CN105682774A - 气体处理设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种气体处理设备。气体处理设备包含：可操作来接收源自制造过程工具的流出气流，以使流出气流在其内被洗涤从而提供洗涤后气流的气体洗涤腔室；和可操作来接收洗涤后气流以使洗涤后气流在其内被处理从而提供处理后气流的静电沉降腔室，气体洗涤腔室和静电沉降腔室中的一个限定第一腔室，气体洗涤腔室和静电沉降腔室中的另一个限定第二腔室，第一腔室被构造成围绕第二腔室。这样，第一腔室和第二腔室能享有同样的体积，这使更加紧凑很多的设备能够被提供，与常规设备相比，对于任何给定流速或效率需求减小了设备的尺寸。而且，通过用第一腔室围绕第二腔室，所需组装不那么复杂，这使用到的零件能够更少。

Description

气体处理设备

技术领域

本发明涉及气体处理设备。实施例涉及用以处理含有例如比方说SiO₂的固体微粒的气体和例如HCl的酸性气体的气体处理设备。

背景技术

气体处理设备是已知的。这类设备被用于处理从外延淀积过程中产生的流出气体。外延淀积过程被越来越多地用于高速半导体器件的制造，用于硅和化合物半导体两者的应用。外延层是精细生长后的单晶硅薄膜。外延淀积在通常800－1100℃左右的高温的氢气气氛中和真空条件下利用硅源气体，通常是硅烷或者氯硅烷化合物的一种，例如三氯硅烷或二氯甲硅烷。外延淀积过程根据需要常掺杂有少量的硼、磷、砷、锗或碳，用于正在制作的器件。被供应到过程腔室的刻蚀气体可包括例如HCl，HBr，BCl₃，Cl₂和Br-₂的卤化合物和它们的组合。在过程运行之间，氯化氢（HCl）或者例如SF₆或NF₃的另一种卤化合物可被用来清洁腔室。

在这类工艺中，被供应到过程腔室的气体的仅一小部分在腔室内被消耗，因此供应到腔室的气体的大部分与由在腔室内发生的处理产生的固态和气态副产品一起被从腔室中排出。过程工具通常具有多个过程腔室，其中每个过程腔室可处在淀积、刻蚀或清洁过程中的各自不同阶段。因此，在处理期间，由腔室中排出气体的组合所形成的废物流出流可具有多种不同成分。在废物流被排入大气前，废物流被处理以从中去除所选的气体和固体微粒。常见利用填充塔式洗涤器将例如HF和HCl的酸性气体从气流中去除，在填充塔式洗涤器中酸性气体被流过洗涤器的洗涤液带入溶液中。硅烷是自燃的，故在废物流被输送通过洗涤器前，对于废物流的常见做法是输送其通过热焚烧炉以使存在于废物流内的硅烷或其它自燃气体与空气发生反应。任何全氟化合物，例如NF₃，也可在焚烧炉内被转变为HF。

当硅烷燃烧时，产生大量的二氧化硅（SiO₂）微粒。虽然在填充塔式洗涤器内这些微粒中的许多被洗涤液带入悬浮液中，但观察到洗涤液对相对较小微粒（例如，具有小于1微米的尺寸）的捕获是相对差的。考虑到此，已知在洗涤器的下游设置静电沉降器以将这些较小微粒从废物流中去除。

尽管这类设备提供流出气流的处理，但它们具有许多不足之处。相应地，期望提供改进的气体处理设备。

发明内容

依照第一方面，提供气体处理设备，包含：可操作来接收源自制造过程工具的流出气流，以使流出气流在其内被洗涤从而提供洗涤后气流的气体洗涤腔室；和可操作来接收洗涤后气流以使洗涤后气流在其内被处理从而提供处理后气流的静电沉降腔室，气体洗涤腔室和静电沉降腔室中的一个限定第一腔室，气体洗涤腔室和静电沉降腔室中的另一个限定第二腔室，第一腔室被构造为围绕第二腔室。

