DE69004591T2

DE69004591T2 - Falle für thermische Zersetzung.

Info

Publication number: DE69004591T2
Application number: DE90400372T
Authority: DE
Inventors: Ikuo Hirase
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1990-02-12
Publication date: 1994-03-17
Anticipated expiration: 2010-02-13
Also published as: EP0384803B1; JPH02290223A; DE69004591D1; JP2851670B2; EP0384803A1; US5114683A; EP0382984A1

Description

Falle für thermische Zersetzung

Die Erfindung betrifft eine thermische Zerlegungsabscheidervorrichtung für verschiedene Verbindungen und insbesondere eine thermische Zerlegungsabscheidervorrichtung, die einen verbesserten thermischen Zerlegungsabscheider umfaßt.
Verschiedene anorganische Halogenide, anorganische Hydride und organische Metallverbindungen werden bei Halbleiterherstellungsverfahren in großem Umfang als Materialien zur Ausbildung dünner CVD-Filme ("Chemical Vapor Deposition") oder dergleichen verwendet. Diese Verbindungen sind in den zurückliegenden Jahren mit der schnellen Entwicklung der Halbleiterindustrie zunehmend verwendet worden. Diese Verbindungen werden in gasförmigem Zustand in eine Reaktionskammer eingeleitet, die zur Ausbildung eines dünnen Films durch eine Rotationspumpe evakuiert wird. Nach der Ausbildung des dünnen Films wird jegliches nicht-reagierte Restgas und Reaktionsnebenprodukt durch die Rotationspumpe abgeleitet.
Dieses nicht-reagierte Gas sowie das Reaktions-Nebenproduktgas reagieren mit Öl in der Reaktionspumpe, wenn sie die Pumpe durchströmen und verschlechtern dadurch das Öl und beschädigen die Pumpe. Um diesen Nachteil zu überwinden, wird ein System vorgeschlagen, bei dem ein thermischer Zerlegungsabscheider vor der Rotationspumpe derart angeordnet ist, daß die genannnet, und ein Ölabscheider 13, eine mechanische Booster-Pumpe 14 und eine Rotationspumpe 15 sind stromab von dem Abscheider angeordnet. Da die Einzelaggregate in dieser Weise angeordnet sind, wird ein durch die Pumpen 14 und 15 in der Kammer 12 erzeugter Abgasdurchfluß durch einen Druckverlust in dem Abscheider 11 deutlich verringert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen thermischen Zerlegungsabscheider zu schaffen, der ein einfaches Entfernen von durch die thermische Zerlegung von Gasen erzeugten Partikeln von einem Bodenabschnitt eines Abscheiderhauptkörpers gewährleistet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung beseht darin, eine thermische Zerlegungsabscheidervorrichtung zu schaffen, bei der der Abgasdurchfluß in einer Reaktionskammer ungeachtet der Anordnung des thermischen Zerlegungsabscheiders nicht verringert ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein thermischer Zerlegungsabscheider mit einem Abscheiderhauptkörper mit einer Einlaßöffnung zum Einleiten eines thermisch zu zerlegenden Gases und einer Auslaßöffnung zum Ableiten des Gases und mit Heizeinrichtungen zum Erhitzen des in den Abscheiderhauptkörper eingeleiteten Gases geschaffen, wobei an einem Bodenteil des Abscheiderhauptkörpers ein Öl enthaltender Ölabscheider mit einer Ölauslaßöffnung und einem daran angeordneten Ventil ausgebildet ist, wobei der thermische Zerlegungsabscheider eine Einlaßöffnung für inertes Gas, eine Öleinlaßöffnung und Ventile umfaßt, die in der Öleinlaßöffnung bzw. in der Einlaßöffnung für das inerte Gas angeordnet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen thermischen Zerlegungsabscheider ist der Ölabscheider an dem Bodenbereich des Abscheiderhauptkörpers ausgebildet. Ein Öl, beispielsweise ein Pumpenöl, ist bis zu einer vorbestimmten Höhe in dem Ölabscheider enthalten.
Durch die thermische Zerlegung des Gases erzeugte Partikel fallen in das Öl hinein. Das Ventil ist an der Ölauslaßöffnung im Bodenbereich des Ölabscheiders ausgebildet. Das die Partikel enthaltende Öl wird durch Öffnen des Ventils abgelassen. Um die Verdampfung und die Zerlegung des Öls zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn um den Ölabscheider herum eine Kühleinrichtung angeordnet ist.
In Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen thermischen Zerlegungsabscheider können die durch die thermische Zerlegung des Gases erzeugten Partikel in kurzer Zeit leicht aus dem Abscheider entfernt werden, während sie von der Umgebungsatmosphäre abgeschirmt sind.
Außerdem wird in Übereinstimmung mit der Erfindung eine thermische Zerlegungsabscheidervorrichtung mit einer Reaktionskammer, einem thermischen Zerlegungsabscheider zum thermischen Zerlegen eines Gases aus der Reaktionskammer, einer ölfreien Hilfspumpe und einer Hauptpumpe zum Evakuieren der Reaktionskammer geschaffen, wobei der thermische Zerlegungsabscheider einen Abscheiderhauptkörper mit einer Einlaßöffnung zum Einleiten eines thermisch zu zerlegenden Gases, Heizeinrichtungen zum Erhitzen des in den Abscheiderhauptkörper eingeleiteten Gases und einen Ölabscheider umfaßt, der an einem Bodenteil des Abscheiderhauptkörpers angebracht ist, Öl enthält und eine Ölauslaßöffnung sowie ein darin angebrachtes Ventil umfaßt, wobei die Hilfspumpe an eine Auslaßöffnung der Reaktionskammer und an die Einlaßöffnung des thermischen Zerlegungsabscheiders angeschlossen ist, und die Hauptpumpe an die Auslaßöffnung des thermischen Zerlegungsabscheiders angeschlossen ist, welcher eine Einlaßöffnung für inertes Gas, eine Öleinlaßöffnung und Ventile umfaßt, die in der Öleinlaßöffnung bzw. in der Einlaßöffnung für das inerte Gas angeordnet sind.
In Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen thermischen Zerlegungsabscheidevorrichtung ist die ölfreie Hilfspumpe unmittelbar nach der Reaktionskammer angeordnet. Deshalb wird der Abgasdurchfluß in der Reaktionskammer ungeachtet der Anordnung des thermischen Zerlegungsabscheiders nicht vermindert und kann ohne Verändern des Drucks in der Reaktionskammer eingestellt werden.
Beispiele für das durch den erfindungsgemäßen thermischen Zerlegungsabscheider und die erfindungsgemäße thermische Zerlegungsabscheidervorrichtung zu zerlegende Gas sind anorganische Halogenide wie beispielsweise WF&sub6;, MoF&sub6; und TiCl&sub4;; organische Verbindungen wie beispielsweise Al(C&sub2;H&sub5;)&sub3;, Al(CH&sub3;)&sub3;, Al(iC&sub4;H&sub9;)&sub3;, Zn(C&sub2;H&sub5;)&sub3;, Cd(CH&sub3;)&sub2;, In(C&sub2;H&sub5;)&sub3;, Ga(CH&sub3;)&sub3;, Ga(C&sub2;H&sub5;)&sub3;, P(CH&sub3;)&sub3;, P(C&sub2;H&sub5;)&sub3;, As(CH&sub3;)&sub3;, As(C&sub2;H&sub5;)&sub3;, B(CH&sub3;)&sub3;, B(C&sub2;H&sub5;)&sub3;, Si(CH&sub3;)&sub4;, Si(C&sub2;H&sub5;)&sub4;, Si(OCH&sub3;)&sub4; und Si(OC&sub2;H&sub5;)&sub4;; und anorganische Hydride wie SiH&sub4;, Si&sub2;H&sub6; und Si&sub3;H&sub8;.
Die Erfindung kann anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen besser verstanden werden; in diesen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines herkömmlichen thermischen Zerlegungsabscheiders;
Fig. 2 ein Flußdiagramm einer thermischen Zerlegungsabscheidervorrichtung unter Verwendung des in Fig. 1 gezeigten thermischen Zerlegungsabscheiders;
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen thermischen Zerlegungsabscheiders; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm einer thermischen Zerlegungsabscheidevorrichtung, die den in Fig. 3 gezeigten thermischen Zerlegungsabscheider verwendet.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen thermischen Zerlegungsabscheider. In dem in Fig. 3 gezeigten thermischen Zerlegungsabscheider ist eine zur Außenatmosphäre offene Heizkammer 22 zur Aufnahme einer Heizeinrichtung 23 nahe eines zentralen Bereichs des Abscheiderhauptkörpers 21 eingesetzt. Der Hauptkörper 21 nimmt Metallgitterplatten 24, die beispielsweise aus Kupfer bestehen, derart auf, daß die Platten 24 die Kammer 22 umgeben. Eine Bandheizeinrichtung 25 ist um den Hauptkörper 21 herum gewickelt. Eine Einlaßöffnung 26 mit einem Ventil V1 und eine Auslaßöffnung 27 mit einem Ventil V2 sind in den unteren und oberen Bereichen des Hauptkörpers 21 ausgebildet. Ein Vibrator 35 ist über ein Vibrationsübertragungselement 36 mit dem oberen Ende der Platten 24 verbunden.
