專利名稱：廢氣處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種半導體制造企 業(yè)生產過程中的廢氣處理裝置。
背景技術：
在半導體制造過程中會產生大量的廢氣，例如，在利用化學氣相沉
積(CVD)工藝沉積多晶硅或二氣化硅層時要利用大量的硅烷(SiH4) 氣體或其它含硅氣體，用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工藝沉 積各種非晶硅、微晶硅和納米硅薄膜時也需要用到大量的硅烷氣體，此 外，摻雜和離子注入等工藝需要用到硼烷(B2H6)和磷烷(PH3)等氣體。 由于硅烷能在空氣中自燃，硼烷和磷烷也是有毒氣體，因此出于安全和 環(huán)保的考慮，這些工藝過程結束后大量的剩余反應氣體不能直接排放到 大氣中。
一般而言，沉積設備中的含硅烷的剩余反應氣體必須經過廢氣洗滌 器處理，以免對大氣造成污染。因此，與沉積設備配套的廢氣處理器是 不可缺少的重要部分。硅烷等氣體必須經過濾或者轉化成可被安全處置 的物質。通常是將硅烷在燃燒室中加以燃燒， 一般以天然氣為燃料，這 時硅烷SiH4經過反應轉化成二氣化硅(Si02)。但是以天然氣為燃料， 如果系統(tǒng)突然發(fā)生故障，例如燃燒室的進氣口出現故障，殘留的SiH4就 會在燃燒室中聚集，很有可能導致隨后不可控制的燃燒，燃燒室就有可 能成為爆炸源。濕法洗滌器和其它處理設備也已經應用于硅烷廢氣的處 理。美國專利6174349提供了一種結合燃燒箱的潮濕洗滌器。美國專利 5955037提供了 一種氣化的處理方法。美國專利5320817使用一種可生成 氬鋁化合物的金屬鹽來清除硅烷。其它類型的濕洗滌器是基于濕的化學 反應，讓硅烷和諸如氬氧化鈉(NaOH)的霧狀物反應，這種方法效率高， 處理量大，但是過程和設備非常復雜，容易出故障。另外一種處理硅烷
的技術是通過所謂的"干處理器"將低壓的高密度等離子體施加在含有 硅烷的廢氣混合物中，硅烷被分解沉積在表面積很大的多層電極上面， 電極被定期地更換和清理。然而這種方法由于氣體管道壓力的不斷變化
和混合廢氣的合成物的存在，經常導致等離子體的消失。此外，95%-99% 的處理效率并不能達到當今政府機構制定的嚴格的安全和環(huán)保規(guī)章和要 求。
現有的廢氣處理設備均不同程度地存在成本和運行費用昂貴，維修 和保養(yǎng)要求高，產生液體或固體污染物，存在操作危險，或者占據空間 較大等問題，另外，傳統(tǒng)的廢氣處理設備的性能很大程度上取決于混合 廢氣中氣體的類型，每一種廢氣混合物都需要一種特定的化學方法來處 理，不能夠同時處理掉所有的廢氣，不適用于低成本和大批量生產半導 體器件的需要。

實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種廢氣處理裝置，能夠以低成本和簡 單可靠的方式將多種半導體生產過程中產生的廢氣處理為無害的物質后 排放，而且具有很高的廢氣處理率。
為達到上述目的，本實用新型提供了一種廢氣處理裝置，所述裝置 包括爐體，在所述爐體內部具有由加熱部件定義的高溫通道，所述高溫 通道中裝滿碎塊填充物，所述爐體上包括進氣口和出氣口，廢氣從進氣 口進入高溫通道，流過所述填充物后由出氣口排出，所述進氣口和出氣 口處具有隔柵，用于限制所述填充物并允許氣體流過。
優(yōu)選地，所述填充物為碎磚石，鵝卵石，瓦片、碎玻璃、碎陶f;片
中的一種或組合o
優(yōu)選地，所述加熱部件包括金屬管和金屬管外纏繞的電阻絲。 優(yōu)選地，所述金屬管為鋼管、鐵管或鋁管。
優(yōu)選地，所述加熱部件定義的高溫通道中的溫度保持在500°C~700 c。
優(yōu)選地，所述高溫通道長度大于0.5米，直徑大于10厘米。 優(yōu)選》也，所述高溫通道為圓臺形。
優(yōu)選地，所述高溫通道中具有至少一個一端固定的隔板，用于將所 述高溫通道分隔為蜿蜒狹長的氣體通路。
優(yōu)選地，所述隔板為奇數個時，所述進氣口和出氣口位于所述爐體 的同一側；所述隔板為偶數個時，所述進氣口和出氣口分別位于所述爐 體的兩俯J。
優(yōu)選地，所述高溫通道中具有至少一個兩端固定的隔板，用于將所 述高溫通道分隔為獨立的復數個層。
與現有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點
