本发明涉及在一抽空系统中使用的收集装置，该抽空系统用于抽空一个用于半导体制造设备或类似设备的真空室。

下面将参考图7说明传统的抽空系统。在图7中，气密的密封室10包括一个处理室，该处理室在半导体制造加工中使用，例如在蚀刻装置或化学气相沉积(CVD)装置中使用。气密密封室10通过一个排出通道14连接到一个真空泵12。真空泵12用于将从在气密密封室10的处理中排出的气体压力增加到一个大气压。因此在此以前一个油密封的旋转真空泵被用作真空泵。现今普遍采用干式泵用作真空泵。
如果气密密封室10所要求的真空度高于真空泵12的最后的真空度，于是一个诸如涡轮分子泵的超高真空泵被附加地设置在真空泵12的上游。
根据处理加工的类型，从一些处理加工中排出的气体是有毒的和/或易爆的，于是不能直接将它们排出到大气。因此，在真空泵的下游设置一个排气处理装置16。
在从处理加工中排出的气体中，它们的压力被增加到大气压力，不能被直接排出到大气的气体组分通过诸如吸收、分解、吸收的过程被处理。只有无害的气体从排气处理装置中被排出到大气。在排气通道14的适合的位置设置必需的阀门。
传统的抽空系统具有下列缺点。
在传统的抽空系统中，如果反应的副产品包含具有高升华点的物质，于是当该物质的压力增加时，气态的该物质就会固化并沉积在真空泵12上。这将会引起真空泵的故障。
例如，当用于铝合金蚀刻的典型处理气体BCl3或Cl2被使用时，BCl3或Cl2的处理气体的残余和反应的副产品AlCl3借助于真空泵12从气密的密封室10中被排出。AlCl3不会沉积在真空泵12的抽气侧因为它的分压力低。然而，当AlCl3在压力下被排出时，它的分压力将增加到使AlCl3沉积、固化并附着在真空泵12的内壁上，导致真空泵出现故障。在一个用于沉积SiN膜的CVD装置中产生的诸如(NH4)2SiF6和NH4Cl的反应副产品会存在同样的问题。
在目前为止曾经尝试整体加热真空泵以使反应副产品呈气态通过真空泵，以便不会在真空泵中沉积固体物质。这个尝试有效地防止固体物质沉积在真空泵中。然而，又产生了有固体物质沉积在真空泵下游的排气处理装置中的问题，于是会阻塞在排气处理装置中的填充层。
因此，可以设想在真空泵的上游设置一个诸如低温度收集器的适合的收集装置以收集易于固化的并包含在排气中的组分。在这个情况下，要求收集装置防止排气中包含的大部分组分没有在收集装置中沉积就从其中通过，借此改善了收集效率并因此加强了它的可靠性。
此外，因为收集的固体在收集装置的收集单元中积聚，在经过一特定的时期后，通过预定的方法更换收集装置或去除固体以再生所要求的收集装置。在以前，需要提供大量的收集装置，很难使系统的操作自动化。一个用于实现自动化操作的可能的方法的实例是提供一个靠近收集室的再生室。在这个方法中，收集装置被设置在再生室中，并且在这个状态下，诸如热水或化学液体的再生液体流过再生室以再生(清洁)收集装置，于是使它能够进行自动化操作。在这个情况下，需要改善再生效率并加强收集装置的可靠性。

下面将参考附图对根据本发明实施例的收集装置进行描述。在所有视图中相同或对应部件用相同或对应的标记表示。
图1到图3显示了根据本发明第一实施例的收集装置。根据这个实施例，设置排出通道14用于通过真空泵12抽空一个气密密封室10，该气密密封室10组成半导体制造装置的一部分。收集装置18设置在真空泵12的上游。收集装置18包括一个形成收集室24的收集容器26，该收集室24具有与排出通道连通的吸气20和排气口22。收集装置18还包括一个形成再生室32的再生容器34，该再生室32紧邻收集室24，再生室32具有一个再生气体引入口28和再生气体排出口30。
设置一个在其上固定有收集单元36的轴38，以便穿过两个容器26、34。这个轴38的结构是它能够作为在它的轴线方向的一个开关机构在汽缸40中往复运动，于是允许收集单元36在收集室和再生室32之间交替移动。收集单元36包括围绕轴38通过端板44固定安装的挡板42。轴38在其内具有一个通道(未示出)，以便允许低温度的流体流过以冷却通过端板44的挡板42。
挡板42具有已经进行亲水处理的表面，例如覆盖一层在其中具有亲水离子的氟树脂。这使得表面能量小于液体的凝结力。结果，如图3所示，在挡板42的表面和液体L之间的接触角α变小，因此挡板42的表面与液体L接触区域变大，并且液体L易于附着在挡板42的表面上。
一对与收集单元36一起整体地移动的阀元件46、46在收集单元36的两侧被设置在轴38上，于是将收集单元36夹在中间，并且分别位于收集室24和再生室32之内。作为密封元件的O形圈48被分别安装在阀元件46、46的两侧的周边部分上。O形圈48能够与分隔壁50、50中的一个进行压力接触，该分隔壁50、50从收集容器26的两端向内突出，并与分隔壁52、52中的一个压力接触，该分隔壁52、52从再生容器34的两个端部向内突出，借此收集室26和再生室32被密封。
