TW500878B - Trap apparatus and trap system - Google Patents

Description

500878

[發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種例如為使半導體製造裝置之真空室 抽成真空所使用之真空排氣系統及其所用之攔閘裝置。 [先前之技術]

參照第11圖說明習知的真空抓氣系統。圖中，真空室 1〇係例如蝕刻裝置及化學氣相澱積裝置（CVD)等半導體製 造工程所使用之處理室，該真空室10係經由排氣管14連接 於真空幫浦12 ^真空幫浦12係用以使來自真空室1〇之工藝 排氣（process waste gas)昇壓至大氣壓者，以往係採/ 油迴轉式幫浦，目前則主要使用乾式幫浦（dry p⑽幻。直 空室10所需之真空度高於真空幫浦12所能達到之真空度/ 時’可在乾式幫浦的上游侧進一步配置渦輪分子泵 (turbo -m〇leculai· pump)等超高真空幫浦。 工藝排氣，因為依照處理之種類而有毒性及爆炸性， 所以不能隨意排放至大氣。因之，真空幫浦12的下游配置 有排氣處理裝置20。經予昇壓至大氣壓之工藝排氣中，如 上述之不能排放至大氣者，於此進行吸附、分解、吸收等 處理而僅排放無害的氣體至大氣K，管線“上可視需 要而設置適當的閥門。

=上所，之％知的真空排氣系統中，當反應副生成物 之中若含有高昇華溫度的物質時，因真空幫浦須將該氣體 排出，致氣體會在昇壓過程中固化，造成在真空幫浦中析 出而成為真空幫浦故障的原因之缺點。 例如，為進行鋁的蝕刻，使用具代表性的工藝氣體

500878 五、發明說明（2) -- BCI3, CL時，BC13, C12工藝氣體的殘餘氣體與^^^之反應 副生成物係藉由真空幫浦而自處理室中排出。該A1C“在 真空幫浦的吸氣侧因分壓低所以不會析出，但在加壓排氣 的過程中因分壓上升而會析出固化，並附著於幫浦的内壁 而成為真空幫浦故障的原因。此情形在進行SiN成膜之cvd 裝置產生（NH4)2SiFe及NH4C1等反應副生成物時亦相同。 歷來’對於此一問題，係採取加熱真空幫浦整體，使 固狀物質不會在真空幫浦内部析出，而以氣體狀態通過真 空幫浦等對策。此一對策雖然對於在真空幫浦内的析出有 效’但其結果卻會造成固化物在配置於該真空幫浦下游之 排氣處理裝置析出’而產生使充填層的網目阻塞之問題。 於是，採取於幫浦的上游或下游裝設攔閘（七^“裝 置，使生成物附著，以事先除去會生成固化物的成分，藉 以保護裝設於排氣管線之各種機器之方法。如第12或第13 圖所示’如此之攔閘裝置1 0 〇可採在排氣管線當中配置形 成其一部分之氣密容器102而在其中設置例如板狀障板 (buffle)10 4的構成。當障板1〇4上有一定量之析出物附著 時’切換排氣流路以進行攔閘的洗淨和更換，而使處理繼 續。 [發明所欲解決之課題] 然而，習知攔閘裝置的攔捕效率不佳，排氣中的大部 分成分並不附著於攔閘部而就此流過，並附著於下游的管 線及各種機器。此係因障板104的構成為平行板狀而無法 獲得排氣與攔閘部的充分接觸之緣故。

C:\Program Files\Patent\310364.ptd 第 5 頁

惟 若將障板作成複雜的形狀 攔捕作用被限於局部進行，a务，則攔閘部不僅會造成 而使排氣的流動變得不安定：度下降、或產生阻塞 圓滑進行等不良的狀況，也 $部的更換及切換無法 及維護的成本。 構造趨于複雜而提高製造 本發明係有鑑於上述缺點而 種在成膜處理等上，能在滿足真=…，二目的在於提供一 捕效率，藉以不會影響直空幫 =之谷許流率下提高攔 的長哥化、除害裝置的保養，以接古 b =仃真工幫浦 可望減少F詈机借釦婭你士 I 美巧運轉可罪性，進一步 主减乂裝置叹備和刼作成本之攔閘裝置。 7 又，因攔閘裝置之攔閘部會蓄 過適當的時間後，必須更換攔門、 的固狀物’經 ^ ^ 叮』攸 貝更換攔閘部，或以規定的方氺推> 除去固狀物以使之再生。若為前者 /進仃 部，且難以自動化。 巧月j者時，必須準備許多搁間 因此，似可採 _ x ，叹礼目緣i 4處設署也] :$加熱成規定的溫度之溫水流通之再生路徑，使門 2排氣流路與再生路徑間切換並交替進行攔捕動作及^ 動作，以實現自動運轉之方法。 丹 4

