CN101470447A - 传输腔室压力控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传输腔室压力控制系统及方法，传输腔室设有充气气路和抽真空气路，抽真空气路上设有抽气速度控制装置，通过控制传输腔室的抽真空气路的抽气速度控制传输腔室内的压力。抽气速度控制装置连接有控制器，传输腔室设有压力传感器，压力传感器与控制器连接，首先检测传输腔室内的压力信号，然后将压力信号与设定的压力参数进行比较，并通过PID等闭环控制算法，对抽真空气路的抽气速度实时进行在线调整。达到控制传输腔室内压力的目的，系统控压稳定、氮气消耗量低。

Description

传输腔室压力控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种半导体加工工艺，尤其涉及一种传输腔室压力控制系统及方法。

背景技术

在半导体加工工艺中，半导体装备通过物理、化学等手段对基片进行某种处理。半导体装备对基片的处理通常是在真空环境下的密闭的反应腔室中进行的。除了反应腔室外，半导体装备通常还包含传输腔室，传输腔室和反应腔室相连，其中配有真空机械手，负责将基片准确的传送到各个反应腔室中。所以当设备工作时，传输腔室内也同样要保持真空环境。因为在传送基片的过程中，传输腔室和工艺反应腔室会直接连通，所以传输腔室的真空度为多少，会直接对气体污染、颗粒控制等情况产生影响。这就需要将传输腔室里的压力，控制在一个适合的范围内。

现有技术中的传输腔室压力控制方法，是通过在传输腔室的充气气路中，添加UPC(压力控制器)来实现对充气压力的控制，从而对传输腔室里的压力进行调节。

如图1所示，现有技术中的传输腔室压力控制系统，主要由氮气充气气路、抽真空气路组成。其中，氮气充气气路上设有UPC(压力控制器)，传输腔室上设有压力传感器(真空规)。

当对传输腔室压力进行控制时，氮气充气气路与抽真空气路同时开启并达到平衡，使腔室内的压力稳定到某一值，其中压力传感器用于实时的检测传输腔室内的压力。而UPC则根据压力传感器所检测到的传输腔室内的实际压力与设定压力的差值，对充气压力进行调节，通过增大或减小对传输腔室充气的压力，使传输腔室内的气流达到新的平衡，最终将传输腔室内的压力稳定在设定值，从而达到对传输腔室压力控制的目的。

上述现有技术至少存在以下缺点：

通过压力控制器来控制对传输腔室的充气压力，在调节过程中由于充气气路中的压力与传输腔室内的压力互相产生影响，所以系统容易产生振荡，从而增加了系统达到稳定的时间。另外，在控制过程中，抽真空气路一直打开，抽速保持恒定。而如果想缩短控压的调节时间就要增大抽速，但是这样就会大大的增加氮气的消耗量，从而提高了使用成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种系统控压稳定、氮气消耗量低的传输腔室压力控制系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的传输腔室压力控制系统，所述传输腔室设有充气气路和抽真空气路，所述抽真空气路上设有抽气速度控制装置。

本发明的上述的传输腔室压力控制系统实现传输腔室压力控制的方法，通过控制传输腔室的抽真空气路的抽气速度控制传输腔室内的压力。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的传输腔室压力控制系统及方法，由于抽真空气路上设有抽气速度控制装置，通过控制传输腔室的抽真空气路的抽气速度控制传输腔室内的压力，系统控压稳定、氮气消耗量低。

附图说明

图1为现有技术中传输腔室压力控制系统原理图；

图2为本发明的传输腔室压力控制系统原理图。

具体实施方式

本发明的传输腔室压力控制系统，其较佳的具体实施方式如图2所示，传输腔室设有充气气路和抽真空气路，氮气由充气气路充入传输腔室，抽真空气路上设有真空泵，用于抽取传输腔室中的气体，使传输腔室中保持需要的真空度。

抽真空气路上设有抽气速度控制装置，用于控制抽真空气路的抽气速度，进而控制传输腔室内的压力。

抽气速度控制装置可以连接有控制器，传输腔室设有压力传感器，所述压力传感器与控制器连接。其中，压力传感器可以为真空规，抽气速度控制装置可以为摆阀或蝶阀等。可以由真空规检测传输腔室内的压力信号，并将该信号输入给控制器，控制器根据该信号和预先设置的压力参数，通过一定的算法控制摆阀或蝶阀的开关，抽气速度控制装置与控制器之间可以设有驱动电路，用于控制抽气速度控制装置的开关动作。

