特表 2024-532466 半導体処理用インライン水スクラバーシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-05

(54)【発明の名称】半導体処理用インライン水スクラバーシステム

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/64 20060101AFI20240829BHJP

   B01D 53/68 20060101ALI20240829BHJP

   B01D 53/72 20060101ALI20240829BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20240829BHJP

   B01D 53/56 20060101ALI20240829BHJP

   B01D 53/58 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

B01D53/64

B01D53/68 120

B01D53/68 220

B01D53/72 200

B01D53/78 ZAB

B01D53/56 200

B01D53/58

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024513781

(86)(22)【出願日】2022-08-31

(85)【翻訳文提出日】2024-02-29

(86)【国際出願番号】 IB2022058168

(87)【国際公開番号】W WO2023031819

(87)【国際公開日】2023-03-09

(31)【優先権主張番号】63/240,003

(32)【優先日】2021-09-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517316096

【氏名又は名称】エドワーズ バキューム リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100196221

【弁理士】

【氏名又は名称】上潟口 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】マハウィリ イマド

【テーマコード（参考）】

4D002

【Ｆターム（参考）】

4D002AA12

4D002AA13

4D002AA18

4D002AA22

4D002AA28

4D002AC07

4D002BA02

4D002BA12

4D002CA03

4D002CA07

4D002DA35

4D002EA01

(57)【要約】

半導体処理システムは、入口及び出口を有する真空ポンプを含み、真空ポンプの入口は、半導体反応器の出口と流体連通するように構成され、真空ポンプは、反応器からの廃ガスの排出ガスを真空ポンプの出口に出力するように構成される。半導体処理システムは更に、真空ポンプの出口に水スクラバーシステムを含み、この水スクラバーシステムは、ポンプに対して垂直の向きを有し、入口及び少なくとも１つの混合チャンバを有する。入口は、真空ポンプの出口及び混合チャンバと流体連通している。水スクラバーシステムは、排出ガスが混合チャンバに導かれる間、ポンプの出力で排出ガスの温度を維持し、排出ガスに水を注入して排気中の水反応生成物を除去するように構成される。
【選択図】 図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体処理システムであって、
入口及び出口を有する真空ポンプであって、前記真空ポンプの入口は、半導体反応器の出口と流体連通するように構成され、前記真空ポンプは、前記真空ポンプの出口において前記半導体反応器からの廃ガスの排出ガスを出力するように構成される、真空ポンプと、
前記真空ポンプの出口にある水スクラバーシステムであって、前記水スクラバーシステムが、前記ポンプに対して垂直の向きを有し、且つ入口と少なくとも１つの混合チャンバとを有し、前記入口は、前記真空ポンプの出口及び前記混合チャンバと流体連通し、前記スクラバーシステムは、前記ポンプの出口で、前記排出ガスが前記混合チャンバに導かれる間に排出ガスの温度を維持し、排出ガス中に水を注入して排出ガス中の水反応性生成物を除去するように構成されている、水スクラバーシステムと、
を備える、半導体処理システム。

【請求項2】

前記水スクラバーシステムは、前記混合チャンバを通して水を再循環させる水再循環回路を含む、請求項１に記載の半導体処理システム。

【請求項3】

前記水再循環回路は、前記混合チャンバ内の水レベルを維持するように構成されている、請求項２に記載の半導体処理システム。

【請求項4】

前記水スクラバーシステムは、複数のラシヒリングを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体処理システム。

【請求項5】

加熱窒素の供給部を更に備え、前記水スクラバーシステムは、前記加熱窒素の供給部と流体連通している、請求項１～４のいずれか一項に記載の半導体処理システム。

【請求項6】

前記加熱窒素の供給部は、前記混合チャンバに流れる排出ガスを加熱するように構成されている、請求項５に記載の半導体処理システム。

【請求項7】

前記水スクラバーシステムが、第１の導管を含み、前記水スクラバーシステムの入口が、前記第１の導管と流体連通して、前記排出ガスを前記第１の導管に導き、前記第１の導管が、前記排出ガスを前記混合チャンバに導く、請求項６に記載の半導体処理システム。

【請求項8】

前記熱窒素の供給部は、前記第１の導管及びそこを流れる排出ガスを加熱するように導かれる、請求項７に記載の半導体処理システム。

【請求項9】

前記水スクラバーシステムは、前記第１の導管を取り囲む第２の導管を含み、前記加熱窒素の供給部は、前記加熱窒素を前記第２の導管と前記第１の導管の間に流すことにより、前記第１の導管及びそこを流れる排出ガスを加熱するように構成される、請求項８に記載の半導体処理システム。

【請求項10】

前記水スクラバーシステムは、前記第１の導管を取り囲む第２の導管を含み、前記加熱窒素の供給部は、前記第２の導管と前記第１の導管の間に加熱窒素の流れを導くことにより、前記第１の導管及びそこを流れる排出ガスを加熱するように構成される、請求項９に記載の半導体処理システム。

【請求項11】

前記水スクラバーシステムは、前記第１の導管及び前記第２の導管を流れた後、前記加熱窒素を前記排出ガスと混合して加熱窒素希釈混合気を形成し、その後、前記加熱窒素希釈混合気中に水を注入するように構成される、請求項１０に記載の半導体処理システム。

【請求項12】

前記水スクラバーシステムは、前記混合チャンバのより大きな部分に前記混合気を再配向して前記混合気の膨張を可能にし、前記混合気が前記より大きな部分に流れたときに前記水を注入するように構成されている、請求項１１に記載の半導体処理システム。