本實用新型的廢氣處理裝置在廢氣進氣口和排氣口之間設置高溫通 道，在高溫通道中填充碎磚石、瓦片、碎iE皮璃、碎陶乾片等填充物，高 溫通道中的溫度保持在50(TC 700。C左右。硅烷廢氣從進氣口進入高溫通 道流經填充物的碎磚石、瓦片、碎玻璃或碎陶乾片之間的孔隙后再從排 氣口排出。廢氣在高溫通道中被熱激活而沉積在填充物(碎磚石、瓦片、 碎玻璃、碎陶乾片)的表面形成固體硅薄膜，氬氣等氣體副產物由排氣 口排出。由于碎磚石、瓦片、碎玻璃、碎陶乾片等填充物的表面積很大， 氣體能夠充分地熱沉積。通過設置足夠長的高溫通道，其中填充足夠多 的碎片填充物，能夠使廢氣氣體分子充分地分解，廢氣中混合的少量摻
雜物如磷烷(PH3)和硼烷(B2H6)在這個過^呈中也被高溫分解。沉積了固體
硅薄膜的填充物殘渣是無害物質，可以像常規(guī)固體廢物一樣處理， 一段 時間后更換新的填充物后可繼續(xù)處理廢氣。本實用新型的廢氣處理裝置 能夠同時處理多種廢氣，而且處理率極高。本實用新型的廢氣處理裝置 的結構簡單，加熱源采用電加熱，安全可靠易于操作，運行成本和維護 成本均較低，非常適合于半導體企業(yè)批量生產過程中的廢氣處理。


通過附圖中所示的本實用新型的優(yōu)選實施例的更具體說明，本實用 新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的 附圖標記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點在于示出本 實用新型的主旨。在附圖中，為清楚起見，放大了層的厚度。
圖1為根據本實用新型第一實施例的廢氣處理裝置結構示意圖； 圖2為根據本實用新型第二實施例的廢氣處理裝置結構示意圖； 圖3a為根據本實用新型第三實施例的廢氣處理裝置結構示意圖； 圖3b為根據本實用新型第四實施例的廢氣處理裝置結構示意圖； 圖4為根據本實用新型第五實施例的廢氣處理裝置結構示意圖。
具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面 結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中 闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠 以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違 背本實用新型內涵的情況下做類似推廣。因此本實用新型不受下面公開
的具體實施的限制。
圖1為根據本實用新型第一實施例的廢氣處理裝置結構示意圖。所 述示圖只是實例，其在此不能限制本實用新型的保護范圍。如圖1所示， 根據本實用新型第一實施例的廢氣處理裝置包括爐體101，作為優(yōu)選的實 施例，爐體101的內壁設置有隔熱層107，隔熱層107的材料可采用耐高 溫材料，例如石棉瓦等。隔熱層107包圍著加熱部件103，本實施例的加 熱部件103優(yōu)選采用電加熱，加熱部件103包括金屬管(例如鋼管、鐵 管或鋁管等)和金屬管外纏繞的電阻絲。高溫通道105，即加熱部件103 所圍成的區(qū)域，也就是金屬管的內部空間。高溫通道105的長度和直徑
可根據需要靈活設計，例如長度大于0.5米，直徑大于10厘米。在高溫 通道105中瑱充的填充物為碎磚石，例如鵝卵石，瓦片、碎玻璃、碎陶 瓷片中的一種或組合?，櫝湮锏拇笮〕叽鐭o需相同，只要能形成一個中 間有適度孔隙的整體即可，這樣，氣體進入填充物后能夠象穿過一個迷 宮一樣流出填充物。高溫通道105就相當于一個氣體通道，所不同的是 氣體在該通道中被高溫加熱分解。爐體IOI的一側具有廢氣進氣口 113， 另一側具有出氣口 115，廢氣進氣口 113和出氣口 115與高溫通道105相 通。在廢氣進氣口 113處具有隔柵109，在出氣口 115處具有隔柵111， 以防止填充物漏出并保證氣體能夠流過。硅烷廢氣經管道被輸入進氣口 113進入高溫通道105，流經瑱充物的碎磚石、瓦片、碎玻璃或碎陶梵片 之間的孔隙，分解處理后的凈氣從排氣口 115排出。優(yōu)選地，在排氣口 115安裝煙囪(圖中未示出)，以增加氣體沿箭頭所示方向的流動速度。 高溫通道105中的瑱充物被加熱使溫度保持在500°C~700°C，廢氣在高溫 通道105中被熱激活而沉積在填充物(碎磚石、瓦片、碎玻璃、碎陶究 片)的表面形成固體硅薄膜，氳氣等氣體副產物由排氣口 115排出。由 于碎磚石、瓦片、碎玻璃、碎陶黨片等填充物的表面積很大，廢氣氣體 分子能夠充分地熱沉積。
圖2為根據本實用新型第二實施例的廢氣處理裝置結構示意圖。所 述示圖只是實例，其在此不能限制本實用新型的保護范圍。如圖2所示， 根據本實用新型第二實施例的廢氣處理裝置包括爐體201，作為優(yōu)選的實 施例，爐體201為圓筒形，爐體201的內壁設置有隔熱層207，隔熱層 207的材料可采用耐高溫材料，例如石棉瓦。隔熱層207包圍著加熱部件 203，加熱部件203的結構為金屬管(例如鋼管、鐵管或鋁管等)外纏繞 的電阻絲，加熱部件203采用電加熱。加熱部件203所圍成的區(qū)域為高 溫通道205，也就是金屬管的內部空間。本實施例中，高溫通道205設計 為左粗右細的圓臺形，即加熱部件203的金屬管采用喇叭形金屬管。高 溫通道205中填充的填充物與前述第一實施例中的相同。爐體201的一
