反应腔室的压力控制系统及压力控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种反应腔室的压力控制系统及压力控制方法，该系统包括：与反应腔室相连通的第一进气管路、第一流量计和第一阀门；与反应腔室相连通的第一排气管路，压力控制阀，尾气排放管路和第一大气连通管路，第二阀门；与微环境腔室相连通的第二进气管路和第二排气管路，第二流量计，第三阀门；与微环境腔室相连通的第二大气连通管路，压力差测量计；将第一大气连通管路和第二大气连通管路相连通的连接管路和第四阀门。通过流量计来控制相应进气管路的气体流量、控制相应的排气管路的启闭以及通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差，来实现对反应腔室的压力控制。

【技术实现步骤摘要】
反应腔室的压力控制系统及压力控制方法
本专利技术涉及半导体设备
，具体涉及一种反应腔室的压力控制系统及压力控制方法。
技术介绍
在半导体工艺设备领域，随着半导体特征尺寸逐渐减小，对半导体工艺质量要求越来越苛刻，因此对颗粒污染及成膜均匀性要求更高。因此半导体设备控制颗粒污染及成膜均匀性显的尤为重要。通常晶圆盒放置在设备接口处，该接口处与微环境连通，微环境为低氧控制环境，且具备较高的洁净度，当晶圆盒门打开后，传片机械手从晶圆盒中将晶圆取出传送到硅片承载机构上，然后承载机构通过运动系统将晶圆传送至反应腔室进行工艺，工艺结束后，运动系统将晶圆及其承载机构传送至初始位置，传片机械手将晶圆传送至晶圆盒。当晶圆在承载机构上传送至反应腔室或者从反应腔室回到初始位置的过程中，此时密闭的反应腔室与微环境处于连通状态。而由于微环境控制较低的氧含量，充入大流量气体导致微环境处于高于大气压状态，现有半导体设备经常出现微环境气体流入反应腔室导致颗粒污染问题出现。并且由于反应腔室处于高温状态，如果晶圆向反应腔室传送过程中，微环境内部的少量氧气进入到反应腔室，导致晶圆被自然氧化，从而会影响晶圆在反应腔室成膜的均匀性。从而会影响产品的质量。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在提供一种反应腔室的压力控制系统，利用进气管路和排气管路的流量控制、以及通过检测微环境腔室与大气的压力差来实现对反应腔室的压力控制。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种反应腔室的压力控制系统，包括：反应腔室、微环境腔室、反应腔室与微环境腔室之间的密封门，晶圆承载装置、在反应腔室和微环境腔室之间输送晶圆承载装置的传送装置，传送装置位于微环境腔室内，该系统还包括：与反应腔室相连通的第一进气管路，在第一进气管路上设置有第一流量计和第一阀门；与反应腔室相连通的第一排气管路，在第一排气管路上设置的压力控制阀，以及与通过压力控制阀与第一排气管路连通的尾气排放管路和第一大气连通管路；第一大气连通管路上设置有第二阀门；与微环境腔室相连通的第二进气管路和第二排气管路，在第二进气管路上设置有第二流量计；第二排气管路上设置有第三阀门；与微环境腔室相连通的第二大气连通管路，在第二大气连通管路上设置有检测微环境腔室压力与大气压力的差值的压力差测量计；将第一大气连通管路和第二大气连通管路相连通的连接管路，连接管路的一端与第一大气连通管路相连接，另一端连接于微环境腔室和压力差测量计之间；连接管路上设置有第四阀门；当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时，第四阀门关闭，第二阀门打开，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，第一阀门打开，通过第一流量计控制第一进气管路的气体进入反应腔室的气体流量；并且调节压力控制阀的开度来控制反应腔室的排气量；当传送装置传送晶圆承载装置进入反应腔室或退出反应腔室时，第一阀门关闭，然后经第二进气管路向微环境腔室通入高纯惰性气体，打开第三阀门，通过第二流量计控制进入微环境腔室的高纯惰性气体流量；第二阀门关闭，同时第四阀门开启，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，通过控制压力控制阀的开度使尾气排放管路和第一排气管路连通而向外排出气体。优选地，当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时，通过第二流量计来减小第二进气管路进入微环境腔室的气体流量。