一种半导体废气处理系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种半导体废气处理系统是由真空抽气装置、电浆处理装置及射流式微气泡湿式洗涤装置组成。真空抽气装置采用增压泵及干式泵的两段式组合。电浆处理装置安装在两泵之间进行低气压电浆处理，可在低耗能下完成高效率的气体解离反应，同时克服生成物可能回流污染制程系统的困难。尤其在操作上不需要使用大量稀释氮气，可降低真空抽气装置的操作规格，更可以减少产生氮氧化物。最后采用射流式微气泡湿式洗涤装置，可有效处理电浆解离后的反应生成气体及微粒，更可于真空抽气装置输出端产生粗真空，提升排气效率，并大幅降低微粒阻塞的问题。阻塞的问题。阻塞的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体废气处理系统


[0001]本技术是有关于一种废气处理系统，特别是有关于一种半导体废气处理系统。

技术介绍

[0002]半导体的生产过程会使用大量的易燃性、腐蚀性或高毒性的反应气体，但是在许多半导体制程中反应气体的利用率非常低，因此在制程中未完全反应的残余气体及反应生成物必须排出反应制程室。这些混合气体一般称为制程废气或是尾气都必须经由转化为无害或可处理的物质才能排出。
[0003]现行废气系统主要由和反应制程室相接的涡轮真空泵(turbo pump)、机械泵及局部废气处理系统(local scrubber system)所构成。制程废气经由涡轮真空泵、排气管道及机械泵依序抽出反应制程室，再送入局部废气处理系统进行处理后送到中央废气处理系统(central scrubber system)排出。
[0004]为了妥善处理制程废气，目前有许多种技术被提出及使用。举例而言，目前有一种现有技术在排放制程废气之前，会使用抽气泵将制程废气排放至燃烧洗涤塔进行废气处理，如中国台湾第I487872号专利技术专利。然而，燃烧洗涤塔对于含氟化合物处理效果不佳，而且须随时保持运作并提供大量燃料气体，因此成本大幅增加且耗费能源。又，目前虽然有另一种现有技术采用触媒热裂解法，但触媒会有老化及毒化问题，且触媒更换及回收处理成本相当高。此外，触媒热裂解法同样须随时保持运作且同样会耗费大量能源。
[0005]除此之外，目前虽有技术使用电浆火炬洗涤塔进行废气处理，如中国台湾第I285066号专利技术专利，电浆虽已被证实可有效分解制程废气，尤其针对须高温处理的全氟碳化合物((Perfluorinated Compounds,PFCs)。但其是在大气压力下运行，须耗费大量能源，同时因为电浆温度超过上千度，系统零组件不但成本高且使用寿命短。尤其大气电浆的稳定性不佳，容易因为操作条件的变化而产生电浆熄灭的问题。
[0006]另一方面目前已有理论技术提出在机械泵前加装电浆处理装置，在低气压下进行废气处理。结果显示，因为在低气压下电子能量较高能有效解离废气，虽然处理效果良好，但是因为电浆处理装置直接和涡轮真空泵后端相接，会有气体反应物回流污染制程的疑虑，因此无法被半导体制程所接受，目前并未使用。
[0007]现行机械泵多采两段式组合，即第一段为增压泵(Booster Pump)，第二段为干式泵(Dry Pump)。增压泵因抽气速率(pumping rate)大能加速系统达到较低气压，以利于第二段干式泵达成操作设定气压。现有机械泵操作必须在第二段(后段)干式泵引入大量吹净气体(purge gas)，如氮气以稀释易燃性、腐蚀性或高毒性的制程废气，同时以减缓在制程中生成的固体微粒造成的管道堵塞问题。由于气体流量相当大，必须使用大功率的抽气泵，无形中增加运作成本且耗费能源。而且，大量氮气后续进入现行的局部废气处理系统如燃烧式或是热反应式洗涤塔，会产生大量氮氧化物(NOx)等温室气体，造成二次污染环境。
[0008]再者，即使引入大量吹净气体，在某些制程中固态粒子依然会阻塞第二段(后段)
的干式泵，尤其是其出口处。这会严重降低抽气效率，同时提高干式泵的操作电流，不但增加能源消耗增加营运成本，甚至造成干式泵损坏引发制程停机。