然而，在如此之攔閘裝置中，為了得到洗淨用的汊 則必須設置加熱器等獨立的加熱裝置及附帶設備，而:二 到佔用潔淨室（clean room)之床等設備成本的增加。又糸 若使溫水連續循環，則因溫水（洗淨液）會被玷污導致洗、j 效率降低，而必須經常加熱新的水使用，致因電力消耗： 之增加及維護等也會使操作成本因而提高。 4 $

500878

此在抑制設備 因此’本發明之第二目的在於提供一種能在 作的成本下可施予攔閘部的再生之摘 ^ [解決課題所採取之手段] 、一 申請專利範圍第1項所述之發明係— 有配置於以真空幫浦自真空室排氣之排 閘裝置，具 體中之生成物附著而加以去除之攔閘:二，，’使排出1 攔閘部具有由從中心向外侧鼓起之上游侧於：自 侧朝向中心之下游侧流路部分所形二=邛/刀及從夕 γ · 、 風之攔閘流路。 藉此，因為一面在上游侧流路部八 侧流路部分朝向内侧作方向轉換一面冷Υ侧、在下济 流路之壁的機會增加，攔捕效率因而古。以接觸攔ft 不過度複雜，所以製造及維護成本也:^因為流路立 不：使流率過度下降，所以對排氣系統“響也：广 所述之棚間裝置，其中該棚間流路’係如由申二 二係依次轉換方向，所以與直線的流路相二 該攔閘流路可以複數多層的方式加以配置 又

在入口側也可設置導引氣體的流動之導？丨 申請專利範圍第3項所述之發明係如申請專利圍 項所述之攔閘裝置，其中任一攔閉流路的下游侧部分 分的區分為至少兩條流路。藉此，爭取在下游側的滞留 間同時使氣體易於與壁接觸，提高整體之攔捕效率。 申凊專利範圍第4項所述之發明係如申請專利範圍筹

500878 五、發明說明（5) 項所述之攔閘裝置，其中該攔閘部係設置成可相對於該攔 閘流路出入者。藉此，既可使攔閘部之更換等變得容易，： 又可準備至少兩個攔閘部，一面在一方進行攔閘處理一面 在另一方進行再生而連續運轉。 ： 申請專利範圍第5項所述之發明係一種攔閘裝置，具 有配置於以真空幫浦自真空室排氣之排氣流路，使排出氣 體中之生成物附著並加以去除之攔閘部，其特徵在於：該 攔閘部具有障板，該障板具有轴線與排氣流路相交之圓旅 面狀攔閘面。 申請專利範圍第6項所述之發明係一種攔閘系統，其 特徵在於：具有配置於以真空幫浦自半導體製造裝置之真爛 空室排氣之排氣流路，使排出氣體中之生成物附著於攔間 部而加以去除之攔閘室；毗連該攔閘室配置之再生室；使 該攔閘部在該攔閘室與該再生室間切換之切換機構；以及 將該半導體製造裝置之冷卻所使用之冷卻水導入該再生室 之冷卻水流路。 藉此，將通過半導體製造裝置之規定處所而溫产上升 之冷卻水供給至再生室，藉由溫水使攔閉部的洗 好，攔閘裝置即可安定的連續運轉。而且，因兩 新的熱源及洗淨液，所以可提高其省資源、省^ 。用 j 申請專利範圍第7項所述之發明係如申請專%利'範°第- 項所述之攔閘系統，其中該半導體製造裝置 s 置者。 I 1尔軋相成長裝 [圖式之簡單說明]

