CN108615670B - 具有防吸附粉末装置的排气模块以及等离子洗涤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有防吸附粉末装置的排气模块以及等离子洗涤装置。本发明的排气模块连接在工艺腔(10)与等离子洗涤器(200)之间，来使在所述工艺腔产生的废气向所述等离子洗涤器传递，在所述具有防吸附粉末装置的排气模块中，所述排气模块(100)包括：排气管(102)，用于连接真空泵(20)与所述等离子洗涤器(200)之间；多个吹扫气体供给管(110)，依次设置于所述排气管(102)的内部，用于排出吹扫气体；以及控制部(120)，用于控制通过所述多个吹扫气体供给管排出吹扫气体的排出顺序，借助通过所述多个吹扫气体供给管排出的吹扫气体，增加所述排气模块内部的压力，来具有防止粉末的堆积及吸附的效果。

Description

具有防吸附粉末装置的排气模块以及等离子洗涤装置

技术领域

本发明涉及具有防吸附粉末装置的排气模块以及等离子洗涤装置，更详细地，涉及如下的具有防吸附粉末装置的排气模块以及等离子洗涤装置，即，通过向在工艺腔产生的废气所移动的排气模块供给吹扫气体来改变废气的流速，从而防止因废气而生成的粉末堆积在排气模块或被吸附。

背景技术

通常，等离子为由具有电极性的电子及离子构成的第四物质状态，整体上以负电荷数和正电荷数几乎相同的密度分布，在电方面几乎形成中性。等离子分为如电弧等的温度高的高温等离子和低温等离子，在低温等离子中，电子的能量虽高，但离子的能量低，因而实际感受到的温度相当于室温，大多借助直流、交流、超高频、电子束等的电放电来生成。

在韩国公开专利10-2016-0043820号中，公开了利用这种等离子来处理废气等的装置结构。通常，这种等离子的发生方式之一为通过电弧放电来产生等离子，在此情况下，等离子洗涤器包括：气炬部，通过电弧放电产生气炬，即火焰；反应部，使由上述气炬部产生的气炬延伸来对所流入的处理气体进行处理，即对废气进行处理；以及洗涤部，借助水等来对在上述反应部进行处理的气体进行洗涤，使温度降低。

通过如上所述的等离子洗涤器处理的废气通常在通过工艺腔生产半导体芯的过程中大量产生，在工艺腔产生的废气沿着真空泵及排气模块移动来向等离子洗涤器传递。

但是，在废气沿着排气模块移动的过程中，因废气固化而产生粉末，因而发生上述粉末堆积在排气模块或被吸附而导致排气模块堵塞的问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国授权专利第10-1645813号，“等离子处理装置”(2016年07月29日)

韩国公开专利第2010-0018137号，“半导体工序设备排气模块的粉末去除装置”(2010年02月17日)

发明内容

本发明用于解决如上所述的问题，本发明的目的在于提供如下的具有防吸附粉末装置的排气模块以及等离子洗涤装置，即，通过向在工艺腔产生的废气所移动的排气模块供给吹扫气体来改变废气的流速，从而防止因废气而生成的粉末堆积在排气模块或被吸附。

另一方面，在可从后述的详细说明及效果轻松推导的范围内追加考虑在本发明中未明示的其他目的。

在用于实现上述目的的本发明的具有防吸附粉末装置的排气模块中，排气模块连接在工艺腔10与等离子洗涤器200之间，来使在上述工艺腔产生的废气向上述等离子洗涤器传递，在上述具有防吸附粉末装置的排气模块中，上述排气模块100包括：排气管102，用于连接真空泵20与上述等离子洗涤器200之间；多个吹扫气体供给管110，依次设置于上述排气管102的内部，用于排出吹扫气体；以及控制部120，用于控制通过上述多个吹扫气体供给管排出吹扫气体的排出顺序，借助通过上述多个吹扫气体供给管排出的吹扫气体，增加上述排气模块内部的压力，来具有防止粉末的堆积及吸附的效果。

