CN113769532A - 半导体设备及其工艺副产物处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种半导体设备及其工艺副产物处理装置，涉及半导体设备技术领域。该工艺副产物处理装置包括冷却分离装置、温度传感器、控制单元和辅助降温单元，冷却分离装置用于与半导体设备的工艺腔室的排气口连通，以将自工艺腔室排出的工艺副产物冷却实现气液分离。温度传感器设置于冷却分离装置，且温度传感器用于感测冷却分离装置内的温度。辅助降温单元用于降低冷却分离装置内的温度，控制单元分别与温度传感器和辅助降温单元相连，在温度传感器感测的温度值大于预设值的情况下，控制单元控制辅助降温单元打开，降低冷却分离装置内的温度。该方案能解决半导体设备的工艺副产物处理过程中无法监测和调节冷却系统对副产物冷凝效果的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备的工艺设备技术领域，尤其涉及半导体设备及其工艺副产物处理装置。
背景技术
随着芯片制造工艺的不断提升，封装厂对于封装工艺也在不断向更小尺寸发展，进而对半导体设备的工艺过程中产生的副产物的处理提出了更高的要求。
相关技术中，在半导体设备的工艺过程中产生的副产物线经过冷却系统，将气态的副产物冷却，进而可以根据副产物中不同物质的沸点不同使得副产物中的有机物、水分等冷凝并分离，从而降低尾气处理难度。但是，由于相关技术中，无法监测和调节冷却系统对副产物冷凝效果，进而导致尾气中任然存在部分没有冷凝的有机物或水分，使得尾气处理难度增加。
发明内容
本发明公开一种半导体设备及其工艺副产物处理装置，以解决半导体设备的工艺副产物处理过程中，无法监测和调节冷却系统对副产物冷凝效果的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
本发明实施例公开的半导体设备的工艺副产物处理装置包括冷却分离装置、温度传感器、控制单元和辅助降温单元，冷却分离装置用于与半导体设备的工艺腔室的排气口连通，以将自工艺腔室排出的工艺副产物进行冷却实现气液分离；
温度传感器设置于冷却分离装置，且温度传感器用于感测冷却分离装置内的温度；
辅助降温单元用于降低冷却分离装置内的温度，控制单元分别与温度传感器和辅助降温单元相连，
在温度传感器感测的温度值大于预设值的情况下，控制单元控制辅助降温单元打开，以降低冷却分离装置内的温度。
基于本发明所述的工艺副产物处理装置，本发明还提供了一种半导体设备。该半导体设备包括反应腔室和本发明所述的工艺副产物处理装置。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例中，半导体设备的工艺副产物通过温度传感器感测冷却分离装置内的温度，使得控制器可以在冷却分离装置中的温度过高的情况下，控制辅助降温单元，以使辅助降温单元可以降低冷却分离装置内的温度，避免因为冷却分离装置温度升高造成冷凝不够充分。通过辅助降温单元降低冷却分离装置内的温度，可以保证工艺副产物内的有机物或水分充分冷凝，降低半导体设备的尾气处理难度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种实施例公开的半导体设备的工艺副产物处理装置的示意图；
图2为本发明一种实施例公开的冷却分离装置的示意图；
图3为本发明一种实施例公开的内芯的示意图；
图4为本发明一种实施例公开的积液桶的示意图。
图中：100-冷却分离装置；110-第一进气口；120-第二进气口；130-排气口；140-壳体；150-内芯；151-分离片；1511-通孔；160-排液口；200-温度传感器；300-调节阀；400-排气管汇；500-冷凝器；600-积液桶；610-观察窗；700-废液托盘。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合图1至图4，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