技术实现思路

[0009]为了解决上述现有技术的问题，本技术的目的在于提供一种可以有效处理废气的系统，且能降低机械泵能源消耗及大幅减少氮氧化物(NOx) 等温室气体产生量，同时能有效解决固态粒阻塞的问题以提升干式泵使用寿命。另一方面，本技术采用低气压电浆废气处理，同时与常压电浆火炬比较，低气压电浆容易激发，且运作稳定耗能较低，部件损坏率较低，且维修周期长。更重要的是无生成气体及粒子回流污染半导体制程室的问题，因此可为现行半导体制程系统接受。
[0010]与此前技术不同，本技术的半导体废气处理系统包含两段式真空装置、电浆处理腔、反应气体供应腔以及射流式微气泡湿式洗涤装置。同时亦包含整合控制信号以确保在有制程废气需要处理时才激发电浆及输入混合反应气体的操作模式用以节约能源，提高电浆系统使用寿命。
[0011]为达成前述目的，本技术提出一种半导体废气处理系统，适用于处理制程废气源所产生的至少一制程废气，其特征在于：半导体废气处理系统由真空抽气装置、电浆处理装置及废气洗涤处理装置组成。其中，真空抽气装置为两段式泵结构，其包含第一泵及第二泵。第一泵产生一第一低压环境抽出制程废气源所产生的制程废气，第二泵于第一泵与第二泵之间产生第二低压环境，电浆处理装置设于第二低压环境下对制程废气进行低压电浆处理，同时加入适当的混合反应气体将该制程废气转化成无害、稳定或是可溶于水的反应生成气体，例如处理CH4及CHF3的混合气体通入水气，处理效率(Destruction Removal Efficiency，DRE)可超过90％。利用水气混合处理 NF3，水气在电浆中被电子解离成O、H、OH的活性粒子，它们可以和NF3被电浆解离的粒子NF
x
反应。例如：OH+NF2→
NOF+HF，H+NF
→
N+HF， H+F
→
HF。而HF可以用湿式洗涤方式有效处理。
[0012]同时低压电浆处理亦可以用于微小化或去除制程废气所携带固态微粒，例如在使用NF3进行制程腔体清洁时会产生SiF4、F、NF
x
等混合气体，同时之前制程的残余SiO2的微粒也一起混入废气中，这些微粒往往会聚合在一起转化为大颗的粒子，进而沈积在干式泵中形成阻塞。如果在进入干式泵前激发电浆使得SiO2和废气中残留的NF
x
及F反应，便能减少SiO2的大小使其随着气体排出而不易累积于泵中。
[0013]其中，废气洗涤处理装置是一种射流式微气泡湿式废气洗涤装置，其借由文丘里管(Venturi throat)原理在第二泵出气端产生第三低压环境，借由此第三低压环境提升第二泵的抽气效率进而能大幅降低第二泵累积的固体微粒。最后上述的反应生成气体及微粒的混合气体被湿式洗涤处理装置吸入进一步在洗涤液中形成微气泡，使得洗涤液充分溶解上述的反应生成气体以及捕捉上述的反应生成气体所携带的微粒。
[0014]其中，真空抽气装置为两段式真空装置，其第一泵设于制程废气源与电浆处理装置之间，借以利用该第一泵隔绝低压电浆处理后所得的反应生成气体及微粒，防止其回流而污染制程废气源。
[0015]其中，制程废气在被吸入第二泵之前会预先被电浆处理装置转化成稳定安全或可被后面所接的湿式洗涤装置有效处理的气体，如此在旧技术中第二泵(干式泵)必须输入大
流量的吹净气体(如氮气)以稀释易燃性、腐蚀性或高毒性的制程废气的措施可以大幅减量操作。
[0016]其中，电浆处理装置依据控制信号于待机状态及运作状态之间进行切换，当制程废气源开始排放制程废气时，电浆处理装置才由待机状态切换成运作状态借以在第一低压环境下对制程废气进行低压电浆处理，当制程废气源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体废气处理系统，适用于处理制程废气源所产生的至少一制程废气，其特征在于：该半导体废气处理系统由真空抽气装置、电浆处理装置及废气洗涤处理装置组成；其中，该真空抽气装置采用第一泵及第二泵的两段式组合，该第一泵产生第一低压环境用以抽出该制程废气源所产生的该制程废气，该第二泵在该第一泵及该第二泵之间产生第二低压环境；其中，该电浆处理装置设于该第一泵与该第二泵之间，借以使得该制程废气在进入该第二泵之前，该电浆处理装置先在该第二低压环境下对该制程废气进行低压电浆处理，以便将该制程废气转化成反应生成气体并微小化或去除该制程废气所携带的多个微粒；以及其中，该废气洗涤处理装置借由喷射出洗涤液在该第二泵与该废气洗涤处理装置之间产生第三低压环境，以经由该第二泵吸入该低压电浆处理后所得的该反应生成气体及这些微粒，且该反应生成气体被喷射出的该洗涤液切割成多个微气泡，使得该洗涤液充分溶解该反应生成气体以及捕捉该反应生成气体所携带的这些微粒。2.如权利要求1所述的半导体废气处理系统，其中该真空抽气装置的该第一泵设于该制程废气源与该电浆处理装置之间，借以利用该第一泵隔绝该低压电浆处理后所得的该反应生成气体及其所携带的这些微粒，防止其产生回流而污染该制程废气源。3.如权利要求1所述的半导体废气处理系统，其中该电浆处理装置依据控制信号在待机状态及运作状态之间进行切换，当该制程废气源开始排放该制程废气时，该电浆处理装置才由该待机状态切换成该运作状态借以在该第二低压环境下对该制程废气进行该低压电浆处理，当该制程废气源停止排放该制程废气时，该电浆处理装置是由该运作状态切换成该待机状态。4.如权利要求3所述的半导体废气处理系统，其中该电浆处理装置对该制程废气进行该低压电浆处理时同时依据该控制信号先以反应气体混合该制程废气。5.如权利要求4所述的半导体废气处理系统，其中该电浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇崇善，
申请(专利权)人：日扬科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：