TW201121638A - Hot-trap assembly - Google Patents

Description

201121638 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於熱阱之領域，亦即 起在許多不同之應用中被用以清潔從處 的裝置。尤其，本發明揭示熱阱裝置之 外，本發明亦揭示包括此類熱阱裝置之 【先前技術】 真空泵系統在本藝中係習知者，並 被用以產生真空，例如在光電工業或顯 以生產薄膜式太陽能電池或TFT顯示器 空栗系統包括真空泵，例如預真空泵， 似渦輪分子泵之高真空泵。連同此真空 處理站或模組或處理室可被配置在上游 何習知之沉積方法來沉積基質於一表面 模組可包括例如以下所列者中之任一1 段、冷卻手段、用於尤其藉化學汽相沉 沉積之手段、用於蝕刻或品質控制之手 EP 0 5 75 0 5 5 與 US 4,3 5 8,472 C 案 (inline)真空泵系統。槪括而言，此真空 藉閥或閘而被彼此分離以便可避免交叉 內之壓力係藉真空泵（諸如預真空泵或 定成低於周圍空氣（亦即大氣）壓力。 與真空處理系統一 理室所排出之氣體 多種修改型式。此 真空處理系統。 在許多不同用途中 示器工業中分別用 。槪括而言，一真 真空助力器，及類 泵系統，若干基質 處，以利於運用任 上。上述之諸站或 阃或全部：加熱手 積（CVD )進行層 段等等。 顯7K所謂之串列式 泵系統之諸模組係 汙染，且此諸模組 高真空泵）而被設 -3- 201121638 在沉積處理期間，例如二乙鋅（DEZ)之處理氣體被 供應至例如一透明導電氧化物（TCO)沉積模組之處理環 境或處理室內。此外，處理氣體在沉積期間被耗盡，且一 持久之新處理氣體流被供應至此處理系統中。同時，諸真 空泵被持久地運轉以便保持所要之處理壓力。因此，包括 反應副產物及/或未經反應之試劑的處理氣體將藉使用此 真空泵系統而被連續地抽空/排氣。 然而’此反應副產物及/或未經反應之試劑在若干盛行 之條件下傾向於一起聚集在模組式排氣、真空泵以及設備 管路中，此可能導致在處理效率上之負面效果、管路與真 空泵之阻塞、生產循環時間之減少、及/或經常性清潔循環 之需求。尤其因爲氣體被壓縮在真空泵內部並由於壓縮而 同時被加熱，所以此諸真空泵會被影響。另外，此一處在 上述諸條件下之泵的表面當作反應中心，其導致了會在此 泵中增加沉積金屬或氧化物材料（例如來自二乙鋅之鋅或 氧化鋅）之反應速率。此轉而將導致泵之使用壽命降低、 通氣管路之堵塞等。此問題在進行工業規模生產（其中基 質之高輸出量必須高消耗處理氣體）期間甚至會更爲顯著。 在傳統之真空泵系統中，一阱體被安置在此真空泵之 上游處，以便清潔來自反應副產物及/或未經反應之試劑的 排出氣體。熱阱與冷阱在本藝中係爲習知的。冷阱允許多 個氣體組成物之凝結或再結合，以便移除或鈍化部分之未 被使用的處理氣體及/或反應副產物。然而，冷阱將非常迅 £ -4 - .201121638 速地飽和’且可能導致排放氣流中之單一成分的濃縮，其 可能是一種必須有額外安全處理需求之健康危害物。 熱阱之許多不同設計在本藝中係習知的，其在氣體流 動之路徑中利用若干機械性縮緊或一經擴大之表面積。這 些前提係以下列事實爲基礎：存在於處理氣體之多個成分 的反應係基於表面的。因此，此表面可藉由機械設計而被 設置’或是可在當產生自諸先前循環之反應產物被沉積在 設備（例如管路）內時被創造。 傳統熱阱必須廣泛且經常之清潔及/或更換，這由於此 熱阱之結構因素而必需花費需相當的時間。低效率之熱阱 亦造成真空泵系統需要經常之清潔，以便可移除氧化物或 金屬的沉積，並隨之減少沉積系統的運作時間以及高維護 費用。 由未公告之PCT/EP2009/〇5 7395案可知一種汽相沉積 熱阱裝置，其包括：一圍體，其具有至少一個入口及至少 一個出口；至少一個加熱手段；及至少一個收集器手段， 其用於將反應副產物轉變成被沉積在此收集器手段及/或 此圍體之內表面上之產物，其中該收集器手段被配置在該 圍體內並位於該入口與該出口之間，且其中該至少一個收 集器手段被呈現爲若干個九體。 如前所述，該熱阱裝置被使用以清潔排自一真空泵系 統之氣體，並移除或部分移除反應副產物。用於此處之「反 應副產物」一詞亦包括未經反應之試劑，較佳係未經反應