参照图1和图2，本发明一种实施例公开的半导体设备的工艺副产物处理装置，包括冷却分离装置100、温度传感器200、控制单元和辅助降温单元。其中，冷却分离装置100用于与半导体设备的工艺腔室的排气口连通，以将自工艺腔室排出的工艺副产物进行冷却实现气液分离。由于半导体设备的工艺副产物中的有机物、水分等物质的沸点不同，进而可以通过冷凝的方式实现工艺副产物内的不同物质相互分离。示例性地，通过冷却分离装置100先将半导体设备的工艺副产物冷却，以使工艺副产物内的部分物质冷凝，进而通过气液分离的方式，实现工艺副产物内的不同物质之间相互分离。示例性地，冷却分离装置100用于将半导体设备的工艺副产物内的有机物或水分冷凝，并将冷凝后的有机物或水分与没有被冷凝的气体物质分离。
一种可选的实施例中，半导体设备可以为用于固化工艺的设备。示例性地，半导体设备可以为PIQ(Polyimide Curing)设备。半导体设备在进行固化工艺时，半导体设备的工艺腔室内的被加工产品会在高温的作用下，产生多种物质混合形成的工艺副产物。示例性地，在半导体工艺过程中产生的工艺副产物包括γ-丁内脂、N2及水蒸气等。该工艺副产物在高温环境下为气态，进而半导体设备的工艺腔室内的工艺副产物呈现为气态。在常温下γ-丁内脂和水蒸气会转变成一种粘性的油状液体，容易造成排气管汇堵塞、影响半导体设备的稳定性和可靠性。因此，需要先对半导体设备的工艺腔室内排出的工艺副产物进行处理，以避免排气管汇堵塞、影响半导体设备的稳定性和可靠性。示例性地，上述被加工产品可以为晶片。
参照图1和图2，温度传感器200设置于冷却分离装置100，且温度传感器200用于感测冷却分离装置100内的温度。示例性地，温度传感器200可以设置于冷却分离装置100内，以使温度传感器200可以用于感测冷却分离装置100内的温度。
辅助降温单元用于降低冷却分离装置100内的温度，控制单元分别与温度传感器200和辅助降温单元相连。示例性地，在温度传感器200感测的温度值大于预设值的情况下，控制单元控制辅助降温单元打开，即控制单元可以用于启动辅助降温单元，以通过辅助降温单元降低冷却分离装置100内的温度。在温度传感器200感测的温度值小于或等于预设值的情况下，控制单元控制辅助降温单元关闭。
需要说明的是，冷却分离装置100是通过加速半导体设备的工艺副产物内的有机物或水蒸气散热，进而使得气态的有机物或水蒸气可以快速冷凝，使得有机物的物理形态可以由气态转化为液态和/或固态，水蒸气可以由气态转化为液体，进而将半导体设备的工艺副产物内的有机物或水蒸气与气体物质分离。物质的形态由气态转化为液态或固态是放热过程。因此，冷却分离装置100内的温度越高，越容易造成半导体设备的工艺副产物内的有机物或水蒸气冷凝不充分，进而增加尾气处理难度。同理，冷却分离装置100内的温度越低，半导体设备的工艺副产物内的有机物或水蒸气冷凝越充分，进而可以降低尾气处理难度。为此，可以根据半导体设备的工艺副产物内的有机物或水蒸气转化为固态或液态的转化率设置冷却分离装置100的温度。因此，本实施例所述的预设值是指：根据尾气处理所需的半导体设备的工艺副产物内的有机物或水蒸气转化为固态或液体的转化率，确定的冷却分离装置100内的最高温度值。
上述实施例中，温度传感器200感测冷却分离装置100内的温度，以使控制器可以根据冷却分离装置100内的温度控制辅助降温单元。不仅可以监测冷却装置对半导体设备的工艺副产物内有机物或水蒸气冷凝效果，还可以利用控制器在冷却分离装置100内的温度过高的情况下，控制辅助降温单元降低冷却分离装置100内的温度，以使冷却分离装置100对半导体设备的工艺副产物内有机物或水蒸气冷凝效果能够达到预期，进而可以减少尾气中有机物或水蒸气的含量，以减小尾气处理难度。
示例性地，辅助降温单元可以包括散热盘管，散热盘管可以设置于冷却分离装置100内或设置在冷却分离装置100外部，以通过向散热盘管通入冷却液，以通过冷却液在散热盘管内流动带走冷却分离装置100内的热量，进而可以降低冷却分离装置100内的温度。当然辅助降温单元还可以包括导热棒，导热棒的一端位于冷却分离装置100外，另一端位于冷却分离装置100内，以通过导热棒加速冷却分离装置100内热量散失，进而降低冷却分离装置100内的温度。辅助降温单元的种类有很多，为此，本实施例不限定辅助降温单元的具体种类。
