專利名稱：Cvd工藝的尾氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CVD (Chemical Vapor Deposition,化學氣相沉積)工藝的尾氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
在雙極集成電路和分立器件的制造過程中，需要用硅烷參與反應(yīng)的CVD技術(shù)來生長二氧化硅、氮化硅、和多晶硅等摻雜或鈍化薄膜。因此，在CVD工藝過程中的進氣包括有機硅烷，因而尾氣的組分中也包括未分解的有機硅烷。多數(shù)工廠使用的硅烷(SiH4)濃度有5%、20%、和100%等多種硅烷。硅烷是無色、有毒、易燃易爆氣體，氣化學性質(zhì)活潑，極易被氧化，當硅烷濃度達3%時在空氣中會發(fā)生燃燒。一般，參與反應(yīng)的硅烷氣體約有20% 60%從反應(yīng)裝置的尾氣排出。特別是當100%硅烷作業(yè)LPCVD和PECVD工藝時，為確保反應(yīng)裝置中爐口到爐尾生長圓片的膜厚均勻性，通常會加大100% SiH4的用量，故從真空泵組排出的尾氣中，還含有未反應(yīng)的硅烷比例會更高。如果尾氣中排出的高濃度硅烷未經(jīng)處理或者處理不徹底，而進入工廠排風管道中，將與空氣反應(yīng)，劇烈燃燒，甚至爆炸。如上所述，在半導體CVD工藝中需要使用硅烷、磷烷、硼烷、砷烷等氣體。如果尾氣泄露，或未經(jīng)處理、處理不徹底就排放，會對作業(yè)人員和周圍環(huán)境造成極大危害。以下，說明現(xiàn)有技術(shù)中對CVD尾氣進行處理的尾氣凈化裝置。以往，作為尾氣凈化是在CVD反應(yīng)排氣口后面節(jié)一根直徑約300nm、高度800nm的工程塑料圓管，內(nèi)有多組噴淋頭，磁力泵將水槽內(nèi)的水抽至噴淋管頂部，通過噴淋管靠近頂部的噴頭形成水簾。尾氣從噴淋管底部進入，經(jīng)過水簾，從頂部排出，通過水噴淋冷卻高溫尾氣，同時通過填充空心球來吸附尾氣中的危險氣體。但是，在這樣的CVD尾氣凈化裝置中存在以下缺點:
(1)噴淋水洗式凈化效率不高且針對不同氣體凈化效率也不同，不能同時有效去除尾氣中的娃燒、砸燒、憐燒、神燒;
(2)為提高凈化效率，裝置體積龐大，占用凈化產(chǎn)房空間；
(3)用填充空心球的方式吸附硅烷、硼烷、磷烷、砷烷，因此吸附總量有限，一旦吸附液，凈化效率急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的之一旨在于，能夠提供一種占用體積小的CVD工藝的尾氣凈化裝置。本發(fā)明的目的之二旨在于，提供一種凈化效率高、去除過濾徹底的CVD工藝的尾
氣凈化裝置。本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置，用于凈化CVD工藝的尾氣，其特征在于，具備:高溫反應(yīng)桶，通入尾氣，使所述尾氣與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)；冷卻吸收塔，通入從所述高溫反應(yīng)桶排出的氣體，用通入的冷卻過濾液冷卻通入的氣體、過濾顆粒；凈化吸附塔，利用用通入的冷卻過濾液和空心球?qū)乃隼鋮s吸收塔排出的氣體進行凈化、吸附顆粒；蓄液槽，積存提供給所述冷卻吸收塔和凈化吸附塔的冷卻過濾液；以及泵，將所述蓄液槽中的冷卻過濾液抽至所述冷卻吸收塔和凈化吸附塔。 優(yōu)選地，所述空心球是多面體空心球。優(yōu)選地，所述冷卻吸收塔具備多個噴灑冷卻過濾液的噴嘴，所述噴嘴在高度方向上構(gòu)成為多級冷卻過濾液簾。優(yōu)選地，所述冷卻過濾液為水或堿性液體。優(yōu)選地，在所述凈化吸附塔中填充滿所述多面體空心球。優(yōu)選地，所述高溫反應(yīng)桶的反應(yīng)溫度在800 1000攝氏度。優(yōu)選地，所述多面體空心球由多個半扇形葉片組成。優(yōu)選地，所述半扇形葉片相互間錯開排列。優(yōu)選地，利用被所述冷卻過濾液潤濕的多面體空心球凈化、吸附顆粒。優(yōu)選地，所述高溫反應(yīng)桶中設(shè)置多條加熱絲。優(yōu)選地,所述尾氣中含有娃燒、硼燒、磷燒、砷燒中的一種氣體或多種氣體。利用本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置，CVD工藝產(chǎn)生的包含硅烷、硼烷、磷烷、砷烷的尾氣經(jīng)過高溫反應(yīng)桶，在高溫反應(yīng)桶中充分進行氧化反應(yīng)，生成可溶解或沉淀粉塵，這樣不會使冷卻過濾液過于飽和。通過在高溫反應(yīng)桶設(shè)置多條高溫電熱絲，通過對高溫電熱絲的加熱，將高溫反應(yīng)桶維持在高溫，保證氧化反應(yīng)的充分進行。進一步，利用本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置，由于冷卻吸收塔形成多級水簾，能夠迅速有效地進行降溫并且能夠有效地過濾掉大部分粉塵顆粒。在空間上采用多級的水簾構(gòu)造，能夠利用較小的體積空間，實現(xiàn)對粉塵、顆粒的去除。進一步，利用本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置，在凈化吸附塔填充多面體空心球，尤其是填充由若干半扇形葉片組成的多面體空心球。這樣，利用表面積大的多面空心體能夠高效吸附硅烷、硼烷、磷烷、砷烷以及粉塵顆粒。


