專利名稱：排氣系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于排出來自半導體晶片處理裝置的反應室等的排放氣體的
排氣系統,尤其涉及一種排氣捕集裝置(exhaust trap)的改進，該排氣捕集裝置收 集由排放氣體中所包含的未反應氣體生成的固態物質。
背景技術：
通常，對于制造半導體元件來說,將反應氣體導入處理裝置中的反應室內而 進行預定的處理，處理裝置例如是利用CVD(化學蒸汽沉積)的膜形成系統、用 于處理半導體晶片表面的氧化/擴散系統、或者用于在薄膜中形成布線圖案的
干蝕刻系統，等等。例如，在形成聚一Si，Si02，Si2N4或類似物的膜的情況下，
將諸如SiH4，Si2H6，SiH2,Cl2，NH3，PH3,N20，TEOS或類似的反應氣體導入反應室 中，以通過熱處理在半導體基板上形成相應的膜。
這些系統進行的處理中所用到的反應氣體具有低到幾個百分比的利用效 率，而幾乎所有的反應氣體都作為未反應氣體被排出。當一種包含這樣未反應 氣體的排放氣體通過排氣通道時，該未反應氣體由于排放氣體的溫度降低而凝 聚，令由反應產物和來自膜形成氣體的液化物質等生成的固態物質(例如， NH4C1和A1C13)沉淀在管道內壁等處上。當反應室內的壓力改變時，例如， 從減壓的環境改變到大氣壓環境，沉淀在排氣通道里的固態物質飛回(fly back) (回流(backflow))到反應室內，附著在半導體晶片上，從而導致半導體元件 的產量降低。
鑒于前述情況，在這樣的排氣系統中，在反應室和真空泵之間設置排氣壓 力控制器，該排氣壓力控制器用于通過抽真空而降低過剩壓力。采用這種排氣 壓力控制器，通過導入惰性氣體而稀釋殘余的膜形成成分，并且通過抽真空而 降低過剩壓力。在某些類型的排氣壓力控制器中，多個(例如，三到五個)管 接頭(pipingjoint)被連接到其排氣管，用于除了通過氣體導入/排放而調整壓 力外，還通過導入惰性氣體而稀釋殘余的膜形成成分等等。所述管接頭連接到惰性氣體供應裝置、真空泵等等，所述惰性氣體供應裝置由導入管、流量控制
器、調節器、化學汽缸(chemical cylinder)等構成(例如參見專利文獻l)。 專利文獻l:日本專利申請公開文件，公開號為特開平5-17287。
發明概述
本發明要解決的問題
前述排氣壓力控制器的排氣管在處理裝置的運行過程中被帶加熱器(tape heater)或者類似的裝置整體加熱，從而不讓排放氣體中包含的殘余的膜形成 成分以及由其生成的固態物質附著在排氣管的內壁上。如圖18所示，排氣管 (短管)43具有附件即管接頭44，帶加熱器或者類似物很難巻繞在它上面。 因此，很難充分加熱與管接頭44連通的排氣管43的端口 45及其附近部分。 這導致了排氣管43中所通過的排放氣體中所包含的未反應氣體與端口 45接 觸，引起排放氣體的溫度降低。溫度降低導致未反應氣體的凝聚，從而被凝聚 的未反應氣體作為固態物質(沉積物)D沉淀并附著在其上。當所沉積的固態 物質發熱，端口45就被阻塞了，由此抑制了用于降低過剩壓力的惰性氣體的 導入以及空氣排放。因此，清潔操作(保養)的周期被縮短，從而降低了半導 體元件處理裝置的可利用率。
鑒于前述情況，本發明的目的在于，在一種包括排氣壓力控制器的用于減 小排放氣體壓力變化的排氣系統中，通過防止排放氣體中所包含的殘余的膜形 成成分以及由其產生的固態物質在端口阻塞，以延長排氣壓力控制器的保養周 期，從而提高半導體元件處理裝置等的可利用率，其中該排氣壓力控制器包括 排放氣體通過的管體，并且該管體具有側周壁，在該側周壁上形成至少一個端 □。
解決問題的手段
為了實現上述目的，本發明提供一種排氣系統，該排氣系統包括排氣壓 力控制器，所述排氣壓力控制器插設到排氣通道中并包括管體，所述管體包 括側周壁，在所述側周壁中形成至少一個端口；和氣體導入壁，用于導入從所 述管體上游側流過來的排放氣體，以使排放氣體流到下游而不與所述端口及其
附近處直接接觸，所述氣體導入壁的一個面連同所述側周壁的內部面(innerface) —起形成壓力控制路徑，而所述氣體導入壁的另一個面形成排氣路徑，
排放氣體沿所述排氣路徑流動，其中，所述端口與壓力控制路徑連通，并且壓 力控制路徑與排氣路徑連通于所述端口的下游的部分。
在上述排氣系統中，排氣壓力控制器可以進一步包括可拆卸地安裝在所 述管體上游內緣的環；和環形的密封構件，所述環形密封部件圍繞所述環的外
周安裝從而被置于所述管體的上游端部與位于所述管體上游的排氣管之間，其
中，所述氣體導入壁的上游端部固定在所述環。
進一歩的，所述氣體導入壁沿著所述側周壁的內部面可以是筒形。 可選的是，在上述排氣系統進一步包括用于使排放氣體中的反應氣體凝聚