之DEZ -5- 201121638 【發明內容】 本發明之一目的在於提供一種熱阱裝置，其可供輕易 且有效率並具成本效益地從排出處理氣體處移除反應副產 物及未經反應之試劑。 本發明之一第一實施例係有關於一種汽相沉積熱阱裝 置1，其包括：一圍體2,其具有至少一個入口 3以及至少 一個出口 5;至少一個加熱手段7;及至少一個收集器手段 13,其用於將反應副產物轉變成被沉積在此收集器手段及/ 或此圍體之內表面上之產物，其中此收集器手段被配置在 此圍體內並位於該入口與該出口之間，而其特徵在於：此 收集器手段包括一擋板結構。 在一第二實施例中，本發明係關於一種汽相沉積熱阱 裝置1，其包括：一圍體2,其具有至少一個入口 3及至少 一個出口 5;至少一個加熱手段7;及至少一個收集器手段 13,其用於將反應副產物轉變成被沉積在此收集器手段及/ 或此圍體之內表面上之產物，其中此收集器手段被配置在 此圍體內並位於該入口與該出口之間，其特徵在於：此熱 阱包含一分離之氣體入口，其係用於引入有助於增加反應 效率之反應氣體。 此外，本發明之熱阱裝置係一適用於一真空栗系統之 熱阱裝置。在一實施例中，此熱阱裝置適用於一真空泵系 統（較佳係一串列式真空泵系統）之模組。在另一實施例 中，此真空泵系統或其模組被使用於汽相沉積。在又一實 -6 - 201121638 施例中，此汽相沉積係選自於由物理汽相沉積（pvc )、 化學汽相沉積（CVD )、低壓化學汽相沉積（LPCVD )、 或電漿增強化學汽相沉積（PECVD )所組成之群組。此汽 相沉積較佳地係LPCVD或PECVD » 在又一之較佳實施例中，此汽相沉積係矽、矽氧化物 或金屬氧化物之沉積，更佳地係氧化鋅（ZnO )或氧化銦 錫（ITO )之沉積物。ZnO層顯示一作爲傳導接觸材料之優 質性能，例如用於（薄膜）太陽能電池用途。最佳地，此 汽相沉積係ZnO-LPCVD或ZnO-PECVD。在又一較佳的實 施例中，此汽相沉積被使用於薄膜之生產，較佳地薄膜電 晶體（TFTs )或透明導電氧化物（TCO )層。 在另一具體實施例中，本發明之熱阱裝置適用於可供 對大小在>lm2之基質（較佳地係薄玻璃板）進行CVD處 理用之真空泵系統。 本發明之熱阱裝置的圍體並不受限於一特定之幾何形 狀，而是可爲任何允許將收集器手段配置在此圍體內部及 此圍體之入口與出口之間的形狀，以便使得由此入口流入 及由此出口流出之氣流可被強制流經該收集器手段。在若 干具體實施例中，此圍體具有一圓筒管之形狀及/或此圍體 之截面係圓形或方形。在一較佳實施例中，此圍體係管路 之一加寬部分，其例如將一PECVD或TCO或疊合機模組 連接至真空泵。 .201121638 在另一較佳實施例中，此圍體另包括至少一個可關閉 開口 ，例如一蓋或一罩，最佳地係一管口蓋板（blind flange)。此可關閉開口允許藉例如一利用無機酸及/或其他 適當有機溶劑之化學處理來清潔圍體內部以及更換收集器 手段。更佳地，此可關閉開口被安置在圍體之頂部及/或底 部處。尤佳地，此圍體包括兩個可關閉開口，其被定向成 彼此對立，例如一個形成此圍體之頂部，而另一個形成此 圍體之底部。此一配置將可輕易地清洗圍體，其中例如無 機酸及/或有機溶劑之清潔試劑經由第一開口而被引入，穿 過整個圍體後再經由第二開口離開。在另一具體實施例 中，此圍體及/或此諸可關閉開口係由任何可承受2 25 0°C 及S 5 00°C溫度之材料所製成。較佳地，此圍體及/或此諸 可關閉開口可抵抗化學處理，例如以無機酸及/或有機溶劑 所進行之處理。最佳地，此圍體及/或此諸可關閉開口係由 金屬所製成。 此圍體包括至少一個入口及至少一個出口，其被分別 配置在收集器手段之各側上。在一實施例中，此入口較佳 地被連接至一沉積站，而此出口則被連接至一真空泵系 統。較佳地，此入口被連接至一 PECVD或LPCVD沉積或 —疊合機模組，而此模...組較佳地係用於沉積ZnO、Si或 Si 0X。在另一實施例中，此入口及此出口被配置在分別鄰 近圍體之頂部及底部處。在另一實施例中，此圍體包括一 單一入口及一單一出口。此圍體之入口及出口可具有適當 -8 - 201121638 之截面與直徑，其將取決於該PECVD或LPCVD系統之輸 出量，或在另外之用途中將取決於一太陽能模組疊合機之 輸出量。 在另一實施例中，熱阱裝置被安裝在真空泵系統內且 較佳地位於一真空助力器與一後援預真空泵之間，如同第 1圖中所示者。此熱阱裝置之效率係取決於許多參數，亦 即溫度、表面控制式反應用之大表面積的存在、反應物之 駐留時間、壓力等。在一藉由將熱阱安置在位於一由助力 器與後援預真空泵所組成之典型真空泵系統中之多個泵間 所形成的具體總成中，在此熱阱中之壓力分佈可被影響以 便獲得較高之壓力，藉此增加反應物（DEZ與較佳地氧） 在此熱阱中之駐留時間，以致使得可以增加在後援預真空 泵之前移除反應物之效率。 此圍體包括至少一個加熱手段，較佳地包括兩個加熱 手段。在本發明之多個具體實施例中，此加熱手段係至少 一個內部加熱手段及/或至少一個外部加熱手段。最佳地， 此圍體包括一個內部加熱手段及/或一個外部加熱手段，其 可用一可靠之溫度控制。內部加熱手段被配置在此圍體 內，而外部加熱手段則被配置在此圍體之外側。在本發明 之多個具體實施例中，加熱手段Λ可傳遞2 l〇〇°C及S 600°C，較佳2250°C及S500°C之溫度。在又一較佳實施 例中，此內部加熱手段係一電加熱桿，更佳地係一被安置 在此圍體中之一中心軸內的加熱元件。較佳地，此內部加

