CN114334594A - 半导体制造设备的排出流体处理系统及方法 - Google Patents

半导体制造设备的排出流体处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半导体制造设备的排出流体处理系统，其中通过等离子体装置分解的清洁气体交替地流向增压泵的前部转子区域(主转子部)和后部转子区域(辅助转子部)，然后流向干泵，从而可以与存在于包括增压泵和干泵的真空泵内的整个区域的工艺副产物均匀地反应，提高工艺副产物的去除效率，另外，通过用马达的转速调节泵内的压力，增加通过等离子体装置分解的清洁气体停留在真空泵内的时间，从而可以增加清洁气体与工艺副产物反应的时间，进一步提高SiO2粉末的去除效率。

Description

半导体制造设备的排出流体处理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种半导体制造设备的排出流体处理系统及方法，更具体地，涉及一种半导体制造设备的排出流体处理系统及方法，其中在用于处理从半导体制造设备排出的排出流体的真空泵中安装有等离子体装置和用于将通过等离子体装置的流体的一部分再循环到吸入侧的旁通管道，从而能够大幅提高沿真空泵的内部管道流动的工艺副产物气体的分解和处理效率。
背景技术
通常，在半导体、显示面板、太阳能电池等制造工艺中，蚀刻、沉积、清洁、氮化处理等工艺在工艺室中进行。
在如上所述的制造工艺中使用的气体包括挥发性有机化合物、酸类物质、引发异味的物质、自燃气体和引起全球变暖的物质等，这些气体在制造过程中转化为未反应气体和废气等工艺副产物，并从工艺室排出到真空泵侧。
在所述未反应气体和废气等工艺副产物中，HF、氟化物、氯化物等在通过真空泵和管道内部移动的同时对金属表面等造成腐蚀，并且在制造工艺中使用的大部分气体是环境污染物，因此必须在最终排出到大气中之前将其去除。
此外，在制造工艺中产生的微细颗粒和金属等通过安装在诸如管道的输送流体的各种输送路径的部件并且在经过冷却或压力变化等引起的相变过程后，变为粉末(例如，SiO2粉末)形态，并且这种粉末会缩短真空泵的寿命。
例如，在工艺室内形成的真空气氛由通过真空管路连接到工艺室的真空泵的抽吸作用形成，由真空泵吸入的反应气体或工艺副产物等通过排气管路排出到外部。
此时，工艺副产物在通过连接工艺室和真空泵的管道时冷却并形成为粉末形态，随着时间的经过积聚在真空泵内部的转子等，如上所述，由于粉末层叠导致真空泵的性能下降以及寿命缩短。
因此，正在广泛使用在所述真空泵的前方或后方利用等离子体反应处理工艺副产物等的真空泵清洁方法，由于这种使用等离子体的方法可以防止能源浪费并且提高流入真空泵的固体工艺副产物的流动性，从而减少真空泵内部的积聚量以延长真空泵的寿命等，因此近年来正广泛使用。
图1是示出现有的半导体制造设备的排出流体处理装置的示意图。
如图1所示，半导体制造设备包括：工艺室26，用于执行各种制造工艺；以及真空泵10，包括用于将所述工艺室26的内部保持真空状态的增压泵15和干泵16，当这种真空泵运作时，工艺室26内的排出流体，例如未反应气体、废气等各种工艺副产物气体被排出到真空泵10侧。
此外，半导体制造设备设有用于向所述工艺室26侧提供电源的发电机13和用于供应工艺气体或清洁气体的气箱27。
所述发电机13不仅起到向工艺室26侧提供电源的作用，还可以起到向等离子体管道12中的线圈14施加电压的作用。
结合如上所述的发电机13的使用，半导体制造设备设有选择性地打开和关闭施加到所述工艺室26和线圈14的电压的真空继电器22，此时，可以通过真空继电器22选择性地向真空室侧和线圈侧供应电压。
另外，所述真空泵10的内部管道，例如连接增压泵15和干泵16之间的管道由多个管道构成，这些管道中的至少一个可以用作进行等离子体反应以分解清洁气体的管道。
例如，在所述真空泵10的增压泵15和干泵16之间连接安装有两个管道，即主管道11和等离子体管道12。
因此，所述增压泵侧清洁气体被分支到主管道11和等离子体管道12中并流过各管道，然后流到干泵侧，此时，当向所述线圈14施加电压时，可以在等离子体管道12内部引起等离子体放电并且通过等离子体管道12的清洁气体被分解。
例如，在真空泵清洁工艺中，在从气箱供应Ar气体和/或NF3气体等清洁气体的情况下，当Ar气体和/或NF3气体流过所述等离子体管道12的内部时，这些气体通过等离子体放电分解为Ar气体、N2气体和F2气体(此时，Ar气体用于提高等离子体效率的用途)，这种分解的气体进入干泵侧后，与干泵内的SiO2粉末发生反应，最终以SiF4气体、NxO气体、N2气体的形式排出，从而可以去除干泵内沉积的SiO2粉末。
