氮氣沖洗閥
212‧‧‧真空泵
213‧‧‧流量控制閥
214‧‧‧氣體分離單元
216‧‧‧熱交換單元
218‧‧‧氣體品質監測器
220‧‧‧流量控制閥
222‧‧‧增壓泵
224‧‧‧過濾器
226‧‧‧氣體純化器系統
228‧‧‧散裝儲存及分配單元
228A‧‧‧可切換庫
228B‧‧‧可切換庫
300‧‧‧流程圖
301‧‧‧方塊
303‧‧‧方塊
305‧‧‧方塊
307‧‧‧方塊
309‧‧‧方塊
311‧‧‧方塊
313‧‧‧方塊
315‧‧‧方塊
317‧‧‧方塊
319‧‧‧方塊
321‧‧‧方塊
323‧‧‧方塊
325‧‧‧方塊
400‧‧‧流程圖
401‧‧‧方塊
403‧‧‧方塊
405‧‧‧方塊
407‧‧‧方塊
500‧‧‧流程圖
501‧‧‧方塊
503‧‧‧方塊
505‧‧‧方塊
507‧‧‧方塊
600‧‧‧流程圖
601‧‧‧方塊
603‧‧‧方塊
605‧‧‧方塊
607‧‧‧方塊
700‧‧‧計算系統
701‧‧‧處理器
703‧‧‧記憶體
704‧‧‧圖形子系統
705‧‧‧裝置/無線收發器
707‧‧‧裝置/音訊IO裝置
708‧‧‧裝置/IO裝置
本發明藉由實例繪示且不限於隨附圖式之圖，其中相同元件符號指示類似元件，且其中：圖1展示一高壓基板退火腔室及相關聯組件之一例示性實施例。其使用一垂直高壓氣體腔室，且其進一步包括一進氣遞送系統及一排氣/通氣系統。
圖2展示在本發明之一實施例中結合一或多個高壓退火處理單元 之一例示性氣體收回系統之一圖解。
圖3係繪示在本發明之一實施例中結合一或多個高壓退火處理單元之一例示性氣體收回系統之一流程圖。
圖4係繪示如本發明之一實施例中所使用之高壓退火程序與一氣體收回系統之間的可程式化單元之一互動之一例示性程序之一流程圖。
圖5係繪示如本發明之一實施例中所使用之高壓退火程序與一氣體收回系統之間的可程式化單元之一互動之一例示性程序之一流程圖。
圖6係繪示在本發明之一實施例中所使用之監測經分離貴重氣體之品質之一例示性程序之一流程圖。
圖7繪示一可程式化計算裝置之一例示性系統，在一項實施例中，該裝置可自動控制氣體收回系統。
現將參考隨附圖式在下文中更完整描述本發明，在圖式中展示本發明之各種例示性實施例。然而，本發明可以諸多不同形式體現且不應解釋為限於在本文中闡述之實施例；實情係，提供此等實施例使得本發明將係透徹且完整的，且將本發明之範疇完整傳達給熟習此項技術者。同樣地，為解釋之目的，在以下描述中闡述許多具體細節，以便提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將明白，可在無此等具體細節的情況下實踐本發明。在本說明書中對「一項實施例」或「一實施例」或「另一實施例」之引用意謂結合實施例描述之一特定特徵、結構或特性可包含於本發明之至少一項實施例中。在本說明書之各處出現之片語「在一項實施例中」不必全部係指相同實施例。
在退火程序完成後，上文描述之退火系統安全地排出退火氣 體。然而，如在上文中描述，一些貴重退火氣體(例如，重氫)在排出時導致一昂貴退火程序。本發明旨在藉由提供使用本文描述之一氣體收回系統收回貴重退火氣體之方法、設備及系統而收回此等貴重氣體。
重氫(D2)係氫之一同位素，其在原子核中具有一質子及一中子。D2氣體係可用於HPAP系統中以處理半導體裝置晶圓之許多氣體之一者。D2氣體通常用於半導體裝置晶圓之退火中以改良效能特性。尤其在一高壓退火環境中，已知D2氣體在退火程序期間進一步增強半導體晶圓之品質。
然而，D2氣體極其昂貴(其成本通常為氫氣之30至40倍或更多)。此外，HPAP系統中之一典型退火程序僅消耗程序工具中之少量高壓重氫氣體環境，其中剩餘氣體安全通氣(排出)至大氣中。
為克服此問題，本文描述將自來自HPAP系統之排出氣體混合物(包括重氫、微量氧氣及百萬分之一(ppm)位準之水分)收回D2氣體之一新穎整合式減量方法、設備及系統。經收回之D2可接著經純化(99.9%)及安全加壓(在1500磅每平方英寸壓力表(psig)或高於1500psig之壓力下)以在半導體製造(例如，HPAP退火)程序中再使用。回收及再使用可顯著降低退火程序之成本。此外，亦可在包括可藉由一處理系統實行之指令之一非暫時性電腦可讀媒體上實施本文描述之任何方法之實施例。
應注意，雖然此揭示內容使用一或多個實施例論述將重氫用作貴重退火氣體之本發明，但一般技術者將瞭解，任何貴重退火氣體(可用於一退火程序中)可在HPAP系統中收回(回收)及再使用。
圖2描述結合一或多個HPAP系統204之氣體收回系統(GRS)201之一實施例200。HPAP系統之各者可類似於美國專利第8,481,123號中描述之高壓退火系統之一或多者，該案以引用之方式併入本文中。如在 圖2中展示，在一項實施例中，HPAP系統100可經修改以結合GRS 201運作，如藉由HPAP系統204繪示。具體而言，HPAP系統204具有一經修改排氣，其中退火氣體不與惰性氣體混合(如在圖1中展示)。代替性地，將內腔室之退火氣體及來自外腔室之惰性氣體同時釋放至單獨排氣管線205及207。具體而言，可將退火氣體釋放至排氣管線205中，退火氣體可自排氣管線205與GRS 201連接(使用流量控制閥206)或可自排氣管線205引導至與GRS 201連接之一排氣系統208，其中氣體可與自排氣管線207釋放之其他非退火氣體混合以用於將該等氣體安全地排出至大氣中。單獨排氣管線205及207確保針對收回僅處理用於HPAP系統204中之退火氣體且外腔室之惰性氣體不進入GRS 201。
在一替代實施例中，HPAP系統100可與GRS 201直接相關聯(即，不修改上文描述之排氣系統)。在此一實施例中，將內腔室之退火氣體及來自HPAP系統100之外腔室之惰性氣體同時釋放至一共同排氣管線中(而非將氣體釋放至單獨排氣管線205及207中)。來自共同排氣管線之氣體混合物可藉由流量控制閥206控制以將氣體混合物引導至GRS 201或至排氣系統208(氣體混合物可自排氣系統208安全地排出)。
