尾气洗涤塔及洗涤方法、半导体刻蚀设备

文档序号:177739 发布日期:2021-11-02 浏览:37次 >En<

阅读说明:本技术 尾气洗涤塔及洗涤方法、半导体刻蚀设备 (Tail gas washing tower, washing method and semiconductor etching equipment ) 是由 曹兴龙 于 2020-04-30 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种尾气洗涤塔及洗涤方法、半导体刻蚀设备。洗涤塔包括塔体、进气管路、离心泵及补水管路;塔体的底部设置有反应槽;进气管路包括进气端及出气端,进气端与设备的尾气排放管路相连接,出气端与反应槽相连接;离心泵与反应槽及进气管路相连通;补水管路一端与供水源相连接,另一端与进气管路的进气端相连接,用于向进气管路内补水,以使尾气和水混合。本发明的尾气洗涤塔通过优化的结构设计,可以提高特定制程时洗涤塔的处理效率,有助于保护环境、避免真空回灌风险、延长排放管路和洗涤塔的使用寿命。采用本发明的尾气洗涤塔、洗涤方法,以及半导体刻蚀设备,有助于降低生产成本和提高设备产出率。(The invention provides a tail gas washing tower, a washing method and semiconductor etching equipment. The washing tower comprises a tower body, an air inlet pipeline, a centrifugal pump and a water supplementing pipeline; the bottom of the tower body is provided with a reaction tank; the gas inlet pipeline comprises a gas inlet end and a gas outlet end, the gas inlet end is connected with a tail gas discharge pipeline of the equipment, and the gas outlet end is connected with the reaction tank; the centrifugal pump is communicated with the reaction tank and the air inlet pipeline; one end of the water replenishing pipeline is connected with a water supply source, and the other end of the water replenishing pipeline is connected with the air inlet end of the air inlet pipeline and used for replenishing water into the air inlet pipeline so as to mix tail gas and water. The tail gas washing tower disclosed by the invention can improve the treatment efficiency of the washing tower in a specific manufacturing process through an optimized structural design, is beneficial to protecting the environment, avoiding the risk of vacuum recharge and prolonging the service lives of a discharge pipeline and the washing tower. The tail gas washing tower, the washing method and the semiconductor etching equipment are beneficial to reducing the production cost and improving the output capacity of the equipment.)

尾气洗涤塔及洗涤方法、半导体刻蚀设备

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造领域,特别是涉及一种用于半导体金属刻蚀工艺尾气处理的尾气洗涤塔及洗涤方法,以及一种半导体刻蚀设备。

背景技术

文氏气泡洗涤塔是半导体芯片制造厂常用的尾气处理装置,它的最大优点是可以只用自来水,而不需要添加任何化学药剂便可以达到处理各种酸碱等水溶性气体及粉尘的明显效果,比如可以处理金属刻蚀后的工艺尾气。

芯片制造过程中大量使用含有金属材质的原料以制造插塞等互连结构,这其中最常用的有钨。通常的钨制程工艺中需大量使用六氟化硫(SF6)和氧气(O2)作为制程气体,尾气排放时这两种制程气体的残余物容易反应生成六氟化钨(WF6)和二氧化硫(SO2)的颗粒物而附着在排放管路和洗涤塔的处理槽的表面,严重影响尾气排放效率和洗涤塔的处理效率。六氟化钨如果处理不干净,可能生成氢氟酸等氟化物,造成管路和设备的腐蚀,对环境造成危害,严重时还会造成洗涤塔泵负载过重,存在跳电风险,甚至还可能导致尾气倒灌至刻蚀设备中,造成巨大的经济损失。为确保设备安全,现行做法通常是依靠维修人员定期手动清洗洗涤塔表面的硫化物和氟化物,将洗涤塔槽内的结晶物手动清理出去,不仅效率低下,给维修人员的健康带来威胁,同时手动清洗过程中设备需停机,导致设备产出率的下降。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种尾气洗涤塔及洗涤方法、半导体刻蚀设备,用于解决现有技术中因尾气排放物的反应生成物附着在排气管路和洗涤塔的处理槽表面,严重影响尾气排放效率和洗涤塔的处理效率,还容易造成管路和设备的腐蚀,甚至会造成洗涤塔负载过重,引发尾气倒灌风险,而人工手动清洁不仅效率低下,而且清洗过程可能危害工作人员的健康,且清洁过程中设备需停机处理,导致设备产出率下降等问题。

