本發(fā)明屬于半導(dǎo)體裝備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種水蒸氣發(fā)生裝置、液位控制方法及半導(dǎo)體工藝腔室。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體設(shè)備應(yīng)用環(huán)境中，金屬刻蝕工藝之后，真空傳輸平臺(tái)會(huì)將刻蝕后的晶圓傳送至去膠工藝腔室進(jìn)行去膠和鈍化工藝。去膠工藝腔室通常使用三種氣體，包含氧氣、氮?dú)?、和水蒸氣。去膠工藝由三個(gè)步驟組成，晶圓加熱、鈍化、去膠。在鈍化步驟中，會(huì)向腔室通入一定量的水蒸氣，在微波環(huán)境下，水蒸氣發(fā)生電離，生成氫離子與氧離子，氧離子與晶圓表面的鋁發(fā)生反應(yīng)形成致密氧化鋁層，保護(hù)鋁表面，氫離子與晶圓表面金屬刻蝕工藝生成的殘留氯化物反應(yīng)生成氯化氫氣體，經(jīng)由干泵抽離腔室，實(shí)現(xiàn)去氯。在鈍化工藝過(guò)程中，水蒸氣供應(yīng)的穩(wěn)定性與持續(xù)性直接影響去膠工藝腔室的工藝良率。去膠工藝腔室使用的水蒸氣通常由水蒸氣發(fā)生裝置通過(guò)加熱液態(tài)去離子水使之汽化提供，在去膠工藝腔室工藝過(guò)程中，伴隨著水蒸氣的消耗，水蒸氣發(fā)生器需要持續(xù)補(bǔ)充去離子水，補(bǔ)水的控制方法是去膠工藝腔室水蒸氣供應(yīng)控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2、現(xiàn)有去膠工藝腔室的水蒸氣發(fā)生裝置在補(bǔ)充過(guò)程中，存在水蒸汽供應(yīng)不穩(wěn)定的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提出一種水蒸氣發(fā)生裝置、液位控制方法及半導(dǎo)體工藝腔室，實(shí)現(xiàn)在補(bǔ)水過(guò)程中不間斷穩(wěn)定地為工藝腔室供應(yīng)工藝所需的水蒸氣。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提出一種水蒸氣發(fā)生裝置，應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝腔室，所述裝置包括：

3、水箱，用于存儲(chǔ)去離子水和水蒸氣，所述水箱的底部與補(bǔ)水管路連接，所述水箱的頂部通過(guò)蒸汽輸送管路與所述工藝腔室連通，所述補(bǔ)水管路上設(shè)有補(bǔ)水閥，所述蒸汽輸送管路上設(shè)有氣體流量控制件；

4、所述水箱設(shè)有加熱件、溫度檢測(cè)件、壓力檢測(cè)件和液位檢測(cè)件，所述加熱件用于對(duì)所述水箱進(jìn)行加熱以產(chǎn)生飽和水蒸氣，所述溫度檢測(cè)件用于檢測(cè)所述水箱內(nèi)水蒸汽的溫度，所述壓力檢測(cè)件用于檢測(cè)所述水箱內(nèi)水蒸氣的壓力，所述液位檢測(cè)件用于檢測(cè)所述水箱內(nèi)去離子水的液位；

5、控制器，所述控制器分別與所述補(bǔ)水閥、所述加熱件、所述溫度檢測(cè)件、所述壓力檢測(cè)件和所述液位檢測(cè)件連接；

6、所述控制器用于：當(dāng)所述水箱內(nèi)去離子水的液位低于設(shè)定的補(bǔ)水液位時(shí)，根據(jù)所述水蒸氣的壓力和溫度以及設(shè)定的溫度和壓力條件控制所述補(bǔ)水閥開(kāi)啟或關(guān)閉進(jìn)行循環(huán)補(bǔ)水，以使所述水箱內(nèi)的水蒸氣的壓力和溫度在補(bǔ)水過(guò)程中始終滿足工藝需求。

