TWI582357B

TWI582357B - 具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置

Info

Publication number: TWI582357B
Application number: TW102143623A
Authority: TW
Inventors: 金基南
Original assignee: ＭＩ股份有限公司
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2017-05-11
Also published as: KR101320927B1; TW201422999A; CN103871930A; CN103871930B

Description

具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置

本發明涉及半導體製造裝置，更為詳細地，涉及一種如下的具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置：用於抑制在製造半導體或液晶顯示器(LCD)時從化學氣相蒸鍍(CVD，Chemical Vapor Deposition)處理腔排出並通過真空泵的氣體中的反應副產物以粉末狀蒸鍍在排氣管內，在前級管道(Fore line)及排氣管道(exhaust line)內分別配置加熱元件並一同使用直接及間接加熱方式，從而能夠延長前級管道及排氣管道的清洗週期。

一般來講，半導體製造工序大體由前工序(製造工序)和後工序(封裝工序)構成。

前工序中，在各種處理腔內，在晶片(Wafer)上蒸鍍薄膜，並對所蒸鍍的薄膜進行選擇性刻蝕，通過反復執行這些過程來加工特定的圖案，從而製造半導體晶片(Chip)。並且，後工序中，單獨分離出在前工序中製造的晶片後，與引線框架(Lead frame)結合來封裝為成品。

此時，在晶片上蒸鍍薄膜或對在晶片上蒸鍍的薄膜進行刻蝕工序在處理腔內使用有害氣體在高溫下執行。在執行這種工序的期間，在處理腔的內部會大量產生各種可燃性氣體和包括腐蝕性雜質及有毒成分的氣體等。即，在處理腔內部只有有害氣體的約30%蒸鍍在晶片的表面，一部分未反應的氣體則排出。

因此，在用於使處理腔成為真空狀態的真空泵的後端設置用於將從處理腔排出的氣體淨化後向大氣放出的洗滌器(scrubber)。

但是，發生了氣體在處理腔和真空泵之間固化而變為粉末的情況，粉末粘著於前級管道和排氣管道，致使排氣壓力上升的同時，在粉末流入真空泵的情況下，引起真空泵的故障。即，從處理腔向泵排出的氣體中的反應副產物(By-product)粘著於前級管道及排氣管道的內壁，引發了前級管道和排氣管道的堵塞現象，並由於固著於真空泵的本體，而致使真空泵受損，從而縮短了壽命。

由此，正從各方面致力於解決如上所述的問題，作為具有代表性方案之一，在前級管道或排氣管道的外部表面配置加熱套(heating jacket)。但是，由於這採用的是間接加熱方式，因而存在粉末的去除效率低的問題，由此需要向直接加熱方式進行轉換。

現有技術文獻專利文獻

專利文獻1：韓國1020070030615 A

專利文獻2：韓國200366263 Y1

本發明用於解決如上所述的問題，本發明的目的在於，提供如下的具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置：在前級管道及排氣管道分別配置加熱元件，一同使用直接及間接加熱方式，經前級管道和排氣管道進行雙重加熱，能夠有效抑制從處理腔排出並通過真空泵的氣體中的反應副產物以粉末狀蒸鍍在前級管道及排氣管道內。

為了達成上述目的，本發明提供一種具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置，由用於連接處理腔與真空泵之間的前級管道和用於連接上述真空泵與洗滌器之間的排氣管道構成，其特徵在於，包括分別配置於上述前級管道和排氣管道的加熱組件。

在此，優選地，上述前級管道包括：中心連接管，一對L字形的中間連接管，與上述中心連接管形成直角，並分別與上述中心連接管的兩端相連接，以及垂直連接管，設置於上述中間連接管中的一個；一對上述中間連接管配置為彼此在一條直線上。

優選地，上述加熱組件包括：加熱套，以包覆上述前級管道和排氣管道的外表面的方式設置，以及內部加熱器(inner heater)，設置於上述前級管道和排氣管道的內部；上述內部加熱器包括：公端子和母端子，絕緣材料，包覆上述公端子和母端子來使它們絕緣，以及鎂金屬保護管，壓縮並包覆上述絕緣材料的外周面；上述內部加熱器為線圈型。

優選地，上述絕緣材料的密度為2g/cm³~3g/cm³。

優選地，對上述鎂金屬保護管的內部和外部的表面還塗敷氮化鉻(Chromium Nitride)。

優選地，以上述鎂金屬保護管的內部和外部的表面還塗敷類金剛石碳(DLC，Diamond-like-Carbon)。

優選地，對上述公端子和母端子同時壓縮絕緣材料及鎂金屬保護管。

優選地，還設有第二溫度感測器，所述第二溫度感測器向上述前級管道和排氣管道的中空內露出，用於將上述前級管道和排氣管道的內部維持在適當溫度。

優選地，還設有第一溫度感測器，所述第一溫度感測器設置於上述前級管道和排氣管道，用於防止上述前級管道和排氣管道過熱。

根據本發明具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置，在前級管道和排氣管道的內部分別配置內部加熱器，從而將通過前級管道和排氣管道的反應副產物直接加熱至約170℃以上，由此能夠有效抑制從處理腔排出並通過真空泵的氣體中的反應副產物以粉末狀蒸鍍在前級管道和排氣管道內。其結果，能夠使得前級管道和排氣管道的清洗週期變長，因而能夠減少用於清洗的時間及人力消耗。

