CN118080160A - 一种利用气体放电保护半导体工艺中真空泵的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用气体放电保护半导体工艺中真空泵的方法及装置。本方法为：1)在半导体制造工艺中的真空室与真空泵之间，自上而下依次设置冷凝模块、等离子体发生模块、导流模块和集尘模块；2)冷凝模块对从真空室中排出的残气进行降温，促进废气中的物质凝结为颗粒后输入等离子体发生模块；3)等离子体发生模块放电产生等离子体，在废气的流经通道上形成一等离子体区域，用于对废气中的颗粒进行充电；4)导流模块产生用于排斥带电颗粒的电场，使带电颗粒远离塔型结构的侧壁后向下运动落入集尘模块的收集槽，将滤除颗粒物后的残气经集尘模块的排气口输出。本发明具有操作方便、全天候、高效率以及低成本的优势。

Description

一种利用气体放电保护半导体工艺中真空泵的方法及装置
技术领域
本发明属于半导体制作工艺中颗粒物去除技术领域，涉及一种利用气体放电保护半导体工艺流程中真空泵的方法及装置。
背景技术
在半导体制造工艺中会不可避免的形成许多微纳米级的颗粒物，这些颗粒物的出现不仅降低了晶圆的良品率，还会对真空室和排气系统形成污染。因此，去除颗粒污染物是半导体制造工艺中的关键一环。颗粒物一方面来源于工厂加工生产环境，另一方面来源于流片工艺中复杂气相反应生成的各种尺度的固体颗粒，其中在流片过程中产生的颗粒物是最主要来源。据统计，对于1mm设计线宽的4M DRAM生产中，其污染颗粒物50％是由于工厂加工生产环境产生的，其余50％的颗粒物是由于流片工艺所产生的。到了0.5mm线宽的16MDRAM生产中，由流片工艺产生的颗粒物增加到60％；在0.35mm线宽的64M DRAM生产中，由流片工艺产生的颗粒物便增加到75％；而在0.25mm线宽的256M DRAM生产中，由流片工艺产生的颗粒物将高达90％，成为最主要的污染源。
目前半导体制造领域的真空系统如图1所示，真空泵通过前级真空管道与真空腔室相连接，并维持腔室内的真空环境；真空泵排气通过排气管道与尾气处理设备相连接，尾气处理设备将有害气体进行处理之后，通过尾气排放进到工厂的厂务排放总管道。因此，颗粒物必然随着气相反应后的残气进入排气系统，并对排气系统形成污染。一方面，颗粒物在通过排气管道时会吸附于管道壁上，且很难脱落，形成永久性污染。另一方面，流过排气管道的颗粒物最终会进入分子泵等抽真空设备，这些微纳米级颗粒物对分子泵的正常工作形成严重威胁。由于分子泵是全天候持续工作的，以维持真空室里的真空度，因此颗粒物会在分子泵内不断的积累，严重影响分子泵寿命。通常情况下，每隔1个月就需要停机维护分子泵，去除分子泵里的颗粒污染物。如果不能及时去除这些颗粒物，分子泵就会损坏。无论是停机维护还是更换新分子泵，都会影响半导体制造工艺的连续运行，增加系统成本。因此，去除排气系统中的颗粒物是目前半导体制造领域的一个关键技术问题。
在前级真空管道以及排气管道增加保温功能，维持管道的高温，从而达到抑制颗粒物产生的目的，此方法采用较为常见，如图2所示。此方式的缺点是，在腔室中生成的颗粒物还是会在后续的真空系统中累积，从而增加真空系统的负担，不能根本解决问题。
采用相反的思路，在前级真空管道中，增加冷阱，使得活化性气态迅速凝结或者结合成颗粒，从而去除，如图3所示。此方式的缺点是，由于管道内气体流速过大，从而使得冷阱难以发挥有效的作用。
发明内容
本发明的目的是为了解决半导体制造领域颗粒污染损伤真空泵的关键技术问题，提出了一种半导体制造中残气颗粒物去除以保护真空泵的方法及装置，本发明具有操作方便、全天候、高效率以及低成本的优势。
本发明的技术方案为：
一种利用气体放电保护半导体工艺中真空泵的方法，其步骤包括：
