專利名稱：氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及半導(dǎo)體器件制造工藝中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品(或廢物)回 收裝置，具體涉及半導(dǎo)體器件制造中淀積氮化鈦膜時(shí)所產(chǎn)生的氯化銨和四
氯化鈦絡(luò)合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)回收裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中，常常要淀積氮化鈦(TiN)膜作為隔離層， 氮化鈦(TiN)膜的形成方法是，用化學(xué)氣相淀積(CVD) ， CVD處理室 內(nèi)的反應(yīng)氣體是NH3和TiCl4，化學(xué)反應(yīng)式是； 8NH3+6TiCl4—6 TiN+24HCl+N2 反應(yīng)加熱器溫度范圍是650°C-700°C ，優(yōu)選的CVD室內(nèi)反應(yīng)溫度是680 。C。反應(yīng)室內(nèi)的真空度是10乇(Torr)，在CVD處理室內(nèi)加入NH3和TiCl4 氣體，在65(TC-70(TC的溫度范圍內(nèi)，在半導(dǎo)體硅晶片上淀積氮化鈦(TiN) 膜，所產(chǎn)生的廢氣HC1在低于16(TC的溫度下再與NH3反應(yīng)生成氯化銨 (NH4C1)固體粉末，化學(xué)反應(yīng)式是 NH3+HC1—NH4C1 此外，在硅晶片上淀積TiN膜時(shí)，CVD處理室內(nèi)的其他零部件上也會(huì) 淀積不希望淀積的TiN膜，因此，每次在硅晶片上淀積TiN膜后要清洗除 去CVD處理室內(nèi)其他零部件上淀積的TiN膜，常用的清洗方法是給CVD 處理室內(nèi)通入氯氣(Cl2)，化學(xué)反應(yīng)式是 2TiN+4Cl2—2TiCl4+N2 加熱器溫度范圍是650°C-700°C ，優(yōu)選的CVD室內(nèi)反應(yīng)溫度是680°C 。 反應(yīng)室內(nèi)在真空度是10乇(Torr)，所產(chǎn)生的廢氣TiCl4在低于450°C的 溫度下再與NH3反應(yīng)生成TiCU.nNH3，化學(xué)反應(yīng)式是
TiCl4+nNH3—TiCl4. nNH3 (n=2-8)在低于160°C的溫度下是黃/白粉
末
NH3+HC1—NH4C1 是白色粉末 因此，在CVD處理室內(nèi)在硅晶片上淀積TiN膜，和清潔除去CVD處 理室內(nèi)另部件上的TiN膜時(shí)，所產(chǎn)生的副產(chǎn)品或廢物主要是氯化銨和四氯 化鈦絡(luò)合物(NH4C1和TiCl4.nNH3)。氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1 和TiCU.nNH3)在低于160。C的溫度下變成固體粉末，因此用冷卻裝置容 易收集。
當(dāng)前通用的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1和TiCl4.nNH3)回收裝 置是設(shè)置在CVD處理室與真空泵之間的冷阱。如圖l所示的回收冷阱結(jié) 構(gòu)是在一個(gè)圓桶形外殼中按一定的間隔設(shè)置多片結(jié)構(gòu)相同的收集氯化銨 和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)的回收片，每片回收片上設(shè)置 分布不均勻的多個(gè)小孔，小孔的直徑小于50mm，參見(jiàn)圖2所示去除外殼 后的回收冷阱結(jié)構(gòu)，相鄰回收片上的孔不對(duì)準(zhǔn)，冷卻水管穿過(guò)多個(gè)收集氯 化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)的回收片，形成循環(huán)水冷 卻系統(tǒng)(參見(jiàn)圖3示意圖)。
由于被冷凝氣體(NH4C1和TiCl4.nNH3)在冷阱中的通道是由回收片 上的小孔形成的，相鄰回收片上設(shè)置的小孔不對(duì)準(zhǔn)形成的被冷凝氣體通道 彎曲的程度小，氣體流通的長(zhǎng)度不夠，實(shí)際使用中冷阱中上部的回收片通 常收集到大量的氯化銨(NH4Cl和TiCU.nNH3)粉末，但下部的回收片上 收集的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)粉末很少。因而 冷阱中下部的收集片不能得到充分利用。