在此，除了Ar气体和NF3气体之外，所述清洁气体还可以使用CLF3、CF4、C2F6、C3F8等CxFy系列和F2气体等。
如上所述，从所述增压泵15流向干泵16的清洁气体通过多个彼此平行的管道移动，并且在以这种方式移动的清洁气体中，在通过等离子体管道12时，可以通过等离子体反应进行分解处理，这样分解的气体与沉积在泵侧的粉末，例如，SiO2粉末发生反应，最终可以对泵进行清洁。
然而，由于流过应用于半导体设备的真空泵的增压泵内的清洁气体不是经等离子体放电处理的状态，因此沉积在增压泵内的工艺副产物(例如，SiO2粉末)的去除效率会降低。
即，由于所述线圈14和等离子体管道12存在于增压泵15和干泵16之间，因此存在难以通过未经等离子体放电处理的状态的清洁气体去除存在于增压泵15内的工艺副产物(例如，SiO2粉末)的问题。
另外，当与所述增压泵连接的干泵为多个转子安装在一个旋转轴的多阶段型(例如五阶段)时，干泵内的面积大且清洁气体流动路径长，因此也存在沉积在干泵内的工艺副产物(例如，SiO2粉末)的去除效率降低的问题。
因此，需要一种将通过等离子体反应分解的清洁气体均匀地分布在包括所述增压泵和干泵的真空泵内的整个区域从而可以容易地去除在真空泵内的整个区域中的诸如SiO2粉末的工艺副产物的方案。
现有技术文献
专利文献
(专利文献0001)授权专利授权编号第10-1792633号(2017.10.26)
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决上述现有问题而提出的，其目的在于提供一种半导体制造设备的排出流体处理系统及方法，其中通过等离子体装置分解的清洁气体交替地流向增压泵的前部转子区域(主转子部)和后部转子区域(辅助转子部)，然后流向干泵，从而可以与存在于包括增压泵和干泵的真空泵内的整个区域的工艺副产物(例如，SiO2粉末)均匀反应，可以提高工艺副产物的去除效率。
此外，本发明的另一目的在于通过马达的转速调节泵内的压力，以增加通过等离子体装置分解的清洁气体停留在真空泵内的时间，从而增加清洁气体与工艺副产物等反应的时间，可以进一步提高工艺副产物的去除效率。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，包括：真空泵壳体，一侧部形成有气体吸入口，另一侧部形成有与干泵连接的气体排出口；隔板，将所述真空泵壳体的内部空间分为与所述气体吸入口连通的前部空间和与所述气体排出口连通的后部空间；旋转轴，可旋转地安装在所述真空泵壳体的前部空间和后部空间；多个主转子，安装在所述旋转轴并配置在前部空间中；多个辅助转子，安装在所述旋转轴并配置在后部空间中；马达，连接到所述旋转轴；逆变器，控制所述马达的驱动；等离子体装置，通过第一连接管道可连通地与所述前部空间连接，并且通过第二连接管道可连通地与所述后部空间连接；旁通管道，连接到所述等离子体装置和所述真空泵壳体的气体吸入口之间；开闭阀，安装在所述旁通管道中；以及控制器，通过所述逆变器控制马达转速，并且以预定周期控制所述开闭阀的打开和关闭。
因此，其特征在于，通过所述气体吸入口流入的清洁气体经过安装有主转子的前部空间在等离子体装置中通过等离子体放电分解后，经过被控制为打开的开闭阀和旁通管道再次通过气体吸入口供应到安装有主转子的前部空间，或者通过所述气体吸入口流入的清洁气体经过安装有所述主转子的前部空间在等离子体装置中通过等离子体放电分解后，在开闭阀被控制为关闭的状态下，在供应到安装有辅助转子的后部空间后，排出到干泵。
优选地，其特征在于，在所述气体吸入口安装有测量真空泵的吸入压力并传递到所述控制器的压力传感器。
其特征在于，所述控制器被构成为向所述逆变器施加用于调节以降低马达转速的控制信号，以基于压力传感器的测量信号，将所述真空泵的吸入压力增加调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体内部的时间的设定压力。
优选地，其特征在于，在所述气体排出口安装有气体副产物检测器，所述气体副产物检测器测量与工艺副产物结束反应的副产物量并传递到所述控制器。
其特征在于，当副产物检测器的检测结果为副产物量为阈值以上时，所述控制器通过控制保持驱动等离子体装置并保持调节马达的转速，当副产物量小于阈值时，所述控制器通过控制中断供应清洁气体、停止驱动等离子体装置并将马达的驱动恢复至原始速度。
根据本发明的一个实施例，其特征在于，在所述真空泵壳体形成有用于连接旁通管道的旁通管道连接孔以及连接到所述等离子体装置以循环气体的前部空间连接通路和后部空间连接通路，并且在所述等离子体装置内直接形成有与所述旁通管道连接孔连通的旁通管道。