S -9 - .201121638 熱手段被配置在此圍體之中心處。在另一較佳實施例中， 加熱手段遍佈大約此圍體的全長，亦即自此圍體之頂部至 底部，或從幾乎頂部至幾乎底部。更佳地，此內部加熱手 段被連接至可關閉開口，且可連同此可關閉開口之蓋一起 被移除。在另一實例中，外部加熱手段係一加熱套。較佳 地，此外部加熱手段被以隔熱帶纏繞。更佳地，此圍體被 至少部分地隔熱以避免能量損失。最佳地，此圍體被完全 地隔熱。在另一較佳實施例中，外加熱總成可爲一感應加 熱器，其在無實體接觸下將局部性之熱供應至收集器手段。 在本發明之多個具體實施例中，內部加熱手段被直接 熱耦接至或較佳地間接熱耦接至收集器手段。如以下將討 論的，此收集器手段可被配置在一諸如盤體或籠體之保持 器中。加熱手段可與此保持器相接觸，且因此被間接地熱 耦接至該包含於此保持器內之收集器手段。 本發明之熱阱另包括至少一個收集器手段，其用於將 反應副產物（包含未經反應之試劑）轉變成被沉積在此收 集器手段及/或圔體之內表面上之產物，其中此收集器手段 被配置在此圍體內介於入口與出口之間。 如上所討論者，收集器手段被配置在圍體內並介於此 圍體的入口與出口之間。依此方式，經由該入.口流入熱阱 內並經由該出口離開此熱阱之氣體被強迫通過該收集器手 段。在一較佳實施例中，此收集器手段覆蓋熱阱之整個截 面，亦即此收集器手段完全地覆蓋圍體之截面區域。此具

S -10- ,201121638 有優點在於：流過熱阱之氣體必須接觸收集器手段，且將 不被允許在此收集器周圍流動。 在一較佳之實施例中，經轉變之反應副產物（例如Zn 及/或ZnO )之沉積主要發生在收集器手段上，且一較小程 度發生在圍體之內側表面上。此具有優點在於：並不需要 或較少需要經常性地對此圍體進行清潔工作，例如藉用無 機酸及/或有機溶劑予以清洗。如以下將討論的，此收集器 手段可較快速地且較容易地被移除/更換。因此，在一較佳 之實施例中，圍體之內表面相較於收集器手段之表面係較 小。在一更佳之實施例中，此圍體之內表面藉避開在此圔 體內不受收集器手段所覆蓋之諸空間而被保持爲小的。例 如，圍體之容積的 3 5 0 %，$ 6 0 %，$ 7 0 %，$ 8 0 %，2 9 0 % 可被一個以上的收集器手段所覆蓋。 根據本發明，收集器手段較佳地係一種陶瓷材料。在 下文中，此類呈波浪狀之收集器手段（例如由Saint-Gobain Norpro所開發之Wavepak®)被稱爲「·陶瓷」。在一較佳之 實施例中，此陶瓷具有一爲及S75mm之直徑長度。 在又一具體實施例中，此陶瓷之幾何形狀提供一大表面， 且同時不會展現一強烈流動阻力。較佳地，此陶瓷具有波 浪形狀，但亦可爲具有類似化學成分與催化性質之丸珠 體、圓球體、擠製圓柱體、或擠製矩形圓柱體。在本發明 之多個更佳實施例中’此陶瓷之幾何形狀係一波浪狀結 構，因爲這些結構可在表面積與流動阻力之間提供一良好 的比率。

S -11- 201121638 在本發明之一實施例中，熱阱之嵌入件之催化表面的 配置係藉利用如第2圖中所示之擋板設計來提供一較長之 氣體路徑而被最佳化》此熱阱在制止活性物種進入真空泵 之效率方面可藉利用大量之較大表面積催化劑材料而被進 —步改善，而此材料同時當作可供沉積反應產物（如ZnO ) 用的催化劑與表面積》此材料可被置於一大孔網體上，而 此大孔篩網可對氣流提供低阻力並用以將熱從具有加熱元 件之熱阱表面處傳遞至該催化劑材料；或者此材料本身以 —適當之方位被置於熱阱圍體中。此催化劑材料典型地係 成各種不同比例之Si02/Al203。一典型之催化劑元件可如 以下所示來自Saint-GobainNorPro公司者。此外，諸反應 物在熱阱中之駐留時間可藉由增加熱阱中之氣體路徑而被 增加，從而影響反應之可行性。這可藉由利用多個位於熱 阱中之擋板而達成，而此諸擋板不只增加了反應物用來流 動越過熱阱之路徑的長度，且還藉阻撓此氣體流動而造成 擾動。有助於增加諸活性物種碰撞率之擾動與增加駐留時 間之氣體路徑的組合效應將導致較高之熱阱效率。 在另一具體實施例中，收集器手段係由一當作可供轉 變反應副產物用之催化劑的材料所製成。在另一具體實施 例中，收集器手段係由一陶瓷材料所製成。在本發明之一 較佳實施例中，此收集器手段包括矽，二氧化矽（Si02)、 鋁、氧化鋁（Al2〇3 )、銅、氧化鈉（Na20 )或其等之組合。 更佳地，此收集器手段係由一種含2 5 Owt% (重量百分比）