控制器还可以与传输控制平台连接，传输控制平台可以是外部的计算机、控制中心等，用于向控制器发出控制指令。

本发明上述的传输腔室压力控制系统实现传输腔室压力控制的方法，其较佳的具体实施方式是，通过控制传输腔室的抽真空气路的抽气速度控制传输腔室内的压力。

在控制传输腔室内的压力时，首先检测传输腔室内的压力信号，然后将检测到的压力信号与设定的压力参数进行比较，并根据比较的结果对抽真空气路的抽气速度进行控制。

在对抽真空气路的抽气速度进行控制时，可以通过闭环控制算法实现，即对传输腔室内的压力信号进行实时检测，并根据检测的结果对抽真空气路的抽气速度实时进行在线调整。

其中的闭环控制算法可以是PID算法(按偏差的比例、积分和微分的控制算法)，也可以是其它的闭环控制算法。

下面对本发明的工作原理进行一下详细的阐述：

再参见如图2，本发明中传输腔室的充气气路分为两路，一路中只装有隔离阀，当隔离阀打开时，氮气气源直接对传输腔室进行充气，这一路用于对传输腔室的快速充气，当对传输腔室进行控压时该路是关闭的；另外一路除了隔离阀外，还装有手动阀，当通过该路进行充气时，可以通过调节手动阀来调节氮气的流量，这样可以将氮气的流量调到很小。该路在对传输腔室慢速充气和对传输腔室进行控压时使用。

抽气气路接有真空泵，该真空泵可根据需要选为干泵、分子泵、冷凝泵等。此外，抽气气路中还接有隔离阀和抽气速度控制装置，该抽气速度控制装置可选为蝶阀或摆法等控制阀，或其它的控制阀，并配有相应的驱动电路，用于接受控制器的控制信号实现对控制阀的在线调节，从而调节抽真空气路对传输腔室的抽气速度。真空规用于实时的检测传输腔室内的压力情况，并将检测到的压力值传给控制器。为了能够比较准确的反应腔室内的真实压力情况真空规的接口位置不能离充气口和抽气接口太近，另外，充气口与抽气口之间的位置也不能太近。控制器用于接收真空规所检测到的传输腔室压力数据，并根据一定的控制算法对控制阀进行调节。该控制器可由单片机、PLC等微处理器来实现。控制算法可选为PID或其它一些闭环控制算法。

在对传输腔室进行压力控制时，传输腔室压力的设定值通过传输控制平台传输给控制器，控制器根据真空规采集到的实时压力数据，及传输控制平台传来的设定值，按照预先设定的算法，发出对控制阀的调节信号，并通过驱动电路完成对控制阀的在线调节，最终使得传输腔室内的压力稳定在设定值。

例如，由于反应腔室内的压力通常要低于传输腔室的压力，所以当在反应腔室与传输腔室间进行基片传输时，两个腔室的连通会使得传输腔室的压力突然降低，此时控制器会通过调节控制阀来降低抽真空气路的抽速，从而使得传输腔室的压力回升到设定值。实现对腔室压力的实时控制功能。同样，在腔室的压力高于设定值的情况下，控制器会通过调节控制阀，增大抽速的办法来进行调节。

本发明通过在抽真空气路中添加抽气速度控制装置的办法，来实现对传输腔室压力的闭环控制，从而减少了基片传输过程中的颗粒污染。此外与现有技术中通过控制充气压力的办法相比，该方法的氮气消耗量较小，当进行控压时可将充气气路的流量调到很小的数值，仍可以保持比较短的调节时间。

本发明中可将控制器的功能集成到传输控制平台中，而取消单独的控制器。还可以选用集成了驱动电路和控制器的抽气速度控制装置，并将真空规采集到的数据直接反馈给抽气速度控制装置，从而达到压力控制的目的。

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、一种传输腔室压力控制系统，所述传输腔室设有充气气路和抽真空气路，其特征在于，所述抽真空气路上设有抽气速度控制装置。

2、根据权利要求1所述的传输腔室压力控制系统，其特征在于，所述抽气速度控制装置连接有控制器，所述传输腔室设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器连接。

3、根据权利要求2所述的传输腔室压力控制系统，其特征在于，所述控制器与传输控制平台连接。

4、根据权利要求2所述的传输腔室压力控制系统，其特征在于，所述压力传感器为真空规。

5、根据权利要求2所述的传输腔室压力控制系统，其特征在于，所述抽气速度控制装置为摆阀或蝶阀。

6、根据权利要求5所述的传输腔室压力控制系统，其特征在于，所述抽气速度控制装置与控制器之间设有驱动电路。

7、一种权利要求1至6任一项所述的传输腔室压力控制系统实现传输腔室压力控制的方法，其特征在于，通过控制传输腔室的抽真空气路的抽气速度控制传输腔室内的压力。

8、根据权利要求7所述的传输腔室压力控制的方法，其特征在于，所述控制传输腔室内的压力时，首先检测所述传输腔室内的压力信号，然后将所述压力信号与设定的压力参数进行比较，并根据比较的结果对所述抽真空气路的抽气速度进行控制。

9、根据权利要求8所述的传输腔室压力控制的方法，其特征在于，对所述抽真空气路的抽气速度进行控制时，通过闭环控制算法实现，所述闭环控制包括对所述传输腔室内的压力信号进行实时检测，并根据检测的结果对所述抽真空气路的抽气速度实时进行在线调整。

10、根据权利要求9所述的传输腔室压力控制的方法，其特征在于，所述闭环控制算法包括PID算法。

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