用于实现上述目的的本发明的另一实施例提供一种半导体制造设备的排出流体处理方法，其特征在于，包括以下步骤：清洁气体供应到真空泵壳体内；所述清洁气体在经由主转子所存在的前部空间后供应到等离子体装置；通过所述等离子体装置的等离子体放电分解所述清洁气体；当连接到所述等离子体装置与所述真空泵壳体的气体吸入口之间的旁通管道的开闭阀被打开时，在等离子体装置中分解的清洁气体经由旁通管道进入所述前部空间，并与前部空间内的工艺副产物发生反应；当所述开闭阀关闭时，在等离子体装置中分解的清洁气体进入真空泵壳体的后部空间，并与后部空间内的工艺副产物发生反应；以及与工艺副产物反应的清洁气体排出到干泵。
根据本发明的另一实施例，其特征在于，进一步包括以下步骤：在分解的所述清洁气体供应到前部空间或后部空间之前或在供应过程中，控制器基于压力传感器的测量信号控制马达的速度，将真空泵的吸入压力增加调节至设定压力。
优选地，其特征在于，在根据所述控制器的电流指令的逆变器的控制下，调节马达减速至低于额定转速的速度，将真空泵的吸入压力增加调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体内部的时间的设定压力。
根据本发明的另一实施例，其特征在于，进一步包括以下步骤：安装在干泵的出口管道的气体副产物检测器测量与工艺副产物结束反应的清洁气体的工艺副产物量；将测量的工艺副产物量与阈值进行比较；当比较结果为所述工艺副产物量为阈值以上时，判断为真空泵的清洁尚未完成，控制器通过控制保持驱动等离子体装置并保持调节马达的转速；以及当所述工艺副产物量小于阈值时，判断为真空泵的清洁达到期望的水平，控制器通过控制中断供应清洁气体、停止驱动所述等离子体装置并将马达的驱动恢复至原始速度。
(三)有益效果
通过上述技术方案，本发明提供以下效果。
第一，将通过等离子体反应分解的清洁气体均匀地分布在包括增压泵和干泵的真空泵的整个区域，从而可以容易地去除在真空泵内的整个区域中的工艺副产物(例如，SiO2粉末)，因此可以提高真空泵的清洁效率。
第二，仅使用一个等离子体装置即可容易地对包括增压泵和干泵的整个真空泵进行清洁，并且由于仅使用一个等离子体装置，可以使功耗最小化。
第三，通过马达的转速调节包括增压泵和干泵的真空泵内的压力，以增加通过等离子体装置分解的清洁气体停留在真空泵内的时间，从而增加清洁气体与工艺副产物等反应的时间，可以进一步提高工艺副产物的去除效率。
第四，当通过等离子体装置分解的清洁气体与工艺副产物等反应后通过气体排出口排出时，由气体副产物检测器测量排出气体中所含副产物的程度，当副产物为阈值以上时，判断为真空泵的清洁尚未完成，并且通过保持驱动等离子体装置并保持调节马达的转速，使得通过等离子体反应分解处理的清洁气体继续与真空泵内的工艺副产物(例如，SiO2粉末)反应，从而可以保证真空泵的清洁始终能够处于干净的状态，延长真空泵的寿命。
第五，将通过等离子体反应分解处理的清洁气体均匀地分布在包括增压泵和干泵的真空泵的整个区域，从而防止由于清洁气体集中清洁局部区域(转子、壳体壁面等)而引起的腐蚀现象，提高真空泵的耐久性。
第六，目前，在连接增压泵和干泵之间的管道中安装有等离子体装置，该管道所在的空间非常狭窄，因此在实际安装等离子体装置的组装操作上存在困难，并且存在即使在组装等离子体装置之后也几乎无法进行维护的问题，相比之下，在本发明中，由于在增压泵的真空泵壳体上方的开放空间中安装有等离子体装置，等离子体装置的安装和组装可以非常容易地进行，此外，由于可以排除现有的安装在连接增压泵和干泵之间的管道的等离子体装置，通过直接连接增压泵的出口和干泵的入口之间，可以提供尺寸紧凑的真空泵。
附图说明
图1是示出现有的半导体制造设备的排出流体处理装置的示意图。
图2和图3是示出根据本发明的半导体制造设备的排出流体处理系统的配置图。
图4和图5是示出根据本发明的半导体制造设备的排出流体处理系统的操作流程的流程图。
图6是示出应用于根据本发明的半导体制造设备的排出流体处理系统的等离子体发生装置的示意图。
图7是示出在根据本发明的半导体制造设备的排出流体处理系统的构造中的真空泵壳体中形成有旁通管道连接孔、前部空间连接通路和后部空间连接通路的示例的平面图。
图8和图9是示出根据本发明的半导体制造设备的排出流体处理系统的构造中的旁通管道形成在等离子体装置内的示例的图。
附图标记说明
100：增压泵 110：真空泵壳体
112：气体吸入口 113：前部空间
114：气体排出口 115：后部空间
116：隔板 117：前部空间连接通路
118：后部空间连接通路 120：旋转轴
122：主转子 124：辅助转子
130：马达 140：逆变器
150：等离子体装置 152：第一连接管道
154：第二连接管道 160：旁通管道
161：旁通管道连接孔 162：开闭阀
170：控制器 180：压力传感器