1)在半导体制造工艺中的真空室与真空泵之间，自上而下依次设置冷凝模块、等离子体发生模块、导流模块和集尘模块；所述导流模块为金属丝或金属网构成的塔型结构且塔尖朝上放置；所述集尘模块的底部边缘具有收集槽，所述集尘模块的底部直接设有排气口；
2)冷凝模块对从所述真空室中排出的残气进行降温，促进所述废气中的物质凝结为颗粒后输入所述等离子体发生模块；
3)所述等离子体发生模块放电产生等离子体，在所述废气的流经通道上形成一等离子体区域，用于对所述废气中的颗粒进行充电形成带电颗粒后进入所述导流模块所在区域；
4)所述导流模块产生用于排斥所述带电颗粒的电场，使所述带电颗粒远离所述塔型结构的侧壁后向下运动落入所述收集槽，将滤除颗粒物后的残气经所述排气口输出；
5)所述排气口通过排气管与所述真空泵连接，用于将经所述排气口输出的气体经所述真空泵排出。
进一步的，所述等离子体发生模块、导流模块位于一圆筒B内；所述导流模块的电场使所述带电颗粒远离所述塔型结构的侧壁向所述圆筒B侧壁运动；所述等离子体在所述圆筒B的内壁表面形成一鞘层电场，所述带电颗粒在所述鞘层电场作用下远离所述圆筒B的内壁表面并在重力作用下落入所述收集槽。
进一步的，所述圆筒B的内径为160mm、外径为165mm、长200mm；所述导流模块为金属网构成的单一锥形结构，所述单一锥形结构的高度为100mm、宽度为120mm，金属网的网格半径不大于2mm。
进一步的，所述冷凝模块包括一圆筒A和一冷凝管；所述圆筒A的上端与所述真空室的废气排出口连接，所述圆筒A的下端与所述圆筒B的上端连接；所述水冷管缠绕在所述圆筒A的外壁，用于对废气进行冷却；所述圆筒A内径为160mm、外径为165mm、长400mm。
进一步的，所述等离子体发生模块包括竖直平行放置的第一金属极板和第二金属极板，所述第一金属极板和第二金属极板对称放置于圆筒B的轴线两侧；所述第一金属极板通过所述圆筒B侧壁上的接口与所述圆筒B外的电源系统电相连，所述第二金属极板与地线连接，用于放电产生所述等离子体，对所述废气中的颗粒进行充电形成带负电的颗粒；所述导流模块通过所述等离子体在其表面形成的鞘层电场排斥所述带电颗粒，或者所述导流模块通过所述圆筒B侧壁上的接口与所述圆筒B外的负压电源电相连，产生用于排斥所述带电颗粒的电场。
进一步的，所述等离子体发生模块采用感性耦合放电产生所述等离子体；所述导流模块为螺旋多层金属网。
一种利用气体放电保护半导体工艺中真空泵的装置，其特征在于，包括冷凝模块、等离子体发生模块、导流模块和集尘模块；所述冷凝模块、等离子体发生模块、导流模块和集尘模块自上而下依次设置在半导体制造工艺中的真空室与真空泵之间；所述导流模块为金属丝或金属网构成的塔型结构且塔尖朝上放置；所述集尘模块的底部边缘具有收集槽，所述集尘模块的底部直接设有排气口；
所述冷凝模块，用于对从所述真空室中排出的残气进行降温，促进所述废气中的物质凝结为颗粒后输入所述等离子体发生模块；
所述等离子体发生模块，用于放电产生等离子体，在所述废气的流经通道上形成一等离子体区域，用于对所述废气中的颗粒进行充电形成带电颗粒后进入所述导流模块所在区域；
所述导流模块产生，用于排斥所述带电颗粒的电场，使所述带电颗粒远离所述塔型结构的侧壁后向下运动落入所述收集槽，将滤除颗粒物后的残气经所述排气口输出；
所述排气口通过排气管与所述真空泵连接，用于将经所述排气口输出的气体经所述真空泵排出。
本发明包括4个模块：冷凝模块、等离子体发生模块、导流模块和集尘模块，这4个模块依次设置于半导体制造排气系统的管道上，通常依序自上而下竖直地设置在真空室与真空泵之间。
冷凝模块指在所设最上层管道外部螺旋环绕一根细冷凝管，从下部开口通入冷水，从上部端口流出，对管道内的残气进行降温，促进颗粒生长，保证残气内包含的各种物质凝结反应完全，尽量减少残气流过本发明所设置的结构后再次生长成颗粒。