圖1是表示本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置的構(gòu)造示意圖。圖2是表示本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置的俯視示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解。并不旨在確認本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。圖1是表示本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置的構(gòu)造示意圖。圖2是表示本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置的俯視示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置主要包括:高溫反應(yīng)桶100、冷卻吸收塔200、凈化吸附塔300、蓄液槽400、泵500。
在CVD工藝中主要使用硅烷、硼烷、磷烷、砷烷等氣體，其中，硅烷(SiH4)、硼烷(B2H4)、磷烷(PH3)、砷烷(AsH3)為劇毒可燃氣體。在空氣中易燃燒，濃度高時會爆炸，因此，必須盡可能地去除、凈化掉這些劇毒可燃氣體及其與空氣反應(yīng)后產(chǎn)生的顆粒。在本發(fā)明中，將CVD工藝排出的尾氣經(jīng)燃燒桶去除高濃度硅烷、硼烷、磷烷、砷烷后，將尾氣(也包含空氣)引入高溫反應(yīng)桶100。在高溫反應(yīng)桶100設(shè)置多條高溫加熱絲101，通過對高溫加熱絲101進行加熱，使得高溫反應(yīng)桶100維持在高溫環(huán)境(例如800 1000攝氏度)下。在高溫反應(yīng)桶100中，在例如800 1000攝氏度下中，使得尾氣與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反如下的氧化反應(yīng):
SiH4+202 — Si02+2H20B2H6+302 — B203+3H202PH3+402 — P205+3H202AsH3+402 — As205+3H20
通過上述氧化物，生成Si02、B203、P205、As2O5等的副產(chǎn)物。這些副產(chǎn)物也必須進一步進行去除。因此，將通 過從高溫反應(yīng)桶100排出的氣體通入冷卻吸收塔200。冷卻吸收塔200將從高溫反應(yīng)桶100排出的氣體用水或堿性溶液等冷卻過濾液冷卻通入的氣體并且過濾顆粒。以下主要以將水作為冷卻過濾液的情況進行說明。具體地，在冷卻吸收塔200中，可以如圖1所示從下到上依次利用多個噴嘴形成為多級水簾，在圖1中表示出形成為第一級水簾201、第二級水簾202、以及第三級水簾203的3級的情況，這里，3級僅僅是一個列舉，也可以是為2級、4級、5級等，在本發(fā)明中，對該數(shù)量并不作限定。含有上述副產(chǎn)物等粉塵顆粒的尾氣從上到下依次經(jīng)過第一級水簾201、第二級水簾202、第三級水簾203，這樣能夠有效地對尾氣進行迅速降溫冷卻，同時過濾掉大部分的粉塵和顆粒。這樣，經(jīng)過冷卻吸收塔200的尾氣中僅含有極其微量的硅烷、硼烷、磷烷、砷烷以及少量粉塵顆粒。接著，將經(jīng)過冷卻吸收塔200的尾氣送至凈化吸附塔300，以進一步去除極其微量的硅烷、硼烷、磷烷、砷烷以及少量粉塵顆粒。凈化吸附塔300中填滿多面體空心球,對這些多面體空心球噴灑水,將多面體空心球潤濕。尾氣從這些多面體空心球內(nèi)通過,經(jīng)過充分氣液交換，徹底吸附尾氣中殘留的微量的硅烷、硼烷、磷烷、砷烷以及粉塵顆粒。為了提高多面體空心球的吸附能力，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過了精銳的研究提出一種新型結(jié)構(gòu)的多面體空心球。該多面體空心球由若干個半扇形葉片組成，上下葉片相互錯開排列。這樣與一般的球形吸附體相比，表面積大、氣液交換率高、氣速高、阻力小，排風壓力損失小，因此能夠高效地吸附尾氣中殘留的微量的硅烷、硼烷、磷烷、砷烷以及粉塵顆粒。在上述整個凈化過程中，由泵500將蓄液槽400積蓄的水或者堿性液體持續(xù)不斷地抽至冷卻吸收塔200、凈化吸附塔300。這里，通常泵500采用磁力泵。在蓄液槽400的底部堆積有處理沉淀后的粉末或顆粒600等。在蓄液槽400的底部的下面是排液口 600，從排液口 600排除冷卻過濾液。以上對本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置進行了具體說明。利用本發(fā)明，尾氣中的硅烷、硼烷、磷烷、砷烷在經(jīng)過高溫反應(yīng)桶100氧化反應(yīng)后，生成可溶解或沉淀粉塵，這樣不會使冷卻過濾液過于飽和。在過高溫反應(yīng)桶100設(shè)置多條高溫電熱絲，通過對高溫電熱絲的加熱，將高溫反應(yīng)桶100維持在高溫，以保證能夠充分進行氧化反應(yīng)。