TWI637780B - 半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法及其裝置 - Google Patents

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Abstract

一種半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，包括供應一氣霧狀水分子進入廢氣處理槽的反應腔室內，該氣霧狀水分子以擴散分佈方式捕捉廢氣燒結反應後之生成物，其中該氣霧狀水分子係擴散分佈於反應腔室中一廢氣反應端的底緣與反應腔室四周的槽壁之間；本發明進一步提供實施上述方法所需的一種廢氣生成物捕捉裝置。藉此，改善傳統半導體廢氣在經過高溫燒結處理之後所生成之SiO2、WO2、BO2的粉末極其微細，且F2氣體的分子極小，不利於後段水洗程序進行捕捉的問題。

Description

半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法及其裝置
本發明涉及半導體製程廢氣進行燒結反應後之生成物的捕捉技術，特別是有關於一種半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，以及一種應用該方法的廢氣生成物捕捉裝置。
周知，半導體製程所生成的廢氣包含有SiH4、H2SiCl2(DCS)、WF6、BF3、NF3、F2等，其中NF3及F2等歸屬有害的氟化物(Per Fluorinated Compounds,PFC)，倘若排放至大氣中，會造成環境污染，甚至於溫室效應，對地球暖化造成嚴重的影響，因此必須將該等廢氣處理成無害的氣體或生成物。
坊間所泛用的半導體廢氣處理設備，就是用於將上述廢氣處理成無害的氣體或生成物。一般而言，已知的半導體廢氣處理設備皆設有廢氣的反應腔室，半導體製程所生成的廢氣係導入反應腔室內，並且在反應腔室內以火燄或熱棒所提供的高溫，對所述廢氣進行燒結(即燒結反應)；特別的，透過高溫的燒結反應，可將例如是有害的NF3及F2等氟化物氣體分解成無害的氟離子，進而達到淨化廢氣的目的。
且知，經過上述高溫燒結處理之後，會於反應腔室內生成SiO2、WO2、BO2的粉末以及F2氣體等生成物，這些生成物通常需經後段的水洗程序(scrubber)的捕捉及刷洗，使上述生成物能沉積於水中而備過濾篩離。
但是，由於所述生成物中SiO2、WO2、BO2的粉 末極其微細，且F2氣體的分子極小，在已知半導體廢氣處理設備中所用的水洗程序，其提供的水柱或水滴並無法充分捕捉所述的生成物，造成半導體製程廢氣之淨化效率不彰，甚至提高了廢氣處理設備及淨化工序的成本，因此亟待加以改善。
有鑑於此，本發明的主要目的在於改善半導體廢氣在經過高溫燒結處理之後所生成之SiO2、WO2、BO2的粉末極其微細，且F2氣體的分子極小，不利於後段水洗程序進行捕捉的問題。
為了能夠實現上述目的並解決問題，本發明係在反應腔室內提供氣霧狀水分子，使氣霧狀水分子能在反應腔室內以擴散分佈的方式來捕捉廢氣經燒結反應後的生成物。
本發明之一具體實施例是提供一種半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，包括：供應一氣霧狀水分子進入廢氣處理槽的反應腔室內，該氣霧狀水分子以擴散分佈方式捕捉廢氣燒結反應後之生成物；其中，該氣霧狀水分子係擴散分佈於反應腔室中一廢氣反應端的底緣與反應腔室四周的槽壁之間。
根據上述方法，在進一步實施中，還包括：其中，該廢氣包含和火燄接觸而進行燒結反應，該廢氣反應端為火燄噴口。或者，該廢氣包含和熱棒接觸而進行燒結反應，該廢氣反應端為熱棒四周。
其中，該反應腔室四周的槽壁形成有水牆，該氣霧狀水分子係擴散分佈於廢氣反應端的底緣與水牆之間。
其中，該氣霧狀水分子經由等圓周間隔分佈的多個供水柱供應至廢氣反應端的底緣。
其中，所述多個供水柱的底端分別具有一噴嘴，所述廢氣反應端的底緣係指該噴嘴與廢氣反應端之間保有一 間距。
此外，本發明之另一具體實施例是更進一步的提供一種應用上述方法的廢氣生成物捕捉裝置，包括：一頭蓋，罩設於廢氣處理槽所形成之反應腔室的頂部；一廢氣導入管及一加熱器，分別植入該反應腔室內，該廢氣反應端係由反應腔室內的加熱器對應廢氣導入管的入口而形成；及一環狀水盤，配置於該頭蓋與廢氣處理槽之間，該環狀水盤形成有一位在反應腔室外的入水管，以及多個呈環狀間隔分佈於反應腔室內的噴嘴；其中，所述多個噴嘴位在廢氣反應端的底緣與反應腔室四周的槽壁之間。