示例性地，控制单元的种类有很多，例如单片机、PLC控制系统等。为此，本实施例不限定控制单元的具体种类。
参照图2，冷却分离装置100设置有第一进气口110，辅助降温单元与第一进气口110相连，且辅助降温单元用于向冷却分离装置100内供气。示例性地，辅助降温单元可以为厂务端，以通过厂务端向冷却分离装置100注入厂务端的CDA(压缩空气)或GN2(普通氮气)，以通过加速冷却分离装置100内气体的流速，使冷却分离装置100内部风冷降温。示例性地，辅助降温单元包括进气阀，进气阀用于阻断或连通第一进气口110。示例性地，进气阀与控制单元相连，以使控制单元可以控制进气阀打开或关闭。在温度传感器200感测的温度值大于预设值的情况下，控制单元控制进气阀打开，进而使辅助降温单元可以向冷却分离装置100内供风，以实现冷却分离装置100内部风冷降温。
示例性的，冷却分离装置100具有多个第一进气口110，多个第一进气口110沿冷却分离装置100周向分布，进而可以加速冷却分离装置100内部降温。可选的，控制单元可以独立控制辅助降温单元向其中一个或多个第一进气口110进气，即各第一进气口110之间相互独立。
示例性地，温度传感器200的数量可以为多个，且多个温度传感器200均匀分布于冷却分离装置100中，进而可以对冷却分离装置100各处温度进行监测，以避免冷却分离装置100内局部温度过高或过低影响冷却分离装置100内部温度检测和调控，提高冷却分离装置100内部温度监测的精确度。
一种可选的实施例中，辅助降温单元还可以为空气泵，以通过空气泵向冷却分离装置100内注入空气或氮气。
参照图1，半导体设备的工艺副产物处理装置还可以包括调节阀300和排气管汇400。排气管汇400用于为冷却分离装置100内气体排出提供负压。示例性地，排气管汇400可以与厂务端相连，以使厂务端可以为排气管汇400提供负压，进而使得排气管汇400可以为冷却分离装置100内气体排出提供负压。示例性地，排气管汇400包括气泵，以通过气泵为冷却分离装置100内气体排出提供负压。
示例性地，冷却分离装置100设置有第二进气口120和排气口130，第二进气口120用于与半导体设备的工艺腔室的排气口连通，以供工艺副产物进入冷却分离装置100。排气口130用于冷却分离装置100内的气体排出。具体的，半导体设备的工艺副产物从第二进气口120进入冷却分离装置100，以使冷却分离装置100可以将半导体设备的工艺副产物内的有机物或水蒸气冷凝。
参照图1，排气管汇400通过调节阀300与排气口130相连，以通过调节调节阀300的开度，适应排气管汇400提供负压大小的变化。
需要说明的是，由于不同厂务端能够提供的负压不相同，或者厂务端负压容易受到外部干扰而出现波动，进而容易影响半导体设备的工艺。上述实施例中，通过在排气管汇400与排气口130之间设置调节阀300，进而可以根据厂务端负压大小调节调节阀300开度的大小，以保证半导体设备所进行工艺的整个过程中压力稳定。示例性地，在厂务端提供负压较小的情况下，即排气管汇400提供的负压较小，进而可以通过增加调节阀300的开度，以确保半导体设备的工艺过程中压力的稳定性。在厂务端提供负压较大的情况下，即排气管汇400提供的负压较大，进而可以通过减小调节阀300的开度，以确保半导体设备的工艺工程中压力的稳定性。
一种可选的实施例中，半导体设备的工艺副产物处理装置还包括压力感测件，压力感测件设置于排气管汇400，压力感测件与控制单元相连，且控制单元与调节阀300相连，且控制单元根据压力感测件感测的信息控制调节阀300的开度。示例性地，压力感测件可以为压力表。
上述实施例中，通过设置压力感测件，并利用控制单元根据压力感测件感测到的压力大小调节调节阀300的开度，使得半导体设备的工艺副产物处理装置可以适用于不同压力大小的厂务端，并且，还可以在厂务端压力不稳定的情况下，保证半导体设备的工艺过程中压力稳定，有利于提升半导体产品的质量。同时，根据厂务端压力大小自动调节调节阀300的开度，可以提升了半导体设备的工艺副产物处理装置的自动化水平和整体性能。
