CN111621769A - 半导体制造装置的排气管道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于半导体制造装置中的排气管道，所述半导体制造装置包括进行半导体加工工艺的工艺腔室、用于抽吸所述工艺腔室中的工艺废气的真空泵以及用于使所述工艺腔室和所述真空泵连接的排气管道，所述排气管道包括中心连接管、加热外壳以及设置于所述中心连接管的两个端部的连接构件，所述连接构件覆盖所述工艺腔室和所述中心连接管之间的连接部分、所述中心连接管和所述真空泵之间的连接部分。通过本申请的排气管道，能够降低在真空泵和尾气处理装置的排气管道中堆积的粉末颗粒的堆积程度，从而能够降低附带设备(真空泵和尾气处理装置等)的故障率，并且能够延长预防性维护周期的效果。

Description

半导体制造装置的排气管道

技术领域

本发明涉及排气管道，尤其涉及一种在例如为半导体制造装置的化学气相沉积设备的用于处理和排放工艺废气的废气处理系统中使用的排气管道。

背景技术

在半导体产业中，化学气相沉积(CVD；Chemical Vapor Deposition)法是利用气态物质在固体表面进行化学反应而生成固态沉积物的工艺过程。该化学气相沉积技术是用于沉积多种材料的技术，其应用范围非常广。尤其，在大规模集成电路中的很多薄膜均使用化学气相沉积法制备。

如图1所示，现有技术中的用于进行化学气相沉积工艺的化学气相沉积设备主要包括：气体供应单元(未图示)，其用于供应气体并对气体进行混合；工艺腔室5，其用于进行化学反应和沉积过程；被沉积体搬运装置(未图示)，其用于搬进和搬出被沉积体(例如，晶圆(wafer)、集成电路芯片等)；加热单元6，其向化学反应提供热能；工艺控制单元(未图示)，其用于控制化学反应的时间和温度等；尾气处理系统7，其包括真空泵71和废气处理系统72，用于对含有粉末颗粒的废气进行处理并向外部排出。

对于大多数半导体设备而言，以集成电路芯片作为一例，在制造集成电路芯片的过程中会使用很多反应气体和化学产品(chemical)，因此会产生很多工艺废气。另外，在进行气相化学沉积的过程中，也会产生较多的粉末颗粒，所述粉末颗粒与工艺废气一起排放到化学气相沉积设备的外部。在所述粉末颗粒的排放过程中，会堆积在设置于尾气处理系统的排气管道。

另外，在尾气处理系统中，设置有通过产生负压来使工艺废气向排气管道排出的真空泵。因此，所述粉末颗粒也会堆积在所述真空泵内，从而影响所述真空泵的吸气功能。随着所述粉末颗粒在排气管道中的堆积厚度变大，尾气处理系统的工艺废气的排放效率将会下降。因此，需要频繁地进行真空泵和尾气处理装置的更换，并且这些部件的清洗周期也非常短。

由于在真空泵和尾气处理装置的排气管道中堆积有较多的粉末颗粒，因此存在包括真空泵和尾气处理装置在内的附带设备容易发生故障，或者针对这些装置的预防性维护(PM)周期变短的问题。

为解决上述问题，整体上需要对真空泵和尾气处理装置进行改善，但是以目前的现有技术无法实现能够进行改善的技术能力。因此，上述问题在整个半导体领域中依然是持续研究和讨论的议题。

在化学气相沉积的过程中，无法避免粉末颗粒的产生，因此，若将所述粉末颗粒不发生堆积现象而使其顺畅地排出，则能够防止上述问题的发生。虽然上述方法无法完美地改善目前存在的问题，但是能够降低真空泵和尾气处理装置的故障率，并且能够延长针对真空泵和尾气处理装置的清洗周期。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种能够改善因粉末颗粒堆积于真空泵和尾气处理装置的排气管道而使附带设备发生故障或预防性维护周期变短的半导体制造装置的排气管道。

本发明的另一目的在于，提供一种粉末颗粒不堆积于真空泵和尾气处理装置的排气管道，并且能够使工艺废气的排放效果最大化的半导体制造装置的排气管道。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，所述半导体制造装置包括进行半导体加工工艺的工艺腔室、用于抽吸所述工艺腔室中的工艺废气的真空泵以及用于使所述工艺腔室和所述真空泵连接的排气管道，其特征在于，所述排气管道包括中心连接管、加热外壳以及设置于所述中心连接管的两个端部的连接构件，所述连接构件覆盖所述工艺腔室和所述中心连接管之间的连接部分、所述中心连接管和所述真空泵之间的连接部分。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，所述连接构件为环状构件，所述连接构件覆盖所述工艺腔室的废气排出口的端部和所述中心连接管的一端部之间的连接部分、以及所述中心连接管的另一端部和所述真空泵的吸入口的端部之间的连接部分。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，所述中心连接管和所述连接构件由不粘性材质构成。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，所述不粘性材质为聚四氟乙烯。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，所述连接构件的厚度小于所述中心连接管的厚度。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，在所述中心连接管的内表面设置有内衬管。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，所述连接构件覆盖所述工艺腔室的废气排出口的端部和所述内衬管的一端部的连接部分、以及所述内衬管的另一端部和所述真空泵之间的连接部分。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，所述连接构件为环状构件，