为实现上述目的及其它相关目的,本发明提供一种尾气洗涤塔,包括塔体、进气管路、离心泵及补水管路;所述塔体的底部设置有反应槽,用于对尾气进行处理;所述进气管路包括进气端及出气端,所述进气端与设备的尾气排放管路相连接,所述出气端与所述反应槽相连接;所述离心泵与所述反应槽及所述进气管路相连通,用于将尾气经所述进气管路输送至所述反应槽中;所述补水管路一端与供水源相连接,另一端与所述进气管路的进气端相连接,用于向所述进气管路内补水,以使尾气和水混合。

可选地,所述补水管路上设置有控制阀,用于根据需要控制供水量。

可选地,所述反应槽内设置有水气混合管路,所述水气混合管路的进气端与所述进气管路的出气端相连接,所述水气混合管路上设置有水气喷射口;所述离心泵的波轮位于所述反应槽内,以将水汽吸入至所述水气混合管路,之后经所述水气喷射口喷射至所述反应槽内。

可选地,所述反应槽的上部设置有自溢口,下部设置有排水管路及位于所述排水管路上的手动阀。

可选地,所述塔体内还设置有多个喷嘴,位于所述塔体的上部,所述多个喷嘴与冲洗水源相连接,用于向所述塔体内洒水。

可选地,所述塔体内还设置有除沫器,位于所述塔体的上部,用于对经所述尾气洗涤塔排放的气体进行除泡处理。

可选地,所述塔体内还设置有捕雾器,位于所述尾气洗涤塔的排气口处。

可选地,所述尾气包括六氟化硫和氧气。

本发明还提供一种半导体刻蚀设备,所述半导体刻蚀设备包括金属刻蚀腔室及如上述任一方案中所述的尾气洗涤塔,所述金属刻蚀腔室的尾气排放管路与所述尾气洗涤塔的进气管路相连通。

本发明还提供一种尾气洗涤方法,所述尾气洗涤方法依上述任一方案中所述的尾气洗涤塔进行。

如上所述,本发明的尾气洗涤塔通过优化的结构设计,可以提高特定制程时洗涤塔的处理效率,有助于保护环境;且可以有效避免因洗涤塔泵负载过重导致的真空回灌风险;此外还可以延长排放管路和洗涤塔的使用寿命,避免人工清洁作业过程中对工作人员的健康造成的威胁。采用本发明的尾气洗涤塔、洗涤方法,以及半导体刻蚀设备,有助于降低生产成本和提高设备产出率。

附图说明

图1显示为本发明实施例一的尾气洗涤塔的结构示意图。

图2显示为本发明的尾气洗涤塔的补水管路和进气管路的一例示性连接结构示意图。

图3显示为本发明实施例二的半导体刻蚀设备的结构示意图。

组件标号说明

11-反应槽;12-进气管路;13-尾气排放管路;14-离心泵;15-补水管路;16-供水源;17-控制阀;18-水气混合管路;19-金属刻蚀腔室

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局形态也可能更为复杂。且为使图示尽量简洁,本说明书中对同一图示中的相同结构尽量不重复标记。

实施例一

如图1所示,本发明提供一种尾气洗涤塔,包括塔体、进气管路12、离心泵14及补水管路15;所述塔体的底部设置有反应槽11,用于对尾气进行处理;所述进气管路12包括进气端及出气端,所述进气端与设备的尾气排放管路13相连接,所述出气端与所述反应槽11相连接;所述离心泵14与所述反应槽11及所述进气管路12相连通,用于将尾气经所述进气管路12输送至所述反应槽11中;所述补水管路15一端与供水源16相连接,另一端与所述进气管路12的进气端相连接,用于向所述进气管路12内补水,以使尾气和水混合。本发明的尾气洗涤塔通过优化的结构设计,可以提高特定制程时洗涤塔的处理效率,有助于保护环境;且可以有效避免因洗涤塔泵负载过重导致的真空回灌风险;此外还可以延长排放管路和洗涤塔的使用寿命,避免人工清洁作业过程中对工作人员的健康造成的威胁。采用本发明的尾气洗涤塔,有助于降低生产成本和提高设备产出率。

