專利名稱：減少氣體中廢氣量的清潔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清潔裝置，且特別涉及一種減少氣體中廢氣量的清潔裝置。
半導(dǎo)體工藝中會(huì)產(chǎn)生大量含有廢氣的氣體，在排放到大氣以前必須先將里面的廢氣含量減少。廢氣通常會(huì)在半導(dǎo)體的制作過程中產(chǎn)生，廢氣比如氟碳化臺(tái)物或PFC等會(huì)在裝設(shè)于排氣泵之后的一個(gè)清潔工具中進(jìn)行處理。在下列的敘述中會(huì)以氟碳化合物作為一個(gè)廢氣的范例，因?yàn)榉蓟衔镌诎雽?dǎo)體工藝中最常用到。
請(qǐng)參照

圖1，是公知的一種清潔裝置。在圖1中，包括氟碳化合物氣體的廢氣會(huì)被該請(qǐng)潔裝置10處理。氟碳化合物氣體會(huì)經(jīng)過廢氣入口12傳送，為了分解氟碳化合物，必須在高溫環(huán)境下進(jìn)行，因此會(huì)在一個(gè)分叉的圓錐體18中進(jìn)行燃燒。燃燒使用的天然氣例如丙烷與氧氣作用，其分別通過一個(gè)燃燒氣體入口16與氧氣入口14傳送。在燃燒的火焰通過分叉的圓錐體18經(jīng)過孔洞20而到達(dá)反應(yīng)室22的過程中會(huì)產(chǎn)生具有副產(chǎn)物的氣體。包括冷卻電路26的冷卻裝置24會(huì)降低在清潔工具10中處理的氣體的溫度。冷卻裝置24除了冷卻在燃燒中產(chǎn)生的副產(chǎn)物以外，還可以改進(jìn)危險(xiǎn)的酸性氣體，像是在后面會(huì)提到的成分移除效果。在燃燒期間產(chǎn)生的副產(chǎn)物可以利用兩種方式加以處理，有危險(xiǎn)性的酸利用一種清潔液體28加以中和，此清潔液體通常是一種堿性的溶液。通過一個(gè)清潔裝置30的剩余氣體會(huì)被冷卻裝置24給冷卻下來，然后通過一個(gè)水氣消除器32，最后才排放到大氣中。
利用上述的方法與公知的清潔工具首先有可能產(chǎn)生不完全的燃燒，當(dāng)清潔功能處在一個(gè)缺陷的狀態(tài)下時(shí)，或在燃燒期間有反常的現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生燃燒不完全。清潔功能的缺陷狀態(tài)可以定義為一種不理想的清潔效果，這會(huì)產(chǎn)生在燃燒時(shí)沒有提供足夠的熱來分解大部分的廢氣，然后因?yàn)榍鍧嵐ぞ?0無法處理不完全燃燒中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，所以就會(huì)產(chǎn)生二次污染。未處理的危險(xiǎn)性廢氣可能因此被排放到大氣中，而造成環(huán)境污染。
公知的潔裝置10的另一個(gè)缺點(diǎn)就是必須使用大量的能量來分解氟碳化臺(tái)物的氣體成分。結(jié)果熱廢氣會(huì)在燃燒過程中產(chǎn)生，接著需要大量的冷卻劑與冷卻能量來將燃燒中產(chǎn)生的氣體與副產(chǎn)物冷卻。換句話說，公知的清潔裝置非常的耗費(fèi)能量，因此需要改善公知的清潔工具以及至少克服上述的缺點(diǎn)和問題。
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種減少廢氣含量的清潔裝置，可以有效的分解廢氣。
為達(dá)到本發(fā)明的上述與其他目的，本發(fā)明提供一種減少氣體中廢氣含量的清潔裝置，包括一個(gè)廢氣注入管路、一個(gè)分叉圓錐物接在廢氣注入管路上端、一個(gè)氧氣管及一個(gè)燃燒管以產(chǎn)生燃燒，借以分解氣體中的廢氣，還有一個(gè)引發(fā)分解反應(yīng)的裝置，裝設(shè)在廢氣注入管路上方位于分叉圓錐體前，一個(gè)冷卻裝置可以直接冷卻清潔裝置，以及處理在燃燒過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物的裝置。
