CN102953958A - 双低温泵系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双低温泵系统，应用于晶圆生产中，包括工艺腔；第一低温泵，第一隔离阀以及第一抽气管；第二低温泵，第二隔离阀以及第二抽气管；以及控制单元，与第一隔离阀和第二隔离阀相连，判断第一低温泵是否满足维护条件，并在第一低温泵满足维护条件时关闭第一隔离阀同时打开第二隔离阀，其中维护条件为第一低温泵故障或第一低温泵的工作参数达到预设值。本发明通过交替使用低温泵，不但使得工艺腔避免了在低温泵维护时的停机，保证生产线的正常运转，也降低了能耗，并延长了低温泵的使用寿命。

Description

双低温泵系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种应用于半导体晶圆制造的双低温泵系统及其控制方法。

背景技术

伴随集成电路制造工艺的不断进步，晶圆的产量也不断增加，作为物理气相沉积设备中用于将工艺腔抽至真空的低温泵是使工艺腔达到工艺真空条件的重要部件。

如图1所示，现有的工艺腔大多只配有一个低温泵，通过隔离阀连接于工艺腔，该低温泵用来抽真空以使工艺腔达到晶圆长膜的工艺环境，但在修理或维护低温泵时所对应的工艺腔就必须停止工作导致无法正常作业。低温泵维护需要的时间最少为6小时，如有其他的维护或者修理需要更长的时间，因此会影响到整个生产线的进度。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高效的双低温泵控制系统，以实现在低温泵进行维护时工艺腔能够正常工作，解决现有技术中当需要对低温泵进行维护时工艺腔无法连续工作的问题。

为达成上述目的，本发明提供一种双低温泵系统，工艺腔；第一低温泵，第一隔离阀以及第一抽气管，所述第一隔离阀与所述第一低温泵相连；所述第一抽气管连接于所述第一隔离阀与所述工艺腔之间；第二低温泵，第二隔离阀以及第二抽气管，所述第二隔离阀与所述第二低温泵相连；所述第二抽气管连接于所述第二隔离阀与所述工艺腔之间；以及控制单元，与所述第一隔离阀和第二隔离阀相连，所述控制单元判断所述第一低温泵是否满足维护条件，并在所述第一低温泵满足维护条件时关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀，其中所述维护条件为所述第一低温泵故障或所述第一低温泵的工作参数达到预设值。

优选的，所述控制单元包括检测单元，所述检测单元连接所述第一低温泵，所述第二低温泵，当所述检测单元检测到所述第一低温泵发生故障时，所述控制单元发出信号使所述第一低温泵停止运行，并关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀。

优选的，所述控制单元包括计数单元，所述计数单元连接所述第一低温泵以及所述第二低温泵；所述计数单元对所述第一低温泵及所述第二低温泵的工作参数计数，当所述第一低温泵的工作参数到达所述预设值时，所述计数单元停止对所述第一低温泵工作参数计数，所述控制单元发出信号使所述第一低温泵停止运行，并关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀。

优选的，所述控制单元还包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器连接所述第一低温泵和所述计数单元，用于检测所述第一低温泵的气压；所述第二压力传感器连接所述第二低温泵和所述计数单元，用于检测所述第二低温泵的气压；当所述第一压力传感器或第二压力传感器检测到所述第一低温泵或第二低温泵内的气压变化时，发出信号使所述计数单元开始对所述第一低温泵或第二低温泵的工作参数计数。

优选的，所述控制单元打开所述第一隔离阀或第二隔离阀的同时发送信号至所述计数单元使其开始对所述第一低温泵或第二低温泵的工作参数计数。

优选的，所述第一抽气管与第二抽气管通过焊接相连通。

优选的，所述第一抽气管与所述工艺腔、第一隔离阀、第一低温泵的连接方式为螺纹连接；所述第二抽气管与所述工艺腔、第二隔离阀、第二低温泵的连接方式为螺纹连接。

本发明还提供了一种双低温泵系统的控制方法，应用于具有第一低温泵和第二低温泵的双低温泵控制系统，所述第一低温泵通过第一隔离阀连接于工艺腔，所述第二低温泵通过第二隔离阀连接于工艺腔，所述运作方法包括以下步骤：打开所述第一隔离阀，关闭所述第二隔离阀，使所述第一低温泵对所述工艺腔进行抽气；判断所述第一低温泵是否满足维护条件，当满足维护条件时，关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀，使所述第二低温泵对所述工艺腔进行抽气；其中所述维护条件为所述第一低温泵故障或所述第一低温泵的工作参数达到预设值。