所述内衬管和所述连接构件由聚四氟乙烯材质构成。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，在所述中心连接管的内表面、所述工艺腔室和所述中心连接管之间的连接部分、以及所述中心连接管和所述真空泵之间的连接部分，涂覆有聚四氟乙烯薄膜。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，在所述工艺腔室的废气排出口的端部和所述中心连接管的一端部之间的连接部分、以及所述中心连接管的另一端部和所述真空泵的吸入口的端部之间的连接部分，涂覆有聚四氟乙烯薄膜。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，在所述排气管道的内周面、所述排气管道与所述工艺腔室、所述真空泵以及所述排气管道的连接部分，涂覆有聚四氟乙烯薄膜。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，在第一排气管、第二排气管以及第三排气管的内周面、所述工艺腔室的废气排出口、所述真空泵的吸入口和排出口、所述废气处理装置的进气口和排气口，涂覆有聚四氟乙烯薄膜。

根据本发明的半导体制造装置的排气管道，在所述真空泵和所述废气处理装置的内部管道，涂覆有聚四氟乙烯薄膜。

本发明具有如下效果。

根据本发明的废气处理装置的排气管道，所述废气处理装置的真空泵和废气处理装置设置于所述排气管道，并且分别与所述排气管道相连接，在所述排气管道与所述工艺腔室、所述真空泵以及所述排气管道的连接部分，设置有环状构件，能够降低在真空泵和尾气处理装置的排气管道中堆积的粉末颗粒的堆积程度，从而能够降低附带设备(真空泵和尾气处理装置等)的故障率，并且能够延长预防性维护周期的效果。

根据本发明的真空泵和尾气处理装置的排气管道，能够最大限度地防止粉末颗粒堆积于真空泵和尾气处理装置的排气管道，从而能够使工艺废气的排放效果最大化的效果。

根据本发明的真空泵和尾气处理装置的排气管道，由于提高了附带设备的运转率而降低了其故障率，并且延长了预防性维护周期，因此能够降低上述装置的维护费用以及因频繁更换上述装置而产生的费用，从而能够提高晶圆的合格率，并且能够降低生产成本的效果。

另外，真空泵和废气处理装置在对主设备进行预防性维护之前不会出现发生故障(例如，管道堵塞)以及需进行非定期清洗的现象。

附图说明

图1是概略性地表示现有技术中的化学气相沉积设备的结构的图。

图2是表示粉尘颗粒在排气管道的内部排出过程的放大示意图。

图3是概略性地表示本发明的一实施例的尾气处理系统的结构的图。

图4是表示本发明的一实施例的两个排气管道的连接部分设置有环状构件的剖视图。

图5是表示本发明的另一实施例的两个排气管道的连接部分设置有环状构件的剖视图。

图6是表示在排气管道的内周面设置有内衬管的结构的剖视图。

图7是表示在排气管道的内周面涂覆有聚四氟乙烯薄膜的结构的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的一实施例的废气处理系统的排气管道。为了使本领域的技术人员更好理解本发明，本申请的部分构件在附图中放大示出。

图3是概略性地表示本发明一实施例的尾气处理系统100的结构的图。

本发明的尾气处理系统100例如可适用于半导体制造装置，所述半导体制造装置可包括：化学气相沉积设备30，其具有工艺腔室，在所述工艺腔室中进行半导体加工工艺；废气处理系统100，其用于对所述工艺腔室中的工艺废气进行处理。

所述废气处理系统100主要包括：真空泵10，其用于使所述工艺腔室形成负压以吸走所述工艺腔室中的工艺废气；废气处理装置20，其与所述真空泵相连接，并且对从所述真空泵10供应的工艺气体进行各种处理；排气管道，其用于使所述工艺腔室和所述真空泵10连接。所述排气管道包括：中心连接管111，其用于排放工艺废气，所述中心连接管111的内周面与含有粉尘颗粒的工艺废气相接触；加热外壳2，其内周面紧贴于所述中心连接管111的外周面，并且由导热性良好的材质形成；连接构件(环状构件40)，其呈环形形状，并且设置于所述中心连接管111的两侧端部；以及加热器(未图示)，其用于加热所述加热外壳2。