500878 五、發明說明（6) 第1圖係顯示具備本發明實施形態之攔閘裝置及攔閘 系統之真空排氣系統之系統圖。 第2圖係第1圖之實施形態之攔閘裝置的平面斷面圖。 第3圖係第2圖之111 - 11 I方向視圖。 第4圖係第2圖之IV-IV方向視圖。 第5圖係顯示本發明一實施形態之攔閘裝置之圖。 第6圖係放大顯示第5圖之攔閘裝置之圖。 第7圖係顯示攔閘裝置之洗淨液及吹洗氣的管線之 圖。 第8圖係顯示本發明另一實施形態之搁閘裝置之圖。 第9圖係顯示本發明再另一實施形態之搁閘裝置之 圖。 第1 0圖係顯示本發明又另一實施形態之攔閘裝置之 圖。 第11圖係顯示習知攔閘系統所使用之排氣系統之圖。 第1 2圖係顯示習知攔閘裝置之一實例之圖。 第1 3圖係顯示習知攔閘裝置之另一實例之圖 [圖式符號說明] 10 真空室 12 真空幫浦 14 排氣管線 16 再生管線 18 攔閘部 20 排氣處理裝置 22 外殼 24 軸體 26 氣缸 27 間壁 28 隔板 30 攔閘室

C:\Program Files\Patent\310364. ptd 第 9 頁 500878 39 排出孔 42 圓弧面部 46 冷媒流路 52 出π 56a,56b 分割障板 60 洗淨液注入排出口 64 氣體沖洗口 68 閥 72 閥 76 洗淨液排出路徑 80 閥 102 氣密容器 S 半導體製造裝置 U 上流侧流路部分 [發明之實施形態] 五、發明說明（7) 32 再生室 35 0形環 38, 38a，38b，38c，38d，38e 34 伸縮管 36 端板 陳板 40a，40b，40c，40d 攔閘流路 44 平面部 50 入口 54b, 54c, 54d 導引障板 58a，58b，58c，58d 障板 62 洗淨液注入排出口 6 6 流路 70 三方切換閥 74 喷射器 78 旁通流路 1 0 0攔閘裝置 104障板 T 栅閘裝置 D 下流侧流路部分

以下，用圖式說明本發明之實施形態。 第1圖至第7圖係顯示本發明攔閘系統的一個實施形態 之圖’構成半導體製造裝置的一部分之CVD反應室（真空 室）10設置有籍由真空幫浦丨2排氣之排氣管線1 4，該真空 幫浦12之上游侧設置有攔閘裝置τ。攔閘裝置τ係由與排氣 管線1 4鄰接而配置，使洗淨液流通之再生管線1 6 ;及形成

C:\ProgramFiles\Patent\310364.ptd 第 10 頁 观878 、發明說明（8)

於橫跨該等管線所形成之筒狀外殼22中之搁閘室30及與該 棚閘室30她連之再生室32所構成。外殼22中，安裝於轴體 24之攔閘部1 8，係配置成可在與排氣管線14及再生管線16 ^又的方向直線移動，並設置成藉由外部之切換機構而可 交替移動於攔閘室30及再生室32。如第1圖及第7圖所示， 在此例中’再生管線16係與半導體製造裝置S之冷卻所使 用之冷卻水的排出流路相連接。

^ 如第2圖所示，外殼22設置有作為使軸體24在轴方向 往復移動的驅動裝置之氣缸26。外殼22係以中央開口之間 壁27及安裝於轴體2 4之隔板28隔開攔閘室30及再生室32， 各至且各自連接有排氣管線14或再生管線16。攔閘室、 再生室32或排氣管線丨4之規定處則設置有間接檢測攔捕量 之溫度感測器及壓力感測器。 氣缸26與外设22之間設置有伸縮管（1^110^^)34以維 持其間之氣密性。X，間壁27與隔板28靠接處配置有〇形 裱35，以維持攔閘室3〇與再生室32之間的氣密性。隔板28 係以隔熱性高的材料製成，以阻止攔閘室3〇與再生室32之 間的熱傳遞。 如第6圖所示，攔閘部18係由以軸方向相向安裝於軸 =24之一對端板36，及架設於該兩端板間之障板“以丨^) &，38^>，38〇所構成。障板38^381)，38(；係左右對稱配置複 數板（圖不例中為6片），各板間及與輛體24或容器壁間形 成2有由中心向外側鼓起之上游侧流路部分u及由外 向中心之下游侧流路部分D之攔閘流路4〇 〇 。