此種氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1和TiCl4. nNH3)氣體回收裝置， 在當(dāng)前的生產(chǎn)中，每2000片硅晶片上淀積TiN膜后就必須清潔處理一次 冷阱中收集氯化銨(NH4Cl和TiCU. nNH3)的回收片。而CVD處理室的 清潔維修周期是每10000片硅晶片上淀積了 TiN膜后清潔維修處理一次 CVD處理室內(nèi)的零部件。這就是說(shuō)，每清潔維修一次CVD處理室內(nèi)零部 件的時(shí)間周期內(nèi)要清潔維修4次到5次收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物 (NH4Cl和TiCU.nNH3)的冷阱。因而降低了設(shè)備利用效率，并加重了設(shè) 備清潔維修工程師的工作負(fù)擔(dān)。為了克服現(xiàn)有的收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò) 合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)的冷阱所存在的缺點(diǎn)，提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物氣體回收裝置存在的上述缺 點(diǎn)提出本發(fā)明。
本發(fā)明的目的是，提供一種改進(jìn)的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收裝
置，氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收裝置設(shè)置在CVD處理室與真空泵之間。
按本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，改進(jìn)的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收裝 置，包括圓桶形外殼，兩種結(jié)構(gòu)不同的多片氯化銨粉末回收片A和B， 和冷卻水管。圓桶形外殼的內(nèi)壁與收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1 和TiCU.nNH3)粉末的回收片的邊緣之間幾乎沒(méi)有間隔，理論上是完全沒(méi) 有間隔，兩種結(jié)構(gòu)不同的多片回收片A和B按規(guī)定間隔交替設(shè)置，冷卻水 管與兩種結(jié)構(gòu)不同的多片氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4Cl和TiCU. nNH3) 粉末回收片A和B焊接在一起。
氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1和TiCl4.nNH3)粉末回收片包括兩 種不同結(jié)構(gòu)的回收片， 一種回收片是沒(méi)有孔的圓形回收片A，另一種回收 片是中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片B。圓環(huán)形回收片B中的所述圓形孔的 圓心與圓環(huán)形回收片B的圓心相同，圓環(huán)形回收片B的外徑Db是270mm 到280mm，圓環(huán)形回收片B的內(nèi)徑Dk范圍是110mm到130mm;優(yōu)選的 圓環(huán)形回收片B的外徑Db是275mm，優(yōu)選的圓環(huán)形回收片B的內(nèi)徑Dk 是120mm。沒(méi)有孔的圓形回收片A的直徑Da范圍是165mm到170mm， 優(yōu)選的圓形回收片A的直徑范Da是160mm。
按本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，氯化銨回收裝置中，最上部的氯化銨回收 片是直徑比較小沒(méi)有孔的圓形回收片A，最下部的氯化銨回收片是直徑比 較大的中心有圓形孔K的圓環(huán)形回收片B，從上到下按規(guī)定的間隔同軸地 順序交替設(shè)置直徑比較小的圓形回收片A和直徑(外徑)比較大的圓環(huán)形回 收片B，所設(shè)置的直徑比較小的圓形回收片A和直徑比較大的圓環(huán)形回收 片B的數(shù)量分別是4片或5片。從最上邊的直徑比較小的圓形回收片A開(kāi) 始向下，以相鄰的A、 B片為一組，前兩組A、 B片之間的相互間隔是3cm; 其后的A、 B片之間的相互間隔是2cm。
由于直徑比較小的沒(méi)有孔的圓形回收片A位于冷阱的最上面，直徑比 較大的中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片B的邊緣與冷阱的內(nèi)邊之間幾乎沒(méi)
有間隔，因此，從冷阱上面進(jìn)入的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物氣體只能從直
徑比較小的沒(méi)有孔的圓形回收片A的邊緣經(jīng)過(guò)直徑比較大的中心有圓形 孔的圓環(huán)形回收片B的中心孔向下流動(dòng)，形成彎曲的氣流通道。