在现有技术中，真空泵10和废气处理装置20的排气管道主要由不锈钢(SUS)材质构成。另外，作为用于防止工艺废气堵塞废气处理装置20的排气管道的结构，通过未图示的加热器对所述加热外壳2进行加热，来使与所述加热外壳2相接触的中心连接管111保持规定温度，并且用气体(例如，空气、蒸汽等)或液体(例如，水、化学溶液等)对所述中心连接管111进行吹洗或冲洗，由此去除附着于所述中心连接管111的内周面的粉末颗粒。

根据本发明的第一实施例的真空泵10和废气处理装置20的中心连接管111，所述中心连接管111由不粘性材质构成，例如为聚四氟乙烯。

聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene；也被称为特氟龙(Teflon))是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优异的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性以及抗老化性。

由于聚四氟乙烯具有优异的化学稳定性，因此由四氟乙烯经聚合而成的中心连接管111不会与工艺废气发生化学反应；聚四氟乙烯具有高润滑不粘性，因此粉末颗粒不易附着于中心连接管111的内周面，从而工艺废气容易被废气处理装置吸走。因此，通过将中心连接管111由聚四氟乙烯材质构成，来能够真空泵和废气处理装置的中心连接管111不易产生堵塞，从而节省了中心连接管111的清洗工时，并且提高了化学气相沉积设备的运转周期。

如图3所示，所述中心连接管111包括：第一连接管101，其一端与所述化学气相沉积设备30(具体为工艺腔室)的废气排出口相连接，而另一端与所述真空泵10的吸入口11；第二连接管102，其用于使所述真空泵10和所述废气处理装置20相连接，并且所述第二连接管102的一端与所述真空泵的排出口12相连接，而另一端与所述废气处理装置20的进气口21相连接；第三连接管103，其一端与所述废气处理装置20的排气口22相连接。

从所述化学气相沉积设备30的排出的工艺废气依次经过所述第一连接管101、所述真空泵10、所述第二连接管102、所述废气处理装置20以及所述第三连接管102，并且在所述废气处理装置20进行各种处理，之后从所述第三连接管103的另一端排出到所述废气处理系统100的外部。此处，根据情况，所述真空泵10可以设置在所述废气处理装置20的下游。

所述真空泵10可以采用本领域的一般真空泵，所述废气处理装置20也可以是本领域的通常的废气处理装置。在设置于所述真空泵10和所述废气处理装置20的内部的管道中，直接与工艺废气相接触的管道可以由聚四氟乙烯材质构成，由此能够防止工艺废气中的粉末颗粒附着于所述真空泵10和所述废气处理装置20的内部管道的内表面。因此，能够增加所述真空泵10和所述废气处理装置20的使用周期和预防性维护周期。

所述真空泵10的吸入口11和排出口12以及所述废气处理装置20的进气口21和排气口22也可以由聚四氟乙烯材质构成，或者设置有所述环状构件40，或者可以涂覆聚四氟乙烯薄膜。当将所述第一连接管101、所述第二连接管102以及所述第三连接管103连接于所述真空泵10的吸入口11和排出口12以及所述废气处理装置20的进气口21和排气口22时，可以利用通常的粘接剂相连接，或者可以用高温高压的压接方法相连接，但本发明并不限于此，只要能够使由聚四氟乙烯材质构成的构件之间牢固地相结合，就可以采用本领域的任何公知方法。

图4是表示本发明的一实施例的两个排气管道101、102的连接部分设置有环状构件的剖视图；图5是表示本发明的另一实施例的两个排气管道101、102的连接部分设置有环状构件的剖视图。

由聚四氟乙烯材质构成的环(Ring)状构件40可以设置(覆盖)在：所述化学气相沉积设备30的工艺腔室的废气排出口和所述第一连接管101的一端之间的连接部分；所述第一连接管101的另一端和所述真空泵10的吸入口11之间的连接部分；所述真空泵10的排出口12和所述第二连接管102之间的一端的连接部分；所述第二连接管102的另一端和所述废气处理装置20的进气口21之间的连接部分；以及所述废气处理装置20的排气口22和所述第三连接管103之间的连接部分。

如图4、图5所示，所述环状构件40覆盖不是由聚四氟乙烯材质构成的连接部分(阴影部分)S。将所述环状构件40设置于两个由聚四氟乙烯材质构成的管道相连接的粘接部分、或者高温压接而相连接的部分，由此能够防止工艺废气中的粉末颗粒附着于不是由聚四氟乙烯材质构成的上述连接部分，从而能够进一步降低粉末颗粒的堆积程度。这是，为了最大限度地减少粉尘颗粒在本发明的排气管道1的内部可能堆积的部位。

