專(zhuān)利名稱(chēng)：具有反應(yīng)副產(chǎn)物沉積防止裝置的排氣管和沉積防止方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使半導(dǎo)體制造裝置等真空室成為真空的真空排氣系統(tǒng)的排氣管，尤其涉及設(shè)有防止反應(yīng)副產(chǎn)物沉積在內(nèi)表面上的裝置的排氣管，以及防止反應(yīng)副產(chǎn)物沉積到排氣管內(nèi)表面上的方法。
為了防止由于反應(yīng)副產(chǎn)物污染造成真空泵不能工作，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出設(shè)置在反應(yīng)爐和真空泵之間的排氣管中的各種吸塵罩，這在某種程度上是有效的。但是，在反應(yīng)爐和吸塵罩之間的排氣管中仍然存在反應(yīng)副產(chǎn)物向該排氣管內(nèi)表面沉積的問(wèn)題。作為對(duì)策是在排氣管外表面上纏繞加熱用加熱器，通過(guò)加熱排氣管，防止反應(yīng)副產(chǎn)物的凍結(jié)沉積。
但是，在現(xiàn)有方法中，加熱器的熱跑到大氣中，因此不能有效提高排氣管溫度。尤其在氧化膜的形成過(guò)程中，反應(yīng)副產(chǎn)物的升華溫度高，反應(yīng)副產(chǎn)物的產(chǎn)生量也多，因此不能達(dá)到完全防止反應(yīng)副產(chǎn)物沉積的效果。
即，本發(fā)明提供一種排氣管，其特征在于，具有在內(nèi)部有排氣通路的內(nèi)筒、在該內(nèi)筒外側(cè)留有空隙而設(shè)置的外筒、和附接到內(nèi)筒上的加熱裝置，上述空隙與上述排氣通路連通由于空隙與排氣通路連通，在排氣時(shí)，不僅使該排氣通路處于真空狀態(tài)，而且空隙也處于真空狀態(tài)，因此，可抑制熱從設(shè)在其內(nèi)部的加熱裝置釋放到外部，可有效加熱內(nèi)筒，從而可防止包含在排氣中的反應(yīng)副產(chǎn)物等凍結(jié)堆積在內(nèi)筒內(nèi)表面。
作為一個(gè)實(shí)施例，使內(nèi)筒比外筒短，在內(nèi)筒的上游端連接到外筒，在下游端形成用于將上述空隙與排氣通路連通的連通口。此外，也可在其下游端將內(nèi)筒連接到外筒，將連通口設(shè)置在上游側(cè)。
另外，通過(guò)沿著內(nèi)筒的內(nèi)壁表面形成惰性氣體或氮?dú)鈱?，可更有效她防止上述凍結(jié)沉積。作為這種情況的具體實(shí)施例，使惰性氣體等的導(dǎo)入口和上述空隙不連通，設(shè)計(jì)為使外筒和內(nèi)筒在上游端貫通而將上述惰性氣體等導(dǎo)入排氣通路內(nèi)。另外，也可以將氣體導(dǎo)入口設(shè)置在外筒下游端并和上述空隙連通，上述惰性氣體等可通過(guò)上述空隙和連通口導(dǎo)入排氣通路內(nèi)。這種情況下，從加熱裝置向外部擴(kuò)散的熱由通過(guò)空隙的惰性氣體吸收，除了可通過(guò)該氣體達(dá)到防止反應(yīng)副產(chǎn)物沉積的效果以外，由于氣體沿著內(nèi)筒表面流動(dòng)，可有效加熱內(nèi)筒表面。
作為另一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)筒和外筒的長(zhǎng)度大致相同，它們?cè)趦啥诉B接的同時(shí)，在外筒上設(shè)置和上述空隙連通的氣體導(dǎo)入口，內(nèi)筒由多孔材料構(gòu)成，導(dǎo)入上述空隙中的惰性氣體通過(guò)內(nèi)筒的多個(gè)孔噴到上述排氣通路內(nèi)，由此，防止反應(yīng)副產(chǎn)物等的沉積。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的排氣管的其他基本特征是具有在內(nèi)部具有排氣通路的內(nèi)筒、設(shè)置在該內(nèi)筒外側(cè)的外筒、在內(nèi)筒和外筒之間形成的密閉空間、以及在外筒中設(shè)置的、用于將液氮等極低溫冷卻介質(zhì)導(dǎo)入密封空間的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入口。
