本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備的處理腔室的控氧控壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體晶圓生產(chǎn)中，晶圓熱處理工序的目標(biāo)是生長一種厚度均勻、無缺陷的薄膜，薄膜可以是SiO₂、Si₃N₄多晶硅以及金屬等。硅晶圓只要在空氣中暴露，就會(huì)形成自然氧化膜，這種氧化物是不均勻的，被視為污染物，所以控制處理腔室的低氧含量是至關(guān)重要的；處理腔室保持微正壓，是防止空氣從密封漏點(diǎn)處進(jìn)入處理腔室，污染晶圓且影響處理腔室中氧含量。

如圖1所示為傳統(tǒng)的低氧微正壓控制系統(tǒng)，開始時(shí)氣動(dòng)閥5’與氣動(dòng)閥20’打開，向處理腔室11’中充入大量的氮?dú)?，排氣閥13’打開。當(dāng)處理腔室的微環(huán)境氧含量達(dá)到警示值時(shí)，關(guān)閉氣動(dòng)閥20’和排氣閥13’，質(zhì)量流量控制計(jì)6’控制并顯示向處理腔室11’中充入的氮?dú)饬?，處理腔?1’中的氣體由常開排氣管路支路排出，如此直至微環(huán)境氧含量達(dá)到要求值。氧氣分析儀15’測(cè)定處理腔室11’中的氧含量并與要求值做比較反饋到控制器3’，控制器3’通過質(zhì)量流量控制計(jì)6’精確控制進(jìn)入處理腔室11’中的氮?dú)饬?。壓力檢測(cè)器14’檢測(cè)處理腔室11’中的壓力，當(dāng)壓力超過要求值時(shí)，氣動(dòng)閥7’打開進(jìn)行泄壓；當(dāng)處理腔室11’中壓力為負(fù)壓時(shí)，控制器3’通過質(zhì)量流量控制計(jì)6’精確控制進(jìn)入處理腔室11’中的氮?dú)饬渴蛊溥_(dá)到要求值。循環(huán)風(fēng)機(jī)9’用于加速處理腔室11’內(nèi)的氣體循環(huán)流動(dòng)和混合；在循環(huán)風(fēng)機(jī)9’上的真空閥門8’，當(dāng)打開真空閥門8’時(shí)，能快速的向處理腔室11’中補(bǔ)充空氣，從而便于人員進(jìn)入處理腔室11’中進(jìn)行設(shè)備檢修與維護(hù)。

但是此控制系統(tǒng)存在以下問題：氣動(dòng)閥20’連通的管路上無流量計(jì)連接，不能精確的控制向處理腔室11’中充入的總氮?dú)饬?；?dāng)處理腔室11’中壓力超過要求值時(shí)，氣動(dòng)閥7’打開進(jìn)行泄壓，此時(shí)排到廠房的氣體為純氮?dú)猓斐傻獨(dú)饫速M(fèi)，增加使用成本；循環(huán)風(fēng)機(jī)9’上的真空閥門8’價(jià)格昂貴，占用空間大；循環(huán)風(fēng)機(jī)9’在處理腔室11’外實(shí)現(xiàn)外循環(huán)，不易實(shí)現(xiàn)處理腔室11’的密封，風(fēng)機(jī)盒子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且風(fēng)機(jī)在處理腔室頂板上，更換不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種成本較低、結(jié)構(gòu)簡單的處理腔室的控氧控壓系統(tǒng)，能夠在處理腔室完全密封的前提下實(shí)現(xiàn)處理腔室的氧含量和壓力控制。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體設(shè)備的處理腔室的控氧控壓系統(tǒng)，包括：處理腔室、與處理腔室連通的排氣閥和常開排氣管路支路、循環(huán)風(fēng)機(jī)、與處理腔室連通的氮?dú)廨斎牍苈?、與處理腔室連通的壓力檢測(cè)器、與氮?dú)廨斎牍苈泛蛪毫z測(cè)器相連的控制器，以及與控制器相連且與處理腔室相連通的氧氣分析儀，其中，

