CN116510476A - 用于半导体废气处理设备的反应腔和半导体废气处理设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种用于半导体废气处理设备的反应腔和半导体废气处理设备，反应腔包括：反应腔本体，呈圆筒状，半导体制程产生的废气生成于反应腔本体内；均水环，呈阵列状、沿反应腔本体的周向设置于反应腔本体的内壁顶部，均水环用于对进入反应腔本体的溢流水进行均水处理，使得溢流水均匀地覆盖反应腔本体的整个内壁；均水环的设置高度为：h≥h水＝Q进水量/s水冷壁底面积；其中，Q进水量为进水量，s水冷壁底面积为水冷壁的底面积，h水为水冷壁的高度。本申请的反应腔增高了冷却水壁的高度，并采用均水环进行梳齿，降低水壁表面的自由能，使溢流水进入反应腔的过程中更加均匀。这种设置状态可以降低溢流不均匀的随机性不利影响。
Description
技术领域
本申请涉及半导体废气处理领域，尤其涉及到一种用于半导体废气处理设备的反应腔和半导体废气处理设备。
背景技术
泛半导体行业生产过程中，大量使用化学品和特殊气体，生产环节持续产生大量有毒有害气体的工艺废气。工艺废气需要与生产工艺同步进行收集、治理和排放，废气处理系统及设备是半导体生产工艺不可分割的组成部分，其安全稳定性直接关系到产能利用率、产品良率、员工职业健康及生态环境。
在半导体工艺中，Harsh工艺是指复杂苛刻、多粉尘、强腐蚀的工艺，如化学气相淀积(CVD)工艺中的硼磷硅玻璃(BPSG)制程、高纵深比(HARP)制程、氮化硅(SiN)制程、蚀刻(ETCH)中的金属刻蚀(MetalETCH)制程、扩散(Diffusion)工艺中的原子层淀积(ALD)制程、时间敏感网络(TSN)制程等。
在Harsh工艺中，有大量的SiO2粉尘和强腐蚀性有害物质需要进行处理，容易致使废气处理设备流动不畅、粉尘堆积、堵塞以及设备腐蚀泄漏等问题，导致设备需要停机进行维护。
在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。
发明内容
本申请的至少一实施例提供了一种用于半导体废气处理设备的反应腔和半导体废气处理设备。
第一方面，本申请的至少一实施例提供了一种用于半导体废气处理设备的反应腔，包括：反应腔本体，呈圆筒状，半导体制程产生的废气生成于所述反应腔本体内；均水环，呈阵列状、沿所述反应腔本体的周向设置于所述反应腔本体的内壁顶部，所述均水环用于对进入所述反应腔本体的溢流水进行均水处理，使得溢流水均匀地覆盖所述反应腔本体的整个内壁；
所述均水环的设置高度为：
h≥h水＝Q进水量/s水冷壁底面积；
其中，Q进水量为溢流水的进水量，s水冷壁底面积为溢流水形成的水冷壁的底面积，h水为溢流水形成的水冷壁的高度。
第二方面，本申请的至少一实施例提供了一种半导体废气处理设备，包括第一方面任一实施例中的用于半导体废气处理设备的反应腔。
例如，在本申请的第一方面或第二方面的一些实施例中，进入所述反应腔本体的溢流水在所述反应腔本体的内壁上形成溢流缝隙，所述溢流缝隙的宽度为：
L≤Q进水量/πdvt；
其中，d为溢流缝隙的外轮廓圆周直径，v为溢流水的流速，t为溢流水的通水时间。
例如，在本申请的第一方面或第二方面的一些实施例中，所述均水环包括多个均水子环，所述多个均水子环等距、且沿所述反应腔本体的周向阵列设置。
例如，在本申请的第一方面或第二方面的一些实施例中，溢流水沿所述反应腔本体的周向等速、等量地进入所述反应腔本体的内壁。
例如，在本申请的第一方面或第二方面的一些实施例中，半导体废气处理设备还包括：冷却腔，装配连通于所述反应腔的下游，半导体制程产生的废气和溢流水经由所述反应腔进入所述冷却腔内；循环水箱，与所述冷却腔连通，溢流水经由所述冷却腔进入所述循环水箱内。
例如，在本申请的第一方面或第二方面的一些实施例中，半导体废气处理设备还包括：溢流腔，装配连通于所述反应腔和所述冷却腔之间，所述冷却腔通过所述溢流腔装配连通于所述反应腔，溢流水通过所述溢流腔进入所述冷却腔。
