TW201906657A - 排氣系設備系統 - Google Patents

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黃呂翔
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日商荏原製作所股份有限公司
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Abstract

本發明提供排氣系設備，減少排氣系設備的內部的副生成物的殘留量而進一步提高排氣系設備的工作率。為了對半導體製造裝置12的腔室14內進行排氣，而在腔室14的下游設置真空泵10。氣體供給裝置18與真空泵10連接，而向真空泵10供給包含鹵化氫和氮氣的氣體。

Description

排氣系設備系統
本發明關於一種排氣系設備系統。
在製造半導體器件、液晶面板、LED、太陽電池等的製造裝置中，向排氣成真空的加工腔內導入加工氣體而進行成膜處理或蝕刻處理等各種處理。為了對製造裝置的腔室內進行排氣，而在製造裝置的腔室的下游設置排氣系設備。排氣系設備具有：真空泵、除害裝置、將真空泵及除害裝置彼此連接的配管、以及將腔室與真空泵或除害裝置連接的配管等。
真空泵對進行成膜處理或蝕刻處理等各種處理的加工腔進行真空排氣。由於加工氣體包含矽烷系氣體(SiH4、TEOS等)等，對人體產生不良影響、或者對造成地球溫暖化的原因等之地球環境產生不良影響，因此直接向大氣排放並不理想。因此，在藉由設置在真空泵的下游側的除害裝置對這些廢氣進行無害化處理之後向大氣排放。
真空泵為了將半導體製造裝置的腔室維持在真空狀態，而對腔室內部的氣體進行排氣。由於向腔室內部供給的成膜用的氣體包含生成副生成物的氣體，因而隨 著排出氣體副生成物一同流入真空泵等、或者在泵內部等產生副生成物。被帶入真空泵內部的副生成物或者在泵內部生成的副生成物夾在真空泵的轉子之間或者轉子與收納轉子的外殼的間隙等中。因此，副生成物阻礙真空泵的正常的旋轉。
生成副生成物的氣體是作為半導體製造裝置之標的的晶片成膜程序(製造程序)等所需的氣體。真空泵的功能的前提是對向製造裝置供給的所有的氣體進行排氣，無法避免副生成物的生成。半導體製造裝置的使用者要求在半導體製造裝置製造製品時(成膜程序中)不停止真空泵。這是因為，若在成膜程序中真空泵停止，必須廢棄所有的製造中的製品，產生不期望的成本。並且，使用者為了提高製造裝置的工作率，期望真空泵的連續運轉時間的延長，以使得在泵維護時期(例如，真空泵的定期更換時期)之前使真空泵不停止。
在日本專利第5562144號所記載的技術中，為了防止加工氣體的副生成物堆積成阻礙轉子的旋轉的情況，提出進行刮落堆積物的生成物對策運轉。
作為其他的防止對策，藉由泵的低溫化或者高溫化來抑制副生成物的生成、或者防止副生成物的固體化。具體而言，利用真空泵所生成的壓縮熱、設置於真空泵的加熱器、在真空泵外部循環的冷卻水而減少生成物。在該情況下，考慮生成物固有的溫度(反應溫度或昇華溫度)而進行泵的低溫化或者高溫化。在以上的以往技術中， 泵的低溫化或者高溫化是無法防止固態化且殘留有副生成物，期望減少殘留量而進一步提高真空泵等的工作率。
專利文獻1：日本專利第5562144號
本發明的一個形態是為了解決如上述的問題點而完成的，其目的在於，提供如下的排氣系設備：減少堆積在真空泵的轉子或者外殼表面上的副生成物的堆積量而進一步提高排氣系設備的工作率。
為了解決上述課題，在第一形態中採用如下結構，提供排氣系設備系統，係具有：排氣系設備，係能夠設置在腔室的下游，以對製造裝置的前述腔室內進行排氣；以及氣體供給裝置，係與前述排氣系設備連接，能夠向前述排氣系設備供給包含鹵化氫、氟、氯、三氟化氯、氟自由基中的至少一者的氣體。
在本實施形態中，藉由包含鹵化氫、氟、三氟化氯中的至少一者的氣體對殘留在排氣系設備的副生成物中的占了該副生成物的大部分的二氧化矽(SiO2)進行分解。例如，使用氟化氫(HF)而引起以下的反應。
SiO2+4HF→SiF4+2H2O所生成的氟化矽(SiF4)的沸點較低，在-95.5℃昇華，因此在常溫作為氣體，能夠容易地去除。因此，能夠減少排氣系設備的內部的副生成物的殘留量，而進一步提高排氣系設備的工作率。
根據實驗，殘留在作為排氣系設備中的一個部件的真空泵內的二氧化矽的大部分能夠藉由氟化氫而成為氟化矽，而從真空泵去除。鹵化氫是氫與鹵(週期表第十七族元素、即氟F、氯Cl、溴Br、碘I、砹At)的化合物。鹵化氫的化學式為HX(X為鹵)。
在排氣系設備系統中具有：真空泵、氣體供給裝置、除害裝置、將真空泵、氣體供給裝置和除害裝置彼此連接的配管、以及將腔室和真空泵或者除害裝置連接的配管等。作為真空泵、氣體供給裝置、除害裝置的組合，具有：(1)氣體供給裝置+真空泵+除害裝置、(2)氣體供給裝置+真空泵、(3)氣體供給裝置+除害裝置等。