并捕獲住它的排氣捕集裝置的情況下，優選的是，所述排氣捕集裝置包括插 設到排氣通道中的凝聚管； 一對第一附著板，包括凝聚管軸心的縱截面夾在這 一對第一附著板之間，這一對第一附著板在所述凝聚管內關于所述縱截面彼此 相對，第一路徑形成在這一對第一附著板之間；帶狀第二附著板，該帶狀第二 附著板在所述凝聚管中形成于所述第一路徑的下游，使得沿著所述軸心方向觀 察時，其對應于所述第一路徑并且橋接所述凝聚管的內部面， 一對第二路徑形 成于所述第二附著板與所述凝聚管的內部面之間，所述縱截面夾在這一對第二 路徑之間，這一對第二路徑關于所述縱截面彼此相對；以及多個翅片，所述多 個翅片立設于所述一對第一附著板的上部面(upper face)和所述第二附著板的 上部面上。
在以上情況下，立設于所述第一附著板的上部面的相鄰翅片可以在高度上 互不相同；導入冷卻介質的筒狀冷卻空間可以形成于凝聚管的側周壁內；多個 翅片的每個都可以具有受到噴砂處理的表面；凝聚管在它的上游端部和下游端 部可以分別從上游的排氣管和下游的排氣管上拆卸；或者排氣捕集裝置可以進 一歩包括 一對第三附著板，其在形狀和尺寸上與所述一對第一附著板大致相 同，并且其在凝聚管內設置在第二附著板的下游，使得沿著所述軸心方向觀察 時，其與第二附著板重疊；和第四附著板，其在形狀和尺寸上與第二附著板大 致相同，并且其在凝聚管內設置在第三附著板的下游，使得沿著所述軸心方向 觀察時，其與第二附著板交叉。進一步地，優選將排氣捕集裝置設置在排氣壓 力控制器的下游。在排氣系統進一步包括真空排氣裝置的情況下，所述真空排 氣裝置優選設置在排氣捕集裝置的下游。此外，所述排氣系統可以進一步包括中心環，所述中心環設置在排放氣體 所經過方向上相鄰的排氣管之間的接頭部分上，其中，所述中心環包括置于
相鄰的排氣管之間的環；圍繞所述環外圍安裝的環形密封部件；與所述環整體 形成的套管，該套管設置在至少一個所述相鄰的排氣管內； 一對第一附著板， 包括套管軸心的縱截面夾在這一對第一附著板之間，這一對第一附著板在套管 內關于所述縱截面彼此相對，第一路徑形成在所述一對第一附著板之間；第二 附著板，在套管中形成于所述一對第一附著板的下游，使得沿著所述軸心方向 觀察時，其對應于第一路徑并且橋接套管的內部面， 一對第二路徑形成于第二 附著板與套管的內部面之間，所述縱截面夾在這一對第二路徑之間，這一對第 二路徑關于所述縱截面彼此相對；多個翅片，所述多個翅片立設于所述一對第 一附著板的上部面和所述第二附著板的上部面上。
另外，在以上的排氣系統進一步包括用于去除排放氣體中未反應的氣體的 排放氣體解毒裝置的情況下，所述排放氣體解毒裝置可以設置在所述中心環的 下游。
發明效果
本發明達到以下效果。
根據本發明的排氣系統的排氣壓力控制器防止了由排放氣體中未反應氣 體產生的固態物質附著在端口及其附近處，從而防止了所述端口因固態物質的 附著和沉積而被阻塞。這延長了為了去除這樣的固態物質而進行的保養周期。 在排氣系統連接到制作半導體元件過程中用于膜形成、氧化/擴散、干蝕刻或 者類似操作的反應室的排放側的情況下，延長的保養周期提高了半導體元件處 理裝置的可利用率。
圖1圖1是示出了本發明實施例的排氣系統整體的構成圖。圖2圖2是示出了排氣系統中所包含的排氣壓力控制器的結構的縱 截面圖。
圖3圖3是排氣壓力控制器的橫截面圖。圖4圖4是排氣壓力控制器的分解透視圖。圖5圖5是示出了排氣壓力控制器的變形例的縱截面圖。
圖6圖6是該變形例的橫截面圖。
圖7圖7是示出了排氣系統中所包含的排氣捕集裝置的結構截面的 正視圖。
圖8圖8是排氣捕集裝置的截面平面圖。
圖9圖9是排氣捕集裝置的截面側視圖。
圖10
圖10是用于說明排氣捕集裝置的示意透視圖。
圖11
圖11是示出了排氣捕集裝置的變形例1的截面正視圖。
圖12
圖12是變形例1的截面平面圖。
圖13
圖13是變形例1的截面側視圖。
圖14
圖14是用于說明排氣捕集裝置的變形例2的示意透視圖。圖15
圖15是用于說明排氣捕集裝置的變形例3的示意透視圖。圖16
圖16是示出了排氣系統中所包含的中心環結構的縱截面圖。圖17
圖17是中心環的平面圖。
圖18
圖18是傳統排氣系統中排氣壓力控制器的縱截面圖。
參考數字標記的說明
1短管體(管體)
2氣體導入壁
3端口
4排氣路徑
5外周壁(側周壁)
6內部面
7壓力控制路徑
8彈性密封部件(密封部件)
9環
ll排氣管
12下游端部
13上游端部
21—個面22另一個面 30排氣壓力控制器
100 排氣捕集裝置
101 第一附著板
102 第二附著板
103 第三附著板
104 第四附著板 107凝聚管
108 (第一附著板上的)翅片
109 (第二附著板上的)翅片 111第一路徑
112第二路徑
119內部面
120上部面
121上部面
122外周壁(側周壁)
123筒狀冷卻空間
125排氣管
126上游端部
127下游端部
L軸心
Z縱截面
200 中心環