优选地，当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时，通过第二流量计来关闭第二进气管路进入微环境腔室的气体流量。优选地，所述反应腔室外设置有加热器。优选地，所述反应腔室底部设置有保温桶。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种根据上述的系统对反应腔室进行压力控制的方法，其包括：当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时的压力控制过程和当传送装置传送晶圆承载装置进入反应腔室或退出反应腔室时的压力控制过程；其中，当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺的压力控制过程包括：第四阀门关闭，第二阀门打开，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；第一阀门打开，通过第一流量计控制第一进气管路的气体进入反应腔室的气体流量；并且调节压力控制阀的开度来控制反应腔室的排气量；当传送装置传送晶圆承载装置进入反应腔室或退出反应腔室时的压力控制过程包括：关闭第一阀门；然后经第二进气管路向微环境腔室通入高纯惰性气体，打开第三阀门，通过第二流量计控制进入微环境腔室的高纯惰性气体流量；关闭第二阀门，同时第四阀门开启，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，通过控制压力控制阀的开度使尾气排放管路和第一排气管路连通而向外排出气体。优选地，当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时，通过第二流量计来减小第二进气管路进入微环境腔室的气体流量。优选地，当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时，通过第二流量计来关闭第二进气管路进入微环境腔室的气体流量。本专利技术的压力控制装置，当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时，第四阀门关闭，第二阀门打开，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，第一阀门打开，通过第一流量计控制第一进气管路的气体进入反应腔室的气体流量，调节压力控制阀的开度来控制反应腔室的排气量，从而达到控制反应腔室压力的目的。此时，由于晶圆及晶圆承载装置位于反应腔室内部，此时不需要很严格的氧含量控制，为了减少通过第二进气管路通入微环境腔室的高纯惰性气体流量，可以将第二排气管路关闭，或者通过第二流量计来减小气体流量或关闭第二进气管路进入微环境腔室的气体流量。当传送装置传送晶圆承载装置进入反应腔室或退出反应腔室时，第一阀门关闭，然后经第二进气管路向微环境腔室通入大量高纯惰性气体，打开第三阀门，通过第二流量计控制进入微环境腔室的高纯惰性气体流量，第二阀门关闭，同时第四阀门开启，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，通过控制压力控制阀的开度使尾气排放管路和第一排气管路连通而向外排出气体，从而实现反应腔室压力高于微环境腔室的压力的控制方式，最终实现传送系统传送晶圆承载装置进入反应腔室或者退出反应腔室过程中避免微环境腔室的气体进入反应腔室而导致颗粒污染或者微环境腔室中的氧气进入反应腔室导致成膜质量受到影响。采用该控制系统可以非常显著提高半导体工艺产品质量，提高设备竞争力。因此，本专利技术的反应腔室压力控制通过阀门和管路连接至微环境，通过压差控制，采用流量计对进入反应腔室气体流量和调节反应腔室压力控制开度实现控制反应腔室压力高于微环境压力；该系统实现工艺设备在不同的阶段，采用不同的压差采样管路实现压力控制。分阶段采用不同的压力控制方法，可有效控制高纯气体消耗量，可降低设备使用成本。