190：气体副产物检测器 200：干泵
202：出口管道
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
图2和图3是示出根据本发明的半导体制造设备的排出流体处理系统的配置图，附图标记100表示真空泵的增压泵。
所述增压泵100采用多个转子安装在一个旋转轴的多阶段型，所述增压泵100可以应用于在执行半导体制造设备的各种制造工艺的工艺室中要求大真空状态的情况。
因此，所述增压泵100起到向半导体制造设备的各种制造工艺中需要真空状态的工艺室26提供真空的作用，在所述工艺室26内执行半导体制造工艺时产生诸如排出流体(例如，未反应气体、废气等)的各种工艺副产物气体经过增压泵100流向干泵200。
此时，当所述各种工艺副产物气体进入增压泵100时，在通过增压泵和管道内部移动的同时对金属表面等造成腐蚀，并且通过由于温度或压力变化等引起的相变过程而变为诸如SiO2的粉末形态并且积聚在包括增压泵100和干泵200的真空泵内，由于这种粉末会缩短真空泵的寿命，因此应将其去除。
为此，向所述增压泵100供应Ar气体和/或NF3气体、CLF3、CF4、C2F6、C3F8等CxFy系列和F2气体等清洁气体，优选地，供应通过等离子体装置分解的清洁气体以执行去除SiO2的清洁工艺。
例如，包括所述增压泵100和干泵200的真空泵的清洁过程包括以下步骤：从气箱向等离子体管道内部供应Ar气体和/或NF3气体等清洁气体；通过等离子体放电将这些气体分解为Ar气体、N2气体和F2气体(此时Ar气体用作提高等离子体效率的用途)；这样分解的气体进入增压泵和干泵侧后，与泵内的SiO2粉末发生反应；以及最后分解的气体与SiO2粉末发生反应并转化为SiF4气体、NxO气体、N2气体等而排出，由此可以去除沉积在增压泵100和干泵200内的诸如SiO2粉末的工艺副产物。
然而，如上所述，由于流过应用于半导体设备的真空泵的增压泵100内的清洁气体不是经等离子体放电处理的状态，因此沉积在增压泵内的工艺副产物(例如，SiO2粉末)的去除效率会降低，另外，当与所述增压泵100连接的干泵200为多个转子安装在一个旋转轴的多阶段型时，干泵内的面积大且清洁气体流动路径长，因此也存在沉积在干泵内的工艺副产物的去除效率降低的问题。
为解决上述问题，本发明的主要目的在于，在将多个转子安装在一个旋转轴的增压泵中，通过等离子体装置分解的清洁气体交替地流向增压泵的前部转子区域(主转子部)和后部转子区域(辅助转子部)，然后流向干泵，从而与存在于真空泵内的整个区域的工艺副产物(例如，SiO2粉末)均匀地反应，提高工艺副产物的去除效率。
为此，如图2和图3所示，在构成所述增压泵100的主体的真空泵壳体110的一侧部形成有气体吸入口112，另一侧部形成有与干泵200连接的气体排出口114，特别地，在真空泵壳体110的内部空间形成有隔板116，因此真空泵壳体110的内部被分为与所述气体吸入口112连通的前部空间113和与所述气体排出口114连通的后部空间115。
此时，一个旋转轴120可旋转地安装在所述真空泵壳体110的前部空间113和后部空间115中。
另外，在所述旋转轴120安装有多个转子，所述多个转子包括布置在穿过前部空间113的旋转轴120的主转子122和布置在后部空间115的辅助转子124。
另外，安装在真空泵壳体110的外侧部的马达130可传递动力地连接到所述旋转轴120，并且根据控制器的指令控制马达的速度和扭矩的逆变器140结合到该马达130。
另一方面，利用隔板116将所述真空泵壳体110的内部空间分为前部空间113和后部空间115，并且将主转子122和辅助转子124分别单独地设置在前部空间113和后部空间115中的原因是为了在分散根据马达操作的真空吸入压力引起的气体的吸入负荷的同时防止马达过载。
在此，与前部空间113和后部空间115可连通地连接到所述真空泵壳体110的外部的等离子体装置150单独设置，或者通过支架等一体地安装在真空泵壳体110的外侧部。
优选地，如图2和图3所示，所述等离子体装置150通过第一连接管道152与真空泵壳体110的前部空间113可连通地连接，并且通过第二连接管道154与所述后部空间115可连通地连接。
作为所述等离子体装置150的示例，应用使用变压器耦合等离子体(TransformerCoupled Plasma，TCP)方式的等离子体发生装置。
即，所述等离子体装置150包括：等离子体室150-1，具有中空结构，并且连接有与所述真空泵壳体110的前部空间113连接的第一连接管道152和与后部空间115连接的第二连接管道154；铁氧体芯150-2，安装在该等离子体室150-1的外径部；以及电源部150-3，向该铁氧体芯150-2供应RF400KHz的脉冲电流。