再次參考圖2，在一項實施例中，一HPAP系統204可藉由一或多個HPAP控制器202控制。在圖2中繪示之實施例中，展示控制(諸)HPAP系統204之一HPAP控制器。HPAP控制器202可係一可程式化邏輯控制器。HPAP系統204經由流量控制閥206連接至HPAP排氣部208。在一項實施例中，HPAP排氣部208經整合於經由流量控制閥206連接之氣體收回系統201內。在一項實施例中，流量控制閥206係電腦可控制且判定經由排氣管線205自(諸)HPAP系統204釋放之退火氣體之流量，如在圖中展示。流量控制閥206可使用HPAP排氣部208將HPAP退火氣體混合物通氣至大氣，或可使氣體混合物流動至GRS 201。在一項實施例中，HPAP控制器202係與氣體收回系統201之氣體收回系統控制器203相關聯。在另一實施例中，氣體收回系統控制器203係一PLC。在此實施例中，PLC 203可控制流量控制閥206且可將退火氣體混合物自(諸)HPAP系統204引導至氣體收回系統201而非HPAP排氣系統208。在一項實施例中，氣體收回系統控制器203在自HPAP控制器202接收關於自(諸)HPAP系統204釋放一貴重退火氣體(例如，重氫)之一信號之後引導控制閥206以使氣體流向氣體收回系統201而非HPAP排氣系統208。
在一項實施例中，HPAP控制器202可耦合至HPAP排氣部208之一貴重退火氣體偵測器(未展示)。在另一實施例中，氣體偵測器可係(諸)HPAP系統204之一部分。在另一實施例中，HPAP控制器202或氣體收回系統控制器203可藉由所使用之一組可程式化指令(基於用於退火半導體晶圓之氣體之配方)意識到退火氣體。在又一實施例，一使用者或操作者可手動指示HPAP控制器202或氣體收回系統控制器203以引導(諸)HPAP系統204退火氣體排放至GRS 201。在任何情況下，無關於所使用之實施例，系統可意識到任何HPAP系統204是否正使用一貴重退火氣體。若HPAP控制器202接收關於存在來自氣體偵測器之一貴重退火氣體之一信號(經由藉由一使用者、程式或偵測器之一指令)，則HPAP控制器202可將一信號傳輸至PLC 203。在又一實施例中，氣體收回系統控制器203可經自動化或手動控制以將流量控制閥206引導至GRS 201(使用或不使用HPAP控制器202)。在接收指示收回氣體之信號後，PLC 203可接著控制且指示GRS 201之不同態樣以相應地執行，如本文描述。
如在圖2中展示，HPAP系統204A透過排氣管線205A經由控制閥206A連接至GRS 201。HPAP系統204B透過排氣管線205B經由控制閥206B連接至GRS 201，且HPAP系統204C透過排氣管線205C經由控制 閥206C連接至GRS 201。(諸)HPAP系統204A、204B及204C亦分別透過排氣管線207A、207B及207C連接至HPAP排氣部208。在此實施例中，排氣管線205A、205B及205C連接至HPAP系統204之內腔室，且排氣管線207A、207B及207C連接至HPAP系統204之外腔室。此外，流量控制閥206A、206B及206C連接至HPAP排氣部208，但亦可將所使用之退火氣體混合物(自排氣管線205)引導至GRS 201以收回氣體。閥206A、206B及206C之各者可係容許三種可能性之三通閥：(a)關閉(禁止流動通過閥)；(b)在一方向上開啟及(c)在另一方向上開啟。
使用HPAP系統204A作為一非限制性實例，描述(諸)HPAP系統204至GRS 201之連接。在一項實施例中，HPAP系統204A係由一內(程序)及外(包含)腔室組成。將一高壓惰性氣體(例如，氮氣)供應給外腔室。將一高壓貴重退火氣體(例如，高達370psig(25ATM)之重氫)自一高壓重氫散裝儲存及分配單元228供應至內HPAP腔室中。貴重退火氣體經由排氣管線205A自HPAP系統204A之內腔室排放，而HPAP系統204A之外腔室經由氣體管線207A同時排放惰性氣體。
在一項實施例中，使用流量控制閥206A以在已知一貴重退火氣體經由排氣管線205A引導朝向HPAP排氣部208時將HPAP子系統204A之內腔室之環境壓力排放氣體自排氣管線205A輸送至GRS 201。HPAP系統控制器202將關於排氣管線205A中存在貴重退火氣體之一信號傳輸至氣體收回系統控制器203以開始氣體收回程序。然而，若HPAP控制器202不傳輸信號，則退火氣體經選路通過HPAP排氣部208。在一項實施例中，HPAP排氣部208可係一典型廠內滌氣器。容許HPAP系統204A之外腔室經由排氣管線207A以一典型方式將在退火期間所使用之惰性氣體通氣至廠內滌氣器排氣部208。
如上文論述，在一項實施例中，各HPAP系統204可具有其自身之HPAP控制器202，各HPAP控制器202能夠獨立引導各控制閥206。在 一項實施例中，一單一HPAP控制器202可取決於各HPAP系統之退火程序中所使用之退火氣體而獨立控制流量控制閥206A、流量控制閥206B及流量控制閥206C之流量。因此，取決於(諸)HPAP系統204中存在一貴重退火氣體，一特定HPAP系統204可參與或可不參與氣體收回程序。舉例而言，若HPAP系統204A正排出一貴重退火氣體(例如，重氫)，且進一步已知，HPAP系統204B及204C正排出一非貴重退火氣體(例如，氫氣)，則HPAP控制器202可將指示僅在HPAP系統204A處存在一貴重退火氣體之一信號傳輸至氣體收回系統控制器203。繼而，氣體收回系統控制器203可指示流量控制閥206A以將排氣管線205A中之退火氣體混合物引導朝向收回程序，且亦可指示流量控制閥206B及206C以將排氣管線205B及205C中之氣體混合物排出至HPAP排氣部208。因此，在一項實施例中，可實施流量控制閥206之選擇性控制。當將收回一貴重退火氣體時，各流量控制閥206可將待收回之退火氣體(自其等各自排氣管線205)引導朝向收回氣體線209。
