专利名称：氯化铵和四氯化钛络合物回收装置的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及半导体器件制造工艺中所产生的副产品(或废物)回 收装置，具体涉及半导体器件制造中淀积氮化钛膜时所产生的氯化铵和四
氯化钛络合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)回收装置。
背景技术：
半导体器件制造过程中，常常要淀积氮化钛(TiN)膜作为隔离层， 氮化钛(TiN)膜的形成方法是，用化学气相淀积(CVD) ， CVD处理室 内的反应气体是NH3和TiCl4，化学反应式是； 8NH3+6TiCl4—6 TiN+24HCl+N2 反应加热器温度范围是650°C-700°C ，优选的CVD室内反应温度是680 。C。反应室内的真空度是10乇(Torr)，在CVD处理室内加入NH3和TiCl4 气体，在65(TC-70(TC的温度范围内，在半导体硅晶片上淀积氮化钛(TiN) 膜，所产生的废气HC1在低于16(TC的温度下再与NH3反应生成氯化铵 (NH4C1)固体粉末，化学反应式是 NH3+HC1—NH4C1 此外，在硅晶片上淀积TiN膜时，CVD处理室内的其他零部件上也会 淀积不希望淀积的TiN膜，因此，每次在硅晶片上淀积TiN膜后要清洗除 去CVD处理室内其他零部件上淀积的TiN膜，常用的清洗方法是给CVD 处理室内通入氯气(Cl2)，化学反应式是 2TiN+4Cl2—2TiCl4+N2 加热器温度范围是650°C-700°C ，优选的CVD室内反应温度是680°C 。 反应室内在真空度是10乇(Torr)，所产生的废气TiCl4在低于450°C的 温度下再与NH3反应生成TiCU.nNH3，化学反应式是
TiCl4+nNH3—TiCl4. nNH3 (n=2-8)在低于160°C的温度下是黄/白粉
末
NH3+HC1—NH4C1 是白色粉末 因此，在CVD处理室内在硅晶片上淀积TiN膜，和清洁除去CVD处 理室内另部件上的TiN膜时，所产生的副产品或废物主要是氯化铵和四氯 化钛络合物(NH4C1和TiCl4.nNH3)。氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1 和TiCU.nNH3)在低于160。C的温度下变成固体粉末，因此用冷却装置容 易收集。
当前通用的氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1和TiCl4.nNH3)回收装 置是设置在CVD处理室与真空泵之间的冷阱。如图l所示的回收冷阱结 构是在一个圆桶形外壳中按一定的间隔设置多片结构相同的收集氯化铵 和四氯化钛络合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)的回收片，每片回收片上设置 分布不均匀的多个小孔，小孔的直径小于50mm，参见图2所示去除外壳 后的回收冷阱结构，相邻回收片上的孔不对准，冷却水管穿过多个收集氯 化铵和四氯化钛络合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)的回收片，形成循环水冷 却系统(参见图3示意图)。
由于被冷凝气体(NH4C1和TiCl4.nNH3)在冷阱中的通道是由回收片 上的小孔形成的，相邻回收片上设置的小孔不对准形成的被冷凝气体通道 弯曲的程度小，气体流通的长度不够，实际使用中冷阱中上部的回收片通 常收集到大量的氯化铵(NH4Cl和TiCU.nNH3)粉末，但下部的回收片上 收集的氯化铵和四氯化钛络合物(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。
此种氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1和TiCl4. nNH3)气体回收装置， 在当前的生产中，每2000片硅晶片上淀积TiN膜后就必须清洁处理一次 冷阱中收集氯化铵(NH4Cl和TiCU. nNH3)的回收片。而CVD处理室的 清洁维修周期是每10000片硅晶片上淀积了 TiN膜后清洁维修处理一次 CVD处理室内的零部件。这就是说，每清洁维修一次CVD处理室内零部 件的时间周期内要清洁维修4次到5次收集氯化铵和四氯化钛络合物 (NH4Cl和TiCU.nNH3)的冷阱。因而降低了设备利用效率，并加重了设 备清洁维修工程师的工作负担。为了克服现有的收集氯化铵和四氯化钛络 合物(NH4Cl和TiCU.nNH3)的冷阱所存在的缺点，提出本发明。
