JP2012506155A - 処理システムからの熱を回収する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

廃棄流出物から熱を回収する方法及び装置を本明細書に開示する。一部の実施形態では、装置は、気体又は液体処理のために構成された第１の処理チャンバと、液体処理のために構成された第２の処理チャンバと、コンプレッサ及び第１の熱交換器を有するヒートポンプとを含むことができ、コンプレッサは、第１の処理チャンバから排出された第１の廃棄物を使用するように構成され、第１の熱交換器は、熱をその間で伝達するように構成された第１及び第２の側面を有し、第１の側面は、それを通過して液体反応剤を第２の処理チャンバ内に流すように構成され、第２の側面は、それを通過して第１の処理チャンバからの加圧された第１の廃棄物を流すように構成される。一部の実施形態では、液体反応剤を第２の処理チャンバに入る前に更に加熱するために、加熱器をヒートポンプと第２の処理チャンバの間に配置することができる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、一般的には、半導体、フラットパネル、太陽電池、又は他のシリコン及び薄膜処理チャンバ及び機器に関し、より具体的には、こうした処理システムからの熱を回収する方法及び装置に関する。

半導体、フラットパネル、太陽電池、及び他のシリコン又は薄膜の処理システムにおいて、多くの処理は、液体又は気体反応剤の予熱をこの処理システムでの使用の前に必要とする。反応剤は、多くの場合、ユーズポイント加熱器のような加熱器又は類似の加熱装置を用いて使用直前に加熱される。処理の後、処理システムから廃棄された流出物（例えば、使用済み又は「汚れた」水又は化学剤、及び気体排出物など）は、典型的に廃棄物処理システムに誘導され、廃棄物が処理及び／又は廃棄される。非常に多くの場合に、これらの廃棄物は、それらを廃棄するか又はより冷たい媒体で希釈することができる前に冷却されるか又は周囲空気に熱を消散する必要があり、多くの場合に、これも次に同じく除去する必要がある。

反応剤の予熱は、有意な量のエネルギを必要とし、これは、製造コストを増大させる可能性があるので、本発明は、こうした製造コストの低減を容易にするために廃棄流出物からの熱を回収する方法及び装置に関する。

廃棄流出物から熱を回収する方法及び装置を本明細書に開示する。一部の実施形態では、装置は、液体処理のために構成された処理チャンバと、熱をその間で伝達するように構成された第１及び第２の側面を有し、第１の側面がそれを通過して液体反応剤を処理チャンバ内に流すように構成され、第２の側面がそれを通過して廃棄物を処理チャンバから流すように構成された第１の熱交換器と、第１の熱交換器の第１の側面に沿って配置されて液体反応剤を処理チャンバに入る前に加熱する加熱器とを含む基板処理システムを含む。

一部の実施形態では、基板処理システムは、廃熱を蓄えた第１の廃液を供給する廃熱源と、チャンバの内部容積に反応剤を供給するように構成された反応剤源が連結された第１の処理チャンバと、廃熱源と処理チャンバの内部容積内に反応剤を流す流入反応剤ラインとの間に連結され、廃熱源からの熱を流入反応剤ライン内の反応剤に伝達するように構成されたヒートポンプとを含むことができる。一部の実施形態では、ヒートポンプは、コンプレッサと第１の熱交換器とを含むことができ、コンプレッサは、廃熱源と熱交換器の第１の側面とに沿って連結され、第１の廃液が熱交換器の第１の側面を通過して流れる前に第１の廃液を加圧し、第１の熱交換器の第２の側面は、反応剤が通過して流れるように構成される。

一部の実施形態では、システムは、反応剤を第１の処理チャンバに入る前に加熱するために第１の熱交換器の第２の側面に沿って配置された加熱器を更に含む。一部の実施形態では、廃熱源は、液体又は気体処理のために構成された処理チャンバ、圧縮空気システム、空気分離コンプレッサからの排出物、軽減化デバイスからの気体排出物又は液体冷却剤、又は電気及び／又は機械機器からの熱風又は液体冷却剤などのうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。

一部の実施形態では、第１の処理チャンバは、液体処理のために構成され、廃熱源は、気体処理のために構成された第２の処理チャンバを含み、第２の処理チャンバからの気体排出物として第１の廃熱を供給する。

一部の実施形態では、システムは、熱をその間で伝達するように構成された第１及び第２の側面を有する第２の熱交換器を更に含み、第２の熱交換器の第１の側面は、反応剤が通過して第１の処理チャンバ内に流れるように構成され、第２の熱交換器の第２の側面は、第１の処理チャンバから排出された第２の廃液が通過して流れるように構成される。

本発明の１つの態様では、廃棄流出物から熱を回収する方法を開示する。一部の実施形態では、基板を処理する方法は、液体反応剤を処理システム内に流すための第１の側面と、処理チャンバから廃棄物を直接に又は中間リザーバからポンピングして流すための第２の側面とを有する熱交換器に連結された液体処理のために構成された処理チャンバを準備する段階と、熱交換器の第２の側面を通過して流れる廃棄物からの熱を熱交換器の第１の側面を通過して流れる反応剤に伝達することによって液体反応剤を予熱する段階と、予熱された液体反応剤を熱交換器と処理チャンバの間に配置された加熱器を使用して望ましい温度に加熱する段階とを含む。

一部の実施形態では、基板を処理する方法は、液体反応剤を予熱するために熱交換器の第１の側面を通過して液体反応剤を流す段階と、予熱した液体反応剤を加熱器を使用して望ましい温度に加熱する段階と、加熱液体反応剤を液体処理のために構成された処理チャンバに流す段階と、処理廃棄物をチャンバから（直接に又は中間リザーバからポンピングして）熱交換器の第２の側面を通して流し、熱交換器の第１の側面を通過して流れる液体反応剤を予熱する段階とを含む。

一部の実施形態では、基板を処理する方法は、反応剤を廃熱源に連結したヒートポンプを通して流し、廃熱源から反応剤に熱を伝達することによって反応剤を加熱する段階と、基板を処理するために加熱反応剤を処理チャンバに流す段階とを含むことができる。一部の実施形態では、基板を処理する方法は、第１の熱交換器の第１の側面を通して反応剤を流し、第１の熱交換器の第２の側面を通過して流れる加圧廃熱流体から熱を伝達することによって反応剤を加熱する段階と、基板を処理するために加熱反応剤を処理チャンバに流す段階とを含むことができる。一部の実施形態では、廃熱源又は廃熱流体は、気体処理のために構成された処理チャンバ、圧縮空気システム、空気分離コンプレッサからの液体廃棄物、排出物、又は液体冷却剤、軽減化デバイスからの気体排出物又は液体冷却剤、又は電気及び／又は機械機器からの熱風又は液体冷却剤などのうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。

他の及び更に別の実施形態は、以下の「発明を実施するための形態」に説明する。

本発明の上述の特徴を詳細に理解することができるような方法で、上記で要約した本発明のより詳細な説明を添付図面に一部を示す実施形態を参照することによって行うことができる。しかし、本発明は、他の同等に有効な実施形態を受け入れることができるので、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すのみであり、従って、その範囲の制限と考えないものとすることに注意されたい。

理解を容易にするために、諸図に共通な同一要素を表すために可能な時は同一の参照番号を使用した。図面は一定比率ではなく、かつ説明目的のために単純化されている場合がある。

本発明の一部の実施形態による処理システムの概略図である。 本発明の一部の実施形態による半導体処理システムを示す図である。 本発明の一部の実施形態による半導体処理システムを示す図である。 本発明の一部の実施形態による半導体処理システムを示す図である。 本発明の一部の実施形態による半導体処理システムを示す図である。 本発明の一部の実施形態による半導体処理システムを示す図である。 本発明の一部の実施形態による熱回収装置を示す図である。 本発明の一部の実施形態による廃棄流出物から熱を回収する方法の流れ図である。 本発明の一部の実施形態による廃棄流出物から熱を回収する方法の流れ図である。 本発明の一部の実施形態による廃棄流出物から熱を回収する方法の流れ図である。