例如，在本申请的第一方面或第二方面的一些实施例中，所述溢流腔与所述反应腔连通端的外轮廓大于所述溢流腔与所述冷却腔连通端的外轮廓。
例如，在本申请的第一方面或第二方面的一些实施例中，溢流水进入所述循环水箱后被重新抽取进入所述反应腔本体内。
例如，在本申请的第一方面或第二方面的一些实施例中，半导体废气处理设备还包括：支架组件，所述反应腔设置于所述支架组件。
在本申请的用于半导体废气处理设备的反应腔中，增高了反应腔冷却水壁的高度，并采用均水环进行梳齿，降低水壁表面的自由能，使溢流水进入反应腔的过程中更加均匀。这种设置状态可以降低加工精度及安装调试等多条件耦合带来的溢流不均匀的随机性不利影响。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本申请示例实施例的反应腔的结构示意图。
图2示出根据本申请示例实施例的半导体废气处理设备的结构示意图。
图3示出根据本申请一些实施例的半导体废气处理设备的结构示意图。
图4示出根据本申请一些实施例的洗涤腔的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
下面将参照附图，对根据本申请实施例的半导体废气处理设备进行详细说明。
图1示出根据本申请示例实施例的反应腔的结构示意图。
图2示出根据本申请示例实施例的半导体废气处理设备的结构示意图。
参见图1和图2，示例实施例的半导体废气处理设备包括支架组件100、反应腔200、冷却腔300和洗涤腔400。
反应腔200包括反应腔本体210和均水环220。
反应腔本体210呈圆筒状，半导体制程产生的废气生成于反应腔本体210内。均水环220呈阵列状，均水环220沿反应腔本体210的周向设置于反应腔本体210的内壁顶部，均水环220用于对进入反应腔本体210的溢流水进行均水处理，使得溢流水均匀地覆盖反应腔本体210的整个内壁。
均水环220的设置高度为：
h≥h水＝Q进水量/s水冷壁底面积；
其中，Q进水量为溢流水的进水量，s水冷壁底面积为溢流水形成的水冷壁的底面积，h水为溢流水形成的水冷壁的高度。
进入反应腔本体210的溢流水在反应腔本体210的内壁上形成溢流缝隙，溢流缝隙的宽度为：
L≤Q进水量/πdvt；
其中，d为溢流缝隙的外轮廓圆周直径，v为溢流水的流速，t为溢流水的通水时间。
在实际配置过程中，溢流水的进水量和通水时间为已知且可控的状态，溢流水形成的水冷壁的高度可以通过测量获得。由此，可以通过以下公式获得溢流水的流速：
进一步地，可以确定均水环的设置高度以及溢流缝隙的宽度。通过反复试验，在这种设置状态下，经过均水环220处理后的溢流水可以均匀地覆盖整个反应腔本体210的内表面，有效地减少粉尘附着和堵塞，延长维护周期。
根据本申请的一些实施例，均水环220可以被配置为包括多个均水子环。在实际工作过程中，每个均水子环相互独立工作，分别沿反应腔本体210的内壁周向对进入到反应腔本体210内部的溢流水进行均水处理。可选地，多个均水子环等距、且沿所述反应腔本体的周向阵列设置，这种设置状态利用对均水环进行监控，且便于操作者对均水环220的均水效果进行可视化分区。
根据本申请的一些实施例，溢流水沿反应腔本体210的周向等速、等量地进入反应腔本体210的内壁。即，在均水环220对进入到反应腔本体210的溢流水进行均水处理之前，溢流水便预先被配置为具有等速、等量的均水状态。这种设置状态可以使得溢流水在初始状态下便具备相同或相近的特征，使得经过均水环220处理后的溢流水可以更均匀地覆盖整个反应腔本体210的内表面。
支架组件100包括第一滑轨110和第二滑轨120。第一滑轨110和第二滑轨120相互独立，在滑动过程中，第一滑轨110和第二滑轨120不会产生相互干扰。
