CN100532639C - 具有反应副产物沉积防止装置的排气管和沉积防止方法 - Google Patents
具有反应副产物沉积防止装置的排气管和沉积防止方法 Download PDFInfo
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Abstract
提供一种排气管，具有防止包含在从反应真空室等排气用排气管中的物质在排气管内表面上沉积堆积的效果。本发明的排气管，其特征在于，具有：在内部有排气通路的内筒，设置在该内筒外侧的外筒；在内筒和外筒之间形成的密闭空间；以及在外筒中设置的用于将液氮等极低温冷却介质导入上述密封空间以形成冻结膜的冷却介质导入口。
Description
本申请为申请号01804980.X、申请日2001年2月14日、发明名称“具有反应副产物沉积防止装置的排气管和沉积防止方法”的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于使半导体制造装置等真空室成为真空的真空排气系统的排气管，尤其涉及设置防止反应副产物沉积在内表面上的装置的排气管，以及防止反应副产物沉积到排气管内表面上的方法。
背景技术
减压化学气相生长装置(CVD)具有石英管反应炉(真空室)，真空泵通过金属制成的排气管连接到该反应炉。这样，尤其在减压化学气相生长装置中，由于在氧化膜、氮化膜的形成过程等产生大量的反应副产物。因此，由于反应副产物造成的污染，容易造成真空泵在短时间内不能工作，为了避免这种情况，需要定期清洗，降低了该装置的运转率，这就成为问题。
为了防止由于反应副产物污染造成真空泵不能工作，已经开发出设置在反应炉和真空泵之间的排气管中的各种吸尘罩，这在某种程度上是有效的。但是，在反应炉和吸尘罩之间的排气管中仍然存在反应副产物向该排气管内表面沉积的问题。作为对策是在排气管外表面上缠绕加热用加热器，通过加热排气管，防止反应副产物的冻结沉积。
但是，在现有方法中，加热器的热跑到大气中，因此不能有效提高排气管温度。尤其在氧化膜的形成过程中，反应副产物的升华温度高，反应副产物的产生量也多，因此，不能达到完全防止反应副产物沉积的效果。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，通过在连接真空室和真空泵之间的排气管中设置反应副产物沉积防止装置，避免反应副产物在该排气管内沉积堆积，消除定期维护的必要性，可提高半导体制造装置的运转率。
即，本发明提供一种排气管，其特征在于，具有在内部有排气通路的内筒、在该内筒外侧留有空隙而设置外筒、和附接到内筒上的加热装置，上述空隙与上述排气通路连通。
由于空隙与排气通路连通，在排气时，不仅使该排气通路处于真空状态，而且空隙也处于真空状态，因此，可抑制热从设在其内部的加热装置释放到外部，可有效加热内筒，从而可防止包含在排气中的反应副产物等冻结堆积在内筒内表面。
作为一个实施例，使内筒比外筒短，在内筒的上游端连接到外筒，在下游端形成用于将上述空隙与排气通路连通的连通口。此外，也可在其下游端将内筒连接到外筒，将连通口设置在上游侧。
另外，通过沿着内筒的内壁表面形成惰性气体或氮气层，可更有效地防止上述冻结沉积。作为这种情况的具体实施例，使惰性气体等的导入口和上述空隙不连通，设计为使外筒和内筒在上游端贯通而将上述惰性气体等导入排气通路内。另外，也可以将气体导入口设置在外筒下游端并和上述空隙连通，上述惰性气体等可通过上述空隙和连通口导入排气通路内。这种情况下，从加热装置向外部扩散的热由通过空隙的惰性气体吸收，除了可通过该气体达到防止反应副产物沉积的效果以外，由于气体沿着内筒表面流动，可有效加热内筒表面。