201第一附著板
202第二附著板
208翅片
209翅片
210排氣路徑
211第一路徑
212 第二路徑220 上部面
221 上部面 231環
233 O形環(密封部件) 234套管 L，軸心 Z'縱截面
實施本發明的最佳方式
下面將參照附圖描述本發明的實施例。
圖1是示出根據本發明的排氣系統整體結構的示意性側視圖。該排氣系統 連接到半導體晶片40的處理裝置(例如，直立熱壁式(vertical hot wall type) 低壓CVD系統(LP-CVD))的反應室41。在本實施例中，真空排氣裝置42 和用于對排放氣體解毒的排放氣體解毒裝置47設置在將排放氣體從反應室41 導出到外部的排氣通道中。用于減小排放氣體壓力變化等等的排氣壓力控制器 30設置在反應室41與真空排氣裝置42之間。用于使排放氣體中所包含的未 反應氣體凝聚并回收其的排氣捕集裝置100設置在排氣壓力控制器30與真空 排氣裝置42之間。具有捕集機構的中心環200置于排氣管250與排放氣體解 毒裝置47的上游接頭47a之間的接頭部分，所述排氣管250連接到真空排氣 裝置42的下游接頭42b。真空排氣裝置42例如由機械增壓泵和油封回轉泵(或 者水環泵)的組合構成。
圖2到圖4示出了排氣壓力控制器30的整體結構，其中圖2是縱截面圖， 圖3是橫截面圖，圖4是分解透視圖。
參照圖2，排氣壓力控制器30包括圓筒狀短管體1，該圓筒狀短管體1 可拆卸地插設在排氣通道的中間。具體地說，短管體1設置在連接到反應室 41的短排氣管11與排氣捕集裝置100的凝聚管107之間，排氣捕集裝置100 將在后面描述。短管體1包括外周壁5，其中形成多個(例如，圖中四個)用 于供氣/排氣和/或導入惰性氣體的端口 3。
短管體1進一步包括氣體導入壁2，其引導從上游側流過來的排放氣體， 以使排放氣體流向下游而不與端口 3及其附近部分接觸。具體地說，壓力控制路徑7形成在氣體導入壁2的一個面21與外周壁5的內部面6之間，使得氣 體導入壁2的另一個面22形成排放氣體流過的排氣路徑4。如圖3所示，氣 體導入壁2是將短管體1分為(外)壓力控制路徑7和(內)排氣路徑4的圓 筒形部件。此外，端口 3形成為與壓力控制路徑7連通。壓力控制路徑7與排 氣路徑4在相對整個端口 3更下游的部分(part downstream)連通。另一方面， 氣體導入壁2的上游端部13與外周壁5的內壁6之間的空間氣密密封。
具體地說，氣體導入壁2的下游端部12之間的空間對外周壁5的內部面 6是開放的。排氣壓力控制器30包括可拆卸地安裝在短管體1上游內緣的金 屬環9和圍繞環9外周面安裝的環形彈性密封部件8。彈性密封部件8在上游 側置于短管體1的上游端部與上游側上的排氣管11之間。氣體導入壁2的上 游端部13固定到環9的內周面。也就是說，環9封鎖了氣體導入壁2的上游 端部13與外周壁5的內部面6之間的空間。因此，壓力控制路徑7包括由環 9封鎖的上游封閉部分19和在氣體導入壁2的下游端部12與外周壁5的內壁 6之間環形形成的下游開放端部20。
此外，下游開放端部20具有的開放面積比端口 3的開放面積大很多。即 使由排放氣體中未反應氣體生成的固態物質附著到氣體導入壁2等上，這都防 止了阻塞。
氣體導入壁2連同環9 (以及彈性密封部件8)可拆卸地安裝到短管體1 上(參見圖4)。氣體導入壁2的內周面受到拋光研磨(buffmg)以使由排放 氣體中未反應氣體沉淀的固態物質不能附著在其上。優選的是，氣體導入壁2 的外周面也同時受到拋光研磨。
用于將各管的端部連接到端口 3的多個接頭部件10附設到外周壁5的外 部面(outerface)14上，所述各管的其他端部連接到惰性氣體罐(cylinder)、抽 吸泵等裝置上。此外，諸如帶加熱器之類的加熱部件(未示出)設置(圍繞) 在外周壁5的外部面14上。
下面將描述上述排氣壓力控制器30的操作。如圖1所示，短管體l插設 在半導體晶片40的處理裝置的排氣通道中間，短管體1的端口 3通過接頭部 件10連接到各管的端部，所述管的其他端部連接到惰性氣體罐、抽吸泵等裝 置上。當半導體晶片40的處理裝置受到驅動時，從反應室41排出的排放氣體 經由排氣管11被送入到短管體1內。在圖2中，從上游側流入短管體1中的排放氣體流進氣體導入壁2內側(流 過排氣路徑4)，并流向下游而不與端口 3及其附近部分直接接觸。特別地，
氣體導入壁2與內部面6之間的空間被環9在導入壁2的上游端部13處封鎖， 從而阻止從上游側流過來的氣體進入壓力控制路徑7。
為了稀釋排氣壓力控制器30中的排放氣體，在圖2中，例如，左上接頭 部件10的上游端部連接到惰性氣體罐，端口 3的開關閥打開以通過該左上端 口 3將惰性氣體導入到壓力控制路徑7。這使得惰性氣體填充到壓力控制路徑 7中，沿著氣體導入壁2流向下游，然后從壓力控制路徑7的下游開放端部20 流出，從而使得惰性氣體與從上游側流來的排放氣體結合，由此稀釋了排放氣 體，然后，被稀釋的排放氣體流向下游。