在該排氣管中，通過(guò)將液氮等極低溫冷卻介質(zhì)供給密閉空間，冷卻內(nèi)筒內(nèi)表面，通過(guò)將氨氣、氬氣、氮?dú)獾葰怏w導(dǎo)入到該內(nèi)表面附近，使這些氣體凍結(jié)在內(nèi)表面上，排氣后，通過(guò)通過(guò)汽化該凍結(jié)氣體，可剝離在排氣中沉積的反應(yīng)副產(chǎn)物等。
附圖簡(jiǎn)更說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的防止反應(yīng)副產(chǎn)物在排氣管內(nèi)沉積的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的防止反應(yīng)副產(chǎn)物在排氣管內(nèi)沉積的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的防止反應(yīng)副產(chǎn)物在排氣管內(nèi)沉積的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的防止反應(yīng)副產(chǎn)物在排氣管內(nèi)沉積的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖1中，10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的排氣管，在該實(shí)施例中，該排氣管10的左端部(圖中未示出)連接到反應(yīng)真空室，右端部連接到真空泵(或者，設(shè)置在真空泵上游側(cè)上的圖中未示出的吸塵罩)。
排氣管10是有排氣通路10’的內(nèi)筒11和在其外側(cè)存在空隙15而設(shè)置的外筒12的兩重結(jié)構(gòu)。在內(nèi)筒11的外周上設(shè)置用于加熱該內(nèi)筒11的加熱裝置13。內(nèi)筒11和外筒12，例如由金屬材料構(gòu)成，在它們的上游側(cè)(反應(yīng)真空室側(cè))的端部上互相連接，內(nèi)筒17的上游側(cè)端部由陶瓷材料等絕熱材料17制成。內(nèi)筒11比外筒12短，內(nèi)筒11的下游側(cè)端部不連接到外筒12，內(nèi)筒11和外筒12之間(實(shí)際上是加熱裝置13的外周面和外筒12的內(nèi)周面)的空隙15形成和排氣通路10’連通的環(huán)狀連通口19。在排氣管10的上游側(cè)端部上設(shè)置將惰性氣體(例如氬氣)和氮?dú)?N2)導(dǎo)入內(nèi)筒11內(nèi)的氣體導(dǎo)入口16。
在上述結(jié)構(gòu)的排氣中，通過(guò)真空泵進(jìn)行反應(yīng)真空室的排氣，以箭頭14所示的方向從反應(yīng)真空室排氣，使該反應(yīng)真空室變成真空。此時(shí)，內(nèi)筒11通過(guò)加熱裝置13被加熱，內(nèi)筒11內(nèi)的排氣通路10’和與該排氣通路10’連通的空隙15也處于真空狀態(tài)，因此，從加熱裝置13釋放到外部的熱被抑制到最小限度，內(nèi)筒11容易達(dá)到高溫(300℃以上)。
由此，內(nèi)筒11的內(nèi)壁表面維持高溫，因此反應(yīng)副產(chǎn)物不凍結(jié)，可防止沉積堆積在內(nèi)壁表面上。從氣體導(dǎo)入口16沿著內(nèi)筒11的內(nèi)壁表面導(dǎo)入惰性氣體或氮?dú)?，沿著該?nèi)壁表面形成氣流層18。由此也可防止反應(yīng)副產(chǎn)物沉積到內(nèi)壁表面上。另外作為上述加熱裝置13，只要能將內(nèi)筒11加熱到高溫，可使用電加熱的加熱器和油加熱的加熱器等。