所述氮?dú)廨斎牍苈钒▋陕凡⒙?lián)的氮?dú)廨斎胫?，第一氮?dú)廨斎胫肪哂械谝粴鈩?dòng)閥和質(zhì)量流量控制計(jì)，第二氮?dú)廨斎胫肪哂械诙鈩?dòng)閥和流量計(jì)；質(zhì)量流量控制計(jì)控制并顯示通過第一氮?dú)廨斎胫返牧髁?，流量?jì)用于顯示通過第二氮?dú)廨斎胫返牧髁?，通過質(zhì)量流量控制計(jì)和流量計(jì)的顯示值可以確定向處理腔室輸入的總氮?dú)饬髁浚?/p>

所述循環(huán)風(fēng)機(jī)設(shè)置于所述處理腔室內(nèi)部，用于加速處理腔室內(nèi)的氣體循環(huán)流動(dòng)；

處理腔室的腔體上還設(shè)置有泄壓口，泄壓口連通有泄壓管路；

對(duì)處理腔室的氧含量控制時(shí)，控制器打開氮?dú)廨斎牍苈?，第一氣?dòng)閥，第二氣動(dòng)閥和壓力檢測(cè)器；質(zhì)量流量控制計(jì)控制第一氮?dú)廨斎胫返牧髁窟_(dá)到最大，此時(shí)，控制器將排氣閥打開，將處理腔室內(nèi)的空氣快速排出；通過氧氣分析儀檢測(cè)處理腔室內(nèi)的氧含量，氧氣分析儀將檢測(cè)到的氧含量實(shí)時(shí)傳輸給控制器；當(dāng)氧氣分析儀檢測(cè)到氧含量等于或低于所設(shè)定的警示值時(shí)，控制器關(guān)閉排氣閥和第二氣動(dòng)閥，常開排氣管路支路一直處在打開狀態(tài)；氧氣分析儀將檢測(cè)的氧含量數(shù)據(jù)不斷傳輸給控制器，控制器相應(yīng)的不斷調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制計(jì)來控制第一氮?dú)廨斎胫返臍怏w流量，直至氧氣分析儀檢測(cè)到的處理腔室內(nèi)的氧含量達(dá)到目標(biāo)值；

對(duì)處理腔室的壓力控制時(shí)，通過壓力檢測(cè)器來檢測(cè)處理腔室的壓力值，并且將壓力值傳輸給控制器，當(dāng)壓力值為正值且超過設(shè)定值時(shí)，控制器控制打開泄壓管路，對(duì)處理腔室進(jìn)行泄壓，直至處理腔室的壓力達(dá)到所設(shè)定值；當(dāng)壓力值為負(fù)值時(shí)，控制器調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制計(jì)來控制經(jīng)氮?dú)廨斎牍苈愤M(jìn)入處理腔室的氮?dú)饬髁浚敝撂幚砬皇覂?nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定值。

優(yōu)選地，所述氮?dú)廨斎牍苈飞线€設(shè)置有三通閥，三通閥與氧氣分析儀相連通；控制器控制氮?dú)廨斎牍苈反蜷_時(shí)，三通閥也同時(shí)打開，氧氣分析儀收集氮?dú)廨斎牍苈返牡獨(dú)庖约疤幚砬皇业臍怏w，通過對(duì)比分析得出處理腔室的氧含量；經(jīng)分析的氮?dú)夂吞幚砬皇业臍怏w從氧氣分析儀的排氣管路排出。

優(yōu)選地，還包括：泄壓管路上設(shè)置有第三氣動(dòng)閥，第三氣動(dòng)閥與控制器相連，在控制器的控制下實(shí)現(xiàn)泄壓管路的通斷。

優(yōu)選地，在處理腔室上設(shè)置有空氣進(jìn)入口，空氣進(jìn)入口連通有空氣進(jìn)入管路，空氣進(jìn)入管路上設(shè)置換向閥，換向閥控制空氣進(jìn)入管路的通斷。