反应腔200设置于第一滑轨110，半导体制程产生的废气生成于反应腔200内。冷却腔300设置于支架组件100，冷却腔300的侧面设置有冷却腔法兰310，且冷却腔300装配连通于反应腔200的下游，半导体制程产生的废气经由反应腔200进入冷却腔300内冷却。
洗涤腔400设置于第二滑轨120，洗涤腔400装配连通于冷却腔300的下游，半导体制程产生的废气经由冷却腔300冷却后进入洗涤腔400内。
第一滑轨110和第二滑轨120的设置高度可以被配置为相同、相近或不同。
当第一滑轨110和第二滑轨120的设置高度相同或相近时，第一滑轨110和第二滑轨120能够被设置于支架组件100内的同一根支架上，这种设置状态可以节省支架组件100内部的布置空间，使得支架组件100内部的结构更为紧凑。不仅如此，第一滑轨110和第二滑轨120设置于支架组件100内的同一根支架上可以使得第一滑轨110和第二滑轨120具有更好的抗压力学性能。在使用的过程中，第一滑轨110和第二滑轨120在沿支架组件100宽度方向上相互支撑，不会轻易受外力影响而产生形变，提升彼此的抗疲劳强度，使得第一滑轨110和第二滑轨120具有更长久的工作寿命。
当第一滑轨110和第二滑轨120的设置高度不同时，第一滑轨110的设置高度能够被配置为与反应腔200的重心高度相同或相近，第二滑轨120的设置高度能够被配置为与洗涤腔400的重心高度相同或相近。在本申请的半导体废气处理设备对半导体制程产生的废气进行处理的过程中，反应腔200和洗涤腔400的内壁都会受到水流和废气气流的冲击。如，反应腔200内持续保持溢流水灌入，洗涤腔400内会保持对废气的喷淋洗涤。当第一滑轨110和第二滑轨120分别被配置为与反应腔200和洗涤腔400的重心高度相同或相近时，半导体废气处理设备可以具备更好的运行稳定性。
根据本申请的一些实施例，第一滑轨110包括第一左滑轨111和第一右滑轨112，第一左滑轨111和第一右滑轨112对称地设置于反应腔200的两侧。当需要对反应腔200进行清洗时，操作者可以卸下反应腔200上下的C型卡套，然后沿着第一左滑轨111和第一右滑轨112将反应腔200拉出，对反应腔200进行清洗检查。第一左滑轨111和第一右滑轨112等高，且第一左滑轨111和第一右滑轨112的滑轨长度大于反应腔200的最大外轮廓直径。
同理，第二滑轨120可以被配置为包括第二左滑轨121和第二右滑轨122，第二左滑轨121和第二右滑轨122对称地设置于洗涤腔400的两侧。当需要对洗涤腔400进行清洗时，操作者可以卸下洗涤腔400上下的C型卡套，然后沿着第二左滑轨121和第二右滑轨122将洗涤腔400拉出，对洗涤腔400进行清洗检查和对洗涤腔400内部的鲍尔环、吸附部件进行更换。第二左滑轨121和第二右滑轨122等高，且第二左滑轨121和第二右滑轨122的滑轨长度大于洗涤腔400的最大外轮廓直径。
图3示出根据本申请一些实施例的半导体废气处理设备的结构示意图。
一些实施例的半导体废气处理设备包括支架组件100、反应腔200、冷却腔300、洗涤腔400、溢流腔500和循环水箱600。
支架组件100包括第一滑轨110和第二滑轨120。第一滑轨110和第二滑轨120相互独立，在滑动过程中，第一滑轨110和第二滑轨120不会产生相互干扰。
反应腔200设置于第一滑轨110，半导体制程产生的废气生成于反应腔200内。冷却腔300设置于支架组件100，冷却腔300的侧面设置有冷却腔法兰310，且冷却腔300装配连通于反应腔200的下游，半导体制程产生的废气经由反应腔200进入冷却腔300内冷却。
洗涤腔400设置于第二滑轨120，洗涤腔400装配连通于冷却腔300的下游，半导体制程产生的废气经由冷却腔300冷却后进入洗涤腔400内。
溢流腔500装配连通于反应腔200的下游，冷却腔300通过溢流腔500装配连通于反应腔200，溢流腔500与反应腔200连通端的外轮廓大于溢流腔500与冷却腔300连通端的外轮廓。