應注意，儘管圖2展示三個HPAP系統(HPAP系統204A、HPAP系統204B及HPAP系統204C)，但圖2表示描述本發明之一例示性系統；本發明不限於任何特定數目個HPAP系統。如上文揭示，氣體收回系統201之氣體收回系統控制器203在自HPAP控制器接收一信號後可引導流量控制閥206以使退火氣體混合物流動以開始收回程序或可將氣體混合物引導至HPAP排氣部208。在一項實施例中，在將流量控制閥206引導朝向收回退火氣體之前，氣體收回系統控制器203指示另一控制閥(未展示)以使用一惰性氣體(例如，氮氣)沖洗氣體收回系統201，如在210處展示。流量控制閥210連接至一氮氣沖洗源且可在氣體收回系統201中之各個點處沖洗GRS 201以使其對於典型所需之維護活動安全。藉由流量控制閥210之氮氣沖洗清洗具有可已在氣體收回系統中之任何殘餘氣體之氣體收回系統201。除安全顧慮外，此可經完成 以移除可能仍留在氣體收回系統中之任何微量氧氣或水分(或任何其他氣體)。在一項實施例中，氮氣沖洗210可經由收回氣體管線209連接至GRS 201。在使用一惰性氣體沖洗氣體收回系統201後，氣體收回系統控制器203可將貴重退火氣體混合物(含有雜質，如氧氣及水分)自流量控制閥206引導至GRS 201中。在一項實施例中，此可使用一真空泵212實現。應注意，一般技術者可使用任何其他已知機構替換一真空泵以將氣體混合物輸送朝向氣體收回系統201組件以收回貴重退火氣體。
如在圖2中展示，真空泵212與另一流量控制閥213連接，流量控制閥213可控制退火氣體混合物之方向。在一項實施例中，真空泵212係一乾化學真空泵且用於將含有重氫氣體之環境壓力排氣管線207泵抽至對於氣體收回系統201之重氫氣體分離單元214之適合工作壓力。乾化學真空泵212可經組態用於根據行業標準安全處置重氫氣體。在另一實施例中，使用一乾化學虹吸泵。在又一實施例中，泵212可用一氣體泵取代，該氣體泵將一惰性氣體泵抽至HPAP之內腔室中以清洗內腔室且藉此將退火氣體排放至氣體收回系統中。
最初，氣體收回系統控制器203引導流量控制閥以將退火氣體混合物引導至氣體分離單元214。氣體分離單元214可係可將貴重退火氣體與氣體混合物分離之任何單元，諸如一分子篩系統、一低溫系統或一電解系統。若使用D2作為一退火氣體，則可採用一D2氣體分離單元。氣體分離單元214將貴重退火氣體與包括氮氣及微量氧氣及水之氣體混合物分離。舉例而言，當使用重氫作為退火氣體時，取決於分離氣體之方法，若氣體分離單元基於氣體之滲透性分離氣體，則可加熱氣體混合物。此溫度控制可在氣體分離單元214內執行。在一項實施例中，當氣體分離單元214經組態以分離重氫氣體時，該氣體分離單元214包括一經加熱之鈀塗佈膜。經加熱之鈀塗佈膜將重氫氣體與 氮氣(沖洗)氣體以及可存在於排氣管線205中之其他低位準氣體分離。
經加熱之鈀塗佈膜係自其他氣體有效過濾一氣體之一分子篩系統之一實例；可替代地使用分子篩系統之其他實例。在其他實施例中，氣體分離單元可係一低溫系統，其經設計以使除退火氣體(例如，重氫)外之所有氣體在其中退火氣體仍為一氣體之一溫度範圍下同相轉變至一液體。在此低溫系統中，退火氣體可自其中其他氣體已經液化以藉此將退火氣體與其他氣體分離之腔室通氣。在又一實施例中，氣體分離單元可係使退火氣體燃燒之一電解系統。舉例而言，當在一電解系統中使用重氫作為退火氣體時，在存在氧氣(O2)的情況下，可使重氫(D2)燃燒以產生重水(D2O)且接著該電解系統可使用一習知電解程序以將D2與O2及D2O分離以產生純D2。在一些實施例中，一氣體分離單元可包含此等系統之一組合，諸如一低溫系統及一分子篩系統之一組合或一分子篩系統及一電解系統之一組合或一低溫系統及一電解系統之一組合等等。
自此，接著將重氫氣體引導至一熱交換單元216以冷卻氣體。藉由重氫氣體分離單元214將退火氣體混合物中之其他氣體及雜質輸送至通氣孔。針對重氫氣體分離單元214，亦可利用替代氣體分離/純化技術。在一項實施例中，熱交換單元216冷卻藉由重氫氣體分離單元214遞送之熱重氫氣體(具有超過200攝氏度之溫度)，藉此針對後續程序步驟製備收回之重氫氣體，如在本文中描述。
接著，將氣體引導朝向監測氣體混合物之純度(氣體混合物中之退火氣體之百分比)之一氣體品質監測器218。在一項實施例中，氣體品質監測器將關於退火氣體之純度之資料傳輸至氣體收回系統控制器203。在一項實施例中，氣體品質監測器218量測且對氣體收回系統控制器203報告收回重氫氣體之重氫氣體百分比及氧氣ppm位準。在一 項實施例中，可能在一再處理迴路中使用一額外乾化學增壓泵來達成所需再處理壓力。
若氣體混合物中之退火氣體之百分比低於一預定臨限位準(即，若其他氣體(例如，氮氣、微量氧氣、水蒸氣等等)處於高於預期之一濃度)，則氣體收回系統控制器203可經組態以再處理氣體。此再處理可藉由經由流量控制閥220及213將氣體轉向氣體分離單元214而發生。在一項實施例中，氣體收回系統控制器203可經組態以手動或程式化地判定預定臨限位準。若未判定氣體品質處在所需位準，則可經由流量控制閥220及213透過氣體分離單元214再處理收回氣體以達成所需氣體品質，如在下文描述。在另一實施例中，當已達成氣體純度之所需預定臨限位準時，連接至氣體收回系統控制器203之另一裝置可傳輸一信號。在又一實施例中，當已達成退火氣體純度之預定臨限位準時，氣體品質監測器218傳輸一信號至氣體收回系統控制器203。
在圖2中展示之實施例中，若判定退火氣體純度低於一預定臨限值，則氣體混合物經由流量控制閥220輸送朝向流量控制閥213。氣體收回系統控制器203可控制流量控制閥213及220之方向流以將氣體混合物重導引至氣體分離單元214以用於再處理。此程序可發生於一迴路中，直至達成所需氣體分離。舉例而言，在使用99.9%純重氫之一高壓退火程序中，可發生氣體之再處理直至氣體品質監測器偵測至少99.9%之重氫純度。若在氣體分離單元214處之退火氣體之首次處理期間，未達成99.9%之一氣體純度，則藉由氣體分離單元214再處理氣體。每當藉由氣體分離單元處理氣體時，藉由氣體品質監測器218監測其品質以確保氣體已達所需純度位準。此確保非退火氣體(如氮氣、氧氣及任何微量水)自經收回之退火氣體充分移除。在另一實施例中，氣體分離單元214亦可連接至一通氣孔以排出非退火氣體(如氮氣、氧氣及微量水)。