処理システムにおいて廃棄流出物から熱を回収して利用する方法及び装置を本明細書に開示する。本発明の方法及び装置は、処理システムからの廃熱（例えば、処理チャンバからの廃棄流出物、並びに処理システムの他の構成要素によって発生した廃熱）を利用して同じ及び／又は他の処理システムで使用される前の流体を予熱することにより、基板処理システム（例えば、半導体、フラットパネル、太陽電池、又は他のシリコン及び薄膜処理システム）におけるエネルギ消費の低減を有利に促進にする。廃棄流出物の熱の低減は、廃棄の軽減化又は他の手段によるなどの廃棄流出物の以後の処理に対して更に有利である。

図１は、本発明の一部の実施形態による概略的な処理システムを示している。処理システム１は、加熱した入力（気体又は液体）を必要とする処理を作動させることができる。図１の実施形態では、冷超純水（ＵＰＷ）のような入力２が、処理チャンバ３に供給されている。処理システムは、複数の廃熱源４、５、６を更に含む。廃熱源は、以下でより詳細に説明するように、処理機器、軽減機器、又は空気処理機器などとすることができる。一部の実施形態では、廃熱源（例えば、廃熱源４）は、処理チャンバ３と廃熱源４とを接続する破線で示すように、処理チャンバ３それ自体からの廃棄流出物とすることができる。処理システム１は、廃熱源５、６からの熱を廃棄物システム１０内での廃棄の前に処理チャンバ３への入力に伝達して加熱する１つ又はそれよりも多くのヒートポンプ７を含む。適合性があれば、廃熱源５、６は、集められて同じヒートポンプを通過することができる（図示のように）。代替的に、適合性のない廃熱は、個別のヒートポンプシステムを通過することができる（図示せず）。任意的に、予熱器（熱交換器８のような）は、ヒートポンプ７に適合性のない排出物／廃棄物からの熱を廃棄物システム１１内での廃棄の前に処理チャンバ３への入力２に伝達するために使用することができる。一部の実施形態では、廃棄物システム１０及び／又は１１は、同じ廃棄物システムである。同じく任意的に、加熱器９を設けることができ、処理のための望ましい温度まで必要に応じて入力２が更に加熱される。このシステムの多くの変形を以下に説明する。

図２は、本発明の一部の実施形態による基板処理システム１００を示している。半導体処理システム１００は、湿潤処理（例えば、湿潤ベンチ処理）を行うように構成された処理チャンバ１０２を含むことができる。処理チャンバ１０２は、加熱を必要とする流入液体反応剤とそれから熱を回収することができる廃棄流出物とを有する液体処理のために構成されたあらゆる適切な処理チャンバとすることができる。適切な処理チャンバとしては、プレサーマル又はポストストリップ湿潤洗浄などのような湿潤ケミカル化学エッチング又は洗浄のために構成されたあらゆる単一基板又はバッチ洗浄システムを含むことができる。例示的な処理チャンバとしては、カリフォルニア州サンタクララ所在の「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｉｎｃ．」から入手可能である「ＯＡＳＩＳ ＳＴＲＩＰ（登録商標）」又は「ＯＡＳＩＳ ＣＬＥＡＮ（登録商標）」チャンバが挙げられる。

図１に示すように、処理チャンバ１０２は、基板１１４を保持する基板支持器１１２を含むことができる。基板１１４は、結晶シリコン（例えば、Ｓｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化シリコン、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープ又は非ドープポリシリコン、ドープ又は非ドープシリコンウェーハ、パターンド又は非パターンドウェーハ、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、カーボンドープ酸化シリコン、シリコン窒化物、ドープシリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、ディスプレイ基板（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ランプディスプレイ、その他）、太陽電池アレイ基板、発光ダイオード（ＬＥＤ）基板などのような処理されるあらゆる適切な材料とすることができる。基板１１４は、２００ｍｍ又は３００ｍｍ直径ウェーハ、並びに矩形又は正方形パネルのような様々な寸法を有することができる。基板１１４の前側表面は、親水性、疎水性、又はその組合せとすることができる。前側表面は、パターン化することができ、又はその上に配置されたホトマスクのような１つ又はそれよりも多くのパターン層を有することができる。

基板１１４は、基板支持器１１２の表面上に形成された凹部１１６内に配置することができる。凹部１１６は、例えば、反応剤の浴内に基板１１４を浸漬するために使用することができる。反応剤は、支持器１１２上に配置されたノズル１１８によって供給することができる。凹部１１６は、基板支持器の表面内に形成された窪みに制限されることを要しない。従って、凹部１１６は、例えば、基板１１４を基板の周囲で支持するように構成されたエッジリング又はブラケット（図示せず）によって形成することができ、その場合、基板１１４は、凹部の基部を形成する。基板支持器は、基板１１４の裏側の約３ｍｍ下に配置されたプレート（図示せず）を更に含むことができる。このプレートは、メガソニック周波数範囲又は約８００から約２０００ｋＨｚでの音波を放射することができる変換器（図示せず）を含むことができる。

流体給送ポート（図示せず）は、基板支持器１１２内にプレートを通過して配置することができ、プレートと基板１１２の裏側の間の３ｍｍの間隙（図示せず）を処理中に液体で満たすように流体が供給される。液体は、例えば、洗浄処理中の撹拌を提供するための手段として、又はウェーハを加熱する方法として基板１１４にメガソニックエネルギを伝達する担体の機能を果たす。基板支持器１１２は、持ち上げ／回転機構を更に含むことができ、それは、例えば、基板１１４の前側表面にわたって均一に反応剤を制御的に拡げるのに利用することができる。処理チャンバ１０２の上部は、処理チャンバ内にかつ基板１１４の前側に流れる空気を清浄化するフィルタ（図示せず）を含むことができる。

ノズル１１８は、処理チャンバ１０２の壁で流入流体ライン１０４に連結することができる。ノズルは、基板１１４の前側表面上に気体、蒸気、又は液体を直接流すように設けることができる。一部の実施形態では、ノズル１１８は、反応剤を凹部１１６を満たすように、従って、反応剤内に基板１１４の前側が浸漬されるように分注することができる。一部の実施形態では、ノズルは、反応剤を基板１１２の前側表面全面にわたって均一に拡がるように分注することができる。例えば、前側表面は、前側表面を反応剤で覆うのに十分な回転速度を維持しながら反応剤で基板１１４の前側表面を覆うのに十分な流量で反応剤を分注することによって反応剤で覆うことができる。

反応剤源１０８は、流入流体ライン１０４を通じて処理チャンバ１０２に連結され、例えば、ノズル１１８を通じて処理チャンバ１０２に液体反応剤を供給する。加熱器１２０は、処理チャンバ１０２で使用する前にそれを通過して流れる液体を加熱するために流体ライン１０４に沿って配置することができる。加熱器１２０は、例えば、熱損失をできるだけ小さくするように処理チャンバ１０２にできるだけ接近し、流体ライン１０４に沿ったあらゆる適切な地点に配置することができる。加熱器１２０は、例えば、ユーズポイント加熱器又は望ましい温度に反応剤を加熱するための他の適切な加熱装置とすることができる。例えば、一部の実施形態では、反応剤源１０８によって供給される液体反応剤は、摂氏約１５から約１８０度の温度にあるとすることができる。一部の実施形態では、加熱器１２０は、摂氏約３５から約１８０度の温度に液体反応剤を加熱することができる。

熱交換器１０３は、加熱器１２０の上流で流入流体ライン１０４に沿って配置され、反応剤源１０８から来る液体反応剤は、加熱器１２０を通過して流れる前に予熱される。熱交換器１０３は、一般的に、熱をそれらの間で伝達するようにロバストに熱的連結された第１の側面及び第２の側面を含む。熱交換器１０３の第１の側面は、流入流体ライン１０４に沿って連結され、それによって反応剤源１０６によって供給された液体反応剤がこの側面を通過して流れる。熱交換器１０３の第２の側面は、それを通過して処理チャンバ１０２からの廃棄物を流すために処理チャンバ１０２の廃棄物ライン１０６に沿って連結することができる。