500878

五、發明說明（9) 在此例中，障板38心381)，38〇具有圓弧面部42與形成上下 的連接部之平面部44。 障板38a，38b，38c及端板36係各自由熱傳導性良好之 材質形成，障板38a，38b，38c係透過端板36 與軸體 “之間的熱傳導而冷卻。各障板上，皆設置=面所述之 再生時用以排出附著物之排出孔39。 ^軸體24係以金屬等熱傳導性良好的材料形成，且内部 ，，有冷卻用之冷媒流路4 6。該冷媒流路4 6中供給有如液 態氮之液體或經予冷卻的空氣或水等冷卻用熱媒體。

如第4圖所示，再生室32之下部有為了洗淨液之注入 與排出而設置之洗淨液注入排出口 6 〇，其上部有為了排出 洗淨液之洗淨液排出口62及為了乾燥用之吹诜氣（purge gasj的導入與排出而設置之三個氣體吹洗口 β4。如第7圖 所示’半導體製造裝置S之冷卻所使用過之冷卻水的排出 流路（洗淨液供給路徑）66係通過閥68及三向切換閥70而連 接於洗淨液注入排出口 60。半導體製造裝置s在CVD裝置的 場合’除真空室10室壁、氣體噴射頭及基板保持台等之冷 卻水外’也能夠適當地使用氣化器及其他附帶設備的冷卻 水。 依次配置有閥72及用以促進洗淨液排出之幫浦或喷射 器（ejector) 74之洗淨液排出路徑係連揍於洗淨液排出 口 62。由三向切換閥70延伸出之旁通流路78係匯入該洗淨 液排出路徑76。另一方面，通過閥8〇而與例如氮氣源相接 之吹洗氣體流路82係連接至各氣體吹洗孔64。 1 m I 圓 C:\Program Files\Patent\310364. ptd 第 12 頁 500878

其次，說明如上述般構成之攔閘裝置τ的作用。在c仰 處理時’如第2圖所示’切换攔閘部1 8至位於攔閘室3 〇 中，並以流動於冷媒流路46之冷媒冷卻障板38。藉由真* 幫浦1 2之運轉’使經由排氣管線1 4而自真空室1 〇排出乂 1 體導入外殼2 2。至於排氣，如第5圖所示，係沿障板 氣 38a，38b，38c間之彎曲的攔閘流路40a，40b，40c流動，並碰 觸障板388,381)，38(：而冷卻。冷卻了的排氣中容易凝结的 成份在其間析出，析出之固狀物在該等障板的内外面附 著。 ' 因搁閘流路403,401)，40(：，40(1係彆曲形成，排氣中之 氣體分子碰撞攔閘面的機率變高，受到冷卻而被攔捕的效 率也會提高。此情形，並非僅藉由冷卻而攔捕，例如使粒 子吸著於搁閘面之攔捕也相同。藉此，沿排氣管線丨4流入 之排氣所包含之特定成份，例如在進行銘成模時，例如氯 化鋁的成份即可以固狀物形態而附著，被攔捕而自排氣中 除去。 一定時間之處理後，或以溫度感測器及壓力感測器等 檢測之攔捕量達到一定量時，暫時停止處理，或將排氣管 線切換至其他攔閘路徑，再藉由氣缸26的動作，如第3圖 所示使攔閘部1 8移動至再生室32。然後，打開閥68並切換 三向切換閥70使口 60與流路66相連通，將經使用於半導體 製造裝置S而被加溫過之冷卻水（洗淨液）導入再生室32 ’ 同時關閉洗淨液排出路徑76之閥72。 於是，由下方之口 6 〇流入之4 0 〇 C左右之加溫冷卻水

