【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，特别涉及一种压力控制器、半导体处理设备及气压控制方法。
技术介绍
1、在半导体制造
，经常需要在半导体处理装置内对待处理晶圆进行等离子体处理。半导体处理装置具有一个真空的反应腔，该反应腔包括一静电吸盘（electrostatic chuck ，简称esc），用来对工艺制程中的晶圆提供静电夹持。
2、在半导体加工中，为保证晶圆加工的工艺效果，对晶圆表面温度的控制相当重要，可以通过提高晶圆背面的散热性来保证晶圆表面温度满足工艺需求。
3、一种方法是依靠静电吸盘对晶圆导热。静电吸盘的金属基座内部设有与外部制冷机连通的冷却流体通道，通过冷却流体通道内流动的冷却液体导走由晶圆传导至基座的热量，以控制基座温度，并以此来控制晶圆温度。另一种方法是在静电吸盘内部设置多个冷却气体通道，通过多个冷却气体通道向晶圆背面通入冷却气体对晶圆进行控温。该两种方法也可以同时结合使用。
4、向晶圆背面通入冷却气体时，需要监测冷却气体通道的气压值，该气压的测量具有压力低且对精度响应高的需求。然而目前高精度压力计一般采用电容式压力计，具有小量程高精度的特点，但是成本较高，且尺寸较大，需要更大的安装空间，使压力控制器整体占用空间较大，不利于模块化小型化设计。
5、而相对的，大量程压力计具有成本低且尺寸小的特点，可以使压力控制器整体更加小型化集约化，利于压力控制器的小型模块化设计，如硅阻压力计等。但是，此种压力计与电容式压力计相比量程较大，且压力计产品成本以及精度与其量程成反比，而与其体积成正
6、另一方面，压力计在其小量程区间的测量结果更容易受到周围环境温度的影响。在压力计所处温场存在较大温度梯度时，对压力计的测量结果进行温度补偿也较为复杂，且难以达到所需的测量精度。
7、如何提供具有低成本和小型化的压力计精确控制冷却流体通道内的气压，保证晶圆加工的安全性，是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种压力控制器、半导体处理设备及气压控制方法，本专利技术能够克服周围环境温场（具有较大温度梯度）对大量程压力计测量结果的影响，提高大量程的压力计在其低压测量区间的测量精度，提高了控制流体管路（用于向静电吸盘内部的气体通道提供冷却气体）中气压的准确性。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供一种压力控制器，设置在流体管路上，所述流体管路用于输送工艺流体，所述工艺流体的最大输送压力为第一压力，所述压力控制器包含：
3、壳体，其罩设于所述流体管路上，形成所述压力控制器的安装空间，所述流体管路具有朝向所述壳体延伸的分支管路；
4、压力计，设置在所述壳体内并通过安装座设置在所述分支管路的末端，所述安装座具有第一区域，所述第一区域为所述压力计在所述安装座的投影区域，所述分支管路至少部分的位于所述第一区域内；所述压力计的最大量程压力为第二压力，所述第二压力至少为5倍的所述第一压力；
5、温度传感器，所述安装座侧壁开设有测温孔，所述温度传感器位于所述测温孔中并至少部分地设置于所述第一区域内，所述温度传感器的末端与所述分支管路相对；所述温度传感器的侧面与所述压力计的底面相对；
6、计算单元，其与所述压力计和所述温度传感器电连接，基于所述温度传感器的测量结果对所述压力计的测量结果进行补偿，得到校准压力值；
7、控制阀，设置在所述流体管路上并位于所述分支管路的上游；
8、控制单元，基于所述校准压力值调节所述控制阀的开度，以使所述校准压力值在一定时间内维持恒定。
9、可选的，所述温度传感器的末端与所述分支管路的侧壁具有第一距离，所述温度传感器的侧面与所述压力计底面具有第二距离，所述第一距离大于所述第二距离。
10、可选的，所述流体管路的管壁上设置安装槽，所述安装座安装在所述安装槽内，沉入所述流体管路的管壁设置。
11、可选的，所述安装座与安装槽之间具有间隔空腔。
12、可选的，所述间隔空腔上端面被密封封堵，所述间隔空腔内为抽真空环境。
13、可选的，还包括加热单元，所述加热单元至少部分的位于所述间隔空腔内。
14、可选的，所述加热单元与所述安装槽不接触。
15、可选的，所述加热单元外包裹有隔热层。
16、可选的，所述隔热层与所述安装槽不接触。
17、可选的，所述压力控制器还包括驱动装置，设置在所述安装座内，所述驱动装置基于所述控制单元的指令信号驱动所述温度传感器朝着接近、远离所述分支管路的方向运动。
18、可选的，所述压力计包括：感压膜层和四个压敏电阻；所述感压膜层基于所述分支管路的气压产生对应的形变；四个所述压敏电阻设置在所述感压膜层上并且形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥输出与所述形变对应的电压信号。
19、可选的，所述四个压敏电阻中的两个所述压敏电阻设置在所述感压膜层的正应变区，其余两个所述压敏电阻设置在所述感压膜层的负应变区。
20、可选的，所述感压膜层上还设有随形的绝缘层；所述四个压敏电阻设置在所述绝缘层上。