処理チャンバ１０２から来る廃棄物内に蓄積された熱は、熱交換器１０３を通じて処理チャンバ１０２に供給される液体反応剤に伝達される。例えば、一部の実施形態では、処理の後に処理チャンバ１０２から排出される廃棄物は、摂氏約３０から約１８０度の温度にあるとすることができる。廃棄物内に蓄積された熱は、従って、処理チャンバ１０２に供給される液体反応剤を予熱するために使用することができ、それによって液体反応剤を加熱するために加熱器１２０によって必要とされる電力が低減される。一部の実施形態では、廃棄物ライン１０６から伝達された熱を使用する液体反応剤の予熱は、加熱器１２０によるエネルギ消費を少なくとも約２０％低減することができる。

熱交換器１０３は、２つの液体の間の熱を交換するためのあらゆる適切な熱交換器とすることができ、利用することができる物理的空間に依存したあらゆる適切な寸法のものとすることができる。一部の実施形態では、熱交換器１０３は、非加圧システムとすることができ、その場合、廃棄物は、重力を受けて熱交換器の第２の側面を通過して流れることができる。一部の実施形態では、熱交換器１０３は、加圧システムとすることができ、その場合、廃棄物は、例えば、タンク又は中間リザーバ１０５内に集めることができ、熱交換器の第２の側面を通過してポンピングすることができる。

個別の構成要素として示されているが、一部の実施形態では、熱交換器１０３は、上述の両方の機能を供給する単一デバイス内で加熱器１２０と一体化することができる。一部の実施形態では、熱交換器１０３は、処理チャンバ１０２と一体化することができ、それによって液体反応剤は、熱交換器を通過して処理チャンバに送出される前により低い温度に加熱されることを要するのみで、熱交換器は、望ましい処理温度に液体反応剤の温度を上昇させることができ、又は熱交換器は、それへの加熱器の取付けを可能にするように構成された出口を有することができる。

廃棄物ライン１０６は、処理チャンバ１０２の基部に連結することができる。処理チャンバ１０２の基部は、図１に示すような水平である必要はなく、基部に配置されてそれに連結された廃棄物ライン１０６を有するドレーンのような特異箇所に向けて廃棄流出物が流れるようにして一般的に傾斜させることができる。処理チャンバ１０２からの廃棄物は、廃棄物ライン１０６を通過して、廃棄物の処理及び／又は廃棄のために、例えば、廃棄物システム１１０に流れる。廃棄物システム１１０は、例えば、軽減システム又は廃棄物の廃棄に適切な他のシステムを含むことができる。

流入流体ライン１０４は、廃棄物ライン１０６と流体ライン内の液体反応剤の間のロバストな熱伝達を容易にするあらゆる適切な材料を含むことができる。廃棄物ライン１０６は、廃棄物と流体ライン１０４の間のロバストな熱伝達を容易にするあらゆる適切な材料を含むことができる。一部の実施形態では、この材料は高い熱伝導度を有することができる（例えば、約３００Ｗ／ｍＫに等しいか又はそれよりも大きい）。一部の実施形態では、例えば、材料適合性のためにポリマーを使用する必要がある時に、熱伝導度はより低くてもよい。一部の実施形態では、この材料は、銅、鋼、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、チタン、タングステン、高ニッケル含有合金、カーボン、ポリマー、シリコン、シリコン被覆金属、アルミニウム、カーボン、石英、セラミック、及びガラス、並びにセラミック及び／又はガラス被覆材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。一部の実施形態では、流入流体ライン１０４の材料は、反応剤との化学的適合性に基づいて選択することができる。一部の実施形態では、廃棄物ライン１０６の材料は、廃棄流出物との化学的適合性に基づいて更に選択することができる。

上述のように、廃棄物ライン１０６の一部分（すなわち、熱交換器１０３の第２の側面）は、流入流体ライン１０４の一部分（すなわち、熱交換器１０３の第１の側面）と熱的に連結される。代替的に、廃棄物ライン１０６内を流れる廃棄物と流体ライン１０４内を処理チャンバ１０２に流れる液体反応剤との間の熱伝達をできるだけ大きくするために、廃棄物ライン１０６は、流体ライン１０４の周りにコイル状に巻かれ、又はあらゆる適切な構造で流入流体ライン１０４に熱的に連結することができる（例えば、本質的に廃棄物ライン１０６と流入流体ライン１０４の構成によって熱交換器を形成する）。代替的に又は組み合わせて、廃棄物ライン１０６の一部分は、流体ライン１０４内の反応剤への熱伝達を容易にするために反応剤源１０８に熱的に連結することができる。

処理システム１００は、チャンバの作動を制御し及び／又は処理システム１００の１つ又はそれよりも多くの他の構成要素を制御するために処理チャンバ１０２に連結されたコントローラ１２２を含む。コントローラ１２２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及び支持器回路を一般的に含む（図示せず）。コントローラ１２２は、処理チャンバ１０２及び様々なチャンバ構成要素を直接に制御し、又は代替的に、各チャンバ構成要素に対応した個別コントローラを通じて制御する。一部の実施形態では、例えば、ＣＰＵを持たない工業用コントローラのような他の制御要素を利用することができる。

作動においてかつ最初に、液体反応剤は、反応剤源１０８から流入流体ライン１０４に流入し、加熱器１２０によって望ましい温度まで加熱することができる。反応剤は、次に、処理チャンバ１０２に流入してノズル１１８を通過して基板１１４に流れることができる。反応剤は、基板１１４からの材料又はその上に配置された材料と反応し及び／又はこの材料で汚染され、それによって廃棄物になる。廃棄物は、チャンバ１０２の基部で廃棄物ライン１０６を通じて廃棄される。廃棄物ライン１０６は、熱交換器１０３を通じて廃棄物から流体ライン１０４内の反応剤に熱を伝達する。廃棄物から回収された熱によって高い温度を有する液体反応剤は、処理チャンバ１０２に入る前に必要とする加熱器１２０からのエネルギがより少ない。従って、廃棄物から回収された熱は、処理システム１００、かつ一部の実施形態では加熱器１２０によるエネルギ消費を低減することができる。

代替的に、廃熱は、上述のような廃棄流出物からの内部再利用廃熱の代わりに外部廃熱源によって供給することができる。外部廃熱源に依存する例示的な処理システムは、以下に説明して図３に示している。

図３は、本発明の一部の実施形態による基板処理システムを示している。半導体処理システムは、半導体処理システム３００と、システム３００で使用する反応剤を予熱するように構成された廃熱回収システム３０１とを含む。半導体処理システム３００は、処理システム１００と実質的に類似している。しかし、中間リザーバ１０５を廃棄物システム１１０に連結する廃棄物ライン１０７は、廃棄物ライン１０６がシステム１００に対して行うようには、システム３００において流入流体ライン１０４に廃熱を提供しない。

廃熱回収システム３０１は、廃熱導管１２５を通じて廃熱源１２３に連結してシステム３００の流入流体ライン１０２（又は加熱が望ましい他の流体ライン）に連結するヒートポンプ１２４を含む。廃熱回収システム３０１は、廃熱源１２３からの廃熱を使用して流入流体ライン１０４を通過する反応剤を予熱する。

廃熱源１２３は、例えば、加熱浴からの液体化学剤、気体処理のために構成された処理チャンバからの液体冷却剤又は気体排出物、処理ポンプスタック、他のチャンバ機器（プラズマ源、加熱器、熱水排出物などのような）、圧縮空気システム、空気分離コンプレッサ、軽減化デバイスからの気体排出物又は液体冷却剤、電気及び／又は機械機器からの熱風又は液体冷却剤などのような液体又は気体処理又は他の製造機器からの廃熱のあらゆる適切な供給源とすることができる。ヒートポンプ１２４は、廃熱導管１２５に沿って配置される。廃熱導管１２５は、廃熱源１２３を排出システム１２９に更に連結することができる。排出システム１２９は、例えば、軽減システム、又は別の適切な廃棄物処理システムとすることができる。廃熱導管１２５は、廃熱源１２３から排出システム１２９に排出された移送気体廃棄物のために典型的に利用することができる。

一部の実施形態では、ヒートポンプ１２４は、コンプレッサ１２６及びヒートポンプ熱交換器１２８を含む。個別の構成要素として示されているが、一部の実施形態では、ヒートポンプ１２４は、加熱器１２０又は異なる加熱器を更に含む（例えば、それと一体化することができる）。ヒートポンプは、液体対水ジオサーミックヒートポンプと同様に作動することができる。代替的に、ヒートポンプ１２４は、加熱器を必要とする場合、加熱器１２０のような加熱器に任意的に連結されるように適応させることができる。

