CN101393844B - 半导体加工系统及其保护真空压力敏感元件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体加工系统及其保护真空压力敏感元件的方法。包括真空系统，真空系统连接有大量程真空规和至少一个真空压力敏感元件，真空压力敏感元件与真空系统的连接处设有保护阀门，还包括压力信号处理单元，大量程真空规检测真空系统的压力信号，并将该信号输入给所述压力信号处理单元，压力信号处理单元对该信号进行处理，并根据处理的结果控制所述保护阀门的开关，实现对真空压力敏感元件的保护。不必在系统中设置过多的真空开关，结构简单、成本低，且能对真空压力敏感元件进行有效保护。

Description

半导体加工系统及其保护真空压力敏感元件的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体加工技术，尤其涉及一种半导体加工系统及其保护真空压力敏感元件的方法。
背景技术
在半导体器件的制造工艺过程中，使用等离子体进行工艺的设备，如等离子体刻蚀设备、化学气相淀积设备等。在此类设备中一般保持反应室真空下，通入反应气体产生等离子体，对反应室内的晶圆进行处理。在此过程中压力控制阀通过读取真空规的压力读数对反应室的压力进行控制。
如图1所示：在半导体加工系统中，气路柜101通过反应室上盖102上安装的喷嘴103给反应室104输入反应气体。干泵117和分子泵108一起组成设备的真空获得系统，使得反应室104获得工艺处理要求的真空度。压力控制阀107读取小量程真空规111和大量程真空规114的输出信号，控制反应室104内的压力保持一定真空度，通过给线圈(图中未示出)加功率，反应气体产生等离子体，静电卡盘106上的晶圆105在等离子体环境下反应。
随着半导体器件关键尺寸越来越小，对反应室104内的压力控制越来越精确。一般地，工艺要求的压力精度越高，压力检测的范围就越窄。因此，为了监测不同工艺过程中的压力变化，通常采用2个或2个以上的真空规111、114来获得反应室内的压力变化数据。真空管路上也会设有真空规115检测压力数据。
对于压力检测范围比较低的真空规来说，如果长时间暴露在压力比较高的环境中，会影响其精确度和重复性等性能。因此为了防止此类情况，一般情况下在反应室上加几个真空开关112、113，同时在真空规前面增加气动阀110，等反应室真空度达到一定真空度时，真空开关动作，然后打开真空规前面的气动阀110；当反应室真空度超过此设定真空度时，真空开关动作，关闭真空规前面的气动阀110。
另外为了保护分子泵正常工作，必须保持分子泵108入口和出口处一定的真空度。如果超过入口和出口的真空设定点，应该相应地关闭分子泵入口阀和分子泵出口阀109。因此在分子泵入口处和出口处也放置了相应的真空开关118。
上述现有技术至少存在以下缺点：
结构复杂，真空开关的位置不好放置，如果在反应室上打过多的孔，会影响整个设备的均一性。如果在真空规管路上放置，会导致真空规管路过长，影响真空规的测量精度。另外，真空开关的增多带了整个设备成本的增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低，且能对真空压力敏感元件进行有效保护的半导体加工系统及其保护真空压力敏感元件的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的半导体加工系统，包括真空系统，所述真空系统连接有大量程真空规和至少一个真空压力敏感元件，所述真空压力敏感元件与所述真空系统的连接处设有保护阀门，还包括压力信号处理单元，所述大量程真空规检测所述真空系统的压力信号，并将该信号输入给所述压力信号处理单元，所述压力信号处理单元对该信号进行处理，并根据处理的结果控制所述保护阀门的开关。
本发明的上述半导体加工系统中保护真空压力敏感元件的方法，根据半导体加工系统中的大量程真空规的压力信号控制真空压力敏感元件的保护阀门的开关，实现对真空压力敏感元件的保护。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的半导体加工系统及其保护真空压力敏感元件的方法，由于根据半导体加工系统中的大量程真空规的压力信号控制真空压力敏感元件的保护阀门的开关，实现对真空压力敏感元件的保护。不必在系统中设置过多的真空开关，结构简单、成本低，且能对真空压力敏感元件进行有效保护。
附图说明
图1为现有技术中半导体加工系统的结构示意图；
图2为本发明的半导体加工系统的结构示意图；
图3为本发明中对真空压力敏感元件进行保护的控制原理图；
图4为本发明中的信号处理电路原理图；
图5为本发明中的隔离电路原理图；
图6为本发明中继电器的动作时序图。
具体实施方式
本发明的半导体加工系统，其较佳的具体实施方式如图2所示，包括真空系统，所述真空系统连接有大量程真空规114、115和至少一个真空压力敏感元件，所述真空压力敏感元件与真空系统的连接处设有保护阀门110、116、109。其中，真空压力敏感元件包括分子泵108、小量程真空规111、干泵117等。分子泵108的进口和出口可以分别设有保护阀门。保护阀门110、116、109可以是气动阀门，也可以是电动阀门、液动阀门等。