优选地，本发明的特征在于，在上述多个吹扫气体供给管之间设置用于检测对应每个区间的排气模块内部的压力的检测传感器130。

更加优选地，本发明的特征在于，上述控制部以使吹扫气体间隔规定时间差来通过上述多个吹扫气体供给管沿着上述废气的移动方向依次排出的方式进行控制，使上述吹扫气体供给管设置于上述排气模块的弯曲部104的后方，并通过控制部控制成向上述吹扫气体供给管始终供给吹扫气体。

在本发明的具有防吸附粉末装置的排气模块以及等离子洗涤装置中，通过在由工艺腔产生的废气所移动的排气模块设置用于供给吹扫气体的吹扫气体供给管来改变废气的流速，从而具有可防止因废气而生成的粉末堆积在排气模块或被吸附的效果。

附图说明

图1为示出在包括本发明一实施例的具有防吸附粉末装置的排气模块的等离子洗涤装置连接有固定腔室的形态的图。

图2为示出图1所示的本发明一实施例的排气模块的结构的图。

图3为示出本发明一实施例的排气管与吹扫气体供给管相结合的形态的剖视图。

图4为本发明一实施例的等离子洗涤器的立体图。

图5为图4所示的A-A线的剖视图。

图6的(a)部分和(b)部分为示出本发明一实施例的反应部的作用的切割立体图。

图7为示出本发明一实施例的阻隔壁的另一实施例的剖视图。

图8为本发明一实施例的阴电极的切割立体图。

图9的(a)部分为图8所示的阴电极的剖视图，图9的(b)部分和(c)部分为示出阴电极的另一实施例的剖视图。

符号说明

10：工艺腔 20：真空泵

100：排气模块 102：排气管

110：吹扫气体供给管 120：控制部

130：检测传感器 200：等离子洗涤器

210：气炬部 212：阳电极

214：阴电极 2141：冷却水供给管

2142：排出管 216：反应气体供给管

220：反应部 222：反应室

224：阻隔壁 2241：排出口

226：废气供给管 230：洗涤部

具体实施方式

可通过与附图相关的以下详细说明和优选实施例来更加明确本发明的目的、特定优点及新特征等。并且，所使用的术语为考虑到在本发明中的功能而定义的术语，这可根据使用人员、应用人员的意图或惯例而不同。因此，对这种术语的定义应根据本说明书中的全文内容来定义。

在对附图中的多个结构要素赋予附图标记方面，即使相同的结构要素在不同的附图中出现，也尽可能对相同的结构要素赋予相同的附图标记。并且，在对本发明进行说明的过程中，若判断对相关公知结构或功能的具体说明有可能使本发明的主旨变得模糊，则省略相应的详细说明。

并且，在对本发明的结构要素进行说明的过程中，可使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这种术语仅用于对该结构要素和其他结构要素进行区分，相应结构要素的本质、排序或顺序等并不受术语的限制。在记载某个结构要素与其他结构要素“相连接”、“相结合”或“相接触”的情况下，该结构要素可与其他结构要素直接连接或直接接触，但应理解为可在各个结构要素之间有其他结构要素“相连接”、“相结合”、“相接触”。

本发明一实施例的包括具有防吸附粉末装置的排气模块的等离子洗涤装置1为对在半导体芯的生产过程中产生的废气进行热分解来净化处理的装置。半导体芯通过与本发明一实施例的包括具有防吸附粉末装置的排气模块的等离子洗涤装置1相连接的工艺腔10来生成，在通过工艺腔10制造半导体芯的过程中，将产生大量的上述废气。由于这种废气含有氧化成分、磷化成分及有毒成分，因此，若直接排放到大气中，则对人体有害，不仅如此，还将成为引起空气污染的原因。工艺腔10与真空泵20及本发明一实施例的包括具有防吸附粉末装置的排气模块的等离子洗涤装置1相连接，在工艺腔10产生的废气通过真空泵20最终向等离子洗涤器200传递。向等离子洗涤器200流入的废气借助由等离子气炬生成的高温气炬(以下，称为火焰)来被热分解，从而被净化处理。

