一種半導(dǎo)體設(shè)備的真空控制系統(tǒng)及真空控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體設(shè)備的真空控制系統(tǒng)，包括抽真空單元和真空調(diào)節(jié)單元。其中所述抽真空單元包括真空泵，第一管路以及第一開關(guān)閥；所述真空泵通過所述第一管路連接至反應(yīng)腔室，所述第一開關(guān)閥設(shè)于所述第一管路上。所述真空度調(diào)節(jié)單元與所述真空泵相連，用于在所述第一開關(guān)閥開啟時向所述真空泵提供流量可變的導(dǎo)入氣體以調(diào)節(jié)所述真空泵對所述反應(yīng)腔室的抽真空率。本發(fā)明能夠節(jié)省設(shè)備成本。
【專利說明】一種半導(dǎo)體設(shè)備的真空控制系統(tǒng)及真空控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備控制領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備的真空控制系統(tǒng)及真空控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，真空設(shè)備在半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，例如真空鍍膜類設(shè)備(蒸發(fā)，濺射)，干法類設(shè)備(ICP，RIE, PECVD)，材料生長類設(shè)備(MBE，MOCVD, LPCVD)，熱處理設(shè)備(合金爐，退火爐)，摻雜類設(shè)備(離子注入機等)這些真空設(shè)備作為半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展不可或缺的條件起到越來越重要的作用。而真空設(shè)備的真空度將直接影響到半導(dǎo)體工藝的完成，因此真空度的控制是真空設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)。
[0003]目前國產(chǎn)半導(dǎo)體真空設(shè)備的真空控制方法，大多是利用真空泵將真空設(shè)備反應(yīng)腔室內(nèi)的氣體抽走，使該反應(yīng)腔室內(nèi)的壓強低于一個大氣壓，得到真空狀態(tài)。同時，在真空泵與反應(yīng)腔室之間安裝一個可以線性調(diào)節(jié)開度的調(diào)節(jié)閥，如真空閥，通過控制真空閥門的開度的大小來控制真空泵抽真空的抽率，從而控制反應(yīng)腔室內(nèi)真空度。
[0004]然而，采用上述處理方法具有以下缺點:
[0005]首先，市場上的真空閥價格都比較昂貴，并且還需要配置一個專門的控制器來調(diào)節(jié)真空閥的開度，增加了設(shè)備成本，影響設(shè)備競爭力。其次，安裝控制器需要相對比較大的空間，占據(jù)了半導(dǎo)體設(shè)備 寶貴的設(shè)備空間。最后，控制器對真空閥開度的調(diào)節(jié)包括PID算法，控制信號容易受到外界的干擾。
[0006]針對上述問題，有必要提出一種新的應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的真空控制系統(tǒng)及真空控制方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的主要目的旨在提供一種可以有效節(jié)省成本的半導(dǎo)體設(shè)備的真空控制系統(tǒng)及真空控制方法。
[0008]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體設(shè)備的真空控制系統(tǒng)，包括抽真空單元和真空調(diào)節(jié)單元。其中抽真空單元包括真空泵，第一管路以及第一開關(guān)閥；所述真空泵通過所述第一管路連接至反應(yīng)腔室，所述第一開關(guān)閥設(shè)于所述第一管路上。所述真空度調(diào)節(jié)單元連接至所述真空泵，用于在所述第一開關(guān)閥開啟時向所述真空泵提供流量可變的導(dǎo)入氣體以調(diào)節(jié)所述真空泵對所述反應(yīng)腔室的抽真空率。