一旦達成退火氣體混合物之所需百分比臨限值，氣體收回系統控制器203便可引導流量控制閥220以將氣體輸送至增壓泵222(其中氣體經加壓以供再使用)。在一項實施例中，增壓泵222將自熱交換單元216接收之氣體加壓至至少1500psig。在一項實施例中，增壓泵222亦連接至通氣系統。接著，將加壓氣體輸送至過濾器224，其中氣體中之任何雜質在轉向氣體純化器系統226之前被移除，氣體純化器系統226使加壓氣體純化從而移除未經過濾器224過濾之任何微量雜質。在一項實施例中，氣體純化器226係一ppm位準氣體純化器且調節並清潔收回加壓氣體，從而使貴重退火氣體再次可用於(諸)HPAP系統204。在一項實施例中，氣體純化器226確保使退火氣體純化以達成99.99%純度之一品質。
接著，將加壓氣體輸送至散裝儲存及分配單元228，收回氣體可自散裝儲存及分配單元228再供應至(諸)HPAP系統204。在一項實施例中，散裝儲存及分配單元228由用於自增壓泵222遞送之經收回加壓退火氣體之容積儲存之若干ASME壓力容器構成。在另一實施例中，散裝儲存及分配單元228提供自動切換及壓力監測以用於同時再充填且再分配經收回加壓退火氣體至(諸)HPAP系統204。在一項實施例中，使收回退火氣體加壓(在輸送至散裝儲存及分配單元之前)至至少450psig以遞送至HPAP系統204。
在一項實施例中，散裝儲存及分配單元228包括複數個排，各排包含許多一或多個容器來儲存及/或分配收回退火氣體。在一項實施例中，各庫可用於儲存及/或分配至(諸)HPAP系統204。在另一實施例中，各庫可充當一儲存庫以儲存收回氣體，且亦可切換以充當一分配庫以將收回氣體遞送至(諸)HPAP系統204。此雙用途庫可在本文中稱為可切換庫。如在圖2中展示，散裝儲存及分配單元228包括兩個可切換庫228A及228B。庫228A將經純化及加壓(收回)之退火氣體儲存 於一或多個容器中，而庫228B耦合至(諸)HPAP系統204以針對一退火程序提供退火氣體。庫228A及228B係可切換的，即，任一庫可執行儲存或分配之功能性，如在本文中描述。
在一項實施例中，可切換庫228A及228B之功能性藉由PLC 203控制。舉例而言，在一項實施例中，PLC 203可監測在散裝儲存及分配單元228處之可用/收回退火氣體之數量。在一項實施例中，若可切換庫228B無法滿足(諸)HPAP系統204之需求(歸因於可切換庫228B中可用之退火氣體之低數量)，則PLC 203可指示可切換庫228A(假定當可切換庫228B係空或幾乎空時，可切換庫228A具有可用收回氣體)與可切換庫228B切換角色。在一項實施例中，HPAP控制器202可將一信號傳輸至PLC 203，該信號通知藉由GRS 201提供之退火氣體量不充足。在任何情況下，在此一案例中，可切換庫228A可承擔將收回氣體分配至(諸)HPAP系統204，而可切換庫228B可承擔儲存自純化器226接收之收回氣體之功能性。在另一實施例中，儲存及分配單元228可自主(或半自主)組態各庫之功能性，而不接收來自PLC 203之任何指令。在一項實施例中，PLC 203或儲存及分配單元228使用流量控制閥(未展示)來控制庫228A及228B之可切換功能性。
在其他實施例中，GRS 201可收回具有變化純度位準之退火氣體。在一項實施例中，儲存及分配單元228可接納可運送至另一方(例如，氣體分配商)之氣體鋼瓶中之收回退火氣體(例如，重氫氣體)之收集。在判定收回退火氣體不適用於(諸)HPAP系統204(例如，氣體具有低劣純度、收回氣體之數量不足等等)中之一情境中，收回退火氣體可經收集且運送至另一方(例如，用於進一步處理)。在又一實施例中，儲存及分配單元228亦可接納來自其他方(例如，氣體分配商)之新的退火氣體鋼瓶(例如，經完全處理之重氫(半級氣體))。在一項實施例中，自其他方接收之(諸)鋼瓶係認證鋼瓶，其中認證確保退火氣體之 品質/純度適合於為(諸)HPAP系統204使用。
除(諸)HPAP系統204之操作之附加靈活性外，能夠取代收回氣體鋼瓶之另一選用誘因可係藉由將收回重氫氣體(具有變化純度位準)運送至其他方而主張一信貸(例如，貨幣信貸、退火氣體配額信貸等等)。替代地，若收回退火氣體之純度位準適合為(諸)HPAP系統204使用，則鋼瓶亦可再出售給其他方(且視情況認證)。
一般技術者將瞭解，圖2之上述組件之任一者可用在本發明之技術領域中已知之等效物取代。此外，上文描述之各組件/單元可具有與氣體收回系統控制器/PLC 203相關聯之其自身之控制器以輸送氣體貫穿氣體收回系統201。
圖3繪示描述氣體收回系統之一實施例之一流程圖300。在方塊301，氣體收回系統接收關於存在必須在HPAP排氣管線205中收回之一退火氣體之一信號或指示。如上文揭示，僅當一貴重退火氣體(例如，重氫)僅用於一退火程序中時或在排氣中偵測到該氣體(例如，重氫)時，HPAP控制器202可經控制以傳輸一信號至氣體收回系統201之氣體收回系統控制器203。舉例而言，若一非貴重氣體(如氫氣)存在於HPAP排氣部208中或僅用於HPAP中一先前程序中，則不傳輸信號至GRS 201。在另一實施例中，HPAP控制器202僅在(例如，藉由一配方中之值)偵測或已知貴重退火氣體高於一特定臨限值時傳輸信號。舉例而言，基於用於退火基板晶圓之配方，若在配方中僅使用微量重氫，則收回氣體可係無用的。在此一情境下，HPAP控制器202可經組態(例如，基於配方)而不傳輸一信號至氣體收回系統201，且排氣管線205中之退火氣體混合物可經由HPAP排氣部208安全沖洗(使用氮氣)至大氣中(而非收回氣體混合物)。在此一情況中，將同時釋放來自排氣管線207及排氣管線205之氣體，使得該等氣體在HPAP排氣部208中混合。在一項實施例中，來自氮氣沖洗閥210之額外氮氣可用於確保 氣體安全排出至大氣中。