根據上述裝置，在進一步實施中，還包括： 其中，該廢氣導入管及加熱器，係分別配置於該頭蓋上而植入反應腔室內。
其中，該加熱器為火燄加熱器，用以在該廢氣反應端形成火燄噴口，而供應火燄燒結該廢氣導入管所供應的廢氣。或者，該加熱器為熱棒，用以在該廢氣反應端燒結該廢氣導入管所供應的廢氣。
其中，該環狀水盤的入水管外接有一供水驅動器，該供水驅動器包含一水分子的氣霧生成器。
其中，該環狀水盤上凸伸形成有多個呈環狀間隔分佈的供水柱，所述多個噴嘴係形成於供水柱的底端，所述廢氣反應端的底緣係指該噴嘴與廢氣反應端之間保有一間距。
其中，該環狀水盤上形成有水道，該水道連通於入水管與多個供水柱的噴嘴之間。
根據上述方法及裝置，本發明可產生的技術功效在於：利用氣霧狀水分子與SiO2、WO2、BO2的粉末發生碰撞而使其粒度變大，並且利用氣霧狀水分子來加速F2氣體溶於水中的溶解率，以利於後段水洗程序的捕捉及刷洗。
更進一步的，請參照下列實施例及圖式加以說明 本發明的實施細節。
11‧‧‧廢氣
12‧‧‧高溫
13‧‧‧氣霧狀水分子
20‧‧‧廢氣處理槽
21‧‧‧反應腔室
22‧‧‧槽壁
23‧‧‧導入管
231‧‧‧出口
24‧‧‧頭蓋
25‧‧‧加熱器
26‧‧‧廢氣反應端
261‧‧‧底緣
27‧‧‧水牆
28‧‧‧水洗室
29‧‧‧排氣口
30‧‧‧水盤
31‧‧‧入水管
32‧‧‧噴嘴
33‧‧‧水道
34‧‧‧供水柱
40‧‧‧供水驅動器
41‧‧‧氣霧生成器
H‧‧‧間距
圖1是本發明捕捉方法的解說示意圖；圖2是本發明捕捉裝置的構造圖；圖3是本發明捕捉裝置之水盤的剖示圖；圖4是圖3的A-A剖示圖；圖5是圖2的動作示意圖；圖6是該捕捉裝置配置於半導體廢氣處理槽的剖示圖。
請參閱圖1，揭露本發明第一款實施例所提供之半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法之解說示意圖，說明半導體製程設備中具有一廢氣處理槽20，該廢氣處理槽20內形成有一前置的反應腔室21，半導體製程中所生成的廢氣係先導入此一前置的反應腔室21內，所述廢氣11在反應腔室21內的廢氣反應端以火燄或熱棒所提供的高溫12進行燒結處理，所述廢氣11經過上述高溫12燒結處理之後，會於反應腔室21內生成SiO2、WO2、BO2的粉末以及F2氣體等生成物。其中當該廢氣11是與火燄接觸而進行燒結反應時，該廢氣反應端是指火燄噴口；當該廢氣是與熱棒接觸而進行燒結反應時，該廢氣反應端是指熱棒四周。
在本發明中，供應氣霧狀水分子13進入廢氣處理槽20的反應腔室21內，使該氣霧狀水分子13擴散分佈於反應腔室21中之廢氣反應端的底緣與反應腔室21四周的槽壁之間，藉以捕捉廢氣11燒結反應後之生成物。進一步的說，該廢氣反應端與其底緣之間須保有一間距，使氣霧狀水分子13遠離廢氣反應端，藉以避免氣霧狀水分子降低廢氣反應端的溫度，進而影響到對廢氣11的燒結效果。
由上述可知，所述廢氣11於高溫燒結處理後所 生成的生成物包含SiO2、WO2、BO2的粉末以及F2氣體等，下列式(1)至式(4)分別揭露出當生成物為SiO2、WO2、BO2及F2時與氣霧狀水分子13之間的反應式。其中，
下式(1)揭露出當生成物為SiO2時的反應式：SiO2+H2O→H2SiO3 式(1)
下式(2)揭露出當生成物為WO3時的反應式：WO3+H2O→H2WO4 式(2)
下式(3)揭露出當生成物為B2O3時的反應式：B2O3+3H2O→2H3BO3 式(3)
下式(4)揭露出當生成物為F2時的反應式：2F2+2H2O→4HF+O2 式(4)
在較佳實施中，由於氣霧狀水分子13的粒度較小，且呈擴散狀的分佈於反應腔室21內，能有效的捕捉SiO2、WO2、BO2的粉末以及F2氣體等生成物，除能利用氣霧狀水分子13與SiO2、WO2、BO2的粉末發生碰撞而使其粒度變大，還能利用氣霧狀水分子13來加速F2氣體溶於水中的溶解率，以利於後段水洗程序的捕捉及刷洗，進而形成無毒氣體排出至外界(廢氣處理槽之後段水洗工序非本發明訴求或改善部分，故不加贅述)。
