[发明专利]用于排空腔室并净化从所述腔室抽取的气体的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种装置，借助于该装置，能够将腔室排空并且能够从该腔室抽取的气体清除所夹带的外来物质。该装置包括干压缩真空泵，该干压缩真空泵的入口被连接至待被排空的腔室。该真空泵适于与出口处的可变条件无关地，特别是与出口处的可变压力无关地使入口的压力保持恒定。本发明也涉及一种相应的方法。

背景技术

这种装置例如可用于沉积工艺，诸如CVD(化学气相沉积)工艺。在许多工业部分中采用CVD工艺以在较低的压力下在不同的衬底上产生涂层。为此，在高温下和/或在等离子体的帮助下，气态金属化合物被转化成衬底表面上的期望涂层系统。能够实现的相对高的气体压力允许高生长率，因而在所有的真空涂层技术部门中被广泛使用。所述高生长率的劣势在于，沉积反应不仅发生在衬底上，而且还发生在涂层设施的所有区域中。这不仅牵涉到工艺腔室壁体，而且还牵涉到在工艺腔室和废气出口之间的管线和装置。此外，气体出口和中间产物通常是有毒性和有腐蚀性的，因而，这种CVD设施还总是配备有相应的废气处理设备。

在现代CVD设施中，为了移除工艺腔室中的沉积物，在工艺步骤之间执行蚀刻工艺，这种蚀刻工艺将工艺腔室中的沉积物转化为易于蒸发的物质。所述物质的典型代表是氯化铵，氯化铵趋向于进一步沿管线反复积聚在壁体上。这特别牵涉到真空泵和真空泵的压力侧，因为根据连续性定理，此处体积流量明显减小，因而使得固体物质能够积聚。

为了解决由此产生的问题，目前基本上存在两种在工业设施中使用的解决方案策略。一种策略是在工艺腔室的下游安装冷阱，加热管线通往该冷阱，以便在某一位置堆积可冷凝的物质。这种方法具有以下劣势，即必须以规律间隔清洁/排空冷阱。另一种策略是对管线进行强度加热，并且添加大量的惰性气体，以便即使在真空泵的压力侧上也实现足够的体积流量。这里的劣势在于管线、阀门等的能量消耗以及热和热腐蚀负荷。此外，惰性气体流对废气净化设备增加负担，废气净化设备通常由废气洗涤器组成。此外，废气洗涤器极度易受气体入口处的堵塞影响，因为在这里，在高压和低体积流量的情况下，温度显著降低。

发明内容

以引言中提及的现有技术作为出发点，本发明的目的在于提供一种装置和一种方法，通过该装置和方法，能够以有利并可靠的方式净化从腔室抽取的气体。以引言中提及的现有技术作为出发点，通过独立权利要求的特征实现该目的。有利实施例存在于从属权利要求中。

在许多应用中，非常重要的是，待被排空的腔室(例如，CVD工艺的工艺腔室)中的压力能够被可靠地维持恒定。因而，该腔室必须被连接至干压缩真空泵，即使在不能够将泵的出口处的条件可靠地维持恒定时，干压缩真空泵也能够执行该任务。基本上，只有在该泵包括串联布置的多个工作腔室时，该泵就是适合与出口处的可变条件无关地保持入口压力恒定。然后，入口和出口通过多个密封间隙彼此分离。能够执行这种任务的泵的实例是螺杆式真空泵。不适合与出口处的可变条件无关地使入口的压力保持恒定的泵的实例是罗茨泵。这里，入口和出口通过仅一个密封间隙彼此分离，因此，由于渗漏流，出口处的变化对入口处的条件有直接影响。因而，罗茨泵通常被用作在包括多个泵的设备中的前置泵。诸如在FR 1129872和US 3,956,072中描述的具有罗茨泵作为前置泵的常规泵设备与本发明无关。

液环真空泵经由中间管线连接至干压缩真空泵的出口。出于两种原因，液环真空泵不适于直接连接至待被排空的腔室。首先，液环真空泵不能够产生低于工作液体的蒸气压力的真空。然而，在待被排空的腔室中常常需要较低的压力。其次，蒸气分压力能够在吸入侧的方向上从液环真空泵的工作液体逃逸。这是不可接受的，因为必须能够维持在待被排空的腔室中的限定条件。

本发明基于下列概念。在待被排空的腔室中，大气占绝大多数，其中固体物质溶解在气体中。为了防止气体在经过根据本发明的装置时，固体物质冷凝和沉淀在泵的元件上，首先必需维持低的气体压力，其次必需维持高的体积流量，从而气体以足够的速度移动。

与该背景相反，根据本发明的干压缩真空泵用于增加压力，但是增加至仍远低于大气压力的值。因而，在中间管线中，压力足够低，并且速度足够高，所以仍不发生冷凝。冷凝首次发生在液环真空泵中。然而，在这里，物质能够立即被液环真空泵的工作液体吸收并运走，从而作为结果，不形成不良沉积物。术语“冷凝”特别包括其中物质从气相直接变成固相的情形。在根据本发明的装置中，不需要在液环真空泵下游的另外的废气洗涤器。