CN104733347B - 半导体加工设备中气体切换的装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体加工设备中气体切换的装置、方法及系统。其中方法包括读取工艺表单中半导体加工的工艺步骤，及每一工艺步骤中每一气路的气体流量值；同步设置第一工艺步骤中气路的气体流量值，并异步设置后一工艺步骤中气路的气体流量值；第一工艺步骤执行完成之后，继续执行后一工艺步骤；同步设置当前工艺步骤中气路的气体流量值，并异步设置后一工艺步骤中气路的气体流量值；当前工艺步骤执行完成之后，继续执行工艺表单中的后一工艺步骤，直至完成工艺表单中的所有工艺任务。本发明实现了半导体加工过程中气体切换时只需操作两个控制阀，大大缩短工艺步骤间气体切换的时间，提高半导体加工的生产效率。

Description

半导体加工设备中气体切换的装置、方法及系统

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体加工设备中气体切换的装置、方法及系统。

背景技术

在3D IC（Integrated Circuit,集成电路，半导体元件产品的统称）的制造过程中，TSV（Through Silicon Via，通过硅片通道）刻蚀是必不可少的一个步骤，这种高深宽比的刻蚀要求，普通工艺是无法达到的，常用的一种方法是采用BOSCH工艺来实现。由于BOSCH工艺的沉积步和刻蚀步的持续时间都很短，某些情况下单步甚至只有1秒钟时间，这就要求工艺步骤之间切换速度非常快，各个步骤中的工艺条件就需要在更短时间内实现切换并稳定，比如气体流量值。工艺气体的种类和流量是工艺步骤的主要参数之一。

BOSCH工艺要求工艺过程中的沉积步和刻蚀步可以循环多次，在步与步之间气体流量值的切换会很频繁。对气体快速切换的要求很高，因此气体切换的速度受到越来越广泛的关注。

发明内容

为解决半导体加工设备中气体切换速度需进一步提高的问题，本发明提出了一种半导体加工设备中气体切换的装置、方法及系统。

为实现本发明目的提供的一种半导体加工设备中气体切换的装置包括：流量控制器、前端控制阀及后端控制阀，还包括排气控制阀；

所述流量控制器在所述前端控制阀及所述后端控制阀之间，与所述前端控制阀及所述后端控制阀连接，控制进入工艺腔室的气体流量值；

所述后端控制阀一端与所述流量控制器连接，另一端与压缩气体输入设备连接，控制气体是否进入所述流量控制器；

所述前端控制阀一端与所述流量控制器连接，另一端与通向工艺腔室的管路连接，控制通过所述流量控制器的气体是否流向工艺腔室；

所述排气控制阀一端与所述前端控制阀并列与所述流量控制器连接，另一端与干泵连接。

在其中一个实施例中，每种气体对应一个气路，所述一个气路包括：一个流量控制器、一个前端控制阀、一个后端控制阀以及一个排气控制阀；

所述气体为一种气体或两种以上混合气体。

利用所述的半导体加工设备中气体切换的装置对半导体加工设备中的气体进行切换的一种半导体加工设备中气体切换的方法，包括以下步骤：

S100，读取工艺表单中半导体加工的工艺步骤，及每一工艺步骤中每一气路的气体流量值；

S200，根据所述每一气路的气体流量值设置工艺表单中第一工艺步骤中的气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述第一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的前端控制阀及后端控制阀；异步设置所述工艺表单中第一工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且第一工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的后端控制阀及排气控制阀；

S300，所述第一工艺步骤执行完成后，按步骤S400执行所述工艺表单中的后一工艺步骤；

S400，关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值；并异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零；异步设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，打开所述气路的后端控制阀及所述排气控制阀；

S500，步骤S400中当前工艺步骤完成之后，按步骤S400执行所述工艺表单中后一工艺步骤，直至完成工艺表单中的所有工艺任务。

在其中一个实施例中，步骤S200包括以下步骤：

S210，根据所述工艺表单中的气体流量值，判断所述工艺表单中的第一工艺步骤中的每一气路的气体流量值是否为零，当所述工艺表单中的第一工艺步骤中的气路的气体流量值不为零时，执行步骤S220对气路进行设置；否则不对气路进行设置；

