CN100444346C - 一种半导体刻蚀设备中控制分子泵的方法 - Google Patents

一种半导体刻蚀设备中控制分子泵的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半导体刻蚀设备中控制分子泵的方法，包括先后执行的开启流程和关闭流程，开启流程包括：判断干泵是否开启，若否，则发出分子泵启动报警；判断腔体压力是否小于分子泵开启压力；若否，则等待干泵抽真空完成；启动分子泵，同时开始记时器；判断分子泵是否正常加速状态；判断分子泵是否稳定工作；关闭流程包括：关闭气动阀三；关闭摆阀；延迟一定时间后，开启计时器；判断分子泵是否正常停止运转；关闭吹扫阀；关闭隔离阀。通过本发明的方法能控制自动检测反应腔室的压力等条件，启动和关闭分子泵，并且在分子泵不正常工作时发出报警，起到保护和自动控制反应腔室压力的作用，使复杂的分子泵操作过程变得简单和可靠。

Description

一种半导体刻蚀设备中控制分子泵的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体工艺控制方法，特别涉及半导体刻蚀设备中控制分子泵的方法。
背景技术
在硅片刻蚀机中，分子泵要求其两端的压力都处于一个较低的压力状况后，才能开始工作。所以分子泵必须在干泵把压力抽到一定的程度后开启。在分子泵工作过程中，干泵必须始终工作，在分子泵关闭后，干泵才能关闭。目前分子泵与干泵的控制方式，主要是在分子泵的开启过程中，判断分子泵正常稳定工作状态的条件，现在可以采用信号量的直接采集判断，而以前则是通过等待一段时间来完成。
分子泵是硅片刻蚀机中比较精密和贵重的部件。它的作用是与干泵一起，使反应腔室达到高真空的条件。分子泵的工作过程是在使用干泵进行粗抽真空后(真空压力小于100mTorr)，启动分子泵抽高真空，它可以使刻蚀机的反应腔室达到很低的压力(压力最小可以达到0.1mTorr)。
发明内容
要解决的技术问题
分子泵的转速很高，其稳定工作时的转速达3-4万转/秒，如果腔室压力较高的情况下启动分子泵，那么分子泵承担的压力会过大，很容易损坏。本发明的目的是提供一种控制和保护刻蚀机的分子泵(TMP)，使分子泵能与干泵、摆阀等部件能良好的配合工作，并且不受到损坏的一种控制方法。
技术方案
本发明的控制方法，包括分子泵开启和关闭两个流程，其中分子泵开启流程包括如下步骤：
A.判断干泵是否开启，若否，则发出分子泵启动报警；
B.判断腔体压力是否小于分子泵开启压力；若否，则等待干泵抽真空完成；
C.启动分子泵，同时开始记时器；
D.判断分子泵是否正常加速状态；
E.判断分子泵是否稳定工作。
其中，判断分子泵是否正常加速的步骤包括以下具体过程：
D1.分子泵是否加速，若是，结束判断；
D2.计数器是否大于分子泵加速时间标准，若否，则返回D1；
D3.发出分子泵加速超时报警。
其中，判断分子泵是否稳定工作的步骤包括以下具体过程：
E1.分子泵是否处理于稳定工作状态？若是，判断结束；
E2.计数器是否大于分子泵达到稳定工作时间标准，若否，则返回E1；
E3.发出分子泵稳定速度超时报警。
若分子泵启动程序中出现一种报警发出后，报警会在用户界面处给出提示，并且中断TMP开启程序。在处理完报警后，需要人为操作重新进入TMP启动程序。分子泵启动程序结束后，刻蚀设备就可以在反应腔室中进行刻蚀工艺工作了。
其中分子泵关闭流程包括如下步骤：
F.关闭气动阀三；
G.关闭摆阀；
H.延迟一定时间后，关闭分子泵，开启计时器；
I.判断TMP是否正常停止运转；
J.关闭吹扫阀；
K.关闭隔离阀。
其中判断TMP是否正常关闭的步骤包括以下具体过程：
I1.TMP是否已经停止运转，若是，停止判断；
I2.检查计时器是否大于标准时间(如设定的900秒)，若否，返回I1；
I3.发出TMP关闭超时报警。
在分子泵发出报警后，会在系统软件的操作界面上产生报警信息(操作界面上发生报警的相应位置处会变为红色并闪烁)，等待操作者处理。同时，系统的灯塔会变为红灯闪烁，并发出报警声。
TMP关闭超时报警后，关闭程序也会退出，并等待人为处理。由工作人员检查控制计算机与TMP之间通信或TMP设备本身的问题，等问题解决后，重新进入TMP关闭程序，或由工作人员在TMP控制面板上，手工直接关闭。
有益效果
本发明能控制自动检测反应腔室的压力等条件，启动和关闭分子泵，并且在分子泵不正常工作时发出报警，起到保护和自动控制反应腔室压力的作用，使复杂的分子泵操作过程变得简单和可靠。
附图说明
图1为本发明功能实现的硬件系统示意图；
图2为本发明开启分子泵的流程图；
图3为本发明关闭分子泵的流程图。
图中：1、腔室；2、静电卡盘；3、项针；4、槽阀；5、干泵；6、分子泵；7、摆阀；8、隔离阀；9、手动限流阀；10、氮气调节阀；11、吹扫阀；12、慢旁路阀；13、快旁路阀；14、氦气阀；15、温控系统；16、上匹配器；17、上电极；18、离子规；19、压力开关；20、终点检测；21、下电极；22、下匹配器；23、气体控制板；24、压力传感器；25、气动阀一；26、气体吹扫阀；27、质量流量控制器；28、气动阀二；29、气动阀三；30、气体；31、氮气；32、氮气；33、氦气。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。
本发明的方法所应用的系统按用途可分为以下七个子系统：真空子系统(vacuum subsystem)、气路子系统(gas delivery subsystem)、下电极子系统(E_Chuck subsystem)、腔室子系统(chambersubsystem)、RF子系统(radio frequency subsystem)、温控子系统(temperature control subsystem)、终点子系统(endpoint subsystem)。系统的结构如图1所示。在系统中，本发明的方法用软件运行于工业控制计算机之上，操作系统为windows2000professional。工业控制计算机通过多种IO背板，直接与各种受控器件相连。通过下面的流程，可以很好的控制分子泵的运行，在实际应用中，能够完全满足实际的需求。
对分子泵开启和关闭的控制方法如下：
开启：
首先判断干泵是否开启，若否，则发出分子泵启动报警；若干泵已经开启，则判断腔体压力是否小于分子泵开启压力，若否，则等待干泵抽真空完成；若腔体压力小分子泵开启压力，则启动分子泵，同时开启记时器。
判断分子泵是否正常进入加速状态，若分子泵没有加速，则判断计时器是否大于TMP加速时间标准，若否，则继续判断分子泵是否加速；若分子泵没有加速而计时器大于TMP加速时间标准，则发出分子泵加速超时报警。
若分子泵已经加速，则判断分子泵是否处理于稳定工作状态？若是，则分子泵启动流程结束。
若分子泵没有进入稳定工作状态，则判断计时器是否大于TMP达到稳定工作时间标准，若否，则继续判断分子泵是否处理于稳定工作状态；若分子泵没有进入稳定工作状态而计时器大于TMP达到稳定工作时间标准，则发出分子泵稳定速度超时报警。
当分子泵完成工作后，关闭流程：
依次关闭气动阀三、关闭摆阀，延迟一定时间(如5秒，根据不同设备设定不同时间值)后，开启计时器。
判断TMP是否已经停止运转，若否，则检查计时器是否大于标准时间(如900秒，根据不同设备设定不同的标准值)，若否，则继续判断TMP是否已经停止运转；若分子泵没有停止运转，而计时器大于标准时间(900秒)，则发出TMP关闭超时报警。
若TMP已经停止运转，则依次关闭吹扫阀、隔离阀，分子泵关闭流程完成。
对流程中的各个参数，我们在实际中设置的数值为：TMP开启压力，88mTorr；TMP启动时间，2min；TMP稳定工作时间，10min；腔室最终工作压力，1mTorr。这些参数随着物理器件的不同会有所不同。