S -12- .201121638 且 S85wt% 之 Si02 及/或 2 15wt% 且 g50wt% 之 Al2〇3 的陶 瓷材料所製成。甚至更佳地，此收集器手段係由一種含$ 65wt% 且 S 70wt% 之 Si02 或 2 23wt% 且 S 28wt% 之 Al2〇3 或 其等組合之陶瓷材料所製成。最佳地，此收集器係由一種 含 2 65wt% 且 S 70wt% 之 Si02 及 2 23wt% 且 S 28wt% 之 A1203的陶瓷材料所製成。此收集器手段之材料另可包含些 許其他材料。 在本發明之另一具體實施例中，此收集器手段呈現一 大的空隙比，其被定義爲：在一混合物中之空隙體積除以 諸固態物體積。此具有之優點在於：在此系統中之壓力降 會被制止。 在另一具體實施例中，此收集器手段呈現一在高溫之 物理及化學穩定性，較佳地在2100°c且S600°c之溫度 處；更佳地在2250°C且S500°C之溫度處。 在另一具體實施例中，此收集器手段呈現一在化學的 活性及/或具催化之表面。 在一較佳實施例中，本發明之熱阱裝置被使用來從一 ZnO沉積處理移除反應副產物。因此，收集器手段呈現一 可供轉變ZnO沉積處理之反應副產物用之催化表面。在一 工業ZnO沉積處理中，大量之產自於DEZ及水（H20 )的 反應副產物從化學汽相沉積模組處經由一熱阱與真空泵總 成被泵啷至排氣處理系統。此未經反應成分（DEZ、 Η20) 傾向於在後處理室總成內反應。已被觀察到，此反應經由 -13- 201121638 水與一表面之互動而被表面控制並進行。兩影 主要參數是表面積與其溫度》藉由對ZnO化學 間之分子軌道硏究而被證實之反應機制被示如 等人在 J. Colloid and Interface Science 之『二 之相互作用』165: 367-385，1994): Zn(C2H5)24ZnC2H5 + *C2H5 Ζη〇2Η5~^Zn + *C2H5 H2〇 + *C2H5-^C2H6 + *〇H Zn(C2H5)2 + .OH ->Zn(OH)C2H5 + .C2H5 Zn(OH)C2H5 + *〇H^Zn(OH)2 + *C2H5 •OH + *C2H5—>〇2Η5〇Η 2·〇2Η5—>C4Hi〇 在以上所提議之機制中之速率限制反應係 自由基之解離（步驟3)。一較高能量（亦即較 致一較快之反應，且亦影響DEZ分解成乙基鋅 率。 在另一較佳實施例中，收集器手段係以上 氧化矽（Si〇2)陶瓷’其可包括額外的成分’較1 Cu及/或Na20。意外地發現到’此類陶瓷可被 以轉變及收集來自被排氣之沉積處理氣體（ ZnOCVD處理）之副產物。因此’使用本發明 將可減少或避免在一真空栗系統的管路及真空 或氧化沉積物的累積。 響反應率之 汽相沉積期 下（見Vigil 氧化矽表面 (起始）· 1 (起始）-2 (鏈增長）-3 (鏈增長）-4 (鏈增長）-5 (終止）-6 (終止）-7 水轉變爲諸 高溫度）導 自由基之速 所界定之二 [圭係 A 1 2 〇 3、 有效地使用 較佳地來自 之熱阱裝置 泵中之金屬 -14- 201121638 二氧化矽與未經反應處理氣體之交互作用將被說明於 下。在二氧化矽表面的水之優先吸收會降低將水解離成氫 氧（-OH)自由基及氫（H+)自由基所需之能量，其可顯 著地加速反應速率。一氫氧自由基維持被鍵結於二氧化矽 表面，並作用爲一使DEZ反應之活性中心（反應機制中之 第4步驟）。由於在陶瓷材料中_〇H自由基於二氧化矽上 的局部存在以及Ζη-0鍵結之強鍵結強度，使得鋅維持被鍵 結至該表面。結果乙烷（C2H6)被釋出。 根據本發明使用含陶瓷的二氧化矽當作收集手段以便 轉變並捕獲反應副產物之方式，涉及有效率地使用高溫與 —在將Zn建立在陶瓷表面的期間對氣體造成最小流動阻 力之構造。同時，此陶瓷具有一足夠大之空隙體積以便調 節Zn或ZnO沉積物。 在另一較佳實施例中，收集器手段被配置成使得流動 阻力被保持在最小的樣子。如熟習技術之人士將顯然可察 的，此定向將取決於所用收集器手段的幾何形狀。對於一 已給定之收集器手段幾何形狀而言，其最佳定向將可輕易 地由熟習技術之人士所決定。 在本發明之一具體實施例中，此收集器手段係可更換 的，亦即其並非該圍體的一部分。此具有之優點在於：此 收集器手段在飽和後可隨即被輕易且快速地移除及/或更 換。維護時間將轉而被減少，且真空泵系統之運轉時間將 增加。除此之外，因爲沒有例如涉及機械性縮緊之傳統式

S -15- 201121638 熱阱被使用，所以不再需要耗時的清理步驟。在多個較佳 實施例中，此收集器手段被包含或配置在一保持器中。因 此，此保持器用來達成儲藏此收集器手段之目的。更佳地， 此保持器可輕易地被從圍體移除。 此保持器可具有任何幾何形狀及/或結構，其適於儲存 收集器手段且允許氣體流經此保持器與此收集器手段。在 多個較佳實施例中，此保持器係一盤體或籠體。在另一較 佳實施例中，此保持器具有21個開口。在另一較佳實施 例中，此保持器係一籠體，且若干當作入口之開口與若干 當作出口之開口被配置成彼此相對。此外，諸開口具有一 直徑，其係小於所用陶瓷材料之直徑/大小。較佳地，此保 持器係由任何可承受2 25 0°C與S 500°C溫度之適當材料 所製成。較佳地，此保持器可抵抗化學處理，例如以無機 酸及/或有機溶劑所進行之處理。最佳地，此保持器係由例 如鋁或不銹鋼等之金屬所製成。在另一#佳實施例中，此 保持器具有一幾乎與圍體之內徑相同之直徑，以便使此保 持器可在不留太大空間於此保持器與此圍體內表面間之下 被嵌入此圍體。 ..._一盤體可被理解爲一種在底部具有若干開口之淺碗 體，其具有比所用陶瓷材料小之直徑。較佳地，此一盤體 係由鋁所製成。一籠體可由金屬線網所製成，其具有若干 直徑小於所用九體直徑之開口。