在本发明的一实施例中，所述环状构件40的厚度小于所述中心连接管111的厚度，为了最大限度地防止堆积粉尘颗粒堆积在所述环状构件40和所述中心连接管111之间，所述环状构件40和所述中心连接管111之间不形成台阶。优选地，所述环状构件40的内周面和所述中心连接管111的内周面形成相同的面。

图6是表示在排气管道211的内周面设置有内衬管223、224、225的结构的剖视图。

根据本发明的第二实施例的真空泵10和废气处理装置20的排气管道211，所述排气管道211也可以由现有技术中的不锈钢材质构成，并且在所述排气管道211的内周面设置有由聚四氟乙烯材质构成的内衬管222。所述内衬管222设置于所述真空泵10和所述废气处理装置20中的与工艺废气相接触的管道的内周面、以及排气管道211的内周面。

所述内衬管222包括：第一内衬管223，其设置于所述第一连接管101的内周面；第二内衬管224，其设置于所述第二连接管102的内周面；第三内衬管225，其设置于所述第三连接管103的内周面。

与第一实施例相同，在两个内衬管222的连接部分设置有由聚四氟乙烯材质构成的环状构件40。所述环状构件40与第一实施例中的环状构件40的设置位置、设置方法以及所起到的作用是相同的，因此，此处省略其重复说明。

图7是表示在排气管道311的内周面涂覆有聚四氟乙烯薄膜333的结构的剖视图。

根据本发明的第三实施例的真空泵10和废气处理装置20的排气管道311，所述排气管道311也可以由现有技术中的不锈钢材质构成，并且在所述排气管道311的内周面、所述真空泵10的内部管道以及所述废气处理装置20的内部管道涂覆聚四氟乙烯薄膜333，由此最大限度地降低粉末颗粒的附着程度。根据废气处理系统100的中心连接管111的直径、工艺废气的排出量等，可以自由地设计所述聚四氟乙烯薄膜的涂覆厚度。

另外，由于直接在所述排气管道311的端部与所述真空泵10和废气处理装置20的各个端口之间的连接部分涂覆聚四氟乙烯薄膜333，因此，也可以不设置上述实施例中的由聚四氟乙烯材质构成的环状构件40，但是，根据实际情况，也可以设置所述环状构件40。

以上，详细说明了本发明的真空泵和废气处理装置的排气管道，在不脱离本发明的技术思想的范围内，本领域技术人员根据本申请中的公开内容对上述实施方式进行变更、替换等而能够实现其他实施方式，但是，应理解的是这些均属于本申请要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种半导体制造装置，其包括进行半导体加工工艺的工艺腔室、用于抽吸所述工艺腔室中的工艺废气的真空泵以及用于使所述工艺腔室和所述真空泵连接的排气管道，其特征在于，

所述排气管道包括中心连接管、加热外壳以及设置于所述中心连接管的两个端部的连接构件，

所述连接构件覆盖所述工艺腔室和所述中心连接管之间的连接部分、所述中心连接管和所述真空泵之间的连接部分。

2.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其特征在于，

所述连接构件为环状构件，

所述连接构件覆盖所述工艺腔室的废气排出口的端部和所述中心连接管的一端部之间的连接部分、以及所述中心连接管的另一端部和所述真空泵的吸入口的端部之间的连接部分。

3.根据权利要求1或2所述的半导体制造装置，其特征在于，

所述中心连接管和所述连接构件由不粘性材质构成。

4.根据权利要求3所述的半导体制造装置，其特征在于，

所述不粘性材质为聚四氟乙烯。

5.根据权利要求1或2所述的半导体制造装置，其特征在于，

所述连接构件的厚度小于所述中心连接管的厚度。

6.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其特征在于，

在所述中心连接管的内表面设置有内衬管。

7.根据权利要求6所述的半导体制造装置，其特征在于，

所述连接构件覆盖所述工艺腔室的废气排出口的端部和所述内衬管的一端部的连接部分、以及所述内衬管的另一端部和所述真空泵之间的连接部分。

8.根据权利要求6或7所述的半导体制造装置，其特征在于，

所述连接构件为环状构件，

所述内衬管和所述连接构件由聚四氟乙烯材质构成。

9.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其特征在于，

在所述中心连接管的内表面、所述工艺腔室和所述中心连接管之间的连接部分、以及所述中心连接管和所述真空泵之间的连接部分，涂覆有聚四氟乙烯薄膜。

10.根据权利要求1所述的半导体制造装置，其特征在于，

在所述工艺腔室的废气排出口的端部和所述中心连接管的一端部之间的连接部分、以及所述中心连接管的另一端部和所述真空泵的吸入口的端部之间的连接部分，涂覆有聚四氟乙烯薄膜。

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