发明内容
为了克服现有的氯化铵和四氯化钛络合物气体回收装置存在的上述缺 点提出本发明。
本发明的目的是，提供一种改进的氯化铵和四氯化钛络合物回收装
置，氯化铵和四氯化钛络合物回收装置设置在CVD处理室与真空泵之间。
按本发明的一个技术方案，改进的氯化铵和四氯化钛络合物回收装 置，包括圆桶形外壳，两种结构不同的多片氯化铵粉末回收片A和B， 和冷却水管。圆桶形外壳的内壁与收集氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1 和TiCU.nNH3)粉末的回收片的边缘之间几乎没有间隔，理论上是完全没 有间隔，两种结构不同的多片回收片A和B按规定间隔交替设置，冷却水 管与两种结构不同的多片氯化铵和四氯化钛络合物(NH4Cl和TiCU. nNH3) 粉末回收片A和B焊接在一起。
氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1和TiCl4.nNH3)粉末回收片包括两 种不同结构的回收片， 一种回收片是没有孔的圆形回收片A，另一种回收 片是中心有圆形孔的圆环形回收片B。圆环形回收片B中的所述圆形孔的 圆心与圆环形回收片B的圆心相同，圆环形回收片B的外径Db是270mm 到280mm，圆环形回收片B的内径Dk范围是110mm到130mm;优选的 圆环形回收片B的外径Db是275mm，优选的圆环形回收片B的内径Dk 是120mm。没有孔的圆形回收片A的直径Da范围是165mm到170mm， 优选的圆形回收片A的直径范Da是160mm。
按本发明的一个技术方案，氯化铵回收装置中，最上部的氯化铵回收 片是直径比较小没有孔的圆形回收片A，最下部的氯化铵回收片是直径比 较大的中心有圆形孔K的圆环形回收片B，从上到下按规定的间隔同轴地 顺序交替设置直径比较小的圆形回收片A和直径(外径)比较大的圆环形回 收片B，所设置的直径比较小的圆形回收片A和直径比较大的圆环形回收 片B的数量分别是4片或5片。从最上边的直径比较小的圆形回收片A开 始向下，以相邻的A、 B片为一组，前两组A、 B片之间的相互间隔是3cm; 其后的A、 B片之间的相互间隔是2cm。
由于直径比较小的没有孔的圆形回收片A位于冷阱的最上面，直径比 较大的中心有圆形孔的圆环形回收片B的边缘与冷阱的内边之间几乎没
有间隔，因此，从冷阱上面进入的氯化铵和四氯化钛络合物气体只能从直
径比较小的没有孔的圆形回收片A的边缘经过直径比较大的中心有圆形 孔的圆环形回收片B的中心孔向下流动，形成弯曲的气流通道。
与现有的氯化铵废物回收装置比较，本发明提供的氯化铵和四氯化钛 络合物回收装置中收集氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1和TiCl4.nNH3) 的回收片有两种不同的结构， 一种是没有孔的圆形回收片，另一种是在中 心设置有大直径的孔的圆环回收片，两种回收片按上部的间隔大，下部的 间隔小的方式交替设置，形成弯曲的气流通道，延长了气流通道长度，这 种设计可以减少从上到下的各个回收片上收集的氯化铵和四氯化钛络合 物粉末数量的差别，使位于冷阱下部的回收片上也能收集到大量的粉末， 提高了整个回收装置的利用效率。实践证明，用本发明提供的氯化铵和四 氯化钛络合物回收装置，每5000片硅晶片上淀积TiN膜后才需要清洁维 修处理一次收集氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1和TiCl4.nNH3)的冷阱 内的回收片。从而提高了设备利用率，縮短了工艺时间。
本申请中包括的附图是说明书的一个构成部分，附图与说明书和权利 要求书一起用于说明本发明的实质内容，用于更好地理解本发明。
通过以下结合附图的详细描述，将能更好地理解本发明的构件结构， 构件样式，本发明的操作，本发明的其他目的和优点。附图包括在说明书 中，附图的说明书的构成部分，附图中类似的或相同的元件用相同的参考 数字指示。附图中-