S -16- 201121638 在另一實施例中，其存在一個以上之收集器手段。較 佳地，其存在22或23個收集器手段。在一較佳之實施例 中，這些收集器手段係不同幾何形狀之陶瓷材料。此有利 地造成不同程度之反應副產物處理效率。在多個較佳實施 例中，多種不同幾何形狀之陶瓷材料被混合在至少一個保 持器中及/或被分開在至少兩個保持器中。 在一較佳實施中，22個（更佳地23)盤體被疊置在 圍體內。甚至更佳地，此疊置係藉由若干分隔件而被達成。 此具有之優點在於：一單一盤體可使兩個（較佳地係不同 的）收集器手段相互分離。 在又一實施例中，熱阱裝置額外地包括至少一個用於 測量溫度之手段（例如一熱感應器或一熱阻器），較佳地係 在此熱阱裝置中之多個不同點處。此具有優點在於：此熱 阱裝置內之溫度條件可被監視並維持在所要位準處。較佳 地，此用於測量溫度之手段被配置以測量圍體內的溫度或 此圍體之外表面的溫度。更佳地，此手段被配置以測量一 收集器手段/一保持器之溫度。甚至更佳地，此用於測量溫 度之手段被用以控制諸加熱手段中之至少一者。 在一個實施例中，真空泵系統是一成直線的真空泵系 統。在另一實施例中，此真空泵系統或其處理模組被用於 汽相沉積。在又一實施例中，此汽相沉積係選擇自由PVC、 CVD、LPCVD或PECVD所組成之群組。較佳地，此汽相 沉積係LPCVD或PECVD。在又一實施例中，此汽相沉積 -17- .201121638 是矽、矽氧化物或金屬氧化物，更佳地係氧化鋅（ZnO ) 或氧化銦錫（ITO )之沉積物。最佳地’此汽相沉積係 ZnO-LPCVD或ZnO-PECVD。在另外的實施例中，此汽相 沉積被使用於薄膜之生產，較佳地係薄膜電晶體（TFTs ) 或透明導電氧化物（TCO )層。 在本發明之另外實施例中，抽空手段係一排氣泵、一 真空泵、一預真空泵、一旋轉葉栗、一魯氏（roots)泵、 一高真空泵、一油擴散泵、一低溫泵或一渦輪分子泵。在 一較佳之實施例中，此抽空手段係一後援預真空泵及一機 械助力器；最佳地係一可達到《10H l〇_“mbar壓力之真 空系統。 真空泵系統、抽空手段、及此真空泵系統之熱阱裝置 需要被連接（較佳地被成直線連接），其中此熱阱裝置被配 置在諸真空泵之一者的上游處，但是在沉積處理模組之下 游處。「上游」與「下游」術語意指由基質沉積處理模組處 所抽出之處理氣體的流動方向。換言之，熱阱裝置被配置 在該沉積處理模組與抽空手段之間，且此沉積處理模組中 所用之處理氣體被該抽空手段所抽空，其中該處理氣體首 先流經根據本發明所實施之熱阱裝置，爲了在反應副產物 進入後援預真空泵內之前先將其等移除。 本發明之真空泵系統之諸組件的連接可藉任何已被熟 悉技能之人士所習知之適當手段而被達成，而此諸手段係 可讓處理氣體從沉積處理模組處被抽出並被引領通過熱阱 £ -18- 201121638 裝置以便最終達到抽空手段者。較佳地，此真空泵系統之 諸組件係藉由管路、排氣管線及/或分支管路而被連接。 在一個實施例中，21、22或23個沉積處理模組被 一單一抽空手段所抽空，亦即所有的處理模組被連接至一 單一抽空手段。21、22或23個處理模組被22個抽空 手段所抽空，亦即每一個單一處理模組可被個抽空手 段所抽空，及/或2 2個處理模組可被2 1個抽空手段所抽 空。 此真空泵系統之諸組件間的連接可另包括多個閥。此 外，在真空泵系統中之熱阱連接可包括多個閥，其可在需 要時能輕易地拆卸並更換熱阱。閥可被有利地用以使此真 空泵系統之諸組件相互分開。介於此真空泵系統與沉積處 理模組間之諸閥將可在不影響真空程度下分離此系統。在 —較佳實施例中，21個閥被安置在熱阱裝置之上游處， 且21個閥被安置在此熱阱裝置之下游處。因此，該至少 一個位於此熱阱裝置之上游處的閥可將此熱阱裝置從真空 助力器上分離，且該至少一個位於此熱阱裝置之下游處的 閥可將此熱阱裝置從後援預真空泵分離。在又一實施例 中，（諸）熱阱裝置可位在沉積處理模組與真空栗系統之 間。介於熱阱與處理模組之間的連接可包括多個閥。在一 較佳實施例中，個閥被安置在此熱阱裝置之上游處， 且21個閥被安置在此熱阱裝置之下游處。

S -19- 201121638 在又一實施例中，此閥被額外地連接至另一閥（較佳 係較小），其有利地可用於此真空泵系統之一軟泵。 在另一具體實施例中，此真空泵系統另包括至少一個 用以測量系統壓力之手段，較佳係一壓力變換器。此用於 測量系統壓力之手段可被配置在此真空泵系統內之任何適 當位置處。 在另一具體實施例中，此真空泵系統另包括至少—個 排氣管線，其被配置成一旦被諸閥所隔絕時可將（諸）熱阱 裝置排氣至一大氣壓力水平。在一 '較佳實施例中，此排氣 V ·'- 係用一種惰性氣體（例如氮）來實現。 在另一具體實施例中，此真空泵系統另包括至少一個 排氣管線，其被配置成可藉嵌入一氣體壓載物而將抽空手 段排氣。因此，經由此排氣管線之手段，此抽空手段內部 之壓力可被控制，且由於熱阱裝置內之沉積（此將減小諸 管線之不受限的截面）所導致之不穩定傳導的情形可被|| 切到。在一較佳實施例中，此氣體壓載物係一惰性氣體， 例如氮。 一串列式真空泵系統之較佳實施例係 TCO 1200 LPCVD沉積系統（可由OerlikonSolar處取得），其中可使 用本發明之熱阱裝置。 在另一較佳實施例中，此真空泵系統包括12個根據 本發明所實施之熱阱裝置，其中至少兩者被平行地連接並 因此被定位於至少兩個分支中。換言之，至少兩個平行之