在上述可以減少氣體中廢氣量的清潔裝置中引發(fā)分解反應(yīng)的裝置會(huì)在廢氣注入管路內(nèi)部產(chǎn)生含有廢氣成分的自由基，在燃燒過程中可以加速氣體中廢氣的分解。燃燒會(huì)比公知的清潔裝置消耗掉更少量的可燃物，且需要較低的冷卻能量。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，引發(fā)分解反應(yīng)的裝置為激光，順著廢氣注入管路可以傳送一個(gè)激光光束經(jīng)過廢氣注入管路，而預(yù)先產(chǎn)生大量具有廢氣成分的自由基在其中流動(dòng)。引發(fā)分解反應(yīng)的裝置也可以選擇性的使用一個(gè)微波發(fā)生器。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明圖面說明圖1是一種公知的廢氣清潔裝置；圖2與圖3a至圖3b是依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種廢氣清潔裝置。
附圖標(biāo)記說明10清潔裝置12廢氣入口14氧氣入口16燃燒氣體入口18圓錐體20孔洞22反應(yīng)室24冷卻裝置26冷卻電路32水氣消除器100清潔裝置102氣體注入管路
104氧氣注入管路106燃燒管路108分叉圓錐體110產(chǎn)生分解反應(yīng)的裝置112窗口114一組鏡子116微波發(fā)生器118冷卻裝置120開口122反應(yīng)室本發(fā)明的一主要目的在于，在廢氣進(jìn)行燃燒的熱處理以前，先產(chǎn)生廢氣物組成的自由基，以進(jìn)行改進(jìn)廢氣成分的分解。產(chǎn)生廢氣物成分的自由基的程序，僅需要在廢氣進(jìn)到分叉圓錐體進(jìn)行燃燒以前，通過將一個(gè)激光光束或是微波輻射施加在廢氣成分上即可。結(jié)果可以順利進(jìn)行分解，就可以使用較低的能量米減少廢氣含量。
請(qǐng)參照?qǐng)D2與圖3a、3b，是依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種廢氣清潔裝置。清潔裝置100會(huì)處理由廢氣注入管路102傳送的廢氣，被處理的廢氣成分比如包括氟碳化合物氣體，像是四氟化碳CF4，此成分常會(huì)出現(xiàn)在半導(dǎo)體制作過程中，比如氣體沉積過程中。
本發(fā)明所采用的廢氣分解機(jī)制說明如下，以四氟化碳CF4的分解為例，將與氧氣以及天然氣混合在一起的四氟化碳?xì)怏w在分叉圓錐體108中燃燒。其中氧氣是經(jīng)過氧氣注入管路104傳送，而天然氣則通過燃燒管路106傳送。四氟化碳的分解是經(jīng)過下列反應(yīng)進(jìn)行的等分解反應(yīng)的第一步驟是打斷四氟化碳的化學(xué)鍵，因此會(huì)形成二氟化碳的自由基與氟，然后引發(fā)連鎖反應(yīng)以繼續(xù)分解氟碳化合物氣體，如上面所寫的反應(yīng)一樣。在這些一連串的反應(yīng)中，打斷四氟化碳化學(xué)鍵的分解反應(yīng)是需要最多能量的反應(yīng)，假如是自由基狀態(tài)，像是啟動(dòng)分解反應(yīng)時(shí)最先產(chǎn)生的CF2的話，燃燒將可以更有效的分解廢氣物。因此根據(jù)本發(fā)明，在分叉圓錐體108之前裝設(shè)了一個(gè)可以發(fā)生分解反應(yīng)的裝置110，可以使燃燒過程中的分解反應(yīng)更有效的進(jìn)行。廢氣注入管路102與產(chǎn)生分解反應(yīng)的裝置110連接在一起，借以產(chǎn)生自由基。產(chǎn)生分解反應(yīng)的裝置110比如可以是激光或是微波發(fā)生器。
圖3a、3b是清潔裝置的產(chǎn)生分解反應(yīng)裝置110的局部放大圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D3a，是一個(gè)以激光元件作為產(chǎn)生分解反應(yīng)裝置110的例子，其中有傳送裝置像是窗口112被裝設(shè)在氣體注入管路102上，也可以結(jié)合一組鏡子114，使激光光束可以在其中來回傳送。在強(qiáng)力的聚焦激光下，在氣體注入管路102中的四氟化碳分子很容易在低溫下離子化或分解成二氟化碳的自由基。圖3b是一個(gè)以微波發(fā)生器116作為產(chǎn)生分解反應(yīng)裝置的例子，以取代產(chǎn)生二氟化碳自由基的激光光束。