21、可选的，所述压力计还包括刚性的基底；所述感压膜层呈拱形设置在所述基底上。
22、可选的，所述感压膜层与所述基底之间形成真空的拱形腔。
23、可选的，所述感压膜层上的任意两点之间的距离不大于2cm。
24、可选的，所述壳体的外表面涂覆有保温隔热材料。
25、可选的，所述压力控制器还包括加热单元，所述加热单元包绕所述压力计设置。
26、可选的，所述加热单元外设置有隔热层。
27、可选的，所述隔热层靠近所述流体管路的部分具有第一厚度，所述隔热层远离所述流体管路的部分具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。
28、可选的，所述温度传感器包括第一温度探头和第二温度探头；所述第一温度探头与所述分支管路相对，所述第二温度探头与所述压力计相对；所述计算单元基于所述第一温度探头测量的温度值和所述第二温度探头测量的温度值，计算得到校准温度值；所述计算单元基于所述校准温度值计算得到所述校准压力值。
29、可选的，所述控制单元基于所述温度传感器测量的温度值控制所述加热单元的加热功率，以使所述测量的温度值与预设温度值的差值的绝对值小于设定的温差阈值。
30、可选的，所述控制单元包括：
31、信号处理模块，对所述电压信号进行放大和滤波；
32、a/d转换模块，转换经放大和滤波处理后的所述电压信号为对应的数字信号；所述计算单元计算生成与所述数字信号对应的气压值，并基于所述温度传感器测量的温度值补偿所述气压值，得到所述校准压力值。
33、可选的，所述压力控制器还包含流量传感器，用于测量所述流体管路内的气流量并将测量结果提供给所述控制单元。
34本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压力控制器，设置在流体管路上，所述流体管路用于输送工艺流体，所述工艺流体的最大输送压力为第一压力，其特征在于，所述压力控制器包含：
2.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，还包括驱动装置，设置在所述安装座内，所述驱动装置基于所述控制单元的指令信号驱动所述温度传感器朝着接近、远离所述分支管路的方向运动。
3.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，所述压力计包括：感压膜层和四个压敏电阻；所述感压膜层基于所述分支管路的气压产生对应的形变；四个所述压敏电阻设置在所述感压膜层上并且形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥输出与所述形变对应的电压信号。
4.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述四个压敏电阻中的两个所述压敏电阻设置在所述感压膜层的正应变区，其余两个所述压敏电阻设置在所述感压膜层的负应变区。
5.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述感压膜层上还设有随形的绝缘层；所述四个压敏电阻设置在所述绝缘层上。
6.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述压力计还包括刚性的基底；所述感压膜层呈拱形设置
7.如权利要求6所述的压力控制器，其特征在于，所述感压膜层与所述基底之间形成真空的拱形腔。
8.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述感压膜层上的任意两点之间的距离不大于2cm。
9.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，所述壳体的外表面涂覆有保温隔热材料。
10.如权利要求1至9任一项所述的压力控制器，其特征在于，还包括加热单元，所述加热单元包绕所述压力计设置。
11.如权利要求10所述的压力控制器，其特征在于，所述加热单元外设置有隔热层。
12.如权利要求11所述的压力控制器，其特征在于，所述隔热层靠近所述流体管路的部分具有第一厚度，所述隔热层远离所述流体管路的部分具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。
13.如权利要求10所述的压力控制器，其特征在于，所述温度传感器包括第一温度探头和第二温度探头；所述第一温度探头与所述分支管路的侧壁相对，所述第二温度探头与所述压力计的底面相对；所述计算单元基于所述第一温度探头测量的温度值和所述第二温度探头测量的温度值，计算得到校准温度值；所述计算单元基于所述校准温度值计算得到所述校准压力值。
14.如权利要求10所述的压力控制器，其特征在于，所述控制单元基于所述温度传感器测量的温度值控制所述加热单元的加热功率，以使所述温度传感器测量的温度值与预设温度值的差值的绝对值小于设定的温差阈值。
15.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述控制单元包括：