第一方面认识到关于现有设备的一个问题，即现有设备占据的体积随要被处理的流出气体的流率增加和/或对处理这些流出气体的效率需求增加（通常表示为在处理后的气流中存在的固体微粒和/或酸性气体的浓度的减小）而非线性增长。

相应地，气体处理设备被提供。设备可包含用于接收源自制造过程工具的流出气流的气体洗涤腔室。流出气流将在气体洗涤腔室内经洗涤处理以便产生洗涤后的气流作为输出。设备可还包含接收洗涤后气流的静电沉降腔室。静电沉淀腔室随后处理洗涤后的气流并产生处理后的气流。气体洗涤腔室或者静电沉降腔室限定第一腔室，同时气体洗涤腔室或静电沉降腔室中的另一个限定第二腔室。第一腔室被布置或者被构造成围绕第二腔室。这样，第一腔室和第二腔室能享有同样的体积，这使更加紧凑很多的设备能够被提供，相比于常规设备，对于任何给定流速或效率需求减小了设备的尺寸。而且，通过用第一腔室围绕第二腔室，所需组装不那么复杂，这使用到的零件能够更少。

在一个实施例中，第二腔室被保持在第一腔室内。

在一个实施例中，第一腔室同心地围绕第二腔室。

在一个实施例中，第一腔室以环状式和圆周式中的至少一种方式绕着第二腔室延伸。

在一个实施例中，第一腔室和第二腔室享有共用壁。相应地，可设置分离第一腔室与第二腔室的共用壁。

在一个实施例中，共用壁的内表面限定第二腔室的外壁，共用壁的外表面限定第一腔室的内壁。相应地，共用壁的一侧可形成第一腔室的一部分，而共用壁的另一表面可形成第二腔室的一部分。

在一个实施例中，第二腔室包含由共用壁的内表面所限定的细长腔室，且第一腔室包含由共用壁的外表面和包围壁的内表面所限定的细长环状腔室。相应地，第一和第二腔室可被成形为大致圆柱形。第二腔室可被套入第一腔室内。

在一个实施例中，气体洗涤腔室包含至少局部地限定气体洗涤腔室的集液箱，集液箱可操作来提供固定流量的被接收液体到气体洗涤腔室。相应地，可设置集液箱，该集液箱提供流经气体洗涤腔室以将积累在其内的微粒去除的流体。设置集液箱确保固定流量的液体通过气体洗涤腔室。

在一个实施例中，静电沉降腔室包含出口，用于喷射液体以在其内提供圆周地流动液幕。相应地，在静电沉降腔室内还设置有循环的液幕或溢流坝以协助去除积累在其内的微粒。

在一个实施例中，静电沉降腔室限定第一腔室，气体洗涤腔室限定第二腔室。相应地，气体洗涤腔室可被设置在静电沉降腔室内。

在一个实施例中，静电沉降腔室包含出口，用于喷射液体以提供沿着共用壁外表面和包围壁内表面两者圆周地流动的液幕。相应地，可沿着静电沉降腔室的两个相对表面设置液幕或溢流坝以便改善它的效率。

在一个实施例中，静电沉降腔室包含被定位在共用壁外表面和包围壁内表面之间的细长环状的电极结构。相应地，可在静电沉降腔室内设置大致圆柱形的电极结构。

在一个实施例中，细长环状的电极结构沿着静电沉降腔室轴向延伸。

在一个实施例中，细长环状的电极结构被定位在共用壁外表面和包围壁内表面之间的固定距离。通过将结构放在静电沉降腔室的壁之间的相等距离处，能产生恒定电场从而协助从流出气流中去除微粒。

在一个实施例中，细长环状的电极结构包含朝着共用壁外表面和包围壁内表面延伸的放电点。

在一个实施例中，朝着共用壁外表面延伸的放电点的数量和朝着包围壁内表面延伸的放电点的数量的比值与共用壁外表面面积和包围壁内表面面积的比值成比例。这再次有助于在静电沉降腔室内提供均匀电场。

