一种冷泵再生的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种冷泵再生的控制方法，所述冷泵与系统干泵相连，所述方法，包括以下步骤：接收等待再生的冷泵提交的再生执行请求，依据所述请求申请所述系统干泵的使用权；当获得所述系统干泵的使用权时，关闭与所述系统干泵关联的所有抽气阀；关闭所述等待再生的冷泵及其对应腔室的门阀；发送再生启动指令至所述等待再生的冷泵；所述等待再生的冷泵用于依据所述再生指令执行再生；当所述等待再生的冷泵完成再生后，释放所述系统干泵的使用权。本发明专利技术通过设定系统干泵为共享资源来进行管理、协调冷泵执行再生操作，实现了冷泵再生时的设备的自动化管理与协调，避免因误操作而引发的气体倒灌问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体设备工艺控制领域，特别是涉及一种冷泵再生的控制方法和一种冷泵再生的控制系统。
技术介绍
随着半导体工艺技术的发展，工艺过程也日趋复杂。例如，随着CMOS晶体管尺寸不断缩小到次微米级，正如摩尔定律的预测，在高效率、高密度集成电路中的晶体管数量上升到几千万个。这些数量庞大的有源元件的信号集成需要多达十层以上的高密度金属连线，然而这些金属互连线带来的电阻和寄生电容已经成为限制这种高效集成电路速度的主要因素。基于这个因素的推动，半导体工业从原来的金属铝互连线工艺发展成金属铜互连线，同时低介电常数介质材料替代了二氧化硅成为金属层间的绝缘介质。铜金属减少了金属连线层间的电阻，同时增强了电路稳定性；低介电常数介质材料则减少了金属连线层之间的寄生电容。在集成电路中的金属材料多通过物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）方法制备。物理气相沉积或溅射（Sputtering）沉积技术是半导体工业中最广为使用的一类薄膜制造技术，泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺。而在集成电路制造行业中，多数指磁控溅射（Magnetron Sputtering）技术，主要用于铝、铜等金属薄膜的沉积，以构成金属接触、金属互连线等。在铜阻挡层及籽晶层的PVD制备工艺中，晶片或衬底需要依次经过4个步骤：1）去气工艺（Degas）；2）预清洗工艺（Preclean）；3）铜阻挡层工艺（Ta/TaN）；4）铜籽晶层工艺（Cu）。在复杂生产的工艺过程中，往往对生产环境的真空度有着严格的要求，例如，对于铜互连的PVD设备而言，PVD腔室要达到10-8Torr的本底真空而传输腔室也要有10-7Torr的真空度。为了实现高真空，冷泵（Cryo-pump）被广泛的应用于各种生产线设备。冷泵是利用冷凝的原理，通过吸附腔室内的特定气体来达到提升真空度的目的。参照图1，示出了一种冷泵系统的组成结构示意图，该系统主要包括氦气压缩机、泵体、控制模块和氦气循环管路等。压缩机压缩氦气使之成为冷源，压缩后的液氦流经泵体给其一级冷板和二级冷板降温，完成制冷的氦气经处理后流回压缩机进行再次循环。控制模块是冷泵的内部控制单元，它实时监控冷泵状态并控制其工作，同时它还通过串口与上位机进行通信，响应上位机下发的指令并负责具体的执行。参照图2，示出了一种冷泵的泵体结构示意图，其中最主要的是一级冷板和二级冷板。在工作状态下，一级冷板的温度一般在100K～120K，主要用来冷凝水蒸气。二级冷板温度为10K～20K，主要用来冷凝氮气、氩气和氧气。第二级冷板上附有活性炭，用来吸附氢气、氦气和氖气。冷板制冷原理是制冷机原理，冷源是压缩机不断循环提供的液氦。当气体分子遇到足够冷的表面（冷板或百叶窗）就会冷凝并且保持在低蒸汽压力，这样就有效的阻止气体回到腔室，从而实现生产线设备腔室的高真空。冷凝下来的气体不断地在冷泵中积累，工作一段时间后会达到冷泵的容积量，这会导致抽速降低，冷板温度升高，整体抽气效率下降，此时就需要进行冷泵的再生。对于一个完整的再生过程，首先要对冷板进行加热使冷凝的气体蒸发，打开排气阀使气体被系统干泵抽走，该过程同时冲入氮气保证气体快速、完全的排出冷泵，排气完成后会进行压升率测试，合格后将开始降温过程，待一级冷板与二级冷板达到工作温度后再生完成。整个再生过程由冷泵的控制模块控制，上位机可通过发送串口指令控制再生的启动与中止。参照图3，示出了一种冷泵再生的步骤流程图。在此冷泵再生控制流程中，首先要关闭腔室与冷泵之间的门阀，防止加热过程中冷泵排出的气体倒灌回腔室；其次发送再生指令给冷泵的控制模块，命令其开始再生；然后开始监控冷泵再生状态，等待再生完成。参照图4，示出了一种系统干泵气路示意图，如图所示，Degas为去气工艺腔室、Transfer Camber为传输腔室、TaN为铜阻挡层工艺腔室、Cu为铜籽晶层工艺腔室。VA、VB、VC是冷泵自带的排气阀门，它们由冷泵的控制模块控制而不受上位机控制。