CN104032283B - 一种大面积平板式pecvd设备反应腔压力的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大面积平板式PECVD设备反应腔压力的控制装置，包括反应腔体，所述反应腔体入口端与送气系统连通，所述反应腔体出口端通过气路管道与真空泵连通，所述反应腔体与所述真空泵之间的气路管道上安装有真空蝶阀；所述真空蝶阀与所述反应腔体之间的气路管道与微调气路连通，所述微调气路由质量流量控制器和相应的管道组成。所述的反应腔体出口端气路管道安装有压力传感器；所述真空蝶阀的电子执行器、微调气路中的质量流量控制器与控制器连接。本发明实现了PECVD工艺准备阶段反应室压力的快速降低和工艺过程中反应腔真空度的精确控制功能。

Description

一种大面积平板式PECVD设备反应腔压力的控制装置
技术领域
本发明涉及电子半导体生产专用装备领域,特别是一种大面积平板式PECVD设备反应腔压力的快速、精确控制装置，能够实现过程准备阶段反应室压力的快速降低和工艺过程中反应腔真空度的精确控制功能。
背景技术
PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)即等离子体增强化学气相淀积，是在低压环境下，利用射频辉光放电将反应气体进行电离，形成具有较强活性的离子化的气体，经过一系列化学反应后在样品表面形成固态薄膜的方法。
平板式PECVD是PECV设备中的一种，具有气体利用率高、工艺性能优异、易于大面积化、生产效率高、产能大、更容易实现整线自动化等优点，能够适应未来相关产业发展要求，广泛应用于光伏、OLED等产业领域。
随着相关产业的迅速发展，平板式PECVD设备技术水平不断提升，反应腔尺寸规格越来越大，产能越来越高，目前，平板式PECVD设备已由半导体产业最初的单片机到现在的采用多反应腔并联结构的大面积（2200mm×2600mm）生产的商业化机型，为了适应未来整线大生产的发展潮流，平板式PECVD设备的反应室尺寸规格及生产能力还会进一步提升。PECVD工作时，在工艺准备阶段反应室要求处于很高真空度，而工艺过程中（通工艺气体）则对反应室气压的精确性要求很高，反应腔体的大面积化对平板式PECVD腔体压力控制的快速性和精确性均提出了很高的要求。
（１）快速性
在过程准备阶段反应室要求处于较高真空度，为了提高设备生产效率和产能，平板式PECVD设备的抽真空时间要尽可能缩短，以提高设备的运行效率和产能；
（２）精确性
精确的反应腔真空度控制是成膜质量的关键因素之一，反应腔内真空度的精确性对于成膜厚度均匀性、电化学特性都有着非常重要的影响，尤其是在腔体体积较大的大面积成膜工艺中，真空度的控制更为重要。
实现大面积平板式PECVD设备过程准备阶段反应室压力的快速降低和工艺过程中反应腔真空度的精确控制，符合平板式PECVD设备高效、高均匀性成膜的技术需求，适应未来整线大生产的发展趋势。
传统的通过直接调节蝶阀的开启度（气阻）改变抽速来控制真空度的方法，由于蝶阀调非线性、重复性差，不适合精确控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种大面积平板式PECVD设备反应腔压力的控制装置，实现PECVD过程准备阶段反应室压力的快速降低和工艺过程中反应腔真空度的精确控制功能，满足大面积平板式PECVD高效、高均匀性成膜技术需求，适应未来整线大生产的发展要求。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大面积平板式PECVD设备反应腔压力的控制装置，包括反应腔体，所述反应腔体入口端与送气系统连通，所述反应腔体出口端通过气路管道与真空泵连通，所述反应腔体与所述真空泵之间的气路管道上安装有真空蝶阀；所述真空蝶阀、反应腔体之间的气路管道与微调气路连通；所述的微调气路包括质量流量控制器和与所述质量流量控制器气路接口连通的管道；所述的反应腔体出口端气路管道内安装有压力传感器；所述真空蝶阀的电子执行器、质量流量控制器、压力传感器均与控制器相连接。
所述真空泵与所述真空蝶阀之间的气路管道上安装有第一气动阀；所述微调气路上安装有第二气动阀；气动阀可以控制各管道的通断。