优选的，所述控制方法还包括当检测到所述第一低温泵的气压变化时，开始对所述第一低温泵的工作参数进行计数；当所述第一低温泵的工作参数达到预设值时，关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀使所述第二低温泵对所述工艺腔进行抽气。

优选的，所述控制方法还包括当所述第一隔离阀打开时，开始对所述第一低温泵的工作参数进行计数；当所述第一低温泵的工作参数达到预设值时，关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀使所述第二低温泵对所述工艺腔进行抽气。

优选的，所述控制方法还包括当所述第一低温泵的工作参数达到预设值时，停止所述第一低温泵运行，停止对所述第一低温泵的工作参数计数。

本发明的优点在于，通过交替使用低温泵，不但使得工艺腔避免了在低温泵维护时的停机，保证生产线的正常运转，也降低了能耗，并延长了低温泵的使用寿命。

附图说明

图1所示为现有技术中低温泵系统的结构示意图。

图2所示为本发明一实施例双低温泵系统的结构示意图。

图3所示为本发明一实施例双低温泵系统的方块图。

图4a所示为本发明一较佳实施例双低温泵系统的方块图。

图4b所示为本发明另一较佳实施例双低温泵系统的方块图。

图5所示为本发明另一实施例双低温泵系统的方块图

图6所示为本发明一实施例双低温泵系统控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

请参照图2，其所示为本发明一实施例双低温泵系统结构示意图，双低温泵系统包括工艺腔10，第一低温泵20a，第二低温泵20b以及控制单元30。第一低温泵20a与第一隔离阀21a连接，第一抽气管22a一端与工艺腔10连通，另一端与第一隔离阀21a连接。第二低温泵20b与第二隔离阀21b连接，第二抽气管22b一端与工艺腔10连通，另一端与第二隔离阀21b连接于。其中，第一抽气管22a与工艺腔10、第一隔离阀21a，以及第一隔离阀21a与第一低温泵20a的连接方式为螺纹连接，连接处加密封圈；第二抽气管22b与工艺腔10、第一隔离阀21b，以及第二隔离阀21b与第一低温泵20b的连接方式为螺纹连接，连接处加密封圈。第一低温泵20a为主低温泵，在一实施例中，其抽气速度为1200L/sec，气体容量为1000L；气体流量为700sccm（9torr-L/sec），第一抽气管22a材料为不锈钢，形状为圆柱体，管径为4英寸，长度为0.3米，管壁的厚度为3至5毫米；第二低温泵20b为辅低温泵，其气体容量小于第一低温泵20a，为500L；抽气速度为1200L/sec；气体流量为700sccm（9torr-L/sec），第二抽气管22b的长度小于第一抽气管，为0.1米，形状为圆柱体，管径为4英寸，管壁的厚度为3至5毫米。较佳的，第一抽气管22a和第二抽气管22b是通过焊接的方式相互连通，相当于第一低温泵20a和第二低温泵20b共用同一个抽气管以与工艺腔10相连。控制单元30连接第一隔离阀21a、第二隔离阀21b，用于在第一低温泵20a/第二低温泵20b对工艺腔进行抽真空作业时，判断该低温泵是否满足维护条件，并在其满足维护条件时关闭第一隔离阀21a/第二隔离阀21b同时打开第二隔离阀21b/第一隔离阀21a，其中维护条件为第一低温泵20a/第二低温泵20b故障或第一低温泵20a/第二低温泵20b的工作参数达到预设值。