為了增加排放氣體的壓力，與稀釋的情況類似，經由下游開放端部20供 應惰性氣體。與此相反，為了減小排放氣體的壓力，部分排放氣體從下游開放 端部20經由壓力控制路徑7和相應的端口 3排放到外部。
當由于由排放氣體中未反應氣體沉淀的固態物質附著到氣體導入壁2的 內壁等上而必需保養時，首先將短管體1從上游排氣管11和下游凝聚管107 上取下。接著，如圖4所示，將氣體導入壁2和環9 (以及彈性密封部件8) 從短管體l內拔出。然后，對它們進行超聲清洗。
圖5和圖6示出了排氣壓力控制器30的變形例，其中圖5是縱截面圖， 圖6是橫截面圖。
參照圖5，兩個氣體導入壁2設置在左右兩側，用于引導從上游側流過來 的排放氣體，使得排放氣體流向下游而不與端口 3及其附近部分接觸。
在本實施例中，如圖5所示，氣體導入壁2是與左上端口 3對應(相對) 設置的氣體導入壁2a和與右側其他三個端口 3對應(相對)設置的氣體導入 壁2b。因此，壓力控制路徑7a、 7b分別形成在氣體導入壁2a、 2b各自的一 個面21與外周壁5的內部面6之間。左上端口 3與左側的壓力控制路徑7a連 通，而右側的其他端口 3與右側的壓力控制路徑7b連通。氣體導入壁2a、 2b 各自的另一個面22， 22形成排氣路徑4。此外，左側的壓力控制路徑7a與排 氣路徑4連通于左側的端口 3的更下游的部分，而右側的壓力控制路徑7b與 排氣路徑4在右側的最下面端口 3的更下游的部分連通。
環9可拆卸地安裝在短管體1的上游內緣，環形彈性密封部件8圍繞安裝在環9的外周面。氣體導入壁2a、 2b各自的上游端部13、 B固定到環9的內 周面。因此，壓力控制路徑7a、 7b每個都包括由環9封鎖的上游封閉端部19 和下游開放端部20，下游開放端部20形成在相應氣體導入壁2a、 2b的相應 下游端部12、 12與外周壁5的內部面之間。
此外，如圖6所示，各個氣體導入壁2a、 2b在各自的端部部分沿其圓周 方向彎曲，并且端部部分的各個末端面作為以封閉狀態與外周壁5的內部面6 接觸的接觸端面15、 15。詳細地說，氣體導入壁2a、 2b每個都包括弧形部分 16和直短部分17、 17，弧形部分16沿著外周壁5的內部面6在短管體1的軸 向上延伸，直短部分17、 17從弧形部分16的各端徑向向外延伸。換句話說， 氣體導入壁2a、 2b與外周壁5的內部面6之間形成的壓力控制路徑7a、 7b在 其上游端部和圓周方向的端部處于封閉狀態，而僅在下游端部處于開放狀態。 在圖5和圖6中，相同的參考數字標記與圖2和圖3中指代的元件相同，因此， 省略了這些元件的說明。
根據本實施例的排氣壓力控制器30可以在設計上自由地的變換。例如， 在圖2中，氣體導入壁2的上游端部13可以徑向向外彎曲以形成向外彎曲部 分，該向外彎曲部分直接通過焊接固定到外周壁5的內壁6上。氣體導入壁2 的長度可以根據端口 3的位置自由地延長或縮短。
可選的是，氣體導入壁2的形狀可以是多角形的筒形，或者是諸如截錐 形、截棱錐形之類的大體上的錐形，等等。
圖5和圖6所示的變形例中氣體導入壁2的數量根據端口 3的數量和位置 可以是1個或者3個或者更多，并且可以在圓周方向的尺寸(弧形部分16的 寬度)和/或長度上減小或增大。
此外，短管體1可以適當地設計為例如使用L形管的L形。
下面描述排氣捕集裝置100。圖7到圖10示出了本實施例中排氣捕集裝 置100的結構，其中圖7是截面正視圖，圖8是截面平面圖，圖9是截面側視
圖，圖io是用于解釋的示意透視圖。
如圖7所示，本實施例中的排氣捕集裝置100包括含有排氣路徑110的凝 聚管107。在凝聚管107中， 一對半圓形第一附著板101、 101相對于包含凝 聚管107軸心L的縱截面Z對稱設置(參見圖IO)。第一附著板IOI、 101各 自具有直的內緣117、 117，在它們之間形成第一流動路徑111。粘合成形的第二附著板102設置在凝聚管107中第一流動路徑111的下 游。設置第二附著板102，使其當沿著軸心L的方向觀察時與第一流動路徑111 對應(重疊)，并且使其與凝聚管107的內部面119徑向橋接。 一對第二路徑 112、 112形成在第二附著板102寬度方向(圖8中的橫向方向)上的各自邊 緣118， 118與凝聚管107的內壁119之間，從而使其相對于縱截面Z對稱(參 見圖10)。第二附著板102的寬度設置為比第一流動路徑111的寬度大。
另外，如圖7所示，基本上是L形(肘形)的多個(例如在圖中為ll個) 翅片108立設(standon)于各個第一附著板101的上部面120上，而長方形(帶 狀)的多個(例如，在圖中為6個)翅片109立設于各個第二附著板102的上 部面121上。