100‧‧‧半導體製造裝置

101‧‧‧連接處理腔

102‧‧‧真空泵

104‧‧‧洗滌器

106‧‧‧前級管道

106a‧‧‧中心連接管

106b‧‧‧中間連接管

106c‧‧‧垂直連接管

108‧‧‧排氣管道

110‧‧‧加熱組件

112‧‧‧加熱套

114‧‧‧內部加熱器

116‧‧‧公端子

118‧‧‧母端子

120‧‧‧絕緣材料

122‧‧‧鎂金屬保護管

124‧‧‧第一溫度感測器

126‧‧‧第二溫度感測器

AV‧‧‧角閥

TMP‧‧‧渦輪分子泵

圖1是本發明具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置的實施例的立體圖；圖2是表示圖1中適用加熱組件的前級管道的立體圖；圖3是用於表示圖2中中間連接管的配置狀態的立體圖；圖4是用於表示圖2中內部加熱器的結構的主要部分的立體圖；圖5是表示圖1中適用加熱組件的排氣管道的大致結構圖；圖6是為了表示圖5中加熱元件部分而以切開的狀態表示的排氣管道的立體圖。

一般來講，根據溫度和壓力，TiCl和NH₃相結合後反應生成的HCl和NH₃直接反應，而產生如下的副產物。

NH₃(g)+HCl(g) → NH₄Cl(s)……生成白色粉末(White powder)

TiCl₄+nNH₃ → TiCl₄nNH₃(n=2~8)……生成黃色粉末(Yellow powder)

在這裡，在前級管道和排氣管道，在作為副產物的形成條件的150℃以下的條件下，生成了白色粉末及黃色粉末，在170℃條件下未生成粉末。在本發明中，採用在前級管道的內部和排氣管道的內部分別設置內部加熱器，並向氣體分子直接傳遞150℃以上的充分的熱的方式進行開發的結果，沒有形成粉末。

基本上，隨著時間的經過，粉末會大量累積，使得排氣管道內的壓力上升，PM(原子半徑)週期通常為1個月，但在適用本發明的內部加熱器之後，將PM週期延長2個月以上，從而能夠減少用於清洗的時間和人力消耗。

並且，在本發明中使用的內部加熱器的組成部件中，作為絕緣材料使用由鎂形成的。作為鎂和氧的化合物，化學上稱為苦土，工業上稱為氧化鎂，而作為醫藥品時稱為煆制鎂，雖然是白色非結晶性粉末，但在與硼酸鹽溶解的溶液中析出等軸晶系的結晶。由於微溶於水，雖呈鹼性，但易溶於酸、氨水。在空氣中對金屬鎂進行加熱或對碳酸鎂進行熱分解，就可使用為坩堝、鎂水泥、催化劑、吸附劑來作為耐火材料，除此之外還可使用為抗酸劑、瀉藥來作為醫藥品。

並且，耐磨性及耐蝕性優秀，適用於金屬成形或者非金屬加工等。尤其，在適用於注射模具時，能夠將與注射物燒結的現象最小化。

下面，參照附圖，通過實施例來對本發明的內容進行詳述。下述實施例僅僅是示例性的，本發明的權利範圍不局限於此是理所當然的。

圖1是整體性地表示本發明的具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置100的圖，圖2是表示圖1中適用加熱組件110的前級管道106的圖，圖3是用於表示圖2中中間連接管106b的配置狀態的圖，圖4是用於表示圖2中的內部加熱器114的結構的主要部分的圖。

圖5是表示圖1中適用加熱組件110的排氣管道108的圖，圖6是為了表示圖5中加熱元件110部分而切開的狀態的排氣管道108的圖。

參照圖1至圖6，本發明的具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置100由前級管道106和排氣管道108構成，用於抑制粉末的蒸鍍，前級管道106用於連接處理腔101與真空泵102之間，排氣管道108用於連接真空泵102與洗滌器104之間。

加熱元件110分別配置於前級管道106和排氣管道108。此時，優選地，前級管道106包括中心連接管106a和一對大致L字形的中間連接管106b，一對中間連接管106b與中心連接管106a形成直角，並分別與上述中心連接管106a的兩端相連接，一對中間連接管106b配置為彼此在一條直線上。在中間連接管106b中的一個連接前級管道106的一端。垂直連接管106c設置於中間連接管106b中的一個。