下一步，将描述具有上述结构的收集装置18的操作。在制造半导体装置的时候，进行转换以便收集单元36位于收集室24之内，并且用冷却介质对挡板42进行冷却。这将允许包含在排出气体中的特定组分，诸如在形成铝膜的情况下的氯化铝，通过排出通道14流入收集室24中，然后作为固体物质被收集并从排出气体中除去。在这个时候，因为在收集单元36中的挡板42已经被施加亲水处理，表面能量小于液体的缩聚力。因此，即使是难于收集的诸如带有硅或类似物的缩聚物的物质也能够被积极地吸收到挡板42的表面上，于是改善了收集效率。
一旦温度传感器、压力传感器或类似的探测器探测到收集产物已到达一定的量，处理就会临时被停止，或者进行交替转换到其他的排出通道，接着收集单元36被移动到再生室32。此后，再生气体通过引入口28被引入到再生室32中，并且通过排出口30排出，于是收集单元被再生。
图4和图5显示了根据本发明第二实施例收集装置。根据这个实施例，在收集单元36中的挡板42的表面已经经过憎水处理，例如通过诸如四氟乙烯聚合物的氟树脂的涂层，并且诸如热水或化学液体的再生液体以及清洁气体可以以受控制的方式通过引入口28被引入到再生室32中。其他的结构与本发明第一实施例中的结构相同。
因为挡板42的表面经过憎水处理，表面能量被压制，于是液体易于缩聚。因此，液体在挡板42的表面上不扩展，并且易于从表面被排斥。具体来说，如图5所示，在挡板42的表面和液体L之间的接触角β变大，挡板42的表面与液体L为点接触，于是使液体L易于从挡板42的表面被排斥。
在这个实施例中，当探测到被收集的产物达到一定量时，处理就会临时被停止，或者进行交替转换到其他的排出通道，接着收集单元36被移动到再生室32。此后，再生液体通过引入口28被引入到再生室32中并浸没在再生液体中的收集单元36。于是，聚集到在收集单元36中的挡板42上的产物在再生液体中被分解，或另外借助于再生液体的流力从挡板42上分离以使被分离的产物浮在再生液体上。在其中包含有分解产物或浮有产物的再生液体通过排出口30被连续排出。
当收集单元36以这样的方式在预定的时间内完成再生过程时，诸如干燥氮气的清洁气体通过引入口28被引入再生室32中，接着通过排出口30被排出以干燥收集单元36和再生室32。此后，收集单元36返回到收集室24中。在这个连接中，应当注意在收集单元36中的挡板42经过了憎水处理，于是表面能量被压制以使液体易于缩聚。因此，在用再生液体进行挡板42的再生时，再生液体易于从挡板42的表面被排斥，于是改善了冲洗和干燥的效率以及再生的效率。
这个实施例最适合于用于收集诸如SiO2化合物的产物，该产物易于被收集单元收集，但是难于在收集单元的再生步骤中从收集单元中去除。收集效率的降低可以通过将收集单元成形为复杂的形状从而增加挡板与排出气体的接触面积来补偿。
图6A、6B和6C显示了最适合于在这个实施例中使用收集单元。在图6A中，相对于左和右方向对称地设置多个挡板42a、42b、42c(在图中显示的实施例中共有6个挡板)。在邻近的挡板之间以及挡板和轴38之间设置收集通道60a、60b、60c。挡板42a、42b、42c具有同心的圆弧部分62和线性并平行延伸的平的部分64，并且每个挡板42a、42b、42c上设置有排出孔66。
图6B显示了一个实施例，其中设置多个弧状挡板42a、42b、42c、42d和42e以围绕轴38，并且在挡板42a和轴38之间以及在这些挡板42a、42b、42c、42d和42e之间以多层的形状构造弯曲的收集通道60a、60b、60c、60d和60e。在每个通道的上游侧的入口宽度是这样构造的，以便以更大的钝角比入口的宽度加宽，在入口侧设置导向挡板68a、68b和68c以起到分配在中间部分上流到外围通道的气体。
图6C显示了一个实施例，其中只在挡板42a、42a之间的部分以及挡板42a、42b之间的部分的上游侧设置其它挡板42d、42e，如图6A所示，以便通道60a的上游侧通过挡板42d被分为两个通道60a1、60a2，以及通道60b的上游侧通过挡板42e被分为两个通道60b1、60b2。
一个用再生液体再生(清洗)如上述具有复杂形状收集单元36并干燥再生收集单元36的努力将导致再生液体进入在挡板之间的缝隙，并且需要大量的时间用于干燥。挡板的憎水处理能够改善冲洗和干燥的效率。
从前面的描述可以明显看出，本发明能够改善收集产物的效率或去除收集单元上积聚的去除物质的效率，即再生收集单元的效率。因此，如果本发明被应用到一个用于半导体加工处理装置或类似装置的抽空系统中，该装置能够稳定地工作于是改善其可靠性。这样，可以延长真空泵的使用寿命，保护用于去除有害物质的装置，改善造作的可靠性，节省时间，降低设备和/或操作的费用。
尽管已经显示和详细描述了本发明特定的优选实施例，可以理解在不脱离本发明的范围内可以进行各种的变化和改进。