溢流水在反应腔200的内壁冲刷之后，通过溢流腔500进入到冷却腔300中，然后再进入循环水箱600。溢流腔500整体呈上大下小的外轮廓，使得溢流水在离开反应腔200之后呈收束的状态，可以避免溢流水在进入冷却腔300之后由于水流分布较散而引起的水流飞溅，收束的水流可以加快溢流水的循环速度。可选的，溢流腔500的外轮廓呈上大下小的倒立类圆锥型。
溢流腔500和反应腔200、冷却腔300之间的装配连通关系可以存在多种选择。根据成本、布置空间、装配强度等设计参数需求可以进行灵活配置。如，溢流腔500通过C型卡套装配连通于反应腔200的下游，冷却腔300通过快卸法兰与溢流腔500装配连通。在实际选型过程中，对于装配紧固件的选材、选型本申请不做具体限定，可以进行灵活配置。
半导体制程产生的废气其次经由反应腔200、溢流腔500、冷却腔300进入洗涤腔400中被洗涤吸附，循环水箱600从下部分别与冷却腔300、洗涤腔400连通。溢流水进入循环水箱600后被重新抽取进入反应腔本体210内，从而实现对溢流水的循环利用。
图4示出根据本申请一些实施例的洗涤腔的结构示意图。
如图4所示，洗涤腔400可以被分为下层洗涤腔410、中层洗涤腔420和上层洗涤腔430。
下层洗涤腔410内设置有粉尘捕捉喷嘴411，半导体制程产生的废气进入到洗涤腔400后会先进入下层洗涤腔410，粉尘捕捉喷嘴411的喷洒方向正对着废气的进气方向，粉尘捕捉喷嘴411用于通过水淋使得进入到洗涤腔400内的废气附着到水滴。正面碰撞可以增加废气中的粉尘附着到水滴的概率，同时对废气定向流起到一个扰动作用，增强后续聚氨酯捕捉粉尘的能力。
其中，粉尘颗粒的速度与液滴速度的关系为：
m1v1-m2v2＝(m1+m2)v；
其中m1为粉尘颗粒质量，v1是粉尘颗粒速度，m2为液滴质量，v2是液滴速度，m1+m2为附着粉尘液滴的质量；v为附着粉尘液体的速度。
粉尘捕捉喷嘴411喷洒的液滴和粉尘正面碰撞能够增加粉尘附着液滴的概率，附着粉尘的液体质量增大，速度减少，通过聚氨酯吸附块被吸附的可能性增大。
中层洗涤腔420设置有聚氨酯吸收块421和/或鲍尔环吸附层422。与聚氨酯吸收块421、鲍尔环吸附层422相对应的，中层洗涤腔420内还设置有各级水淋喷头。
废气进入中层洗涤腔420后，聚氨酯吸收块421和会先对废气进行初次过滤吸附，聚氨酯吸附块421相对鲍尔环吸附层422具有更大的比表面积，挂膜效果更好，对负压影响较小。聚氨酯吸附块421放置在中层洗涤腔420和下层洗涤腔410变径位置，烟气经过变径是气体流速变小，压力变小，流动方向有扩散趋势，更大的比表面积的聚氨酯吸附块421有助于粉尘吸附，一级水淋喷头423用于清洗聚氨酯吸附块上421的粉尘，保持其捕捉粉尘的效率。
鲍尔环吸附层422具有二次吸附处理的效果，用于捕捉漏掉的粉尘。此外，鲍尔环吸附层422还可以吸收废气中的水分，在二次吸附的过程中降低气体湿度，使得排出气体可以直接排放到大气之中。二级水淋喷头424用于清洗鲍尔环吸附层422的粉尘，保持其捕捉粉尘和水分的效率。
废气在中层洗涤腔420中被吸附处理完成后通过上层洗涤腔430被排出，上层洗涤腔430的外轮廓小于中层洗涤腔420，这种设置状态可以加快气体的排出速度。同时，小尺寸的排出半径也利于对排出的气体进行监测管控。
以上具体地示出和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是，本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本申请意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
Claims (10)
1.一种用于半导体废气处理的反应腔，其特征在于，包括：
反应腔本体，呈圆筒状，半导体制程产生的废气生成于所述反应腔本体内；
均水环，呈阵列状、沿所述反应腔本体的周向设置于所述反应腔本体的内壁顶部，所述均水环用于对进入所述反应腔本体的溢流水进行均水处理，使得溢流水均匀地覆盖所述反应腔本体的整个内壁；