[0009]優(yōu)選地，所述真空度調(diào)節(jié)單元包括與所述真空泵相連的第二管路，設(shè)于所述第二管路上的串聯(lián)的氣體質(zhì)量流量控制器和第二開關(guān)閥，以及與所述第二管路的進(jìn)氣口相連的導(dǎo)入氣體供應(yīng)源；其中所述第二開關(guān)閥用于導(dǎo)通或截斷所述第二管路中的導(dǎo)入氣體，所述氣體質(zhì)量流量控制器用于控制進(jìn)入所述真空泵的所述導(dǎo)入氣體的流量。
[0010]優(yōu)選地，所述第二管路的出氣口與所述第一管路相連。
[0011]優(yōu)選地，所述第二管路的出氣口與所述第一開關(guān)閥上游的所述第一管路相連。[0012]優(yōu)選地，所述第一開關(guān)閥為真空閥；所述第二開關(guān)閥為電磁閥。
[0013]本發(fā)明還提供了一種基于上述真空控制系統(tǒng)的真空控制方法，包括:開啟所述第一開關(guān)閥；在所述真空泵運作時，通過所述真空度調(diào)節(jié)單元向所述真空泵提供導(dǎo)入氣體以調(diào)節(jié)所述真空泵對所述反應(yīng)腔室的抽真空率。
[0014]優(yōu)選地，所述真空度調(diào)節(jié)單元包括與所述真空泵相連的第二管路，設(shè)于所述第二管路上的串聯(lián)的氣體質(zhì)量流量控制器和第二開關(guān)閥，以及與所述第二管路的進(jìn)氣口相連的導(dǎo)入氣體供應(yīng)源；所述導(dǎo)入氣體通過所述氣體質(zhì)量流量控制器控制其流量。
[0015]優(yōu)選地，所述第二管路的出氣口與所述第一管路相連。
[0016]優(yōu)選地，所述第二管路的出氣口與所述第一開關(guān)閥上游的所述第一管路相連。
[0017]優(yōu)選地，所述第一開關(guān)閥為真空閥，所述第二開關(guān)閥為電磁閥。
[0018]本發(fā)明所提出的真空控制系統(tǒng)及控制方法，通過增加一路連接至真空泵的導(dǎo)入氣體管路，以導(dǎo)入氣體的流量變化來控制反應(yīng)腔室的真空度。相較于現(xiàn)有的真空控制系統(tǒng)，本發(fā)明無需采用閥門開度可調(diào)的調(diào)節(jié)閥，大幅減小了設(shè)備成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1所示為本發(fā)明的真空控制系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖2所示為本發(fā)明一較佳實施例的真空控制系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0023]圖1為本發(fā)明提供的真空控制系統(tǒng)的示意圖。如圖所示，真空控制系統(tǒng)用于對半導(dǎo)體設(shè)備的反應(yīng)腔室I抽真空從而控制反應(yīng)腔室I內(nèi)的真空度。真空控制系統(tǒng)包括抽真空單元和真空度調(diào)節(jié)單元。具體的，抽真空單元包括真空泵11，連接反應(yīng)腔室I和真空泵11的第一管路12，以及設(shè)于第一管路12上的第一開關(guān)閥13。第一開關(guān)閥13僅具有打開和關(guān)閉兩種狀態(tài)，用于導(dǎo)通或截斷第一管路12中的氣體。真空度調(diào)節(jié)單元20與真空泵11相連，并在第一開關(guān)閥13開啟時向真空泵11提供流量可變化的導(dǎo)入氣體。由于此時真空泵11 一并對反應(yīng)腔室內(nèi)的氣體和導(dǎo)入氣體進(jìn)行抽氣，因此導(dǎo)入氣體的流量變化會直接影響到真空泵11對反應(yīng)腔室的抽氣量，如此也就能夠?qū)Ψ磻?yīng)腔室內(nèi)的真空度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)導(dǎo)入氣體的流量越小，那么真空泵對反應(yīng)腔室的抽氣越多，反應(yīng)腔室的真空度也就越高，反之當(dāng)導(dǎo)入氣體的流量越小，那么反應(yīng)腔室的真空度就越低。通過真空度調(diào)節(jié)單元所提供的導(dǎo)入氣體的種類可根據(jù)實際工藝需求設(shè)定。在本實施例中，第一開關(guān)閥可以是真空閥或其他只有開閉兩種狀態(tài)的閥。由以上可知，本發(fā)明通過增加一路與真空泵相連的導(dǎo)入氣體，可通過導(dǎo)入氣體的流量變化實現(xiàn)真空泵11對反應(yīng)腔室I的抽真空率的調(diào)節(jié)，因此不需要采用調(diào)節(jié)閥的開度控制來調(diào)節(jié)真空泵對反應(yīng)腔室的抽真空率，提供了一種新的真空控制的技術(shù)手段，并且節(jié)省了半導(dǎo)體設(shè)備的成本。