S220，设置气路的流量控制器为所述工艺表单中第一工艺步骤中气路对应的气体流量值，并打开所述气路的前端控制阀及后端控制阀；

S230，根据所述工艺表单中的气体流量值，异步检测出所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路；

S240，异步设置所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述工艺表单中对应气路的气体流量值，并打开所述气路的后端控制阀及前端控制阀。

在其中一个实施例中，步骤S400包括以下步骤：

S410，关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；

S420，将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值；

S430，异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零;

S440，异步设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值；

S450，打开所述当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀及所述排气控制阀。

基于同一发明构思的一种半导体加工设备中气体切换的系统，包括所述半导体加工设备中气体切换的装置，还包括读取模块，第一设置模块，第一执行模块，第二设置模块，第二执行模块；

所述读取模块，用于读取工艺表单中半导体加工的工艺步骤，及每一工艺步骤中每一气路的气体流量值；

所述第一设置模块，用于根据所述每一气路的气体流量值设置工艺表单中第一工艺步骤中的气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述第一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的前端控制阀及后端控制阀；异步设置所述工艺表单中第一工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且第一工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的后端控制阀及排气控制阀；

所述第一执行模块，用于所述第一工艺步骤执行完成后，控制启动第二设置模块执行所述工艺表单中的后一工艺步骤；

所述第二设置模块，用于关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值；并异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零；异步设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，打开所述气路的后端控制阀及所述排气控制阀；

所述第二执行模块，用于判断第二设置模块中执行的当前的工艺步骤完成后，利用第二设置模块执行所述工艺表单中后一工艺步骤，直至完成工艺表单中的所有工艺任务。

在其中一个实施例中，所述第一设置模块包括第一设置子模块，第二设置子模块，第三设置子模块及第四设置子模块，其中：

所述第一设置子模块，用于根据所述工艺表单中的气体流量值，判断所述工艺表单中的第一工艺步骤中的每一气路的气体流量值是否为零，当所述工艺表单中的第一工艺步骤中的气路的气体流量值不为零时，则利用第二设置子模块对气路进行设置；否则不对气路进行设置；

所述第二设置子模块，用于设置气路的流量控制器为所述工艺表单中第一工艺步骤中气路对应的气体流量值，并打开所述气路的前端控制阀及后端控制阀；

所述第三设置子模块，用于根据所述工艺表单中的气体流量值，异步检测出所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路；

所述第四设置子模块，用于异步设置所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述工艺表单中对应气路的气体流量值，并打开所述气路的后端控制阀及前端控制阀。

在其中一个实施例中，所述第二设置模块包括第五设置子模块，第六设置子模块，第七设置子模块，第八设置子模块及第九设置子模块，其中：

所述第五设置子模块，用于关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；

所述第六设置子模块，用于将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值；

所述第七设置子模块，用于异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零;

所述第八设置子模块，用于设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值；

所述第九设置子模块，用于打开所述当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀及所述排气控制阀。

本发明的有益效果包括：

本发明提供的一种半导体加工设备中气体切换的装置、方法及系统，通过在半导体加工工艺气路的流量控制器和工艺腔室之间增加排气控制阀及相应气路，在当前工艺步骤执行过程中异步对后一工艺步骤进行设置，实现半导体加工过程中气体切换时基本控制两个控制阀即可，大大缩短工艺步骤间气体切换的时间，提高半导体加工的生产效率。

附图说明

图1为本发明一种半导体加工设备中气体切换的装置的一具体实施例的结构示意图；

图2为本发明一种半导体加工设备中气体切换的方法的一具体实施例的流程图；

图3为本发明一种半导体加工设备中气体切换的方法的另一具体实施例的流程图；

图4为本发明一种半导体加工设备中气体切换的系统的一具体实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例的半导体加工设备中气体切换的装置、方法及系统的具体实施方式进行说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的半导体加工设备中气体切换的装置100，包括流量控制器，前端控制阀，后端控制阀，及排气控制阀。