側具有廢氣進氣口213，另一側具有出氣口215，且廢氣進氣口213與高 溫通道205粗的一端相連，出氣口 215與高溫通道205細的一端相通。 在廢氣進氣口 213處具有隔柵209，在出氣口 215處具有隔柵211，以防 止填充物漏出并保證氣體能夠流過。硅烷廢氣經管道被送入進氣口 213 進入高溫通道205，流經填充物的碎磚石、瓦片、碎玻璃或碎陶t片之間 的孔隙被分解處理后，凈氣從排氣口 215排出。優(yōu)選地，排氣口 215處 安裝有煙囪(圖中未示出)。高溫通道205中的填充物被加熱使溫度保持 在500。C 700。C，廢氣在高溫通道205中被熱激活而沉積在填充物的表面 形成固體硅薄膜，氬氣等氣體副產物由排氣口 215排出。本實施例中， 與前述實施例不同，高溫通道205設計為圓臺形，由于廢氣沿流動方向 首先在進氣口 213附近填充物中進行分解沉積，未分解的廢氣再向出氣 口 215方向移動再分解沉積，那么勢必在進氣口 213附近填充物中進行 的分解反應要多于在出氣口附近瑱充物中進行的分解反應，因此，圓臺 形的高溫通道205即可以節(jié)約填充物的用量，又仍能夠達到的比較好的 廢氣處理效果。
圖3a為根據本實用新型第三實施例的廢氣處理裝置結構示意圖。所 述示圖只是實例，其在此不能限制本實用新型的保護范圍。如圖3a所示， 根據本實用新型第三實施例的廢氣處理裝置包括爐體301，爐體301的內 壁設置有隔熱層307，隔熱層307包圍著加熱部件303。加熱部件303的 結構為金屬管(例如鋼管、鐵管或鋁管等)外纏繞的電阻絲，采用電加 熱。加熱部件303所圍成的區(qū)域為高溫通道305，也就是金屬管的內部空 間。高溫通道305中瑱充的填充物與前述第一實施例中的相同，填充物 的溫度保持在500°C~700°C。本實施例中，高溫通道305利用一端固定的 隔板317和319被分隔為一個蜿蜒狹長的通路，廢氣從進氣口 313進入 高溫通道305后沿箭頭方向所示的狹長路徑流動，氣體的流動路徑更長 了，幾乎是前述實施例的三倍。因此本實施例能夠更加充分地對廢氣進 行分解處理。在廢氣進氣口 313處具有隔柵309，凈氣出氣口 315處具有
隔柵311，以防止填充物漏出并保證氣體能夠流過。優(yōu)選地，排氣口315 處安裝有煙囪(圖中未示出)。在其他實施例中還可根據需要增加隔板的 數量以使廢氣的流動路徑更長。
圖3b為根據本實用新型第四實施例的廢氣處理裝置結構示意圖。所 述示圖只是實例，其在此不能限制本實用新型的保護范圍。如圖3b所示， 與圖3a中所示的實施例相比，不同的是，本實施例中，隔板僅為一塊317， 氣體沿箭頭方向流動，流動路徑同樣加長了，而且進氣口 313和出氣口 315可位于爐體的同一側，增加了安裝和調試的靈活性。
推而廣之，當所述隔板為奇數個時，進氣口和出氣口可以位于爐體 的同一側；當所述隔板為偶數個時，進氣口和出氣口分別位于爐體的兩 側。
圖4為根據本實用新型第五實施例的廢氣處理裝置結構示意圖。所 述示圖只是實例，其在此不能限制本實用新型的保護范圍。如圖4所示， 根據本實用新型第五實施例的廢氣處理裝置包括爐體401，爐體401的內 壁設置有隔熱層407，隔熱層407包圍著加熱部件403。加熱部件403的 結構為金屬管(例如鋼管、鐵管或鋁管等)外纏繞的電阻絲，采用電加 熱。加熱部件403所圍成的區(qū)域為高溫通道405，也就是金屬管的內部空 間。高溫通道405中填充的填充物與前述第一實施例中的相同，填充物 的溫度保持在500°C 700°C。本實施例中，利用兩端固定的隔板417和 419將高溫通道405被分隔為三層。每層均為一個獨立的高溫通道，每層 中均瑱充與第一實施例相同的填充物，每層均具有廢氣進氣口 413和出 氣口415。在廢氣進氣口 413處具有隔柵309，凈氣出氣口415處具有隔 柵311，以防止填充物漏出并保證氣體能夠流過。優(yōu)選地，排氣口415處 安裝有煙囪(圖中未示出)。本實施例中，不同的層作為獨立的高溫通道 可以對不同來源的廢氣或不同種類的廢氣分別進行處理，增加了廢氣處 理的靈活性和處理效率。
在廢氣流經高溫通道的過程中，廢氣中混合的少量摻雜物如磷烷