作为另一个实施例，内筒和外筒的长度大致相同，它们在两端连接的同时，在外筒上设置和上述空隙连通的气体导入口，内筒由多孔材料构成，导入上述空隙中的惰性气体通过内筒的多个孔喷到上述排气通路内，由此，防止反应副产物等的沉积。
进一步，根据本发明的排气管的其他基本特征是具有：在内部具有排气通路的内筒、设置在该内筒外侧的外筒、在内筒和外筒之间形成的密闭空间、以及在外筒中设置的、用于将液氮等极低温冷却介质导入密封空间的冷却介质导入口。
在该排气管中，通过将液氮等极低温冷却介质供给密闭空间，冷却内筒内表面，通过将氨气、氩气、氮气等气体导入到该内表面附近，使这些气体冻结在内表面上，排气后，通过通过汽化该冻结气体，可剥离在排气中沉积的反应副产物等。
附图简更说明
图1是根据本发明第一实施例的防止反应副产物在排气管内沉积的装置的结构示意图。
图2是根据本发明第二实施例的防止反应副产物在排气管内沉积的装置的结构示意图。
图3是根据本发明第三实施例的防止反应副产物在排气管内沉积的装置的结构示意图。
图4是根据本发明第四实施例的防止反应副产物在排气管内沉积的装置的结构示意图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施例。
在图1中，10是根据本发明一个实施例的排气管，在该实施例中，该排气管10的左端部(图中未示出)连接到反应真空室，右端部连接到真空泵(或者，设置在真空泵上游侧上的图中未示出的吸尘罩)。
排气管10是有排气通路10’的内筒11和在其外侧存在空隙15而设置的外筒12的两重结构。在内筒11的外周上设置用于加热该内筒11的加热装置13。内筒11和外筒12，例如由金属材料构成，在它们的上游侧(反应真空室侧)的端部上互相连接，内筒17的上游侧端部由陶瓷材料等绝热材料17制成。内筒11比外筒12短，内筒11的下游侧端部不连接到外筒12，内筒11和外筒12之间(实际上是加热装置13的外周面和外筒12的内周面)的空隙15形成和排气通路10’连通的环状连通口19。在排气管10的上游侧端部上设置将惰性气体(例如氩气)和氮气(N2)导入内筒11内的气体导入口16。
在上述结构的排气中，通过真空泵进行反应真空室的排气，以箭头14所示的方向从反应真空室排气，使该反应真空室变成真空。此时，内筒11通过加热装置13被加热，内筒11内的排气通路10’和与该排气通路10’连通的空隙15也处于真空状态，因此，从加热装置13释放到外部的热被抑制到最小限度，内筒11容易达到高温(300℃以上)。
由此，内筒11的内壁表面维持高温，因此反应副产物不冻结，可防止沉积堆积在内壁表面上。从气体导入口16沿着内筒11的内壁表面导入惰性气体或氮气，沿着该内壁表面形成气流层18。由此也可防止反应副产物沉积到内壁表面上。另外作为上述加热装置13，只要能将内筒11加热到高温，可使用电加热的加热器和油加热的加热器等。
即使排气管长，为防止在排气管10的内壁表面(内筒11的内壁表面)上形成的惰性气体或氮气的气流层18的剥离，最好将多个上述结构的排气管10串联连接来构成该排气管。
图2是表示根据本发明的排气管的第二实施例的图。图2中，和图1相同或相近的部分用相同的符号表示。对其他图也一样。与图1的实施例相反，内筒11和外筒12在下游侧(真空泵侧)的端部被连接，内筒11的下游侧端部由陶瓷材料等绝热材料17制成，在内筒11的上游侧端部上开设环状连通口19。在外筒12的下游侧端部上设置将惰性气体或氮气导入空隙15内的气体导入口16，从气体导入口16导入空隙15的气体，通过连通口19通到内筒11内的排气通路10’中。
在上述结构的排气管中，通过真空泵进行反应真空室的排气时，在通过加热装置13加热内筒11的同时，通过气体导入口16将惰性气体或氮气导入排气管10内。