蝶阀具有大通径、大流量的特点，质量流量控制器具有高精度、高稳定性和高重复性的特点，采用真空蝶阀+质量流量控制器相组合的结构，充分利用了元件特点，构成了大、小流量通路。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明实现了大、小流量调节通路连接，气路结构简单，成本低廉，不仅适用于新型平板式PECVD设备设计，也可以在已购原有机型真空系统基础上进行技术升级改造，推广应用简便；采用大通径的真空蝶阀及真空泵实现平板式PECVD设备工艺准备阶段反应腔压力快速降低，从而提高设备的运行效率和产能；采用质量流量计及相应气路管道构成辅助气流通道，通过精确调节送入的辅助气流量（N2），来精确控制反应室的真空度，提高了设备反应腔压力的控制精度；本发明实现了PECVD过程准备阶段反应室压力的快速降低和工艺过程中反应腔真空度的精确控制功能，能满足大面积平板式PECVD高效、高均匀性成膜技术需求，适应未来整线大生产的发展要求。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图；
图2为本发明一实施例在PECVD工艺准备阶段，反应腔压力迅速降低时的气路流向示意图；
图3为本发明一实施例在PECVD工艺过程阶段，反应腔压力精确控制时的气路流向示意图；
图4为本发明一实施例在PECVD工艺准备阶段，反应腔压力快速降低时的控制框图；
图5为本发明一实施例在PECVD工艺过程阶段，反应腔真空度精确控制时的控制框图。
其中：1－真空泵，２－真空蝶阀，３－蝶阀电子执行器，４－质量流量控制器，５－压力传感器，６－控制器，７－反应腔体，８－气动阀，９－气路管道。
具体实施方式
如图1所示，本发明一实施例包括真空泵１，真空蝶阀２，蝶阀电子执行器３，质量流量控制器４，压力传感器５，控制器６，反应腔体７，第一气动阀11、第二气动阀８，气路管道９、微调气路10，其中的真空泵１、真空蝶阀２及相应气路管道构成大流量控制通道，质量流量控制器４及其气路管道构成小流量控制通道。大流量通道、小流量通道和反应腔体抽气管道三者通过“Ｔ”型接头进行连接，控制器6采用可编程控制器。
如图2～图4所示，在PECVD过程准备阶段压力快速降低时（抽真空），质量流量控制器５关闭，真空泵１、真空碟阀２及相应气路管道构成快抽回路。
由图2可见，在PECVD过程准备阶段反应腔压力快速降低时，小流量通路关闭，大流量通路中的真空蝶阀开启，通过大流量通路对反应腔进行快抽，反应腔压力快速降低。
由图3可见，在PECVD工艺过程中反应腔真空度的精确控制时，真空泵的抽速和蝶阀的开启度（气阻）不变，由质量流量控制器4及相应气路管道构成辅助气流，引用辅助气流（N2）送入管路，由质量流量计调节送入的气流量（N2）来精确控制反应室的真空度。
如图4所示，在PECVD过程准备阶段反应腔压力快速降低时，由真空泵、真空碟阀、电子执行器、压力传感器、控制器构成压力控制回路。
如图5所示，在PECVD工艺过程中反应腔真空度的精确控制时，由所述的质量流量控制器4及相应气路管道构成辅助气流（N2）。由压力控制器、压力传感器、质量流量控制器构成压力闭环节控制系统，对反应腔压力进行精确的闭环反馈调节。

Claims (3)

1.一种大面积平板式PECVD设备反应腔压力的控制装置，包括反应腔体（7），其特征在于，所述反应腔体（7）入口端与送气系统连通，所述反应腔体（7）出口端通过气路管道（9）与真空泵（1）连通，所述反应腔体（7）与所述真空泵（1）之间的气路管道（9）上安装有真空蝶阀（2）；所述真空蝶阀（2）、反应腔体（7）之间的气路管道（9）与微调气路（10）连通；所述的微调气路（10）包括质量流量控制器（4）和与所述质量流量控制器（4）气路接口连通的管道；所述的反应腔体（7）出口端气路管道（9）内安装有压力传感器（5）；所述真空蝶阀（2）的电子执行器、质量流量控制器（4）、压力传感器（5）均与控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的大面积平板式PECVD设备反应腔压力的控制装置，其特征在于，所述真空泵（1）与所述真空蝶阀（2）之间的气路管道（9）上安装有第一气动阀（11）。
3.根据权利要求1或2所述的大面积平板式PECVD设备反应腔压力的控制装置，其特征在于，所述微调气路上安装有第二气动阀（8）。
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