與現(xiàn)有的氯化銨廢物回收裝置比較，本發(fā)明提供的氯化銨和四氯化鈦 絡(luò)合物回收裝置中收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1和TiCl4.nNH3) 的回收片有兩種不同的結(jié)構(gòu)， 一種是沒(méi)有孔的圓形回收片，另一種是在中 心設(shè)置有大直徑的孔的圓環(huán)回收片，兩種回收片按上部的間隔大，下部的 間隔小的方式交替設(shè)置，形成彎曲的氣流通道，延長(zhǎng)了氣流通道長(zhǎng)度，這 種設(shè)計(jì)可以減少?gòu)纳系较碌母鱾€(gè)回收片上收集的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合 物粉末數(shù)量的差別，使位于冷阱下部的回收片上也能收集到大量的粉末， 提高了整個(gè)回收裝置的利用效率。實(shí)踐證明，用本發(fā)明提供的氯化銨和四 氯化鈦絡(luò)合物回收裝置，每5000片硅晶片上淀積TiN膜后才需要清潔維 修處理一次收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1和TiCl4.nNH3)的冷阱 內(nèi)的回收片。從而提高了設(shè)備利用率，縮短了工藝時(shí)間。


本申請(qǐng)中包括的附圖是說(shuō)明書(shū)的一個(gè)構(gòu)成部分，附圖與說(shuō)明書(shū)和權(quán)利 要求書(shū)一起用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，用于更好地理解本發(fā)明。
通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將能更好地理解本發(fā)明的構(gòu)件結(jié)構(gòu)， 構(gòu)件樣式，本發(fā)明的操作，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。附圖包括在說(shuō)明書(shū) 中，附圖的說(shuō)明書(shū)的構(gòu)成部分，附圖中類似的或相同的元件用相同的參考 數(shù)字指示。附圖中-
圖1是現(xiàn)有的氯化銨廢物回收裝置整體結(jié)構(gòu)外形示意圖； 圖2是現(xiàn)有回收裝置去除外殼后的圖片；
圖3是現(xiàn)有的回收裝置內(nèi)部的回收片和冷卻水管結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明回收裝置的回收片整體結(jié)構(gòu)示意圖，數(shù)字l表示回收片 A，數(shù)字2表示回收片B;
圖5是本發(fā)明回收裝置的回收片整體結(jié)構(gòu)以及冷凝水管簡(jiǎn)略示意圖，
其中用箭頭顯示出冷阱內(nèi)收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1和TiCU. nNH3)粉末的兩種結(jié)構(gòu)不同的回收片所形成的氣體流通路徑；
圖6是顯示按照本發(fā)明的氯化銨回收裝置內(nèi)部氯化銨回收片設(shè)置狀態(tài) 的剖視圖，圖中顯示出直徑小的圓形回收片A與直徑大的圓環(huán)形回收片B
之間的間隔
圖7是顯示按照本發(fā)明的氯化銨回收裝置內(nèi)部的直徑小的圓形氯化銨
回收片A的結(jié)構(gòu)的頂視圖8是顯示按照本發(fā)明的氯化銨回收裝置內(nèi)部的直徑大的圓環(huán)形氯化
銨回收片B的結(jié)構(gòu)的頂視圖；和
圖9顯示出氯化銨回收裝置(冷阱)在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線上的位置框圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明的工藝，下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō) 明，但其不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1
此實(shí)施例參照附圖詳細(xì)闡述了按本發(fā)明的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物 回收裝置。
按照本發(fā)明的氯化銨廢物回收裝置，包括圓桶形外殼，多片兩種結(jié) 構(gòu)不同的氯化銨粉末回收片，和冷卻水管。圓桶形外殼的內(nèi)壁與收集氯化 銨粉末的回收片的邊緣之間幾乎沒(méi)有間隔，多片兩種結(jié)構(gòu)不同的氯化銨粉 末回收片按規(guī)定間隔交替設(shè)置，冷卻水管與多片兩種結(jié)構(gòu)不同的氯化銨粉 末回收片焊接在一起。
