专利名称：利用等离子的硅烷气体去除装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用等离子的硅烷气体去除技术。
背景技术：
硅烷气体为通常用于在半导体产业或太阳能电池产业等实施的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)的气体。若娃烧气体排出至大气中，贝U会引发环境污染及爆炸事故等，因此，需在排出至大气之前完全去除。当前常用的硅烷气体去除方法为利用LNG燃烧器或电炉的焚烧法。但是，当前所使用的LNG燃烧器或电炉因焚烧温度低而难以完全燃烧硅烷气体。另外，在未完全焚烧的残渣在排出至外部的过程中会黏着于排出管道(Duct)，从而妨碍排出气体通畅地排出，而且，在焚烧过程中会消耗大量的LNG或电。因此，需要研发出利用高温有效分解硅烷气体的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种利用等离子有效分解硅烷气体的装置。为了达到上述目的，本发明一实施例的硅烷气体去除装置，包括电磁波供应部，振荡产生预设频率的电磁波；放电管，从上述电磁波供应部所供应的上述电磁波及涡流气体产生等离子；涡流气体供应部，向上述放电管供应上述涡流气体；反应炉，通过上述放电管所产生的上述等离子及硅烷气体的反应生成二氧化硅及水；点火部，向上述放电管内供应用以产生上述等离子的初始电子；硅烷气体供应部，位于上述反应炉的上端并向上述反应炉内部的上述等离子供应上述硅烷气体；以及，气体排出部，排出上述反应炉中所生成的上述二氧化硅及水。根据本发明，可利用等离子在短时间内几乎完美地分解硅烷气体，从而提高硅烷气体的分解效率。另外,根据本发明,娃烧气体不会分解成H2SiO2或SiH3O2等不稳定化合物,而是分解成二氧化硅及水等稳定的单分子化合物，从而容易处理硅烷气体分解后的残渣。
图1为本发明一实施例的硅烷气体去除装置100的框图；图2为本发明一实施例的硅烷气体去除装置100的导波管126及放电管104的连接部的垂直剖面图；图3为用以说明本发明一实施例的反应炉及硅烷气体供应管的连接状态的反应炉水平剖面图；图4为用以说明本发明一实施例的反应炉及硅烷气体供应管的连接状态的反应炉垂直剖面图。
附图标记说明100:硅烷气体去除装置102:电磁波供应部104:放电管106:涡流气体供应部106a:涡流气体供应管108 :反应炉110:点火部IlOa:点火电极112:硅烷气体供应部112a:硅烷气体供应管114:气体排出部116:电源供应部118:磁电管120:循环器122:定向耦合器124:残段调谐器126 :导波管
具体实施例方式下面，结合附图对本发明具体实施方式
进行详细说明。但这仅仅是示例性的，而非限制本发明。在说明本发明的过程中，若认为关于与本发明相关的相关已公知技术的具体说明有可能给本发明的重点造成混乱，则将省略这些说明。另外，将要后述的术语是基于本发明中的功能而定义的，而这有可能根据不同的使用者、应用者的意图或惯例而不同。因此，其定义需以本发明的整个内容 为基础。本发明的技术思想由权利要求决定，而下面的实施例仅用于帮助本领域技术人员更好地理解本发明的技术思想。图1为本发明一实施例的硅烷气体去除装置100框图。如图所示，本发明一实施例的硅烷气体去除装置100，包括电磁波供应部102、放电管104、涡流气体供应部106、反应炉108、点火部110、硅烷气体供应部112及气体排出部114。电磁波供应部102为了产生等离子而振荡产生预设频率的电磁波。具体而言，电磁波供应部102，包括电源供应部116、磁电管118、循环器120、定向耦合器122、残段调谐器124及导波管126。电源供应部116供应硅烷气体去除装置100的驱动所需的电力。磁电管118从电源供应部116获得上述电力并振荡产生一定频率的电磁波。磁电管118，例如，可以配置为振荡产生IOMHz至IOGhz频率的电磁波，但较佳地，可配置为振荡产生2. 45Ghz的电磁波。循环器120输出磁电管118振荡产生的电磁波，与此同时，吸收消灭因阻抗失配而反射至磁电管118的反射波，以保护磁电管118。定向耦合器122输出从循环器120传送的电磁波，而且，提供可使用户能用肉眼确认入射至定向耦合器122的入射波及反射至循环器120的反射波强度的监测功能。残段调谐器124调节从定向耦合器122输入的电磁波的入射波及反射波强度，以实现阻抗匹配，从而使从上述电磁波所产生的电场的强度在放电管104内最大化。具体而言，残段调谐器124可配置为能够调节上述入射波及反射波强度，以使反射波大小变成入射波的1%以内。导波管126将从残段调谐器124输入的电磁波传送至放电管104。
