用于半导体处理的直列式水洗涤器系统的制作方法

    专利2025-05-15  44



    背景技术:

    1、图1示出了典型的半导体处理系统流程图。半导体装置是通过在高真空下使用各种化学蒸气通过许多步骤处理单晶硅晶片而产生的。将这些化学蒸气用于半导体装置的制造中不是非常有效,因此超过百分之五十或更多的化学蒸气通过连接到真空泵的真空前级管线离开处理室。处于一个大气压的真空泵的排气利用氮气严重稀释,以防止在化学蒸汽易燃的情况下发生爆炸的可能性。泵的排气管线通常被加热到100-200℃以防止挥发性化学蒸气的冷凝。然后,在减排系统中使用由甲烷气体的燃烧或电弧放电产生的高温来破坏氮气稀释的化学蒸汽。

    2、四氯化钛在室温下是液体,沸点为136.6℃,与水的反应性高,四氯化钛在与氨气反应时被用于氮化钛薄膜的化学气相沉积。当四氯化钛用于半导体处理时,泵的排气成分将由未反应的四氯化钛和氮气中的氨气以及其它化学副产物组成。泵的排气管线可以是15至40英尺长或更长。在该管线中的任何冷点将导致四氯化钛的冷凝。这可能导致危险的情况,因为液体化学品的积聚可能经历随后的反应,并且在处理或日常维护期间如果存在任何水冷凝,则在泵排出管线中引起局部腐蚀。

    3、六氟化钨沸点为17℃,六氟化钨与水反应并且广泛用于半导体处理。利用氮气稀释和加热泵的排气管线对于安全和连续操作是关键的。

    4、沸点为210℃和熔点为169.6℃的硝酸铵是可在处理室中或沿前级管线发生的各种化学气相反应的产物。如果泵的排气管线没有加热到250℃,硝酸铵会冷凝和沉积。这种化学品在泵排气管线中的积聚可产生局部沉积物,该局部沉积物在与泵排气的化学反应下或由于排气管线的摩擦/振动(例如在维护计划期间)可自发地爆炸。

    5、先进的半导体处理采用氧化铝的原子层沉积。用于这种沉积的典型化学蒸气源是三甲基铝(tma),其沸点为125-130℃,并且与水积极地反应。在这些处理中,泵的排气管线必须非常均匀地加热到至少200℃。管线中的任何冷点都会导致tma的冷凝,从而产生极其危险的维护程序,这既危险又昂贵。广泛报道的是,tma在减排系统的入口处冷凝,从而导致输入管堵塞和增加的危险维护问题。

    6、此外,在泵排气管线中可以找到在用于室清洁的一些特殊处理中使用的三氟化氯(clf3)。clf3与水的反应性非常高,并且存在危险和昂贵的维护程序。


    技术实现思路



    技术特征:

    1.一种半导体处理系统,包括:

    2.根据权利要求1所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统包括水再循环回路,以使水再循环通过所述混合室。

    3.根据权利要求2所述的半导体处理系统,其中,所述水再循环回路构造成维持所述混合室中的水位。

    4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统包括多个拉西环。

    5.根据上述权利要求中任一项所述的半导体处理系统,还包括加热的氮气供应源,所述水洗涤器系统与所述加热的氮气供应源流体连通。

    6.根据权利要求5所述的半导体处理系统,其中,所述加热的氮气供应源被构造为加热流向所述混合室的排气。

    7.根据权利要求6所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统包括第一导管,水洗涤器系统的所述入口与所述第一导管流体连通以将排气引导到所述第一导管中,并且所述第一导管将排气引导到所述混合室。

    8.根据权利要求7所述的半导体处理系统,其中,所述加热的氮气供应源被引导以加热所述第一导管和流过所述第一导管的排气。

    9.根据权利要求8所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统包括围绕所述第一导管的第二导管,并且所述加热的氮气供应源被构造为使所述加热的氮气在所述第二导管和所述第一导管之间流动,以由此加热所述第一导管和流过所述第一导管的排气。

    10.根据权利要求9所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统包括围绕所述第一导管的第二导管,并且所述加热的氮气的供应源被构造为在所述第二导管和所述第一导管之间引导加热的氮气流,从而加热所述第一导管和流过所述第一导管的排气。

    11.根据权利要求10所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统被构造为将所述加热的氮气与所述排气混合以在流过所述第一导管和所述第二导管之后形成加热的氮气稀释混合物,并且此后将水注入所述加热的氮气稀释混合物中。

    12.根据权利要求11所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统被构造为将所述混合物重新引导到所述混合室的较大部分中以允许所述混合物膨胀,并且当所述混合物流入所述较大部分中时注入水。

    13.根据上述权利要求中任一项所述的半导体处理系统,其中,所述混合室包括第一混合室,所述水洗涤器系统包括第二混合室,并且所述第一混合室将所述混合物引导至所述第二混合室。

    14.根据权利要求13所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统被构造为将水注入所述第一混合室和所述第二混合室中的混合物中。

    15.根据权利要求13所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统被构造为使用第一组文丘里喷嘴将水注入所述第一混合室中的排气中。

    16.根据权利要求15所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统被构造为使用第二组文丘里喷嘴将水注入所述第二混合室中的排气中,其中所述第一组文丘里喷嘴以比所述第二组文丘里喷嘴小的角度喷射水。