Claims (4)

1、一种半导体刻蚀设备中控制分子泵的方法，其特征在于，包括先后执行的开启流程和关闭流程，开启流程包括：
A.判断干泵是否开启，若否，则发出分子泵启动报警；
B.判断腔体压力是否小于分子泵开启压力；若否，则等待干泵抽真空完成；
C.启动分子泵，同时开始记时器；
D.判断分子泵是否正常加速状态；
E.判断分子泵是否稳定工作；
关闭流程包括：
F.关闭气动阀三；
G.关闭摆阀；
H.延迟一定时间后，关闭分子泵，开启计时器；
I.判断分子泵是否正常停止运转；
J.关闭吹扫阀；
K.关闭隔离阀。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D所述判断分子泵是否正常加速的步骤包括以下具体过程：
D1.分子泵是否加速，若是，结束判断；
D2.计数器是否大于分子泵加速时间标准，若否，则返回D1；
D3.发出分子泵加速超时报警。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤E所述判断分子泵是否稳定工作包括以下具体过程：
E1.分子泵是否处理于稳定工作状态？若是，判断结束；
E2.计数器是否大于分子泵达到稳定工作时间标准，若否，则返回E1；
E3.发出分子泵稳定速度超时报警。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I所述判断分子是否正常关闭的步骤包括以下具体过程：
I1.分子泵是否已经停止运转，若是，停止判断；
I2.检查计时器是否大于标准时间，若否，返回I1；
I3.发出分子泵关闭超时报警。
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