放电管104是从上述电磁波供应部102所供应的电磁波及涡流气体产生等离子的空间。放电管104以中空的圆筒形构成，且使涡流气体沿上述圆筒的内周面以漩涡形式流动。涡流气体供应部106向放电管104供应涡流气体。上述涡流气体用以稳定放电管104中所产生的等离子并保护放电管104的内壁，例如，可由空气、氧气、氮气及氩气中的至少一个构成。反应炉108是通过放电管104所产生的等离子及硅烷气体的反应生成二氧化硅(SiO2)及水(H2O)的空间。反应炉108位于放电管104的上部并通常以内径大于放电管104的中空的圆筒形构成，以使放电管104所产生的等离子火焰及硅烷气体在不发生爆炸的情况下容易进行反应。因此，放电管104所产生的等离子在通过反应炉108的过程中，将供应至反应炉108内部的硅烷气体分解为二氧化硅及水。点火部110向放电管104内供应用以产生上述等离子的初始电子。硅烷气体供应部112位于反应炉108的上端并向反应炉108内部形成的等离子供应硅烷气体。硅烷气体供应部112与放电管104相隔足够的距离而设，以防止在放电管104内部产生的放电导致的硅烷气体爆炸。S卩，在放电管104内部，通过点火部110产生放电，但是，若在与NF3、CF4 、SF6、等通常的惰性气体不同的硅烷气体存在的环境下放电，将导致硅烷气体的爆炸。因此，在本发明中，硅烷气体供应部112位于反应炉108上端，且与放电管104相隔足够的距离，从而使硅烷气体供应至放电管104所产生等离子火焰的后端。另外，如图所示，硅烷气体供应部112可从反应炉108的内周面向反应炉108的中心部突出形成，以易于向等离子的中心部供应硅烷气体。气体排出部114向外部排出反应炉108中所生成的上述二氧化硅及水。图2为本发明一实施例的硅烷气体去除装置100的导波管126及放电管104的连接部垂直剖面图。导波管126，例如，为标准矩形导波管，具有其横截面从残段调谐器124 —侧向放电管104—侧逐渐减少的锥形(taper)形状，从而越靠近放电管104 —侧，从残段调谐器124输入的电磁波的能量密度变得越大。放电管104在相距导波管126的终端如下距离的位置，垂直贯通导波管126而设，所述距离为向放电管104供应的电磁波的波长的1/8至1/2，而较佳地，可设置于从导波管126的终端相隔管内波长的1/4距离的位置。为使电磁波容易透过，放电管104可由石英或氧化铝或陶瓷构成。涡流气体供应部106设置于放电管104的下端，而且，可包括至少一个涡流气体供应管106a。上述各涡流气体供应管106a可沿放电管104的内周面以等间距排列。另外，各涡流气体供应管从涡流气体供应部106的外壁向内壁越来越向上倾斜地形成，以使供应至放电管104内部的涡流气体在沿放电管104的内周面形成漩涡(swirl)的同时，向等离子火焰的方向移动。点火部110向放电管104供应用以产生初始等离子的电子。点火部110包括一对点火电极110a，而各电极的末端可维持O.1至50mm的放电间距。上述点火电极110a，例如，
可由钨丝构成。硅烷气体供应部112包括贯通反应炉108的外壁向反应炉108内部注入硅烷气体的至少一个硅烷气体供应管112a。图3为包括硅烷气体供应管112a的反应炉108的水平剖面图。在如图所示的实施例中，在反应炉108中具备两个硅烷气体供应管112a。但本发明并不限于上述实施例，可根据需要具备适当数量的硅烷气体供应管112a。各硅烷气体供应管112a可围绕反应炉108以等间距设置。如上所述，至少一个硅烷气体供应管112a与放电管104相隔足够的距离而设，以防止放电管104内部产生的放电导致的硅烷气体爆炸。上述硅烷气体供应管112a和放电管104的相隔距离，可在参考放电管104内部产生的放电强度、放电管104及反应炉108的内径等各种因素之后，在不发生硅烷气体爆炸的范围内取适当距离。另外，如图3所示，至少一个硅烷气体供应管112a的，与反应炉108的内部连接的一端，朝向形成于反应炉108内部的等离子的中心部。因此，通过硅烷气体供应管112a供应的娃烧气体，向等尚子的中心部直接喷出，从而提闻娃烧气体的分解效率。另外，如图4所示，至少一个硅烷气体供应管112a，从反应炉108的外侧至内侧，越来越向放电管104方向倾斜而设。此时，与水平设置硅烷气体供应管112a的情况相比，可增加供应至反应炉108内部的硅烷气体在反应炉108内部的停留时间，从而能提高硅烷气体的分解效率。另外，本发明一实施例的硅烷气体去除装置100，还可包括额外的布朗气体供应部(未图示)。