優(yōu)選地，處理腔室的外側(cè)壁上還設(shè)置有過濾器，外界氣體通過過濾器才能進(jìn)入處理腔室內(nèi)部，過濾器用于凈化進(jìn)入處理腔室的氣體。

優(yōu)選地，處理腔室的外側(cè)壁上還設(shè)置有熱交換器，熱交換器用于降低處理腔室內(nèi)的溫度。

優(yōu)選地，處理腔室內(nèi)的下部設(shè)置有晶圓臺(tái)，循環(huán)風(fēng)機(jī)設(shè)置于處理腔室內(nèi)的底部，氣體從晶圓表面至處理腔室底部如此循環(huán)。

優(yōu)選地，所述氮?dú)廨斎牍苈飞线€設(shè)置有開關(guān)閥，開關(guān)閥用于控制氮?dú)廨斎牍苈返耐〝唷?/p>

優(yōu)選地，所述氮?dú)廨斎牍苈飞线€設(shè)置調(diào)壓閥和壓力表，調(diào)壓閥用于調(diào)節(jié)氮?dú)廨斎牍苈返膲毫Γ瑝毫Ρ碛糜诒O(jiān)測(cè)氮?dú)廨斎牍苈返膲毫Α?/p>

優(yōu)選地，所述警示值為所述目標(biāo)值的4～7倍。

本發(fā)明將氮?dú)廨斎牍苈吩O(shè)置并聯(lián)的兩路氮?dú)廨斎胫?，在兩路氮?dú)廨斎胫飞暇B接有流量計(jì)，可以準(zhǔn)確的控制向處理腔室中充入的氮?dú)饬俊２⑶?，為防止處理腔室?nèi)的過壓而造成器件的損壞，處理腔室上連通有泄壓管路，例如由第三氣動(dòng)閥來控制泄壓管路的通斷，泄壓管路排出的氣體為空氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，避免傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中從真空閥8’排出純氮?dú)庠斐傻睦速M(fèi)。此外，循環(huán)風(fēng)機(jī)設(shè)置在處理腔室內(nèi)部，加速了處理腔室內(nèi)的氣體循環(huán)流動(dòng)的作用。循環(huán)風(fēng)機(jī)設(shè)置在處理腔室內(nèi)部還使得處理腔室的密封更為容易，而且密封度更高，從而使得系統(tǒng)對(duì)處理腔室的控壓控氧更容易，還簡化了風(fēng)機(jī)盒的結(jié)構(gòu)，容易加工，風(fēng)機(jī)更換方便。進(jìn)一步的，處理腔室上設(shè)有空氣進(jìn)入口，能快速補(bǔ)充空氣，方便維修人員進(jìn)入處理腔室進(jìn)行設(shè)備檢修與維護(hù)。空氣進(jìn)氣口由換向閥來控制空氣管路的通斷，成本低且占用空間小。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)低氧微正壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的控氧控壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

附圖標(biāo)記：

開關(guān)閥 1

調(diào)壓閥 2

壓力表 3

三通閥 4

第一氣動(dòng)閥 5

質(zhì)量流量控制計(jì) 6

循環(huán)風(fēng)機(jī) 9

過濾器 10

處理腔室 11

熱交換器 12

排氣閥 13

壓力檢測(cè)器 14

氧氣分析儀 15

控制器 16

流量計(jì) 17

換向閥 18

第三氣動(dòng)閥 19

第二氣動(dòng)閥 20

具體實(shí)施方式

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(duì)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(shí)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)。

以下結(jié)合附圖2和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說明本實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)施例的一種半導(dǎo)體設(shè)備的處理腔室的控氧控壓系統(tǒng)，包括：處理腔室11、與處理腔室11連通的排氣閥13和常開排氣管路支路、循環(huán)風(fēng)機(jī)9、與處理腔室11連通的氮?dú)廨斎牍苈贰⑴c處理腔室11連通的壓力檢測(cè)器14、與氮?dú)廨斎牍苈泛蛪毫z測(cè)器14相連的控制器16，以及與控制器16相連且與處理腔室11相連通的氧氣分析儀15。