由使用了鹵化氫氣體等之真空泵的清潔所進行的副生成物的去除是藉由與清潔用氣體的化學反應而例如去除阻礙轉子的旋轉的生成物。副生成物的去除並不是降低副生成物的生成或抑制生成，而是“去除經生成的副生成物”。關於副生成物的去除，藉由副生成物的去除來確保間隙部(即，泵本體與旋轉體的間隙)。另外，若能夠確保間隙部，就不需要分解或者去除所有的副生成物。基本上不需要前述排氣系設備的附帶設備、排氣系配管內的維護。
在第二形態中，採用如下的結構，如第一形態的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備具有與前述製造裝置連接的連接部，前述氣體供給裝置在前述連接部與前述排氣系設備連接。
在第三形態中，採用如下的結構，如第一或第二形態的排氣系設備系統，其中，前述氣體供給裝置具有填充了鹵化氫、氟、氯、三氟化氯中的至少一者的貯氣瓶。
在第四形態中，採用如下的結構，如第一至第三形態中的任意一形態的排氣系設備系統，該排氣系設備系統具有對前述氣體的溫度進行控制的氣體溫度控制裝置。
在第五形態中，採用如下的結構，如第四形態的排氣系設備系統，其中，前述氣體溫度控制裝置將前述氣體的溫度控制在50℃至250℃的範圍內。
在第六形態中，採用如下的結構，如第一至第五形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中，具有複數個前述排氣系設備，且從一個前述氣體供給裝置向複數個前述排氣系設備供給前述氣體。
在第七形態中，採用如下的結構，如第一至第六形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備系統具有向前述氣體供給汽化或者霧化之水的水供給裝置，且將前述水與前述氣體的混合物供給至前述排氣系設備。其中，霧化是指分散在氣體中的液體的微粒子，也稱為霧、液滴。
在第八形態中，採用如下的結構，如第一至第七形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備系統具有控制部，該控制部控制從前述氣體供 給裝置向前述排氣系設備的前述氣體的供給，前述控制部根據前述製造裝置所輸出的表示前述製造裝置的動作狀態的狀態訊號而進行前述控制。
在第九形態中，採用如下的結構，如第一至第七形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備系統具有控制部，該控制部控制從前述氣體供給裝置向前述排氣系設備的前述氣體的供給，前述製造裝置對除害裝置輸出表示前述製造裝置的動作狀態的狀態訊號，該除害裝置設置在前述排氣系設備的下游，且對從前述排氣系設備排放出的廢氣進行處理而使該廢氣無害化，前述控制部從前述除害裝置接收前述狀態訊號，根據接收到的前述狀態訊號而進行前述控制。
在第十形態中，採用如下的結構，如第一至第七形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備系統具有控制部，該控制部控制從前述氣體供給裝置向前述排氣系設備的前述氣體的供給，前述控制部根據前述排氣系設備所輸出的表示前述排氣系設備的動作狀態的狀態訊號而進行前述控制。
在第十一形態中，採用如下的結構，如第一至第八形態、及第十形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備包含除害裝置，該除害裝置對從前述腔室排放出的廢氣進行處理而使該廢氣無害化。
在第十二形態中，採用如下的結構，如第一至第十一形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中， 前述排氣系設備包含真空泵。
由使用了鹵化氫氣體等的清潔所進行之副生成物的去除，除了能夠應用於真空泵以外，還能夠應用於將真空泵和設置於真空泵的下游的除害裝置予以連接的排氣配管內部的副生成物的去除。藉此，不需要用於防止真空泵的背壓上升的配管維護，或者降低維護頻率。
由使用了鹵化氫氣體等的清潔所進行之生成物的去除，除了能夠應用於真空泵以外，還能夠應用於設置在真空泵的排氣側(下游)的除害裝置內部的副生成物的去除。藉此，不需要用於對附著在除害裝置的結構部件的副生成物進行去除的維護，或者降低維護頻率。
在第十三形態中，採用如下的結構，如第一至第十二形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中，前述製造裝置是用於製造半導體的半導體製造裝置。
在第十四形態中，採用如下的結構，如第一至第十三形態中的任意一形態的排氣系設備系統，其中，前述氣體供給裝置具有電漿發生器，前述氟自由基是由前述電漿發生器生成者。
在使用了氟自由基的實施形態中，藉由包含氟自由基的氣體對殘留在排氣系設備的副生成物中的占了該副生成物的大部分的二氧化矽(SiO2)進行分解。例如，引起以下的反應。在下式中，用FR表示氟自由基1分子。
SiO2+4FR→SiF4+O2