Ein konischer Ölabscheider 28 ist an einem Bodenbereich des Hauptkörpers 21 ausgebildet. Eine Ölauslaßöffnung 29 ist in einem Bodenbereich des Ölabscheiders 28 ausgebildet und ein Ventil V3 ist an der Öffnung 29 angebracht. Eine vorbestimmte Menge an Öl ist in dem Ölabscheider 28 enthalten. In diesem Fall wird ein normalerweise für eine Pumpe verwendetes Öl verwendet. Der Ölabscheider 28 weist eine Öleinlaßöffnung 30 mit einem darauf vorgesehenen Ventil V4 auf. Das Öl wird über die Öffnung 30 in den Ölabscheider 28 eingeführt.
Ein Kühlrohr 31 ist um den Ölabscheider 28 herum angeordnet, und Kühlwasser fließt durch das Rohr 31, um das Öl in dem Ölabscheider 28 zu kühlen. Eine Verdampfung oder eine thermische Zerlegung des Öls kann dadurch verhindert werden. Ein Druckschalter 33 zur Verhinderung eines übermäßigen Druckanstiegs in dem Abscheider und eine Leitung 34 zum Einleiten eines inerten Gases, wie beispielsweise Stickstoff, sind am oberen Seitenbereich des Hauptkörpers 21 angebracht. Ein Ventil V5 ist an der Leitung 34 angebracht.
Bei dem vorstehenden thermischen Zerlegungsabscheider wird ein Gas von einer Reaktionskammer über die Einlaßöffnung 26 in den Hauptkörper 21 eingeleitet und an den von den Heizeinrichtungen 23 und 25 erhitzten Platten 24 thermisch zerlegt. Das zerlegte Gas wird von der Auslaßöffnung 27 zu der Rotationspumpe abgeleitet. Durch die thermische Zerlegung erzeugte Partikel fallen in das Öl des Ölabscheiders 28 hinein. An der Oberfläche der Platten 24 haftende Partikel können einfach durch Betätigen des Vibrators 35 zum Herabfallen gebracht werden.
Wenn sich eine große Menge an Partikeln durch eine langzeitige thermische Zerlegung in dem Ölabscheider 28 abgelagert hat, muß das Öl ausgetauscht werden. Dieser Vorgang wird wie folgt ausgeführt.
Hierzu wird das Ventil V5 bei geschlossen gehaltenen Ventilen V1 und V2 geöffnet, um Stickstoffgas in den Abscheider einzuleiten. Das Stickstoffgas wird solange eingeleitet, bis in dem Abscheider Atmosphärendruck oder ein Druck unmittelbar vor Atmosphärendruck vorliegt. Daraufhin werden die Ventile V3 und V5 geöffnet, um das Stickstoffgas zum Austragen des Öls langsam zuzuführen. Daraufhin wird das Ventil V3 geschlossen, bevor das Öl in den Ölabscheider 28 vollständig ausgetragen ist. Schließlich wird das Ventil V4 geöffnet, um neues Öl einzuleiten, womit der Ölaustauschvorgang beendet ist. Falls notwendig, kann ein derartiger Ölaustauschvorgang wiederholt werden, um den Abscheider 28 zu reinigen.
Auf diese Weise können durch thermische Zersetzung des Abgas es der Reaktionskammer erzeugte giftige Partikel sicher und leicht in einer kurzen Zeitspanne von dem Abscheider entfernt werden, ohne daß der Abscheider geöffnet und sein Inneres der Außenatmosphäre ausgesetzt wird.
Als ein W-Film auf einem Siliciumwafer durch CVD unter Verwendung von WF&sub6; und Wasserstoff als Quellengas in der Reaktionskammer hergestellt wurde, wurde ein nicht-reagiertes WF&sub6; enthaltendes Gas von der Reaktionskammer abgegeben. Als das Gas durch den in Fig. 3 gezeigten thermischen Zerlegungsabscheider thermisch zerlegt wurde, entstanden W enthaltende Partikel. Diese Partikel wurden in das Öl in den Ölabscheider 28 niedergeschlagen und daraus durch den vorstehend genannten Vorgang einfach entfernt.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm einer den thermischen Zerlegungsabscheider von Fig. 3 verwendenden thermischen Zerlegungsvorrichtung. In Fig. 4 ist eine mechanische Booster-Pumpe 44 ummittelbar stromab von der Reaktionskammer 42 angeordnet, und der thermische Zerlegungsabscheider 41, ein Ölabscheider 43 und eine Rotationspumpe 45 sind stromab von der Pumpe 44 angeordnet. Da bei dieser Anordnung die ölfreie Pumpe 44 stromab unmittelbar nach der Kammer 42 angeordnet ist, wird ein durch die Pumpen 44 und 45 erzeugter Abgasdurchfluß in der Kammer 42 nicht durch den durch den Abscheider 41 hervorgerufenen Druckverlust verringert. Außerdem kann der Druck in der Reaktionskammer ohne jegliche Veränderung eingestellt werden.