因此，当从所述电源部150-3向铁氧体芯150-2施加脉冲电流时，铁氧体芯150-2将电能转变为磁场并增加磁场密度，从而在整个所述等离子体室150-1中形成磁场，同时可以增加等离子体室150-1内的等离子体密度和强度。
作为所述等离子体装置150的另一示例，其可以包括：等离子体管道，有清洁气体流过；以及线圈，缠绕在该等离子体管道的边缘并从发电机接收电压以产生等离子体，此外，可以应用各种形态的等离子体装置。
因此，本发明的特征在于，将通过由所述等离子体装置150产生的等离子体分解的清洁气体交替地供应到所述真空泵壳体110的前部空间113和后部空间115，从而可以将通过等离子体装置分解的清洁气体均匀地分布在真空泵壳体110内的整个区域，并且使通过等离子体装置分解的清洁气体流向干泵200。
为此，在所述等离子体装置150和所述真空泵壳体110的气体吸入口112之间连接有用于将通过等离子体装置150分解的清洁气体返回到气体吸入口112侧的旁通管道160，并且在该旁通管道160中安装有由控制器170控制打开和关闭的电子开闭阀162，以允许或阻止通过等离子体装置150分解的清洁气体的流动。
所述控制器170被配置为通过对所述逆变器140的电流指令来控制马达转速并且以预定周期控制所述开闭阀162打开或关闭。
因此，如图2所示，通过所述气体吸入口112流入的清洁气体经过安装有所述真空泵壳体110的主转子122的前部空间113而在等离子体装置150中通过等离子体放电被分解后，在开闭阀162被控制为处于打开的状态下，一部分清洁气体经过旁通管道160再次通过气体吸入口112供应到安装有主转子122的前部空间113，以与以粉末形态存在的SiO2发生反应。
或者，如图3所示，通过所述气体吸入口112流入的清洁气体经过安装有所述真空泵壳体110的主转子122的前部空间113而在等离子体装置150中通过等离子体放电被分解后，在开闭阀162被控制为处于关闭的状态下，所述清洁气体供应到安装有辅助转子124的后部空间115，以与以粉末形态存在的作为工艺副产物的SiO2发生反应。
此外，在所述等离子体装置150中通过等离子体放电分解的清洁气体被供应到安装有辅助转子124的后部空间115后，通过气体排出口114流到干泵，从而与存在于干泵内的SiO2发生反应。
因此，将通过等离子体反应分解处理的清洁气体均匀分布在包括所述增压泵100和干泵200的真空泵内的整个区域，从而可以容易地去除真空泵内的整个区域的工艺副产物(例如，SiO2粉末)，并且由此提高清洁真空泵的效率。
同时，在所述真空泵壳体110的气体吸入口112安装有测量真空泵的吸入压力并传递到所述控制器170的压力传感器(P)180。
因此，所述控制器170被构成为向所述逆变器140施加用于调节马达转速的控制信号，以基于压力传感器180的测量信号，将所述真空泵的吸入压力调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体110内部的时间的设定压力。
即，包括所述增压泵100和干泵200的真空泵的吸入压力根据马达130的转速确定，在所述真空泵清洁工艺中，控制器170向逆变器140施加马达转速控制信号，即向增压泵100的马达控制用逆变器140和干泵200的马达控制用逆变器(未示出)施加用于调节马达转速的控制信号，以便基于所述压力传感器180的测量信号将真空泵的吸入压力调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体110内部的时间的设定压力。
例如，在根据所述控制器170的电流指令的逆变器140的控制下，通过将马达130调节至额定转速，从而将真空泵的吸入压力调节至额定压力以进行半导体制造工艺，然而在用清洁气体清洁真空泵的工艺中，在根据所述控制器170的电流指令的逆变器140的控制下，将马达130调节至低于额定转速的速度，从而将真空泵壳体内的吸入压力增加调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体110内部的时间的设定压力。
此时，所述真空泵壳体110内的压力越低于额定压力，对吸入清洁气体的局部区域的清洁效果越好，虽然局部区域的壁面可能由于清洁气体的集中清洁而被腐蚀，但所述真空泵壳体110内的压力越高于额定压力，清洁气体越可以均匀地散布到真空泵壳体的整个空间并且延迟停留时间。
因此，所述控制器170被构成为向所述增压泵100的马达控制用逆变器140和所述干泵200的马达控制用逆变器施加用于调节马达转速的控制信号，以基于压力传感器180的测量信号，将所述增压泵100和干泵200的吸入压力增加调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体110内部的时间的设定压力。