【請求項13】

前記混合チャンバが、第１の混合チャンバを備え、前記水スクラバーシステムが、第２の混合チャンバを含み、前記第１の混合チャンバが、前記混合気を前記第２の混合チャンバに導く、請求項１～１２のいずれか一項に記載の半導体処理システム。

【請求項14】

前記水スクラバーシステムは、前記第１の混合チャンバ及び前記第２の混合チャンバ内の前記混合気中に水を注入するように構成されている、請求項１３に記載の半導体処理システム。

【請求項15】

前記水スクラバーシステムは、ベンチェリノズルの第１のセットを用いて前記第１の混合チャンバ内の前記排出ガスに水を噴射するように構成されている、請求項１３に記載の半導体処理システム。

【請求項16】

前記水スクラバーシステムは、ベンチェリノズルの第２のセットを用いて前記第２の混合チャンバ内の前記排出ガスに水を噴射するように構成され、前記ベンチェリノズルの第１のセットは、前記ベンチェリノズルの第２のセットよりも小さい角度で水を噴射する、請求項１５に記載の半導体処理システム。

【請求項17】

前記ベンチェリノズルの第１のセットは、約３０度から６０度の間の角度、更に任意選択的に約５０度の角度で前記第１の混合チャンバ内に前記水をチャンバ内に噴霧し、前記ベンチェリノズルの第２のセットは、約９０度から１５０度の間の角度、更に任意選択的に約１２０度の角度で前記第２の混合チャンバ内に水を噴霧する、請求項１６に記載の半導体処理システム。

【請求項18】

インライン水スクラバーシステムであって、
混合チャンバと、
半導体処理システムの真空ポンプの出口と流体連通して、前記真空ポンプの出口からの排出ガスを受ける入口であって、前記混合チャンバと流体連通する前記入口が、前記排出ガスを前記混合チャンバに導くように構成された、入口と、
前記混合チャンバと流体連通し、前記排出ガスが前記混合チャンバに導かれる間、前記排出ガスの温度を維持するように構成された、加熱窒素の供給部と、
前記排出ガス中の水反応生成物を除去するために、前記混合チャンバ内の前記排出ガスに水を注入するように構成された水供給部と、
を備える、インライン水スクラバーシステム。

【請求項19】

第１の導管を更に備え、前記入口は、前記第１の導管と流体連通して前記排出ガスを前記第１の導管に導き、前記第１の導管は、前記排出ガスを前記混合チャンバに導く、請求項１８に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項20】

前記加熱窒素の供給部は、前記第１の導管及びそこを通って前記混合チャンバに流れる前記排出ガスを加熱するように構成される、請求項１８に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項21】

前記第１の導管を取り囲む第２の導管を更に備え、前記加熱窒素の供給部は、前記第２の導管と前記第１の導管の間に加熱窒素を流すことにより、前記第１の導管及びそこを流れる前記排出ガスを加熱するように構成される、請求項２０に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項22】

前記第１及び第２の導管は、前記加熱窒素を排出ガスと混合して、前記第１及び第２の導管を流れた後に加熱窒素希釈混合気を形成するように構成され、前記水供給部は、前記水を前記加熱窒素希釈混合気に注入するように構成される、請求項２１に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項23】

前記水スクラバーシステムは、前記混合チャンバのより大きな部分に前記混合気を再配向して前記混合気が膨張できるようにし、前記混合気が前記より大きな部分に流入したときに前記水を噴射するように構成されている、請求項１８に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項24】

前記混合チャンバは第１の混合チャンバを備え、更に第２の混合チャンバを備え、前記第１の混合チャンバは前記混合気を前記第２の混合チャンバに導く、請求項２３に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項25】

前記水供給部は、前記第１の混合チャンバ及び前記第２の混合チャンバ内の前記混合気中に水を注入するように構成されている、請求項２４に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項26】

前記水スクラバーシステムは、ベンチェリノズルの第１のセットで前記第１の混合チャンバ内の前記排出ガスに水を噴射し、第２のセットのベンチェリノズルで前記第２の混合チャンバに水を噴射するように構成され、任意選択的に、前記ベンチェリノズルの第１のセットは、前記第２のセットのベンチェリノズルよりも小さい角度で前記第１の混合チャンバに水を噴射する、請求項２５に記載の半導体処理システム。

【請求項27】

半導体処理システムの半導体処理廃ガスをスクラビング処理する方法であって、
前記半導体処理システムが、反応器と、前記反応器から廃ガスをポンプ送給するための真空ポンプとを備え、前記真空ポンプが入口及び出口を有し、
前記方法が、
入口を有する混合チャンバを提供するステップと、
前記混合チャンバを真空ポンプに対して垂直方向に配置するステップと、
前記真空ポンプの出口と前記混合チャンバの入口との間に流体連通を提供するステップと、
を含み、
前記スクラバーシステムが、前記ポンプの出力で排出ガスが前記混合チャンバに導かれる間、前記排出ガスの温度を維持し、水を前記排出ガスに導くことにより、前記排出ガス中の水反応性生成物及び／又は水吸収性生成物を除去するように構成されている、方法。

【請求項28】

前記ポンプの出口が、水平構成要素を備えたエルボを有し、前記混合チャンバへの入口を前記エルボの水平構成要素から１２インチ以内に配置するステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

前記混合チャンバに流れる前記排出ガスを加熱するステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。

【請求項30】

前記加熱するステップが、前記混合チャンバに流れる前記排出ガスを加熱するために加熱窒素を導くステップを含む、請求項２９に記載の方法。

【請求項31】

前記加熱窒素を前記混合チャンバ内の前記排出ガスと混合して加熱窒素希釈混合物を形成するステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。