还包括压力信号处理单元，大量程真空规114、115检测真空系统的压力信号，并将该信号输入给所述压力信号处理单元，所述压力信号处理单元对该信号进行处理，并根据处理的结果控制所述保护阀门110、116、109的开关，实现对小量程真空规111、分子泵108等真空压力敏感元件的保护。
如图3所示，所述的压力信号处理单元包括信号处理电路、隔离电路，所述信号处理电路与大量程真空规电连接，用于接收大量程真空规的压力信号，并将处理过的信号输入给隔离电路，隔离电路与保护阀门电连接，用于控制保护阀门的开关。
如图4所示，信号处理电路包括参考信号输入端、压力信号输入端。
如图5所示，隔离电路包括常闭端、常开端、公共端，分别与所述保护阀门电连接。
本发明的上述半导体加工系统中保护真空压力敏感元件的方法，根据半导体加工系统中的大量程真空规的压力信号控制真空压力敏感元件的保护阀门的开关，实现对真空压力敏感元件的保护。
将所述大量程真空规的压力信号与预定的门限值进行比较，根据比较的结果控制所述保护阀门的打开或关闭。
本发明通过读取量程大的真空规输出信号，通过相关电路实现触点输出，可以替代真空开关功能，去掉此类真空开关。使系统结构简单、成本低，且能对真空压力敏感元件进行有效保护。
具体实施例：
如图3所示，大量程真空规输出信号(模拟信号)经过信号处理电路、隔离电路，输出三个信号线，分别是NC(常闭)，NO(常开)，COM(公共端)。
信号处理电路把真空规输出的模拟信号转换成高低电平信号；当模拟信号大于(小于)某个设定值时，输出高(低)电平信号，信号处理电路的输出通过隔离电路直接输出常开、常闭以及公共端信号；隔离电路实现原有信号和输出信号隔离，防止信号处理电路和使用点相互干扰。
如图4所示，大量程真空规输出信号Ui及参考电压Uref输入给信号处理电路，可以通过调节电阻R2的大小来调节设定点的大小。当大量程真空规输出信号Ui输入时，与比较器+端输入信号Us比较，当Ui大于Us输入时，输出为0；当Ui小于Us时，输出为正。
如图5所示，当输入信号Uo为正时，继电器线包加电，触点K1动作；当输入为0时，继电器不动作。
如图6所示，当大量程真空规输出信号Ui小于比较器+端输入信号Us时，输出信号Uo为正电压；此时隔离电路的继电器动作，常开端NO端闭合，常闭端NC开启；当大量程真空规输出信号Ui小于比较器+端输入信号Us时，输出信号Uo输出为0。隔离电路的继电器不动作。
本发明根据半导体加工系统中的大量程真空规的压力信号控制真空压力敏感元件的保护阀门的开关，实现对真空压力敏感元件的保护。不必在系统中设置过多的真空开关，结构简单，降低了设备成本，并减少反应室开孔，使得反应室尽可能对称，提高设备工艺均一性，同时减少了真空规管路上部件数量，减少了管路长度，确保真空规准确测量。提高了系统控制集成性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体加工系统，包括真空系统，所述真空系统连接有大量程真空规和至少一个真空压力敏感元件，所述真空压力敏感元件与所述真空系统的连接处设有保护阀门，其特征在于，还包括压力信号处理单元，所述大量程真空规检测所述真空系统的压力信号，并将该信号输入给所述压力信号处理单元，所述压力信号处理单元对该信号进行处理，并根据处理的结果控制所述保护阀门的开关。
2.根据权利要求1所述的半导体加工系统，其特征在于，所述的压力信号处理单元包括信号处理电路、隔离电路，所述信号处理电路与所述大量程真空规电连接；所述隔离电路与所述保护阀门电连接。
3.根据权利要求2所述的半导体加工系统，其特征在于，所述的信号处理电路包括参考信号输入端、压力信号输入端。
4.根据权利要求2所述的半导体加工系统，其特征在于，所述的隔离电路包括常闭端、常开端、公共端，分别与所述保护阀门电连接。
5.根据权利要求1所述的半导体加工系统，其特征在于，所述的真空压力敏感元件包括分子泵、小量程真空规。
6.根据权利要求5所述的半导体加工系统，其特征在于，所述的分子泵的进口和出口分别设有保护阀门。
7.根据权利要求1所述的半导体加工系统，其特征在于，所述的保护阀门为气动阀。
8.一种权利要求1至7所述的半导体加工系统中保护真空压力敏感元件的方法，其特征在于，根据半导体加工系统中的大量程真空规的压力信号控制真空压力敏感元件的保护阀门的开关，实现对真空压力敏感元件的保护。
9.根据权利要求8所述的保护真空压力敏感元件的方法，其特征在于，将所述大量程真空规的压力信号与预定的门限值进行比较，根据比较的结果控制所述保护阀门的打开或关闭。
10.根据权利要求8所述的保护真空压力敏感元件的方法，其特征在于，所述的真空压力敏感元件包括分子泵、小量程真空规。
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