在一項實施例中，當使用重氫時，HPAP控制器202傳輸一信號至連接至GRS 201之氣體收回系統控制器203以起始氣體收回程序。在接收信號後，如方塊303處描述，使用一惰性氣體(例如，氮氣)沖洗GRS 201以自系統移除任何氣體殘餘物或雜質。在方塊305，GRS 201自收回氣體管線209引導退火氣體混合物(包含在氮氣沖洗期間使用之微量氮氣)。在另一實施例中，可使用一氣體泵來清洗具有退火氣體之內腔室，藉此將該氣體排放至氣體收回系統中。在方塊307，將氣體混合物引導朝向其中使退火氣體與氣體混合物分離之氣體分離單元214，且排出剩餘非退火氣體。氣體分離單元214可必須視需要加熱(或冷卻)氣體，以最佳地將退火氣體與氣體混合物分離。在方塊309，使經分離之退火氣體通過熱交換單元216，其中冷卻(或加熱，取決於用於分離退火氣體之程序)氣體。舉例而言，在一項實施例中，使用涉及鈀膜之一氣體分離程序之一重氫氣體分離單元214可必須將氣體溫度維持在最佳使重氫原子擴散通過鈀膜所需之一特定範圍。但應注意，各分離單元或方法可具有其自身需求，且因此，特定程序可取決於最佳地分離貴重退火氣體所需之條件。因而，本文描述之任何特定單元/組件之特定功能性或操作模式將視為非限制性實例。
在方塊311，(例如)藉由氣體品質監測器218監測提取氣體之品質。在方塊313，驗證所提取氣體之純度且若判定退火氣體低於一預定臨限值(即，氣體未充分純化以視為適用於(諸)HPAP系統204中之一退火程序)，則將氣體重導引至氣體分離單元214(方塊307)以進一步將退火氣體與非退火氣體(例如，氮氣及微量氧氣及/或水)分離。此程序繼續直至退火氣體之品質/純度高於一預定值。
一旦達成退火氣體之所需純度，在方塊315，使退火氣體加壓。 在一項實施例中，藉由增壓泵222使退火氣體加壓至至少1500psig。在方塊317，在方塊319儲存收回退火氣體以用於分配至一HPAP系統(例如，散裝儲存及分配單元228)之前，過濾收回退火氣體並使其進一步純化(例如，在一項實施例，分別藉由過濾器224及純化器226)。在方塊321，將收回退火氣體供應至(諸)HPAP系統204。在藉由(諸)HPAP系統204使用退火氣體且退火程序完成後，將氣體釋放至HPAP排氣管線205(方塊323)。在方塊325，HPAP控制器判定待收回排氣管線205中之氣體，且程序可再次開始。
圖4描述繪示如本發明之一實施例中所使用之高壓退火程序與一氣體收回系統之間的可程式化單元之一互動之一例示性程序之一流程圖400。方塊401表示一高壓退火處理系統之排氣管線205中之氣體混合物(由G表示)。退火氣體資訊(由x表示)藉由與高壓退火處理系統相關聯之一計算裝置接收，如在方塊403所表示。在一項實施例中，一旦接收氣體濃度資訊，與高壓退火處理系統相關聯之計算裝置可做出是否應傳輸一信號至氣體收回系統以開始收回該退火氣體之一判定。在一項實施例中，可基於一預定臨限值做出此一判定。舉例而言，在一項實施例中，當退火氣體之一混合物僅包括10%重氫時，高壓退火處理系統可經組態而不傳輸信號至氣體收回系統，因此不回收重氫。在另一實施例，賦予一使用者組態該系統而判定何時應傳輸起始氣體收回系統之信號之能力。一旦與氣體收回系統相關聯之一計算裝置(如在方塊405表示)接收信號，便可指示氣體收回系統之泵抽裝置以將排放氣體泵抽朝向氣體收回系統，如在方塊407表示。
圖5描述繪示如本發明之至少一項實施例中所使用之高壓退火程序與一氣體收回系統之間的可程式化單元之一互動之一例示性程序之一流程圖500。在一項實施例中，在方塊501，高壓退火處理系統計算來自排氣管線205之氣體混合物(由G表示)中之退火氣體(由x表示)之濃 度。在一項實施例中，此可經計算為：退火氣體之濃度=x/G
在一項實施例中，排氣管線205中之氣體濃度可藉由使用氣體感測器判定。在決策方塊503，HPAP控制器202可判定x/G是否大於一預定臨限值。在一項實施例中，此臨限值限制可藉由系統之一操作者或使用者程式化。如本文揭示，取決於所使用之氣體且在執行收回氣體之一成本效益分析後，可不同地組態此臨限值。舉例而言，若僅在排氣系統中找到微量貴重退火氣體(如重氫)，可判定收回氣體將比排出退火氣體更昂貴。因此，在一項實施例中，取決於臨限值限制設定，HPAP控制器202可經組態以排出退火氣體，如在方塊505展示。然而，若判定無貴重退火氣體，則不會滿足氣體濃度(x/G)之臨限值，且可將退火氣體輸送至HPAP排氣通氣孔，如在方塊505展示。然而，若判定濃度x/G高於預定臨限值，則HPAP控制器202可將指示排氣系統中存在一貴重退火氣體之一信號傳輸至氣體收回系統控制器203，如在方塊507展示。
在又一實施例中，基於用於退火基板晶圓之配方已知排氣管線205中之貴重退火氣體之濃度，且因此，可相應地組態HPAP控制器202。
圖6描述繪示用於本發明之一實施例中之監測經分離之貴重退火氣體之品質之一例示性程序之一流程圖600。在一項實施例中，氣體品質監測器218計算包含來自經分離之氣體混合物(由Y表示)之退火氣體(由x表示)之濃度之資料。儘管期望濃度Y實質上等於x之濃度，但可存在可導致退火氣體與氣體混合物之一低效分離之因素(例如，氣體分離單元214中之氣體溫度)。此資訊可藉由氣體收回系統控制器203接收，如在方塊601展示。在一項實施例中，氣體收回系統控制器203可計算氣體混合物Y中x之濃度，以判定分離氣體之品質或純度。如在 603展示，若判定x之濃度低於一預定臨限值，則可透過氣體分離單元再處理氣體混合物Y，如在605展示。可重複此程序直至已達成退火氣體之所需純度/品質。在一項實施例中，一旦已達成退火氣體之所需品質，氣體收回系統控制器203便可指示增壓泵以使氣體加壓而繼續如本文描述之氣體收回程序。
圖7係繪示一資料處理系統(諸如一計算系統700)之一方塊圖，計算系統700可與本發明之一項實施例一起使用。舉例而言，系統700可實施為一氣體收回系統之部分。在一項實施例中，系統700可表示氣體收回系統201之控制面板。在另一實施例中，系統700可係一可程式化邏輯控制器，諸如PLC 203或PLC 405或HPAP PLC 202或403。在又一實施例中，系統700可表示可直接或間接與氣體收回系統201互動或控制氣體收回系統201之任何計算裝置。在一項實施例中，系統700可與(諸)HPAP系統204之一控制器互動。系統700可具有一分佈式架構，該分佈式架構具有透過一網路耦合之分散單元，或其所有組件可整合至一單一單元中。計算系統700可實施為藉由韓國Poongsan Corporation實施之各種產品之部分。