【請求項32】

前記加熱窒素希釈混合物及び前記水を前記混合チャンバに導くステップと、これにより前記加熱窒素希釈混合物中の水反応性生成物及び／又は吸水性生成物を除去するステップとを更に含む、請求項３１に記載の方法。

【請求項33】

前記混合チャンバが第１の混合チャンバを備え、第２のチャンバを更に備え、前記水及び前記加熱窒素希釈混合物を前記第２のチャンバに導くステップを更に含む、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

水を前記第２のチャンバに導くステップと、これにより前記排出ガス中の更なる水反応性生成物及び／又は吸水性生成物を除去するステップとを更に含む、請求項３３に記載の方法。

【請求項35】

前記水を導くステップが、ベンチェリノズルを用いて前記水を噴射するステップを含む、請求項３２又は３４に記載の方法。

【請求項36】

前記水反応性生成物を除去するステップが、四塩化チタン、六フッ化タングステン、硝酸アンモニウム、トリメチルアルミニウム、三フッ化塩素からなる群から選択される水反応性生成物を除去するステップを含む、請求項３０～３５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項37】

半導体処理システムの半導体処理廃ガスをスクラビング処理する方法であって、
前記半導体処理システムは、反応器と、前記反応器から廃ガスをポンプ送給するための真空ポンプと、を備え、前記真空ポンプが入口及び出口を有し、
前記方法が、
入口を有する混合チャンバを提供するステップと、
前記混合チャンバを真空ポンプに対して垂直方向に配置するステップと、
前記真空ポンプの出口と前記混合チャンバの入口との間に流体連通を提供するステップと、
前記真空ポンプの出口でポンプ送給された排出ガスを前記混合チャンバに導くステップと、
前記排出ガスが前記混合チャンバに導かれる間、前記排出ガスの温度を維持するステップと、
前記混合チャンバ内の前記排出ガスに水を導き、前記排出ガス中の水反応生成物及び／又は吸水生成物を除去するステップと、
を含む、方法。

【請求項38】

前記水を導くステップが、ベンチェリノズルを用いて前記混合チャンバ内の前記排出ガスに水を噴射するステップを含む、請求項３６に記載の方法。

【請求項39】

前記水反応性副生成物を除去するステップが、四塩化チタン、六フッ化タングステン、硝酸アンモニウム、トリメチルアルミニウム、三フッ化塩素からなる群から選択される水反応性生成物を除去するステップを含む、請求項３７～３８のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

図１は、典型的な半導体処理システムのフロー図を示す。半導体デバイスは、高真空下で様々な化学蒸気を使用して、多くのステップを経て単結晶シリコンウェハを処理することにより作成される。これらの化学蒸気の半導体デバイスの製造への利用は、あまり効率的ではなく、その結果、化学蒸気の５０％又はそれ以上を超えて、処理チャンバから真空ポンプに接続された真空フォアラインを通って排出される。１気圧である真空ポンプの排出ガスは、化学蒸気が可燃性である場合の爆発の可能性を防ぐため、窒素ガスで高度に希釈される。ポンプの排出ラインは通常、揮発性の化学蒸気の凝縮を防ぐため、１００～２００℃に加熱される。その後、窒素で希釈された化学蒸気は、メタンガスの燃焼又は電気アーク放電の何れかによって発生する高温を利用して、除害システムにおいて破棄される。

【0002】

四塩化チタンは、常温で液体であり、沸点が１３６．６℃及び水との反応性が高く、アンモニアガスと反応させて窒化チタン薄膜の化学蒸着において使用される。四塩化チタンが半導体プロセスで使用される場合、ポンプの排出ガス組成は、未反応の四塩化チタンと窒素中のアンモニアガス及び他の化学副産物からなる。ポンプ排出ラインの長さは、１５フィート～４０フィート又はそれ以上とすることができる。このラインにおける何れかのコールドスポットにより四塩化チタンの凝縮が生じることになる。これは、処理中又は定期メンテナンス中の何れかで何らかの水分凝縮が存在する場合、その後の反応を受けてポンプ排出ラインに局所的腐食を引き起こす可能性のある液体化学物質の蓄積に起因して、危険な状態につながる可能性がある。

【0003】

沸点１７℃の六フッ化タングステンは、水と反応し、半導体プロセスで広く使用されている。安全で連続した運転のためには、窒素による希釈及びポンプ排出ラインの加熱が重要である。

【0004】

沸点２１０℃及び融点１６９．６℃の硝酸アンモニウムは、処理チャンバ内又はフォアラインに沿って起こる可能性がある様々な化学気相反応の生成物である。ポンプ排出ラインが２５０℃まで加熱されていない場合、硝酸アンモニウムが凝縮して堆積する可能性がある。ポンプ排出ラインにおけるこの化学物質の蓄積は、局所的な堆積物を生成する可能性があり、これは、ポンプ排出ガスとの化学反応下で、又は例えばメンテナンススケジュール中の排出ラインの摩擦／振動に起因して、自然爆発する可能性がある。

【0005】

最先端の半導体プロセスでは、酸化アルミニウムの原子層堆積が採用されている。このような堆積用の典型的な化学蒸気源は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）であり、沸点が１２５～１３０℃で、水と激しく反応する。これらのプロセスでは、ポンプ排出ラインは、少なくとも２００℃まで極めて均一に加熱しなければならない。ラインに何らかのコールドスポットがあると、ＴＭＡの凝縮が生じ、危険で高コストである極めて危険なメンテナンス手順をもたらす。除害システムの入口でＴＭＡが凝縮し、プラグイン入力管体及び危険で大きなメンテナンス問題を引き起こすことが広く報告されている。