在本發(fā)明的實(shí)施例中使用激光元件，激光元件110的聚焦點(diǎn)距離分叉圓錐體108約50厘米，其中氣體注入管路的橫切面面積為0.317平方厘米，氣體注入管路的氣體流量為16.7毫升/秒，使用的激光為一種高功率激光，其頻率穩(wěn)定范圍在百萬赫茲的范圍。其中該激光的脈沖是1微秒，該激光的焦點(diǎn)的大小約為0.1-1毫米。使用多重聚焦鏡聚焦可以產(chǎn)生更高的自由基濃度，當(dāng)激光聚集密度在百萬瓦/平方厘米的等級(jí)時(shí)，產(chǎn)生的自由基濃度約為1013摩爾/毫升，自由基的分解速率為109摩爾/毫升·秒，會(huì)有109摩爾/毫升的四氟化碳分解成自由基。其反應(yīng)的區(qū)域介于發(fā)出激光的位置與分叉圓錐體108之間。與本發(fā)明相比較，使用傳統(tǒng)的燃燒方法，自由基的產(chǎn)生速率僅有10-3摩爾/毫升·秒，在這個(gè)相當(dāng)?shù)偷姆纸馑俾实睦又袃H有少量的熱能被用來打斷化學(xué)鍵，剩余的部分就被送到其他分子內(nèi)能中，而沒有加入斷鍵過程。相反的，因?yàn)榧す饩哂刑囟úㄩL，輸出的能量可以完全用來打斷組成之間的化學(xué)鍵使其分解。此外因?yàn)榧す饪梢院芫軠?zhǔn)確的控制波長，與上述的四氟化碳不同的廢氣也可以使用具有激光的清潔裝置來引發(fā)分解，結(jié)果會(huì)有大量的自由基因此產(chǎn)生，然后送到分叉圓錐體108中。自由基可以在燃燒期間加速分解的連鎖反應(yīng)，而不需要提供像公知的清潔裝置所需那樣多的熱能，也會(huì)消耗較少的氧氣與天然氣，結(jié)果冷卻裝置118自然就會(huì)消耗較少能量。接著在將于圓錐體108中產(chǎn)生的副產(chǎn)物經(jīng)過開口120送到反應(yīng)室122中，利用氣體清潔裝置加以處理，就像公知的清潔裝置一樣。
總結(jié)，在上面的實(shí)施例中，本發(fā)明至少具有下列幾點(diǎn)特色與優(yōu)點(diǎn)。利用產(chǎn)生分解反應(yīng)的裝置，像是激光元件或是微波發(fā)生器，可以使廢氣成分的自由基在較低溫下產(chǎn)生，然后利用燃燒在熱處理下加速分解反應(yīng)，可以連續(xù)的減少危險(xiǎn)副產(chǎn)物的量。此外，因?yàn)榉纸鉁囟冉档?，燃燒所需的熱能?huì)低于公知的清潔裝置，所以氣體的分解會(huì)更有效率，接著也可以減少冷卻所需要的能量。
雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例說明如上，但其并非用于限定本發(fā)明，任何熟悉該技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更新與改進(jìn)。但本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種氣體的清潔裝置，包括一氣體注入管路，以提供氣體進(jìn)行處理；一分解反應(yīng)室，與該氣體注入管路相連接，以使氣體進(jìn)行處理，所述氣體會(huì)在該分解反應(yīng)室中經(jīng)過熱處理分解成復(fù)數(shù)種副產(chǎn)物；冷卻裝置，以冷卻在分解反應(yīng)中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)物；清潔裝置，用以清除在分解反應(yīng)中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)物；其特征在于它還包括一傳送裝置以傳送光線，安裝在該氣體注入管路上于該分解反應(yīng)室前；一激光元件，安裝在分解反應(yīng)室之前，借以產(chǎn)生一激光光束，經(jīng)過該傳送裝置分解通過該氣體注入管路的氣體，產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)氣體離子以引發(fā)分解反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體清潔裝置，其特征在于它還包括安裝有一多重反射鏡子組，使該激光光束可以通過氣體數(shù)次。