等离子体发生模块主要用于产生均匀的等离子体，常用的方法有容性耦合等离子体(CCP)、感性耦合等离子体(ICP)和直流(DC)放电等。产生均匀的等离子体的目的是为了获得空间较为均匀的电子离子分布。当残气颗粒物流过均匀的等离子体时，等离子体中的电子和离子会与颗粒物碰撞并吸附于颗粒物表面，实现对颗粒物的充电。当电子充电电流与离子充电电流达到平衡时，颗粒物获得的电荷量达到稳态。由于电子质量远小于离子质量，电子的热速度远大于离子的热速度，因此，通常颗粒物最终呈负电性。通过调节放电参数来改变电子密度等参量，最终可以控制颗粒物的带电量。总之，等离子体模块目的是产生均匀的等离子体，并对流经的颗粒物充电。
导流模块指带有负偏压的栅网结构，例如塔形螺旋栅网、圆锥形栅网和锲形栅网等等，其特征是上尖下宽，其目的是利用栅网自身的负偏压来排斥负电性的颗粒物，形成阻挡颗粒物作用，将排气管道内的颗粒物推向管道侧壁。导流模块与等离子体模块相邻设置。当颗粒物流经等离子体模块充电后，进入导流模块。受负偏压栅网结构表面的电场的排斥作用，带负电的颗粒物将沿着栅网结构表面运动。半导体制造真空室中产生的残气颗粒物进入排气管道后在管道内呈均匀的密度分布。当颗粒物到达导流模块后，将沿着上尖下宽的栅网结构向排气管道侧壁运动，并集中于侧壁附近，因此管道中心不再有颗粒物。颗粒物流过导流模块后，进入集尘模块。
集尘模块主要功能是通过设置于金属圆筒上端的收集槽对来自导流模块的颗粒物进行收集。根据实际需要，可以设置不同形状与尺寸的收集槽结构。排气管道内的颗粒物随气流以及受重力作用沿栅网表面从管道中心向管道侧壁运动，在通过导流模块后自然落入集尘模块的收集槽内，实现颗粒物的收集。排气管道内的颗粒物依次经过这4个模块后最终被收集在集尘模块。由于等离子体模块和导流模块自身带负偏压，对带负电的颗粒物形成排斥作用，因此颗粒物不会对这两个模块形成污染，也就是这两个模块不需要清洗。集尘模块可根据实际情况，定期取下进行清洗即可。
本发明方法主要包括如下步骤：
A.设置3节圆筒A、圆筒B和圆筒C，所述3节圆筒利用法兰接入半导体制造工艺排气系统管道中，接于真空室与真空泵之间的竖直管道上，且所述圆筒A在上部，所述圆筒B在中部，所述圆筒C在下部。所述圆筒A，圆筒B和圆筒C的材质可为金属或玻璃。
B.所述圆筒A为冷凝模块的一部分，在圆筒A外壁上贴壁螺旋缠绕一组细管，从下方管口向细玻璃管管内通入冷水，从上方管口流出。
C.所述圆筒B内包含等离子体发生模块和导流模块。在所述圆筒B内的上端设置等离子体发生模块，即竖直平行放置的2块金属极板，即第一金属极板和第二金属极板，所述第一金属极板和第二金属极板对称放置于圆筒B的轴线两侧。所述第一金属极板通过所述圆筒B侧壁上的接口与所述圆筒B外的电源系统相连。
D.在所述圆筒B内的下端设置导流模块，即塔形金属丝线(网)，塔尖向上放置，塔底与所述圆筒B不接触，竖直位置略低于所述第一金属极板和第二金属极板。
E.所述圆筒C包含集尘模块，所述圆筒C的上端口的设置收集槽，内部半径小于所述圆筒B，并与所述圆筒B下端口用法兰相接，用于收集所述圆筒B排出的颗粒物。
F.当残气从半导体工艺腔室内排出时，首先经过圆筒A，在冷凝管的作用下，促进颗粒生长并凝结。
G.打开电源系统，形成气体放电，产生均匀的等离子体。通过控制电源功率等来得到所需要的等离子体。所述塔形金属丝线(网)在等离子体中充电，呈电负性。所述塔形金属丝线(网)也可单独与所述圆筒B外的负压电源相连，以便精确控制所述塔形金属丝线(网)的电位。
H.当电负性颗粒物受重力随气流继续向下运动并接近所述带负电性塔形金属丝线(网)附近时，带负电的颗粒物受所述塔形金属丝线(网)表面电场排斥，并沿所述塔形金属丝线(网)表面向下并向所述圆筒B侧壁运动。当颗粒物流动到所述圆筒C上端的收集槽处，自然落入收集槽，完成残气中颗粒物的收集过程。