一部の実施形態では、コンプレッサ１２６は、廃熱源１２３とヒートポンプ熱交換器１２８の間に廃熱導管１２５に沿って配置することができる。コンプレッサ１２６は、気体廃棄物を圧縮するためのあらゆる適切なデバイスとすることができる。気体廃棄物の高められた圧力は、廃熱導管１２５内の廃棄物の温度を高めることにより、ヒートポンプ熱交換器１２８内の改善した熱伝達を容易にする。

ヒートポンプ熱交換器１２８は、廃棄流出物と流入流体の間で熱を交換するためのあらゆる適切な熱交換器とすることができ、利用することができる物理的空間によったあらゆる適切な寸法とすることができる。ヒートポンプ熱交換器１２８は、流入流体ライン１０４に沿って加熱器１２０（存在すれば）の上流に配置され、反応剤源１０８から来る反応剤を処理チャンバ１０２（又は加熱された反応剤が使用される他の箇所）に入る前に予熱する。ヒートポンプ熱交換器１２８は、熱をその間で伝達するためにロバストに熱的連結された第１の側面及び第２の側面を一般的に含む。ヒートポンプ熱交換器１２８の第１の側面は、流入流体ライン１０４に沿って連結され、それによって反応剤源１０８によって供給される反応剤は、この側面を通過して流れる。ヒートポンプ熱交換器１２８の第２の側面は、廃熱源１２３からこの側面を通過して廃棄物を流すために廃熱導管１２５に沿って連結される。

作動中に、流入流体ライン１０４を通過して流れる反応剤は、廃熱導管１２５を通過して流れる廃棄流出物からの熱の伝達によってヒートポンプ熱交換器１２８の内で加熱することができる。ヒートポンプ熱交換器１２８を通過して流れる前のコンプレッサ１２６による廃棄流出物の圧縮は、廃棄流出物の温度の上昇により熱伝達を高める。

廃熱源１２３から来る廃棄流出物内に蓄積された熱は、処理チャンバ１０２に供給される反応剤にヒートポンプ熱交換器１２８を通じて伝達される。例えば、一部の実施形態では、廃熱源１２３から排出された気体廃棄物は、摂氏約３０から約９０度の温度にあるとすることができる。すなわち、気体廃棄物内に蓄積された熱は、処理チャンバ１０２に供給される反応剤を予熱するために使用することができ、それによって液体反応剤を望ましい温度に加熱するために加熱器によって必要とされる電力要件が低減又は除去される。一部の実施形態では、廃熱導管１２５から伝達された熱を用いる反応剤の予熱は、加熱器１２０によるエネルギ消費を低減することができる。一部の実施形態では、廃熱導管１２０から伝達された熱は、加熱器１２０による更に別の加熱の必要性を完全になくすことができる。

少なくともヒートポンプ熱交換器１２８内部において、流入流体ライン１０４及び廃熱導管１２５は、廃熱導管１２５と流体ライン内の流体との間のロバストな熱伝達を容易にするあらゆる処理適合性の適切な材料を含むことができる。一部の実施形態では、この材料は、高い熱伝導度を有することができる（例えば、約３００Ｗ／ｍＫに等しいか又はそれよりも大きい）。一部の実施形態では、例えば、材料適合性のためにポリマーを使用する必要がある時に、熱伝導度はより低くてもよい。一部の実施形態では、この材料は、銅、鋼、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、チタン、タングステン、高ニッケル含有合金、カーボン、ポリマー（例えば、ポリメチレンペンテン（ＴＰＸ（登録商標）のようなＰＭＰ）、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＰＥ）、及び他のフッ素化又は架橋フッ素化ポリマーの非限定的な例）、シリコン、シリコン被覆金属、アルミニウム、カーボン（結晶、アモルファス、及びガラス状グラファイトを含む）、石英、セラミック、及びガラス、並びにセラミック及びガラス被覆材料のうちの少なくとも１つを含むことができる。一部の実施形態では、流入流体ライン１０４及び／又は廃熱導管１２５の材料は、それらの中を流れるそれぞれの流体との化学的適合性に基づいて選択することができる。

上述のように、廃熱導管１２５の一部分（すなわち、ヒートポンプ熱交換器１２８の第２の側面）は、流入流体ライン１０４の一部分（すなわち、ヒートポンプ熱交換器１２８の第１の側面）と熱的に連結される。廃熱導管１２５内を流れる廃棄物と流入ライン１０４内を処理チャンバ１０２に流れる反応剤との間の熱伝達をできるだけ大きくするために、ヒートポンプ熱交換器１２８は、流体ライン１０４の周りにコイル状に巻かれ、又はあらゆる適切な構造で流入流体ライン１０４に熱的に連結することができる。代替的に又は組み合わせて、ヒートポンプ熱交換器１２８の一部分は、流体ライン１０４内の反応剤への熱伝達を容易にするために反応剤源１０８と熱的に連結することができる。

一部の実施形態では、かつ図３Ａに表されているように、ヒートポンプ１２４は、ヒートポンプ１２４の内部導管内に配置された熱伝達流体を有する閉ループシステムを利用することができる。内部導管の一部分は、廃熱導管１２５と共に第１のヒートポンプ熱交換器１２８_Aを形成する。内部導管の別の一部分は、流入流体ライン１０４と共に第２のヒートポンプ熱交換器１２８_Bを形成する。作動中、ヒートポンプ１２４は、熱伝達流体を気化させる第１のヒートポンプ熱交換器１２８_Aにより、廃熱源から熱伝達流体に熱を伝達する。気化した熱伝達流体は、次に、コンプレッサ１２６によって圧縮されて第２のヒートポンプ熱交換器１２８_Bに送られ、熱伝達流体から流入流体ライン１０４内を流れる流体に熱を伝達する。図３Ａにおけるヒートポンプの構成は、本明細書に説明したヒートポンプの実施形態のいずれにも利用することができる。

処理チャンバ１０２に戻って説明すると、廃棄物ライン１０７は、処理チャンバ１０２の基部に連結することができる。処理チャンバ１０２の基部は、図１に示すような水平である必要はなく、基部に配置されかつそれに連結された廃棄物ライン１０７を有するドレーンのような特異箇所に向けて廃棄流出物が流れるようにして一般的に傾斜させることができる。処理チャンバ１０２からの廃棄物は、廃棄物ライン１０７を通過して、廃棄物の処理及び／又は廃棄のために、例えば、廃棄物システム１１０に流れる。一部の実施形態では、廃棄流出物は、例えば、タンク又は廃棄物ライン１０７に配置された中間リザーバ１０５に集まる。一部の実施形態では、廃棄流出物は、リザーバ１０５から熱交換器（ヒートポンプ熱交換器１２８、又は異なる熱交換器）を通過してポンピングされ、図４に示して以下に説明するように、流入ライン１０４内の反応剤を更に予熱することができる。

処理システム３００は、チャンバの作動を制御し及び／又は処理システム３００及び／又は廃棄物回収システム３０１のうちの１つ又はそれよりも多くの他の構成要素を制御するために処理チャンバ１０２に連結されたコントローラ１２２を含む。コントローラ１２２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、及び支持器回路を一般的に含む（図示せず）。コントローラ１２２は、処理チャンバ１０２及び様々なチャンバ構成要素を直接に制御し、又は代替的に各チャンバ構成要素に対応した個別コントローラを通じて制御する。一部の実施形態では、例えば、ＣＰＵを持たない工業用コントローラのような他の制御要素を利用することができる。

作動中、反応剤は、反応剤源１０８から流入流体ライン１０４に流入し、ヒートポンプ１２４によって望ましい温度まで加熱することができる。廃熱源１２３から排出された廃棄物は、コンプレッサ１２６によって加圧され、従って、廃棄物の温度が高まる。加圧廃棄物は、ヒートポンプ熱交換器１２８の第２の側面を通過して流れ、流入流体ライン１０４内に置かれた反応剤に熱を伝達する。予熱された反応剤は、次に、処理チャンバ１０２に流入してノズル１１８を通過して基板１１４に流れることができる。反応剤は、基板１１４からの材料又はその上に配置された材料と反応し及び／又はこの材料で汚染され、それによって廃棄物になる。廃棄物は、チャンバ１０２の基部で廃棄物ライン１０６を通じて排出システム１１０に廃棄処分される。任意的に、反応剤が付加的な加熱を必要とする場合、加熱器１２０は、反応剤を処理チャンバ１０２に入る前に予熱するために利用することができる。