Claims

1. Thermischer Zerlegungsabscheider, mit einem Abscheiderhauptkörper (21) mit einer Einlaßöffnung (26) zum Einleiten eines thermisch zu zerlegenden Gases und einer Auslaßöffnung (27) zum Ableiten des Gases, und mit Heizeinrichtungen (23, 25) zum Erhitzen des in den Abscheiderhauptkörper (21) eingeleiteten Gases, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Bodenteil des Abscheiderhauptkörpers (21) ein Öl enthaltender Ölabscheider mit einer Ölauslaßöffnung (29) und einem darin angeordneten Ventil (V3) ausgebildet ist, wobei der thermische Zerlegungsabscheider eine Einlaßöffnung (34) für inertes Gas, eine Öleinlaßöffnung (30) und Ventile umfaßt, die in der Öleinlaßöffnung (30) bzw. in der Einlaßöffnung (34) für das inerte Gas angeordnet sind.

2. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen (23, 25) in einem zentralen Bereich und um den Abscheiderhauptkörper (21) herum angeordnet sind.

3. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Metallgitterplatten (24) in dem Abscheiderhauptkörper (21) angeordnet sind.

4. Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (31) um den Ölabscheider (28) herum angeordnet ist, um eine Verdampfung und Zerlegung des Öls zu verhindern.

5. Thermische Zerlegungsabscheidevorrichtung, mit einer Reaktionskammer (42), einem thermischen Zerlegungsabscheider (41) zum thermischen Zerlegen eines Gases