I.在一定的工作时间后，将所述圆筒C从排气管道取出，清洗收集槽内的颗粒物，再次安装回原位即可继续进行残气中颗粒物回收过程。
步骤A所述3节圆筒尺寸可根据工厂实际排气管道尺寸进行设置。
步骤B设置所述螺旋型细管的目的是为对残气降温，使其中化学成分进行充分冷凝反应凝结成颗粒物，进一步被收集，提高残气的净化效率，降低后续流程中生成颗粒物对真空泵造成损伤的概率。
步骤C所述第一金属极板和第二金属极板分别接电源与地，目的是在所述第一金属极板和第二金属极板之间利用气体放电产生均匀的等离子体。电源使用射频电源，频率为13.56兆赫兹，功率范围为2-200W,也可以使用交流放电，电源频率几十至几百千赫兹。此外，也可以使用感性耦合放电产生等离子体(不再需要设置所述第一金属极板和第二金属极板)，此时圆筒B材质须为玻璃，在所述圆筒B外设置金属线圈，通过给金属线圈施加射频高压信号，在所述圆筒B内产生均匀的感性耦合等离子体。
步骤D设置所述塔形金属丝线(网)主要目的有二：其一，在塔形金属丝线(网)上形成负电位以便对后续的带负电颗粒物形成排斥阻挡作用；其二，对下落的颗粒物运动轨迹进行引导，使颗粒物沿塔形金属丝线(网)表面向下并向两侧运动，最终到达所述圆筒C收集槽内实现收集。所述塔形金属丝线(网)的负电位可选择2种途径实现。一种是将所述塔形金属丝线(网)直接置于等离子体环境中，所述塔形金属丝线(网)会自动充电形成一定的负电位，即金属网充电通过吸附电子离子充电形成负电位，这个负电位排斥电子，进而再形成鞘层。另外一种方法为将所述塔形金属丝线(网)单独与所述圆筒B外的负压电源相连，以便精确控制所述塔形金属丝线(网)的电位。
步骤C所述金属极板位置略高于所述塔形金属丝线(网)，目的是当颗粒物自上向下随残气流经所述圆筒B时，先经过等离子体区域进行充电，之后在向下运动过程中被所述塔形金属丝线(网)的负电位排斥，沿表面向所述圆筒C上端的收集槽内运动。
步骤E所述金属圆筒C上的收集槽尺寸可根据需要设置，收集槽体积越大，可收集颗粒物越多，即利用所述方法设计的去除颗粒物装置的连续工作时间越长。
步骤G所述产生的等离子体中包含有电子、正离子、负离子以及各种活性基团等。当颗粒物进入到等离子体后，由于电子质量远小于其它粒子质量，电子运动速度远大于其它粒子的速度，因此，电子先到达并吸附于颗粒物表面。当电子充电电流和其它粒子的充电电流达到平衡时，颗粒物带电量基本达到稳态，并呈电负性。
步骤G所述产生的等离子体在所述圆筒B的内壁表面产生鞘层，鞘层电场对电负性颗粒物施加远离所述圆筒B的内壁表面的电场力，因此颗粒物不能到达所述圆筒A的内壁表面，避免了颗粒物对所述圆筒B的污染。
步骤H是利用所述塔形金属丝线(网)表面电场将步骤E中带负电颗粒物引导到所述圆筒C的上法兰收集槽内完成收集。
本发明的优点如下：
本发明所述方法极大程度上保护了真空系统的后级真空泵，去除半导体制造工艺残气中颗粒物效率理论上可达100％，能够实现绿色环保，无颗粒物排放。利用本发明所述方法设计的装置可以常年运行，且设备成本非常低廉。
附图说明
图1为半导体制造领域的真空系统原理图。
图2为增加保温功能的真空系统原理图。
图3为增加冷却功能的真空系统原理图。
图4为本发明实施例1的结构示意图。
图5为发明实施例2的结构示意图。
附图标记：1-半导体工艺腔；2-圆筒A；3-冷凝管；4-颗粒物；5-圆筒B；6-驱动电极；7-外部电源；8-接地电极；9-地线；10-金属丝线(网)；11-负压电源；12-圆筒C；13-收集槽；14-排气管；15-真空泵；16-螺旋多层金属网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图4示，半导体工艺腔1中的残气流出后，进入预先设置好的圆筒A中，圆筒A内径为160mm，外径为165mm，长400mm，为金属材质。在圆筒A外设冷凝管3，从下管口通入冷水，水温控制在10℃以下，经过螺旋管后从上管口流出，残气中冷凝反应生成的颗粒物4随残气一同流入圆筒B。