具體的，氮?dú)廨斎牍苈钒▋陕凡⒙?lián)的氮?dú)廨斎胫罚谝坏獨(dú)廨斎胫肪哂械谝粴鈩?dòng)閥5和質(zhì)量流量控制計(jì)6，第二氮?dú)廨斎胫肪哂械诙鈩?dòng)閥20和流量計(jì)17；質(zhì)量流量控制計(jì)6控制并顯示通過第一氮?dú)廨斎胫返牧髁?，流量?jì)20用于顯示通過第二氮?dú)廨斎胫返牧髁?，通過質(zhì)量流量控制計(jì)6和流量計(jì)20的顯示值可以確定向處理腔室11輸入的總氮?dú)饬髁浚?/p>

本實(shí)施例中，氮?dú)廨斎牍苈飞线€設(shè)置有開關(guān)閥1，調(diào)壓閥2和壓力表3；開關(guān)閥1用于控制氮?dú)廨斎牍苈返耐〝?；壓力?用于監(jiān)測(cè)氮?dú)廨斎牍苈返膲毫Γ{(diào)壓閥2用于調(diào)節(jié)氮?dú)廨斎牍苈返膲毫?；氮?dú)廨斎牍苈飞线€設(shè)置有三通閥4，三通閥4與氧氣分析儀15相連通；

這里，處理腔室11內(nèi)的下部設(shè)置有晶圓臺(tái)，循環(huán)風(fēng)機(jī)9設(shè)置于處理腔室11內(nèi)部，用于加速處理腔室11內(nèi)的氣體循環(huán)流動(dòng)；具體的，循環(huán)風(fēng)機(jī)9設(shè)置與處理腔室11內(nèi)的底部，氣體從晶圓表面至處理腔室11內(nèi)的底部如此循環(huán)；這里的循環(huán)風(fēng)機(jī)9可以為一個(gè)，也可以為多個(gè)。為了能夠使循環(huán)風(fēng)機(jī)9置于處理腔室11內(nèi)部，本實(shí)施例的循環(huán)風(fēng)機(jī)11與傳統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)機(jī)不同，本實(shí)施例的循環(huán)風(fēng)機(jī)11的尺寸小于傳統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)的尺寸，本實(shí)施例的循環(huán)風(fēng)機(jī)11小于過濾器10的橫向尺寸。

并且，處理腔室11的腔體上還設(shè)置有泄壓口，泄壓口連通有泄壓管路；泄壓管路上設(shè)置有第三氣動(dòng)閥19，第三氣動(dòng)閥19與控制器16相連，在控制器16的控制下實(shí)現(xiàn)泄壓管路19的通斷；

本實(shí)施例中，處理腔室11的外側(cè)壁上還設(shè)置有過濾器10和熱交換器12，外界氣體通過過濾器10才能進(jìn)入處理腔室11內(nèi)部，過濾器10用于凈化進(jìn)入處理腔室11的氣體，熱交換器12用于降低處理腔室11內(nèi)的溫度。

對(duì)處理腔室11的氧含量控制時(shí)，控制器16打開氮?dú)廨斎牍苈罚ㄩy4，第一氣動(dòng)閥5，第二氣動(dòng)閥20和壓力檢測(cè)器14；質(zhì)量流量控制計(jì)6控制第一氮?dú)廨斎胫返牧髁窟_(dá)到最大，此時(shí)，控制器16將排氣閥13打開，將處理腔室11內(nèi)的空氣快速排出；通過氧氣分析儀15檢測(cè)處理腔室11內(nèi)的氧含量，氧氣分析儀將檢測(cè)到的氧含量實(shí)時(shí)傳輸給控制器；具體的，氧氣分析儀15收集氮?dú)廨斎牍苈返牡獨(dú)庖约疤幚砬皇?1的氣體，通過對(duì)比分析得出處理腔室11的氧含量；經(jīng)分析的氮?dú)夂吞幚砬皇?1的氣體從氧氣分析儀15的排氣管路排出。