因此，当通过所述等离子体装置150分解的清洁气体交替地供应到真空泵壳体110的前部空间113和后部空间115后流向干泵时，通过将真空泵壳体110的内部压力增加调节至用于延迟清洁气体的停留时间的设定压力，可以增加清洁气体的停留时间，从而增加清洁气体与SiO2粉末等反应的时间，可以进一步提高SiO2粉末的去除效率。
另一方面，在所述真空泵壳体110的气体排出口114可以进一步安装有气体副产物检测器(EPD)190，所述气体副产物检测器测量与SiO2粉末结束反应的气体的副产物量并传递到所述控制器170。
优选地，如图2和图3所示，所述气体副产物检测器190安装在所述干泵200的出口管道202处并且测量与工艺副产物结束反应的气体的副产物量并传递到所述控制器170，这是因为可以测量通过增压泵100以及干泵200内并且与工艺副产物结束反应的气体的副产物量。
例如，所述气体副产物检测器190可以采用测量与SiO2粉末结束反应的气体(SiF4)的浓度或含量的一种气体浓度检测器。
因此，基于气体副产物检测器190的检测信号，当副产物量(例如，与SiO2粉末结束反应的气体(SiF4)的浓度)小于阈值时，所述控制器170被配置成通过控制在停止驱动所述等离子体装置150的同时将马达130的驱动恢复至原始速度，当副产物量(例如，与SiO2粉末结束反应的气体(SiF4)的浓度)为阈值以上时，所述控制器170通过控制在保持驱动等离子体装置的同时保持调节马达130的转速。
即，基于气体副产物检测器190的检测信号，当副产物量(例如，与SiO2粉末结束反应的气体(SiF4)的浓度)小于阈值时，判断为真空泵的清洁达到期望的水平，所述控制器170通过控制中断供应清洁气体、停止驱动所述等离子体装置150并将马达130的驱动恢复至原始速度，另一方面，当副产物量(例如，与SiO2粉末结束反应的气体(SiF4)的浓度)为阈值以上时，判断为真空泵的清洁尚未完成，所述控制器170通过控制保持驱动等离子体装置并保持调节马达130的转速。
在此，以下将参照图2至图5对具有上述构造的本发明的排出流体处理系统的操作流程进行说明。
首先，为了进行所述真空泵的清洁工艺，从作为供气源的气箱中将Ar气体和/或NF3气体等清洁气体通过真空泵壳体110的气体排出口114供应到真空泵壳体110内(S101)。
随后，所述清洁气体通过气体吸入口112并经由真空泵壳体110的主转子122所存在的前部空间113后通过第一连接管道152供应到等离子体装置150(S102)。
因此，作为所述清洁气体的Ar气体和NF3气体通过所述等离子体装置150的等离子体放电被分解为Ar气体、N2气体和F2气体(此时Ar气体用作提高等离子体效率的用途)，或者当所述清洁气体为单独的NF3气体时，其被分解为N2气体和F2气体(S103)。
此时，所述旁通管道160的开闭阀162在所述控制器170的控制下以预定周期打开和关闭。
因此，当所述开闭阀162被打开时(S104)，在等离子体装置150中分解的清洁气体经由旁通管道160通过真空泵壳体110的气体排出口114，然后进入真空泵壳体110的主转子122所存在的前部空间113并且与前部空间113内的工艺副产物(例如，SiO2粉末)发生反应(S106)。
此外，分解的所述清洁气体与工艺副产物(例如，SiO2粉末)反应并转化为SiF4气体、NxO气体、N2气体等，并且经过等离子体装置150、第二连接管道154和后部空间115并通过气体排出口114排出到干泵200。
另一方面，当所述开闭阀162被关闭时(S104)，在等离子体装置150中分解的清洁气体进入真空泵壳体110的辅助转子124所存在的后部空间115并与后部空间115内的工艺副产物(例如，SiO2粉末)反应(S107)，分解的清洁气体与工艺副产物(例如，SiO2粉末)反应并转化为SiF4气体、NxO气体、N2气体等并通过气体排出口114排出到干泵200。
此时，可以进一步包括以下步骤：在分解的所述清洁气体供应到前部空间113或后部空间115之前或在供应过程中，所述控制器170基于压力传感器180的测量信号控制马达130的速度，将真空泵的吸入压力增加调节至设定压力(S105)。
例如，在根据所述控制器170的电流指令的逆变器140的控制下，将增压泵的马达130调节至额定转速，从而将真空泵的吸入压力调节至额定压力以进行半导体制造工艺，然而在用清洁气体清洁真空泵的工艺中，基于步骤S105，在根据控制器170的电流指令的逆变器140的控制下，调节马达130减速至低于额定转速的速度，从而将真空泵壳体内的吸入压力增加调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体110内部的时间的设定压力。