即使排氣管長(zhǎng)，為防止在排氣管10的內(nèi)壁表面(內(nèi)筒11的內(nèi)壁表面)上形成的惰性氣體或氮?dú)獾臍饬鲗?8的剝離，最好將多個(gè)上述結(jié)構(gòu)的排氣管10串聯(lián)連接來(lái)構(gòu)成該排氣管。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的排氣管的第二實(shí)施例的圖。圖2中，和圖1相同或相近的部分用相同的符號(hào)表示。對(duì)其他圖也一樣。與圖1的實(shí)施例相反，內(nèi)筒11和外筒12在下游側(cè)(真空泵側(cè))的端部被連接，內(nèi)筒11的下游側(cè)端部由陶瓷材料等絕熱材料17制成，在內(nèi)筒11的上游側(cè)端部上開(kāi)設(shè)環(huán)狀連通口19。在外筒12的下游側(cè)端部上設(shè)置將惰性氣體或氮?dú)鈱?dǎo)入空隙15內(nèi)的氣體導(dǎo)入口16，從氣體導(dǎo)入口16導(dǎo)入空隙15的氣體，通過(guò)連通口19通到內(nèi)筒11內(nèi)的排氣通路10’中。
在上述結(jié)構(gòu)的排氣管中，通過(guò)真空泵進(jìn)行反應(yīng)真空室的排氣時(shí)，在通過(guò)加熱裝置13加熱內(nèi)筒11的同時(shí)，通過(guò)氣體導(dǎo)入口16將惰性氣體或氮?dú)鈱?dǎo)入排氣管10內(nèi)。
導(dǎo)入的氣體通過(guò)空隙15，由加熱裝置13加熱，通過(guò)連通口19，沿該內(nèi)筒的內(nèi)表面形成氣流層18。因此內(nèi)筒11通過(guò)加熱裝置被有效加熱，內(nèi)筒11的內(nèi)表面處于300℃以上的高溫。因此反應(yīng)副產(chǎn)物不凍結(jié)在內(nèi)筒內(nèi)表面上，防止了其沉積堆積。
為防止圖2所示的排氣管10的內(nèi)壁表面(內(nèi)筒11的內(nèi)壁表面)上形成的惰性氣體或氮?dú)獾臍饬鲗?8的剝離，最好將多個(gè)排氣管10串聯(lián)連接來(lái)構(gòu)成該排氣管。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的排氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所示，該排氣管10也是內(nèi)筒11和外筒12的二重結(jié)構(gòu)，其特征是，內(nèi)筒11由具有多個(gè)孔11a的多孔材料(形成多個(gè)孔11a的材料或多孔陶瓷材料)構(gòu)成，加熱裝置13同樣由具有多孔13a的多孔質(zhì)材料構(gòu)成，此外，使內(nèi)筒11和外筒12一樣長(zhǎng)，在其兩端部連接。
在該排氣管中，通過(guò)真空泵進(jìn)行反應(yīng)真空室的排氣時(shí)，和上述實(shí)施例一樣，在通過(guò)加熱裝置13加熱內(nèi)筒11的同時(shí)，通過(guò)氣體導(dǎo)入口16將惰性氣體或氮?dú)鈱?dǎo)入排氣管10內(nèi)。導(dǎo)入的氣體通過(guò)由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的加熱裝置13和內(nèi)筒11的孔13a、11a達(dá)到排氣通路10’內(nèi)，沿內(nèi)筒11的內(nèi)表面形成噴出層20。因此內(nèi)筒11通過(guò)加熱裝置被有效加熱，內(nèi)筒11的內(nèi)表面處于300℃以上的高溫。因此反應(yīng)副產(chǎn)物不凍結(jié)在內(nèi)筒內(nèi)表面上，防止了沉積堆積。多孔質(zhì)材料的開(kāi)口率可以是固定的，可以是不固定的。為了使排氣管內(nèi)的氣流層均勻，圖3的情況下，距離氣體導(dǎo)入口16越遠(yuǎn)、開(kāi)口率宜小。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的排氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。該排氣管10也是內(nèi)筒11和外筒12的二重結(jié)構(gòu)，在外筒12的內(nèi)壁表面上設(shè)置絕熱材料21，內(nèi)筒11的兩端通過(guò)該絕熱材料21連接到外筒12上。在絕熱材料21的內(nèi)表面和內(nèi)筒11的外周面之間形成的空隙15中，設(shè)置用于導(dǎo)入液氮等極低溫冷卻介質(zhì)的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入口22和用于排出的冷卻介質(zhì)排出口23。