若比較使用了氟化氫(HF)氣體的情況與從三氟化氮 (NF3)氣體生成氟自由基的情況，存在以下的差異。關於氣體使用量，由於在1分子的HF中，F是1原子，在1分子的NF3中，F是3原子，因此在使用了三氟化氮的情況下，去除等量的副生成物所需的氣體量較少。若進行其他的表達，在使用了三氟化氮的情況下，能夠以相同的氣體量去除更多的副生成物。關於蝕刻效率(即，同體積的氣體對副生成物的去除效率)，在使用了氟化氫(HF)的情況下，需要理論反應量的5倍的氣體，但在使用了三氟化氮的情況下，由於使用自由基的分子，因此氣體的需要量更少，是良好的。
適合使用了氟化氫(HF)的氣體清潔(即，副生成物的去除)的加工如下。氟化氫氣體的供給單元是氣體貯氣瓶等，與氟自由基的供給單元相比很簡便，相反蝕刻效率較低，使用了氟化氫(HF)的氣體清潔適合：1)能夠供給氟化氫氣體的時間較長的(能夠供給的時間有富餘的)成批加工、2)泵內部的副生成物的生成物量較少的加工等。
另一方面，適合使用了氟自由基的氣體清潔的加工如下。使用了氟自由基的氣體清潔的蝕刻效率較高，相反由於需要電漿產生裝置，因此適合1)能夠供給清潔用氣體的時間較短的(能夠供給的時間沒有富餘的)單張加工、2)泵內部的副生成物的生成物量較多的加工等。
在第十五形態中，採用如下的結構，如第十四形態的排氣系設備系統，其中，前述氟自由基是在前述電漿發生器中由三氟化氮或者四氟化碳生成的。
在第十六形態中，採用如下的結構，如第十五形態的排氣系設備系統，其中，前述氣體供給裝置具有填充了三氟化氮、四氟化碳中的至少一者的貯氣瓶。
第十七形態中，採用如下的構成，提供排氣系設備的清潔方法，該排氣系設備係能夠設置在腔室的下游，以對製造裝置的前述腔室內進行排氣，該排氣系設備的清潔方法具有下列步驟：設置氣體供給裝置的步驟，該氣體供給裝置能夠供給包含鹵化氫、氟、氯、三氟化氯、氟自由基中的至少一者的氣體；使前述氣體供給裝置與前述排氣系設備連接的步驟；以及從前述氣體供給裝置向前述排氣系設備供給前述氣體的步驟。
在第十八形態中，採用如下的結構，如第十七形態的清潔方法，其中，前述排氣系設備包含真空泵及/或除害裝置。
10‧‧‧真空泵
12‧‧‧半導體製造裝置
14‧‧‧真空腔室
16‧‧‧排氣系設備系統
18‧‧‧氣體供給裝置
20‧‧‧廢氣
22、56、58、62、88、156‧‧‧配管
24‧‧‧廢氣除害裝置
26‧‧‧第一控制部
28‧‧‧第二控制部
30‧‧‧第一真空泵
32‧‧‧第二真空泵
34‧‧‧殼體
36、38‧‧‧泵轉子
36a、36b‧‧‧羅茨轉子
38a‧‧‧第一級羅茨轉子
38b‧‧‧第二級羅茨轉子
36c‧‧‧第三級羅茨轉子
36d‧‧‧第四級羅茨轉子
36e‧‧‧第五級羅茨轉子
40‧‧‧吸氣配管
42‧‧‧連接配管
44‧‧‧排氣配管
46、50‧‧‧旋轉軸
54‧‧‧貯氣瓶
60‧‧‧加熱用加熱器
64‧‧‧噴射嘴
66、68‧‧‧方向
70‧‧‧加熱裝置
72‧‧‧水槽
74‧‧‧流量控制器(FIC)
76、82、90‧‧‧閥
78、84‧‧‧狀態訊號
86‧‧‧訊號
92‧‧‧電漿發生器
94‧‧‧自由基氣體
96‧‧‧高壓電極
98‧‧‧電介質板
100‧‧‧接地電極
102‧‧‧溝槽
104‧‧‧放電空間
106‧‧‧高壓交流電源
118‧‧‧氣體供給裝置
M1、M2‧‧‧馬達
MFC‧‧‧質量流量控制器
第1圖是表示本發明的一實施形態的排氣系設備系統的方塊圖。
第2圖是第1圖所示的真空泵的剖面圖。
第3圖是表示氣體供給裝置的結構的方塊圖。
第4圖是表示具有控制氣體的溫度的氣體溫度控制裝置的氣體供給裝置的結構的方塊圖。
第5圖是表示具有向氣體供給汽化或霧化的水的水供給裝置的排氣系設備系統的結構的方塊圖。
第6圖表示真空泵內的固態的副生成物所含有的成分以及各成分相對於真空泵內的固態的副生成物的總重量的重量比。
第7圖表示真空泵內的固態的副生成物所含有的成分以及各成分相對於真空泵內的固態的副生成物的總重量的重量比。
第8圖是具有作為複數個排氣系設備的複數個真空泵的一實施形態的方塊圖。
第9圖表示半導體製造裝置反覆進行加工程序、清潔程序、閒置程序時的狀態訊號。
第10圖的表表示加工程序、清潔程序、閒置程序與閥的開閉的關係。
第11圖表示半導體製造裝置處於加工程序、清潔程序、閒置程序時的真空泵的驅動電流值。
第12圖表示真空泵的驅動電流值的大小、各程序與HF氣體的供給的有無的關係。
第13圖是表示本發明的一實施形態的排氣系設備系統的方塊圖。
第14圖是表示氣體供給裝置的結構的方塊圖。
第15圖表示電漿發生器的結構。
以下，參照圖式對本發明的實施形態進行說明。另外，在以下的各實施形態中，對相同或者相當的部件標注同一符號而省略重複的說明。第1圖是表示本發明 的一實施形態的排氣系設備系統的方塊圖。在本實施形態中，排氣系設備系統包含：真空泵、氣體供給裝置、除害裝置、將真空泵、氣體供給裝置和除害裝置彼此連接的配管、以及將腔室和真空泵連接的配管等。排氣系設備包含：真空泵、除害裝置、將真空泵和除害裝置彼此連接的配管、以及將腔室和真空泵連接的配管等。並且，在本實施形態中，製造裝置是用於製造半導體的半導體製造裝置。