-20- S 201121638 熱阱裝置被定位在不同之分支中，且可用 阱裝置之同時，第二熱阱裝置接替第一熱 且此真空泵系統可被保持在可運轉狀態。 成平行模式之諸熱阱的配置將使得真空泵 運轉，此顯著地簡化維護，增加了抽空手 並改善了整個生產系統之運轉時間與成本 由於此諸平行熱阱裝置之相對較小體 泵系統從第一分支到第二分支的轉換可在 內完成》較佳地，此轉換可在一比此系統 的時間內被實現。因此，在一甚至更佳之 換可在不中斷真空泵系統之作業（較佳地 執行。 在一更佳之實施例中，對每一個存在 中之第一熱阱裝置而言，存在著一相對 置，其與第一熱阱裝置成平行地連接。在 施例中，21個或每一個處理模組被連接至 接之熱阱裝置，或者兩個或更多個熱阱可 連接在此真空泵系統中的助力器與前級泵 至更佳之實施例中，（諸）CVD處理模組在 平行連接之熱阱裝置或一包括個成平 熱阱裝置的真空泵系統。最佳地，這/這当 係 ZnO-LPCVD 或 ZnO-PECVD 模組。 -2 1 - 於維護一第一熱 阱裝置之功能， 有利地，此一由 系統可不中斷地 段之使用壽命， 效益* 積，使得此真空 一非常短的時間 之運送時間更短 實施例中，此轉 沉積作業）下被 於此真空泵系統 應之第二熱阱裝 —甚至更佳之實 :2 1對成平行連 被平行串列式地 之間。在另一甚 :連接至2 1對成 行串列式連接之 CVD處理模組

S .201121638 在另一較佳實施例中，此真空泵系統包括兩個以上之 分支，其各具有一熱阱裝置。因此兩個以上之熱阱裝置係 以一「旋轉體」模式設計被連接，此將可改善運轉時間對 維護比。此具有之優點在於：一自動化之故障安全操作可 例如藉用以監視各別排氣管線中之系統壓力的壓力轉換器 而被實現，並經由一控制迴路將可在多個不同之分支間自 動轉換。若存在兩個以上之分支，則此系統將可在如果一 熱阱裝置在其預期使用壽命到達之前故障的情形下作用。 除此之外，如果此熱阱裝置具有一ρ動化自行清潔循環， 則其可在被隔絕之同時執行該循環，且諸位於不同分支上 之熱阱裝置將係可運轉的。因此，一具有22個分支（各 包括至少一個熱阱裝置）之真空泵系統將有利地結合高可 利用性與低維.修及低停工時間。 在本發明之又一實施例中，熱阱裝置藉由一將諸反應 氣體引入此熱阱內之氣體入口而被修正。小量之高度反應 性氣體（如氧）可用一種純的型式或者如同空氣地被引入 介於催化劑材料之容積間的熱阱內，以便可例如配合二乙 鋅（DEZ[(C2H2)2Zn])來提供高反應速率。甚至在大氣條 件下，這兩物種劇烈地反應以便產生氧化鋅（ZnO );顯著 較快於DEZ-水反應。氧的存在加速DEZ分子的解離而產 生Zn與乙基自由基，其可輕易與氧反應以產生氧化鋅及/ 或鋅。氧亦增加水的解離速度，而此水則可與DEZ反應。 連同可輕易經由熱阱中之內與外加熱元件而達到之較高溫

S -22- .201121638 度（較佳地>4〇〇°C)，增大之反應速度與熱阱效率也將一 起可達到。 在本發明之又一實施例中，顯示了該熱阱在助力器與 後援預真空泵之間的水平配置。反應性氣體在一呈垂直配 置之熱阱中的傳統式流動受到來自較短駐留時間與受限大 小等缺點之苦。將熱阱水平地安裝在助力器與預真空泵之 間將提供可增加熱阱大小並減小整個系統壓力降的彈性， 因爲ZnO與Zn的沉積將下沉在此熱阱的下方表面上。 在另一態樣中，本發明係有關一種用於移除一真空處 理系統中之反應副產物的方法，其中包括反應副產物之處 理氣體被強制通過至少一個根據本發明所實施之熱阱裝 置。 在一較佳之實施例中，此熱阱裝置被連接至真空泵系 統之上游處，或根據本發明被串列式地安置在機械助力器 與後援預真空泵之間。 在另一較佳之實施例中’此熱阱裝置被加熱至$25 0°C 與S 5 00°C之溫度。 在另一較佳實施例中’此真空泵系統包括至少兩個熱 阱裝置，其被平行地連接且被連續地運轉，亦即此系統不 會被停機進行維護。 本發明之這些及其他態樣將可經由以下配合多個實施 例所做之說明顯而易知。