如圖9所示，第一附著板101上的翅片108包括在高度(圖9中的垂直方 向)上彼此不同的兩個類型的翅片108a、 10%。短翅片108a和長翅片108b 按規則間距交替排列。相反，第二附著板102上的翅片109在高度上是彼此相 等的且以比第一附著板101上的翅片108a、 108b之間的間距更寬的間距排列。 第一附著板101上的翅片108a、 108b與第二附著板102上的翅片109相互平 行配置，并且與縱截面Z成直角相交。優選的是，第一附著板101上翅片108a、 108b的各個表面都受到噴砂處理(blasting)(例如，玻璃珠噴砂處理)。
如圖7和圖8所示，凝聚管107包括用于把諸如冷水這樣的冷卻介質導入 在外周壁122內的筒狀冷卻空間123。換句話說，外周壁122包括內壁128和 外壁129，在它們之間形成筒狀冷卻空間123。用于裝配供水管的供水管接受 器130和用于裝配排水管的排水管接受器131設置在外壁129上，從而沿徑向 向外伸出。
凝聚管107在其上游端部126和下游端部127分別可拆卸地安裝于上游排 氣管(圖示例中排氣壓力控制器30的短管體1)和下游排氣管125上。如圖7 所示，凝聚管107在其上游端部126和下游端部127分別包括凸緣132、 133。 通過緊固環帶管接頭(victoricjoint)(未示出)或類似物分別將凸緣132、 133 接合到短管體1和排氣管125的凸緣(端部)。為了充分確保凝聚管107內的 排氣路徑110，凝聚管107的內部面119在直徑上設置為比排氣壓力控制器30 的短管體1和下游排氣管25的內徑要大。
下面將描述上述排氣捕集裝置100的操作。與半導體晶片40的處理裝置的動作相聯系，含有未反應氣體的排放氣體從反應室41排出并送入凝聚管107
中。同時，將冷水供給凝聚管107的筒狀冷卻空間123以冷卻凝聚管107內的 附著板10K 102和立設的翅片108、 109。從上游的短管體1流入凝聚管107 的排放氣體首先與第一附著板101的上部面120或者其上部面120上的翅片 108接觸以降低其溫度。由此，排放氣體中的部分未反應氣體凝聚并沉淀，從 而在第一附著板IOI的上部面120和翅片108上形成由其產生的固態物質的沉 積物。
接著，排放氣體流經第一附著板101和101之間的第一路徑111，與下游 的第二附著板102的上部面121或者上部面121上的翅片接觸。與第二附著板 102或者翅片109接觸的排放氣體進一步被冷卻，使得固態物質從殘留在排放 氣體中的未反應氣體沉淀出，并沉積(附著)在第二附著板102的上部面121 或者翅片102上。之后，排放氣體流經第二路徑112，流向下游的排氣管125。
這樣，排放氣體中的未反應氣體在凝聚管107內凝聚成固態物質，然后被 回收。當由于固態物質附著到凝聚管107的附著板101和102和翅片108、 109 上而需要保養(清洗)時，從排氣壓力控制器30的短管體1和排氣管125之 間取出凝聚管107，然后超聲清洗凝聚管107。
圖11到圖13示出了排氣捕集裝置100的變形例1，其中圖11是截面的 正視圖，圖2是截面的平面圖，圖13是截面的側視圖。相同的參考數字標記 指代與圖7到圖9中相同的元件。上面描述的排氣捕集裝置100形成直的排氣 路徑IIO，而與此相對，在變形例l中，排氣捕集裝置100形成L形排氣路徑 110。
與上面描述的排氣捕集裝置100相似，在變形例1中，排氣捕集裝置100 從凝聚管107中的上游側依次包括 一對大致為半圓形的第一附著板101、 101 和帶狀第二附著板102 (參見圖13)。多個翅片108、 109分別立設于第一附著 板101的上部面120和第二附著板102的上部面121上。第一附著板101、 101 和第二附著板102設置在凝聚管107的下游開放端部127的上游(較上面)， 使得流動在凝聚管107中的排放氣體在流到下游部分之前確實與第一附著板 101、 101和第二附著板102接觸。與圖7到圖9中所示的情況相似，在第一 附著板IOI、 101上的翅片108是L形(肘形)(參見圖13)，而且在高度上互 不相同的翅片108a、 108b交替排列(參見圖11)。排氣捕集裝置100的其他部分與圖7到圖9中所示的相同，因此省略它的描述。
圖14和圖15分別是示出排氣捕集裝置100的變形例2和變形例3的示意 透視圖。
在變形例2中(圖14)，凝聚管107從上游側包括 一對第一附著板101、 101，第二附著板102， 一對第三附著板103、 103和第四附著板104。第三附 著板103在形狀和尺寸上與第一附著板101相同或大致相同。第四附著板104 在形狀和尺寸上與第二附著板102相同或大致相同。此外，第三附著板1(B、 103設置為從凝聚管107的軸心L的方向觀察時與第二附著板102的長邊各端 部重疊。第四附著板104 設置為沿著與第二附著板102長邊方向交叉的方 向延伸。換句話說，當假設如圖IO所示一組附著板單元U由一對第一附著板 101、 101和第二附著板102組成時，變形例2的排氣捕集裝置100包括兩組 附著板單元U，其按照下述方式配置沿著凝聚管107中的軸心L， 一組單元 U接著另一組單元U設置，并且該一組單元U繞著軸心L移轉(旋轉)90° 角。
