[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體工藝的氣體/固體分離的液體過濾裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080056104.8
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN114207839A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·馬哈威利
• 申請（專利權(quán)）人: 科利百利股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/66
• 分類號(hào): H01L29/66;H01L29/778;H01L29/15
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 林偉峰

一種用于氣體/固體分離的液體過濾裝置，包括具有過濾室、半導(dǎo)體工藝氣體入口、和工藝氣體出口的外殼。過濾室形成液體儲(chǔ)存器，半導(dǎo)體工藝氣體入口及工藝氣體出口與過濾腔室相連通。該外殼還包括過濾液入口和過濾液出口，其均與液體儲(chǔ)存器相連通，以分別用于將過濾流體輸送到液體儲(chǔ)存器和從液體儲(chǔ)存器排出過濾流體。

技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)

通常，半導(dǎo)體器件的制造采用通過氧化進(jìn)行的轉(zhuǎn)換，例如，在某些化學(xué)品的適度至高度升高的硅晶片溫度下，以形成構(gòu)成半導(dǎo)體器件電路層的所需薄膜。例如，在化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝中，沉積在硅晶片上的二氧化硅薄膜是通過在大約400攝氏度的晶片溫度和大約300mTorr的處理室壓力下用氧氣氧化硅烷而形成的。二氧化硅薄膜也通過在幾乎相似的處理?xiàng)l件下用氧氣和臭氧氧化蒸氣四乙基硅氧烷TOES來沉積。氧化硅膜也是通過低壓氣相等離子體增強(qiáng)(PECVD)在較低溫度下沉積的。在另一個(gè)工藝中，硅烷與氨在低壓和適中的晶片溫度下反應(yīng)形成氮化硅。在這些以及幾乎所有其他CVD反應(yīng)中，例如鎢和硅化鎢薄膜的形成，接近75％的進(jìn)入處理室的氣態(tài)進(jìn)料反應(yīng)物未經(jīng)轉(zhuǎn)化地通過處理室。

典型的半導(dǎo)體處理室的排氣是低壓氣流，由未轉(zhuǎn)化的進(jìn)料反應(yīng)物、反應(yīng)副產(chǎn)物、稀釋氮?dú)廨d氣和顆粒組成。這些顆粒是氣相中加熱的反應(yīng)物的氣相反應(yīng)的副產(chǎn)物，它們沿著橫跨處理室和真空泵之間的前級(jí)真空管線繼續(xù)形成和增加數(shù)量，在典型的制造設(shè)備中可能達(dá)60英尺。圖1是典型的CVD或PECVD系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)由通過真空前級(jí)管道連接到真空泵的處理室組成。真空泵通過排氣管連接到典型的廢氣減排系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用天然氣火焰破壞未反應(yīng)的工藝氣體，然后使用氣體/水吸收柱去除酸性氣態(tài)副產(chǎn)物。這種減排系統(tǒng)的輸出包括通常被中和并排放的酸性廢水流和充滿細(xì)顆粒的氣流，這些細(xì)顆粒在通過大表面積機(jī)械顆粒過濾器后排放到大氣中。

顆粒覆蓋在處理室、真空泵和減排系統(tǒng)之間的所有連接管線上，并且經(jīng)常填滿和堵塞這些管線，從而導(dǎo)致大量的維護(hù)停機(jī)時(shí)間，從而大大增加了運(yùn)營成本。在許多情況下，由于大量顆粒沉積導(dǎo)致真空泵無法運(yùn)行，因此必須關(guān)閉真空泵。從這些生產(chǎn)線上移除和更換真空泵通常需要極高的材料和勞動(dòng)力成本。在少數(shù)工藝中，機(jī)械過濾器被放置在真空前級(jí)管道中以捕獲這些顆粒，以延長真空泵的使用壽命。在許多情況下，前級(jí)管線和泵排氣管線都被加熱以防止未轉(zhuǎn)化的可冷凝反應(yīng)物的冷凝，這隨后有助于吸收和凝聚載氣顆粒并產(chǎn)生昂貴且難以清潔的液體/固體堵塞。

使用液體介質(zhì)可以最好地從充滿顆粒的氣體流中分離顆粒。例如，通過使載有顆粒的氣體流通過非常高流速的水噴淋器，可以將顆粒從大的氣體流速中分離出來。通過適當(dāng)調(diào)整容器體積和水流量，可以實(shí)現(xiàn)將高顆粒分離到水流中。雖然這種分離過程使用水是有效且經(jīng)濟(jì)的，但由于與氣流中的反應(yīng)物潛在的不利的水化學(xué)反應(yīng)以及低壓前級(jí)管線中非常高的水蒸氣壓力，它們不能用于半導(dǎo)體加工。在真空CVD和PECVD半導(dǎo)體工藝中，前級(jí)管線中的分子水會(huì)向后擴(kuò)散到處理室本身，并削弱正在處理的半導(dǎo)體薄膜的化學(xué)成分。

發(fā)明內(nèi)容

因此，提供了一種液體過濾裝置，其使用液體作為介質(zhì)在CVD和PECVD半導(dǎo)體工藝的低壓前級(jí)管線中將顆粒與載氣顆粒流分離。合適的過濾液體具有低于約10^-7Torr的蒸汽壓，例如具有化學(xué)名稱為全氟聚醚(PFPE)的市售Fomblin液體，其蒸汽壓為約6×10^-8Torr或更低。這些合適的液體，例如PFPE，是化學(xué)惰性的，可以在-58攝氏度至高達(dá)257攝氏度的溫度范圍內(nèi)使用，并且在高真空操作下的釋氣可以忽略不計(jì)。它們不導(dǎo)電，介電強(qiáng)度約為15.7MV/m。它們可以配制成具有從38至1830cST的運(yùn)動(dòng)粘度。作為參考，水的運(yùn)動(dòng)粘度為1cSt。

在一個(gè)實(shí)施例中，用于氣體/固體分離的液體過濾裝置包括具有過濾室、半導(dǎo)體工藝氣體入口和工藝氣體出口的外殼。該室形成液體儲(chǔ)存器，并且半導(dǎo)體工藝氣體入口和工藝氣體出口與過濾室連通。外殼還包括過濾液體入口和過濾液體出口，它們與液體儲(chǔ)存器連通，分別用于將過濾流體輸送到液體儲(chǔ)存器和從液體儲(chǔ)存器排出過濾流體。