另外，在根据所述控制器170的电流指令的干泵的马达控制用逆变器的控制下，干泵的马达(未示出)也被调节至低于额定转速的速度，从而可以将干泵用壳体的内部压力增加调节至用于延迟清洁气体的停留时间的设定压力。
因此，当通过所述等离子体装置150分解的清洁气体交替地供应到增压泵100的真空泵壳体110的前部空间113和后部空间115时，可以增加其停留时间，从而增加清洁气体与工艺副产物(例如，SiO2粉末)等反应的时间，可以进一步提高增压泵100内的工艺副产物(例如，SiO2粉末)的去除效率。
此外，在通过所述等离子体装置150分解的清洁气体交替地供应到真空泵壳体110的前部空间113和后部空间115后，在通过气体排出口114排出到干泵200的同时延迟停留在干泵内的时间，并且与诸如SiO2粉末的工艺副产物反应，还可以提高干泵200内的工艺副产物的去除效率。
同时，安装在所述干泵200的出口管道202的气体副产物检测器190测量与工艺副产物(例如，SiO2粉末)结束反应的清洁气体的工艺副产物量(S108)。
接着，所述控制器170基于气体副产物检测器190的检测信号，将测量的工艺副产物量(例如，与SiO2粉末结束反应的气体(SiF4)的浓度)与阈值进行比较(S109)。
当比较结果为所述工艺副产物量(例如，与SiO2粉末结束反应的气体(SiF4)的浓度)为阈值以上时，判断为真空泵的清洁尚未完成，控制器170通过控制保持驱动等离子体装置150并保持调节马达130的转速(S110)。
另一方面，当所述工艺副产物量(例如，与SiO2粉末结束反应的气体(SiF4)的浓度)小于阈值时，判断为真空泵的清洁达到期望的水平，控制器170通过控制中断供应清洁气体、停止驱动所述等离子体装置150并将马达130的驱动恢复至原始速度(S111)。
因此，当通过等离子体装置分解的清洁气体在与诸如SiO2粉末的工艺副产物结束反应后通过气体排出口114排出时，排出的气体中包含的副产物的程度由气体副产物检测器190测量，因此，当副产物为阈值以上时，保持驱动等离子体装置和马达，通过等离子体反应分解处理的清洁气体继续与真空泵内的工艺副产物反应，从而可以保证真空泵的清洁始终能够处于干净的状态。
此外，通过等离子体放电分解的清洁气体通过增压泵100的真空泵壳体110的气体排出口114继续流向干泵200，还与存在于干泵内的工艺副产物(例如，SiO2)反应，从而可以容易地去除干泵200内的诸如SiO2粉末的工艺副产物。
如上所见，将通过等离子体反应分解处理的清洁气体均匀地分布在包括所述增压泵100和干泵200的真空泵的整个区域，可以容易地去除在真空泵内的整个区域的工艺副产物，从而可以提高真空泵的清洁效率。
另一方面，连接所述等离子体装置150和所述真空泵壳体110之间的第一连接管道152和第二连接管道154暴露于外部，并且所述旁通管道160也暴露于外部，因此泵的整体外观尺寸增加、外观结构变复杂并且有可能与周围部件发生干涉。
为解决上述问题，如图7所示，为了将等离子体装置150集成到所述真空泵壳体110中，用于连接形成在等离子体装置内的旁通管道的旁通管道连接孔161直接形成在所述真空泵壳体110中，并且可以直接形成有连接到所述等离子体装置150以循环气体的前部空间连接通路117和后部空间连接通路118。
此外，如图8和图9所示，与所述旁通管道连接孔161连通的旁通管道160可以直接形成在所述等离子体装置150中。
因此，可以去除连接所述等离子体装置150和所述真空泵壳体110之间的第一连接管道152和第二连接管道154，并且由于所述旁通管道160也形成在等离子体装置150内而不暴露于外部，可以减少泵的整体外观尺寸、简化外观结构并且防止与周围部件发生干涉。

Claims (12)

1.一种半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，包括：
真空泵壳体，一侧部形成有气体吸入口，另一侧部形成有与干泵连接的气体排出口；
隔板，将所述真空泵壳体的内部空间分为与所述气体吸入口连通的前部空间和与所述气体排出口连通的后部空间；
旋转轴，可旋转地安装在所述真空泵壳体的前部空间和后部空间；
多个主转子，安装在所述旋转轴并配置在前部空间中；
多个辅助转子，安装在所述旋转轴并配置在后部空间中；
马达，连接到所述旋转轴；
逆变器，控制所述马达的驱动；
等离子体装置，通过第一连接管道可连通地与所述前部空间连接，并且通过第二连接管道可连通地与所述后部空间连接；
旁通管道，连接到所述等离子体装置和所述真空泵壳体的气体吸入口之间；
开闭阀，安装在所述旁通管道中；以及
控制器，通过所述逆变器控制马达转速，并且以预定周期控制所述开闭阀打开和关闭。