16.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，还包含流量传感器，其设于所述控制阀的上游，并与所述控制单元电连接。
17.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，还包含通信模块，其电信号连接设置在所述控制单元与上位机之间，用于实现控制单元与上位机之间的数据传输。
18.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，所述温度传感器的末端与所述分支管路的侧壁具有第一距离，所述温度传感器的侧面与所述压力计底面具有第二距离，所述第一距离大于所述第二距离。
19.如权利要求1至9任一项所述的压力控制器，其特征在于，所述流体管路的管壁上设置安装槽，所述安装座安装在所述安装槽内，沉入所述流体管路的管壁设置。
20.如权利要求19所述的压力控制器，其特征在于，所述安装座与安装槽之间具有间隔空腔。
21.如权利要求20所述的压力控制器，其特征在于，所述间隔空腔上端面被密封封堵，所述间隔空腔内为抽真空环境。
22.如权利要求20或21所述的压力控制器，其特征在于，还包括加热单元，所述加热单元至少部分的位于所述间隔空腔内。
23.如权利要求22所述的压力控制器，其特征在于，所述加热单元与所述安装槽不接触。
24.如权利要求22所述的压力控制器，其特征在于，所述加热单元外包裹有隔热层。
25.如权利要求24所述的压力控制器，其特征在于，所述隔热层与所述安装槽不接触。
26.一种半导体处理设备，其特征在于，包含：
27.如权利要求26所述的半导体处理设备，其特征在于，当所述晶圆固定在所述静电吸盘时，所述压力控制器控制所述气体通道中的气压恒定。
28.如权利要求27所述的半导体处理设备，其特征在于，当所述晶圆固定在所述静电吸盘时，流量传感器用于检测静电吸盘对晶圆的固定质量。
29.一...
【技术特征摘要】
1.一种压力控制器，设置在流体管路上，所述流体管路用于输送工艺流体，所述工艺流体的最大输送压力为第一压力，其特征在于，所述压力控制器包含：
2.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，还包括驱动装置，设置在所述安装座内，所述驱动装置基于所述控制单元的指令信号驱动所述温度传感器朝着接近、远离所述分支管路的方向运动。
3.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，所述压力计包括：感压膜层和四个压敏电阻；所述感压膜层基于所述分支管路的气压产生对应的形变；四个所述压敏电阻设置在所述感压膜层上并且形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥输出与所述形变对应的电压信号。
4.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述四个压敏电阻中的两个所述压敏电阻设置在所述感压膜层的正应变区，其余两个所述压敏电阻设置在所述感压膜层的负应变区。
5.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述感压膜层上还设有随形的绝缘层；所述四个压敏电阻设置在所述绝缘层上。
6.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述压力计还包括刚性的基底；所述感压膜层呈拱形设置在所述基底上。
7.如权利要求6所述的压力控制器，其特征在于，所述感压膜层与所述基底之间形成真空的拱形腔。
8.如权利要求3所述的压力控制器，其特征在于，所述感压膜层上的任意两点之间的距离不大于2cm。
9.如权利要求1所述的压力控制器，其特征在于，所述壳体的外表面涂覆有保温隔热材料。
10.如权利要求1至9任一项所述的压力控制器，其特征在于，还包括加热单元，所述加热单元包绕所述压力计设置。
11.如权利要求10所述的压力控制器，其特征在于，所述加热单元外设置有隔热层。
12.如权利要求11所述的压力控制器，其特征在于，所述隔热层靠近所述流体管路的部分具有第一厚度，所述隔热层远离所述流体管路的部分具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。
13.如权利要求10所述的压力控制器，其特征在于，所述温度传感器包括第一温度探头和第二温度探头；所述第一温度探头与所述分支管路的侧壁相对，所述第二温度探头与所述压力计的底面相对；所述计算单元基于所述第一温度探头测量的温度值和所述第二温度探头测量的温度值，计算得到校准温度值；所述计算单元基于所述校准温度值计算得到所述校准压力值。
14.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐志鹏，连增迪，倪图强，
申请(专利权)人：南昌中微半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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