參照變形例3 (圖15)，排氣捕集裝置IOO在第四附著板之下按照這樣的 順序還包括 一對第五附著板105、 105，其在形狀和尺寸上與第一附著板101、 101相同或大致相同；和第六附著板106，其在形狀和尺寸上與第二附著板102 相同或大致相同。換句話說，三組附著板單元U每個都由一對第一附著板101 、 101和第二附著板102組成，它們按照這樣的方式排列而成各單元U沿著軸 心L連續設置，并且各單元U繞著軸心L移轉(旋轉)90°角。各個附著板 101到106上的翅片和雙重結構的凝聚管107的外周壁與圖10中所示的相同， 因此不示出。
本實施例中的排氣捕集裝置IOO也在設計上是可改變的。例如，在凝聚管 107中可以設置四組或更多組圖10中所示的附著板單元U，各單元U在凝聚 管107的圓周方向上移轉(旋轉)任意角度。
在凝聚管107的外周壁122中可以設置窗口 (觀察口)，使得能夠從外面 確認固態物質所附著的凝聚管107的內部狀態。這便于確定保養(清洗)的時 間。
為了便于保養(清洗)，各附著板IOI、 102……可以可拆卸地設置到凝聚 管107的內部面199。本實施例中排氣捕集裝置100的凝聚管107可以是這樣的形式其軸心L 水平延伸或豎直延伸，或者傾斜任意角度。
圖16和圖17示出了根據本實施例的排氣系統的中心環200，其中圖16 是縱截面圖，圖17是平面圖。
中心環200包括環231。在環231的外周部形成溝槽232， O形環233作 為密封部件安裝在溝槽232內。截面為圓形的套管234與環231整體設置。套 管234設置在位于環231上游的排氣管250和位于其下游的排放氣體解毒裝置 47的上游接頭部分47a中的至少一個(圖示例中，為排氣管250)內。套管 234形成排氣路徑210。
在套管234內，設置一對附著板201、 201，使它們彼此相對，包括套管 234軸心L，的縱截面Z，夾在其間。第一附著板201、 201的內緣217、 217之 間形成第一路徑2U。在套管234中第一路徑211的下游側上，設置第二附著 板202，使其沿從軸心L'方向觀察時與第一路徑211相對應，并且使其橋接套 管234的內部面。彼此相對的一對第二路徑212形成于第二附著板202寬度方 向的邊緣218、218與套管234的內部面之間，縱截面Z'夾在這對第二路徑212 之間。從各第一附著板201的上部面220，多個(圖示例中是三個)翅片208 朝著上游側伸出。同樣，多個(圖示例中是兩個)翅片209從第二附著板202 的上部面221朝著上游側伸出。
可以根據需要適當設置中心環200的具體方面。例如，如果排放氣體解毒 裝置47的上游接頭部分47a (通常是環231下游側上的接頭部件)能夠容納 套管234，那么套管234可以與上述情況相反地設置在下游側，或者可以分別 設置在上游側和下游側。
與排氣捕集裝置100類似，套管234內的附著板201、 202的形狀和數量 可以自由改變。
如上所述，根據本實施例的排氣系統的排氣壓力控制器30可拆卸地插設 到排氣通道的中間，并包括短管體1。在短管體1中，端口 3形成于外周壁5 中，用于供氣/排氣和/或導入惰性氣體。在氣體導入壁2另一個面22內形成排 氣路徑4，排放氣體沿該排氣路徑4流動，形成該排氣路徑4使得排放氣體從 短管體1的上游側流到下游側而不與端口 3及其附近處直接接觸。氣體導入壁 2還在它的一個面21與外周壁5的內部面6之間形成壓力控制路徑7，使端口3能夠與壓力控制路徑7連通，并且壓力控制路徑7在端口 3的下游側與排氣 路徑4連通。因此，阻止了由排放氣體中未反應氣體產生的固態物質附著并沉 積在端口 3上及其附近處，從而防止了端口 3的阻塞。由此，排氣壓力控制器 30的保養(清洗)周期可以得到延長，從而提高了半導體晶片40處理裝置的 可利用率。
排氣壓力控制器30能夠從排氣通道上拆下，使得短管體l的內部容易清洗。
此外，氣體導入壁2的上游端部13固定到環9上，環9可拆卸地安裝到 短管體1的上游內緣上，從而使得氣體導入壁2能夠連同環9 一起很容易的從 短管體l中取出，方便了氣體導入壁2和短管體1內部的清洗操作。
另外，氣體導入壁2和彈性密封部件8與環9 一起整體形成，從而使得保 養后能夠容易并快速地安裝氣體導入壁2、環9和彈性密封部件7。
另外，氣體導入壁2沿著外周壁5的內部面6形成，其結構簡單并確保阻 止排放氣體與端口 3及其附近處接觸。