在第1圖中，表示使真空泵10與半導體製造裝置12的真空腔室14連接的例子。排氣系設備系統16為了對半導體製造裝置12的真空腔室14內進行排氣，而具有真空泵10及氣體供給裝置18，該真空泵10能夠設置於真空腔室14的下游，該氣體供給裝置18與真空泵10連接，能夠向真空泵10供給包含鹵化氫的氣體。
在第1圖中，雖然未圖示，但在真空腔室14的上游側配置有向真空腔室14供給加工氣體的加工氣體供給源。真空腔室14藉由配管22而與真空泵10連接。
如第2圖所示，作為真空泵10的例子，具有作為增壓泵的第一真空泵30、作為主泵的第二真空泵32、以及收容第一真空泵30及第二真空泵32的殼體34。後述說明真空泵10的詳細內容。
在第1圖中，在真空泵10的下游側配置有用於使廢氣20(加工氣體)無害化的廢氣除害裝置24(除害裝置)。該廢氣除害裝置24具有乾式吸附方式、濕式吸收(或者溶解)方式、以及燃燒分解方式和觸媒式等類型。為了提 高除害效率，還能夠在乾式吸附方式、濕式吸收(或者溶解)方式以及燃燒分解方式中的任一方式中應用觸媒式。作為其他的例子，具有加熱式(加熱器式)分解及電漿分解。作為廢氣除害裝置，可以選擇它們中的任意一個方式，但也可以組合地使用。例如，觸媒式也能夠藉由與乾式吸附方式、濕式吸收(或者溶解)方式、以及燃燒分解方式中的任一方式組合而提高除害效率。除害裝置採用哪種方式例如能夠藉由考慮處理對象氣體的種類或量、可使用的使用率而適當地選擇。真空腔室14連接有第一控制部26，藉由該第一控制部26來控制真空腔室14中的基板處理(以下，稱為本加工)的加工條件。作為加工條件，列舉出例如向真空腔室14供給的加工氣體的通氣時間、種類或溫度等。在本實施形態中，作為第一控制部26的運轉控制項目，在決定了氣體種類的情況下，為流過氣體的時序、氣體的流量、溫度等。在本實施形態中，特別是，由於固定了氣體的流量、溫度等，因此控制所需的資訊是流過氣體的時序。
第二控制部28與真空泵10及閥82連接，藉由第二控制部28來控制真空泵10的運轉條件及閥82的開閉。作為真空泵10的運轉條件，列舉出例如泵轉子的旋轉速度、第一真空泵30及第二真空泵32的啟動時序等。
另外，半導體製造裝置、真空泵、除害裝置能夠獨立地運轉。裝置間的協作並不是必須的。如果泵和除害裝置一旦啟動，則半導體製造裝置能夠單獨地運轉。但是，在標準的半導體工廠中，出於節能、性能提高、機 器保護的觀點，存在藉由運轉訊號來進行協作運轉的情況。在該情況下，訊號(控制)的起點為半導體製造裝置。藉由半導體製造裝置的指令而使真空泵、除害裝置變更運轉狀態。並且，根據來自真空泵、除害裝置的訊號(異常、故障訊號等)而使半導體製造裝置變更運轉。意思是，通信訊號通常情況下為雙向訊號。
在本實施形態中，使第二控制部28與真空泵10各自獨立，但第二控制部28也可以是真空泵10所具有的控制裝置、或者是氣體供給裝置18所附帶的控制部。第二控制部28不需要是另行設置的裝置。
第二控制部28與第一控制部26連接，加工條件作為狀態訊號而從第一控制部26發送至第二控制部28。第二控制部28根據狀態訊號來控制真空泵10及閥82。在本實施形態中，第二控制部28不是位於真空泵10的上位的控制裝置，而是位於真空泵10的下位的控制部。即，氣體供給裝置18處於是真空泵10的附帶設備這樣的定位，作為氣體供給裝置18的控制部的第二控制部28為真空泵10的下位的控制部。
在第2圖中，第一真空泵30是具有一對羅茨型泵轉子36(在第2圖中僅表示一個泵轉子)的羅茨型真空泵的例子，第二真空泵32是具有一對羅茨型泵轉子38(在第2圖中僅表示一個泵轉子)的羅茨型真空泵。第一真空泵30和第二真空泵32分別具有不同的級數的泵轉子。第一真空泵30與第二真空泵32在殼體34內彼此平行設置，第 一真空泵30配置在第二真空泵32的上方。
在第一真空泵30的吸氣口設置有吸氣配管40，該吸氣配管40經由配管22而與真空腔室14連接。另外，作為半導體製造裝置12，列舉出對半導體晶片、液晶面板等基板實施成膜處理、蝕刻處理的成膜裝置、蝕刻裝置等。在第一真空泵30的下部設置有排氣口，該排氣口經由連接配管42而與第二真空泵32的吸氣口連接。第二真空泵32的排氣口與排氣配管44連接，經由該排氣配管44而將氣體(加工氣體等)排出到外部。氣體除了包含加工氣體以外，還包含清潔氣體、稀釋用的惰性氣體。這樣，第一真空泵30與第二真空泵32串列連接，第二真空泵32配置在比第一真空泵30還靠下游側的位置。即，第一真空泵30配置在比第二真空泵32還靠真空側的位置，第二真空泵32配置在大氣側。
如第2圖所示，第一真空泵30具有彼此相對的一對多級泵轉子36。各個泵轉子36具有：配置在吸氣側的第一級的羅茨轉子36a(吸氣側轉子)、配置在排氣側的第二級的羅茨轉子36b(排氣側轉子)、以及固定這些羅茨轉子36a、36b的旋轉軸46。驅動第一真空泵30的馬達M1固定於旋轉軸46的端部。