在一个实施例中，气体洗涤腔室包含流出气流的入口用于接收流出气流，静电沉降腔室包含处理后气流的出口用于提供处理后气流，流出气流的入口和处理后气流的出口被定位成促使气体沿着气体洗涤腔室和静电沉降腔室两者的轴向长度流动。相应地，流出气流被布置成沿着气体洗涤腔室和静电沉降腔室两者的轴向长度行进。这显著有效地加倍了设备的处理长度。

在一个实施例中，气体洗涤腔室包含将洗涤后的气流输送到位于远离悬挂结构的静电沉降腔室的入口的管道。通过输送洗涤后的气流到远离悬挂结构的位置，使洗涤后的气流可在到达悬挂结构之前还由静电沉降腔室处理，这减小在悬挂结构上任何沉降物的发生率，否则沉降物可能引起绝缘击穿。

在一个实施例中，入口位于底板中，悬挂结构位于气体洗涤腔室的顶板中。

另外的特定和优选方面被陈述在伴随的独立和从属权利要求中。从属权利要求的特征可视情况与独立权利要求的特征组合，并且可以以不同于在权利要求中明确陈述的方式组合。

在设备特征被描述为可操作来提供某种功能的地方，将被理解的是，这包括提供该功能或适于或被构造成提供该功能的设备特征。

附图说明

现将参照附图来进一步描述本发明的实施例，其中：

图1显示依照一个实施例的外部视图和气体处理设备的剖面，其图示了通过设备的流出气体的流动；

图2是分解图，其显示了气体处理设备的一些部件；

图3是气体处理设备的剖面图；

图4更为详细地显示筛板的布置；

图5显示提供内溢流坝的结构的布置；

图6图示提供外溢流坝的结构的布置；

图7更为详细地显示电极结构附件的布置；

图8更为详细地显示电极结构的布置；

图9更为详细地显示内壁和外壁的布置；

图10更为详细地显示气体入口和贮槽的布置；

图11图示被设置来供给筛板的流体供给装置；以及

图12显示具有渐缩或圆锥形底板区域的外壁的替代实施例。

具体实施方式

概述

在以任何详细说明讨论实施例前，首先将提供概述。实施例提供一种布置，其中气体洗涤腔室和静电沉降腔室两者被串联地流体连接但被同心布置以便一个被设置在另一个内。换句话说，腔室中的一个以嵌套的构造围绕另一个以提供紧凑的布置。通过控制两个腔室的入口和出口的构造，有可能使在腔室内的流动距离延长到两倍的设备长度左右。还有，通过利用附加管道，延长流动距离和腔室的进入点以帮助减少问题残余物的积聚是可能的。该方法提供了带有显著减少的零件数的更加紧凑的设备，因为外腔室至少局部地由它保持的内腔室限定。

示例布置和气体流动

图1到图3图示依照一个实施例的总体10的气体处理设备的布置。图1显示外部视图和通过气体处理设备10的剖面，图示了经过设备的流出气体的流动。图2是分解图，显示了气体处理设备10的一些部件。图3是通过气体处理设备10的剖面图。

概述而言，气体处理设备10包含填充有填料（未显示）的细长圆柱形气体洗涤腔室20。气体洗涤腔室20包含入口30，入口30接收将被处理的流出气体，流出气体沿A到B方向流动，经过填料朝着筛板40前进。如下面更为详细阐述的，筛板40提供在气体洗涤腔室20内流动、经过填料并通过筛底板50回到贮槽（未显示）的流体。

尽管在其它实施例中将可能提供如下构造：其中已经通过洗涤腔室20的流出气体可能在筛板40的附近离开洗涤腔室20，但这被发现引起在周围的静电沉降腔室60内的不需要的沉积物的增加，因此提供利用下降管70的布置，下降管70接收由气体处理器腔室20处理后的流出气体并将它从气体洗涤腔室20的顶部沿C方向输送到筛底板50和气体洗涤腔室20的底板之下并进入静电沉降腔室60的底部。

可以看到，静电沉降腔室60包含同心围绕气体洗涤腔室20的环状腔室。分割壁80（未显示在图2中）具有限定气体沉降腔室20的内表面和限定静电沉降腔室60的内表面的外表面。外壁90具有限定静电沉降腔室60的另一表面的内表面。