図３に表された処理システムの代替的な実施形態が可能である。例えば、システム３００は例示的であり、液体処理以外の処理、例えば、反応剤が気体反応剤である気体処理のために構成することができる。更に、廃熱回収システム３０１の構成は例示的であり、他の適切な編成から構成することができる。例えば、廃熱回収システム３０１は、気体廃棄物の廃棄のように構成されなくてもよい。例えば、廃熱回収システム３０１は、冷凍ユニットのような除熱のための閉ループシステムとすることができ、又はヒートポンプを利用する他のこうした閉ループシステムとすることができる。例えば、こうした閉ループシステムの熱廃棄側は、流入流体ライン１０４に連結することができる。

更に、システム１００及び３００に対して上述した実施形態は、１つの処理システム内で組み合わせることができる。例示的なシステム組合せは、以下に説明し、かつ図４−図５に示している。

例えば、図４は、本発明の一部の実施形態による半導体処理システムを示している。例えば、半導体処理システム４００は、処理システム１００及び処理システム４５０を含むことができる。半導体処理システム４００は、製造ラインの例示的な一部分とすることができ、更に、こうした製造ラインは、複数の相互接続した処理システムを含むことができ、図示の２つのシステムに制限されることを要しない。図４に示すように、第２の処理システム４５０は、流入流体ライン１０４で処理システム１００に連結することができ、処理チャンバ１０２に入る前の反応剤の予熱を容易にする。上述の概念と同様に、処理システム４００は、処理システム１００及び４５０の両方からの廃熱の回収を容易にすることができる。

処理システム１００は、実質的に上述したようなものである。図４に表されるように、処理システム１００は、反応剤源１０８から来る反応剤を加熱器１２０を通過して流れる前に予熱するための加熱器１２０の上流で流入流体ライン１０４に沿って配置された熱交換器１０３を含む。

半導体処理システム４５０は、上述の廃熱回収システム３０１の一部として利用される２次システムの１つの特定の例を示している。半導体処理システム４５０は、気体処理のために構成することができる処理チャンバ４５２を含む。処理チャンバ４５２は、上述の例示的な気体処理チャンバを含むことができる。更に、処理チャンバ４５２は、圧縮空気システム、軽減化デバイス、及び空気分離コンプレッサなどのような気体処理を利用するあらゆる適切なシステムを含むことができる。

処理システム４５０は、反応剤源１０８から来る反応剤を処理チャンバ１０２内に流れる前に予熱するための加熱器１２０（存在する時）の上流で流入流体ライン１０４に沿って配置されたヒートポンプ４５４を含む。ヒートポンプ４５４は、コンプレッサ４５６及びヒートポンプ熱交換器４５８を一般的に含む。コンプレッサ４５６は、処理チャンバ４５２の排出ライン１６０に沿って配置することができる。コンプレッサ４５６は、上述のコンプレッサ１２６のような気体廃棄物を加圧するためのあらゆる適切なコンプレッサとすることができる。

熱交換器４５４は、例えば、チャンバ１５２から排出された気体廃棄物が熱交換器４５４に入る前にコンプレッサ４５６に入るように、コンプレッサ４５６の下流に配置される。熱交換器４５４は、ヒートポンプ熱交換器１２６と実質的に同じとすることができるが、例外として、熱交換器４５４は、システム１００（流入流体ライン１０４の一部分）及びシステム４５０（排出ライン１６０の一部分）の両方の構成要素を含むことに注意されたい。ヒートポンプ熱交換器４５８は、熱をその間で伝達するためにロバストに熱的連結された第１の側面及び第２の側面を含む。ヒートポンプ熱交換器４５８の第１の側面は、流入流体ライン１０４に沿って連結され、それによって反応剤源１０８によって供給される反応剤は、この側面を通過して流れる。ヒートポンプ熱交換器４５８の第２の側面は、処理チャンバ４５２からこの側面を通過して加圧気体廃棄物を流すために処理チャンバ４５２の廃棄物ライン４６０に沿って連結される。

処理チャンバ４５２から来る気体廃棄物又は液体冷却剤内に蓄積された熱は、処理チャンバ１０２に供給される反応剤にヒートポンプ４５４によって供給される。例えば、一部の実施形態では、処理の後処理チャンバ４５２から排出された気体廃棄物又は液体冷却剤は、摂氏約３０から約３００度の温度にあるとすることができる。排出気体廃棄物又は液体冷却剤の温度は、コンプレッサ４５６による加圧によって高めることができる。加圧気体廃棄物内に蓄積された熱は、このようにして処理チャンバ１０２に供給される反応剤を予熱するために使用することができ、それによって液体反応剤を加熱するために加熱器１２０によって必要とされる電力が低減される。一部の実施形態において、気体廃棄物ライン４６０から伝達された熱を使用する液体反応剤の予熱は、加熱器１２０によるエネルギ消費を低減する。熱交換器１０３により回収された熱と組み合わされた時に、気体廃棄物ライン４６０及び廃棄物ライン１０６から伝達された複合熱は、加熱器１２０によるエネルギ消費を更に低減し、かつ加熱器１２０の必要性を廃棄することができる。

廃棄物ライン４６０は、処理チャンバ１０２の基部に連結することができる。処理チャンバ４５２から排出された廃棄物は、廃棄物ライン１６０を通過し、例えば、廃棄物の処理及び／又は廃棄のための廃棄物システム４６２に流れる。廃棄物システム４６２は、例えば、軽減システム又は廃棄物の廃棄に適切な他のシステムを含むことができる。

廃棄物ライン４６０は、気体廃棄物と流体ライン１０４の間のロバストな熱伝達を容易にするあらゆる適切な材料を含むことができる。一部の実施形態では、この材料は、高い熱伝導度（例えば、約３００Ｗ／ｍＫに等しいか又はそれよりも大きい）を有することができる。一部の実施形態では、例えば、材料適合性のためにポリマーを使用する必要がある時に、熱伝導度はより低くてもよい。一部の実施形態では、この材料は、排出ライン１０６で利用されたもの材料を含む。一部の実施形態では、廃棄物ライン４６０の材料は、例えば、腐食性廃棄物を生成する場合があるエッチング処理又は他のそのような処理のような気体処理との化学的適合性に基づいて更に選択することができる。

上述のように、廃棄物ライン４６０の一部分（例えば、熱交換器１５８の第２の側面）は、流入流体ライン１０４の一部分（例えば、ヒートポンプ熱交換器４５８の第１の側面）に熱的に連結される。例えば、廃棄物ライン４６０内を流れる廃棄物と流入流体ライン１０４内を処理チャンバ１０２に流れる反応剤との間の熱伝達をできるだけ大きくするために、廃棄物ライン４６０は、流体ライン１０４の周りにコイル状に巻かれ、又はあらゆる適切な構造で流入流体ライン１０４に熱的に連結することができる。代替的に又は組み合わせて、廃棄物ライン４６０の一部分は、流体ライン１０４内の反応剤への熱伝達を容易にするために反応剤源１０８と熱的に連結することができる。

処理システム４５０は、チャンバの作動を制御し及び／又は処理システム４５０の１つ又はそれよりも多くの他の構成要素を制御するために処理チャンバ４５２に連結されたコントローラ４６４を含む。コントローラ４６４は、コントローラ１２２と実質的に同等であり、処理チャンバ１０２及び様々なチャンバ構成要素を直接に制御し、又は代替的に各チャンバ構成要素に対応した個別コントローラ（図示せず）を通じて制御する。更に、処理システム４００は、各処理システム（例えば、処理システム１００、４５０）の構成要素を直接に制御し、又は代替的に各システムに対応したコントローラ１２２、４６４のような個別コントローラを通じて制御するための中央コントローラ（図示せず）を更に含むことができる。