所述流量控制器在所述前端控制阀及所述后端控制阀之间，与所述前端控制阀及所述后端控制阀连接，控制进入工艺腔室的气体流量值；

所述后端控制阀一端与所述流量控制器连接，另一端与压缩气体输入设备连接，控制气体是否进入所述流量控制器；

所述前端控制阀一端与所述流量控制器连接，另一端与通向工艺腔室的管路连接，控制通过所述流量控制器的气体是否流向工艺腔室；

所述排气控制阀一端与所述前端控制阀并列与所述流量控制器连接，另一端与干泵连接。

作为一种可实施方式，半导体加工设备中加入到工艺腔室中的气体为至少一种，每种气体对应一个气路，每个气路包括：一个流量控制器、一个前端控制阀、一个后端控制阀以及一个排气控制阀。

如图1所示的半导体加工设备中，后端控制阀包括V12，V22，V32，V42，……前端控制阀包括V11，V21，V31，V41……，流量控制器MFC1，MFC2，MFC3，MFC4。后端控制阀V12，流量控制器MFC1，前端控制阀V11，以及排气控制阀V13在一条气路中；后端控制阀V22，流量控制器MFC2，前端控制阀V21，以及排气控制阀V23在另一条气路中，图中已画出4条较为完整的半导体加工设备中的气路，还包括其他未在图中注明的一条或者多条气路。

在半导体加工工艺过程中，可通过每条气路向工艺腔室中通入工艺气体，一般通过每一气路通入一种工艺气体，也可以通入两种以上的混合气体。

利用上述半导体加工设备中气体切换的装置本发明实施例还提供一种对半导体加工设备中的气体进行切换的半导体加工设备中气体切换的方法。

本发明实施例的一种半导体加工设备中的气体切换的方法，如图2所示，包括以下步骤：

S100，读取工艺表单中半导体加工的工艺步骤，及每一工艺步骤中每一气路的气体流量值。

如表1所示的半导体加工工艺的工艺表单，在半导体加工程序启动后，读取半导体加工工艺表单中的工艺步骤参数及每一工艺步骤中的气体流量值，尤其是获得工艺表单中第一工艺步骤中的每一路的气体流量值，及第二工艺步骤中的每一气路的气体流量值。以便后续对半导体加工设备的气路按照第一工艺步骤中气路的气体流量值进行设置。

表1工艺表单

如在表1所示的工艺表单中，包含3个工艺步骤，步骤1（step1）中的气路1的气体流量值为10sccm其他气路中的气体流量值为0，步骤2中气路2的气体流量值为30，气路3的气体流量值为10，气路1的气体流量值为0，各个工艺步骤的工艺加工时间都是10秒。后续根据所读取的气体流量值对气路进行切换设置。

S200，根据所述每一气路的气体流量值设置工艺表单中第一工艺步骤中的气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述第一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的前端控制阀及后端控制阀；异步设置所述工艺表单中第一工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且第一工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的后端控制阀及排气控制阀。

作为一种可实施方式，步骤S200具体包括以下步骤：

S210，根据所述工艺表单中的气体流量值，判断所述工艺表单中的第一工艺步骤中的每一气路的气体流量值是否为零，当所述工艺表单中的第一工艺步骤中的气路的气体流量值不为零时，执行步骤S220对气路进行设置；否则不对气路进行设置。

半导体加工工艺开始后，根据读取的工艺表单中第一工艺步骤中每路气路的气体流量值，判断每一气路的气体流量值是否不为零，对不为零的气路进行设置，不对气体流量值为零的气路进行设置。

S220，设置气路的流量控制器为所述工艺表单中第一工艺步骤中气路对应的气体流量值，并打开所述气路的前端控制阀及后端控制阀。

根据所读取的工艺表单中的中第一步骤中非零的气体流量值对设备气路进行设置，将气路对应的流量控制器设置为工艺表单中的气体流量值，并打开气路的前端控制阀和后端控制阀。

如表1所示的工艺表单，将气路一对应的流量控制器MFC1的流量值设置为10，并打开图1中所示的气路1中的后端控制阀V12及前端控制阀V11，在半导体加工设备中其他部件正常工作的情况下，气路1中的气体通过后端控制阀V12，进入到流量控制器MFC1，再通过前端控制阀V11，控制阀V5，最后经过final控制阀进入到工艺腔室中，则在气体流量值稳定后工艺腔室开始加工工艺。