C:\Program Files\Patent\310364. ptd 第 13 頁 500878

(洗淨液）充滿再生室，使攔閘部18浸泡其中。藉此，附著 於攔閘部18之生成物溶解於洗淨液，並藉由洗^液的流動 力自攔閘部18分離而漂浮於洗淨液中。使生成物溶解或漂 浮之洗淨液由洗淨液排出口62依次排出。因為洗淨液係連 續地流入再生室32所以再生室32中經常充滿新的洗淨液。

如此處理到規定時間的洗淨終了，切換三向切換閥7 〇 以連通閥60及旁通流路78而排出充滿於再生室32内之诜淨 液。其次，打開吹洗氣體流路82之閥8〇，使乾燥的氮氣自 氣體吹洗口 6 4流入，藉此使攔閘部丨8及再生室3 2乾燥後， 使搁閘部1 8回到攔閘室3 〇。藉此，能夠使水份不導入排氣 管線14而重新開始攔捕動作。閥68, 8〇在再生工程以外的 時間係關閉，使攔閘部18在攔閘室30與再生室32之間移動 時水份也不會侵入排氣管線丨4。 再者，附著物因生成物之附著方式和物性等而不易分 離時，將氣體吹洗口64作為洗淨液注入口使用而由多方向 注入洗淨液，或者亦可以洗淨液充滿再生室32，再藉由各 口 60, 62, 64供給氮氣或空氣以產生氣泡，使洗淨液流動而

以物理方式剝離附著物。又，亦可以適當的方式加壓洗淨 液使之喷向攔閘部18。 再者，根據發明人的實施結果，設置攔閘裝置丁於 LJ-CVD裝置之真空室的排氣流路，而在攔閘部“攔捕氯化 氨（NHJ1 )時，證實經過2 〇分鐘之洗淨可得到丨〇 〇 %的洗淨 效率（N H4 C 1殘餘量為〇 )。 其次，說明攔閘部之其他構成例。顯示於第8圖之攔

500878

閘部18係由配置有包圍軸體24之複數圓孤板狀之搁閑板 38,8,381)，38(：，38(1，386及於該等攔閘板之間彎曲之夕声 閘流路40a，40b，40c，40d所構成，各該攔閘流路之上游曰 的入口 50及出口 52之寬度，入口 50侧張得較開，出口 52 . 張得較窄，藉此使氣體在特別是攔閘部丨8的下游八心 滯留以爭取攔捕時間。 々n 知

又，入口50設置有可將流經中央侧之氣體分配至 侧流路之導引攔閘54b，54C，54d。該等導引攔閘54b 5处逯 54d在此例中為圓弧板狀攔閘板38c，38d，38e的一邛’八亦 即，藉由在筒狀攔閘板上形成在軸方向延伸之縫隙=形/' 成，但並非局限於此。在此例中，導引攔閘54b，54c 係沿流向交替配置，以提高氣體的分配功能。 ， 如此，形成在攔閘部1 8上同心之複數攔閘流路 40a，40b，40c，40d，其外侧之攔閘流路之距離較長因而攔 捕面積也較大。從而，藉由分配氣體至如上所述攔捕面積 較大之外侧流路，而能夠提高整體之攔捕效率。再者，至 各流路之氣體的分配，因為能夠依照各流路的流專而調 整，所以也可以藉由例如使外侧的流路寬度大於内侧而調 整氣體流量分佈。

第9圖係顯不改良第6圖所示之攔閘部的另一實施形態 者，在攔閘流路40a，40b的下游侧部分插入等分各流路之 分割攔閘板5 6a，56b而使流路寬度縮小，使氣體在此充份 滯留。藉此，與全流路之寬度皆縮小的情況相比並不會過 度地降低流率，以在氣體之流動安定的下游侧部分爭取攔