参照图1，在工艺腔10中执行生产半导体芯的工序，具体地，在晶片11上蒸镀薄膜，反复执行对所蒸镀的薄膜选择性地进行蚀刻(etching)的步骤来加工出特定的图案，来制造半导体芯。在晶片11上蒸镀薄膜的工序通过在高温下使用通过工艺腔10内的排气装置12排出的气体来执行。但是，在通过气体在晶片11上蒸镀薄膜的步骤中，在工艺腔10内部产生大量含有各种易燃气体、腐蚀性异物及有毒成分的废气。通常，在通过排气装置12排出的气体中，仅有30％蒸镀于晶片11的表面，未产生反应的气体将成为废气，如上所述的废气借助真空泵20经过排气模块100向等离子洗涤器200传递，在通过热处理来被净化后排放到大气中。

参照图1至图3，本发明一实施例的包括具有防吸附粉末装置的排气模块的等离子洗涤装置1包括：排气模块100，通过真空泵20使在工艺腔10产生的废气流入；以及等离子洗涤器200，通过高温的等离子气炬即火焰对沿着排气模块100移动、排出的废气进行热分解，来进行净化处理。

排气模块100为连接工艺腔10和等离子洗涤器200的配管装置，通过工艺腔10产生的废气沿着排气模块100移动来向等离子洗涤器200传递。在排气模块100与工艺腔10之间设置有真空泵20，真空泵20起到吸入在工艺腔10产生的废气来向排气模块100排放的功能。如上所述的本发明一实施例的排气模块100包括：排气管102，用于使废气移动；吹扫气体供给管110，向排气管102供给吹扫气体来改变废气的流速；控制部120，用于控制向吹扫气体供给管110供给的吹扫气体；以及检测传感器130，用于检测排气管102的各个区间的压力。

参照图2及图3，排气管102为连接在真空泵20与等离子洗涤器200之间来用于使从真空泵20流入的废气向等离子洗涤器200移动的配管。如本实施例中所示，可根据所设置的位置及情况来在排气管102形成弯曲的弯曲部104。

吹扫气体供给管110可沿着排气管102设置一个以上。在本实施例中，示出沿着排气管102设置5个吹扫气体供给管110(①、②、③、④、⑤)，但并不限定于此，可根据排气管102的长度及形态来以多种方式设定吹扫气体供给管110的数量及间隔。吹扫气体供给管110设置于排气管102的内部，来向排气管102排出吹扫气体。若通过吹扫气体供给管110向排气管102排出吹扫气体，则排气管102内部的压力增加，因此使沿着排气管102移动的废气因文丘里效应(Venturi effect)而使得流速变快。具体地，在体积互不相同的气体经过相同直径的情况下，体积相对大的气体的经过速度更快，这是常规理论，因此，若在经过排气管102的废气上加上吹扫气体，则导致废气的体积增加，同时使排气管102内部的压力增加，致使废气以更快的流速经过排气管102。这种废气的流速变化以使沿着排气管102移动的废气不以相同速度流动的方式给移动速度带来变化，从而可防止废气固化，进而可防止废气固化或从工艺腔10流入的粉末堆积或被吸附在排气管102。

优选地，吹扫气体使用氮气，即N2，但并不限定于此，可使用多种吹扫气体。例如，在通过工艺腔10排出的废气为硅烷即SiH4的情况下，可注入氩即Ar来对硅烷即SiH4进行反应处理。并且，为了有效防止吸附，也可注入大量高温加热的吹扫气体。