上述布朗气体供应部可设置于放电管104及反应炉108之间，并向在放电管104中形成的等离子供应布朗气体(BiOwn’s Gas)，从而使上述等离子具有更高的温度及更大的火焰。另外，本发明一实施例的硅烷气体去除装置100可包括围绕反应炉108的内周面的隔热部件或电热部件中的至少一个，以使反应炉108中形成等离子的内部空间维持2000至6000K之间的温度。硅烷气体的分解率根据反应炉108内部的温度而不同，而若具备上述隔热部件或电热部件，则可将反应炉108内部的温度维持在为硅烷气体分解的最佳水平，从而能提闻娃烧气体的分解效率。下面，说明在反应炉108内部的硅烷气体的反应。在高温状态下，硅烷气体(SiH4)通过如下过程分解为硅烯(Silylene)和氢。SiH4 — SiH2+H2此时，硅烷气体的分解常数为
权利要求
1.一种硅烷气体去除装置，包括 电磁波供应部，振荡产生预设频率的电磁波； 放电管，从所述电磁波供应部所供应的所述电磁波及涡流气体产生等离子； 涡流气体供应部，向所述放电管供应所述涡流气体； 反应炉，通过所述放电管所产生的所述等离子及硅烷气体的反应生成二氧化硅及水； 点火部，向所述放电管内供应用以产生所述等离子的初始电子； 硅烷气体供应部，位于所述反应炉的上端并向所述反应炉内部的所述等离子供应所述娃烧气体；及 气体排出部，排出所述反应炉中所生成的所述二氧化硅及水。
2.根据权利要求1所述的硅烷气体去除装置，其特征在于 所述电磁波供应部，包括 电源供应部，供应所述硅烷气体去除装置的驱动所需的电力； 磁电管，从所述电源供应部获得电力并振荡产生电磁波； 循环器，输出所述磁电管振荡产生的电磁波并吸收反射至所述磁电管的反射波； 定向I禹合器，输出从所述循环器传送的电磁波； 残段调谐器，调节从定向耦合器输入的电磁波的入射波及反射波强度，从而使由所述电磁波所产生的电场的强度在放电管内最大化； 导波管，将从所述残段调谐器输入的电磁波传送至所述放电管。
3.根据权利要求2所述的硅烷气体去除装置，其特征在于所述放电管在相距导波管的终端如下距离的位置，垂直贯通导波管，所述距离为向放电管供应的电磁波的波长的1/8至 1/2。
4.根据权利要求1所述的硅烷气体去除装置，其特征在于所述涡流气体包括，氧气、氮气及氩气中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的硅烷气体去除装置，其特征在于所述涡流气体供应部供应所述涡流气体，使供应至所述放电管内部的涡流气体在沿所述放电管的内周面形成漩涡。
6.根据权利要求1所述的硅烷气体去除装置，其特征在于所述硅烷气体供应部包括至少一个硅烷气体供应管，所述至少一个硅烷气体供应管贯通所述反应炉的外壁且向所述反应炉内部注入所述硅烷气体。
7.根据权利要求6所述的硅烷气体去除装置，其特征在于所述至少一个硅烷气体供应管与所述放电管相隔足够的距离而设，以防止所述放电管内部产生的放电导致的所述硅烷气体爆炸。
8.根据权利要求6所述的硅烷气体去除装置，其特征在于所述至少一个硅烷气体供应管中，与所述反应炉的内部连接的一端，朝向在所述反应炉内部形成的等离子的中心部，从而使通过所述硅烷气体供应管供应的所述硅烷气体向所述等离子的中心部喷出。
9.根据权利要求6所述的硅烷气体去除装置，其特征在于所述至少一个硅烷气体供应管，从反应炉的外侧到内侧，越来越倾向所述放电管。
10.根据权利要求1所述的硅烷气体去除装置，其特征在于还包括布朗气体供应部，其设置于所述放电管及所述反应炉之间，并向在所述放电管中形成的所述等离子供应布朗气。
11.根据权利要求1所述的硅烷气体去除装置，其特征在于所述反应炉包括，围绕所述反应炉的内周面的隔热部件或电热部件中的至少一个，以使形成所述等离子的内部空间维持2000K至6000K之间的温度。
全文摘要
本发明公开了利用等离子的硅烷气体去除装置。本发明一实施例的硅烷气体去除装置，包括电磁波供应部，振荡产生预设频率的电磁波；放电管，从上述电磁波供应部所供应的上述电磁波及涡流气体产生等离子；涡流气体供应部，向上述放电管供应上述涡流气体；反应炉，通过上述放电管所产生的上述等离子及硅烷气体的反应生成二氧化硅及水；点火部，向上述放电管内供应用以产生上述等离子的初始电子；硅烷气体供应部，位于上述反应炉的上端并向上述反应炉内部的上述等离子供应上述硅烷气体；以及，气体排出部，排出上述反应炉中所生成的上述二氧化硅及水。
文档编号B01D53/76GK103055671SQ201110325850
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者严桓燮 申请人:严桓燮