舉例而言，計算系統700可表示執行上文描述之任何程序或方法之上文描述之任何資料處理系統。系統700可包含許多不同組件。此等組件可實施為積體電路(IC)、積體電路之部分、離散電子裝置或適用於一電路板(諸如計算系統之一母板或插卡)之其他模組，或實施為以其他方式併入電腦系統之一底盤內之組件。亦注意，系統700旨在展示電腦系統之許多組件之一高階視圖。然而，應理解，額外或更少組件可存在於特定實施方案中，且此外，所展示之組件之不同配置可出現在其他實施方案中。系統700可表示一桌上型電腦、一膝上型電腦、一平板電腦、一伺服器、一行動電話、一可程式化邏輯控制器、一個人數位助手(PDA)、一個人通信器、一網路選路器或集線器、一 無線存取點(AP)或轉發器、一機上盒或其等之一組合。
在一項實施例中，系統700經由一匯流排或一互連件710包含處理器701、記憶體703及裝置705至708。處理器701可表示一單一處理器或具有一單一處理器核心或包含於其中之多個處理器核心之多個處理器。處理器701可表示一或多個通用處理器，諸如一微處理器、一中央處理單元(CPU)或類似物。更特定言之，處理器701可係一複雜指令集計算(CISC)微處理器、精簡指令集計算(RISC)微處理器、極長指令字(VLIW)微處理器、或實施其他指令集之處理器或實施指令集之一組合之處理器。處理器701亦可係一或多個專用處理器，諸如一特定應用積體電路(ASIC)、一蜂巢式或基帶處理器、一場可程式化閘陣列(FPGA)、一數位信號處理器(DSP)、一網路處理器、一圖形處理器、一網路處理器、一通信處理器、一密碼處理器、一共處理器、一嵌入式處理器或能夠處理指令之任何其他類型之邏輯。
處理器701(其可係一低功率多核心處理器插座，諸如一超低電壓處理器)可充當一主處理單元及中心集線器以用於與系統之各種組件通信。此處理器可實施為一單晶片系統(SoC)。在一項實施例中，處理器701可係一基於Intel®Architecture CoreTM之處理器(諸如i3、i5、i7)或可自Intel Corporation,Santa Clara,Calif.購得之另一此處理器。然而，諸如可自Sunnyvale,Calif.之Advanced Micro Devices,Inc.(AMD)購得之其他低功率處理器、來自ARM Holdings,Ltd.之一基於ARM之設計或來自Sunnyvale,Calif.之MIPS Technologies,Inc.之一基於MIPS之設計或其等被授權人或採用者)可代替性地存在於其他實施例中。
處理器701經組態以實行用於執行本文論述之操作及方法之指令。系統700進一步包含與圖形子系統704通信之一圖形介面，圖形子系統704可包含一顯示控制器及/或一顯示裝置。
處理器701可與記憶體703通信，在一實施例中，記憶體703可經由多個記憶體裝置實施以提供給定量之系統記憶體。作為實例，記憶體可根據一基於電子裝置工程設計聯合協會(JEDEC)低功率雙倍資料速率(LPDDR)之設計，諸如當前LPDDR2標準、或稱為LPDDR3之下一代LPDDR標準，其將提供對LPDDR2之延伸以增加頻寬。作為實例，系統記憶體之2/4/8十億位元組(GB)可存在且可經由一或多個記憶體互連件耦合至處理器701。在各種實施方案中，個別記憶體裝置可具有不同封裝類型，諸如單晶粒封裝(SDP)、雙晶粒封裝(DDP)或四晶粒封裝(QDP)。在一些實施例中，此等裝置可直接焊接至一母板上以提供一較低輪廓解決方案，而在其他實施例中，裝置可經組態為一或多個記憶體模組，其等繼而可藉由一給定連接器耦合至母板。
記憶體703可係一機器可讀非暫時性儲存媒體，諸如一或多個揮發性儲存(或記憶體)裝置(諸如隨機存取記憶體(RAM)、動態RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、靜態RAM(SRAM))、或其他類型之儲存裝置(諸如硬碟機及快閃記憶體)。記憶體703可儲存包含藉由處理器701或任何其他裝置執行之可執行程式指令之序列之資訊。舉例而言，各種作業系統、裝置驅動器、韌體(例如，輸入輸出基本系統或BIOS)及/或應用之可執行碼及/或資料可經載入記憶體703中且藉由處理器701執行。一作業系統可係任何類型之作業系統，諸如來自Microsoft®之Windows®作業系統、來自Apple之Mac OS®/iOS®、來自Google®之Android®、Linux®、Unix®或其他即時或嵌入式作業系統，諸如VxWorks。
系統700可進一步包括IO裝置，諸如裝置705至708，其等包含(若干)無線收發器705、(若干)輸入裝置706、(若干)音訊IO裝置707及其他IO裝置708。無線收發器705可係一WiFi收發器、一紅外線收發器、 一藍芽收發器、一WiMax收發器、一無線蜂巢式電話收發器、一衛星收發器(例如，全球定位系統(GPS)收發器)或其他射頻(RF)收發器、網路介面(例如，乙太網路介面)或其等之一組合。
(諸)輸入裝置706可包含一滑鼠、一觸控板、一觸敏螢幕(其可與顯示裝置704整合)、一指標裝置(諸如一尖筆)及/或一鍵盤(例如，實體鍵盤或顯示為一觸敏螢幕之一虛擬鍵盤)。舉例而言，輸入裝置706可包含耦合至一觸控螢幕之一觸控螢幕控制器。觸控螢幕及觸控螢幕控制器可(例如)使用複數個觸敏技術之任一者以及其他近接感測器陣列或用於判定與觸控螢幕之一或多個接觸點之其他元件來偵測接觸及其移動或中斷，該複數個觸敏技術包含(但不限於)電容式、電阻式、紅外線及表面聲波技術。