為了具體實施上述方法，請接續合併參閱圖2至圖4，揭露出本發明第二款實施例所提供之廢氣生成物捕捉裝置的實施細節，其中圖2揭露出本發明捕捉裝置的構造圖，圖3揭露一水盤30的剖示圖，圖4揭露該水盤30之另一視角的剖示圖。其中：該廢氣處理槽20在實施上配置有半導體製程廢氣11的導入管23，該導入管23於反應腔室21形成有一出口231，該導入管23經由其出口231而與所述前段的反應腔室21相連通，該導入管23導引半導體製程廢氣11進入反應腔室21內。進一步的說，該廢氣處理槽20的頂部罩設有一頭 蓋24，該導入管23是配置於頭蓋24上，使該導入管23能由廢氣處理槽20的頂部導引廢氣11進入反應腔室21內。
該廢氣處理槽20配置有一植入反應腔室21內的加熱器25，該加熱器25在實施上是與半導體製程廢氣11的導入管23間隔配置於頭蓋24上。進一步的說，該導入管23的出口231是朝向加熱器25的位置，由該導入管23所注入的廢氣11與加熱器25接觸的區域被定義為廢氣反應端26，所述廢氣11於廢氣反應端26接受加熱器25所提供的高溫而發生燒結反應，進而生成SiO2、WO2、BO2的粉末以及F2氣體等生成物。在具體實施上，該加熱器25可為火燄加熱器，該火燄加熱器的火燄噴口為所述廢氣反應端26；或者該加熱器25可為熱棒，該熱棒的四周為所述廢氣反應端26。
該環狀水盤30是配置於該頭蓋24與廢氣處理槽20之間，該環狀水盤30形成有一位在反應腔室21外的入水管31，以及多個呈環狀間隔分佈於反應腔室21內的噴嘴32，該環狀水盤30內形成有連通入水管31及多個噴嘴32之間的水道33，使氣霧狀水分子13能由入水管31進入水道33而自噴嘴32噴濺至反應腔室21內。
在具體實施上，該環狀水盤30上凸伸形成有多個呈環狀間隔分佈的供水柱34，所述多個噴嘴32是形成於供水柱34的底端，該水道33是通過供水柱34而與入水管31及多個噴嘴32相連通；藉由所述供水柱34使該噴嘴32坐落於所述廢氣反應端26的底緣261，使該氣霧狀水分子13擴散分佈於廢氣反應端26的底緣261與反應腔室21四周的槽壁22之間。其中所述廢氣反應端26的底緣261是指該噴嘴32與廢氣反應端26之間保有一間距H，使氣霧狀水分子13遠離廢氣反應端26，藉以避免由噴嘴32噴濺的氣霧狀水分子13降低廢氣反應端26的溫度，進而影響到對廢氣11的燒結效果。
請參閱圖2，說明該反應腔室21四周的槽壁22形成有水牆27，藉由水牆27的阻擋能避免反應腔室21內經過高溫燒結處理之後所生成SiO2、WO2、BO2的粉末附著於反應腔室21四周的槽壁22上。進一步的說，該氣霧狀水分子13是擴散分佈於廢氣反應端26的底緣261與水牆27之間。
請再次參閱圖2，說明該環狀水盤30的入水管31外接有一供水驅動器40，該供水驅動器40在實施上可為抽水馬達。進一步的說，該供水驅動器40包含一氣霧生成器41，該氣霧生成器41能將供水驅動器40所供應的常溫水與常溫空氣混合後形成常溫的氣霧狀水分子13，並將該常溫的氣霧狀水分子13由入水管31注入反應腔室21中。
請合併參閱圖5及圖6，說明該廢氣11通過導入管23進入廢氣處理槽20內前置的反應腔室21中，藉由加熱器25所提供的高溫，使該廢氣11於加熱器25的廢氣反應端26發生燒結反應，使廢氣11經由高溫燒結處理之後而在反應腔室21內生成SiO2、WO2、BO2的粉末以及F2氣體等生成物，當上述的生成物受到反應腔室21內氣流的帶動而移動至的廢氣反應端26的底緣261時，上述的生成物會與由噴嘴32所噴濺的氣霧狀水分子13發生碰撞而進行熱交換，其中SiO2、WO2、BO2的粉末與氣霧狀水分子13結合後而使其粒度變大，且利用氣霧狀水分子13來加速F2氣體溶於水中的溶解率，以利於後段水洗程序的捕捉及刷洗。
以上實施例僅為表達了本發明的較佳實施方式，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出複數變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明應以申請專利範圍中限定的請求項內容為準。

Claims (16)

