[发明专利]用于半导体腔室的泵系统

说明书

公开了一种用于半导体腔室的泵系统，所述泵系统用于半导体制造工艺中，从而产生半导体腔室中的真空状态、排出半导体腔室中产生的气体或者将腔室的内部维持于合适的压力。在泵系统中，外部管路连接在包含于泵中的罗茨式转子部段和螺杆式转子部段之间以用于调节工艺腔室的内部环境，而在罗茨式转子部段和螺杆式转子部段之间的管路上设置包括加热器、冷却器或其组合的加热/冷却单元，从而加热或冷却从罗茨式转子流动向螺杆式转子的气体，由此避免转子中粉末副产物的积累和因此造成的转子损坏，从而有助于改进转子的工作性能和耐久性。此外，在泵系统中，监控连接罗茨式转子部段和螺杆式转子部段的流体管路的内部温度，从而可以根据流体管路的内部温度来选择性地进行加热控制或冷却控制，因此能够控制泵以提供适合各个腔室的特性的最佳温度，且由此能够经济地操作泵系统。此外，特别地对于连接罗茨式转子部段和螺杆式转子部段的小直径(18～25mm)流体管路设置用于引发等离子体反应的小规模等离子体单元，从而实现能够有效分解和处理流动通过流体管路的气体的副产物气体处理系统，因此改进副产物气体的分解效率和处理效率并且获得改进的泵的性能和耐久性。

技术领域

本发明涉及用于半导体腔室的泵系统，更具体地涉及这样的泵系统：其使用在半导体或平板显示器(FPD)的制造中，用于形成半导体腔室中的真空状态、排出半导体腔室中产生的气体或者将腔室的内部维持于合适压力。

背景技术

正如现有技术中公知的，通过在半导体衬底(例如硅晶片)上重复进行一系列包括扩散、氧化、光刻、化学气相沉积、金属化等的工艺而制造半导体设备，例如存储设备、逻辑设备等。

这些半导体制造工艺在工艺腔室中进行，其中，在制造工艺的中，应当在工艺腔室的内部维持用于工艺条件的合适温度和压力，以及(尤其是)真空状态，从而避免由颗粒等造成的污染。

用于半导体工艺腔室的真空泵系统通常包括工艺腔室和真空泵，所述工艺腔室允许在真空状态下进行半导体构件的形成(其通过形成晶粒而执行)，而所述真空泵从工艺腔室供应的环境空气，并且抽吸工艺腔室中的空气从而使工艺腔室的内部形成真空。

此外，在半导体制造工艺的起始阶段和终止阶段进行的晶片装载和卸载过程在装载锁定腔室中进行，在所述装载锁定腔室中，通过泵维持装载锁定腔室的合适的压力，从而在制造工艺中将装载锁定腔室中的晶片传输至具有合适压力的工艺腔室。

同时，为了对工艺腔室的内部抽真空或排出工艺腔室中产生的气态材料或工艺副产物，通常使用真空泵(例如干式真空泵)。

典型的真空泵可以是罗茨式转子、螺杆式转子及其组合。

近来的真空泵设置有一个或多个具有一个或多个叶片的罗茨式转子和一个或多个螺杆式转子，以便维持工艺腔室中的完全真空状态并且节省工艺腔室中需要的动力成本。

罗茨式转子连接至工艺腔室从而抽吸和压缩工艺腔室中产生的包括气态材料的工艺副产物，而螺杆式转子用于将由罗茨式转子抽吸的气体和工艺副产物从工艺腔室中排出。

罗茨式转子或螺杆式转子与工艺腔室的真空状态相关从而在关闭状态下运转。

在用于在半导体制造工艺过程中对工艺腔室的内部抽真空、排出腔室中产生的气体以及将腔室的内部维持于合适压力的常规泵系统中存在问题。

第一个问题是：在从罗茨式转子向螺杆式转子排出气体的过程中，经压缩的气体在从罗茨式转子排出之时突然膨胀，使得温度降低并且压力增加，并且使气体凝固成粉末副产物。

粉末副产物被引入螺杆式转子从而被捕获且固定地积累在转子及其壳体壁之间的例如100～200μm的细小间隙中，因此可能由于该固定地积累的粉末副产物而损坏螺杆，缩短泵的寿命。