[发明专利]硅烷尾气处理装置以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)工艺尾气的处理方法以及尾气处理装置，特别是涉及对硅烷尾气进行处理的方法以及装置。

背景技术

在双极集成电路和分立器件的制造过程中，需要用硅烷参与反应的CVD技术来生长二氧化硅、氮化硅、和多晶硅等掺杂或钝化薄膜。因此，在CVD工艺过程中的进气包括有机硅烷，因而尾气的组分中也包括未分解的有机硅烷。多数工厂使用的硅烷(SiH4)浓度有5％、20％、和100％等多种硅烷。硅烷是无色、有毒、易燃易爆气体，气化学性质活泼，极易被氧化，当硅烷浓度达3％时在空气中会发生燃烧。

一般，参与反应的硅烷气体约有20％～60％从反应装置的尾气排出。特别是当100％硅烷作业LPCVD和PECVD工艺时，为确保反应装置中炉口到炉尾生长圆片的膜厚均匀性，通常会加大100％SiH4的用量，故从真空泵组排出的尾气中，还含有未反应的硅烷比例会更高。如果尾气中排出的高浓度硅烷未经处理或者处理不彻底，而进入工厂排风管道中，将与空气反应，剧烈燃烧，甚至爆炸。

以下，说明现有技术中对CVD尾气进行处理的方法。

在CVD反应装置排气口后面节一根不锈钢金属管道，例如长约2米，直径约250毫米，在金属管道入口处通入压缩空气和氮气的混合气体，金属管道出口处接入工厂的排风管路。该尾气处理装置的目的是确保残余的硅烷在此金属管道内燃烧，但有时候由于残留硅烷浓度过高，总量过大时，会发生剧烈燃烧，甚至爆炸，非常危险。

由此可见，现有技术中对CVD尾气进行处理的方法存在以下缺点：(1)对CVD装置尾气排气硅烷浓度较低、总量较小时，具有一定的效果，但是当CVD装置尾气排气硅烷浓度高、尾气总量大(特别是低压、等离子CVD采用100％硅烷反应的装置)，仍旧存在爆炸的隐患；

(2)CVD工艺的尾气中含有大量粘附性粉尘颗粒，积累到一定的量会堵塞排气口，造成更危险的爆炸；

(3)该尾气处理装置的燃烧筒由于体积较大，通常装载设备上方，若是2米长、壁厚5毫米的不锈钢管总量将会达到50公斤左右，这样拆卸安装都很不方便；

(4)燃烧筒没有控制器，故氮气和压缩空气24小时常通，存在消耗大，成本高的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的之一旨在，提供一种能够确保硅烷在燃烧前被稀释并且稀释后的硅烷在燃烧筒内能充分燃烧的硅烷尾气处理装置及硅烷尾气处理方法。

本发明的目的之二旨在，提供一种能够确保燃烧产生的粉尘不堵塞排气口、提高整个装置安全性的硅烷尾气处理装置及硅烷尾气处理方法。

本发明的目的之三旨在，旨在提供一种有效节省反应气体量、降低生产成本的硅烷尾气处理装置及硅烷尾气处理方法。

本发明的硅烷尾气处理装置具备燃烧筒，其特征在于，所述燃烧筒具备：进气口，用于通入以硅烷气体为主要成分的硅烷尾气；第一反应气体通入口，用于通入第一反应气体；第二反应气体通入口，用于通入第二反应气体；排气口，用于排出所述硅烷气体与所述第一反应气体和第二反应气体反应之后的气体，其中，上述第一反应气体通入口和上述第二反应气体通入口分开设置，并且上述第一反应气体通入口设置在比上述第二反应气体通入口更靠近进气口的位置。

优选地，所述燃烧筒中还具备气体流速降低装置，所述气体流速降低装置用于降低燃烧筒中气体的流速以增加气体在燃烧筒内的行程。

优选地，上述气体流速降低装置是设置成为迷宫型的挡板。

优选地，上述第一反应气体通入口是用于通入氮气的通入口，上述第一反应气体通入口是用于通入压缩空气的通入口。

优选地，所述挡板为直线型的挡板。

优选地，所述挡板为曲线型的挡板。

优选地，所述挡板间的截面积是所述进气口的截面积的3倍以上。

优选地，所述挡板的弯曲拐角角度在90度以上。

优选地，在所述燃烧筒的剖视上来看所述排气口的位置高于所述进气口。

优选地，所述燃烧筒由能耐受300度以上的温度材料构成。

优选地，所述燃烧筒由不锈钢构成。

优选地，所述燃烧筒还具备确保燃烧筒内燃烧气体与外界隔离的密封圈和螺栓。