7、可選地，所述補(bǔ)水閥包括高頻電磁閥。

8、可選地，所述控制器包括控制芯片以及分別于所述控制芯片連接的液位采集模塊、壓力采集模塊、溫度采集模塊和數(shù)字信號(hào)輸出模塊；

9、所述液位采集模塊與所述液位檢測(cè)件連接，用于讀取所述液位檢測(cè)件測(cè)量的液位信號(hào)；

10、所述壓力采集模塊與所述壓力檢測(cè)件連接，用于讀取所述壓力檢測(cè)件測(cè)量的壓力信號(hào)；

11、所述溫度采集模塊與所述溫度檢測(cè)件連接，用于讀取所述溫度檢測(cè)件測(cè)量的溫度信號(hào)；

12、所述控制芯片用于根據(jù)所述液位信號(hào)、所述壓力信號(hào)和所述溫度信號(hào)執(zhí)行補(bǔ)水控制流程；

13、所述數(shù)字信號(hào)輸出模塊與所述補(bǔ)水閥連接，用于向所述補(bǔ)水閥發(fā)送控制信號(hào)。

14、可選地，所述補(bǔ)水管路上還設(shè)有常開(kāi)式進(jìn)水氣動(dòng)閥，所述進(jìn)水氣動(dòng)閥設(shè)置于所述補(bǔ)水閥的上游管路，所述進(jìn)水氣動(dòng)閥與所述數(shù)字信號(hào)輸出模塊連接。

15、可選地，所述氣體流量控制件包括質(zhì)量流量控制器；

16、所述蒸汽輸送管路上還設(shè)有腔室進(jìn)氣閥，所述腔室進(jìn)氣閥設(shè)置于所述氣體流量控制件的下游管路。

17、可選地，所述箱體的底部設(shè)有排水管路，所述排水管路上設(shè)有排水閥。

18、可選地，還包括吹掃氣體管路，所述吹掃氣體管路與所述補(bǔ)水管路連接，所述吹掃氣體管路用于向所述水箱內(nèi)通入吹掃氣體；

19、所述吹掃氣體管路上沿氣流的上游至下游方向依次設(shè)有進(jìn)氣氣動(dòng)閥和單向閥。

20、第二方面，本發(fā)明提出一種第一方面所述的水蒸氣發(fā)生裝置的液位控制方法，包括：

21、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述水箱內(nèi)去離子水的液位是否低于設(shè)定的補(bǔ)水液位，若是則執(zhí)行補(bǔ)水流程，所述補(bǔ)水流程包括：

22、當(dāng)所述水箱內(nèi)的水蒸氣的溫度大于第一設(shè)定溫度且水蒸氣的壓力大于第一設(shè)定壓力，則控制所述補(bǔ)水閥開(kāi)啟，進(jìn)行補(bǔ)水；

23、當(dāng)所述水箱內(nèi)的水蒸氣的溫度小于或等于所述第一設(shè)定溫度或水蒸氣的壓力小于或等于所述第一設(shè)定壓力，則控制所述補(bǔ)水閥關(guān)閉，直到水蒸氣的溫度被加熱至大于或等于第二設(shè)定溫度且水蒸氣的壓力大于或等于第二設(shè)定壓力后，控制所述補(bǔ)水閥開(kāi)啟并重新執(zhí)行判斷水蒸氣的溫度是否大于所述第一設(shè)定溫度以及水蒸氣壓力是否大于所述第一設(shè)定壓力的步驟，直至所述水箱內(nèi)去離子水的液位達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)液位，停止補(bǔ)水流程。

24、可選地，所述第一設(shè)定壓力大于所述水箱內(nèi)水蒸氣所需的最小壓力；

25、所述第一設(shè)定溫度為所述水箱內(nèi)水蒸氣達(dá)到所述第一設(shè)定壓力時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度；

26、所述第二設(shè)定溫度為對(duì)所述水箱進(jìn)行控溫的設(shè)定目標(biāo)溫度；

27、所述第二設(shè)定壓力為所述水箱內(nèi)水蒸氣達(dá)到所述第二設(shè)定溫度時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力。

28、可選地，所述水箱內(nèi)水蒸氣所需的最小壓力的范圍為400tor～450tor；

29、所述第一設(shè)定壓力的范圍為450tor～526tor；

30、所述第二設(shè)定壓力的范圍為526tor～600tor。

31、可選地，還包括：

32、當(dāng)所述水箱內(nèi)的水蒸氣的壓力小于所述水箱內(nèi)水蒸氣所需的最小壓力時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

33、可選地，還包括：當(dāng)所述水箱內(nèi)的去離子水的液位低于設(shè)定的最低液位或高于設(shè)定的最高液位時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

34、第三方面，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體設(shè)備，包括半導(dǎo)體工藝腔室和第一方面所述的水蒸氣發(fā)生裝置。