参照图2和图3，冷却分离装置100包括壳体140和内芯150。其中，壳体140为基础结构件，可以为内芯150提供安装基础。示例性地，壳体140具有容纳腔，内芯150设置于容纳腔内，第二进气口120与内芯150连通，排气口130与容纳腔连通，以使从第二进气口120进入的半导体设备的工艺副产物可以进入内芯150中，以通过内芯150与半导体设备的工艺副产物实现热交换，以达到冷凝半导体设备的工艺副产物中有机物和水蒸气的目的。
参照图3，内芯150包括多个分离片151，分离片151为平板状，且多个分离片151平行且间隔设置于容纳腔内。
半导体设备的工艺副产物内部分有机物冷凝形成具有粘性的油状液体。因此，将分离片151设置为平板状，多个分离片151平行且间隔设置于容纳腔内，可以降低分离片151的清洗难度，以便于半导体设备的工艺副产物处理装置后期维护。
参照图3，分离片151上可以设置有多个通孔1511，以使半导体设备的工艺副产物可以沿通孔1511穿过分离片151。进而有利于半导体设备的工艺副产物与分离片151充分接触，以便于半导体设备的工艺副产物内有机物或水蒸气冷凝。示例性地，通孔1511可以均匀分布于分离片151上。
一种可选的实施例中，相连两个分离片151上的通孔1511错位设置，以使经过通孔1511的半导体设备的工艺副产物可以冲击于分离片151上，进而可以使半导体设备的工艺副产物与分离片151接触更为充分，以进一步提升冷却分离装置100对半导体设备的工艺副产物内有机物或水蒸气的冷凝效果。
参照图1，半导体设备的工艺副产物处理装置还包括冷凝器500，冷凝器500具有进入端和排出端，排出端与第二进气口120相连，进入端用于与半导体设备的工艺腔室的排气口相连。冷凝器500的进入端是指：半导体设备的工艺副产物进入冷凝器500的端口；冷凝器500的排出端是指：半导体设备的工艺副产物排出冷凝器500的端口。
上述实施例中，通过设置冷凝器500使得半导体设备的工艺副产物先经过冷凝器500冷凝后在进入冷却分离装置100，进而可以提升半导体设备的工艺副产物处理装置对半导体设备的工艺副产物内有机物或水蒸气的冷凝效果。
参照图1，半导体设备的工艺副产物处理装置还包括积液桶600，冷却分离装置100设置有排液口160，积液桶600与排液口160相连，积液桶600设置有观察窗610，观察窗610用于观测积液桶600内的液体面高度。
示例性地，观察窗610可以为开设于积液桶600的开口，以使工作人员可以从开口直接观测积液桶600内的液面的高度。示例性的，观察窗610可以为设置在积液桶600上的透明区域，例如，镶嵌在开口的玻璃，以使工作人员可以从开口直接观测积液桶600内的液面的高度。
一种可选的实施例中，积液桶600可以采用铝合金材料制成。示例性地，积液桶600的表面可以设置有防腐层，例如涂抹有防腐油漆、或者是采用阳极氧化处理积液桶600的表面，以提高积液桶600的抗腐蚀性能。
一种可选的实施例中，半导体设备的工艺副产物处理装置还包括设置于积液桶600下方的废液托盘700，废液托盘700用于容纳积液桶600溢出或泄露的液体。示例性地，废液托盘700具有容纳槽，以用于容纳积液桶600溢出或泄露的废液。该实施例中，废液托盘700可以在积液桶600内废液溢出的情况下，避免废液滞留与半导体设备和/或地面上。可选的，废液托盘700底部设置有滚轮，以便于更换或挪动积液桶600。示例性地，可以通过拉动废液托盘700，以通过废液托盘700带动积液桶600移动，不仅可以降低积液桶600的更换难度，还可以避免积液桶600在移动过程中溢出的废液流至地面或半导体设备上。
基于本发明所述的工艺副产物处理装置，本发明还提供了一种半导体设备。该半导体设备包括工艺腔室和上文任意一项实施例中所述的工艺副产物处理装置。示例性地，工艺腔室用于为被加工产品提供必要的工艺环境，如半导体产品固化工艺所需的高温环境。