根據本實施例的排氣系統的排氣捕集裝置100使得排放氣體中所包含的 未反應氣體凝聚并回收它，在該排氣捕集裝置中 一對第一附著板101、 101 相對于含凝聚管107軸心L的縱截面Z對稱地設置在形成排氣路徑110的凝 聚管107中，使第一路徑lll形成在第一附著板101、 101之間；帶狀第二附 著板設置在第一路徑111的下游，使其沿著軸心L方向觀察時對應于第一路徑 111，并且使其徑向橋接凝聚管107的內部面119，從而使得一對第二路徑112、 112相對于縱截面Z對稱地形成于第二附著板102與凝聚管107的內壁119之 間，-多個翅片108、 109分別立設于第一附著板101的上部面120和第二附著 板102的上部面121上。因此，使得排放氣體中所包含的未反應氣體凝聚，從 而有效地回收由其產生的固態物質(沉積物)。
換句話說，使得從反應室41中排出的排放氣體中的未反應氣體在排氣捕 集裝置100中凝聚以成為固態物質，由此使其被回收。這抑制了固態物質附著 到排氣管ll、真空排氣裝置42等等的里面。與如公開號為特開2000-114185、 特開平9-72291 、特開2000-70664的日本專利申請公開文獻等中披露的傳統情 形相比，固態物質被阻止飛回(回流)到反應室41，從而阻止其附著到半導 體晶片40上，由此可提高產量。而且，防止固態物質附著，從而可以避免真空排氣裝置42阻塞和出故障。
具體地說，多個翅片108、 109分別立設于第一附著板101的上部面120 和第二附著板102的上部面121上，從而使得大量的未反應氣體成為固態物質 而附著到翅片108、 108上。排氣通道中排放氣體的壓力變化會導致排放氣體 回流，而設置在上部面120、 121上的翅片108、 109較少受到該排放氣體回流 的影響，因此，可以防止附著在翅片108、 109上的固態物質從那里脫落。
與傳統的情形不同的是，使得大量的固態物質附著在小空間內設置的多個 翅片108、 109上，由此使排氣捕集裝置100整體精簡(compactkm)。由于路徑 不是曲折蜿蜒的并且在結構上很簡單，因此排放氣體流動流暢(確保有充分量 的排氣量)，減小了其自身壓力變化，并便于保養(清洗)。
此外，由排放氣體中未反應氣體產生的的固態物質更易于附著到本實施例 的排氣捕集裝置100中。因此，當本發明的排氣系統除了用于直立熱壁式低壓 CVD (LP-CVD)以外還應用于在半導體基板的表面上形成氮化硅膜等場合的 處理裝置時，上述效果能夠充分顯現出來。
在高度上互不相同的翅片108a、108b交替排列在附著板101的上部面120 上以使排放氣體產生湍流，從而使固態物質更易于附著到翅片108a、 108b。
此外，冷卻介質導入其中的筒狀冷卻空間123設置在凝聚管107的外周壁 122內，從而冷卻凝聚管107中的附著板101、 102和翅片108、 109，導致大 量的固態物質附著在那里。具體地說，當排放氣體與冷卻的附著板101、 102 或者冷卻的翅片108、 109接觸時，排放氣體的溫度迅速降低，促進了排放氣 體中未反應氣體的凝聚，由此使得大量的固態物質附著到附著板101、 102或 者翅片108、 109。
多個翅片108、 109的表面受到噴砂處理而變得粗糙，從而促使固態物質 附著到那里。而且，附著的固態物質很難從那里脫落。
凝聚管107在其上游端部126和下游端部127分別可以從排氣壓力控制器 30的短管體1和排氣管125上拆卸，因此，整個排氣捕集裝置100能夠從排 氣通道中取出以進行清洗，便于清洗操作，增加了可維護(保養)性。
另夕卜，在以下情形下，能夠在凝聚管107中被回收的固態物質的量易于增 加到能夠確實阻止固態物質附著到排氣捕集裝置100下游的排氣管內和真空 排氣裝置42:與第一附著板IOI、 101形狀和尺寸相同的第三附著板103、 103設置在第二附著板102的下游，從而從軸心L的方向觀察時與第二附著板102 重疊，并且與第二附著板102的形狀和尺寸相同的第四附著板104設置在第三 附著板103的下游，從而從軸心L的方向觀察時與第二附著板102交叉。
根據本實施例的排氣系統的中心環200使得殘留在從真空排氣裝置42中 排出的排放氣體中的顆粒成分凝聚，避免了位于中心環200下游的排放氣體解 毒裝置47的老化和出故障，并顯著降低了排放氣體解毒裝置47的保養頻率。 這提高了排氣系統的可利用率以及在反應室41中生產的半導體晶片40的生產
;、盡管上面的實施例描述了半導體元件處理裝置的排氣系統，但本發明可用 于各種排放含有產生固態物質的成分的排放氣體的排氣系統。
權利要求
1、一種排氣系統，包括排氣壓力控制器，所述排氣壓力控制器插設到排氣通道中并包括管體，所述管體包括側周壁，在所述側周壁中形成至少一個端口；和氣體導入壁，用于導入從所述管體上游側流過來的排放氣體，以使排放氣體流到下游而不與所述端口及其附近處直接接觸，所述氣體導入壁的一個面連同所述側周壁的內部面一起形成壓力控制路徑，而所述氣體導入壁的另一個面形成排氣路徑，排放氣體沿所述排氣路徑流動，其中，所述端口與所述壓力控制路徑連通，并且所述壓力控制路徑與所述排氣路徑連通于所述端口的下游的部分。