所述均水环的设置高度为：
h≥h水＝Q进水量/s水冷壁底面积；
其中，Q进水量为溢流水的进水量，s水冷壁底面积为溢流水形成的水冷壁的底面积，h水为溢流水形成的水冷壁的高度。
2.根据权利要求1所述的用于半导体废气处理的反应腔，其特征在于，进入所述反应腔本体的溢流水在所述反应腔本体的内壁上形成溢流缝隙，所述溢流缝隙的宽度为：
L≤Q进水量/πdvt；
其中，d为溢流缝隙的外轮廓圆周直径，v为溢流水的流速，t为溢流水的通水时间。
3.根据权利要求1所述的用于半导体废气处理的反应腔，其特征在于，所述均水环包括多个均水子环，所述多个均水子环等距、且沿所述反应腔本体的周向阵列设置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于半导体废气处理的反应腔，其特征在于，溢流水沿所述反应腔本体的周向等速、等量地进入所述反应腔本体的内壁。
5.一种半导体废气处理设备，其特征在于，包括：如权利要求1-4中任一项所述的用于半导体废气处理的反应腔。
6.根据权利要求5所述的半导体废气处理设备，其特征在于，还包括：
冷却腔，装配连通于所述反应腔的下游，半导体制程产生的废气和溢流水经由所述反应腔进入所述冷却腔内；
循环水箱，与所述冷却腔连通，溢流水经由所述冷却腔进入所述循环水箱内。
7.根据权利要求6所述的半导体废气处理设备，其特征在于，还包括：
溢流腔，装配连通于所述反应腔和所述冷却腔之间，所述冷却腔通过所述溢流腔装配连通于所述反应腔，溢流水通过所述溢流腔进入所述冷却腔。
8.根据权利要求7所述的半导体废气处理设备，其特征在于，
所述溢流腔与所述反应腔连通端的外轮廓大于所述溢流腔与所述冷却腔连通端的外轮廓。
9.根据权利要求6所述的半导体废气处理设备，其特征在于，
溢流水进入所述循环水箱后被重新抽取进入所述反应腔本体内。
10.根据权利要求5-9中任一项所述的半导体废气处理设备，其特征在于，还包括：
支架组件，所述反应腔设置于所述支架组件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211143960.4A CN116510476A (zh) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | 用于半导体废气处理设备的反应腔和半导体废气处理设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211143960.4A CN116510476A (zh) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | 用于半导体废气处理设备的反应腔和半导体废气处理设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116510476A true CN116510476A (zh) | 2023-08-01 |
Family
ID=87396376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211143960.4A Pending CN116510476A (zh) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | 用于半导体废气处理设备的反应腔和半导体废气处理设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116510476A (zh) |
-
2022
- 2022-09-20 CN CN202211143960.4A patent/CN116510476A/zh active Pending
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