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时的压力控制系统的结构示意图图2为本专利技术的一个较佳实施例的当晶圆承载装置进入反应腔室时或退出反应腔室时的压力控制系统的结构示意图附图标记：反应腔室2微环境腔室19密封门5晶圆承载装置3传送装置6加热器1保温桶4第一进气管路20第一流量计15第一阀门16第一排气管路7压力控制阀8尾气排放管路9第一大气连通管路11第二阀门10第二进气管路21第二排气管路22第二流量计17第三阀门18第二大气连通管路14压力差测量计13连接管路23第四阀门12具体实施方式为使本专利技术的内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应腔室的压力控制系统，包括：反应腔室、微环境腔室、反应腔室与微环境腔室之间的密封门，晶圆承载装置、在反应腔室和微环境腔室之间输送晶圆承载装置的传送装置，传送装置位于微环境腔室内，其特征在于，还包括：与反应腔室相连通的第一进气管路，在第一进气管路上设置有第一流量计和第一阀门；与反应腔室相连通的第一排气管路，在第一排气管路上设置的压力控制阀，以及与通过压力控制阀与第一排气管路连通的尾气排放管路和第一大气连通管路；第一大气连通管路上设置有第二阀门；与微环境腔室相连通的第二进气管路和第二排气管路，在第二进气管路上设置有第二流量计；第二排气管路上设置有第三阀门；与微环境腔室相连通的第二大气连通管路，在第二大气连通管路上设置有检测微环境腔室压力与大气压力的差值的压力差测量计；将第一大气连通管路和第二大气连通管路相连通的连接管路，连接管路的一端与第一大气连通管路相连接，另一端连接于微环境腔室和压力差测量计之间；连接管路上设置有第四阀门；当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时，第四阀门关闭，第二阀门打开，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，第一阀门打开，通过第一流量计控制第一进气管路的气体进入反应腔室的气体流量；并且调节压力控制阀的开度来控制反应腔室的排气量；当传送装置传送晶圆承载装置进入反应腔室或退出反应腔室时，第一阀门关闭，然后经第二进气管路向微环境腔室通入高纯惰性气体，打开第三阀门，通过第二流量计控制进入微环境腔室的高纯惰性气体流量；第二阀门关闭，同时第四阀门开启，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，通过控制压力控制阀的开度使尾气排放管路和第一排气管路连通而向外排出气体。...

【技术特征摘要】
1.一种反应腔室的压力控制系统，包括：反应腔室、微环境腔室、反应腔室与微环境腔室之间的密封门，晶圆承载装置、在反应腔室和微环境腔室之间输送晶圆承载装置的传送装置，传送装置位于微环境腔室内，其特征在于，还包括：与反应腔室相连通的第一进气管路，在第一进气管路上设置有第一流量计和第一阀门；与反应腔室相连通的第一排气管路，在第一排气管路上设置的压力控制阀，以及与通过压力控制阀与第一排气管路连通的尾气排放管路和第一大气连通管路；第一大气连通管路上设置有第二阀门；与微环境腔室相连通的第二进气管路和第二排气管路，在第二进气管路上设置有第二流量计；第二排气管路上设置有第三阀门；与微环境腔室相连通的第二大气连通管路，在第二大气连通管路上设置有检测微环境腔室压力与大气压力的差值的压力差测量计；将第一大气连通管路和第二大气连通管路相连通的连接管路，连接管路的一端与第一大气连通管路相连接，另一端连接于微环境腔室和压力差测量计之间；连接管路上设置有第四阀门；当晶圆承载装置位于反应腔室内进行工艺时，第四阀门关闭，第二阀门打开，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，第一阀门打开，通过第一流量计控制第一进气管路的气体进入反应腔室的气体流量；并且调节压力控制阀的开度来控制反应腔室的排气量；当传送装置传送晶圆承载装置进入反应腔室或退出反应腔室时，第一阀门关闭，然后经第二进气管路向微环境腔室通入高纯惰性气体，打开第三阀门，通过第二流量计控制进入微环境腔室的高纯惰性气体流量；第二阀门关闭，同时第四阀门开启，通过压力差测量计来控制微环境腔室与大气压力的压差；并且，通过控制压力控制阀的开度使尾气排放管路和第一排气管路连通而向外排出气体。2.根据权利要求1所述的反应腔室的压力控制系统，其特征在于，当晶圆承载装置位于反应腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：董金卫，
申请(专利权)人：北京七星华创电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11