2. 如權利要求l所述的排氣系統，其中， 所述排氣壓力控制器進一歩包括 可拆卸地安裝于所述管體的上游內緣的環；和環形密封部件，所述環形密封部件圍繞所述環的外周安裝從而被置于所述 管體的上游端部與位于所述管體上游的排氣管之間， 其中，所述氣體導入壁的上游端部固定到所述環。
3. 如權利要求l所述的排氣系統，其中，所述氣體導入壁沿著所述側周壁 的內部面是筒形。
4. 如權利要求l所述的排氣系統，進一步包括排氣捕集裝置，用于使排放氣體中的反應氣體凝聚并捕獲住它， 其中，所述排氣捕集裝置包含 插設到所述排氣通道中的凝聚管；一對第一附著板，包括凝聚管軸心的縱截面夾在所述一對第一附著板之間 ，所述一對第一附著板在所述凝聚管內關于所述縱截面彼此相對，第一路徑形 成在所述一對第一附著板之間 ，帶狀第二附著板，所述帶狀第二附著板在所述凝聚管中形成于所述第一路 徑的下游，使得沿著所述軸心方向觀察時對應于所述第一路徑并且橋接所述凝 聚管的內部面，一對第二路徑形成于所述第二附著板與所述凝聚管的內部面之 間，所述縱截面夾在所述一對第二路徑之間，所述一對第二路徑關于所述縱截面彼此相對；以及多個翅片，所述多個翅片立設于所述一對第一附著板的上部面和所述第二 附著板的上部面上。
5. 如權利要求4所述的排氣系統，其中，立設于所述第一附著板的上部面 的相鄰翅片在高度上互不相同。
6. 如權利要求4所述的排氣系統，其中，筒狀冷卻空間形成于所述凝聚管 的側周壁內，冷卻介質導入到所述筒狀冷卻空間。
7. 如權利要求4所述的排氣系統，其中，所述多個翅片各自都具有受到噴砂處理的表面。
8. 如權利要求4所述的排氣系統，其中，所述凝聚管在該凝聚管的上游端 部和下游端部從上游的排氣管和下游的排氣管上分別可拆卸。
9. 如權利要求4所述的排氣系統，其中，所述排氣捕集裝置進一步包括一對第三附著板，所述一對第三附著板在形狀和尺寸上與所述一對第一附 著板大致相同，所述一對第三附著板在所述凝聚管中設置在所述第二附著板的 下游，使得沿著所述軸心方向觀察時，所述一對第三附著板與所述第二附著板重疊；和第四附著板，所述第四附著板在形狀和尺寸上與所述第二附著板大致相同 ，所述第四附著板在所述凝聚管中設置在所述一對第三附著板的下游，使得沿 著所述軸心方向觀察時，所述第四附著板與所述第二附著板交叉。
10. 如權利要求4所述的排氣系統，其中，所述排氣捕集裝置設置在所述 排氣壓力控制器的下游。
11. 如權利要求4所述的排氣系統，進一歩包括真空排氣裝置，所述真空排氣裝置設置在所述排氣捕集裝置的下游。
12. 如權利要求l所述的排氣系統，進一歩包括中心環，所述中心環設置在排放氣體所經過方向上相鄰的排氣管之間的接 頭部分，其中，所述中心環包括 置于所述相鄰的排氣管之間的環；環形密封部件，所述環形密封部件圍繞所述環的外周安裝；套管，所述套管與所述環整體形成且設置在所述相鄰的排氣管中的至少一 個排氣管內；一對第一附著板，包括套管軸心的縱截面夾在所述一對第一附著板之間， 所述一對第一附著板在所述套管內關于所述縱截面彼此相對，第一路徑形成在 所述一對第一附著板之間；第二附著板，所述第二附著板在所述套管中形成在所述一對第一附著板的 下游，使得沿著所述軸心方向觀察時對應于所述第一路徑并且橋接所述套管的 內部面， 一對第二路徑形成于所述第二附著板與所述套管的內部面之間，所述 縱截面夾在所述一對第二路徑之間，所述一對第二路徑關于所述縱截面彼此相 對；以及多個翅片，所述多個翅片立設于所述一對第一附著板的上部面和所述第二 附著板的上部面上。
13.如權利要求12所述的排氣系統，進一步包括排放氣體解毒裝置，所述排放氣體解毒裝置設置在所述中心環的下游，用 于去除排放氣體中未反應的氣體。
全文摘要
一種排氣系統，包括排氣壓力控制器，該排氣壓力控制器插設到排氣通道中并包括管體，該管體包括側周壁，其中形成至少一個端口；和氣體導入壁，用于導入從管體上游側流過來的排放氣體，以使排放氣體流到下游而不與所述端口及其附近處直接接觸，氣體導入壁的一個面連同側周壁的內部面一起形成壓力控制路徑，而氣體導入壁的另一個面形成排氣路徑，排放氣體沿著該排氣路徑流動。所述端口與壓力控制路徑連通，并且壓力控制路徑與排氣路徑連通于所述端口的下游的部分。
文檔編號C23F1/00GK101542019SQ200780014950
公開日2009年9月23日 申請日期2007年4月25日 優先權日2007年4月19日
發明者小山哲男, 小泉一夫, 武田浩之, 池田毅, 渡部惠一 申請人:三菱電線工業株式會社;大阪螺旋管工業株式會社;史班遜股份有限公司;日本史班遜股份有限公司