圆筒B内径为160mm,外径为165mm,长200mm,为石英玻璃材质，上端与圆筒A相连。在圆筒B内竖直平行放置2块金属极板，作为驱动电极6和接地电极8，长80mm，宽60mm，厚0.5mm，用固定装置固定于圆筒B内壁附近，距离圆筒B的顶部20mm，距离圆筒B中心轴线距离30mm；用包裹绝缘层的导线将驱动电极6通过圆筒B侧壁上的通电接口与外部电源7相接，外部电源7为射频电源，其功率为100W，频率为13.56MHz，接地电极8与地线9相连。射频电源7工作后，可在驱动极板6和接地电极8间产生均匀的等离子体。在两电极下方设置一塔形金属丝线(网)10，塔形金属丝线(网)10可通过导线与外加附加负压电源11相接，外加负压电源11电压大小为-100V，所述塔形金属丝线(网)10设置位置略低于驱动极板6和接地电极8的位置，距圆筒B顶端竖直距离150mm。
在圆筒B下方设置另一圆筒C，圆筒B与圆筒C用法兰连接，接口下方侧壁上设置一收集槽13，宽20mm，深30mm。圆筒C另一端通过排气管14与真空泵15相连。净化后的残气通过真空泵排出。
操作时，打开射频电源7与负压电源11，驱动极板6和接地电极8之间产生均匀的等离子体，从半导体工艺腔1中流出的残气和颗粒物4进入圆筒B，在经过驱动极板6和接地电极8中间的等离子体时，会吸附大量电荷，由于电子的运动速度大于离子的运动速度，所以当颗粒物的带电量达到稳定时会携带负电。在经过电极后，带负电的颗粒物会受到负电势金属丝线(网)10的排斥作用，向圆筒B侧壁运动，随后落入圆筒C的收集槽13内，而残气在通过负电势金属丝线(网)10时不受影响。
对于残气颗粒物的收集，金属丝线(网)10起着至关重要的作用，因此，金属丝线(网)的尺寸参数选择需要严格控制。首先，金属丝线(网)的高度不宜太低且足够宽，保证尘埃颗粒有足够的时间向圆筒B的侧壁运动；其次，导流模块越长，会占用更多的空间，因此金属丝线(网)的高度也不宜太高；最后，金属丝线(网)的网格半径应不大于2mm，以保证颗粒物不会被残气气流冲过金属丝线(网)。经过我们的多次测试，金属丝线(网)10的高度在100mm，底部直径为120mm，网格半径在1mm时残气颗粒物的去除效果最好。
对于落在收集槽13内的颗粒物，需要定期打开圆筒C进行清洗，清洗的频率视使用时间而定，不应使收集槽内的颗粒物过多，否则会导致收集槽变浅无法收集颗粒物而降低净化效率。若向收集槽内加入一定的吸附剂，防止落入收集槽内的颗粒物再次被气流吹出，则净化效果更好。
本实施例中以人为持续不断投入松花粉颗粒为例来测试收集效率。实验中将系统的气压维持在80帕，并将5.631克平均粒径约为40微米的松花粉颗粒均匀的缓慢的撒入到圆筒A中。这些颗粒绝大部分经过所述方法进行有效收集，进入到收集槽13。实验后测量收集槽13内的颗粒物为5.326克，收集效率达94.6％。
本发明采用等离子体环境使半导体制造中残气颗粒物带电，进而通过控制残气颗粒物的运动达到净化残气保护后级真空泵的目的。本发明所采用的设备简便且可重复使用，成本低廉，节能环保，能够灵活安装于尾气处理流程中，净化效率高，保护性好，对工业生产和保护环境具有重要意义。
实施例2
如图5所示，半导体工艺腔1中的残气流出后，进入预先设置好的圆筒A中，圆筒A内径为160mm，外径为165mm，长400mm，为金属材质。在圆筒A外设冷凝管3，从下管口通入冷水，水温控制在10℃以下，经过螺旋管后从上管口流出，残气中生成的颗粒物4随残气一同流入圆筒B。
圆筒B内径为160mm，外径为165mm，长300mm，由石英制成，上端与上圆筒B相连。在圆筒B内竖安装螺旋多层金属网16，距离圆筒顶部100mm；用包裹绝缘层的导线将螺旋多层金属网16通过圆筒侧壁上的通电接口与外部射频电源7相接，射频电源7的功率为100W，频率为13.56MHz。从工艺腔通入残气且射频电源7工作后，可在螺旋多层金属网16周围产生均匀的等离子体。