被定位在外壁90和内壁80之间的是电极结构100，其利用绝缘体结构110被保持，绝缘体结构110利用在顶板120中的细长导体170来保持电极结构100，其中顶板120被保持并包围静电沉降腔室60的上端。电极结构100包含具有支撑板130的大致圆柱形的结构，一组细长电极140从支撑板130被圆周地布置并沿着静电沉降腔室60的轴向长度轴向延伸。

如图1中可见，来自下降管70的流出气体进入静电沉降腔室60的下部并沿D方向向上移经过电极结构100，并沿E方向通过排出端口150作为处理后的气体离开。

为便利静电沉降腔室60的功能，内壁80的外表面设置有从筛板40的附近向下朝着静电沉降腔室60的底板流动的流体帘幕。同样地，外壁90的内表面设置有从顶板120的附近向下朝着静电沉降腔室60的底板圆周地流动的流体帘幕。

筛板

图4更为详细地显示筛板40的布置。可以看到，借助定位在下降管70周围、将流体输送到筛板40的流体供给管道75，流体（通常为水）被供给通过筛板的下表面。筛板40维持通过孔45的布置流出到洗涤腔室20中的流体的压力。

内溢流坝W _I

被筛板40所保持的流体还提供顺着内壁80的表面流下的流体帘幕或内溢流坝W_I。如图5中所示，流体通过小间隙流进廊道47，从廊道47的下表面离开并顺着内壁80的外表面流下。

外溢流坝W _O

图6更为详细地图示了提供外溢流坝W_O的结构的布置。与顶板120联接的是多个溢流坝段125，其被布置为形成被顶板120所保持的环。每个环段包含接收联接件129并提供流体的多个入口123。借助管道121与每个入口123流体联接的是出口127，其被布置成从溢流坝段125切向地喷射流体以形成顺着外壁90的内表面流下的外溢流坝W_O。

电极结构附连

图7更为详细地显示了电极结构附连布置。可以看到，电极结构100由导体170保持，导体170由从顶板120的上表面延伸的外壳160保持。

绝缘体110被设置以使电极结构100与设备10的剩余部分绝缘。绝缘体100通常由玻璃制成并设置气体净化器以便降低在绝缘体110附近的处理后的流出气体的浓度，这有助于防止在绝缘体上的沉积物，否则沉积物可能导致绝缘体被危及。如上面所提到的，通过设置下降管70，在绝缘体110附近的处理后的气体将被气体洗涤腔室20和静电沉降腔室60两者充分地处理，故不太可能造成这种沉积物。

电极结构

图8更为详细地显示了电极结构100的布置。图8的下部还显示了显示电极结构100相对于内壁80和外壁90关系的示意性图。可以看到，许多同心布置的细长电极140被设置，其具有朝着内壁80或外壁90径向延伸的尖突150。为维持这些电极尖突150所提供的放电点的均匀密度，朝着内壁80延伸的电极尖突150的数量比朝着外壁90延伸的电极尖突150的数量的比值与内壁80的面积比外壁90面积的比值成比例。

同心布置

图9更为详细地显示了内壁80和外壁90的布置。可以看到，内壁80被保持在外壁90内。

气体入口和贮槽

图10更为详细地显示了气体入口和贮槽的布置。可以看到，即将被处理的流出气体通过入口200被接收、流进贮槽结构210并通过入口30被供给到气体洗涤腔室20的下部中。当流出气体在洗涤腔室20和静电沉降腔室60两者内被处理时，含有从流出气体中提取的污染物的流体也在贮槽结构210内。来自气体洗涤腔室20的流体通过入口30流入贮槽结构210，同时来自静电沉降腔室60的流体通过管道220流入贮槽结构210。

