[发明专利]反应腔的输气管道系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，尤其涉及一种反应腔的输气管道系统及其控制方法。

背景技术

在半导体加工生产领域中，等离子加工装置、气相沉积装置以及清洁装置等设备在工作时均需要在反应腔内通入气体或者抽真空形成真空环境，与上述反应腔相连接的输气管道系统通常包括分别用于排气的排气泵、用于通气的通气泵等。其中为了简化管路，上述排气泵以及通气泵并非独立设置的，而是共用部分管路，并通过阀门控制管道内的气流走向。更多关于半导体设备反应腔的气体管道系统可以参见申请号为200720073814.3的中国专利申请。

现有的一种气体管道系统见图1所示，包括：用于对反应腔100进行抽气的粗泵101、用于对反应腔100通气的涡轮通气泵102。其中，所述粗泵101经由蝶形阀201与反应腔100连接，所述涡轮通气泵102与反应腔连接。所述涡轮通气泵102的气冷单元还通过冷却阀202与粗泵101连接，以便于排出涡轮通气泵102的冷却气体。

当反应腔进行半导体工艺时，其腔室气压通常小于外界气压，甚至为真空状态。此时所述涡轮通气泵102不工作，冷却阀202保持关闭，所述蝶形阀201开启，所述粗泵工作对反应腔100进行抽气，调节反应腔100内的气压。

当反应腔完成半导体工艺，需要移除晶圆时，必须使得反应腔内的气压恢复至与外界气压相平衡。首先关闭所述蝶形阀201，使得粗泵101停止对反应腔抽气；然后涡轮通气泵102开始工作，向反应腔通气以提升反应腔内的气压；为了保证涡轮通气泵102正常工作，需要使用冷却气体冷却涡轮通气泵102的电机，开启所述冷却阀202，使得所述冷却气体通过冷却阀202经由粗泵101排出。当反应腔内的气压与外界气压相平衡后，开启反应腔的舱门，移除晶圆。

现有技术存在着如下问题：粗泵101在半导体工艺阶段需要对反应腔100抽气，而在晶圆传输阶段需要排出涡轮通气泵102的冷却气体，其功能的转换通过蝶形阀201以及冷却阀202的开启或关闭实现。上述转换过程中，由于蝶形阀201的彻底关闭需要时间，故蝶形阀201开始关闭而冷却阀202刚刚打开时容易出现以下情况：反应腔100内还近似于真空状态，气压极小，而涡轮通气泵102的气冷单元内的气压则较大，冷却气体极易经由刚刚开启的冷却阀202以及尚未彻底关闭的蝶形阀201反充进反应腔100中。上述冷却气体并不纯净，而且粗泵的管道中也存在较多杂质，上述杂质被冷却气体带入反应腔100后，容易污染晶圆。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种输气管道系统及其控制方法，避免涡轮通气泵的冷却气体反充进反应腔中污染晶圆。

本发明提供的输气管道系统，包括粗泵，经由蝶形阀与反应腔连接，用于对反应腔抽气；还包括：涡轮通气泵，所述涡轮通气泵与反应腔连接，用于对反应腔通气，其气冷单元与所述粗泵连通；阀门控制单元，所述阀门控制单元将气冷单元内的气压与反应腔的气压相比较，当所述气冷单元内的气压大于反应腔的气压时，使得所述蝶形阀关闭。

所述输气管道系统还包括真空吸盘泵，用于向机械传送装置提供吸附晶圆的负压；所述涡轮通气泵的气冷单元还与所述真空吸盘泵连通。

可选的，所述气冷单元的出气口设置有电子气压计。所述阀门控制单元与电子气压计电性连接，检测气冷单元内的气压。

可选的，所述涡轮通气泵经由通气阀与反应腔连接。所述阀门控制单元在蝶形阀开启时，使得所述通气阀关闭；而在通气阀开启时，使得蝶形阀关闭。

所述输气管道系统还包括与气冷单元连接的供气单元，用于提供冷却气体。所述供气单元包括液氮罐以及用于汽化液氮的汽化器。

一种输气管道系统的控制方法，其中包括：

当晶圆送入反应腔中进行加工工艺时，

开启粗泵，对涡轮通气泵的气冷单元抽气；

所述阀门控制单元接收第一控制信号，将所述气冷单元内的气压与当前反应腔气压相比较，当气冷单元内的气压小于反应腔气压时，开启蝶形阀，使得粗泵对反应腔抽气；

当晶圆完成加工工艺时从反应腔移除时，

所述阀门控制单元第二控制信号，关闭所述蝶形阀；

所述粗泵保持对涡轮通气泵的气冷单元抽气；开启涡轮通气泵，对反应腔通气。当反应腔气压与外界气压相平衡时，开启真空吸盘泵，使得机械传送装置吸附晶圆，并分流涡轮通气泵的气冷单元中的冷却气体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：