  1. 一種半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，包括依序執行下列步驟(1)至(3)：(1)針對一廢氣處理槽之反應腔室內的一廢氣反應端供應半導體製程廢氣；(2)以高溫對該廢氣反應端的廢氣進行燒結反應，該廢氣經燒結反應後形生成至少一生成物；(3)供應一由常溫之水與空氣混合形成的氣霧狀水分子進入該反應腔室內的廢氣反應端，該氣霧狀水分子以氣態之擴散方式分佈於該廢氣反應端的底緣與反應腔室四周的槽壁之間，並且捕捉該生成物；其中，該廢氣反應端與其底緣之間須保有一間距，該氣霧狀水分子捕捉該生成物的溫度相對較低於該生成物，該氣霧狀水分子的粒度相對小於所述生成物的粒度，且該氣霧狀水分子係碰撞所述生成物進行熱交換，進而加速所述生成物溶於水中的溶解率，並使所述生成物的粒度變大。
  2. 如申請專利範圍第1項所述半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，其中該廢氣包含和火燄接觸而進行燒結反應，該廢氣反應端為火燄噴口。
  3. 如申請專利範圍第1項所述半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，其中該廢氣包含和熱棒接觸而進行燒結反應，該廢氣反應端為熱棒四周。
  4. 如申請專利範圍第1項所述半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，其中該反應腔室四周的槽壁形成有水牆，該氣霧狀水分子係擴散分佈於廢氣反應端的底緣與水牆之間。
  5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，其中該氣霧狀水分子經由等圓周間隔分佈的多個供水柱供應至廢氣反應端的底緣。
  6. 如申請專利範圍第5項所述半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，其中所述多個供水柱的底端分別具有一噴嘴，所述廢氣反應端的底緣係指該噴嘴與廢氣反應端之間保有所述間距。
  7. 如申請專利範圍第1、2、3或4項所述半導體製程廢氣燒結反應後捕捉生成物的方法，其中該生成物包含SiO2、WO2、BO2的粉末以及F2氣體。
  8. 一種應用如申請專利範圍第1項所述方法的廢氣生成物捕捉裝置，包括：一頭蓋，罩設於廢氣處理槽所形成之反應腔室的頂部；一廢氣導入管及一加熱器，分別植入該反應腔室內，該廢氣反應端係由反應腔室內的加熱器對應廢氣導入管的出口而形成；及一環狀水盤，配置於該頭蓋與廢氣處理槽之間，該環狀水盤形成有一位在反應腔室外的入水管，以及多個呈環狀間隔分佈於反應腔室內的噴嘴；其中，所述多個噴嘴位在廢氣反應端的底緣與反應腔室四周的槽壁之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的廢氣生成物捕捉裝置，其中該廢氣導入管及加熱器，係分別配置於該頭蓋上而植入反應腔室內。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的廢氣生成物捕捉裝置，其中該加熱器為火燄加熱器，用以在該廢氣反應端形成火燄噴口，而供應火燄燒結該廢氣導入管所供應的廢氣。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的廢氣生成物捕捉裝置，其中該加熱器為熱棒，用以在該廢氣反應端燒結該廢氣導入管所供應的廢氣。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的廢氣生成物捕捉裝置，其中該反應腔室四周的槽壁形成有水牆，該氣霧狀水分子係擴散分佈於廢氣反應端的底緣與水牆之間。
  13. 如申請專利範圍第8項所述的廢氣生成物捕捉裝置，其中該環狀水盤的入水管外接有一供水驅動器，該供水驅動器包含一水分子的氣霧生成器。
  14. 如申請專利範圍第8項所述的廢氣生成物捕捉裝置，其中該環狀水盤上凸伸形成有多個呈環狀間隔分佈的供水柱，所述多個噴嘴係形成於供水柱的底端，所述廢氣反應端的底緣係指該噴嘴與廢氣反應端之間保有一間距。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的廢氣生成物捕捉裝置，其中該環狀水盤內形成有水道，該水道連通於入水管與多個供水柱的噴嘴之間。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的廢氣生成物捕捉裝置，其中該生成物包含SiO2、WO2、BO2的粉末以及F2氣體。
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