C:\Program Files\Patent\310364,ptd 第 15 頁 500878 五、發明說明（13) 捕時間’而能夠提高整體的攔捕效率。 第1 〇圖係顯示本發明又另一實施形態之攔閘部者，复 與第6圖之實施形態的相異點在於：由中心向外侧鼓起之、 上游侧流路部分u及由外侧朝向中心之下游侧流路部分D係 各f形成為平直的攔閘板58a，58b，58c，58d。在此一實施、 形態中，攔閘板的加工容易，成本相對較低，且能夠得到 與前:實施形態相同的作用效果。又，在此一實施形態 中，當然也可以使用如第8圖之導引搁閘板及如第9 割搁閘板。 上述的實施形態，為僅設置一再生管線之構造，但亦 可將再生管線設置於排氣管線兩侧，並設置兩個攔閘部於 軸體，藉由一攔閘部在進行攔捕處理時進行另一攔閘部之 再生處理，而連續地進行攔捕處理。又，在上述實施形 態中L攔閘部1 8係在外殼内直線移動切換，但亦可使外殼 开v成環狀而使攔閘部以旋轉運動方式移動。此時相對於 一個排氣流路可設置三個以上攔閘部，便能使兩個以上的 攔閘部在洗淨路徑同時進行再生。通常，因為再生的速度 比攔捕的速度慢，所以此點特別有利。又，在旋轉式攔閘 部方面若有兩個攔閘部的情形時也只用一個再生路徑即 〇 [實施例] 以習知的攔閘裝置與具有本發明之實施形態之障板之 攔閘裝置進行捕捉NHJl實驗，其攔捕效率比較值如表1所 示0

C:\PrograinFiles\Paterrt\310364.ptd 第 16 頁

表1 障板形狀 第6圖 第9圖 ^ Λ ,φ . 0/. 圈 第8圖 第12圖 第13圖 效率⑷ 61·4 38*4 47.4 1 9.0 7.0 #ί1W依照第6圖之形狀的捕捉效率最好。在此， 根據該障板與真空室的έ且人 “ V I胃 合，攔閘後的流率為4220 0 (L/min)(實際測量值），對製程完全沒有影 [發明之功效] 如上所述，根據本發明之第丨態樣，不會過度降低流 率，能夠提高攔捕效率，因&，不會影響排氣系統之真空 幫浦的性能，能夠推行真空幫浦之長壽化、除害裝置之保 養等，以提昇排氣系統之運轉可靠性，有助於提昇半導體 製造等之生產性。 又，根據本發明之其他態樣，將通過半導體製造裝置 之規定處所而溫度上升之冷卻水供給至再生室，藉由溫水 使攔閘部的洗淨效率變好，攔閘裝置之安定的連續運轉即 變得可能。而且，因為無需使用新的熱源及洗淨液，所以 可提高其省資源、省能源性，結果為能在抑制設備及操作 之成本下進行攔捕之再生。 [產業上之利用可能性] ， 本發明係可適用於例如用以使半導體製造裝置之真空 室抽成真空所使用之真空排氣系統及其所用之攔閘裝置。 ：

C:\Program Files\Patent\310364.ptd 第17頁

Claims (1)

1. 500878 六、申請專利範圍 k 一裝置’具有配置於以真空幫浦自真空室排氣 之排亂>;IL路’使排出氣體中之生成物附著而加以去除 之攔閘邛，其特徵在於：該搁閘部具有由從中心向外 侧鼓起之上游侧流路部分及從外侧朝向中心之下游侧 流路部分所形成之攔閘流路。 =請專利範圍第1項之攔閘裝置，其中該攔閘流路係 由曲面所形成。 承 如申請專利範圍第1項之摘閉裝置， 的下游侧部分係部分的區分為至少兩條流路攔閉流路 如申請專利範圍第！項之攔閘裝置，其t 置成可相對於該攔閘流路出入者。 Θ部係設 -種,閘裝置，具有配置於以真空幫浦自直办& 之排虱流路，使排出氣體中之生成物附著並Γ至排氣 之攔閘部，其特徵在於：該攔閘部具有 〇以去除 具有軸線與排氣流路相交之圓弧面狀攔閘2;請障板 一種攔閘系統，其特徵在於：具有 配置於以真空幫浦自半導體製造裝置之真外 氣之排氣流路，使排出氣體中之生成物附著&空室排 而加以去除之攔閘室； ；掏閘部 鄰接該攔閘室配置之再生室； 使該攔閘部在該攔閘室與該再生室間切換 、<切換 2· 3 4. 5· 6 · 機構；以及 將該半導體製造裝置之冷卻所使用之冷卻水導 該再生室之冷卻水流路。 入 C:\Program Files\Patent\310364· ptd 第 18 頁 500878

   C:\Program Files\Patent\310364· ptd 第 19 頁