作为示例,所述塔体的材料优选不锈钢等金属材质,且为避免腐蚀,所述塔体的内表面可形成有防腐蚀涂层;所述塔体的顶部可设置有排气口,经净化处理后的气体经该排气口排放。

作为示例,所述补水管路15上设置有控制阀17,用于根据需要,比如根据待处理的尾气排气量、尾气组分等控制供水量,所述控制阀17可以为流量阀,以精确控制供水量。且在所述控制阀17和所述进气管路12之间的所述补水管路15上可以进一步设置流量计,以进一步精确控制供水量。

作为示例,所述补水管路15内的水可以是自来水,也可以是碱性水,具体根据尾气处理需要而定,本实施例中不做严格限制。且在一示例中,所述进气管路12上可以设置加热器,比如在所述进气管路12的外表面设置加热器,以对所述进气管路12进行加热,以避免颗粒物(比如六氟化钨和二氧化硫的颗粒物)附着在进气管路12内表面(颗粒物受热可融化),同时增强水的洗涤效力。

如图2所示,在一示例中,所述补水管路15和所述进气管路12为倾斜连接,以使补水管路15中的水流在重力作用下自然流入至所述进气管路12中以和进气管路12中的尾气相混合,避免对尾气的正常流动造成阻碍,同时避免水流因与所述进气管路12的内壁发生碰撞后回溅至所述补水管路15中。水流在自然流入进气管路12的过程中,会有一部分水流沿所述进气管路12的内壁流入所述反应槽11内,可以对所述进气管路12的内壁起到良好的清洁作用,避免结晶物在所述进气管路12的内壁沉积。经所述补水管路15的持续补水,进气管路12中的尾气和水混合,尾气中原有的颗粒杂质更容易沉降,同时可以有效避免尾气中残余的制程气体之间发生相互反应生成结晶物附着在进气管路12和洗涤塔的表面造成的洗涤塔处理效率下降以及对进气管路12和洗涤塔造成的腐蚀污染等问题(即本发明中,尾气在进入洗涤塔之前就与水分充分混合反应,而现有技术中,尾气都是进入洗涤塔内部后才与水混合)。且该过程可以在无需生产设备停机的情况下自动进行,无需定期对洗涤塔表面进行人工清洗,可以极大提高工作效率,降低人力成本以及提高设备产出率。

作为示例,所述反应槽11内设置有水气混合管路18,所述水气混合管路18的进气端与所述进气管路12的出气端相连接,所述水气混合管路18上设置有水气喷射口;所述离心泵14的波轮位于所述反应槽11内,以将水汽(尾气在进气管路12中和水分混合后成为带有液体的气体,即水汽)吸入至所述水气混合管路18,之后经所述水气喷射口喷射至所述反应槽11内。由于有所述离心泵14持续提供吸力,因此无需担心水汽/水气倒流回所述尾气排放管路13和或/所述补水管路15。当然,所述水气混合管路18也可以看做是所述进气管路12的延伸段,重要的是其位于所述反应槽11内,且通常位于反应槽11的液面下,以使来自所述进气管路12的水汽再度和反应槽11内的液体(主要是水)充分混合反应,以使尾气中携带的颗粒物,尤其是有毒有害颗粒物,比如二硫化物的结晶体等,以及将尾气排放中的有毒气体溶解/沉降于反应槽11内的液体中,从而实现尾气净化的效果。

作为示例,所述反应槽11的上部设置有自溢口,下部设置有排水管路及位于所述排水管路上的手动阀。经所述反应槽11的自溢口溢出的水可以作为所述补水源的补给,以实现水资源的循环利用。在需要时可以打开所述排水管路和排水管路上的手动阀以清理反应槽11内的沉降物。所述反应槽11的底面可以形成中间深周向浅的类似漏斗结构,以便于颗粒物的沉降。

作为示例,所述塔体内还设置有多个喷嘴,位于所述塔体的上部,所述多个喷嘴与冲洗水源相连接,用于向所述塔体内洒水。所述冲洗水源和所述补水管路的供水源可以是同一水源,比如同样可以来自所述反应槽11的自溢口溢出的水,以实现循环利用。且作为示例,所述洗涤塔内还可以设置波浪线导流板,以使水流可以沿着所述导流板流向所述反应槽11内,同时使自所述反应槽11上升的气体与导流板充分接触,其中仍残留的颗粒物杂质经与所述导流板的碰撞而沉降。

作为示例,所述塔体内还设置有除沫器,位于所述塔体的上部,用于对经所述尾气洗涤塔排放的气体进行除泡处理。

作为示例,所述洗涤塔内还设置有捕雾器,位于所述洗涤塔的排气口处,用于去除气体中的水分。

为使本发明的技术方案和优点更加突出,下面对本发明的尾气洗涤塔的工作过程做一例示性说明:

设备排放的尾气经设备的尾气排放管路13进入洗涤塔的进气管路12,此时补水管路15向所述进气管路12内补充水分,水流和进气管路12中的尾气充分混合,使得水和尾气在进气管道内的反应时间增加,确保尾气和水的反应充分,在离心泵14的吸力作用下,水气混合物经水气混合管路18的水气喷射口高速喷出至洗涤塔的反应槽11内,从而达到自动清洗反应槽11的效果,避免尾气中的残余气体反应生成结晶物附着在进气管路12和反应槽11的内壁上。进入反应槽11后的仍带有部分杂质(包括水汽)的气体将向所述洗涤塔的上部流动,在上升过程中,经所述喷嘴喷出的水流进行二次净化,经二次净化后的气体继续上升途经所述除沫器进行除沫处理,完成全部净化作业的清洁气体经所述捕雾器的除水汽处理后经所述洗涤塔顶部的排气口排出。发明人对本发明的尾气洗涤塔的效果进行了验证,使用本发明的尾气洗涤塔后,进气管路和尾气洗涤塔内的结晶物附着残留和管路腐蚀现象已经基本消除,原本需半月进行一次的洗涤塔洗涤作业,现在只需在年检时进行简单清洗即可,零部件的更换需求也明显减少,表明采用本发明的尾气洗涤塔可以有效降低生产成本。

本发明的尾气洗涤塔尤其适用于刻蚀工艺中的尾气排放处理,比如可用于处理半导体金属刻蚀工艺中排放的六氟化硫和氧气等。采用本发明的尾气洗涤塔进行含有六氟化硫和氧气的尾气处理,可以有效避免这两种气体在排放过程中反应生成六氟化钨(WF6)和二氧化硫(SO2)的颗粒物而附着在进气管路和洗涤塔的处理槽的表面,可以有效避免对设备的腐蚀,避免洗涤塔泵负载过重造成的跳电和倒灌风险。且整个过程无需设备停机,无需人工参与,可以有效降低人力成本,提高设备产出率。

实施例二

如图3所示,本发明还提供一种半导体刻蚀设备,所述半导体刻蚀设备包括金属刻蚀腔室19及如实施例一中任一项所述的尾气洗涤塔,所述金属刻蚀腔室19的尾气排放管路13与所述尾气洗涤塔的进气管路12相连通。对所述尾气洗涤塔的介绍还请参考实施例一,出于简洁的目的不赘述。采用本发明的半导体刻蚀设备进行金属刻蚀工艺,可确保尾气的及时彻底排放,从而有助于生产良率和设备产出率的提高。

本发明还提供一种尾气洗涤方法,所述尾气洗涤方法依实施例一任一项所述的尾气洗涤塔进行。故对所述尾气洗涤塔的介绍还请参考实施例一,出于简洁的目的不赘述。采用本发明的尾气洗涤方法,在排放尾气进入尾气洗涤塔之前,即在进气管路内便与水流混合,使得尾气和水的反应时间增加,可以有效避免尾气中的残余气体相互反应生成结晶物对设备造成的污染,可以有效提高清洁效率,降低生产成本。

综上所述,本发明提供一种尾气洗涤塔及洗涤方法、半导体刻蚀设备。尾气洗涤塔包括塔体、进气管路、离心泵及补水管路;所述塔体的底部设置有反应槽,用于对尾气进行处理;所述进气管路包括进气端及出气端,所述进气端与设备的尾气排放管路相连接,所述出气端与所述反应槽相连接;所述离心泵与所述反应槽及所述进气管路相连通,用于将尾气经所述进气管路输送至所述反应槽中;所述补水管路一端与供水源相连接,另一端与所述进气管路的进气端相连接,用于向所述进气管路内补水,以使尾气和水混合。本发明的尾气洗涤塔通过优化的结构设计,可以提高特定制程时洗涤塔的处理效率,有助于保护环境;且可以有效避免因洗涤塔泵负载过重导致的真空回灌风险;此外还可以延长排放管路和洗涤塔的使用寿命,避免人工清洁作业过程中对工作人员的健康造成的威胁。采用本发明的尾气洗涤塔、洗涤方法,以及半导体刻蚀设备,有助于降低生产成本和提高设备产出率。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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