作動中、反応剤は、反応剤源１０８から流入流体ライン１０４内に流れることができる。一部の実施形態では、反応剤は、加熱器１２０によって望ましい温度に最初に加熱することができる。反応剤は、次に、処理チャンバ１０２内に流れ、ノズル１１８を通過して基板１１４に流れる。反応剤は、基板１１４からの材料又はその上に配置された材料と反応し及び／又はこの材料で汚染され、それによって廃棄物（第１の廃棄物）になる。廃棄物は、チャンバ１０２の基部で廃棄物ライン１０６を通じて廃棄される。廃棄物ライン１０６は、熱交換器１０３により、廃棄物からの熱を流体ライン１０４内の反応剤に伝達する。同様に、第２の廃棄物が、チャンバ４５２から廃棄物ライン４６０を通じて排出され、ヒートポンプ４５４に送られる。第２の廃棄物は、コンプレッサ４５６によって加圧され、廃棄物ライン４６０は、ヒートポンプ熱交換器４５８により、加圧された第２の廃棄物からの熱を流体ライン１０４内の液体反応剤に伝達する。第１及び第２の廃棄物の両方から回収された熱からの高められた温度を有する反応剤は、処理チャンバ１０２に入る前の加熱器１２０からのエネルギを、もしあるとしても、より少なくしか必要としない。すなわち、廃棄物からの回収熱は、処理システム４００によるエネルギ消費を低減する。

処理システム４００の代替的な実施形態が可能である。例えば、処理システム１００は、任意的に、熱交換器１０３を含まず、処理システム１５０のヒートポンプ４５４によって予熱されるのみとすることができる。別の代替的な実施形態では、廃熱回収システム（例えば、熱交換器１０３及びヒートポンプ４５４）が流入流体を作動温度まで予熱するのに十分である時に、任意的に加熱器１２０を除くことができる。一部の実施形態では、熱交換器１０３は、ヒートポンプ１５４の下流に設けることができる。

処理システム４００の更に別の代替が可能である。例えば、処理チャンバ１０２、４５２の両方は、湿潤ベンチとすることができ、又は代替的に、両方は、気体処理のために構成することができる。

図５は、本発明の一部の実施形態による半導体処理システムを示している。例えば、半導体処理システム５００は、両方の処理システムからの廃熱が共通の熱交換装置５０２を通過することを除けば、処理システム１００及び処理システム４５０に類似とすることができる。半導体処理システム５００は、処理システム４００と同様に、製造ラインの例示的な一部分とすることができ、更に、そのような製造ラインは、複数の相互接続した処理システムを含むことができ、図示の２つのシステムに制限されることを要しない。図５に示すように、熱交換装置５０２は、流入流体ライン１０４においてシステム１００、４５０を連結することができ、処理チャンバ１０２に入る前の反応剤の予熱を容易にする。上述の概念と同様に、処理システム４００は、処理システム１００及び４５０の両方からの廃熱の回収を容易にすることができる。

熱交換装置５０２は、図５Ａに詳細に示されている。熱交換装置５０２は、先にシステム４００に対して説明した熱交換器１０３及びヒートポンプ４５４からの構成要素の実質的に全てを単一の筐体内に収容して含む。具体的には、熱交換装置５０２は、流入流体反応剤ライン１０４の一部分を含む第１の側面と、複数の熱交換導管（図５に示す第１の熱交換導管５５８及び第２の熱交換導管５０３）を含む第２の側面とを含む。この複数の熱交換導管は、それらを通じて液体反応剤を流すための一致した側面を各々有する個別の熱交換器と見られるか、又はそれらを通じて廃熱流体を流すための複数の導管を有する１つの側面を有する単一の熱交換器と見られる。コンプレッサは、熱交換導管のうちの少なくとも１つに配置される（コンプレッサ５５６は、第１の熱交換導管５５８に沿って連結して示されている）。上述のヒートポンプ及び熱交換器におけるように、熱交換装置５０２の第１の側面は、第２の側面に配置された熱交換導管の全てとロバストに熱連結され、第２の側面（廃棄流出物）から第１の側面（反応剤）へのできるだけ多くの熱の有効な伝達が容易にされる。

作動において、処理システム５００は、上述の処理システム４００の作動と実質的に同じである。しかし、上述したように、各システム１００、４５０の廃棄物からの廃熱は、流入流体ライン１０４の共通部分に沿って反応剤源１０８からの流入反応剤に熱的に連結され、流入流体ライン１０４の共通部分は、熱交換装置５０２の第１の側面を形成する。それに従って両方のシステム１００、４５０からの廃熱は、それぞれの熱交換導管５０３、５５８を通過する廃棄物の流れによって流入反応剤に同時に伝達することができる。代替的にかつ各処理システムの負荷サイクルに基づいて、廃熱は、各熱交換導管５０３、５５８の交互使用によって流入反応剤に熱伝達される。廃熱は、各処理システム１００、４５０の負荷サイクルによって判断されるあらゆる適切な手法によって流入反応剤に熱伝達することができる。例えば、処理システム４５０の負荷サイクルがシステム１００のその２倍である時に、熱交換導管３５８は、反応剤源１０８からの流入反応剤を熱交換導管３０３の約２倍の頻度で予熱するために利用することができる。更に、上述の作動方法のいずれも、システム４００で利用することができる。

処理システム５００の代替的な実施形態が可能である。例えば、処理チャンバ１０２、４５２の両方は、湿潤ベンチとすることができる。各湿潤ベンチに供給される反応剤が化学的に適合する実施形態では、排出ライン１０６、４６０は、共通ライン（図示せず）に入ることができる。共通ラインは、例えば、共通熱交換器の第２の側面として利用することができ、これは、熱交換導管５０３、５５８の個々の第２の側面に取って代わる。更に、共通ラインは、共通排出システムに入ることができ、これは、個々の排出システム１１０、４６２に取って代わる。他の代替的な実施形態も可能である。例えば、両方の処理チャンバ１０２、４５２は、気体処理のために構成することができる。各チャンバに供給される気体反応剤が化学的に適合する実施形態では、システム５００は、先に上述のものと類似した構成に設定することができる。更に、異なる供給源からの廃熱廃棄物が相互に適合性である場合の本明細書に開示した実施形態のいずれにおいても、それらは、共通のヒートポンプに入る前に統合することができる。

以上に開示した処理システムの実施形態は、処理チャンバに入る前に反応剤を予熱する関連で一般的に説明した。しかし、他の装置も本発明から恩典を得ることができる。例えば、超純水（例えば、液体反応剤）の生成のために利用されるもののようなイオン交換器は、本発明から恩典を受ける。例えば、上述の装置は、イオン交換器を通過して再生水を流す前に再生水を予熱するために廃棄流出物からの廃熱を利用することができる。例えば、再生水は、イオン交換器を交換器内に集められたイオン種を除去することによって清浄化又は再生するのに利用することができる。一部の実施形態では、上述の装置は、廃酸（ＨＦ、ＨＣＬ、ＨＮＯ₃、又は他の廃化学剤）を回収して反応剤又は洗浄溶液として処理に使用するようにそれらを戻すためのハロポリマー（例えば、それらの骨格に結合するなどしてその中に組込まれたハロゲン原子を有するポリマー）減圧酸蒸留／精製システム及び／又はレジンベース濃縮器を駆動するために廃熱を回収するのに使用することができる。

基板を処理する方法を以下に説明する。本発明の方法は、上述の本発明の処理システムに利用することができるが、他の処理システムも本発明の方法から同様に恩典を得ることができる。

図６は、本発明の一部の実施形態による廃棄流出物から熱を回収する方法６００の流れ図を示している。方法６００は、図２、図４、及び図５に示すシステム１００に関して以下に説明する。方法６００は、例えば、上述の処理チャンバ１０２及び熱交換器１０３である熱交換器が連結された処理チャンバを設けることによって一般的に開始される。上述のように、熱交換器１０３は、液体反応剤を処理チャンバ１０２に流すための第１の側面（例えば、流入流体ライン１０４に沿った）と廃棄物を処理チャンバ１０２から流すための第２の側面（例えば、廃棄物ライン１０６に沿った）とを有する。廃棄物ライン１０６は、廃棄物システム１１０での廃棄の前に廃棄物から回収される熱をできるだけ多くするためのあらゆる適切な構成で流体ライン１０４に熱的に連結することができる。一部の実施形態では、廃棄物は、中間リザーバ１０５内に流入し、次に、中間リザーバ１０５から熱交換器１０３の第２の側面に流入することができる。