(PH3)和硼烷(B2He)也被高溫分解了。沉積了固體硅薄膜的填充物殘渣是 無害物質，可以像常規(guī)固體廢物一樣處理，經一段時間后，高溫通道中 更換新的瑱充物可繼續(xù)對廢氣進行處理。由于硅化物是穩(wěn)定無毒的，且 此過程中不產生其它的固體或液體廢物，所以使用過的填充物的處理不 需要特殊的防污染程序。所需的唯一原料就是合適的填充物和電能，除 此之外不需要任何輔助設備。因此本實用新型的廢氣處理裝置具有功能 多、結構緊湊、效率高、成本低、保養(yǎng)容易等優(yōu)點。本實用新型的廢氣 處理處理裝置還可以處理其它含硅氣體，例如Si2H6、 SiF4、 SiH3Cl、以 及SiH2Cl2等。此外，其它氣體例如各類氬化物和有機氣體等也可利用本 實用新型的廢氣處理處理裝置進行處理。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型 作任何形式上的限制。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然J^ 并非用以限定本實用新型。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實 用新型技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本 實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等 效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用 新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾， 均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1、一種廢氣處理裝置，所述裝置包括爐體，在所述爐體內部具有由加熱部件定義的高溫通道，所述高溫通道中裝滿碎塊填充物，所述爐體上包括進氣口和出氣口，廢氣從進氣口進入高溫通道，流過所述填充物后由出氣口排出，所述進氣口和出氣口處具有隔柵，用于限制所述填充物并允許氣體流過。
2、 如權利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述填充物為 碎磚石，鵝卵石，瓦片、碎玻璃、碎陶究片中的一種或組合。
3、 如權利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述加熱部件 包括金屬管和金屬管外纏繞的電阻絲。
4、 如權利要求3所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述金屬管為 鋼管、鐵管或鋁管。
5、 如權利要求1或3所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述加熱 部件定義的高溫通道中的溫度保持在500°C~700°C。
6、 如權利要求5所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述高溫通道 長度大于0.5米，直徑大于10厘米。
7、 如權利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述高溫通道 為圓臺形。
8、 如權利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述高溫通道 中具有至少一個一端固定的隔板，用于將所述高溫通道分隔為蜿蜒狹長的氣體通路。
9、 如權利要求8所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述隔板為奇 數個時，所迷進氣口和出氣口位于所述爐體的同一側；所述隔板為偶數 個時，所述進氣口和出氣口分別位于所述爐體的兩側。
10、 如權利要求1所述的廢氣處理裝置，其特征在于所述高溫通 道中具有至少一個兩端固定的隔板，用于將所述高溫通道分隔為獨立的復數個層。
專利摘要本實用新型公開了一種廢氣處理裝置，所述裝置包括爐體，在所述爐體內部具有由加熱部件定義的高溫通道，所述高溫通道中裝滿碎塊填充物，所述爐體上包括進氣口和出氣口，廢氣從進氣口進入高溫通道，流過所述填充物后由出氣口排出，所述進氣口和出氣口處具有隔柵，用于限制所述填充物并允許氣體流過。本實用新型的廢氣處理裝置能夠以低成本和簡單可靠的方式將多種半導體生產過程中產生的廢氣處理為無害的物質后排放，而且具有很高的廢氣處理率。
文檔編號B01D53/74GK201205488SQ20082011416
公開日2009年3月11日 申請日期2008年5月26日 優(yōu)先權日2008年5月26日
發(fā)明者李沅民, 林朝暉 申請人:福建鈞石能源有限公司