[发明专利]回收和再利用工艺气体的方法和设备

说明书

发明领域

本发明涉及处理排气流的方法和系统，所述排气流包含可再循环组分与其它组分和杂质的混合物，所述方法和系统产生含全部可再循环组分的高纯度产品。还产生一股或多股不含可再循环组分的废弃物流。本发明尤其涉及制造半导体器件中使用的有价值可再循环组分的回收。

发明背景

大部分制造方法使用气体，产生含可再循环组分的排气流。大部分这些组分价格昂贵，因此，如果再循环将大大降低生产成本。另外，排出气通常包含有毒、有反应性或难以处理的组分。在生产工艺中需使用昂贵且危险的气体的半导体器件制造中尤其如此。

例如，许多半导体制造工艺使用或产生极有可能导致全球变暖的气体，例如SF₆、C₂F₆和CF₄，这些气体如果再循环将不会引起环境问题，而且降低了除去或处置它们所涉及的总成本。排气流中其它可能的可再循环组分包括Xe(氙)、Kr(氪)、CF₄(四氟化碳)、C₂F₆(六氟乙烷)、SF₆(六氟化硫)、NH₃(氨)，以及不能与纯水或各种含水溶液如KOH(氢氧化钾)、NaOH(氢氧化钠)或H₂O₂(过氧化氢)发生明显反应或分解的组分。同样，如果这些组分再循环，则可以大大节省总成本。

目前，来自半导体蚀刻或沉积工艺的工艺气体不进行再循环。这些工艺气体通常在加工室中使用后废弃。如上所述，这些气体可能较贵，可包括危险的性质。另外，在生产步骤中常常使用大量过量的工艺气体，因此在生产步骤中高比例的工艺气体并未消耗。这导致更高的成本和更大的危险性。对未使用的工艺气体进行再循环可以明显降低工艺的成本。

发明内容

本发明提供从制造工艺的排气流中回收可再循环组分的方法和系统。具体地说，本发明提供了使来自制造工艺如半导体制造工艺的气体组分再循环从而克服废弃物排放可能带来的危害并节省成本的方法和系统。

附图简要说明

图1是根据本发明的一个实施方式的系统的加工室部分的示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的系统的洗涤器部分的示意图。

图3是根据本发明的一个实施方式的系统的干燥器部分的示意图。

图4是根据本发明的一个实施方式的系统的蒸馏部分的示意图。

发明详述

本发明涉及处理排气流的方法和系统，所述排气流包含可再循环组分与其它组分和杂质的混合物，所述方法和系统产生含全部可再循环组分的高纯度产品。还产生一股或多股不含可再循环组分的废弃物流。本发明尤其涉及制造半导体器件中使用的可再循环组分的回收。通过本发明方法和系统回收的可再循环组分可以是以下所列中的一种或多种：Xe、Kr、CF₄、C₂F₆、SF₆、NH₃，以及不能与纯水或各种含水溶液如KOH、NaOH或H₂O₂发生明显反应或分解的组分。

本发明的方法和系统可用于回收或产生任何高纯度组分，具体的做法是根据要分离和回收的组分的不同物理性质(例如沸点)施加合适的温度和压力。下文描述了本发明的通用方法和系统，之后提供了更具体的实施例。

对含可再循环组分和其它组分或杂质的排气流进行处理，产生适合再利用的高纯度可再循环组分流和各种不含可再循环组分的废弃物流，所述废弃物流可以进一步处理而无需顾虑可再循环组分的释放。例如，使用可再循环组分和其它进气(例如氧气)在等离子体室中进行硅蚀刻工艺可能产生排气流。本发明将可再循环组分与其它组分和杂质分离，产生可再利用的高纯度可再循环组分。本发明还除去废弃物流中所有可再循环组分，这样就不会释放任何可再循环组分。