[0024]圖2所示為本發(fā)明一較佳實施例的真空控制系統(tǒng)的示意圖。請參考圖2，本實施例中真空度調(diào)節(jié)單元包括氣體質(zhì)量流量控制器21，第二管路22，第二開關(guān)閥23以及導(dǎo)入氣體供應(yīng)源(圖中未示)。
[0025]具體的，第二管路22與真空泵11相連，第二管路22的進(jìn)氣口連接導(dǎo)入氣體供應(yīng)源。氣體質(zhì)量流量控制器21和第二開關(guān)閥23串 聯(lián)地設(shè)于第二管路22上，第二開關(guān)閥23僅具有打開和關(guān)閉兩種狀態(tài)，用于導(dǎo)通或截斷第二管路22中的導(dǎo)入氣體，氣體質(zhì)量流量控制器21用于控制進(jìn)入真空泵的導(dǎo)入氣體的流量。氣體質(zhì)量流量控制器21可位于第二開關(guān)閥23的上游端或下游端，本發(fā)明并不加以限制。在本實施例中，是利用氣體質(zhì)量流量控制器21控制導(dǎo)入氣體的流量變化，在實際應(yīng)用中也可采用其他的流量控制裝置。舉例來說，可采用并聯(lián)的多個分支管路，每個分支管路上設(shè)置開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)，通過開啟和關(guān)閉各分支管路的開關(guān)閥來對導(dǎo)入氣體流量加以調(diào)節(jié)。此外，本實施例中，第二管路22的出氣口與第一管路12連通，通過第一管路連接至真空泵11。較佳的第二管路22的出氣口是連接于第一開關(guān)閥13上游(第一開關(guān)閥13和反應(yīng)腔室I之間)的第一管路12上，由此通過第一開關(guān)閥13的啟閉動作就可同時控制反應(yīng)腔室I內(nèi)的氣體和導(dǎo)入氣體的流路的截斷和導(dǎo)通，此外增加的這路導(dǎo)入氣體還可以起到吹掃管路和清潔第一開關(guān)閥的作用。當(dāng)然在其他實施例中，第二管路22也可直接連接真空泵11，或連接于真空泵11和第一開關(guān)閥14之間的第一管路12。
[0026]接下來，將對基于本實施例的真空控制系統(tǒng)的控制方法加以說明。
[0027]首先，當(dāng)不需要對反應(yīng)腔室I進(jìn)行抽真空時，第一開關(guān)閥13和第二開關(guān)閥23關(guān)閉，真空泵11不進(jìn)行抽氣動作。當(dāng)需要對反應(yīng)腔室I進(jìn)行抽真空時，第一開關(guān)閥13開啟，同時第二開關(guān)閥23也開啟，真空泵11進(jìn)行抽氣動作。由于真空泵的抽真空能力很強，通過第二開關(guān)閥23開啟一路導(dǎo)入氣體，此路導(dǎo)入氣體流入真空泵11，就可以相對地減小真空泵11對反應(yīng)腔室I的真空抽率。另一方面，氣體質(zhì)量流量控制器21對此路導(dǎo)入氣體的流量大小加以調(diào)節(jié)，導(dǎo)入氣體流量大小的變化將導(dǎo)致真空泵11對導(dǎo)入氣體抽率的變化，直接影響到真空泵11對反應(yīng)腔室I抽率減小的程度，也就能夠控制反應(yīng)腔室I的真空度。當(dāng)導(dǎo)入氣體的流量越小，那么真空泵11對反應(yīng)腔室I的抽真空率越高，反應(yīng)腔室的真空度也就越高，反之當(dāng)導(dǎo)入氣體的流量越小，那么反應(yīng)腔室的真空度就越低。在本實施例中，第一開關(guān)閥13為真空閥，第二開關(guān)閥23為電磁閥。導(dǎo)入氣體可根據(jù)實際工藝需求設(shè)定。
[0028]綜上所述，本發(fā)明所提供的真空控制系統(tǒng)和控制方法，通過增加一路連接至真空泵的導(dǎo)入氣體管路，以導(dǎo)入氣體的流量變化來控制反應(yīng)腔室的真空度。當(dāng)真空泵對反應(yīng)腔室的抽真空率要求越高時,控制導(dǎo)入氣體的流量越??；當(dāng)真空泵對反應(yīng)腔室的抽真空率要求越低時，則控制導(dǎo)入氣體的流量越大。由于設(shè)于真空泵和反應(yīng)腔室之間的第一開關(guān)閥只有開和關(guān)兩個狀態(tài)，不需要控制其開度，這樣可以大幅度節(jié)省設(shè)備成本，進(jìn)一步改善了現(xiàn)有技術(shù)采用開度可調(diào)的真空閥控制真空泵對反應(yīng)腔室抽真空率所造成的占用空間大以及PID控制容易受外界干擾的缺陷。