此处需要说明的是，半导体加工设备的初始状态中，设备中的所有控制阀均关闭，以免造成工艺气体的浪费。

S230，根据所述工艺表单中的气体流量值，异步检测出所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路。

根据所读取的工艺表单中的的气体流量值，异步检测当前工艺步骤的后一步骤中不为零且当前步骤中气体流量值为零的气路。

对于表1中的工艺表单，则对工艺步骤1中的气体流量值进行设置，并异步检测出步骤1中气体流量值为零且步骤2中气体流量值不为零的气路，以便后续对其进行设置。

S240，异步设置所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述工艺表单中对应气路的气体流量值，并打开所述气路的后端控制阀及前端控制阀。

对于表1中的工艺表单，则异步设置步骤2中气体流量值不为零且步骤1中气体流量值为零的气路2，气路3的气体流量值分别为30，10，单位为sccm。

此处需要说明的是，采用异步的方式对当前工艺步骤的后一工艺步骤中的气体流量进行设置。所述异步的含义是，主线程是顺序执行的，在主线程执行的过程中，另起一个线程，完成异步的操作，异步操作不会占用主线程的时间。在本发明实施例中，在对当前工艺步骤的后一工艺步骤中的气体流量进行设置为异步操作，其操作过程不占用主线程，即对当前工艺步骤的气体流量设置的和工艺腔室进行工艺加工的过程。

因此，异步对后一工艺步骤中的气体流量进行设置，缩短了后一工艺步骤开始前进行气体切换的时间。

S300，所述第一工艺步骤执行完成后，按步骤S400执行所述工艺表单中的后一工艺步骤。

根据所读取的工艺表单中的工艺步骤，当工艺腔室完成当前的工艺加工步骤后，则对半导体加工设备进行气路的切换，准备执行后一工艺步骤。对于表1中的工艺表单，执行完成stept1之后，则进行气体切换，准备执行后一工艺加工步骤。

S400，关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值为当前工艺步骤中的气体流量值；并异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零；异步设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，打开所述气路的后端控制阀及所述排气控制阀。

作为一种可实施方式，步骤S400包括以下步骤：

S410，关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀。

在对当前工艺步骤的气体流量值进行设置之前，首先关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零，且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀。如图1所示，关闭气路的前端控制阀，则切断了气体与工艺腔室之间的连通，气体不再进入工艺腔室。

对于表1中的工艺表单，工艺步骤1完成之后，对半导体加工设备进行气体切换，为工艺腔室进行步骤2的工艺加工做准备。首先关闭气路1的前端控制阀V11。阻止气路1中的气体继续进入工艺腔室中。

S420，将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值。

打开当前步骤中不为零的气路的前端控制阀，使工艺气体进入到工艺腔室中，并关闭其排气控制阀，使气体不再通过干泵抽抽走。

此处需要说明的是，在步骤S200中已经对此处需要打开前端控制阀的气路的气体流量值进行了设置，且已经打开气路的后端控制阀，此时只需打开气路的前端控制阀，关闭排气控制阀气体即会按照工表表单中设定的气体流量进入到工艺腔室中。在传统半导体加工设备中气体切换中需要打开前端控制阀，后端控制，并需要对流量控制进行气体流量设置；而在本发明实施例中只需操作两个控制阀即可，缩短了气体切换的速度，提高半导体加工的工作效率。

而对于当前步骤及前一步骤中气体流量值都不为零的气路，只需要对流量控制器的流量值进行调整，而不需任何其他的操作，缩短对气体进行切换的时间。

对于表一中的工艺表单，在从工艺步骤1到工艺步骤2进行气体切换时，本步骤中打开气路2的前端控制阀V21，关闭排气控制阀V24;打开气路3的前端控制阀V31，关闭排气控制阀V34。

S430，异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零。

将前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀关闭，同时异步将前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器设置为零。