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體清潔裝置，其特征在于該氣體注入管路的橫切面面積為0.317平方厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體清潔裝置，其特征在于該氣體注入管路的氣體流量為16.7毫升/秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體清潔裝置，具特征在于該激光的焦點(diǎn)約距該分解反應(yīng)室50厘米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體清潔裝置，其特征在于該激光的脈沖為1微秒，該激光焦點(diǎn)的大小約為0.1-1毫米，且聚焦密度在百萬瓦/平方厘米的等級(jí)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體清潔裝置，其特征在于處理的氣體為氟碳比合物氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體清潔裝置，其特征在于在該分解反應(yīng)室之前約有109摩爾/毫升的氣體會(huì)被引發(fā)分解。
9.一種氣體清潔裝置，包括一氣體注入管路，以提供氣體進(jìn)行處理；一分解反應(yīng)室，與該氣體注入管路相連接，以使氣體進(jìn)行處理，所述氣體會(huì)在該分解反應(yīng)室中經(jīng)過熱處理分解成復(fù)數(shù)種副產(chǎn)物；冷卻裝置，以冷卻在分解反應(yīng)中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)物；清潔裝置，用以清除在分解反應(yīng)中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)物；其特征在于它還包括一微波發(fā)生器，安裝在分解反應(yīng)室之前，借以產(chǎn)生一微波輻射經(jīng)過該氣體注入管路的氣體，產(chǎn)生復(fù)數(shù)種氣體離子以引發(fā)分解反應(yīng)。
10.一種氣體清潔裝置，包括一氣體注入管路，以提供氣體進(jìn)行處理；一分解反應(yīng)室，與該氣體注入管路相連接，以使氣體進(jìn)行處理，所述氣體會(huì)在該分解反應(yīng)室中經(jīng)過熱處理分解成復(fù)數(shù)種副產(chǎn)物；冷卻裝置，以冷卻在分解反應(yīng)中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)物；清潔裝置，用以清除在分解反應(yīng)中產(chǎn)生的這些副產(chǎn)物；其特征在于它還包括一分解氣體裝置，安裝在分解反應(yīng)室之前，借以分解通過該氣體注入管路的氣體，產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)氣體離子以引發(fā)分解反應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減少氣體中廢氣量的清潔裝置,包括一個(gè)廢氣注入管路、一個(gè)分叉圓錐物接在廢氣注入管路上端、一個(gè)氧氣及天然氣管,以及一個(gè)燃燒管以產(chǎn)生燃燒,借以分解氣體中的廢氣,還有一個(gè)引發(fā)分解反應(yīng)的裝置,裝設(shè)在廢氣注入管路上方位于分叉圓錐體前,一個(gè)冷卻裝置可以直接冷卻清潔裝置,以及處理在燃燒過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物的裝置。
文檔編號(hào)F23G7/06GK1378873SQ0111035
公開日2002年11月13日 申請(qǐng)日期2001年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者李世琛, 楊宗正 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司