图1是现有的氯化铵废物回收装置整体结构外形示意图； 图2是现有回收装置去除外壳后的图片；
图3是现有的回收装置内部的回收片和冷却水管结构示意图； 图4是本发明回收装置的回收片整体结构示意图，数字l表示回收片 A，数字2表示回收片B;
图5是本发明回收装置的回收片整体结构以及冷凝水管简略示意图，
其中用箭头显示出冷阱内收集氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1和TiCU. nNH3)粉末的两种结构不同的回收片所形成的气体流通路径；
图6是显示按照本发明的氯化铵回收装置内部氯化铵回收片设置状态 的剖视图，图中显示出直径小的圆形回收片A与直径大的圆环形回收片B
之间的间隔
图7是显示按照本发明的氯化铵回收装置内部的直径小的圆形氯化铵
回收片A的结构的顶视图8是显示按照本发明的氯化铵回收装置内部的直径大的圆环形氯化
铵回收片B的结构的顶视图；和
图9显示出氯化铵回收装置(冷阱)在半导体器件生产线上的位置框图。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明的工艺，下面结合本发明的具体实施例作进一步说 明，但其不限制本发明。
实施例1
此实施例参照附图详细阐述了按本发明的氯化铵和四氯化钛络合物 回收装置。
按照本发明的氯化铵废物回收装置，包括圆桶形外壳，多片两种结 构不同的氯化铵粉末回收片，和冷却水管。圆桶形外壳的内壁与收集氯化 铵粉末的回收片的边缘之间几乎没有间隔，多片两种结构不同的氯化铵粉 末回收片按规定间隔交替设置，冷却水管与多片两种结构不同的氯化铵粉 末回收片焊接在一起。
如图4所示的本发明回收装置的回收片整体结构示意图，在本发明的 氯化铵和四氯化钛络合物回收装置(冷阱)中，按规定的间隔从h到下交 替设置有两种结构不同的回收片，来收集氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1 和TiCU.nNH3)粉末，最上面的回收片是直径比较小的没有孔的圆形回收 片A (在图中以数字1表示)，从上向下数的第二片回收片是直径比较大 的中心有圆形孔的圆环形回收片B (在图中以数字2表示)，两种回收片 交替设置，冷阱内最下面的一片收集氯化铵和四氯化钛络合物(NH4C1和 TiCl4. nNH3)粉末的回收片是直径比较大的中心有圆形孔的圆环形回收片 B。
图5为本发明回收装置的回收片以及冷凝水管整体结构简略示意图， 其中用箭头显示出冷阱内收集氯化铵和四氯化钛络合物(NH4Cl和TiCU. nNH3)粉末的两种结构不同的回收片所形成的气体流通路径。从图中看到， 由于直径比较小的没有孔的圆形回收片A(以数字1表示)位于冷阱的最 上面，而直径比较大的中心有圆形孔的圆环形回收片B (以数字2表示) 的边缘与冷阱的内边之间几乎没有间隔，因此从冷阱上面进入的被冷凝气 体只能从直径比较小的没有孔的圆形回收片A的边缘经过直径比较大的 中心有圆形孔的圆环形回收片B的中心孔向下流动，形成弯曲的气流通道 (如图中的箭头所示)。
冷阱上部的四片回收片之间的间隔比冷阱下部的回收片之间的间隔 大，因此冷阱上部的气流通道比冷阱下部的气流通道短，虽然通过冷阱上 部的气流通道的气体浓度大于通过冷阱下部的气流通道的气体浓度，但由 于冷阱下部的气流通道长，所以，冷阱下部的回收片上也会收集到大量的 氯化铵和四氯化钛络合物粉末。
图6提供了一个按照本发明方案实际设计的冷阱剖面图，如图所示， 冷阱内最上部的氯化铵和四氯化钛络合物回收片是直径比较小没有孔的 圆形回收片A (以数字l表示)，最下部的回收片是直径比较大的中心有 圆形孔的圆环形回收片B (以数字2表示)，数字3表示冷凝管。按照从 上到下以规定的间隔同轴地顺序交替设置直径比较小的圆形回收片A和 直径比较大的圆环形回收片B，所设置的直径比较小的圆形回收片A和直 径比较大的圆环形回收片B的数量分别是5片。从最上边的直径比较小的 圆形回收片A开始向下，以相邻的A、 B片为一组，前两组A、 B片之间 的相互间隔是3cm;其后的A、 B片之间的相互间隔是2cm。