音訊IO裝置707可包含一揚聲器及/或一麥克風來促進語音啟用功能，諸如語音辨識、語音複製、數位記錄及/或電話功能。其他選用裝置708可包含一儲存裝置(例如，一硬碟機、一快閃記憶體裝置)、(若干)通用串列匯流排(USB)埠、(若干)並列埠、(若干)串列埠、一印表機、一網路介面、一匯流排橋接器(例如，一PCI-PCI橋接器)、(若干)感測器(例如，一運動感測器(諸如一加速度計、陀螺儀)、一磁力計、一光感測器、羅盤、一近接感測器等等)或其等之一組合。選用裝置708可進一步包含一成像處理子系統(例如，一攝影機)，該成像處理子系統可包含用來促進攝影功能(諸如記錄照片及視訊剪輯)之一光學感測器，諸如一電荷耦合裝置(CCD)或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)光學感測器。特定感測器可經由一感測器集線器(未展示)耦合至互連件710，而取決於系統700之特定組態或設計，其他裝置(諸如鍵盤或熱感測器)可藉由一嵌入式控制器(未展示)控制。
為提供資訊(諸如資料、應用、一或多個作業系統及等等)之永久儲存，一大量儲存器(未展示)亦可耦合至處理器701。在各種實施例 中，為實現一更薄且更輕之系統設計以及改良系統反應，此大量儲存器可經由一固態裝置(SSD)實施。然而，在其他實施例中，大量儲存器可使用具有小量SSD儲存器之一硬碟機(HDD)實施以充當一SSD快取區以在電力關閉事件期間實現內容狀態及其他此資訊之非揮發性儲存，使得系統活動之重啟動上可發生一快速電力開啟。一快閃裝置亦可耦合至處理器701(例如，經由一串列周邊介面(SPI))。此快閃裝置可提供系統軟體之非揮發性儲存，包含一基本輸入/輸出軟體(BIOS)以及系統之其他韌體。
注意，雖然系統700經繪示具有一資料處理系統之各種組件，但其不旨在表示使組件互連之任何特定架構或方式；因而細節並不與本發明之實施例密切相關。亦將瞭解，網路電腦、手持式電腦、行動電話及具有較少組件或可能較多組件之其他資料處理系統亦可與本發明之實施例一起使用。
因此，已提供在一高壓氣體環境中收回用於半導體裝置中之氣體之方法、設備及電腦可讀媒體。儘管已參考特定例示性實施例描述本發明，但將明白，可在不脫離如申請專利範圍中闡述之本發明之更廣精神及範疇的情況下，對此等實施例做出各種修改及改變。因此，本說明書及圖式將被視為一繪示性而非一限制性意義。
200‧‧‧實施例
201‧‧‧氣體收回系統(GRS)
202‧‧‧高壓退火處理(HPAP)控制器
203‧‧‧氣體收回系統控制器/氣體收回控制器
204‧‧‧高壓退火處理(HPAP)系統
204A‧‧‧高壓退火處理(HPAP)系統
204B‧‧‧高壓退火處理(HPAP)系統
204C‧‧‧高壓退火處理(HPAP)系統
205A‧‧‧排氣管線
205B‧‧‧排氣管線
205C‧‧‧排氣管線
206‧‧‧流量控制閥
206A‧‧‧流量控制閥
206B‧‧‧流量控制閥
206C‧‧‧流量控制閥
207A‧‧‧排氣管線/氣體管線
207B‧‧‧排氣管線
207C‧‧‧排氣管線
208‧‧‧排氣系統/高壓退火處理(HPAP)排氣系統/高壓退火處理(HPAP)排氣部
209‧‧‧收回氣體管線
210‧‧‧流量控制閥/氮氣沖洗閥
212‧‧‧真空泵
213‧‧‧流量控制閥
214‧‧‧氣體分離單元
216‧‧‧熱交換單元
218‧‧‧氣體品質監測器
220‧‧‧流量控制閥
222‧‧‧增壓泵
224‧‧‧過濾器
226‧‧‧氣體純化器系統
228‧‧‧散裝儲存及分配單元
228A‧‧‧可切換庫
228B‧‧‧可切換庫

Claims (29)

  1. 一種自用於在一半導體製造程序中退火複數個基板之一高壓退火處理系統之一排氣收回至少一第一退火氣體之方法，其包括：接收關於在該高壓退火處理系統中存在至少該第一退火氣體之一信號；使用一第二氣體沖洗一氣體收回系統；將該至少第一退火氣體引導至該氣體收回系統，其中將該至少第一退火氣體及該第二氣體混合在一起以在該氣體收回系統中形成複數個氣體之一混合物；在該引導之後，在該氣體收回系統之一氣體分離單元中分離該複數個氣體，其中該氣體分離單元實質上將該至少第一退火氣體與該複數個氣體分離以產生一經分離之退火氣體；將該經分離退火氣體輸送至該氣體收回系統之一熱交換單元；在該氣體收回系統之一氣體監測系統中測試該經分離退火氣體以監測該經分離退火氣體之品質，其中若該經分離退火氣體具有低於一預定臨限值之該至少第一退火氣體之一濃度，則：將該經分離退火氣體輸送回至該氣體分離單元以再處理該經分離退火氣體，及再測試該經分離退火氣體之品質；將該經分離退火氣體輸送至該氣體收回系統之一氣體加壓單元，其中使該經分離退火氣體加壓超過大氣壓力以產生一加壓之第一退火氣體；將該第一加壓退火氣體輸送至一純化系統；及 在將該經純化及加壓之第一退火氣體再使用於該高壓退火處理系統中之前，儲存該加壓第一退火氣體達至少一段時間。
  2. 如請求項1之方法，其中至少藉由判定該經分離退火氣體中之該至少第一退火氣體之該濃度測試或再測試該經分離退火氣體之品質。
  3. 如請求項1之方法，其中將該經分離第一退火氣體輸送回至該氣體分離單元包括使該經分離第一退火氣體再次通過該熱交換單元。
  4. 如請求項1之方法，其中該第一退火氣體係重氫且該第二氣體係一惰性氣體。
  5. 如請求項1之方法，其中該氣體分離單元將該氣體加熱至一預定溫度，以便有效提取該至少第一退火氣體。
  6. 如請求項1之方法，其中藉由一自動化程序控制裝置傳輸關於該高壓退火處理系統之該排氣中存在至少該第一退火氣體之該信號。
  7. 如請求項6之方法，其中該自動化程序控制裝置僅在判定該第一退火氣體之該濃度高於一預定臨限值之後傳輸該信號。
  8. 如請求項1之方法，其中自控制該高壓退火處理系統之一第一資料處理系統接收該信號，且藉由控制收回該第一退火氣體之該方法之一第二資料處理系統接收該信號。
  9. 如請求項8之方法，其中該信號係自儲存於該第一資料處理系統中之一第一配方導出，且當藉由該第一資料處理系統使用之一第二配方不包含一預定量之該第一退火氣體時，該第一資料處理系統不提供該信號至該第二資料處理系統。
  10. 如請求項1之方法，其中該第二氣體係用於該高壓退火處理系統 中作為圍繞該高壓退火處理系統之一退火腔室中之該第一退火氣體之一外緩衝器之相同氣體。