如圖4所示的本發(fā)明回收裝置的回收片整體結(jié)構(gòu)示意圖，在本發(fā)明的 氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收裝置(冷阱)中，按規(guī)定的間隔從h到下交 替設(shè)置有兩種結(jié)構(gòu)不同的回收片，來(lái)收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1 和TiCU.nNH3)粉末，最上面的回收片是直徑比較小的沒(méi)有孔的圓形回收 片A (在圖中以數(shù)字1表示)，從上向下數(shù)的第二片回收片是直徑比較大 的中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片B (在圖中以數(shù)字2表示)，兩種回收片 交替設(shè)置，冷阱內(nèi)最下面的一片收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4C1和 TiCl4. nNH3)粉末的回收片是直徑比較大的中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片 B。
圖5為本發(fā)明回收裝置的回收片以及冷凝水管整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略示意圖， 其中用箭頭顯示出冷阱內(nèi)收集氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物(NH4Cl和TiCU. nNH3)粉末的兩種結(jié)構(gòu)不同的回收片所形成的氣體流通路徑。從圖中看到， 由于直徑比較小的沒(méi)有孔的圓形回收片A(以數(shù)字1表示)位于冷阱的最 上面，而直徑比較大的中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片B (以數(shù)字2表示) 的邊緣與冷阱的內(nèi)邊之間幾乎沒(méi)有間隔，因此從冷阱上面進(jìn)入的被冷凝氣 體只能從直徑比較小的沒(méi)有孔的圓形回收片A的邊緣經(jīng)過(guò)直徑比較大的 中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片B的中心孔向下流動(dòng)，形成彎曲的氣流通道 (如圖中的箭頭所示)。
冷阱上部的四片回收片之間的間隔比冷阱下部的回收片之間的間隔 大，因此冷阱上部的氣流通道比冷阱下部的氣流通道短，雖然通過(guò)冷阱上 部的氣流通道的氣體濃度大于通過(guò)冷阱下部的氣流通道的氣體濃度，但由 于冷阱下部的氣流通道長(zhǎng)，所以，冷阱下部的回收片上也會(huì)收集到大量的 氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物粉末。
圖6提供了一個(gè)按照本發(fā)明方案實(shí)際設(shè)計(jì)的冷阱剖面圖，如圖所示， 冷阱內(nèi)最上部的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收片是直徑比較小沒(méi)有孔的 圓形回收片A (以數(shù)字l表示)，最下部的回收片是直徑比較大的中心有 圓形孔的圓環(huán)形回收片B (以數(shù)字2表示)，數(shù)字3表示冷凝管。按照從 上到下以規(guī)定的間隔同軸地順序交替設(shè)置直徑比較小的圓形回收片A和 直徑比較大的圓環(huán)形回收片B，所設(shè)置的直徑比較小的圓形回收片A和直 徑比較大的圓環(huán)形回收片B的數(shù)量分別是5片。從最上邊的直徑比較小的 圓形回收片A開(kāi)始向下，以相鄰的A、 B片為一組，前兩組A、 B片之間 的相互間隔是3cm;其后的A、 B片之間的相互間隔是2cm。
圖7和圖8分別為上述兩種回收片A、 B的俯視圖，圖7顯示的是沒(méi) 有孔的圓形回收片A。圖8顯示的是另一種中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片 B。圓環(huán)形回收片B中的所述圓形孔的圓心與圓環(huán)形回收片B的圓心相同。 圓環(huán)形回收片B的外徑Db是270mm到280mm。圓環(huán)形回收片B的內(nèi)徑 Dk范圍是110mm到130mm;優(yōu)選的圓環(huán)形回收片B的外徑Db是275mm, 優(yōu)選的圓環(huán)形回收片B的內(nèi)徑Dk是120mm。沒(méi)有孔的圓形回收片A的直 徑Da范圍是165mm到170mm，優(yōu)選的圓形回收片A的直徑范圍Da是
160mm。
本發(fā)明的回收裝置在實(shí)際應(yīng)用中設(shè)置在CVD處理室與真空泵之間， 如圖9所示。
由于本發(fā)明的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收裝置中回收片具有上述 兩種不同結(jié)構(gòu)，并且這兩種回收片在回收裝置中按上部的間隔大，下部的 間隔小的方式交替設(shè)置，因而形成彎曲的廢氣通道，并且根據(jù)回收氣體濃 度優(yōu)化了氣體被冷凝的通道長(zhǎng)度，減少了從上到下的各個(gè)回收片上收集的 氯化銨粉末數(shù)量的差別，使位于冷阱下部的氯化銨廢物回收片上也能收集 到大量的氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物粉末，提高了回收裝置的利用效率。實(shí) 踐證明，使用本發(fā)明的回收裝置，每5000片硅晶片上淀積TiN膜后才需 要清潔維修處理一次回收片。從而提高了設(shè)備利用率，縮短了工藝時(shí)間。