６０４で、液体反応剤は、熱交換器１０３によって予熱することができる。例えば、熱は、廃棄物ライン１０６の材料内への拡散によって廃棄物から回収することができる。そのような材料としては、上述のもののような高い熱伝導度を有するあらゆる材料を含むことができる。廃棄物ライン１０６から、熱は、流体ライン１０４内に拡散し、最後には、廃棄物ライン１０６に熱的に連結された流体ライン１０４の一部分に沿って流れ、又は静的に配置された反応剤に拡散することができる。

液体反応剤として、例えば、水、超純水、又は脱イオン水などを含むことができ、それらは、例えば、湿式化学エッチング又は湿式化学洗浄処理中に基板１１４を濯ぐために利用することができる。更に、液体反応剤は、処理チャンバ１０２内で使用される前に加熱されることを必要とするあらゆる適切な化学剤及び／又は化学剤溶液を含むことができる。例えば、適切な化学剤及び／又は化学剤溶液としては、塩酸（ＨＣｌ）、フッ化水素酸（ＨＦ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）、リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）、又は硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）などのような湿潤ストリップ又は湿潤エッチングで使用される化学剤を含むことができる。以上の例は、湿潤エッチング、湿潤ストリップ、及び湿式化学洗浄処理に関するが、本明細書に開示する液体反応剤を利用するあらゆる他のシリコン処理にも関連する。

熱伝達の前の液体反応剤の温度は、約室温とすることができ、又は摂氏約１５から約１５０度とすることができる。廃棄物から回収された熱は、液体反応剤を摂氏約３０から１８０度に予熱することができる。

６０６で、この予熱された液体反応剤は、例えば、加熱器１２０を使用して望ましい温度にすることができる。例えば、加熱器１２０は、反応剤を摂氏約１８０度まで加熱することができ、又は摂氏約３５から約１８０度に加熱することができる。反応剤が望ましい温度に加熱されると、加熱された液体反応剤を処理チャンバ１０２に流すことによって方法６００は一般的に終了する。

代替的に、図７は、本発明の一部の実施形態による廃棄流出物から熱を回収する方法７００の流れ図である。方法７００は、図２に関して説明したが、図４−図５に示すシステム４００及びシステム５００にも同様に利用することができる。７０２で、液体反応剤は、熱交換器１０３の第１の側面（例えば、流入流体ライン１０４に沿った）を通過して流され、液体反応剤が予熱される。７０４で、予熱された液体反応剤は、望ましい温度に加熱器１２０によって加熱される。７０６で、加熱液体反応剤は、処理チャンバ１０２に流され、そこで加熱液体反応剤は、基板１１４の湿式化学エッチングのような液体処理に利用することができる。加熱液体反応剤は、基板１１４で汚染され及び／又はこれと反応して廃棄物になる。廃棄物は、加熱液体反応剤からの少なくとも一部の熱を保持する。７０８で、廃棄物は、処理チャンバ１０２から熱交換器１０３の第２の側面（例えば、廃棄物ライン１０６に沿った）を通過して流れ、熱交換器１０３の第１の側面を通過して流れる液体反応剤を予熱する（７１０に表される）。一部の実施形態では、処理廃棄物は、中間リザーバ１０５内に流れることができ、次に、中間リザーバ１０５から熱交換器１０３の第２の側面に流れる。

図８は、本発明の一部の実施形態による廃棄流出物から熱を回収する方法８００の流れ図である。方法８００は、図３−図５のいずれにも利用することができ、図４−図５に関して一般的に説明される。方法８００は、例えば、上述のヒートポンプ４５４を有する処理チャンバ４５２である廃熱源を供給することによって一般的に開始される。上述のように、ヒートポンプ４５４は、コンプレッサ４５６とヒートポンプ熱交換器４５８とを含む。コンプレッサ４５６は、処理チャンバ４５２から排出された廃棄物又はヒートポンプ４５４の内部導管内を流れる熱伝達流体を加圧するために利用される。排出廃棄物又は熱伝達流体の加圧は、理想気体の法則の挙動に従って廃棄物又は熱伝達流体の温度を高める。ヒートポンプ熱交換器４５８は、液体反応剤を第２の処理チャンバ（例えば、処理チャンバ１０２）に流すための第１の側面（例えば、流入流体ライン１０４に沿った）と処理チャンバ４５２から加圧廃棄物を流すための第２の側面（例えば、廃棄物ライン４６０に沿った）とを有する。廃棄物ライン４６０は、廃棄物システム４６２における廃棄の前に廃棄物から回収される熱をできるだけ多くするあらゆる適切な構成で流体ライン１０４に熱的に連結することができる。代替的に、ヒートポンプ４５４は、廃熱源から熱伝達流体に熱を伝達するためのヒートポンプの第１の部分と、流体ライン内を流れる反応剤に熱伝達流体から熱を伝達するためのヒートポンプの第２の部分とを有して構成することができる。

８０４で、第１の廃棄物は、廃熱源（例えば、処理チャンバ４５２）から排出される。第１の廃棄物は、気体状とすることができ、例えば、エッチング処理、堆積処理、又はそれから廃熱を回収することができる廃棄物をもたらす他の適切な処理のような半導体処理の処理気体又は気体副生成物とすることができる。代替的に、又はそれと組み合わせて、圧縮空気システム、空気分離コンプレッサ、ポンプ、電気及び／又は機械機器、又は軽減化デバイスなどからのような処理システムの他の供給源からの廃熱を捕捉することができる。代替的に、廃熱は、液体冷却剤によって回収することができる。

任意的に、８０６で、第１の廃棄物を加圧することができる。例えば、コンプレッサ４５６は、第１の廃棄物を圧縮することができ、それによって第１の廃棄物の温度が上昇する。加圧による温度の上昇は、第１の廃棄物と加熱される反応剤との間の熱伝達の改善を容易にする。代替的に、第１の廃棄物は、ヒートポンプを通過する経路を取って熱伝達流体に熱を伝達することができ、熱伝達流体は、次に、加圧され、ヒートポンプを通過して流体ライン内の反応剤を加熱するのに使用される部分にポンピングされる。

８０８で、反応剤は、第１の廃棄物から反応剤に廃熱を伝達することによって予熱することができる。例えば、反応剤は、処理チャンバ（例えば、処理チャンバ１０２）に連結された流入流体ライン１０４の一部分（例えば、ヒートポンプ熱交換器４５８の第１の側面、又はヒートポンプ４５４の一部分に連結された部分）に静的に配置されるか又はそれを通過して流れることができる。反応剤は、排出ライン４６０の一部分（例えば、ヒートポンプ熱交換器４５８の第２の側面、又はヒートポンプ４５４の一部分に連結された部分）を通過して流れ、又はそこに静的に配置された第１の廃棄物から廃熱を伝達することによって予熱することができる。

液体反応剤として、例えば、水、超純水、又は脱イオン水などを含むことができ、それらは、例えば、湿式化学エッチング又は湿式化学洗浄処理中に基板１１４を濯ぐために利用することができる。更に、液体反応剤は、処理チャンバ１０２内で使用される前に加熱されることを必要とするあらゆる適切な化学剤及び／又は化学剤溶液を含むことができる。例えば、適切な化学剤及び／又は化学剤溶液としては、塩酸（ＨＣｌ）、フッ化水素酸（ＨＦ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）、リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）、又は硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）などのような湿潤ストリップ又は湿潤エッチングで使用される酸、塩基、及び／又は溶媒を含むことができる。以上の例は、湿潤エッチング、湿潤ストリップ、及び湿式化学洗浄処理に関するが、本発明は、本明細書に開示した液体又は気体反応剤を利用するあらゆる他の基板処理に適用することができる。

一部の実施形態では、例示的に、熱伝達の前の液体反応剤の温度は、約室温とすることができ、又は摂氏約１５から約１５０度とすることができる。廃棄物から回収された廃熱は、液体反応剤を摂氏約３０から約１８０度に予熱することができる。

一部の実施形態では、８１４に示すように、加熱された反応剤は、次に、その中で使用するために処理チャンバに流れることができる。加熱された反応剤が処理チャンバ１０２に又は何らかの他の行先に供給されると、方法８００は、一般的に終了する。しかし、方法８００の更に別の実施形態が可能である。例えば、加圧された第１の廃棄物からの廃熱が反応剤を処理温度まで十分に予熱しない時に、加熱器１２０は、反応剤を望ましい処理温度に更に予熱することができる。