[0029]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然所述諸多實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤 飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所述為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于半導(dǎo)體設(shè)備的真空控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 抽真空單元，包括真空泵，第一管路以及第一開關(guān)閥；所述真空泵通過所述第一管路連接至反應(yīng)腔室，所述第一開關(guān)閥設(shè)于所述第一管路上；以及 真空度調(diào)節(jié)單元，連接至所述真空泵，用于在所述第一開關(guān)閥開啟時向所述真空泵提供流量可變的導(dǎo)入氣體以調(diào)節(jié)所述真空泵對所述反應(yīng)腔室的抽真空率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空控制系統(tǒng)，其特征在于，所述真空度調(diào)節(jié)單元包括與所述真空泵相連的第二管路，設(shè)于所述第二管路上的串聯(lián)的氣體質(zhì)量流量控制器和第二開關(guān)閥，以及與所述第二管路的進(jìn)氣口相連的導(dǎo)入氣體供應(yīng)源；其中所述第二開關(guān)閥用于導(dǎo)通或截斷所述第二管路中的導(dǎo)入氣體，所述氣體質(zhì)量流量控制器用于控制進(jìn)入所述真空泵的所述導(dǎo)入氣體的流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二管路的出氣口與所述第一管路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真空控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二管路的出氣口與所述第一開關(guān)閥上游的所述第一管路相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)閥為真空閥；所述第二開關(guān)閥為電磁閥。
6.一種基于權(quán)利要 求1所述的真空控制系統(tǒng)的真空控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 開啟所述第一開關(guān)閥； 在所述真空泵運作時，通過所述真空度調(diào)節(jié)單元向所述真空泵提供導(dǎo)入氣體以調(diào)節(jié)所述真空泵對所述反應(yīng)腔室的抽真空率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空控制方法，其特征在于，所述真空度調(diào)節(jié)單元包括與所述真空泵相連的第二管路，設(shè)于所述第二管路上的串聯(lián)的氣體質(zhì)量流量控制器和第二開關(guān)閥，以及與所述第二管路的進(jìn)氣口相連的導(dǎo)入氣體供應(yīng)源；所述導(dǎo)入氣體通過所述氣體質(zhì)量流量控制器控制其流量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的真空控制方法，其特征在于，所述第二管路的出氣口與所述第一管路相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空控制方法，其特征在于，所述第二管路的出氣口與所述第一開關(guān)閥上游的所述第一管路相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的真空控制方法，其特征在于，所述第一開關(guān)閥為真空閥，所述第二開關(guān)閥為電磁閥。
【文檔編號】C23C16/44GK103966569SQ201410174560
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】張航, 張海輪, 王凱, 慕曉航 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司