加熱組件110包括：加熱套112，以包覆前級管道106和排氣管道108的外表面的方式設置；以及內部加熱器114，設置於前級管道106和排氣管道108的內部。

內部加熱器114包括：公端子116和母端子118；絕緣材料120，包覆上述公端子116和母端子118來使它們絕緣；以及鎂金屬保護管122，壓縮並包覆上述絕緣材料120的外周面。優選地，此時內部加熱器114為線圈型。這是為了借助內部加熱器114的熱整體均勻地維持前級管道106和排氣管道108的內部溫度。優選地，內部加熱器114從中央部位越向兩端越窄。這也是為了整體均勻地維持前級管道106及排氣管道108的內部溫度。

優選地，絕緣材料120的密度為2g/cm³~3g/cm³。

優選地，對鎂金屬保護管122的內部和外部的表面還塗敷氮化鉻。

優選地，對鎂金屬保護管122的內部和外部的表面還塗敷類金剛石碳。優選地，內部加熱器114為礦物絕緣電纜(Mineral Insulator Cable)。在以後要說明的鎂等材質的金屬保護管122內，保護作為根據用途選擇的功能素線的公端子116及母端子118等導體線。

在這裡，類金剛石碳塗層具有高硬度的特性等與金剛石類似的物理性質，是指包含氫的非晶碳塗層。基於等離子化學氣相蒸鍍的類金剛石碳塗層的特性如下。

-標準塗層厚度為2微米~3微米。

-硬度為1000kg/mm²~1500kg/mm²(根據工序條件而不同)。

-低摩擦係數：無潤滑條件下，摩擦係數為0.1~0.2(到 200℃為止恒定)。

-熱穩定性：在大氣中到400℃為止穩定。

-處理溫度：100℃以下。

-耐蝕性：不溶解於酸及鹼。

-低對象攻擊性：對於對象材料的損傷非常少。

-離型性：減少軟質金屬的黏附、燒結。

-超平滑性：不損傷基材的平滑性，能夠確保薄膜尺寸的精度。

-絕緣性：電阻大。

同時，由於類金剛石碳塗敷的潤滑性優秀，因而粉末不會蒸鍍，並由於耐蝕性強，因而相對於Ticl₄、ClF₃、NF₃等氣體安全。

第二溫度感測器126以向前級管道106和排氣管道108的中空內露出的方式進行設置，用於將前級管道106和排氣管道108的內部維持在適當的溫度。

優選地，在前級管道106和排氣管道108設置第一溫度感測器124，來防止前級管道106和排氣管道108過熱。

在這裡，優選地，對公端子116及母端子118同時壓縮絕緣材料120及鎂金屬保護管122。

在這裡，附圖標記“TMP”表示設置在處理腔101的底面的多個渦輪分子泵，附圖標記“AV”表示設置在渦輪分子泵TMP和前級管道106之間的角閥。

下面，參照附圖，對具有如上所述的結構的本發明的具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置進行詳細說明。

首先，重新參照圖1至圖4，真空泵102用於使處理腔101成為真空狀態。洗滌器104通過排氣管道108與真空泵102的後端相連接，洗滌器104是為了將從處理腔101排出的氣體淨化後向大氣排出而設置的。

本發明的具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置100分別設在前級管道106和排氣管道108，其中，前級管道106用於連接處理腔101與真空泵102之間，排氣管道108用於連接真空泵102與洗滌器104之間。

察看具有這種結構的具有抑制粉末產生功能的半導體製造裝置的作用狀態，首先，從處理腔101排出的氣體中的反應副產物通過渦輪分子泵TMP和角閥AV流入前級管道106內。前級管道106由中心連接管106a和多個中間連接管106b構成。因此，從處理腔101排出的氣體(包含反應物)直接向前級管道106排出，或通過各個中間連接管106b、中心連接管106a及垂直連接管106c直接向前級管道106排出。

此時，在前級管道106設有內部加熱器114和加熱套112。內部加熱器114和加熱套112能夠防止上述氣體中的反應副產物以粉末狀蒸鍍在前級管道106的內部。在這裡，加熱套112在前級管道106的外部進行間接加熱，內部加熱器114則使前級管道106的內部溫度維持在170℃左右，因而能夠調整為粉末不會蒸鍍在前級管道106的內徑的條件。從而，防止粉末蒸鍍在前級管道106的內部。

在這裡，設置於前級管道106的第一溫度感測器124將前級管道106的內部溫度維持在所設置的溫度，例如約170℃。並且，第二溫度感測器126調整加熱套112或內部加熱器114的溫度水準，來防止前級管道106的溫度過熱。

與此同時，在排氣管道108設有加熱元件110，加熱元件110的加熱套112和內部加熱器114的作用及功能與上述說明相同。

綜上所述，本發明的加熱組件110分別設置於前級管道106和排氣管道108。首先是通過前級管道106的加熱元件110，然後是通過排氣管道108的加熱元件110，來直接及間接加熱，由此有效抑制粉末產生。

以上，對本發明的優選實施例進行了圖示並說明，本發明並不局限於上述實施例，只要是本發明所屬領域的普通技術人員，在不脫離申請專利範圍請求保護的本發明的要旨的範圍內，可以進行各種變形。