  11. 如請求項1之方法，其中該經純化及加壓之第一退火氣體儲存於一或多個容器之一第一庫中，而一或多個容器之一第二庫耦合至該高壓退火處理系統以針對一退火程序提供該第一退火氣體，而經收回之第一退火氣體儲存於該第一庫中，且其中該第二庫可與該第一庫切換。
  12. 一種包括指令之非暫時性電腦可讀媒體，該等指令在藉由包含一或多個處理器之一處理系統實行時執行自用於在一半導體製造程序中退火複數個基板之一高壓退火處理系統之一排氣收回至少一第一退火氣體之一方法，該方法包括：接收關於在該高壓退火處理系統中存在至少該第一退火氣體之一信號；使用一第二氣體沖洗一氣體收回系統；將該至少第一退火氣體引導至該氣體收回系統，其中將該至少第一退火氣體及該第二氣體混合在一起以在該氣體收回系統中形成複數個氣體之一混合物；在該引導之後，在該氣體收回系統之一氣體分離單元中分離該複數個氣體，其中該氣體分離單元實質上將該至少第一退火氣體與該複數個氣體分離以產生一經分離之退火氣體；將該經分離退火氣體輸送至該氣體收回系統之一熱交換單元；在該氣體收回系統之一氣體監測系統中測試該經分離退火氣體以監測該經分離退火氣體之品質，其中若該經分離退火氣體具有低於一預定臨限值之該至少第一退火氣體之一濃度，則：將該經分離退火氣體輸送回至該氣體分離單元以再處理該 經分離退火氣體，及再測試該經分離退火氣體之品質；將該經分離退火氣體輸送至該氣體收回系統之一氣體加壓單元，其中使該經分離退火氣體加壓超過大氣壓力以產生一加壓之第一退火氣體；將該第一加壓退火氣體輸送至一純化系統；及在將該經純化及加壓之第一退火氣體再使用於該高壓退火處理系統中之前，儲存該加壓第一退火氣體達至少一段時間。
  13. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中至少藉由判定該經分離退火氣體中之該至少第一退火氣體之該濃度測試或再測試該經分離退火氣體之品質。
  14. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中將該經分離第一退火氣體輸送回至該氣體分離單元包括使該經分離第一退火氣體再次通過該熱交換單元。
  15. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該第一退火氣體係重氫且該第二氣體係一惰性氣體。
  16. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該氣體分離單元將該氣體加熱至一預定溫度，以便有效提取該第一退火氣體。
  17. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中藉由一自動化程序控制裝置傳輸關於該高壓退火處理系統之該排氣中存在至少該第一退火氣體之該信號。
  18. 如請求項17之非暫時性電腦可讀媒體，其中該自動化程序控制裝置僅在判定該第一退火氣體之該濃度高於一預定臨限值之後傳輸該信號。
  19. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中自控制該高壓退火 處理系統之一第一資料處理系統接收該信號，且藉由控制收回該第一退火氣體之該方法之一第二資料處理系統接收該信號。
  20. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該第二氣體係用於該高壓退火處理系統中作為圍繞該高壓退火處理系統之一退火腔室中之該第一退火氣體之一外緩衝器之相同氣體。
  21. 如請求項19之非暫時性電腦可讀媒體，其中該信號係自儲存於該第一資料處理系統中之一第一配方導出，且當藉由該第一資料處理系統使用之一第二配方不包含一預定量之該第一退火氣體時，該第一資料處理系統不提供該信號至該第二資料處理系統。
  22. 如請求項12之非暫時性電腦可讀媒體，其中該經純化及加壓之第一退火氣體儲存於一或多個容器之一第一庫中，而一或多個容器之一第二庫耦合至該高壓退火處理系統以針對一退火程序提供該第一退火氣體，而經收回之第一退火氣體儲存於該第一庫中，且其中該第二庫可與該第一庫切換。
  23. 一種半導體晶圓處理系統，其包括：一高壓退火系統，其具有一內腔室，該內腔室經組態以將晶圓及退火氣體或另一氣體固持於該內腔室中；且具有一外腔室，該外腔室圍繞該內腔室且經組態以固持一惰性氣體，而該內腔室固持該退火氣體或該另一氣體；一氣體收回系統；一閥，其將該內腔室可切換地耦合至一大氣排氣或該氣體收回系統；一資料處理系統，其耦合至該閥以控制該閥以在該內腔室中使用該另一氣體時之大氣排氣與該內腔室中使用該退火氣體時之氣體收回之間切換該閥； 其中該氣體收回系統進一步包括：一氣體捕獲系統，其自該內腔室擷取該退火氣體，該氣體捕獲系統透過該閥可切換地耦合至該內腔室；一氣體分離單元，其耦合至該氣體捕獲系統，該氣體分離單元經組態以將該退火氣體與一沖洗氣體分離；一沖洗氣體源，其耦合至該氣體分離單元且經組態以將該沖洗氣體供應至該氣體分離單元中；一氣體純化器，其耦合至該熱交換器，該氣體純化器包含一或多個過濾器；一或多個儲存容器之一庫，其耦合至該氣體純化器以儲存經純化之退火氣體。
  24. 如請求項23之半導體晶圓處理系統，其中該氣體捕獲系統係(a)使用一真空泵以將該退火氣體自該內腔室抽出之一低壓氣體捕獲系統，或(b)將一清洗氣體泵抽至該內腔室中以將該退火氣體清洗出該內腔室之一氣體泵。
  25. 如請求項23之半導體晶圓處理系統，其中該沖洗氣體源包括一氣體泵。
  26. 如請求項23之半導體晶圓處理系統，其進一步包括：一熱交換器，其耦合至該氣體分離單元，該熱交換器經組態以冷卻自該氣體分離單元輸出之該退火氣體。
  27. 如請求項23之半導體晶圓處理系統，其中該氣體分離單元使用一分子篩系統分離該退火氣體。
  28. 如請求項23之半導體晶圓處理系統，其中該氣體分離單元使用一低溫程序系統分離該退火氣體。
  29. 如請求項23之半導體晶圓處理系統，其中該氣體分離單元使用一電解程序系統分離該退火氣體。
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