第二真空泵32在具有五級泵轉子的方面與第一真空泵30不同。其他的第二真空泵的結構與第一真空泵相同，省略其重複的說明。如第2圖所示，第二真空泵32具有彼此相對的一對多級泵轉子38。各個泵轉子38具 有從吸氣側朝向排氣側依序配置的第一級羅茨轉子38a、第二級羅茨轉子38b、第三級羅茨轉子38c、第四級羅茨轉子38d、第五級羅茨轉子36e、以及固定這些羅茨轉子的旋轉軸50。驅動第二真空泵32的馬達M2固定於旋轉軸50的端部。
在泵轉子36、38之間、以及泵轉子36、38與轉子外殼34的內表面之間形成微小的間隙，藉此泵轉子36、38能夠在轉子外殼34內能夠非接觸地旋轉。當在微小的間隙中夾有SiO<SUB>2</SUB>等副生成物時，泵轉子36、38的旋轉變得不良或者停止。另外，在本實施形態中，作為轉子使用羅茨型，但不限於此，也可以使用螺旋型或爪型等。在任一情況下，都使用將多級的轉子沿軸向排列得到的多級型的泵轉子。並且，泵轉子36、38的級數不限於二級、五級，分別也可以是三級以上、或者五級以上或者五級以下。
排氣系設備系統16具有作為與半導體製造裝置12的連接部的吸氣配管40。氣體供給裝置18在吸氣配管40處與排氣系設備系統16連接。與吸氣配管40連接的理由是因為，吸氣配管40位於真空泵10的上游，因此當從吸氣配管40供給HF氣體時，能夠清潔真空泵10整體。
作為供給HF氣體的部位，也可以從將第一真空泵30和第二真空泵32連結的連接配管42供給HF氣體。並且，也可以從作為主泵的第二真空泵32的任意的部 位供給HF氣體。僅向第二真空泵32供給HF氣體的理由是因為，第二真空泵32與第一真空泵30相比，內部壓力和內部溫度較高，會有生成物容易生成的情形。另外，依賴於半導體製造裝置12的製造加工等，容易夾有副生成物的部位、或者容易生成副生成物的部位發生變化。
接著，根據第3圖對氣體供給裝置18進行說明。第3圖是表示氣體供給裝置18的結構的方塊圖。第3圖(a)表示從排氣系設備系統16的外部向氣體供給裝置18供給HF氣體及N2氣體的情況。HF氣體經由配管56進行供給，N2氣體經由配管58進行供給。第3圖(b)表示氣體供給裝置18具有填充了鹵化氫的貯氣瓶54，從排氣系設備系統16的外部供給N2氣體的情況。
N2氣體用於調整HF氣體的濃度。HF氣體供給裝置18在供給到氣體供給裝置18的HF氣體和N2氣體處於最佳的HF濃度、流量、最佳的供給時序時，向真空泵10供給HF氣體。HF氣體與N2氣體在被混合之後，被送至真空泵10。圖中的MFC是質量流量控制器。在MFC的前後設置有用於對配管進行開閉的閥90。也可以取代MFC，使用質量流量計、遠端操作的電磁閥等導通/斷開(ON/OFF)閥及流量調整閥來實現相同的功能。在使用貯氣瓶54的情況下，不需要從排氣系設備系統16的外部供給HF氣體，不需要用於從外部供給HF氣體的較長的配管。因此，設置工程變得容易，並且，成本降低。
接著，根據第4圖對氣體供給裝置18的其他 的實施形態進行說明。第4圖是表示具有控制氣體的溫度的加熱用加熱器60(氣體溫度控制裝置)的氣體供給裝置18的結構的方塊圖。第4圖(a)表示從排氣系設備系統16的外部向氣體供給裝置18供給HF氣體和N2氣體的情況。第4圖(b)表示氣體供給裝置18具有填充了鹵化氫的貯氣瓶54，且從排氣系設備系統16的外部供給N2氣體的情況。
加熱用加熱器60將HF氣體自動地加熱控制成最適合清潔的溫度。在前面描述的從二氧化矽生成氟化矽的反應的情況下，最適合清潔的溫度為50℃至250℃。當比該溫度範圍還低時，反應較弱，當比該溫度範圍還高時，給裝置的運轉帶來影響。當反應較弱時，無法充分地去除二氧化矽。對裝置的影響是指，裝置的各部分有可能由於局部加熱而變形、受到因腐蝕而導致的損傷。
加熱用加熱器60捲繞在配管62的外周。藉由溫度感測器來測定HF氣體溫度，第二控制部28根據測定溫度而控制加熱用加熱器60的輸出。氣體溫度控制裝置除了配置於氣體供給裝置18以外，也可以配置於真空泵10。
接著，根據第5圖對排氣系設備系統16的其他的實施形態進行說明。第5圖是表示具有向氣體供給汽化或霧化的水的水供給裝置的排氣系設備系統16的結構的方塊圖。在該排氣系設備系統16中，向真空泵10供給水與氣體的混合物。向真空泵10供給的HF氣體攜帶著水， 利用水使真空泵10內部的副生成物與HF氣體反應。藉由適當量的水分來改善前面描述的從二氧化矽生成氟化矽的反應的效率。
在第5圖(a)中，在將氣體供給裝置18和真空泵10連接的配管62配置有將霧化的水排放出的噴射嘴64。水供給裝置具有：噴射嘴64、調節從噴射嘴64排放出的水量的流量控制器74(FIC)、以及閥76。水從排氣系設備系統16的外部向流量控制器74供給。噴射嘴64朝向與HF氣體流動的方向66相反的方向68排放出水。朝向相反的方向68排放出水的理由是為了使HF氣體和水良好地混合。
在第5圖(b)中，水供給裝置具備具有加熱裝置70的水槽72。水從排氣系設備系統16的外部供給水槽72。將氣體供給裝置18和真空泵10連接的配管62連接有配管88，該配管88從具有加熱裝置70的水槽72的上部伸出。藉由真空泵10使配管62內處於真空，因此水槽72的內部保持真空。因此，在水槽72內，產生水蒸氣，藉由蒸發熱而使水槽72內變成低溫。為了防止水低溫化到使水變成冰，而設置加熱裝置70。水蒸氣係隨著HF氣體一同供給真空泵10內部的副生成物。