當(dāng)氧氣分析儀檢測(cè)到氧含量等于或低于所設(shè)定的警示值時(shí)，控制器16關(guān)閉排氣閥13和第二氣動(dòng)閥20，常開排氣管路支路一直處在打開狀態(tài)；氧氣分析儀15將檢測(cè)的氧含量數(shù)據(jù)不斷傳輸給控制器16，控制器16相應(yīng)的不斷調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制計(jì)6來控制第一氮?dú)廨斎胫返臍怏w流量，直至氧氣分析儀15檢測(cè)到的處理腔室11內(nèi)的氧含量達(dá)到目標(biāo)值。具體的，通過預(yù)先設(shè)定氧含量警示值，氧含量警示值大于氧含量的目標(biāo)值，警示值為目標(biāo)值的4～7倍，例如，所設(shè)定的警示值為30ppm，目標(biāo)值為5ppm；當(dāng)氧氣分析儀15檢測(cè)處理腔室11內(nèi)的氧含量等于或低于30ppm時(shí)，氧氣分析儀15將檢測(cè)的此氧含量數(shù)據(jù)傳輸給控制器16，控制器16關(guān)閉排氣閥13和第二氣動(dòng)閥20；此后氧氣分析儀15將檢測(cè)的氧含量數(shù)據(jù)不斷傳輸給控制器16，控制器16相應(yīng)的不斷調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制計(jì)6來控制第一氮?dú)廨斎胫返臍怏w流量，直至氧氣分析儀15檢測(cè)到的處理腔室11內(nèi)的氧含量達(dá)到目標(biāo)值5ppm。

對(duì)處理腔室11的壓力控制時(shí)，通過壓力檢測(cè)器14來檢測(cè)處理腔室11的壓力值，并且將壓力值傳輸給控制器16，當(dāng)壓力值為正值且超過設(shè)定值時(shí)，控制器16控制打開泄壓管路的第三氣動(dòng)閥19，對(duì)處理腔室11進(jìn)行泄壓，直至處理腔室11的壓力達(dá)到所設(shè)定值；當(dāng)壓力值為負(fù)值時(shí)，控制器16調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制計(jì)6來控制經(jīng)氮?dú)廨斎牍苈愤M(jìn)入處理腔室11的氮?dú)饬髁?，直至處理腔?1內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定值。

通過循環(huán)上述控制過程保持處理腔室11內(nèi)的氧含量和壓力處于所希望的值，例如可以確保處理腔室11內(nèi)的低氧含量微正壓環(huán)境。

此外，為了方便對(duì)處理腔室11的維護(hù)，使維護(hù)人員能夠?qū)μ幚砬皇?1進(jìn)行處理，本實(shí)施例中還在處理腔室11上設(shè)置有空氣進(jìn)入口，空氣進(jìn)入口不限于兩個(gè)，還可以為一個(gè)或多個(gè)，空氣進(jìn)入口連通有空氣進(jìn)入管路，空氣進(jìn)入管路上設(shè)置換向閥18，換向閥18控制空氣進(jìn)入管路的通斷，從而能快速補(bǔ)充空氣，方便維修人員進(jìn)入處理腔室進(jìn)行設(shè)備檢修與維護(hù)。這里，每個(gè)空氣進(jìn)入管路對(duì)應(yīng)連接一個(gè)空氣進(jìn)入口，每個(gè)空氣進(jìn)入管路上對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)換向閥18，或者每個(gè)空氣進(jìn)入管路都匯聚到一個(gè)空氣進(jìn)入總管路，在空氣進(jìn)入總管路上設(shè)置一個(gè)換向閥18即可。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然所述實(shí)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(dòng)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)。