控制部120对通过吹扫气体供给管110排出的吹扫气体的供给顺序进行控制。例如，可通过控制部120以留有时间差的方式按①→②→③→④→⑤的顺序控制向吹扫气体供给管110排出吹扫气体的吹扫气体供给顺序。此时，向多个吹扫气体供给管110(①、②、③、④、⑤)依次供给、排出的吹扫气体可通过增加废气的移动速度来防止粉末的堆积及被吸附，还起到通过快速的流速打通因粉末的堆积及吸附而堵塞的排气管102的作用。并且，在排气管102的弯曲部104即弯曲的部分的后方设置的吹扫气体供给管110可通过控制部120进行设定，达到始终供给吹扫气体，即，通过控制部120对本实施例中的与①、④相对应的部分进行设定，来始终供给吹扫气体。这是为了防止废气在经过排气管102的弯曲的弯曲部104时碰撞在排气管102的弯曲部104而容易固化，或防止固化的粉末或从工艺腔10流入的粉末容易堆积或被吸附。

在排气管102的各个区间分别设置一个检测传感器130，即在多个吹扫气体供给管之间(n1～n4)及吹扫气体供给管与等离子洗涤器之间n5分别设置一个检测传感器130，检测传感器130检测各个区间(n1～n5)的排气模块100的压力。借助检测传感器130检测到的信息传送到控制部120来运行成向相应吹扫气体供给管110供给吹扫气体。例如，若粉末在排气管102的某一区间n3堆积或被吸附而导致相应区间的压力增加，则检测传感器130对此进行检测来向控制部120传送信息。控制部120在掌握相应检测传感器130的位置后，通过在废气的移动路径上位于相应区间n3的后方的吹扫气体供给管110即③排出吹扫气体，所排出的吹扫气体可从排气管102推出堆积或被吸附的粉末。

参照图4和图5，等离子洗涤器200为对经过排气模块100传递的废气进行热分解的装置。等离子洗涤器200包括气炬部210、反应部220以及洗涤部230。气炬部210为产生高温火焰即气炬的腔室，反应部220为使在气炬部210产生的高温火焰扩张并向所扩张的火焰的周边分散供给废气来对废气进行热分解而进行净化处理的腔室。洗涤部230为了防止反应部220过热而对反应部220进行冷却的腔室。

参照图5，气炬部210包括阳电极212、阴电极214及反应气体供给管216。

在阳电极212的内部形成有用于使反应气体流入的移送通道2121，移送通道2121以上宽下窄的形态，直径朝着下方逐渐变小。在移送通道2121的下端部设置有阴电极214，阴电极214和阳电极212以隔开规定距离的状态设置。若向如上所述的阴电极214和阳电极212施加电源，并通过移送通道2121注入反应气体，则通过引起电弧放电来生成高温火焰即气炬。此时，所使用的反应气体主要是氦、氩及氮等，在本实施例中，以使用氮气来进行说明。

参照图8及图9，阳电极212及阴电极214的材质主要使用无氧铜或钨，在本实施例中，以使用钨的情况进行说明，但并不限定于此。并且，若在阴电极214与阳电极212之间产生电弧，则在阴电极214流通高电流来处于高温状态，因高温氧化而发生阴电极214被侵蚀，为了防止这种情况，阴电极214与用于投入冷却水的冷却水供给管2141相连接。在冷却水供给管2141的内部设置有吸管(straw)形态的排出管2142。在冷却水供给管2141与排出管2142之间形成有间隙，若使冷却水通过排出管2141流入，则冷却水沿着排出管2141与冷却水供给管2141之间的间隙排出，使冷却水快速顺畅地循环，这种冷却水的有效循环具有可对与冷却水供给管2141的内部相接触的阴电极的表面214a迅速散热的效果。

此时，为了借助冷却水更有效地对阴电极214进行散热，使更多的冷却水与阴电极214相接触尤为重要。为此，优选地，露出于冷却水供给管2141的内部的阴电极的表面214a形成非平坦面。这是因为，即使是相同的面积，非平坦面的露出的部分比平坦面的露出的部分大。如图8和图9的(a)部分、(b)部分及(c)部分所示，如上所述的非平坦面可形成圆锥形、倒圆锥形及波浪形等多种形态，但并不限定于此。即，只要是阴电极212的向冷却水供给管2141露出的表面214a由不平坦的非平坦面形成，则均可成为在本实施例的阴电极212。