此处需要说明的是，在步骤S410中已经将前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀关闭，此处再将其后端控制阀关闭，并同时将流量控制器的流量值设置为零。从而将前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零额气路完全关闭，完成对其的设置。且对所述气路进行的此步骤中的设置为异步设置，步骤S410为同步设置，在保证及时切断不使用气路的前提下，大大缩短关闭气路所需时间，提高半导体加工的工作效率。

对于表1中的工艺表单，在本步骤中需要关闭气路1的后端控制阀V12，并将其流量控制器MFC1设置为零。

S440，异步设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值。

与步骤S200相类似，对工艺表单中后一工艺步骤中的气体流量值进行提前设置，并进行异步操作，缩短在与后一工艺步骤进行气体切换时所用时间。

对于表1中的工艺表单，在执行步骤2时，对步骤3的气体流量进行异步设置。

S450，打开所述当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀及所述排气控制阀。

对当前工艺步骤的后一工艺步骤中的气体流量值进行设置之后，打开所述气路的排气控制阀，使气体通过后端控制阀进入流量控制器MFC，在经过排气控制阀由干泵抽走。而此时前端控制阀是关闭的，气体不能进入到工艺腔室中，保证进入工艺腔室中的气体为当前工艺步骤所需的气体，保证半导体工艺加工正常程序。

S500，步骤S400中当前工艺步骤完成之后，按步骤S400执行所述工艺表单中后一工艺步骤，直至完成工艺表单中的所有工艺任务。

工艺腔室完成当前工艺步骤的加工工艺后，在按照步骤S400，对气体进行切换，从而进入后一工艺步骤，直至完成工艺表单中的所有步骤。如对于表1中的工艺表单，工艺步骤2完成之后，执行工艺步骤3，再执行工艺步骤1……。如此循环100此，完成工艺加工。

下面对表1中的工艺表单的气体切换步骤做一个整体的说明。

如图3所示，包括以下步骤：

A100，同步设置气路1的气体流量值，并设置相应阀门；

A200，异步设置气路2和气路3的气体流量值，并设置相应阀门；

打开V11阀，V12阀，设置MFC1的流量为10sccm。在Step1的10秒工艺过程中，采用异步操作的方式，打开V22阀，V23阀，V32阀，V33阀，然后把Step2中的MFC2设置30sccm，MFC3设置10sccm，此时，因为与腔室相通的V21和V31并未打开，故气体不通入工艺腔室，而是通过对应的V23阀和V33阀把工艺气体通过干泵抽走。

A300，同步关闭气路1的前端控制阀，并操作气路2的两个阀和气路3的两个阀；

A400，异步关闭气路1的流量控制器，及相应阀门，并设置气路4的气体流量值；

首先关闭V11阀，然后打开V21阀，打开V31阀，关闭V23阀，关闭V33阀；在Step2的10秒工艺过程中，采用异步操作的方式，根据Step3的参数的含义，打开V42阀，打开V43阀，设置MFC4的流量为40sccm；同时采用异步操作的方式关闭V12阀，设置MFC1的流量为0sccm。

A500，同步关闭气路2和气路3的前端控制阀，并操作气路4的两个阀；

A600，异步关闭气路2和气路3的流量控制器，及相应阀门，并设置气路1的气体流量值；

首先关闭V21阀，关闭V31阀，然后打开V41阀，关闭V43阀；在Step3的10秒工艺过程中，采用异步操作的方式，根据下一个循环Step1的参数的含义，打开V12阀，打开V13阀，设置MFC1的流量为10sccm。

A700，同步关闭气路4的前端控制阀，并操作气路1的两个阀；

A800，异步设置气路2和气路3的气体流量值，并设置相应阀门；

循环100次直至完成工艺表单中的所有步骤。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种半导体加工设备中气体切换的系统，由于此系统解决问题的原理与前述一种半导体加工设备中气体相似，因此，该系统的实施可以通过前述方法的具体步骤实现，重复之处不再赘述。

本发明实施例的一种半导体加工设备中气体切换的系统，如图4所示，包括前述半导体加工设备中气体切换的装置100，还包括读取模块200，第一设置模块300，第一执行模块400，第二设置模块500，第二执行模块600。