操作时，打开射频电源7，圆筒B内螺旋多层金属网16附近会充满均匀的等离子体，从半导体工艺腔1中流出的残气和颗粒物进入圆筒B中的等离子体时，会吸附大量电荷，由于电子的运动速度大于离子的运动速度，所以当颗粒物的带电量达到稳定时会携带负电。在经过螺旋多层金属网16时，带负电的颗粒物会受到螺旋多层金属网16的排斥作用，向圆筒B侧壁运动，随后落入圆筒C的收集槽13内，而残气在通过负电势金属丝线(网)16时不受影响。
对于残气颗粒物的收集，螺旋多层金属网16起着至关重要的作用，因此，金螺旋多层金属网16的尺寸参数选择需要严格控制。首先，螺旋多层金属网16的高度不宜太低且足够宽，保证尘埃颗粒有足够的时间向圆筒B的侧壁运动；其次，导流模块越长，会占用更多的空间，增加成本，因此螺旋多层金属网16高度也不宜太高；最后，螺旋多层金属网16的网格半径应不大于5mm，以保证颗粒物不会被残气气流冲过螺旋多层金属网16。经过我们的多次测试，螺旋多层金属网16的高度在150mm，底部直径为130mm，网格半径在3mm时残气颗粒物的去除效果最好。
与实施例1不同，实施例2无需在圆筒内放置两块金属电极，且增多了金属网的层数，等离子体几乎充满整个圆筒内，无需担心颗粒物从金属极板和圆筒侧壁间流过导致其带负电少或带正电而影响去除效率。
对于落在收集槽13内的颗粒物，需要定期打开圆筒C进行清洗，清洗的频率视使用时间而定，不应使收集槽内的颗粒物过多，否则会导致收集槽变浅无法束缚颗粒物而降低净化效率。若向收集槽内加入一定的吸附剂，防止落入收集槽内的颗粒物再次被气流吹出，则净化效果更好。
本发明采用等离子体环境使半导体制造中残气颗粒物带电，进而通过控制残气颗粒物的运动达到净化残气保护后级真空泵的目的。本发明所采用的设备简便且可重复使用，成本低廉，节能环保，能够灵活安装于尾气处理流程中，净化效率高，保护性好，对工业生产和保护环境具有重要意义。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种利用气体放电保护半导体工艺中真空泵的方法，其步骤包括：
1)在半导体制造工艺中的真空室与真空泵之间，自上而下依次设置冷凝模块、等离子体发生模块、导流模块和集尘模块；所述导流模块为金属丝或金属网构成的塔型结构且塔尖朝上放置；所述集尘模块的底部边缘具有收集槽，所述集尘模块的底部直接设有排气口；
2)冷凝模块对从所述真空室中排出的残气进行降温，促进所述废气中的物质凝结为颗粒后输入所述等离子体发生模块；
3)所述等离子体发生模块放电产生等离子体，在所述废气的流经通道上形成一等离子体区域，用于对所述废气中的颗粒进行充电形成带电颗粒后进入所述导流模块所在区域；
4)所述导流模块产生用于排斥所述带电颗粒的电场，使所述带电颗粒远离所述塔型结构的侧壁后向下运动落入所述收集槽，将滤除颗粒物后的残气经所述排气口输出；
5)所述排气口通过排气管与所述真空泵连接，用于将经所述排气口输出的气体经所述真空泵排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体发生模块、导流模块位于一圆筒B内；所述导流模块的电场使所述带电颗粒远离所述塔型结构的侧壁向所述圆筒B侧壁运动；所述等离子体在所述圆筒B的内壁表面形成一鞘层电场，所述带电颗粒在所述鞘层电场作用下远离所述圆筒B的内壁表面并在重力作用下落入所述收集槽。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述圆筒B的内径为160mm、外径为165mm、长200mm；所述导流模块为金属网构成的单一锥形结构，所述单一锥形结构的高度为100mm、宽度为120mm，金属网的网格半径不大于2mm。