S -23- •201121638 【實施方式】 第1圖顯示本熱阱在真空助力器與後援預真空泵之間 的較佳定位，以便可選擇地將一尤其是氧之反應性氣體或 是空氣直接地引入此熱阱。 第2圖顯示一被使用於此熱阱中之較佳擋板結構，此 將由於較長之氣體路徑與增大之流動擾動而導致高的熱阱 效率。 第3圖顯示通過使用根據本發明所實施之擋板結構之 熱阱的氣體流。具體而言，此熱阱之氣體入口被連接至TCO 室或一助力器，而氣體出口則被連接至真空泵系統或後援 預真空泵。此熱阱之一水平或垂直配置係可能的。 第4圖顯示水平流動模式，其中此熱阱被配置在助力 器與後援預真空泵之間，其包含較佳擋.板結構以及用於將 反應性氣體注入此熱阱內之較佳氣體入口。應理解的是， 此擋板結構及此氣體入口將被認爲是較佳之特徵。 .第5圖顯示根據本發明所實施之熱阱裝置1之一較佳 實施例。此熱阱裝置包括一圍體2，其具有一包括一入口 3 及一出口 5之圓筒管形狀。此入口藉由一第一管路4而被 連接至一ZnO-LPCVD處理模組，而此出口則藉由一第二管 路6而被連接至一真空泵系統。 此外，此熱阱裝置包括一加熱手段7，其係一被實施 成一電熱桿8之內部加熱手段，而此桿被配置在圍體的中 心並遍佈在大約此圍體的全長上。 -24- 201121638 此熱阱裝置另包括四個被實施成盤體11且藉由若干 分隔件之手段而被疊置之保持器10。此諸盤體被實施成具 有圓形截面之淺碗體，並係由鋁所製成。諸盤體被安裝成 使其與圍體2之內壁齊平》諸盤體包括若干個可讓氣體流 通於其之開口，但此諸開口具有一比收集器手段小之直 徑。此外，諸盤體係與加熱桿8成直接熱接觸。 此熱阱裝置另包括兩個可關閉開口 16，其係定位成彼 此相對向。此底部可關閉開口被實施成一管口蓋板17。頂 部可關閉開口 18則被實施成一被連接至該加熱桿之管口 蓋板。 此熱阱裝置另外包括兩種成波狀或九狀形式之收集器 手段13，其被包含於兩個分開之盤體11內。第一種類型 14具有一成擠製圓筒狀之幾何形狀，第二種類型15具有 —呈五環（pentaring )之幾何形狀（如圖所示）。諸具有 此五環幾何形狀15之九體分別地具有19mm之直徑與 9.5mm之長度。兩收集器手段13係由一種當作一可供轉變 反應副產物用之催化劑的材料所製成。他們係由一種陶瓷 材料所製，而此材料包括2 65wt%與$ 70wt%的Si02以及 $ 23wt%與$ 28wt%的 Al2〇3。如此收集器手段例如可由 Saint Gob ain Norpo獲得。因爲此諸收集器手段係與諸盤體 11 (其與加熱桿8直接熱接觸）成直接熱接觸，故此諸收 集器手段於是與加熱桿成間接熱接觸。 -25- 201121638 在真空泵系統運轉期間，此熱阱裝置利用加熱桿與外 部加熱套8而被加熱至一大約爲4 5 0°C之溫度。—在此熱 阱中之不同點處之溫度測量被執行，以便確定此熱阱內部 之溫度條件已達到所要程度。 當此真空泵被持久運轉時，處理氣體從ZnO-LPCVD處 理模組處被抽出並拉至此真空泵。當此熱阱裝置被配置在 此ZnO-LPCVD處理模組與此真空泵之間時，處理氣體被強 制分別通過此熱阱裝置（如諸箭頭所示）、諸盤體之開口 與諸收集器手段。 在此諸收集器手段13飽和之後，此真空泵系統被停止 並在頂部18處被開啓，以便可移除諸盤體與諸被配置於其 上之九體。之後，此熱阱裝置之殼體被用無機酸予以清潔/ 清洗，以便移除沉積產物。底部可關閉開口 17被開啓以便 排出該無機酸。 第6圖顯示一根據本發明所實施之熱阱裝置1之另一 較佳實施例。此熱阱裝置包括一圍體2，其具有一包括一 入口 3及一出口 5之圓筒管形狀。此圍體被實施成如同一 將一處理模組連接至一真空泵之管路的擴寬部分。因此， 此入口藉由一第一管路4之手段而被連接至ZnO-LPCVD處 理模組，而此出口則藉由一第二管路6而被連接至一渦輪 分子真空泵。 此外，此熱阱裝置包括兩個加熱手段7。一內部加熱 手段被實施成一電熱桿8，其被配置在圍體的中心並遍佈 £ -26- 201121638 在大約此圍體的全長上。此外，一外部加熱手段9 其遍佈在大約此圍體的全長上，亦即自此圍體之幾 至其幾乎底部。此外部加熱手段被實施成一加熱套 圍體係熱隔絕以便防止能量流失。 此熱阱裝置另包括一保持器10，其被實施成一 所製成之籠體12。此籠體被安裝成使其與圍體（2)之 平。在此線網中之諸開口具有一比收集器手段小之 此外，諸籠體係與加熱桿8成直接熱接觸。 此熱阱裝置另包括一可關閉開口 16。此可關閉 位於該圍體之底部處。 此熱阱裝置另外包括若干成九狀形式之收集 13，其被包含於籠體12。在此所示之收集器手段具 五環之幾何形狀15,且分別地具有25 mm之直徑與 之長度。此諸收集器手段13係由一種當作一可供轉 副產物用之催化劑的材料所製成。他們係由一種陶 所製成，而此材料包括2 65wt%與S 70wt%的Si02