以下将详细描述双低温泵的具体运作方式。

当进行例如晶圆气相沉积工艺时，要求工艺腔10处于真空工作状态，也即是工艺腔10被抽气，其中的压力保持真空状态。通过控制单元30将第一隔离阀21a打开，使第一低温泵20a对工艺腔10抽气，此时第二隔离阀21b关闭，使得工艺腔10与第二低温泵20b相隔离。当控制单元30判断需要对第一低温泵20a进行维护时，控制单元30关闭第一隔离阀21a，使工艺腔10与第一低温泵20a隔离，第一低温泵20a不再对工艺腔10抽气；同时打开第二隔离阀21b，使工艺腔10与第二低温泵20b相连通，第二低温泵11b对工艺腔10抽气。因此，通过切换第一低温泵20a和第二低温泵20b对工艺腔10抽气，工艺腔10能够连续作业，从而有效避免停机，进一步保证了生产线不受干扰。

请参考图3，为了精确判断第一低温泵20a与第二低温泵20b何时需要停机维护，在本发明的一实施例中，控制单元30包括检测单元31，判断单元32以及执行单元33。检测单元31连接第一低温泵20a和第二低温泵20b，用于检测第一低温泵和第二低温泵的工作状态；判断单元32与检测单元相接31，根据第一低温泵和第二低温泵的工作状态判断其是否满足维护条件；执行单元33与判断单元32，第一隔离阀21a和第二隔离阀21b相接，当第一低温泵20a的工作状态满足维护条件时，关闭第一隔离阀21a同时打开第二隔离阀21b。

如图4a所示，在一实施例中，检测单元31包括计数模块310，用于对第一低温泵及第二低温泵的工作参数计数。判断单元32比较第一低温泵20a工作参数的计数值及预设值，当第一低温泵20a的工作参数到达预设值时，说明第一低温泵20a需要停机维护，判断单元32发出信号给执行单元33，执行单元33关闭第一隔离阀21a同时打开第二隔离阀21b，由第二低温泵20b对工艺腔10抽气。此外，判断单元32还可发送信号给计数模块310，使其停止对第一低温泵20a的工作参数进行计数。其中工作参数例如为工作时间或低温泵气体容量。例如可设计工作参数为低温泵气体容量，预设值为500L，当计数模块310计数气体容量达到500L，判断单元32判断此时低温泵满足维护条件，从而发出信号给执行单元33以使执行单元33进行后续动作。较佳的，执行单元33也可连接第一低温泵20a和第二低温泵20b，当执行单元33接收到判断单元32的信号，说明第一低温泵20a需要停机维护时，执行单元33会停止第一低温泵20a运行。此外，第一低温泵20a运行的时候，第二低温泵20b也可处于运行状态，但由于第二隔离阀21b关闭，等同于第二低温泵20b处于密闭状态没有气体进入，第二低温泵20b未对工艺腔抽气，第二低温泵工作参数的计数值不增加，计数模块310不会对第二低温泵20b的工作参数计数。

较佳的，检测单元31还包括与计数模块311相连的第一压力传感器311a和第二压力传感器311b，第一压力传感器311a用于检测第一低温泵20a内的气压，第二压力传感器311b用于检测第二低温泵20b内的气压。当第一低温泵20a对工艺腔10抽真空时，气体会进入第一低温泵20a，从而第一压力传感器311a检测到压力变化，此时，第一压力传感器311a发出信号给计数模块310，使计数模块310开始对第一低温泵20a计数。其后，当判断单元32判断第一低温泵20a的计数值达到预设值时，发送信号至执行单元33，执行单元关闭第一隔离阀21a同时打开第二隔离阀21b。且判断单元32还可发送信号至计数模块310使其停止对第一低温泵20a计数。由于第二隔离阀21b打开，第二压力传感器311b检测到压力变化，对计数模块310发信号使其开始对第二低温泵20b计数。