又，利用本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置，由于冷卻吸收塔200形成多級水簾，能夠迅速有效地進行降溫并且能夠過濾掉大部分粉塵顆粒。能夠利用較小的體積空間，實現(xiàn)對粉塵、顆粒的去除。又，利用本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置，由于在凈化吸附塔300填充滿多面體空心球,尤其是填充由若干半扇形葉片組成的多面體空心球，因此,能夠較高地效率吸附硅烷、硼烷、磷烷、砷烷以及粉塵顆粒。綜上所述，利用本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置，能夠得到以下的技術(shù)效果:占用空間體積小、凈化效率高、能夠徹底去除吸附尾氣中殘留的微量的硅烷、硼烷、磷烷、砷烷以及粉塵顆粒。以上的例子主要說明了本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實施例。應(yīng)當理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的具體實施例。
權(quán)利要求
1.一種CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于，具備: 高溫反應(yīng)桶(100)，通入CVD工藝的尾氣，使所述尾氣與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)；冷卻吸收塔(200)，通入從所述高溫反應(yīng)桶排出的氣體，用通入的冷卻過濾液冷卻通入的氣體、過濾顆粒； 凈化吸附塔(300)，利用通入的冷卻過濾液和空心球?qū)乃隼鋮s吸收塔(200)排出的氣體進行凈化、吸附顆粒； 蓄液槽(400)，積存提供給所述冷卻吸收塔(200)和凈化吸附塔(300)的冷卻過濾液；以及 泵(500 )，將所述蓄液槽(400 )中的所述冷卻過濾液抽至所述冷卻吸收塔(200 )和所述凈化吸附塔(300)。
2.如權(quán)利要求1所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 所述空心球是多面體空心球。
3.如權(quán)利要求2所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 所述冷卻吸收塔(200)具備多個噴灑冷卻過濾液的噴嘴， 所述噴嘴在高度方向上構(gòu)成為多級的冷卻過濾液簾。
4.如權(quán)利要求2所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 所述冷卻過濾液為水或堿性液體。
5.如權(quán)利要求2所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 在所述凈化吸附塔(300)中填充滿所述多面體空心球。
6.如權(quán)利要求2所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 所述高溫反應(yīng)桶(100)的反應(yīng)溫度在800 1000攝氏度。
7.如權(quán)利要求2所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 所述多面體空心球由多個半扇形葉片組成。
8.如權(quán)利要求2所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 所述半扇形葉片相互間錯開排列。
9.如權(quán)利要求2所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 利用被所述冷卻過濾液潤濕的多面體空心球凈化、吸附顆粒。
10.如權(quán)利要求2所述的CVD工藝的尾氣凈化裝置，其特征在于， 所述高溫反應(yīng)桶(100)中設(shè)置多條加熱絲。
全文摘要
本發(fā)明涉及CVD工藝的尾氣凈化裝置。該CVD工藝的尾氣凈化裝置具備高溫反應(yīng)桶(100)，通入尾氣，使尾氣與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)；冷卻吸收塔(200)，通入從高溫反應(yīng)桶排出的氣體，用通入的冷卻過濾液冷卻通入的氣體、過濾顆粒；凈化吸附塔(300)，利用通入的冷卻過濾液和空心球?qū)睦鋮s吸收塔(200)排出的氣體進行凈化、吸附顆粒；蓄液槽(400)，積存提供給冷卻吸收塔(200)和凈化吸附塔(300)的冷卻過濾液；以及泵(500)，將所述蓄液槽(400)中的冷卻過濾液抽至冷卻吸收塔(200)和凈化吸附塔(300)。利用本發(fā)明的CVD工藝的尾氣凈化裝置能夠得到占用體積小、凈化效率高、去除徹底的技術(shù)效果。
文檔編號B01D47/00GK103157359SQ20111041395
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者吳嘯, 馮金良, 梁浩, 胡錫峰 申請人:無錫華潤華晶微電子有限公司