2.根据权利要求1所述的半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，
通过所述气体吸入口流入的清洁气体经过安装有所述主转子的前部空间并在等离子体装置中通过等离子体放电分解后，部分所述清洁气体经过被控制为打开的开闭阀和旁通管道再次通过气体吸入口供应到安装有主转子的前部空间，
或者通过所述气体吸入口流入的清洁气体经过安装有所述主转子的前部空间并在等离子体装置中通过等离子体放电分解后，在开闭阀被控制为关闭的状态下，供应到安装有辅助转子的后部空间后，排出到干泵。
3.根据权利要求1所述的半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，
在所述气体吸入口安装有测量真空泵壳体的压力并传递到所述控制器的压力传感器。
4.根据权利要求3所述的半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，
所述控制器被构成为向逆变器施加用于调节以降低马达转速的控制信号，以基于压力传感器的测量信号，将所述增压泵的吸入压力增加调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体内部的时间的设定压力。
5.根据权利要求1所述的半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，
在所述真空泵壳体的气体排出口或所述干泵的出口管道处安装有副产物检测器，所述副产物检测器测量与工艺副产物结束反应的气体的副产物量并传递到所述控制器。
6.根据权利要求5所述的半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，
当副产物检测器的检测结果为副产物量为阈值以上时，所述控制器通过控制保持驱动等离子体装置并保持调节马达的转速，当副产物量小于阈值时，所述控制器通过控制中断供应清洁气体、停止驱动等离子体装置并将马达的驱动恢复至原始速度。
7.根据权利要求1所述的半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，
在所述真空泵壳体形成有用于连接旁通管道的旁通管道连接孔以及连接到所述等离子体装置以循环气体的前部空间连接通路和后部空间连接通路。
8.根据权利要求7所述的半导体制造设备的排出流体处理系统，其特征在于，
在所述等离子体装置内直接形成有与所述旁通管道连接孔连通的旁通管道。
9.一种半导体制造设备的排出流体处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
清洁气体供应到真空泵壳体内；
所述清洁气体在经由主转子所存在的前部空间后供应到等离子体装置；
通过所述等离子体装置的等离子体放电分解所述清洁气体；
当连接到所述等离子体装置与所述真空泵壳体的气体吸入口之间的旁通管道的开闭阀被打开时，在等离子体装置中分解的清洁气体经由旁通管道进入所述前部空间，并与前部空间内的工艺副产物发生反应；
当所述开闭阀被关闭时，在等离子体装置中分解的清洁气体进入真空泵壳体的后部空间，并与后部空间内的工艺副产物发生反应；以及
与工艺副产物反应的清洁气体排出到干泵。
10.根据权利要求9所述的半导体制造设备的排出流体处理方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
在分解的所述清洁气体供应到前部空间或后部空间之前或在供应过程中，控制器基于压力传感器的测量信号控制马达的速度，将真空泵的吸入压力增加调节至设定压力。
11.根据权利要求10所述的半导体制造设备的排出流体处理方法，其特征在于，
在根据所述控制器的电流指令的逆变器的控制下，调节马达减速至低于额定转速的速度，将真空泵的吸入压力增加调节至用于延迟清洁气体停留在真空泵壳体内部的时间的设定压力。
12.根据权利要求9所述的半导体制造设备的排出流体处理方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
安装在干泵的出口管道的气体副产物检测器测量与工艺副产物结束反应的清洁气体的工艺副产物量；
将测量的工艺副产物量与阈值进行比较；
当比较结果为所述工艺副产物量为阈值以上时，判断为真空泵的清洁尚未完成，控制器通过控制保持驱动等离子体装置并保持调节马达的转速；以及
当所述工艺副产物量小于阈值时，判断为真空泵的清洁达到期望的水平，控制器通过控制中断供应清洁气体、停止驱动所述等离子体装置并将马达的驱动恢复至原始速度。
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