筛板流体供给

图11图示了设置用以供给筛板40的流体供给装置。入口230与流体供应源联接并借助管道240将流体输送到带有供给筛板40的供给器管道75的联接件。

渐缩底板

图12显示了外壁90的替代实施例，其具有渐缩或圆锥形的底板区域95，这有助于防止在静电沉降腔室60底板上任何沉淀物的积聚。

相应地，可以看到，设置了使气体洗涤腔室20和静电沉降腔室60均能被提供来进行流出气体的一系列处理的布置，由于两个处理腔室的同心布置，该布置较之前可能的布置呈更加紧凑得多的形式。这使得能够提供更小的设备或对于相同的设备体积流出气体的处理能有更高的速率。

尽管本文中参照附图详细公开了本发明的示例性实施例，理解的是，本发明不限于明确的实施例，在不偏离由附加的权利要求和它们的等同物限定的本发明范围的情况下，本领域技术人员可以从中实现多种变化和修改。

Claims (15)

1.一种气体处理设备，包含：

能够操作来接收源自制造过程工具的流出气流、以使流出气流在其内被洗涤从而提供洗涤后的气流的气体洗涤腔室；和

能够操作来接收所述洗涤后的气流以使所述洗涤后的气流在其内被处理从而提供处理后的气流的静电沉降腔室，所述气体洗涤腔室和所述静电沉降腔室中的一个限定第一腔室，所述气体洗涤腔室和所述静电沉降腔室中的另一个限定第二腔室，所述第一腔室被构造为围绕所述第二腔室。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一腔室和所述第二腔室享有共用壁。

3.如权利要求2所述的设备，其中所述共用壁的内表面限定所述第二腔室的外壁，所述共用壁的外表面限定所述第一腔室的内壁。

4.如权利要求2或3所述的设备，其中所述第二腔室包含由所述共用壁的所述内表面限定的细长腔室，所述第一腔室包含由所述共用壁的所述外表面和包围壁的内表面限定的细长环状腔室。

5.如任何前述权利要求所述的设备，其中所述气体洗涤腔室包含至少局部地限定所述气体洗涤腔室的集液箱，所述集液箱能够操作来将固定流量的被接收液体提供到所述气体洗涤腔室。

6.如任何前述权利要求所述的设备，其中所述静电沉降腔室包含用于喷射液体以提供在其内圆周地流动的液幕的出口。

7.如任何前述权利要求所述的设备，其中所述静电沉降腔室限定所述第一腔室，所述气体洗涤腔室限定所述第二腔室。

8.如权利要求3到7任一项所述的设备，其中所述静电沉降腔室包含用于喷射液体以提供沿着所述共用壁的所述外表面和所述包围壁的所述内表面两者圆周地流动的液幕的出口。

9.如权利要求3到8任一项所述的设备，其中所述静电沉降腔室包含位于所述共用壁的所述外表面和所述包围壁的所述内表面之间的细长环状的电极结构。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述细长环状的电极结构沿着所述静电沉降腔室轴向延伸。

11.如权利要求9或10所述的设备，其中所述细长环状的电极结构被定位在所述共用壁的所述外表面和所述包围壁的所述内表面之间的固定距离。

12.如权利要求9到11任一项所述的设备，其中所述细长环状的电极结构包含朝着所述共用壁的所述外表面和所述包围壁的所述内表面延伸的放电点。

13.如权利要求12所述的设备，其中朝着所述共用壁的所述外表面延伸的所述放电点的数量和朝着所述包围壁的所述内表面延伸的所述放电点的数量的比值与所述共用壁的所述外表面的面积和所述包围壁的所述内表面的面积的比值成比例。

14.如任何前述权利要求所述的设备，其中所述气体洗涤腔室包含用于接收所述流出气流的流出气流入口，所述静电沉降腔室包含用于提供处理后气流的处理后气流出口，所述流出气流入口和所述处理后气流出口被定位成促使气体沿着所述气体洗涤腔室和所述静电沉降腔室两者的轴向长度流动。

15.如权利要求9到14任一项所述的设备，其中所述气体洗涤腔室包含将所述洗涤后的气流输送到所述静电沉降腔室的入口的管道，所述静电沉降腔室的入口位于远离用于所述细长环状的电极结构的悬挂结构。