接著，在本實施形態中，第6圖中表示藉由試驗來確認在將包含鹵化氫的氣體供給到真空泵10時殘留在真空泵10內部的副生成物被鹵化氫去除了怎樣的程度的結果。在該試驗中，從實際使用的真空泵10的內部將 殘留的固態的副生成物收集在容器內。向容器內的副生成物供給了包含鹵化氫的氣體。在供給氣體之前和試驗結束之後測定了容器內的固態的副生成物的重量。在試驗中，在設定的時間範圍內，供給了包含鹵化氫的氣體。
第6圖中表示供給氣體之前的、容器內的固態的副生成物所包含的成分以及各成分相對於容器內的固態的副生成物的總重量的重量比。在供給氣體之前，二氧化矽占95%。在與氣體的反應結束之後測定二氧化矽的重量時，二氧化矽的重量大幅降低到可檢測的重量以下。容器內的固態的副生成物在視覺觀察中幾乎消失。可推想固體的二氧化矽的大部分變化成氣體的氟化矽(SiF4)和氟矽酸銨((NH4)2SiF6)。
第7圖中表示與第6圖不同的加工所相關的試驗結果。該試驗是使用了與第6圖不同的半導體製造加工中使用的真空泵10的內部所殘留的固態的副生成物的試驗。在容器內收集了殘留在與第6圖不同的半導體製造加工中所使用的真空泵10之內部的固態的副生成物。向容器內供給包含鹵化氫的氣體，在供給氣體之前和與氣體的反應結束之後測定了容器內的固態的副生成物的重量。
第7圖中表示填充氣體之前的、玻璃容器內的固態的副生成物所包含的成分以及各成分相對於容器內的固態的副生成物的總重量的重量比。在供給氣體之前，二氧化矽占71%。在與氣體的反應結束之後測定二氧化矽的重量時，二氧化矽的重量大幅降低到可檢測的重量以下。 Si、F、O含有物占17%。在與氣體的反應結束之後測定Si、F、O含有物的重量時，Si、F、O含有物的重量大幅降低到可檢測的重量以下。容器內的固態的副生成物在視覺觀察中幾乎消失。可推想固體的二氧化矽和Si、F、O含有物的大部分變化成氣體的氟化矽(SiF4)等。
接著，根據第8圖對從一個氣體供給裝置向複數個排氣系設備供給氣體的排氣系設備系統的實施形態進行說明。第8圖是具有複數個真空泵10作為複數個排氣系設備的實施形態的方塊圖。從一台HF氣體供給裝置18向複數台真空泵10供給HF氣體。真空泵10為了接收HF氣體，具有與配管62連接的連接部。連接部是螺紋式的連接器等。
接著，根據第1圖對從氣體供給裝置向排氣系設備供給氣體時的控制方法進行說明。排氣系設備系統16具有第二控制部28，該第二控制部28控制從氣體供給裝置18朝向真空泵10的氣體的供給。第二控制部28根據半導體製造裝置12所輸出的表示半導體製造裝置12的動作狀態的狀態訊號78而進行控制。
以下對表示半導體製造裝置12的動作狀態的狀態訊號78進行說明。例如，在晶片上進行成膜的半導體製造裝置12所進行的程序具有：進行成膜的“加工程序”、為了使被“加工程序”污染的半導體製造裝置12內的環境恢復成清潔的狀態而實施的“清潔程序”、以及這些程序以外的處於閒置狀態的“閒置程序”。藉由HF氣體所進行之 真空泵10內部的副生成物的去除，半導體製造裝置12的運轉狀態未受到影響。在上述的任一程序中都能夠進行真空泵10內部的副生成物的去除。但是，在加工程序中，真空泵10內部的副生成物的去除需要排除給半導體製造裝置12的運轉狀態(成膜品質)帶來影響的可能性。因此，必須防止HF氣體從真空泵10混入到半導體製造裝置12。在加工程序中，藉由HF氣體來實施真空泵10的清潔並不理想。因此，為了避免在半導體製造裝置12處於加工程序時朝向真空泵10的HF氣體供給，因此在加工程序以外的程序中實施HF氣體對真空泵10的清潔為佳。為了判斷是否處於加工程序而使用表示半導體製造裝置12的動作狀態的狀態訊號78。
順帶一提，關於狀態訊號78，也可以是以下的使用方法。在半導體製造裝置12中使用的氣體種類、氣體流量會根據“加工程序”、“清潔程序”、“閒置程序”而不同。根據氣體種類、氣體流量，廢氣除害裝置24、特別是燃燒式除害裝置的情況下，必須以最佳的燃燒條件進行燃燒。即必須使廢氣除害裝置24中的處理對象氣體的去除效率最佳化。因此，廢氣除害裝置24由從半導體製造裝置12的第一控制部26輸入表示半導體製造裝置12實施哪個程序的狀態訊號78，而掌握半導體製造裝置12的運轉狀態，實現與其對應的燃燒條件。
第9圖中表示狀態訊號78的例子。第9圖(a)表示半導體製造裝置12依序反覆進行加工程序、清潔程序、 閒置程序時的狀態訊號78。為了識別加工程序、清潔程序、閒置程序，狀態訊號78例如能夠採用數位訊號“0”、“1”、“2”。並且，能夠將狀態訊號78設為類比訊號，類比訊號的訊號等級為三階段的訊號。在第9圖(b)中，在反覆進行複數次(在第9圖(b)中表示四次的情況。)加工程序和閒置程序之後，半導體製造裝置12進行清潔程序。第9圖(b)中表示半導體製造裝置12反覆進行該順序時的狀態訊號78。第9圖(c)表示半導體製造裝置12僅序反覆進行加工程序和閒置程序時的狀態訊號78。