请参考图4b，在本发明的另一较佳实施例中，计数模块310连接于执行单元33，当执行单元33控制第一隔离阀21a打开的同时，会触发计数模块310开始对第一低温泵20a计数。其后，当判断模块32判断第一低温泵20a的计数值达到预设值时，发出信号使计数模块310停止对第一低温泵20a的工作参数计数，并发出信号使执行单元33关闭第一隔离阀21a，打开第二隔离阀21b，使第二低温泵20b对工艺腔10抽真空。执行单元33打开第二隔离阀21b时，触发计数模块310开始对第二低温泵20b计数。执行单元33也可连接第一低温泵20a和第二低温泵20b，当执行单元33接收到判断单元32的信号，说明第一低温泵20a需要停机维护时，执行单元33会停止第一低温泵20a运行。此外，第一低温泵20a运行的时候，第二低温泵20b也可处于运行状态，但由于第二隔离阀21b关闭，等同于第二低温泵20b处于密闭状态没有气体进入，第二低温泵20b未对工艺腔抽气，第二低温泵工作参数的计数值不增加，计数模块310不会对第二低温泵20b的工作参数计数。

在本发明的其他实施例中，检测单元也可包括与计数模块310相连的隔离阀检测模块，连接第一隔离阀21a和第二隔离阀21b，用于检测第一隔离阀21a和第二隔离阀21b的开闭状态。当隔离阀检测模块检测到第一隔离阀21a/第二隔离阀21b打开或关闭时，计数模块310相应对第一低温泵20a/第二低温泵20b的工作参数开始计数或停止计数。

请参考图5，为了精确判断第一低温泵20a与第二低温泵20b何时需要停机维护，在本发明的另一实施例中，控制单元30包括故障检测单元34及执行单元33.检测单元34连接第一低温泵20a和第二低温泵20b，用于检测第一低温泵20a及第二低温泵20b是否发生故障。故障检测单元33也可为两个分别连接第一低温泵20a和第二低温泵20b，以分别对不同低温泵的工作状态进行检测。执行单元33与故障检测单元34相连，当故障检测单元34检测到第一低温泵20a发生故障时，执行单元33关闭第一隔离阀同时打开第二隔离阀21b，从而使第二低温泵20b对工艺腔10抽气。当然，执行单元33也可与第一低温泵20a和第二低温泵20b相连，故障检测单元34检测到第一低温泵20a发生故障时，执行单元会发出信号使其停止运行。

本发明还提供了一种双低温泵系统的控制方法，应用于上述具有第一低温泵和第二低温泵的双低温泵系统，如图6所示，双低温泵系统的控制方法包括以下步骤：

打开第一隔离阀，关闭第二隔离阀，使第一低温泵对工艺腔进行抽真空作业；

判断所述第一低温泵是否满足维护条件，当满足维护条件时，关闭第一隔离阀同时打开第二隔离阀，使第二低温泵对工艺腔进行抽真空作业；其中维护条件为第一低温泵故障或第一低温泵的工作参数达到预设值。

由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明的双低温泵装置，藉由交替使用低温泵，不但使得工艺腔避免了在低温泵维护时的停机，保证生产线的正常运转，也降低了能耗，并延长了低温泵的使用寿命。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (15)

1.一种双低温泵系统，其特征在于，包括：

工艺腔；

第一低温泵，第一隔离阀以及第一抽气管，所述第一隔离阀与所述第一低温泵相连，所述第一抽气管连接于所述第一隔离阀与所述工艺腔之间；

第二低温泵，第二隔离阀以及第二抽气管，所述第二隔离阀与所述第二低温泵相连，所述第二抽气管连接于所述第二隔离阀与所述工艺腔之间；以及

控制单元，与所述第一隔离阀和第二隔离阀相连，所述控制单元判断所述第一低温泵是否满足维护条件，并在其维护条件时关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀，其中所述维护条件为所述第一低温泵故障或所述第一低温泵的工作参数达到预设值。

2.根据权利要求1所述的双低温泵系统，其特征在于，所述控制单元包括：

检测单元，连接所述第一低温泵和所述第二低温泵，用于检测所述第一低温泵和所述第二低温泵的工作状态；

判断单元，与所述检测单元相接，根据所述第一低温泵和所述第二低温泵的工作状态判断其是否满足维护条件；以及

执行单元，与所述判断单元，所述第一隔离阀和所述第二隔离阀相接，当所述第一低温泵的工作状态满足维护条件时，关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀。