進(jìn)行反應(yīng)真空室的排氣時(shí)，事先將液氮等極低溫冷卻介質(zhì)提供給空隙15，冷卻內(nèi)筒11。在該狀態(tài)下，將氨氣、氬氣、氮?dú)鈱?dǎo)入排氣管10內(nèi)，該氣體凍結(jié)在內(nèi)筒11的內(nèi)表面上，形成凍結(jié)膜(固體膜)24。
反應(yīng)過(guò)程結(jié)束后，停止向空隙15提供冷卻介質(zhì)，同時(shí)從空隙內(nèi)部排出冷卻介質(zhì)，停止內(nèi)筒11的冷卻。由此，在反應(yīng)過(guò)程之前凍結(jié)的凍結(jié)膜24，通過(guò)該汽化剝離、排出排氣中沉積在該凍結(jié)膜上的反應(yīng)副產(chǎn)物。
在該排氣管10中，由于可防止反應(yīng)副產(chǎn)物的沉積，因此不需要對(duì)排氣管10內(nèi)進(jìn)行清潔等維護(hù)，如果用在半導(dǎo)體制造設(shè)備中，則可大幅度提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。
根據(jù)本發(fā)明的排氣管在使用半導(dǎo)體制造中，減壓化學(xué)氣相沉積裝置在真空室內(nèi)形成氧化膜和氮化膜的情況下，特別適用于產(chǎn)生大量反應(yīng)副產(chǎn)物時(shí)，從真空室進(jìn)行排氣，但不限于此，排出的氣體中包含的浮游物沉積在排氣管的內(nèi)表面上、由此產(chǎn)生任何故障的情況下，可有效利用。例如，也適用于AsSg(砷玻璃)膜的成膜過(guò)程，此時(shí)，可防止As(砷)沉積在排氣管內(nèi)表面上，因此在維護(hù)排氣管時(shí)，可避免操作人員暴露在其中。
權(quán)利要求
1.一種排氣管，其特征在于，具有在內(nèi)部有排氣通路的內(nèi)筒，在內(nèi)筒的外側(cè)留有空隙而設(shè)置的外筒，附接在內(nèi)筒上的加熱裝置，上述空隙與上述排氣通路連通
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣管，其特征在于，為了沿上述內(nèi)筒的內(nèi)壁表面形成惰性氣體或氮?dú)鈱樱哂袑⒍栊詺怏w或氮?dú)鈱?dǎo)入到上述內(nèi)筒內(nèi)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣管，其特征在于，上述內(nèi)筒和外筒通過(guò)絕熱部件連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的排氣管，其特征在于，上述內(nèi)筒比外筒短，在內(nèi)筒的上游端連接到外筒上，在下游端形成用于將上述空隙和上述排氣通路連通的連通口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣管，其特征在于，設(shè)置氣體導(dǎo)入口，該導(dǎo)入口和上述空隙不連通，貫穿通過(guò)上述外筒和內(nèi)筒的上游端，朝內(nèi)筒的內(nèi)壁表面開(kāi)口，通過(guò)該氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入上述惰性氣體或氮?dú)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的排氣管，其特征在于，上述內(nèi)筒比外筒短，在內(nèi)筒的下游端連接到外筒上，在上游端形成用于將上述空隙和上述排氣通路連通的連通口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣管，其特征在于，在上述外筒的下游端設(shè)置和上述空隙連通的氣體導(dǎo)入口，通過(guò)該氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入上述惰性氣體或氮?dú)猓ㄟ^(guò)上述空隙和上述連通口導(dǎo)入上述排氣通路內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的排氣管，其特征在于，上述內(nèi)筒和外筒的長(zhǎng)度大致相同，它們?cè)趦啥诉B接，在上述外筒上設(shè)置和上述空隙連通的氣體導(dǎo)入口，上述內(nèi)筒由多孔材料構(gòu)成，通過(guò)上述氣體導(dǎo)入口將上述惰性氣體或氮?dú)鈱?dǎo)入上述空隙中，通過(guò)由上述多孔材料構(gòu)成的內(nèi)筒的多個(gè)孔噴到上述排氣通路內(nèi)。