23wt%與S 28wt%的Α1203 »如此收集器手段例如可E

Gob ain No rpo獲得。因爲此諸收集器手段係與籠體 與加熱桿8直接熱接觸）成直接熱接觸，故此諸收 段於是與此加熱桿成.間接熱接觸。 在真空泵系統運轉期間，此熱阱裝置從內部利 桿8及外部加熱套9而被加熱至一大約爲4 5 0°C之 一在此熱阱裝置中之不同點處之溫度測量被執行， 定此熱阱內部之溫度條件已達到所要程度。 -27- 係存在 乎頂部 ，且此 由線網 內壁齊 直徑。 開口係 器手段 有一呈 12.5mm 變反應 瓷材料 以及2 Saint 12 (其 集器手 用加熱 溫度。 以便確 201121638 當此真空泵被持久運轉時，處理氣體從ZnO_LPCVD處 理模組處被抽出並拉至此真空泵。當此熱阱裝置被配置在 此ZnO-LPCVD處理模組與此真空泵之間時，處理氣體被強 制分別地通過此熱阱裝置（如諸箭頭所示）、此籠體之開 口、與諸收集器手段。 第7圖顯示收集器手段之較佳幾何形狀。第7A圖顯示 一五環結構，而第7B圖顯示一蜂巢結構。兩種幾何形狀均 提供一在表面與流動阻力間之良好比例。 第8圖顯示一根據本發明所實施之真空泵系統3 1的較 佳實施例。一處理模組（PM) 19經由諸分支管路20 ' 21 與諸閥22-27而被連接至預真空泵28。此外，根據本發明 所實施之第一及第二熱阱裝置HHT1及HT2)係存在且被 平行地連接。第一分支管線20之每分支兩主閥22、24及 第二分支管線21之兩主閥23、25被用以將諸熱阱裝置與 位於兩側之處理模組及泵相分離。諸位於此泵之側邊上的 主閥24、25具有較小之額外閥26、27，以便可用於此系 統之一軟泵。 此外，壓力轉換器（PT) 28被用以監視系統壓力。除 此之外，一位於各分支管路上之排氣管線29、30係存在以 便藉N1使諸熱阱裝置1在其已分別被閥22、24與23、25 所隔絕後可排氣至大氣壓力水平。另一排氣管線30被用於 藉增加N2來控制此真空泵管路中之壓力。 £ -28· .201121638 操作方法包括：開啓諸閥22、24以便將該處理模組及 該等包含附屬設備之排氣管線抽氣。諸閥23、25、27維持 關閉以便使整個泵配置具有一經控制之傳導性。如前所述 的，沉積作業係利用熱阱裝置HT1被運轉以收集流出之處 理氣體。 在操作期間，位於第二分支21中之熱阱裝置HT2可 被維修、替換或清潔，因爲其將由於諸已關閉之隔絕閥23、 25、27而得維持在隔絕狀態。一旦經維修並安裝後，其等 將可達到可操作狀況。此包括抽氣順序、烘烤及/或冷卻處 理等等。 當熱阱HT1飽和且需維修時，一轉成第二分支21之 切換可藉開啓諸隔絕閥23、25及關閉諸隔絕閥22、24、 26而被執行。此時，第一分支20之熱阱裝置被隔絕且可 被維修，而第二分支21則被用以運轉此系統》 【圖式簡單說明】 在諸圖式中： 第1圖顯示位於一尤爲垂直流動型式之真空泵系統內 之熱阱的較佳位置。 第2圖顯示多個位於此熱阱內之嵌入件（收集器手段） 的較佳結構。 第3圖顯示當在一垂直式熱阱配置中使用多個擋板時 之氣體流動。 第4圖顯示位於助力器與後援預真空泵間之熱讲的水 平配置。 -29- 201121638 第5圖顯示根據本發明所實施之熱阱的另一個較佳實 施例。 第6圖顯示根據本發明所實施之熱阱的另一個較佳實 施例。 第7圖顯示一收集器手段之多個較佳幾何形狀。 第8圖顯示根據本發明所實施之一真空泵系統的一較 佳實施例。 【主要元件符號說明】 1 熱阱裝置 2 圍體 3 入口 4 第一管路 5 出口 6 第二管路 7 加熱手段. 8 電熱桿 9 外部加熱手段 10 保持器 11 盤體 12 籠體 13 收集器手段 14/15 幾何形狀 16 可關閉開口

S -30- 201121638 17 管口蓋板 18 可關閉開口 19 處理模組 20/2 1 分支管路 22-27 閥 28 預真空泵/壓力轉換器 29/3 0 排氣管線 3 1 真空泵系統

S -3 1-

Claims (1)

1. .201121638 七、申請專利範圍： 1·一種汽相沉積熱阱裝置（η，其包括： 一圍體（2)，其包括：至少一個入口（3)及至少一 個出口（5);至少一個加熱手段（7);及 至少一個收集器手段（13)，其用於將反應副產物轉 變成被沉積在該收集器手段及/或該圍體之內表面上之產 物，其中該收集器手段被配置在該圍體內介於該入口與 該出口之間，其特徵在於：該收集器手段包括一擋板結 構。 2. —種汽相沉積熱阱裝置（1)，其包括： 一圍體（2)，其包括至少一個入口（3)及至少一個 出口（5);至少一個加熱手段（7);及 至少一個收集器手段（13)，其用於將反應副產物轉 變成被沉積在該收集器手段及/或該圍體之內表面上之產 物，其中該收集器手段被配置在該圍體內介於該入口與 該出口之間，其特徵在於：該熱阱包含一分離之氣體入 口，其係用於引入有助於增加反應效率之反應氣體。 3. 如申請專利範圍第1或2項之熱阱裝置，其中該圍體額 外地包括至少一個可關閉之開口（ 1 6 )。 4. 如申請專利範圍第1或2項之熱阱裝置，其包括一被熱 耦接至該收集器手段之中心內部加熱手段（8)，並可選 擇地包括一外部加熱手段（9)。 £ -32- 201121638 5. 如申請專利範圍第1或2項之熱阱裝置，其中該收集器 手段包括：矽、二氧化矽、鋁、氧化鋁、銅、氧化鈉或 其等之組合。 6. 如申請專利範圍第1或2項之熱阱裝置，其中該收集器 手段被包含在或被配置在至少一個保持器（10)中。 7. 如申請專利範圍第6項之熱阱裝置，其中存在>2之收集 器手段，且其中這些收集器手段係一陶瓷材料，其係由 被自由地配置，或被配置在一如籠體、盤體、網體等之 支撐體上，或被配置在多個擋板之間的不同化學合成物 & /或不同幾何型式所構成。 8·—種真空泵系統（31)，其包括：至少一個處理模組（19)， 其被_接於至少一個抽空手段（28):及至少一個如申請 專利範圍第1至8項之熱阱裝置（1)，其中該熱阱裝置 被配置成該抽空手段（28)位於一真空助力器與—後援 預真空泵之間的一部分。 甲請專利範圍第9項之真空栗系統，其中存在之熱 @_置，而該等熱阱裝置中之至少2被平行地連接。 1G· 一锺用於移除在一如申請專利範圍第9或10項之真空 胃埋系統中的反應副產物，其中包括該等反應副產物之 處理氣體被強制通過該至少一個.熱阱裝置。 -33-