导入的气体通过空隙15，由加热装置13加热，通过连通口19，沿该内筒的内表面形成气流层18。因此内筒11通过加热装置被有效加热，内筒11的内表面处于300℃以上的高温。因此反应副产物不冻结在内筒内表面上，防止了其沉积堆积。
为防止图2所示的排气管10的内壁表面(内筒11的内壁表面)上形成的惰性气体或氮气的气流层18的剥离，最好将多个排气管10串联连接来构成该排气管。
图3是表示根据本发明第三实施例的排气管的结构示意图。如图中所示，该排气管10也是内筒11和外筒12的二重结构，其特征是，内筒11由具有多个孔11a的多孔材料(形成多个孔11a的材料或多孔陶瓷材料)构成，加热装置13同样由具有多孔13a的多孔质材料构成，此外，使内筒11和外筒12一样长，在其两端部连接。
在该排气管中，通过真空泵进行反应真空室的排气时，和上述实施例一样，在通过加热装置13加热内筒11的同时，通过气体导入口16将惰性气体或氮气导入排气管10内。导入的气体通过由多孔质材料构成的加热装置13和内筒11的孔13a、11a达到排气通路10’内，沿内筒11的内表面形成喷出层20。因此内筒11通过加热装置被有效加热，内筒11的内表面处于300℃以上的高温。因此反应副产物不冻结在内筒内表面上，防止了沉积堆积。多孔质材料的开口率可以是固定的，可以是不固定的。为了使排气管内的气流层均匀，图3的情况下，距离气体导入口16越远、开口率宜小。
图4表示根据本发明第四实施例的排气管的结构示意图。该排气管10也是内筒11和外筒12的二重结构，在外筒12的内壁表面上设置绝热材料21，内筒11的两端通过该绝热材料21连接到外筒12上。在绝热材料21的内表面和内筒11的外周面之间形成的空隙15中，设置用于导入液氮等极低温冷却介质的冷却介质导入口22和用于排出的冷却介质排出口23。
进行反应真空室的排气时，事先将液氮等极低温冷却介质提供给空隙15，冷却内筒11。在该状态下，将氨气、氩气、氮气导入排气管10内，该气体冻结在内筒11的内表面上，形成冻结膜(固体膜)24。
反应过程结束后，停止向空隙15提供冷却介质，同时从空隙内部排出冷却介质，停止内筒11的冷却。由此，在反应过程之前冻结的冻结膜24，通过该汽化剥离、排出排气中沉积在该冻结膜上的反应副产物。
在该排气管10中，由于可防止反应副产物的沉积，因此不需要对排气管10内进行清洁等维护，如果用在半导体制造设备中，则可大幅度提高设备的运转率。
根据本发明的排气管在使用半导体制造中，减压化学气相沉积装置在真空室内形成氧化膜和氮化膜的情况下，特别适用于产生大量反应副产物时，从真空室进行排气，但不限于此，排出的气体中包含的浮游物沉积在排气管的内表面上、由此产生任何故障的情况下，可有效利用。例如，也适用于AsSg(砷玻璃)膜的成膜过程，此时，可防止As(砷)沉积在排气管内表面上，因此在维护排气管时，可避免操作人员暴露在其中。
Claims (3)
1.一种排气管，其特征在于，具有：
在内部有排气通路的内筒，
设置在该内筒外侧的外筒；
在内筒和外筒之间形成的密闭空间；以及
在外筒中设置的用于将液氮作为极低温冷却介质导入上述密封空间以形成冻结膜的冷却介质导入口。
2.一种反应副产物沉积防止方法，用于防止在对反应真空室排气的排气管内沉积反应副产物，其特征在于，
通过液氮作为极低温冷却介质冷却上述排气管，
通过将预定气体导入冷却的排气管内，在排气管的内表面上形成气体冻结层，
在排气操作后，通过上述极低温冷却介质解除上述气体的冻结，并使冻结气体汽化，防止反应副产物沉积到上述排气管的内表面上。
3.根据权利要求2所述的反应副产物沉积防止方法，其特征在于，从氨气、氩气、氮气中选择上述气体。
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