在半導體製造裝置12分別進行加工程序、清潔程序、閒置程序時，藉由第10圖所示的表格來說明是否向真空泵10供給HF氣體。第10圖的表格顯示各程序、HF氣體的供給的有無以及閥82的開閉的關係。如第10圖的表格所示，在加工程序中，不供給HF氣體。在清潔程序和閒置程序中，供給HF氣體。在各程序中，第二控制部28向閥82輸出對閥82的開閉進行控制的訊號86，閥82是供給HF氣體的閥。第二控制部28是藉由訊號86而在加工程序中使閥82關閉，在清潔程序和閒置程序中使閥82打開。
第二控制部28從第一控制部26接收狀態訊號78，但第二控制部28也可以利用其他的路徑接收狀態訊號78。即，由於廢氣除害裝置24從第一控制部26接收狀態訊號78，因此第二控制部28能夠從廢氣除害裝置24接收與狀態訊號78相同的狀態訊號84。第二控制部28根 據廢氣除害裝置24所輸出的狀態訊號84而如第10圖所示進行閥82的控制。
接著，根據第11圖對第二控制部28的控制方法的其他的實施形態進行說明。在本實施形態中，從氣體供給裝置18向真空泵10供給或者停止HF氣體的控制是根據真空泵10的狀態訊號來判斷半導體製造裝置12的運轉狀態而進行的。第二控制部28根據排氣系設備、例如真空泵10所輸出的表示真空泵10的動作狀態的狀態訊號88而進行HF氣體的供給控制。第11圖表示半導體製造裝置12處於加工程序、清潔程序、閒置程序時的真空泵10的驅動電流值。圖的橫軸是時間，縱軸是驅動電流值(A：安培)。在本實施形態中，驅動電流值是真空泵10的狀態訊號88。
真空泵10的驅動電流值的大小在加工程序中為A3，在清潔程序中為A2，在閒置程序中為A1，在本實施形態中，按照加工程序、清潔程序、閒置程序的順序而變小。半導體的製造程序與泵電流的關係在第11圖中概念性地表示。實際上，未必一定是第11圖所示的簡單的脈衝波形。但是，能夠根據真空泵10的驅動電流值的大小來區別加工程序、清潔程序、閒置程序。
在半導體製造裝置12分別進行加工程序、清潔程序、閒置程序時，根據第12圖所示的表格來說明是否向真空泵10供給HF氣體。第12圖的表格顯示真空泵10的驅動電流值的大小、各程序、HF氣體的供給的有無以及 閥82的開閉的關係。如第12圖的表格所示，在加工程序中，不供給HF氣體。在清潔程序和閒置程序中，供給HF氣體。在各程序中，第二控制部28向閥82輸出對閥82的開閉進行控制的訊號86。第二控制部28藉由訊號86而在加工程序中使閥82關閉，在清潔程序和閒置程序中使閥打開。
在第1圖所示的排氣系設備系統16中，為了對半導體製造裝置12的腔室14內進行排氣，能夠設置在腔室14的下游的真空泵10的清潔方法如下。在排氣系設備系統16中設置有能夠供給包含鹵化氫的氣體的氣體供給裝置18。使氣體供給裝置18與真空泵10連接。從氣體供給裝置18向真空泵10供給氣體。
接著，根據第13圖至第15圖對氣體供給裝置具有電漿發生器且由電漿發生器來生成氟自由基的實施形態進行說明。氟自由基在電漿發生器中例如由三氟化氮或者四氟化碳生成。在第13圖中，排氣系設備系統16具有能夠向真空泵10供給包含氟自由基的氣體的氣體供給裝置118。
接著，根據第14圖對氣體供給裝置118進行說明。第14圖是表示氣體供給裝置18的結構的方塊圖。表示從排氣系設備系統16的外部向氣體供給裝置118供給NF3氣體及N2氣體(及/或Ar氣體)的情況。NF3氣體經由配管156進行供給，N2氣體經由配管58進行供給。N2氣體用於調整NF3氣體的濃度。
在供給到氣體供給裝置18的NF3氣體及N2氣體是處於最佳的NF3濃度、流量、最佳的供給時序，向電漿發生器92供給NF3氣體。NF3氣體與N2氣體在被混合之後，被送至電漿發生器92。電漿發生器92生成氟自由基氣體94，而向真空泵10供給氟自由基氣體94。
接著，根據第15圖對電漿發生器92進行說明。產生電漿的形態存在多種。能夠將任意的產生電漿的形態應用於本實施形態。作為產生電漿的方式，例如存在障壁放電方式、沿面放電方式、高頻放電方式等。第15圖是障壁放電方式的一種。電漿發生器92具有：設置有V形的溝槽102的高壓電極96、電介質板98、接地電極100。在高壓電極96的溝槽102與電介質板98之間設置有微小的縫隙(間隔)，而形成放電空間104。在溝槽102內填充電介質。向放電空間104供給NF3氣體和N2氣體。
藉由高壓交流電源106對高壓電極96與接地電極100之間施加高頻高電壓。當施加高頻高電壓時，在放電空間104內引起電暈放電(無聲放電)。被引導到放電空間104的NF3氣體由於放電能量而使氟成為氟自由基。障壁放電方式具有如下的優點：放電開始電壓較低，氟自由基的產生量較多，氟自由基的濃度較高。
以上，對本發明的實施形態的例子進行了說明，但上述的發明的實施形態是為了易於理解本發明，並沒有限定本發明。本發明在不脫離其主旨的情況下能夠變更、改良，並且當然在本發明中包含其均等物。並且，在 能夠解決上述的課題的至少一部分的範圍或者實現效果的至少一部分的範圍中，能夠使申請專利範圍和說明書中記載的各結構要素進行任意的組合或者省略。