以上詳細(xì)說(shuō)明了按本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
，但是本發(fā)明不限于本 文中的詳細(xì)描述。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明能以其他的形式實(shí)施。 因此，按本發(fā)明的全部技術(shù)方案，所列舉的實(shí)施方式只是用于說(shuō)明本發(fā)明 而不是限制本發(fā)明，并且，本發(fā)明不局限于本文中描述的細(xì)節(jié)。本發(fā)明要 求保護(hù)的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)界定。
權(quán)利要求
1、氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收裝置，是包括圓桶形外殼，多片氯化銨粉末回收片(A，B)，和冷卻水管的冷阱；其特征是，冷阱內(nèi)收集氯化銨粉末的回收片A和B是兩種結(jié)構(gòu)不同的回收片，回收片A是直徑比較小沒(méi)有孔的圓形，回收片B是直徑比較大的中心有圓形孔的圓環(huán)形，圓桶形外殼的內(nèi)壁與收集氯化銨粉末的圓環(huán)形回收片B的邊緣之間幾乎沒(méi)有間隔，冷阱內(nèi)的多片回收片A和回收片B按規(guī)定間隔交替設(shè)置，冷卻水管與多片氯化銨粉末回收片焊接在一起；冷阱內(nèi)最上部的氯化銨回收片是直徑比較小沒(méi)有孔的圓形回收片A，冷阱內(nèi)最下部的氯化銨回收片是直徑比較大的中心有圓形孔K的圓環(huán)形回收片B，兩種回收片按上部的間隔大，下部的間隔小的方式交替設(shè)置，因而形成彎曲的廢氣通道，延長(zhǎng)了廢氣通道長(zhǎng)度，減少了從上到下的各個(gè)回收片上收集的氯化銨粉末數(shù)量的差別，使位于冷阱下部的氯化銨廢物回收片上也能收集到大量的氯化銨廢物粉末。
2、 按照權(quán)利要求1的氯化銨廢物回收裝置，其特征是，直徑比較小 沒(méi)有孔的圓形回收片A的直徑Da范圍是165mm到170mm;圓環(huán)形回收 片B的外徑Db是270mm到280mm，圓環(huán)形回收片B的內(nèi)徑Dk范圍是 110mm至U 130mm。
3、 按照權(quán)利要求1的氯化銨廢物回收裝置，其特征是，直徑比較小 沒(méi)有孔的圓形回收片A的優(yōu)選直徑Da是160mm;優(yōu)選的圓環(huán)形回收片B 的外徑Db是275mm，優(yōu)選的圓環(huán)形回收片B的內(nèi)徑Dk是120mm。
4、 按照權(quán)利要求1的氯化銨廢物回收裝置，其特征是，氯化銨粉末 回收裝置內(nèi)所設(shè)置的直徑比較小的圓形回收片A和直徑比較大的圓環(huán)形 回收片B的數(shù)量分別是4片。
5、 按照權(quán)利要求4的氯化銨廢物回收裝置，其特征是，從冷阱內(nèi)最 上邊的直徑比較小的圓形回收片A開(kāi)始向下數(shù)，第一片直徑較小的圓形回 收片A到第四片直徑比較大的圓環(huán)形回收片B，相鄰兩片回收片之間的間 隔是3cm;從第四片直徑比較大的回收?qǐng)A片B到第八片直徑比較大的回收 圓片B，相鄰兩片回收?qǐng)A片之間的間隔是2cm。
全文摘要
氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物回收裝置，是包括圓桶形外殼，兩種結(jié)構(gòu)不同的多片氯化銨和四氯化鈦絡(luò)合物粉末回收片A、B，和水冷卻管的冷阱；圓桶形外殼的內(nèi)壁與收集粉末的回收片的邊緣之間幾乎沒(méi)有間隔，水冷卻管與多片氯化銨粉末回收片焊接在一起，所述回收片一種是直徑比較小沒(méi)有孔的圓形回收片A，另一種回收片是直徑比較大的中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片B；最上部的是直徑比較小沒(méi)有孔的圓形回收片A，最下部的回收片是直徑比較大的中心有圓形孔的圓環(huán)形回收片B，兩種回收片按上部的間隔大下部的間隔小的方式交替同軸設(shè)置，形成彎曲的氣流通道。
文檔編號(hào)C01G23/02GK101104519SQ20061002891
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者王秀鵬 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司