重新参照图5，反应气体供给管216与移送通道2121相连接。通过反应气体供给管216供给反应气体，通过反应气体供给管216流入的反应气体以按螺旋形在移送通道2121回旋的方式排出。因此，通过反应气体生成的火焰也理所应当地形成旋涡(swirl)，用于生成如上所述的火焰的旋涡的反应气体供给管216的结构及形态属于以往所使用的技术，因而省略对其的详细说明。

参照图5和图6，在气炬部210生成的火焰向与气炬部210的下端相连接的反应部220流入，反应部220对从气炬部210流入的火焰进行扩张，通过向所扩张的火焰周边分散供给废气来对废气进行热分解。如上所述的反应部220包括反应室222、阻隔壁224及废气供给管226。

反应室222为使在气炬部210生成的火焰及废气混合来对废气进行热分解的腔室，在反应室222的上端设置废气供给管226。废气供给管226与排气模块110的排气管102相连接，是通过工艺腔10产生的废气沿着排气管102移动并被排出的管路。废气供给管226设置于反应室222的上端部。如本实施例，废气供给管226也可设置于位于反应室222的最上侧的阻隔壁224的上侧，也可设置于反应室222上端部的阻隔壁224之间。并且，废气供给管226可分别位于多个阻隔壁224之间。通过废气供给管226供给的废气在反应室222内以螺旋形旋转，形成旋涡，并与火焰混合。火焰及废气通过旋涡来具有旋转方向性，因而可迅速向反应室222内的下侧排出。但是，为了对废气进行有效的热分解，需使废气和火焰长时间停留在反应室222内来进行反应，为此，在本发明一实施例的反应室222设置阻隔壁224。

阻隔壁224使火焰更长时间停留在反应室222内，并使火焰得到分散、扩张及扩散，来增加火焰和废气的反应时间，因此，可更有效地执行废气的热分解。如上所述的阻隔壁224可沿着反应室222的长度方向设置一个以上，在本实施例中，示出依次设置4个阻隔壁224，但这仅仅是优选实施例，而并不限定阻隔壁224的数量。

在阻隔壁224的边缘形成有一个排出口2241，排出口2241以使阻隔壁224的上侧和下侧的空间相连接的方式通过对阻隔壁224穿孔而成。依次设置于反应室222的多个阻隔壁224的多个排出口2241以位于不同垂直线的方式设置。具体地，4个排出口2241以阻隔壁224的中心为基准来在阻隔壁224的四方分别设置有一个。若以如上所述的方式使排出口2241位于互不相同的位置，则向阻隔壁224之间流入的火焰及废气的人口和出口变得不同，可使火焰及废气的扩散及扩张更加有效。并且，在本实施例中，所示的排出口2241沿着阻隔壁224的厚度垂直形成，但并不限定于此，如图7所示，还可使排出口2241沿着阻隔壁224的厚度方向，沿着上下方向倾斜。如上所述，若排出口2241倾斜，则具有更加增加经过排出口2241的火焰及废气的旋涡的效果。

参照图5和图6，如上所述的阻隔壁224的作用如下，通过使在气炬部210形成旋涡的火焰与向反应室222流入的废气混合，来对废气进行热处理。此时，反应气体和废气一边形成旋涡，一边下降，下降时与阻隔壁224相碰撞来使火焰及废气的旋涡扩散及分散。旋涡的扩散不仅使火焰及废气便于混合，还延长下降的时间，从而更加延长通过火焰所进行的废气的反应时间。被阻隔壁224阻挡而扩散的火焰及废气重新经过下侧阻隔壁224的排出口2241来向下侧移动，向下侧移动的火焰及废气的旋涡重新被阻隔壁224阻挡，来以使火焰及废气的旋涡进一步被扩张的方式分散及扩散。如上所述的旋涡的扩散及分散作用在每次经过阻隔壁224时产生，在每次经过阻隔壁224时，旋涡的分散及扩散逐渐增大、扩张。通过如上所述地在阻隔壁224之间使火焰及废气的旋涡扩散、分散及扩张，不仅增加火焰及废气停留在反应室222的时间，而且还使火焰及废气均匀地分布在反应室222内，从而具有可提高通过火焰所进行的废气的热处理效率的效果。

