半导体CVD废气处理系统及方法与流程

本申请涉及半导体cvd废气处理，尤其是涉及一种半导体cvd废气处理系统及方法。

背景技术：

1、在半导体cvd（化学气相沉积）工艺中，sih4、wf6、b2h6、h2、nf3等工艺气体被大量使用，未反应气体及副产物需通过热湿式洗涤器（thermal wet scrubber）进行处理。然而现有热湿式洗涤器方案存在以下主要技术缺陷：

2、（一）粉尘堵塞问题：现有单一温度区间设计中，sih4、wf6、b2h6氧化分解生成的sio2、wo3、b2o3等固体粉尘在反应腔体入口端会大量沉积，最终会导致气体流路堵塞。目前设备维护周期最长约3个月（约2160小时），严重影响半导体工厂的连续生产。

3、（二）腔体腐蚀问题：湿式处理部生成的氢氟酸hf(aq)等强酸性液体会通过倒流路径进入高温干式反应腔体，腐蚀inconel 625、hastelloy c-276等耐热合金材料，显著缩短腔体使用寿命。

4、（三）分解效率问题：nf3（gwp=17200）等pfc气体的有效热分解需要1000℃以上温度，但单段加热方式因热冲击（thermal shock）导致的结构材料损伤风险而使最高温度受限，nf3的dre（destruction and removal efficiency，分解去除效率）难以达到政府间气候变化专门委员会ipcc（intergovernmental panel on climate change）推荐标准（95%）。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种半导体cvd废气处理系统及方法，旨在解决上述至少一个技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提出了一种半导体cvd废气处理系统，包括干式反应腔体，所述干式反应腔体具有工艺气体入口和工艺气体出口，所述干式反应腔体内沿气流行进方向依次设有无氧预热区和供氧高温加热区。

3、在本发明的一些实施方式中，所述供氧高温加热区的供氧位置位于所述供氧高温加热区的中间位置。

4、在本发明的一些实施方式中，所述无氧预热区由多个加热区串联而成，沿气流行进方向，各加热区对工艺气体的目标加热温度逐级升高。

5、在本发明的一些实施方式中，所述无氧预热区具有沿气流行进方向依次串联的第一加热区和第二加热区，所述第一加热区对工艺气体的加热温度为150~200℃，所述第二加热区对工艺气体的加热温度为250~400℃。

6、在本发明的一些实施方式中，所述无氧预热区的后级加热区的通道截面积小于前级加热区的通道截面积。

7、在本发明的一些实施方式中，所述无氧预热区沿气流行进方向采用外部绕线式加热器进行加热，所述供氧高温加热区沿气流行进方向采用多个直线型加热棒进行加热。

8、在本发明的一些实施方式中，半导体cvd废气处理系统还包括串接的水淬冷装置和湿式处理部，所述水淬冷装置远离所述湿式处理部的一端与所述干式反应腔体的工艺气体出口连接。

9、在本发明的一些实施方式中，半导体cvd废气处理系统还包括文丘里喷嘴，所述文丘里喷嘴内设有依次连通的收缩段、喉部和扩散段；其中，所述收缩段远离喉部的一端形成进气口，且所述收缩段中部与所述水淬冷装置下游出口连通，所述扩散段与所述湿式处理部喷射段入口连通。

10、在本发明的一些实施方式中，所述供氧高温加热区对工艺气体的目标加热温度高于所述无氧预热区。

11、在本发明的一些实施方式中，所述文丘里喷嘴的材质为ptfe或pvdf。

12、为实现上述目的，本发明还提出了一种半导体cvd废气处理方法，应用于上述的半导体cvd废气处理系统，所述方法包括：将工艺气体从工艺气体入口通入干式反应腔体；

13、控制流入无氧预热区的工艺气体进行预加热，使至少部分气体成分中的至少部分热分解；

14、控制从所述无氧预热区流入供氧高温加热区的工艺气体进行高温加热，使气体成分进一步热分解以及氧化分解。

15、与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

16、本申请实施例提供了一种半导体cvd废气处理系统，该半导体cvd废气处理系统通过第一、二加热区无氧运行与第三加热区中间位置供氧的组合，将粉尘大量生成区域限定在腔体出口侧，从结构上防止上游长期堵塞，另外本发明通过将文丘里喷嘴专门配置于干式-湿式交界处，有效阻断了hf(aq)倒流和防止腔体材料腐蚀，最终本发明通过渐进式多段加热结构和文丘里喷嘴在功能上相互关联，同时解决了防堵塞、防腐蚀、提高分解效率三项问题。

1.一种半导体cvd废气处理系统，其特征在于，包括干式反应腔体，所述干式反应腔体具有工艺气体入口和工艺气体出口，所述干式反应腔体内沿气流行进方向依次设有无氧预热区和供氧高温加热区。

2.根据权利要求1所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，所述供氧高温加热区的供氧位置位于所述供氧高温加热区的中间位置。

3.根据权利要求1所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，所述无氧预热区由多个加热区串联而成，沿气流行进方向，各加热区对工艺气体的目标加热温度逐级升高。

4.根据权利要求3所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，所述无氧预热区具有沿气流行进方向依次串联的第一加热区和第二加热区，所述第一加热区对工艺气体的加热温度为150~200℃，所述第二加热区对工艺气体的加热温度为250~400℃。

5.根据权利要求3所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，所述无氧预热区的后级加热区的通道截面积小于前级加热区的通道截面积。

6.根据权利要求1所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，所述无氧预热区沿气流行进方向采用外部绕线式加热器进行加热，所述供氧高温加热区沿气流行进方向采用多个直线型加热棒进行加热。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，还包括串接的水淬冷装置和湿式处理部，所述水淬冷装置远离所述湿式处理部的一端与所述干式反应腔体的工艺气体出口连接。

8.根据权利要求7所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，还包括文丘里喷嘴，所述文丘里喷嘴内设有依次连通的收缩段、喉部和扩散段；其中，所述收缩段远离喉部的一端形成进气口，且所述收缩段中部与所述水淬冷装置下游出口连通，所述扩散段与所述湿式处理部喷射段入口连通。

9.根据权利要求1所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，所述供氧高温加热区对工艺气体的目标加热温度高于所述无氧预热区。

10.一种半导体cvd废气处理方法，应用于权利要求1-9任意一项所述的半导体cvd废气处理系统，其特征在于，所述方法包括：