V1、V2、V3、V4是各腔室的抽气阀，上位机可以控制并通过开关操作实现腔室的粗抽真空。但是对于诸如上述硬件结构，冷泵再生控制流程存在这样的问题：例如，传输腔室正在进行粗抽真空操作，此时传输腔室的抽气阀门处于打开状态，若这时有一个腔室的冷泵执行再生，那么再生时排出的气体很可能倒灌到传输腔室而损坏正在传输的物料。又例如，冷泵1和冷泵2同时执行再生，假设当冷泵1完成排气正在进行压升率测试时，冷泵2开始排气，那么冷泵2排出的气体很可能倒灌到冷泵1导致其压升率测试失败，进而影响冷泵1再生流程的顺利进行。总的来说，上述冷泵再生的技术方案缺少对冷泵执行再生操作时整个设备的管理与协调，容易造成误操作，导致气体倒灌，进而引起冷泵再生受影响、物料损失和腔室污染等问题。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供一种冷泵再生的控制方法，以解决冷泵执行再生操作时缺乏对整个设备的管理与协调的问题，使冷泵再生更加安全。本专利技术还提供了一种冷泵再生的控制系统，用以保证上述方法的实现及应用。为了解决上述问题，本专利技术实施例公开了一种冷泵再生的控制方法，所述冷泵与系统干泵相连，所述方法，包括以下步骤：接收等待再生的冷泵提交的再生执行请求，依据所述请求申请所述系统干泵的使用权；当获得所述系统干泵的使用权时，关闭与所述系统干泵关联的所有抽气阀；关闭所述等待再生的冷泵及其对应腔室的门阀；发送再生启动指令至所述等待再生的冷泵；所述等待再生的冷泵用于依据所述再生指令执行再生；当所述等待再生的冷泵完成再生后，释放所述系统干泵的使用权。优选地，所述方法，还包括以下步骤：当在第一预设时间段内未申请到所述系统干泵的使用权时，生成第一警报信息。优选地，所述方法，还包括以下步骤：当在第二预设时间段内所述等待再生的冷泵未完成再生时，发送再生结束指令至所述等待再生的冷泵；所述等待再生的冷泵用于依据所述再生结束指令终止再生；生成第二警报信息，并释放所述系统干泵的使用权。优选地，所述冷泵为铜互连物理气相沉积CuBS PVD设备的冷泵；其中，所述铜互连物理气相沉积CuBS PVD设备包括传输腔室、去气工艺腔室、预清洗工艺腔室、铜阻挡层工艺腔室和铜籽晶层工艺腔室；所述传输腔室、铜阻挡层工艺腔室和铜籽晶层工艺腔室分别与一个冷泵相连；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷泵再生的控制方法，其特征在于，所述冷泵与系统干泵相连，所述方法，包括以下步骤：接收等待再生的冷泵提交的再生执行请求，依据所述请求申请所述系统干泵的使用权；当获得所述系统干泵的使用权时，关闭与所述系统干泵关联的所有抽气阀；关闭所述等待再生的冷泵及其对应腔室的门阀；发送再生启动指令至所述等待再生的冷泵；所述等待再生的冷泵用于依据所述再生指令执行再生；当所述等待再生的冷泵完成再生后，释放所述系统干泵的使用权。

【技术特征摘要】
1.一种冷泵再生的控制方法，其特征在于，所述冷泵与系统干泵相
连，所述方法，包括以下步骤：
接收等待再生的冷泵提交的再生执行请求，依据所述请求申请所述
系统干泵的使用权；
当获得所述系统干泵的使用权时，关闭与所述系统干泵关联的所有
抽气阀；
关闭所述等待再生的冷泵及其对应腔室的门阀；
发送再生启动指令至所述等待再生的冷泵；所述等待再生的冷泵用
于依据所述再生指令执行再生；
当所述等待再生的冷泵完成再生后，释放所述系统干泵的使用权。
2.根据权利要求1所述的冷泵再生的控制方法，其特征在于，所述
方法，还包括以下步骤：
当在第一预设时间段内未申请到所述系统干泵的使用权时，生成第
一警报信息。
3.根据权利要求1所述的冷泵再生的控制方法，其特征在于，所述
方法，还包括以下步骤：
当在第二预设时间段内所述等待再生的冷泵未完成再生时，发送再
生结束指令至所述等待再生的冷泵；所述等待再生的冷泵用于依据所述
再生结束指令终止再生；
生成第二警报信息，并释放所述系统干泵的使用权。
4.根据权利要求1所述的冷泵再生的控制方法，其特征在于，所述
冷泵为铜互连物理气相沉积CuBS PVD设备的冷泵；
其中，所述铜互连物理气相沉积CuBS PVD设备包括传输腔室、去
气工艺腔室、预清洗工艺腔室、铜阻挡层工艺腔室和铜籽晶层工艺腔室；
所述传输腔室、铜阻挡层工艺腔室和铜籽晶层工艺腔室分别与一个
冷泵相连；
所述系统干泵与所述传输腔室、去气工艺腔室、铜阻挡层工艺腔室
和铜籽晶层工艺腔室相连。
5.根据权利要求1所述的冷泵再生的控制方法，其特征在于，所述
系统干泵具有对应的系统干泵上位机，所述系统干泵上位机用于在系统
干泵的使用权被占用时，标记所述系统干泵状态为占用；在系统干泵的
使用权被释放时，标记所述系统干泵状态为空闲。
6.一种冷泵再生的控制系统，其特征在于，所述冷泵与系统干泵相
连，所述系统，包括以下模块：
使用权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11