洗涤部230为使在反应部220进行处理的气体借助水等来得到洗涤并降低温度的腔室，属于以往经常使用的结构，因而省略对其的详细说明。

只要没有特别相反的记载，以上内容中所记载的“包括”、“构成”、或“具有”等术语意味着内置有相应结构要素，应解释为并不排除其他结构要素，而是还可包括其他结构要素。只要未定义成其他含义，将技术术语或科学术语包括在内的所有术语具有本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义。词典中所定义的用语等的通常所使用的用语应被解释为与相关技术的文脉上的含义相同，只要未在本发明中明确定义，则不解释成理想化或过度形式化的含义。

以上说明仅属于例示性地说明本发明的技术思想，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，则可在不脱离本发明的本质特性的范围内对本发明进行多种修改及变形。因此，在本发明中公开的实施例用于说明本发明的技术思想，而不是用于限定本发明的技术思想，本发明的技术思想的范围并不被这种实施例而限定。本发明的保护范围应根据发明要求保护范围来解释，应解释成，与上述发明要求保护范围相同的范围内的所有技术思想均属于本发明的权利范围。

Claims (5)

1.一种具有防吸附粉末装置的排气模块，连接在工艺腔(10)与等离子洗涤器(200)之间，来使在所述工艺腔产生的废气向所述等离子洗涤器传递，所述具有防吸附粉末装置的排气模块的特征在于，

所述排气模块(100)包括：

排气管(102)，用于连接真空泵(20)与所述等离子洗涤器(200)之间；

多个吹扫气体供给管(110)，依次设置于所述排气管(102)的内部，用于排出吹扫气体；以及

控制部(120)，用于控制通过所述多个吹扫气体供给管排出吹扫气体的排出顺序，

所述控制部以使吹扫气体间隔规定时间差来通过所述多个吹扫气体供给管沿着所述废气的移动方向依次排出的方式进行控制，从而提高废气的移动速度，进而有效地防止粉末的堆积及吸附。

2.根据权利要求1所述的具有防吸附粉末装置的排气模块，其特征在于，

在所述多个吹扫气体供给管之间设置用于检测对应每个区间的排气模块内部的压力的检测传感器(130)，从而当粉末被吸附而所述排气管的一部分区间的内部压力增加时，位于该区间的所述检测传感器对此进行检测来向所述控制部传送信息，并且所述控制部控制为通过位于相应区间的后方的所述吹扫气体供给管排出吹扫气体。

3.根据权利要求2所述的具有防吸附粉末装置的排气模块，其特征在于，

设置于所述排气模块的弯曲部(104)的后方的所述吹扫气体供给管通过所述控制部控制成向所述吹扫气体供给管始终供给吹扫气体。

4.根据权利要求1所述的具有防吸附粉末装置的排气模块，其特征在于，

所述等离子洗涤器(200)包括：

气炬部(210)，产生形成旋涡的高温火焰；

反应部(220)，配备有反应室(222)和阻隔壁(224)，从所述气炬部产生的火焰和从上端的废气供给管(226)传递的废气流入所述反应室(222)，并且废气通过火焰来分解，所述阻隔壁(224)沿着所述反应室的长度方向设置有一个以上，并且配备有穿孔的形态的排出口(2241)；

洗涤部(230)，使所述反应部冷却，

其中，流入到所述反应室的废气与火焰混合而形成漩涡并下降，下降时与所述阻隔壁相碰撞来使火焰及废气的旋涡扩散及分散，从而提高通过火焰所进行的废气的热处理效率。

5.一种等离子洗涤装置，其特征在于，包括根据权利要求1至4中的一项所述的具有防吸附粉末装置的排气模块。

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