更に、廃熱は、他の供給源から回収され、第１の廃棄物から回収された廃熱と組み合わせて利用することができる。例えば、処理チャンバ１０２内の処理の後、反応剤は、処理チャンバ１０２から排出される第２の廃棄物に変換される場合がある。例えば、第２の廃棄物は、反応剤、並びに加工されている基板からの材料のような副生成物材料を含むことができる。加熱された反応剤から部分的に生成された第２の廃棄物は、回収することができる廃熱を有することができる。

一部の実施形態では、破線内の８１０で示すように、第２の廃棄物は、処理チャンバ１０２から排出することができる。第２の廃棄物は、処理チャンバ１０２内で使用される反応剤を予熱するために回収することができる廃熱を有することができる。

従って、８１２で、反応剤は、第２の廃棄物からの廃熱の伝達により、処理チャンバ１０２での使用ために更に予熱することができる。一部の実施形態では、反応剤は、ヒートポンプを通じた第２の廃棄物からの廃熱の伝達によって予熱することができる。一部の実施形態では、反応剤は、熱交換器を通じた第２の廃棄物からの廃熱の伝達によって予熱することができる。一部の実施形態では、反応剤は、処理チャンバ（例えば、処理チャンバ１０２）に連結された流入流体ライン１０４の一部分（例えば、熱交換器１０３の第１の側面）に静的に配置されるか又はそれを通過して流れることができる。反応剤は、排出ライン１０６の一部分（例えば、熱交換器１０３の第２の側面）を通過して流れ、又はそこに静的に配置された第２の廃棄物からの廃熱の伝達によって予熱することができる。

熱交換器１０３は、ヒートポンプ４５８に加えて、それと交替して、又はそれに代わって反応剤の予熱に利用することができる。上述のように、熱交換器１０３は、ヒートポンプ４５８の下流に（図示せず）、その上流に（図４）、又はそれと重複して（図５に類似）設けることができる。

第２の廃棄物からの廃熱は、そこから第２の廃棄物が生じたのと同じ処理チャンバ（例えば、処理チャンバ１０２）に入る反応剤を加熱するために再利用されることを要しない。例えば、第２の廃棄物からの廃熱は、異なる処理チャンバで使用される反応剤を予熱するために利用することができる（図４−図５に類似して）。

すなわち、廃棄流出物から熱を回収する方法及び装置を本明細書に開示した。本発明の方法及び装置は、廃棄流出物からの熱を利用して処理システムに入る反応剤を予熱することにより、半導体又は他の処理システムのエネルギ消費の低減を有利に促進する。廃棄流出物内の熱の低減は、軽減化のような廃棄流出物の以後の処理に関して更に有利である。

以上は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明の他の及び更に別の実施形態は、本発明の基礎的な範囲を逸脱することなく案出することができる。

１ 本発明の処理システム
２ 冷超純水のような入力
３ 処理チャンバ
４ 廃熱源
７ ヒートポンプ

Claims (15)

1. 液体処理のために構成された処理チャンバと、
   熱をその間で伝達するように構成された第１及び第２の側面を有し、該第１の側面が、それを通過して前記処理チャンバ内に液体反応剤を流すように構成され、該第２の側面が、それを通過して該処理チャンバから廃棄物を流すように構成された第１の熱交換器と、
   前記液体反応剤を前記処理チャンバに入る前に加熱するために前記第１の熱交換器の前記第１の側面に沿って配置された加熱器と、
   を含むことを特徴とする基板処理システム。
2. 前記処理チャンバからの廃棄物を集め、かつ前記第１の熱交換器を通して該廃棄物をポンピングするために該処理チャンバと該第１の熱交換器の間に配置された中間リザーバ、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 廃熱が蓄積された第１の廃液を供給するための第１の廃熱源と、
   前記第１の廃熱源と前記液体反応剤を前記処理チャンバ内に流す流入流体ラインとの間に連結され、熱を該第１の廃熱源から該流入流体ラインの該液体反応剤に伝達するように構成されたヒートポンプと、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 廃熱が蓄積された第２の廃熱流体を前記ヒートポンプに供給し、そこに蓄積された該廃熱を前記流入流体ラインの前記液体反応剤に伝達するための第２の廃熱源、
   を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 廃熱が蓄積された第１の廃液を供給するための第１の廃熱源と、
   コンプレッサ及び第２の熱交換器を有し、該コンプレッサが、前記第１の廃熱源と該第２の熱交換器の第１の側面とに沿って連結され、該第２の熱交換器の前記第２の側面が、それを通過して前記液体反応剤を前記処理チャンバ内に流すように構成されたヒートポンプと、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 廃熱が蓄積された第１の廃液を供給するための廃熱源と、
   チャンバの内部容積に反応剤を供給するように構成された反応剤源が連結された第１の処理チャンバと、
   前記廃熱源と前記反応剤を前記処理チャンバの前記内部容積内に流す流入反応剤ラインとの間に連結され、熱を該廃熱源から該流入反応剤ラインの該反応剤に伝達するように構成されたヒートポンプと、
   を含むことを特徴とする基板処理システム。
7. 前記反応剤を前記第１の処理チャンバに入る前に更に加熱するために前記ヒートポンプに沿って配置された加熱器、
   を更に含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記廃熱源は、液体又は気体処理のために構成された処理チャンバ、圧縮空気システム、空気分離コンプレッサ、エアコンプレッサ、軽減化デバイスからの液体冷却剤又は気体排出物、又は電気機器又は機械機器からの液体冷却剤又は熱風のうちの１つ又はそれよりも多くを含むことを特徴とする請求項３又は請求項６に記載のシステム。
9. 前記第１の処理チャンバは、液体処理のために構成され、
   前記廃熱源は、気体処理のために構成された第２の処理チャンバを含み、該第２の処理チャンバは、前記第１の廃液を該第２の処理チャンバからの気体排出物として供給する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
10. 熱をその間で伝達するように構成された第１及び第２の側面を有する熱交換器、
    を更に含み、
    前記熱交換器の前記第１の側面は、それを通して前記第１の処理チャンバ内に前記反応剤を流すように構成され、
    前記熱交換器の前記第２の側面は、前記第１の処理チャンバから排出された第２の廃液をそれを通して流すように構成される、
    ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
11. 前記反応剤を前記第１の処理チャンバに入る前に加熱するために前記ヒートポンプと前記熱交換器の前記第１の側面とに沿って配置された加熱器、
    を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 基板を処理する方法であって、
    液体反応剤を熱交換器の第１の側面を通して流し、該液体反応剤を予熱する段階と、
    前記予熱された液体反応剤を加熱器を使用して望ましい温度に加熱する段階と、
    前記加熱された液体反応剤を液体処理のために構成された処理チャンバに流す段階と、
    処理廃棄物を前記チャンバから前記熱交換器の第２の側面を通して流し、該熱交換器の前記第１の側面を通って流れる前記液体反応剤を予熱する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
13. 基板を処理する方法であって、
    廃熱源に連結されたヒートポンプを通して反応剤を流し、熱を該廃熱源から該反応剤に伝達することによって該反応剤を加熱する段階と、
    前記加熱された反応剤を処理チャンバに流して基板を処理する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
14. 前記廃熱源は、同じか又は第２の処理チャンバ、圧縮空気システム、空気分離コンプレッサ、エアコンプレッサから排出された液体又は気体廃棄物、軽減化デバイスからの液体冷却剤又は気体排出物、又は電気及び／又は機械機器からの液体冷却剤又は熱風のうちの１つ又はそれよりも多くを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記ヒートポンプと前記処理チャンバの間に配置された加熱器を使用する段階、又は
    前記反応剤を前記ヒートポンプに沿って配置された熱交換器の第１の側面を通して流し、かつ前記第１の処理チャンバから排出された廃棄物を該熱交換器の第２の側面を通して流して、該熱交換器の該第１の側面を通って流れる該反応剤を加熱する段階、
    のいずれか又は両方により、前記加熱された反応剤を望ましい温度まで更に加熱する段階を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。

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