【0006】

更に、チャンバ洗浄のため特別なプロセスで使用される三フッ化塩素（ＣｌＦ３）が、ポンプ排出ラインで見出されることがある。ＣｌＦ３は、水との反応性が極めて高く、危険で高コストのメンテナンス手順を提示する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】真空ポンプ排出ラインにおいて除害システムを有する先行技術の半導体処理システムの概略図である。

【図2】ポストポンプインライン水スクラバーシステムを有する半導体処理システムの概略図である。

【図2A】半導体反応器、半導体処理システムポンプ、及びポンプ出口に配置されたポストポンプインライン水スクラバーシステムの垂直配置の概略図である。

【図3】図２Ａの水スクラバーシステムの詳細断面図である。

【図4】増強された物質移動表面積を有する図２Ａの水スクラバーシステムの詳細断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図２を参照すると、数字１０は全体として半導体処理システムを示す。半導体処理システム１０は、半導体反応器１２、真空ポンプ１４、真空ポンプ出口１４ｂ（図３の）に設置されるインライン水スクラバーシステム１６、及び除害システムを含む。水反応性化学物質の少なくとも１又は２以上、及び任意選択的に全てではないとしても大部分を効率的に除去するために、インライン水スクラバーシステム１６は、ポンプの出口に、例えば、ポンプ出力エルボの水平部から１２インチ又は６インチ以内に配置され、更に、ポンプの出口にて垂直方向に配置される。以下でより十分に説明するように、インライン水スクラバーシステム１６は、ポンプ排気出力（反応器１２からの廃ガス）から、四塩化チタン、六フッ化タングステン、硝酸アンモニウム、トリメチルアルミニウム、三フッ化塩素、及び水と容易に反応するか又は水によって吸収される他の蒸気など、水反応性化学物質の少なくとも１又は２以上、及び任意選択的に全てではないにしても大部分を効率的に除去するように構成される。また、酸性ガス及びアンモニアガスは、これらの高い水溶性に起因して除去することができる。

【0009】

図２Ａ及び図３で最もよく見られるように、インライン水スクラバーシステム１６は、図２Ａの真空ポンプ出力１４ｂに結合される入口１６ａと、除害された廃ガスを排出する出口１６ｂとを含む。インライン水スクラバーシステム１６は、第１の混合チャンバ１８及び第２の混合チャンバ２０を含む。以下でより詳細に説明するように、第１の混合チャンバ１８は、インライン水スクラバーシステムに入ってくる排出ガスの熱を維持して加熱された窒素を廃ガスと混合し、第２のチャンバ２０は、加熱された窒素及び廃ガスの混合気を水と混合して、廃ガスの水反応性化学蒸気と反応させる。

【0010】

図３に最もよく見られるように、第１の混合チャンバ１８は、３つの同心導管１８ａ、１８ｂ、及び１８ｃ、例えば円筒管体によって形成される。導管１８ａ、１８ｂ及び１８ｃに適した材料は、ステンレス鋼３０４又は３１６又は他の合金などの金属を含む。導管１８ａ、１８ｂ、及び１８ｃはまた、ポリプロピレン、ポリエチレン、テフロン（登録商標）、又は動作温度がポリマーの降伏点／融点未満であることを条件とする他のプラスチックのようなポリマー材料から構成することができる。ポンプ１４の出口に対して垂直な向きを有する導管１８ａは、導管１８ａの入口を形成し且つインライン水スクラバーシステム１６の入口１６ａを形成する一端を介してポンプ出口と流体連通しており、導管１８ｂ内に同心状に配置される。従って、導管１８ｂもまた、垂直な向きを有する。例えば、導管１８ａの直径は、約２～４インチ、及び典型的には約２．５インチとすることができる。導管１８ｂの直径は、導管１８ｃよりも約１インチ大きく、典型的には３～５インチの範囲であり、任意選択的に約３．５インチである。導管１８ａ及び１８ｂの両方は、その全長に沿って一定の直径を有する円筒形とすることができる。

【0011】

ポンプからの排出ガスの温度の維持を助けるために、導管１８ｂは、導管１８ａを加熱するように構成されている。例えば、加熱された窒素は、２つの導管１８ａ及び１８ｂの間の空間の間を流れて、導管１８ａ及びそこを流れる廃ガスを加熱し、その後、導管１８ａから流れる廃ガスと混合して、加熱された窒素希釈混合気を形成する。例えば、導管１８ｂは、導管２４を介して窒素供給部２２と流体連通することができ、窒素は、導管２４のインラインに配置された従来の窒素ヒータなどの窒素ヒータによって加熱される。例えば、窒素は、室温～２５０℃の範囲、典型的には１５０～２００℃の範囲の温度に加熱され、これによって導管１８ａを少なくとも１５０～２００℃に加熱する。

【0012】

導管２４は、上述のようにインライン水スクラバーシステム１６の入口１６ａを形成する導管１８ａの入口に隣接した、任意選択的には直近にある導管１８ａの下端と流体連通している。このようにして、ポンプ１４からの排出ガス（廃ガス）の温度は、概ね一定に保たれる。導管１８ａ及びその中の廃ガスの上昇した温度を維持するのを更に支援するために、導管１８ａは、断熱材２８の層によって断熱することができる。適切な断熱材は、ガラス繊維又は石英ウールのシース又は何れか市販の断熱材料から形成することができる。断熱材はまた、窒素の高温を維持するのに役立つように導管２４の上に延びることができる。加熱窒素ガスは、５～３０標準リットル毎分又はそれ以上の流量範囲で導管１８ｂに導入することができる。この方式及びこの位置での加熱された窒素の注入は、ポンプ排出ガス（廃ガス）がその高い排出温度に留まることを確実にし、内部に同伴された化学蒸気の凝縮を防止する。