35、本發(fā)明的有益效果在于：

36、本發(fā)明通過(guò)在水箱上增加壓力檢測(cè)件、溫度檢測(cè)件實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱內(nèi)蒸汽狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，補(bǔ)水過(guò)程中通過(guò)控制器基于水蒸氣的壓力和溫度以及設(shè)定的溫度和壓力條件控制補(bǔ)水閥開(kāi)啟或關(guān)閉進(jìn)行間歇性的循環(huán)補(bǔ)水，在補(bǔ)水閥關(guān)閉期間可以通過(guò)加熱使水箱內(nèi)的水蒸氣溫度和壓力達(dá)到所需的狀態(tài)，從而能夠使水箱內(nèi)的水蒸氣的壓力和溫度在補(bǔ)水過(guò)程中始終滿足工藝需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在對(duì)水箱進(jìn)行補(bǔ)水的同時(shí)不間斷穩(wěn)定地為工藝腔室供應(yīng)工藝所需的水蒸氣。

37、本發(fā)明的系統(tǒng)具有其它的特性和優(yōu)點(diǎn)，這些特性和優(yōu)點(diǎn)從并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方式中將是顯而易見(jiàn)的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方式中進(jìn)行詳細(xì)陳述，這些附圖和具體實(shí)施方式共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。

技術(shù)特征：

1.一種水蒸氣發(fā)生裝置，應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝腔室，其特征在于，所述裝置包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，所述補(bǔ)水閥包括高頻電磁閥。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，所述控制器包括控制芯片以及分別于所述控制芯片連接的液位采集模塊、壓力采集模塊、溫度采集模塊和數(shù)字信號(hào)輸出模塊；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，所述補(bǔ)水管路上還設(shè)有常開(kāi)式進(jìn)水氣動(dòng)閥，所述進(jìn)水氣動(dòng)閥設(shè)置于所述補(bǔ)水閥的上游管路，所述進(jìn)水氣動(dòng)閥與所述數(shù)字信號(hào)輸出模塊連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，所述氣體流量控制件包括質(zhì)量流量控制器；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，所述箱體的底部設(shè)有排水管路，所述排水管路上設(shè)有排水閥。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，還包括吹掃氣體管路，所述吹掃氣體管路與所述補(bǔ)水管路連接，所述吹掃氣體管路用于向所述水箱內(nèi)通入吹掃氣體；

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述水蒸氣發(fā)生裝置的液位控制方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液位控制方法，其特征在于，所述第一設(shè)定壓力大于所述水箱內(nèi)水蒸氣所需的最小壓力；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液位控制方法，其特征在于，

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液位控制方法，其特征在于，還包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液位控制方法，其特征在于，還包括：當(dāng)所述水箱內(nèi)的去離子水的液位低于設(shè)定的最低液位或高于設(shè)定的最高液位時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

13.一種半導(dǎo)體設(shè)備，其特征在于，包括半導(dǎo)體工藝腔室和如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的水蒸氣發(fā)生裝置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種水蒸氣發(fā)生裝置、液位控制方法及半導(dǎo)體工藝腔室，裝置包括：水箱，水箱的底部與補(bǔ)水管路連接，水箱的頂部通過(guò)蒸汽輸送管路與工藝腔室連通，補(bǔ)水管路上設(shè)有補(bǔ)水閥，蒸汽輸送管路上設(shè)有氣體流量控制件；水箱設(shè)有加熱件、溫度檢測(cè)件、壓力檢測(cè)件和液位檢測(cè)件；控制器，控制器分別與補(bǔ)水閥、加熱件、溫度檢測(cè)件、壓力檢測(cè)件和液位檢測(cè)件連接；控制器用于：當(dāng)水箱內(nèi)去離子水的液位低于設(shè)定的補(bǔ)水液位時(shí)，根據(jù)水蒸氣的壓力和溫度以及設(shè)定的溫度和壓力條件控制補(bǔ)水閥開(kāi)啟或關(guān)閉進(jìn)行循環(huán)補(bǔ)水，以使水箱內(nèi)的水蒸氣的壓力和溫度在補(bǔ)水過(guò)程中始終滿足工藝需求。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)在補(bǔ)水過(guò)程中不間斷穩(wěn)定地為工藝腔室供應(yīng)工藝所需的水蒸氣。

技術(shù)研發(fā)人員：王喜健,梅潤(rùn)川,王松濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9