图7和图8分别为上述两种回收片A、 B的俯视图，图7显示的是没 有孔的圆形回收片A。图8显示的是另一种中心有圆形孔的圆环形回收片 B。圆环形回收片B中的所述圆形孔的圆心与圆环形回收片B的圆心相同。 圆环形回收片B的外径Db是270mm到280mm。圆环形回收片B的内径 Dk范围是110mm到130mm;优选的圆环形回收片B的外径Db是275mm, 优选的圆环形回收片B的内径Dk是120mm。没有孔的圆形回收片A的直 径Da范围是165mm到170mm，优选的圆形回收片A的直径范围Da是
160mm。
本发明的回收装置在实际应用中设置在CVD处理室与真空泵之间， 如图9所示。
由于本发明的氯化铵和四氯化钛络合物回收装置中回收片具有上述 两种不同结构，并且这两种回收片在回收装置中按上部的间隔大，下部的 间隔小的方式交替设置，因而形成弯曲的废气通道，并且根据回收气体浓 度优化了气体被冷凝的通道长度，减少了从上到下的各个回收片上收集的 氯化铵粉末数量的差别，使位于冷阱下部的氯化铵废物回收片上也能收集 到大量的氯化铵和四氯化钛络合物粉末，提高了回收装置的利用效率。实 践证明，使用本发明的回收装置，每5000片硅晶片上淀积TiN膜后才需 要清洁维修处理一次回收片。从而提高了设备利用率，縮短了工艺时间。
以上详细说明了按本发明的一个具体实施方式
，但是本发明不限于本 文中的详细描述。本行业的技术人员应了解，本发明能以其他的形式实施。 因此，按本发明的全部技术方案，所列举的实施方式只是用于说明本发明 而不是限制本发明，并且，本发明不局限于本文中描述的细节。本发明要 求保护的范围由所附的权利要求书界定。
权利要求
1、氯化铵和四氯化钛络合物回收装置，是包括圆桶形外壳，多片氯化铵粉末回收片(A，B)，和冷却水管的冷阱；其特征是，冷阱内收集氯化铵粉末的回收片A和B是两种结构不同的回收片，回收片A是直径比较小没有孔的圆形，回收片B是直径比较大的中心有圆形孔的圆环形，圆桶形外壳的内壁与收集氯化铵粉末的圆环形回收片B的边缘之间几乎没有间隔，冷阱内的多片回收片A和回收片B按规定间隔交替设置，冷却水管与多片氯化铵粉末回收片焊接在一起；冷阱内最上部的氯化铵回收片是直径比较小没有孔的圆形回收片A，冷阱内最下部的氯化铵回收片是直径比较大的中心有圆形孔K的圆环形回收片B，两种回收片按上部的间隔大，下部的间隔小的方式交替设置，因而形成弯曲的废气通道，延长了废气通道长度，减少了从上到下的各个回收片上收集的氯化铵粉末数量的差别，使位于冷阱下部的氯化铵废物回收片上也能收集到大量的氯化铵废物粉末。
2、 按照权利要求1的氯化铵废物回收装置，其特征是，直径比较小 没有孔的圆形回收片A的直径Da范围是165mm到170mm;圆环形回收 片B的外径Db是270mm到280mm，圆环形回收片B的内径Dk范围是 110mm至U 130mm。
3、 按照权利要求1的氯化铵废物回收装置，其特征是，直径比较小 没有孔的圆形回收片A的优选直径Da是160mm;优选的圆环形回收片B 的外径Db是275mm，优选的圆环形回收片B的内径Dk是120mm。
4、 按照权利要求1的氯化铵废物回收装置，其特征是，氯化铵粉末 回收装置内所设置的直径比较小的圆形回收片A和直径比较大的圆环形 回收片B的数量分别是4片。
5、 按照权利要求4的氯化铵废物回收装置，其特征是，从冷阱内最 上边的直径比较小的圆形回收片A开始向下数，第一片直径较小的圆形回 收片A到第四片直径比较大的圆环形回收片B，相邻两片回收片之间的间 隔是3cm;从第四片直径比较大的回收圆片B到第八片直径比较大的回收 圆片B，相邻两片回收圆片之间的间隔是2cm。
全文摘要
氯化铵和四氯化钛络合物回收装置，是包括圆桶形外壳，两种结构不同的多片氯化铵和四氯化钛络合物粉末回收片A、B，和水冷却管的冷阱；圆桶形外壳的内壁与收集粉末的回收片的边缘之间几乎没有间隔，水冷却管与多片氯化铵粉末回收片焊接在一起，所述回收片一种是直径比较小没有孔的圆形回收片A，另一种回收片是直径比较大的中心有圆形孔的圆环形回收片B；最上部的是直径比较小没有孔的圆形回收片A，最下部的回收片是直径比较大的中心有圆形孔的圆环形回收片B，两种回收片按上部的间隔大下部的间隔小的方式交替同轴设置，形成弯曲的气流通道。
文档编号C01G23/02GK101104519SQ20061002891
公开日2008年1月16日 申请日期2006年7月13日 优先权日2006年7月13日
发明者王秀鹏 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司