【0013】

加熱された窒素を廃ガスと混合するために、両導管１８ａ及び１８ｂの上側端部は開放されており、同じ位置（又は垂直方向にある場合には高さ）又はほぼ同じ高さに終端部を有する。例えば、各導管１８ａ、１８ｂは、除去／反応／吸収される特定の蒸気に応じて、約２４～４８インチ又はそれ以上の範囲の長さ又は高さを有することができる。従って、加熱された窒素は、導管１８ｂを通って流れ、導管１８ａ（及びその上の廃ガス）を加熱した後、導管１８ａの開口部上端から流れる廃ガスと混合する。混合後、混合気は、導管１８ｃによって形成されたより大きな混合領域に導かれ、混合気が膨張して速度が遅くなることができる。

【0014】

図示の実施形態では、導管１８ｃは、導管１８ｂを取り囲み、導管１８ｂから離間して配置されている。導管１８ｃはまた、その全長に沿って同心状に設置され、更に別の大径の円筒管体によって形成され、典型的には導管１８ｂよりも１～４インチ又はそれ以上の大きさ、例えば直径が約４～９、任意選択的には７．５インチの大きさである。従って、導管１８ｃ及び導管１８ｂの間により大きな混合領域を形成することができる。混合気を導管１８ｃに導くために、混合チャンバ１８は、加熱された窒素及び廃ガスの混合気を下方（図示の垂直方向）に偏向させるデフレクタ３０を含むことができる。

【0015】

図示の実施形態では、デフレクタ３０は、例えば円錐プレートから形成される円錐面を備え、円錐プレートは、導管１８ｃの上側閉鎖端に取り付けられ又は形成される。例えば、円錐面は、加熱された窒素及び廃ガスが混合する際に（それぞれの導管から出る際に）、これらが円錐面に衝突するように角度が付けられており、これにより、混合気の流れ方向が垂直上方から下方へ、上述のように約３０～６０度の間の角度で変更され、この混合気の膨張が可能になる。

【0016】

再び図３を参照すると、水はチャンバ１８に、より具体的には導管１８ｃのより大きな混合領域に導かれて、ポンプ排出廃ガスの水反応性化学蒸気と反応する。更に、水は、チャンバ１８及びチャンバ２０の底部を満たす。図示された実施形態では、水は、ベンチェリノズル３２、例えば、ヘリカルベンチェリノズルを介して導管１８ｃに注入され、このベンチェリノズルは、チャンバ１８及び２０の上方に取り付けられた配水ヘッダ３４からチャンバ１８に水を誘導及び注入する。図示の実施形態では、配水ヘッダ３４はハウジング４８を含み、このハウジング４８は、後述するように、上述したベンチュリノズルを例外として、導管１８ｃの上側を閉鎖する。

【0017】

第２のチャンバ２０は、配水ヘッダ３４の下方の導管１８ｃの周りに同心状に取り付けられる別の同軸導管３６によって同様に形成することができる。導管３６はまた、その全長に沿って同心状に取り付けられ、更に別の大きな直径、典型的には導管１８ｃよりも１～４インチ又はそれ以上の大きさ、例えば直径約５～１３インチ又は約１１．５インチの円筒管体によって形成される。導管３６と導管１８ｃの間の空間は、第２の混合チャンバ２０を形成する。第２の混合チャンバ２０は、ポンプ排気廃ガスの残存する何れかの水反応性化学蒸気と水を混合するように構成される。

【0018】

インライン水スクラバーシステム１６はまた、混合チャンバを通して水を循環させる水再循環回路３８を含む。図示の実施形態では、水再循環回路３８は、例えば毎分１０～２５ガロンをポンプ送給することができる大容量磁気結合水ポンプなどの再循環ポンプ３８ａを含む。ポンプの吸入口は、その下端で混合チャンバ２０と導管３８ｂを介して流体連通しており、ポンプの出力は、導管３８ｃを介して配水ヘッダ３４と流体連通している。従って、ポンプ３８ａは、チャンバ２０の底部から水を引き出して、配水ヘッダ３４に再配向することができ、配水ヘッダ３４は、上述したベンチェリノズル及び後述する追加のベンチェリノズルを介して、チャンバ１８及び２０に水を導く。

【0019】

更に、ポンプ３８ａは、レベルコントローラ４０を用いて、混合チャンバ１８並びに混合チャンバ２０内の水レベルを所与のレベルに維持することができる。図示の実施形態では、レベルコントローラ４０は、カバー４２と、側部開口部４４ａ（図３）を有するドレイン管体４４とを含む。水高さは、図示のように、レベルコントローラ内のドレイン管開口部の高さによって制御される。

【0020】

再び図３を参照すると、上述のように、配水ヘッダ３４はハウジング４８を含む。ハウジング４８は、２つのチャンバ５０及び５２、例えば上側チャンバ及び下側チャンバを含み、チャンバ５２は混合チャンバ１８及び２０に水を分配する。真水は、入口５０ａを介してチャンバ５０に導入され、チャンバ５０は、インライン水スクラバーシステムの上流のポンプ排出ラインに排出するために、チャンバ１８及び２０からのスクラビング処理された廃ガスとわずかに混合する。