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷凝模块包括一圆筒A和一冷凝管；所述圆筒A的上端与所述真空室的废气排出口连接，所述圆筒A的下端与所述圆筒B的上端连接；所述水冷管缠绕在所述圆筒A的外壁，用于对废气进行冷却；所述圆筒A内径为160mm、外径为165mm、长400mm。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述等离子体发生模块包括竖直平行放置的第一金属极板和第二金属极板，所述第一金属极板和第二金属极板对称放置于圆筒B的轴线两侧；所述第一金属极板通过所述圆筒B侧壁上的接口与所述圆筒B外的电源系统电相连，所述第二金属极板与地线连接，用于放电产生所述等离子体，对所述废气中的颗粒进行充电形成带负电的颗粒；所述导流模块通过所述等离子体在其表面形成的鞘层电场排斥所述带电颗粒，或者所述导流模块通过所述圆筒B侧壁上的接口与所述圆筒B外的负压电源电相连，产生用于排斥所述带电颗粒的电场。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体发生模块采用感性耦合放电产生所述等离子体；所述导流模块为螺旋多层金属网。
7.一种利用气体放电保护半导体工艺中真空泵的装置，其特征在于，包括冷凝模块、等离子体发生模块、导流模块和集尘模块；所述冷凝模块、等离子体发生模块、导流模块和集尘模块自上而下依次设置在半导体制造工艺中的真空室与真空泵之间；所述导流模块为金属丝或金属网构成的塔型结构且塔尖朝上放置；所述集尘模块的底部边缘具有收集槽，所述集尘模块的底部直接设有排气口；
所述冷凝模块，用于对从所述真空室中排出的残气进行降温，促进所述废气中的物质凝结为颗粒后输入所述等离子体发生模块；
所述等离子体发生模块，用于放电产生等离子体，在所述废气的流经通道上形成一等离子体区域，用于对所述废气中的颗粒进行充电形成带电颗粒后进入所述导流模块所在区域；
所述导流模块产生，用于排斥所述带电颗粒的电场，使所述带电颗粒远离所述塔型结构的侧壁后向下运动落入所述收集槽，将滤除颗粒物后的残气经所述排气口输出；
所述排气口通过排气管与所述真空泵连接，用于将经所述排气口输出的气体经所述真空泵排出。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述等离子体发生模块、导流模块位于一圆筒B内；所述导流模块的电场使所述带电颗粒远离所述塔型结构的侧壁向所述圆筒B侧壁运动；所述等离子体在所述圆筒B的内壁表面形成一鞘层电场，所述带电颗粒在所述鞘层电场作用下远离所述圆筒B的内壁表面并在重力作用下落入所述收集槽。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述等离子体发生模块包括竖直平行放置的第一金属极板和第二金属极板，所述第一金属极板和第二金属极板对称放置于圆筒B的轴线两侧；所述第一金属极板通过所述圆筒B侧壁上的接口与所述圆筒B外的电源系统电相连，所述第二金属极板与地线连接，用于放电产生所述等离子体，对所述废气中的颗粒进行充电形成带负电的颗粒；所述导流模块通过所述等离子体在其表面形成的鞘层电场排斥所述带电颗粒，或者所述导流模块通过所述圆筒B侧壁上的接口与所述圆筒B外的负压电源电相连，产生用于排斥所述带电颗粒的电场。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述导流模块为金属网构成的塔型结构或螺旋多层金属网；所述等离子体发生模块采用感性耦合放电产生所述等离子体。
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