一种可选的实施例中，工艺腔室具有用于排放工艺腔室内工艺副产物的排气口。示例性地，工艺腔室的排气口与工艺副产物处理装置相连，以使工艺腔室内产生的工艺副产物可以先经过工艺副产物处理装置处理后再进行排放，以避免堵塞排放工艺副产物的管汇，提高半导体设备的稳定性和可靠性。示例性地，本发明所述的半导体设备可以为PIQ(Polyimide Curing)设备。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体设备的工艺副产物处理装置，其特征在于，所述工艺副产物处理装置包括冷却分离装置(100)、温度传感器(200)、控制单元和辅助降温单元，
所述冷却分离装置(100)用于与所述半导体设备的工艺腔室的排气口连通，以将自所述工艺腔室排出的工艺副产物进行冷却实现气液分离；
所述温度传感器(200)设置于所述冷却分离装置中，且所述温度传感器(200)用于感测所述冷却分离装置(100)内的温度；
所述辅助降温单元用于降低所述冷却分离装置(100)内的温度，所述控制单元分别与所述温度传感器(200)和所述辅助降温单元相连，
在所述温度传感器(200)感测的温度值大于预设值的情况下，所述控制单元控制所述辅助降温单元打开，以降低所述冷却分离装置(100)内的温度。
2.根据权利要求1所述的工艺副产物处理装置，其特征在于，所述冷却分离装置(100)设置有第一进气口(110)，所述辅助降温单元与所述第一进气口(110)相连，且所述辅助降温单元用于向所述冷却分离装置(100)内供气。
3.根据权利要求1所述的工艺副产物处理装置，所述工艺副产物处理装置还包括调节阀(300)和排气管汇(400)，所述排气管汇(400)用于为所述冷却分离装置(100)内气体排出提供负压，
所述冷却分离装置(100)设置有第二进气口(120)和排气口(130)，所述第二进气口(120)用于与所述半导体设备的工艺腔室的排气口连通以供所述工艺副产物进入所述冷却分离装置(100)，所述排气口(130)用于所述冷却分离装置(100)内的气体排出；
所述排气管汇(400)通过所述调节阀(300)与所述排气口(130)相连。
4.根据权利要求3所述的工艺副产物处理装置，其特征在于，所述工艺副产物处理装置还包括压力感测件，所述压力感测件设置于排气管汇(400)，所述压力感测件与所述控制单元相连，且所述控制单元与所述调节阀(300)相连，且所述控制单元根据所述压力感测件感测的信息控制所述调节阀(300)的开度。
5.根据权利要求3所述的工艺副产物处理装置，其特征在于，所述冷却分离装置(100)包括壳体(140)和内芯(150)，
所述壳体(140)具有容纳腔，所述内芯(150)设置于所述容纳腔内，所述第二进气口(120)与所述内芯(150)连通，所述排气口(130)与所述容纳腔连通，所述温度传感器(200)设置于所述壳体(140)内。
6.根据权利要求5所述的工艺副产物处理装置，其特征在于，所述内芯(150)包括多个分离片(151)，所述分离片(151)为平板状且所述分离片(151)上设置有多个通孔(1511)，多个所述分离片(151)平行且间隔设置于所述容纳腔内。
7.根据权利要求3所述的工艺副产物处理装置，其特征在于，所述工艺副产物处理装置还包括冷凝器(500)，所述冷凝器(500)具有进入端和排出端，所述排出端与所述第二进气口(120)相连，所述进入端用于与所述半导体设备的工艺腔室的排气口相连。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的工艺副产物处理装置，其特征在于，所述工艺副产物处理装置还包括积液桶(600)，所述冷却分离装置(100)设置有排液口(160)，所述排液口(160)与所述积液桶(600)相连，
所述积液桶(600)设置有观察窗(610)，所述观察窗(610)用于观测所述积液桶(600)内的液体面高度。
9.根据权利要求8所述的工艺副产物处理装置，其特征在于，所述工艺副产物处理装置还包括设置于所述积液桶(600)下方的废液托盘(700)，所述废液托盘(700)用于容纳积液桶(600)溢出或泄露的液体。
10.一种半导体设备，其特征在于，包括反应腔室和权利要求1至9中任意一项所述的工艺副产物处理装置。
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