【0021】

水循環回路３８は、チャンバ５２と流体連通しており、チャンバ５２は、ベンチェリノズル３２（上述）を介して混合チャンバ１８と流体連通し、ベンチェリノズル５６を介して混合チャンバ２０と流体連通している。ノズル５６はまた、螺旋ベンチェリノズルを備えることができ、これらは、ハウジング４８の下側壁に取り付けられ、ノズル３２と同様に導管１８ｂ、１８ｃ、及び３６の開口端部上に取り付けられる。ノズル５６は、導管３６と導管１８ｃの間で間隔をあけて配置され、ノズル３２よりも大きな角度、例えば、約９０～１５０度、任意選択的に約１２０度の範囲の角度で水を噴霧する。

【0022】

ハウジング４８は、導管１８ｂ及び１８ｃ及び３６の上側端部（図３で見たときに）に取り付けられ、これにより導管の上側端部を閉鎖し、それぞれのチャンバを形成する。チャンバ２０は、出口５８を介して配水ヘッダ３４のチャンバ５０と流体連通し、出口５８は、チャンバ５２を延在又は通過して、清浄化された廃ガスをチャンバ５０に排出し、チャンバ５０は、次いで、ポンプ排出ラインに接続するためのフランジパイプ６０によって形成することができる出口１６ｂを介して清浄化された廃ガスを排出する。真水が入口５０ａを介してチャンバ５０に導入され、チャンバ２０からのスクラバー処理された廃ガスとわずかに混合して、インライン水スクラバーシステムの上流のポンプ排出ラインに排出される。

【0023】

水再循環回路３８のポンプ３８ａは、水を大流量及び高圧で配水ヘッダ３４のチャンバ５２に再循環させる。チャンバ１８への再循環水は、それぞれの管体の端部にベンチェリノズル３２が取り付けられた、特定のスクラバーシステムの設計に応じて４～８、典型的には６つの複数の管体３２ａを通ってチャンバ５２から噴射することができる。ベンチェリノズル３２は、約３０度から６０度の間の角度、及び典型的には約５０度の角度でチャンバ１８内に水を噴霧することができる。この回転高水流速は、偏向された高温窒素及び廃ガスと狭角度で急速に混合する。インライン水スクラバーシステムのこの最初の混合チャンバ１８で、水はポンプ排出ガスの水反応性化学蒸気と反応する。

【0024】

その後、反応性水化学物質を含まない窒素及び廃ガスは、図示のように上方に向きを変え、スクラバーの第２の混合チャンバ２０を上方に横断する際に更に低い流速で通過する。これらのガスは、ベンチェリノズル５６を通って流れる再循環水によって更にスクラビング処理され、このベンチェリノズル５６は、上述のように、９０度から１５０度の範囲内、典型的には１２０度の範囲の大きな角度で水を噴霧する。次いで、ポンプ廃ガスの残留窒素及び永久ガスは、図示のように出口５８を形成する４～６本の管体を通り、配水ヘッダ３４のチャンバ５０に至る。

【0025】

チャンバ５０の入口５０ａを介して、廃水として除去された水の割合で真水を連続的に加えることができる。

【0026】

インラインスクラバーシステムの排出ガスは、大部分が、窒素と特定の半導体プロセスに応じて二酸化炭素、酸素、オゾン、水素、ＰＦＣ等の永久ガスとからなる。このスクラバーシステムの排出ガスは、その後１気圧のポンプ排出ラインを通過し、大気中に排出される前に有害ガスを最終的に破壊するための除害システムに送られる。

【0027】

図４を参照すると、インライン水スクラバーシステム１６はまた、物質移動表面積を高めるために、混合チャンバ２０又は混合チャンバ１８の何れか又は両方のチャンバ２０にスタックされるラシヒリング等の複数のリング８０を含むことができる。リングは、上述のように、物質移動表面積を増大させ、酸性ガス及びアンモニアの吸収を増大させるために、ポンプ排気中の化学蒸気と適合性のある様々な異なる材料から形成することができる。

【0028】

この新規のインライン水スクラバーは、理想的には、ポンプ出口の近く（例えば、ポンプ出口エルボの水平部から１２インチ以内又は６インチ以内）に設置され、これにより、これら水反応性化学物質は、全てではないにしてもそのほとんどが水によって除去され、固体酸化物及び酸及び塩基溶液のような水反応副生成物は、ポンプ排出ラインに入る前に廃水ドレインに送ることができる。従って、このインライン水スクラバーアセンブリは、短縮されたメンテナンス間隔で連続処理運転に対して有意な安全性及びコスト上の利点を提供する。

【符号の説明】

【0029】

１２ 半導体反応器
１４ 真空ポンプ
１６ インライン水スクラバーシステム

【図1】

【図2】

【図2A】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体処理システムであって、
入口及び出口を有する真空ポンプであって、前記真空ポンプの入口は、半導体反応器の出口と流体連通するように構成され、前記真空ポンプは、前記真空ポンプの出口において前記半導体反応器からの廃ガスの排出ガスを出力するように構成される、真空ポンプと、
前記真空ポンプの出口にある水スクラバーシステムであって、前記水スクラバーシステムが、前記真空ポンプに対して垂直の向きを有し、且つ入口と少なくとも１つの混合チャンバとを有し、前記入口は、前記真空ポンプの出口及び前記混合チャンバと流体連通し、前記スクラバーシステムは、前記真空ポンプの出口で、前記排出ガスが前記混合チャンバに導かれる間に前記排出ガスの温度を維持し、前記排出ガス中に水を注入して前記排出ガス中の水反応性生成物を除去するように構成されている、水スクラバーシステムと、
を備える、半導体処理システム。