3.根据权利要求2所述的双低温泵系统，其特征在于，所述检测单元包括计数模块，用以对所述第一低温泵及所述第二低温泵的工作参数计数。

4.根据权利要求4所述的双低温泵系统，其特征在于，所述判断单元比较所述第一低温泵工作参数的计数值及所述预设值，当所述第一低温泵工作参数的计数值达到所述预设值时，判断所述第一低温泵满足维护条件，所述判断单元发出信号使所述计数单元停止对所述第一低温泵工作参数计数。

5.根据权利要求5所述的双低温泵系统，其特征在于，所述检测单元还包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器连接所述第一低温泵和所述计数模块，用于检测所述第一低温泵的气压；所述第二压力传感器连接所述第二低温泵和所述计数模块，用于检测所述第二低温泵的气压；当所述第一压力传感器或第二压力传感器检测到所述第一低温泵或第二低温泵内的气压变化时，发出信号使所述计数模块开始对所述第一低温泵或第二低温泵的工作参数计数。

6.根据权利要求5所述的双低温泵系统，其特征在于，所述执行单元与所述计数单元相连，当所述执行单元打开所述第一隔离阀或第二隔离阀的同时发送信号至所述计数模块使其开始对所述第一低温泵或第二低温泵的工作参数计数。

7.根据权利要求1所述的双低温泵系统，其特征在于，所述控制单元包括：

故障检测单元，连接所述第一低温泵和所述第二低温泵，用于检测所述第一低温泵和所述第二低温泵是否发生故障；

执行单元，与所述故障检测单元，所述第一隔离阀和所述第二隔离阀相接，当所述第一低温泵发生故障时，关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀。

8.根据权利要求2或7所述的双低温泵系统，其特征在于，所述控制单元的执行单元与所述第一低温泵及所述第二低温泵相连，当所述判断单元判断所述第一低温泵满足维护条件时，所述执行单元停止所述第一低温泵运行。

9.根据权利要求1所述的双低温泵系统，其特征在于，

所述第一抽气管与第二抽气管通过焊接相连通。

10.根据权利要求1所述的双低温泵系统，其特征在于，所述第一抽气管与所述工艺腔、第一隔离阀、第一低温泵的连接方式为螺纹连接；所述第二抽气管与所述工艺腔、第二隔离阀、第二低温泵的连接方式为螺纹连接。

11.一种双低温泵系统的控制方法，应用于具有第一低温泵和第二低温泵的双低温泵控制系统，所述第一低温泵通过第一隔离阀连接于工艺腔，所述第二低温泵通过第二隔离阀连接于工艺腔，其特征在于，所述运作方法包括以下步骤：

打开所述第一隔离阀，关闭所述第二隔离阀，使所述第一低温泵对所述工艺腔进行抽气；

判断所述第一低温泵是否满足维护条件，当满足维护条件时，关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀，使所述第二低温泵对所述工艺腔进行抽气；

其中所述维护条件为所述第一低温泵故障或所述第一低温泵的工作参数达到预设值。

12.根据权利要求11所述的双低温泵系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测到所述第一低温泵的气压变化时，开始对所述第一低温泵的工作参数进行计数；

当所述第一低温泵的工作参数的计数值达到所述预设值时，关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀使所述第二低温泵对所述工艺腔进行抽气。

13.根据权利要求11所述的双低温泵系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第一隔离阀打开时，开始对所述第一低温泵的工作参数进行计数；

当所述第一低温泵的工作参数达到所述预设值时，关闭所述第一隔离阀同时打开所述第二隔离阀使所述第二低温泵对所述工艺腔进行抽气。

14.根据权利要求12或13所述的双低温泵系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第一低温泵的工作参数达到预设值时，停止对所述第一低温泵的工作参数计数。

15.根据权利要求11所述的双低温泵系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括当判断所述第一低温泵满足维护条件时，停止所述第一低温泵运行。

Images