    17.根据权利要求16所述的半导体处理系统,其中,所述第一组文丘里喷嘴以大约30度至60度之间的角度将水喷射到所述第一混合室中并且进一步可选地以大约50度的角度将水喷射到所述室中,并且所述第二组文丘里喷嘴以大约90度至150度之间的角度并且进一步可选地以大约120度的角度将水喷射到所述第二混合室中。

    18.一种直列式水洗涤器系统,包括:

    19.根据权利要求18所述的直列式水洗涤器系统,还包括第一导管,所述入口与所述第一导管流体连通以将所述排气引导到所述第一导管中,并且所述第一导管将所述排气引导到所述混合室。

    20.根据权利要求18所述的直列式水洗涤器系统,其中,所述加热的氮气供应源被构造成加热所述第一导管和从其流向所述混合室的所述排气。

    21.根据权利要求20所述的直列式水洗涤器系统,还包括围绕所述第一导管的第二导管,并且所述加热的氮气供应源被构造成使所述加热的氮气在所述第二导管与所述第一导管之间流动,以由此加热所述第一导管和流过所述第一导管的所述排气。

    22.根据权利要求21所述的直列式水洗涤器系统,其中,所述第一和第二导管被构造成将所述加热的氮气与所述排气混合以在流过所述第一和第二导管之后形成加热的氮气稀释混合物,并且所述水供应源被构造成将所述水注入所述加热的氮气稀释混合物中。

    23.根据权利要求18所述的直列式水洗涤器系统,其中,所述水洗涤器系统被构造成将所述混合物重新引导到所述混合室的较大部分中以允许所述混合物膨胀并且当所述混合物流入所述较大部分中时注入水。

    24.根据权利要求23所述的直列式水洗涤器系统,其中,所述混合室包括第一混合室,还包括第二混合室,并且所述第一混合室将所述混合物引导到所述第二混合室。

    25.根据权利要求24所述的直列式水涤气器系统,其中,所述水供应源被构造成将水注入所述第一混合室和所述第二混合室中的所述混合物中。

    26.根据权利要求25所述的半导体处理系统,其中,所述水洗涤器系统被构造为利用第一组文丘里喷嘴将水喷射到所述第一混合室中的排气中,并且利用第二组文丘里喷嘴将水喷射到所述第二混合室中,其中可选地,所述第一组文丘里喷嘴以比所述第二组文丘里喷嘴小的角度将水喷射到所述第一混合室中。

    27.一种洗涤半导体处理系统的半导体处理废气的方法,所述半导体处理系统具有反应器、用于从所述反应器泵送废气的真空泵,所述真空泵具有入口和出口,所述方法包括:

    28.根据权利要求27所述的方法,其中,所述泵的出口具有带水平部分的弯管,所述方法还包括:将所述混合室的入口定位在所述弯管的水平部分的12英寸内。

    29.根据权利要求27所述的方法,其中,所述方法还包括:加热流向所述混合室的所述排气。

    30.根据权利要求29所述的方法,其中,所述加热包括:引导加热的氮气以加热流向所述混合室的所述排气。

    31.根据权利要求30所述的方法,还包括:将所述加热的氮气与所述混合室中的所述排气混合以形成加热的氮气稀释混合物。

    32.根据权利要求31所述的方法,还包括:将所述加热的氮气稀释混合物和所述水引导到所述混合室中,从而去除所述加热的氮气稀释混合物中的水反应产物和/或吸水产物。

    33.根据权利要求32所述的方法,其中,所述混合室包括第一混合室,还包括第二室,并且将水和加热的氮气稀释混合物引导到所述第二室中。

    34.根据权利要求33所述的方法,还包括:将水引导到所述第二室中,并且由此去除所述排气中的另外的水反应产物和/或吸水产物。

    35.根据权利要求32或34所述的方法,其中,所述引导水包括:利用文丘里喷嘴喷射水。

    36.根据权利要求30至35中任一项所述的方法,其中,所述去除水反应性产物包括:去除选自包括四氯化钛、六氟化钨、硝酸铵、三甲基铝、三氟化氯的组的水反应性产物。

    37.一种洗涤半导体处理系统的半导体处理废气的方法,所述半导体处理系统具有反应器、用于从所述反应器泵送废气的真空泵,所述真空泵具有入口和出口,所述方法包括:

    38.根据权利要求36所述的方法,其中,所述引导水包括:利用文丘里喷嘴将水喷射到所述混合室中的所述排气中。

    39.根据权利要求37至38中任一项所述的方法,其中,所述去除水反应性副产物包括:去除选自包括四氯化钛、六氟化钨、硝酸铵、三甲基铝、三氟化氯的组的水反应性产物。


    技术总结
    一种半导体处理系统,包括具有入口和出口的真空泵,其中真空泵的入口被构造成与半导体反应器的出口流体连通,并且其中真空泵被构造成在真空泵的出口处输出来自反应器的废气的排气。半导体处理系统还包括在真空泵出口处的水洗涤器系统,其具有相对于泵的竖直取向,并且具有入口和至少一个混合室。入口与真空泵的出口和混合室流体连通。洗涤器系统被构造成在排气被引导至混合室时维持泵的输出处的排气的温度,并且将水注入排气中以去除排气中的水反应产物。

    技术研发人员:I·马哈维利
    受保护的技术使用者:埃地沃兹真空泵有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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