【請求項2】

前記水スクラバーシステムは、前記混合チャンバを通して水を再循環させる水再循環回路を含む、請求項１に記載の半導体処理システム。

【請求項3】

前記水再循環回路は、前記混合チャンバ内の水レベルを維持するように構成されている、請求項２に記載の半導体処理システム。

【請求項4】

前記水スクラバーシステムは、複数のラシヒリングを含む、請求項１に記載の半導体処理システム。

【請求項5】

加熱窒素の供給部を更に備え、前記水スクラバーシステムは、前記加熱窒素の供給部と流体連通している、請求項１に記載の半導体処理システム。

【請求項6】

前記加熱窒素の供給部は、前記混合チャンバに流れる排出ガスを加熱するように構成されている、請求項５に記載の半導体処理システム。

【請求項7】

前記水スクラバーシステムが、第１の導管を含み、前記水スクラバーシステムの入口が、前記第１の導管と流体連通して、前記排出ガスを前記第１の導管に導き、前記第１の導管が、前記排出ガスを前記混合チャンバに導く、請求項６に記載の半導体処理システム。

【請求項8】

前記熱窒素の供給部は、前記第１の導管及びそこを流れる排出ガスを加熱するように導かれる、請求項７に記載の半導体処理システム。

【請求項9】

前記水スクラバーシステムは、前記第１の導管を取り囲む第２の導管を含み、前記加熱窒素の供給部は、前記加熱窒素を前記第２の導管と前記第１の導管の間に流すことにより、前記第１の導管及びそこを流れる排出ガスを加熱するように構成される、請求項８に記載の半導体処理システム。

【請求項10】

前記水スクラバーシステムは、前記第１の導管を取り囲む第２の導管を含み、前記加熱窒素の供給部は、前記第２の導管と前記第１の導管の間に加熱窒素の流れを導くことにより、前記第１の導管及びそこを流れる排出ガスを加熱するように構成される、請求項９に記載の半導体処理システム。

【請求項11】

前記水スクラバーシステムは、前記第１の導管及び前記第２の導管を流れた後、前記加熱窒素を前記排出ガスと混合して加熱窒素希釈混合気を形成し、その後、前記加熱窒素希釈混合気中に水を注入するように構成される、請求項１０に記載の半導体処理システム。

【請求項12】

前記水スクラバーシステムは、前記混合チャンバのより大きな部分に前記加熱窒素希釈混合気を再配向して前記加熱窒素希釈混合気の膨張を可能にし、前記加熱窒素希釈混合気が前記より大きな部分に流れたときに前記水を注入するように構成されている、請求項１１に記載の半導体処理システム。

【請求項13】

前記混合チャンバが、第１の混合チャンバを備え、前記水スクラバーシステムが、第２の混合チャンバを含み、前記第１の混合チャンバが、前記加熱窒素希釈混合気を前記第２の混合チャンバに導く、請求項１１に記載の半導体処理システム。

【請求項14】

前記水スクラバーシステムは、前記第１の混合チャンバ及び前記第２の混合チャンバ内の前記加熱窒素希釈混合気中に水を注入するように構成されている、請求項１３に記載の半導体処理システム。

【請求項15】

前記水スクラバーシステムは、ベンチェリノズルの第１のセットを用いて前記第１の混合チャンバ内の前記排出ガスに水を噴射するように構成されている、請求項１３に記載の半導体処理システム。

【請求項16】

前記水スクラバーシステムは、ベンチェリノズルの第２のセットを用いて前記第２の混合チャンバ内の前記排出ガスに水を噴射するように構成され、前記ベンチェリノズルの第１のセットは、前記ベンチェリノズルの第２のセットよりも小さい角度で水を噴射する、請求項１５に記載の半導体処理システム。

【請求項17】

前記ベンチェリノズルの第１のセットは、約３０度から６０度の間の角度、更に任意選択的に約５０度の角度で前記第１の混合チャンバ内に前記水をチャンバ内に噴霧し、前記ベンチェリノズルの第２のセットは、約９０度から１５０度の間の角度、更に任意選択的に約１２０度の角度で前記第２の混合チャンバ内に水を噴霧する、請求項１６に記載の半導体処理システム。

【請求項18】

インライン水スクラバーシステムであって、
混合チャンバと、
半導体処理システムの真空ポンプの出口と流体連通して、前記真空ポンプの出口からの排出ガスを受ける入口であって、前記混合チャンバと流体連通する前記入口が、前記排出ガスを前記混合チャンバに導くように構成された、入口と、
前記混合チャンバと流体連通し、前記排出ガスが前記混合チャンバに導かれる間、前記排出ガスの温度を維持するように構成された、加熱窒素の供給部と、
前記排出ガス中の水反応生成物を除去するために、前記混合チャンバ内の前記排出ガスに水を注入するように構成された水供給部と、
を備える、インライン水スクラバーシステム。

【請求項19】

第１の導管を更に備え、前記入口は、前記第１の導管と流体連通して前記排出ガスを前記第１の導管に導き、前記第１の導管は、前記排出ガスを前記混合チャンバに導く、請求項１８に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項20】

前記加熱窒素の供給部は、前記第１の導管及びそこを通って前記混合チャンバに流れる前記排出ガスを加熱するように構成される、請求項１８に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項21】

前記第１の導管を取り囲む第２の導管を更に備え、前記加熱窒素の供給部は、前記第２の導管と前記第１の導管の間に加熱窒素を流すことにより、前記第１の導管及びそこを流れる前記排出ガスを加熱するように構成される、請求項２０に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項22】

