[發明專利]用于半導體氣相外延工藝的廢氣處理系統及方法、裝置

在審

• 申請號: 202110750313.9
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113432128A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 楊春水;楊春濤;張坤;蔡傳濤
• 申請（專利權）人: 北京京儀自動化裝備技術股份有限公司
• 主分類號: F23G5/44
• 分類號: F23G5/44;F23G5/50;F23G7/06
• 代理公司: 北京乾成律信知識產權代理有限公司 11927
• 代理人: 王月春;蘇捷

本申請提供了一種用于半導體氣相外延工藝的廢氣處理系統及方法、裝置。該方法包括：響應于氣相外延工藝機臺發送的制程氣體為廢氣的信號，使廢氣進入廢氣處理裝置中，并接收廢氣中氫氣的流量數據；根據流量數據計算將氫氣完全燃燒所需的第一壓縮干燥空氣的標準量；根據標準量調節進入廢氣處理裝置的第一壓縮干燥空氣的流量；使甲烷和第二壓縮干燥空氣進入廢氣處理裝置的燃燒器中，并使甲烷和第二壓縮干燥空氣在燃燒器中進行燃燒，產生熱量；在熱量下，使廢氣中的氫氣在廢氣處理裝置中與第一壓縮干燥空氣中的氧氣完全燃燒，從而得到處理。本申請提供處理工藝可準確判斷處理氫氣的時機，且可保證廢氣中的氫氣被完全處理。

技術領域

本申請涉及半導體制程廢氣的凈化技術，特別地，涉及一種用于半導體氣相外延工藝的廢氣處理系統及方法、裝置。

背景技術

在半導體科學技術的發展中，氣相外延發揮了重要作用，該技術已廣泛用于硅半導體器件和集成電路的工業化生產。采用化學氣相沉積生長方法滿足晶體的完整性、器件結構的多樣化，裝置可控簡便，批量生產、純度的保證、均勻性要求。氣相硅外延生長是在高溫下使揮發性強的硅源與氫氣發生反應或熱解，生成的硅原子淀積在硅襯底上長成外延層。同時還需要封閉反應室通高純氫氣排除反應室中的空氣，會有大量的氫氣排放，需要做處理。

目前處理氫氣的方式有氮氣稀釋和燃燒兩種方式。氮氣稀釋的方式是通入大量的氮氣，將氫氣稀釋到爆炸極限以下，是一種物理處理方式，需要浪費大量的氮氣，同時還存在爆炸的潛在安全風險。目前的燃燒處理裝置，使用固定燃氣流量的處理方式，無論其是否處理氫氣還是非氫氣類的廢氣，燃燒處理裝置都將燃氣流量進行固定流量的方式進行燃燒處理。此種方式并沒有根據廢氣的物理化學性質進行分析調控能源，使得能源的消耗增加；與氫氣燃燒反應的空氣是由風機提供，沒有進行流量控制，由于氫氣燃燒的火焰溫度可達1430℃，過剩的空氣在高溫下會產生熱型氮氧化物，對環境造成危害。

發明內容

針對現有技術的不足，本申請提供了一種針對半導體氣相外延工藝產生的廢氣中的氫氣的處理工藝，使其得到有效處理。

本申請的第一目的是提供用于半導體氣相外延工藝的廢氣處理系統，所述廢氣包括氫氣，所述系統包括：

燃燒管路，包括甲烷進氣管路、安裝有第一壓縮干燥空氣質量流量控制器的第一壓縮干燥空氣管路和第二壓縮干燥空氣管路；

制程進氣管路，安裝有氫氣流量計；

廢氣處理裝置，分別與所述第一壓縮干燥空氣管路、所述制程進氣管路相連，所述廢氣處理裝置還安裝有燃燒器和總控制器，所述燃燒器分別與所述甲烷進氣管路和所述第二壓縮干燥空氣管路相連，所述總控制器分別與氣相外延工藝機臺、所述第一壓縮干燥空氣質量流量控制器和所述氫氣流量計相連，所述總控制器用于判斷所述氣相外延工藝機臺是否發送制程氣體為所述廢氣的信號以及根據所述廢氣中氫氣的流量調節所述第一壓縮干燥空氣管路的壓縮干燥空氣的流量。

在本申請的一些實施例中，所述制程進氣管路還安裝有回火防止器，所述回火防止器與所述總控制器相連。

在本申請的一些實施例中，所述制程進氣管路還安裝有溫度傳感器和氮氣吹掃裝置，所述溫度傳感器和所述氮氣吹掃裝置分別與所述總控制器相連。

在本申請的一些實施例中，所述甲烷進氣管路安裝有甲烷質量流量控制器，所述第二壓縮干燥空氣管路安裝有第二壓縮干燥空氣質量流量控制器，所述甲烷質量流量控制器和第二壓縮干燥空氣質量流量控制器分別與所述總控制器相連。

在本申請的一些實施例中，所述制程進氣管路的入口還安裝有三通閥。

本申請的第二目的是提供一種用于半導體氣相外延工藝的廢氣處理方法，所述廢氣包括氫氣，所述方法包括：

響應于氣相外延工藝機臺發送的制程氣體為所述廢氣的信號，使所述廢氣進入廢氣處理裝置中，并接收所述廢氣中氫氣的流量數據；