Claims (18)

  1. 一種排氣系設備系統，係具有：排氣系設備，係能夠設置在腔室的下游，以對製造裝置的前述腔室內進行排氣；以及氣體供給裝置，係與前述排氣系設備連接，能夠向前述排氣系設備供給包含鹵化氫、氟、氯、三氟化氯、氟自由基中的至少一者的氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備具有與前述製造裝置連接的連接部，前述氣體供給裝置在前述連接部與前述排氣系設備連接。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的排氣系設備系統，其中，前述氣體供給裝置具有填充了鹵化氫、氟、氯、三氟化氯中的至少一者的貯氣瓶。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的排氣系設備系統，該排氣系設備系統具有對前述氣體的溫度進行控制的氣體溫度控制裝置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的排氣系設備系統，其中，前述氣體溫度控制裝置將前述氣體的溫度控制在50℃至250℃的範圍內。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的排氣系設備系統，其中，具有複數個前述排氣系設備，且從一個前述氣體供給裝置向複數個前述排氣系設備供給前述氣 體。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備系統具有向前述氣體供給汽化或者霧化之水的水供給裝置，且將前述水與前述氣體的混合物供給至前述排氣系設備。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備系統具有控制部，該控制部控制從前述氣體供給裝置向前述排氣系設備的前述氣體的供給，前述控制部根據前述製造裝置所輸出的表示前述製造裝置的動作狀態的狀態訊號而進行前述控制。
  9. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備系統具有控制部，該控制部控制從前述氣體供給裝置向前述排氣系設備的前述氣體的供給，前述製造裝置對除害裝置輸出表示前述製造裝置的動作狀態的狀態訊號，該除害裝置設置在前述排氣系設備的下游，且對從前述排氣系設備排放出的廢氣進行處理而使該廢氣無害化，前述控制部從前述除害裝置接收前述狀態訊號，根據接收到的前述狀態訊號而進行前述控制。
  10. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述的排氣系設備 系統，其中，前述排氣系設備系統具有控制部，該控制部控制從前述氣體供給裝置向前述排氣系設備的前述氣體的供給，前述控制部根據前述排氣系設備所輸出的表示前述排氣系設備的動作狀態的狀態訊號而進行前述控制。
  11. 如申請專利範圍第1至8項、及第10項中任一項所述的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備包含除害裝置，該除害裝置對從前述腔室排放出的廢氣進行處理而使該廢氣無害化。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述的排氣系設備系統，其中，前述排氣系設備包含真空泵。
  13. 如申請專利範圍第1至12項中任一項所述的排氣系設備系統，其中，前述製造裝置是用於製造半導體的半導體製造裝置。
  14. 如申請專利範圍第1至13項中任一項所述的排氣系設備系統，其中，前述氣體供給裝置具有電漿發生器，前述氟自由基是由前述電漿發生器生成者。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的排氣系設備系統，其中，前述氟自由基是在前述電漿發生器中由三氟化氮或者四氟化碳生成的。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的排氣系設備系統，其中，前述氣體供給裝置具有填充了三氟化氮、四氟化碳中的至少一者的貯氣瓶。
  17. 一種排氣系設備的清潔方法，該排氣系設備係能夠設置 在腔室的下游，以對製造裝置的前述腔室內進行排氣，該排氣系設備的清潔方法具有下列步驟：設置氣體供給裝置的步驟，該氣體供給裝置能夠供給包含鹵化氫、氟、氯、三氟化氯、氟自由基中的至少一者的氣體；使前述氣體供給裝置與前述排氣系設備連接的步驟；以及從前述氣體供給裝置向前述排氣系設備供給前述氣體的步驟。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的清潔方法，其中，前述排氣系設備包含真空泵及/或除害裝置，該除害裝置對從前述腔室排放出的廢氣進行處理而使該廢氣無害化。
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