前記第１及び第２の導管は、前記加熱窒素を排出ガスと混合して、前記第１及び第２の導管を流れた後に加熱窒素希釈混合気を形成するように構成され、前記水供給部は、前記水を前記加熱窒素希釈混合気に注入するように構成される、請求項２１に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項23】

前記水スクラバーシステムは、前記混合チャンバのより大きな部分に前記加熱窒素希釈混合気を再配向して前記加熱窒素希釈混合気が膨張できるようにし、前記加熱窒素希釈混合気が前記より大きな部分に流入したときに前記水を噴射するように構成されている、請求項２２に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項24】

前記混合チャンバは第１の混合チャンバを備え、更に第２の混合チャンバを備え、前記第１の混合チャンバは前記加熱窒素希釈混合気を前記第２の混合チャンバに導く、請求項２３に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項25】

前記水供給部は、前記第１の混合チャンバ及び前記第２の混合チャンバ内の前記加熱窒素希釈混合気中に水を注入するように構成されている、請求項２４に記載のインライン水スクラバーシステム。

【請求項26】

前記水スクラバーシステムは、ベンチェリノズルの第１のセットで前記第１の混合チャンバ内の前記排出ガスに水を噴射し、第２のセットのベンチェリノズルで前記第２の混合チャンバに水を噴射するように構成され、任意選択的に、前記ベンチェリノズルの第１のセットは、前記第２のセットのベンチェリノズルよりも小さい角度で前記第１の混合チャンバに水を噴射する、請求項２５に記載の半導体処理システム。

【請求項27】

半導体処理システムの半導体処理廃ガスをスクラビング処理する方法であって、
前記半導体処理システムが、反応器と、前記反応器から廃ガスをポンプ送給するための真空ポンプとを備え、前記真空ポンプが入口及び出口を有し、
前記方法が、
入口を有する混合チャンバを提供するステップと、
前記混合チャンバを真空ポンプに対して垂直方向に配置するステップと、
前記真空ポンプの出口と前記混合チャンバの入口との間に流体連通を提供するステップと、
を含み、
前記スクラバーシステムが、前記真空ポンプの出力で排出ガスが前記混合チャンバに導かれる間、前記排出ガスの温度を維持し、水を前記排出ガスに導くことにより、前記排出ガス中の水反応性生成物及び／又は水吸収性生成物を除去するように構成されている、方法。

【請求項28】

前記真空ポンプの出口が、水平構成要素を備えたエルボを有し、前記混合チャンバへの入口を前記エルボの水平構成要素から１２インチ以内に配置するステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

前記混合チャンバに流れる前記排出ガスを加熱するステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。

【請求項30】

前記加熱するステップが、前記混合チャンバに流れる前記排出ガスを加熱するために加熱窒素を導くステップを含む、請求項２９に記載の方法。

【請求項31】

前記加熱窒素を前記混合チャンバ内の前記排出ガスと混合して加熱窒素希釈混合物を形成するステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。

【請求項32】

前記加熱窒素希釈混合物及び前記水を前記混合チャンバに導くステップと、これにより前記加熱窒素希釈混合物中の水反応性生成物及び／又は吸水性生成物を除去するステップとを更に含む、請求項３１に記載の方法。

【請求項33】

前記混合チャンバが第１の混合チャンバを備え、第２のチャンバを更に備え、前記水及び前記加熱窒素希釈混合物を前記第２のチャンバに導くステップを更に含む、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

水を前記第２のチャンバに導くステップと、これにより前記排出ガス中の更なる水反応性生成物及び／又は吸水性生成物を除去するステップとを更に含む、請求項３３に記載の方法。

【請求項35】

前記水を導くステップが、ベンチェリノズルを用いて前記水を噴射するステップを含む、請求項３２に記載の方法。

【請求項36】

前記水反応性生成物を除去するステップが、四塩化チタン、六フッ化タングステン、硝酸アンモニウム、トリメチルアルミニウム、三フッ化塩素からなる群から選択される水反応性生成物を除去するステップを含む、請求項２７に記載の方法。

【請求項37】

半導体処理システムの半導体処理廃ガスをスクラビング処理する方法であって、
前記半導体処理システムは、反応器と、前記反応器から廃ガスをポンプ送給するための真空ポンプと、を備え、前記真空ポンプが入口及び出口を有し、
前記方法が、
入口を有する混合チャンバを提供するステップと、
前記混合チャンバを真空ポンプに対して垂直方向に配置するステップと、
前記真空ポンプの出口と前記混合チャンバの入口との間に流体連通を提供するステップと、
前記真空ポンプの出口によってポンプ送給された排出ガスを前記混合チャンバに導くステップと、
前記排出ガスが前記混合チャンバに導かれる間、前記排出ガスの温度を維持するステップと、
前記混合チャンバ内の前記排出ガスに水を導き、前記排出ガス中の水反応生成物及び／又は吸水生成物を除去するステップと、
を含む、方法。

【請求項38】

前記水を導くステップが、ベンチェリノズルを用いて前記混合チャンバ内の前記排出ガスに水を噴射するステップを含む、請求項３７に記載の方法。

【請求項39】

前記水反応性副生成物を除去するステップが、四塩化チタン、六フッ化タングステン、硝酸アンモニウム、トリメチルアルミニウム、及び三フッ化塩素からなる群から選択される水反応性生成物を除去するステップを含む、請求項３７に記載の方法。

【国際調査報告】