9.一種排氣管，其特征在于，具有在內(nèi)部有排氣通路的內(nèi)筒，設(shè)置在該內(nèi)筒外側(cè)的外筒；在內(nèi)筒和外筒之間形成的密閉空間；以及在外筒中設(shè)置的用于將液氮等極低溫冷卻介質(zhì)導(dǎo)入上述密封空間的冷卻介質(zhì)導(dǎo)入口。
10.一種防止反應(yīng)副產(chǎn)物沉積的方法，用于防止在對(duì)反應(yīng)真空室排氣的排氣管內(nèi)沉積反應(yīng)副產(chǎn)物，其特征在于，通過(guò)形成覆蓋排氣管內(nèi)表面的氣體層，防止排氣中的反應(yīng)副產(chǎn)物沉積在該內(nèi)表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反應(yīng)副產(chǎn)物沉積防止方法，其特征在于，上述排氣管由具有排氣通路的內(nèi)筒和在該內(nèi)筒外側(cè)通過(guò)空隙設(shè)置的外筒構(gòu)成，通過(guò)加熱內(nèi)筒，防止上述反應(yīng)副產(chǎn)物沉積到該內(nèi)筒的內(nèi)表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)副產(chǎn)物沉積防止方法，其特征在于，通過(guò)使上述內(nèi)筒和外筒之間的上述空隙變成真空，減少?gòu)纳鲜鰞?nèi)筒傳送到外筒的熱。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的反應(yīng)副產(chǎn)物沉積防止方法，其特征在于，在上述空隙變成真空狀態(tài)的情況下，通過(guò)將該空隙和上述排氣通路連通，為了排氣導(dǎo)入變成真空狀態(tài)的排氣通路的真空狀態(tài)。
14.一種反應(yīng)副產(chǎn)物沉積防止方法，用于防止在對(duì)反應(yīng)真空室排氣的排氣管內(nèi)沉積反應(yīng)副產(chǎn)物，其特征在于，通過(guò)液氮等極低溫冷卻介質(zhì)冷卻上述排氣管，通過(guò)將預(yù)定氣體導(dǎo)入冷卻的排氣管內(nèi)，在排氣管的內(nèi)表面上形成氣體凍結(jié)層，在排氣操作后，通過(guò)上述極低溫冷卻介質(zhì)解除上述氣體的凍結(jié)，并使凍結(jié)氣體汽化，防止反應(yīng)副產(chǎn)物沉積到上述排氣管的內(nèi)表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的反應(yīng)副產(chǎn)物沉積防止方法，其特征在于，所述氣體選自氨氣、氬氣、氮?dú)狻?br> 全文摘要
提供一種排氣管，具有防止包含在從反應(yīng)真空室等排氣用排氣管中的物質(zhì)在排氣管內(nèi)表面上沉積堆積的效果。排氣管10的特征在于具有有排氣通路10’的內(nèi)筒11、在其外側(cè)存在空隙15而設(shè)置的外筒12、和附接到內(nèi)筒11上的加熱裝置13，空隙15和上述排氣通路10’連通。在排氣時(shí)，不僅排氣通路10’變成真空狀態(tài)而且空隙15也變成真空狀態(tài)，因此可抑制從加熱裝置向外部放熱。因此，可有效加熱內(nèi)筒11至高溫，從而可防止包含在排氣中的物質(zhì)沉積堆積在內(nèi)筒11的內(nèi)表面上。還有，通過(guò)沿內(nèi)筒11的內(nèi)表面形成惰性氣體等的氣流層18，可防止上述沉積堆積。
文檔編號(hào)C23C16/44GK1401014SQ01804980
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月14日
發(fā)明者駒井哲夫, 野村典彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所