所述读取模块200，用于读取工艺表单中半导体加工的工艺步骤，及每一工艺步骤中每一气路的气体流量值；

所述第一设置模块300，用于根据所述每一气路的气体流量值设置工艺表单中第一工艺步骤中的气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述第一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的前端控制阀及后端控制阀；异步设置所述工艺表单中第一工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且第一工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的后端控制阀及排气控制阀；

所述第一执行模块400，用于所述第一工艺步骤执行完成后，控制启动第二设置模块执行所述工艺表单中的后一工艺步骤；

所述第二设置模块500，用于关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值；并异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零；异步设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，打开所述气路的后端控制阀及所述排气控制阀；

所述第二执行模块600，用于判断第二设置模块中执行的当前的工艺步骤完成后，利用第二设置模块执行所述工艺表单中后一工艺步骤，直至完成工艺表单中的所有工艺任务。

作为一种可实施方式，所述第一设置模块300，包括第一设置子模块310，第二设置子模块320，第三设置子模块330及第四设置子模块340。

所述第一设置子模块310，用于根据所述工艺表单中的气体流量值，判断所述工艺表单中的第一工艺步骤中的每一气路的气体流量值是否为零，当所述工艺表单中的第一工艺步骤中的气路的气体流量值不为零时，则利用第二设置子模块对气路进行设置；否则不对气路进行设置；

所述第二设置子模块320，用于设置气路的流量控制器为所述工艺表单中第一工艺步骤中气路对应的气体流量值，并打开所述气路的前端控制阀及后端控制阀；

所述第三设置子模块330，用于根据所述工艺表单中的气体流量值，异步检测出所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路；

所述第四设置子模块340，用于异步设置所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述工艺表单中对应气路的气体流量值，并打开所述气路的后端控制阀及前端控制阀。

作为一种可实施方式，所述第二设置模块500，包括第五设置子模块510，第六设置子模块520，第七设置子模块530，第八设置子模块540及第九设置子模块550。

所述第五设置子模块510，用于关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；

所述第六设置子模块520，用于将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值。

打开当前步骤中不为零的气路的前端控制阀，使工艺气体进入到工艺腔室中，并关闭其排气控制阀，使气体不再通过干泵抽抽走。

此处需要说明的是，在前面已经通过第一设置模块对此处需要打开前端控制阀的气路的气体流量值进行了设置，且已经打开气路的后端控制阀，此时只需打开气路的前端控制阀，关闭排气控制阀气体即会按照工表表单中设定的气体流量进入到工艺腔室中。在传统半导体加工设备中气体切换中需要打开前端控制阀，后端控制，并需要对流量控制进行气体流量设置；而在本发明实施例中只需操作两个控制阀即可，缩短了气体切换的速度，提高半导体加工的工作效率。

而对于当前步骤及前一步骤中气体流量值都不为零的气路，只需要对流量控制器的流量值进行调整，而不需任何其他的操作，缩短对气体进行切换的时间。

所述第七设置子模块530，用于异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零;

所述第八设置子模块540，用于设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值；

所述第九设置子模块550，用于打开所述当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀及所述排气控制阀。

本发明实施例的半导体加工设备中气体切换的系统，通过在半导体加工工艺气路的流量控制器和工艺腔室之间增加排气控制阀及相应气路，在当前工艺步骤执行过程中异步对后一工艺步骤进行设置，实现半导体加工过程中气体切换时只需控制两个控制阀即可，大大缩短工艺步骤间气体切换的时间，提高半导体加工的生产效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种半导体加工设备中气体切换的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，读取工艺表单中半导体加工的工艺步骤，及每一工艺步骤中每一气路的气体流量值；

S200，根据所述每一气路的气体流量值设置工艺表单中第一工艺步骤中的气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述第一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的前端控制阀及后端控制阀；异步设置所述工艺表单中第一工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且第一工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的后端控制阀及排气控制阀；

S300，所述第一工艺步骤执行完成后，按步骤S400执行所述工艺表单中的后一工艺步骤；

S400，依次执行以下步骤：关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值；并异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零；异步设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，打开所述气路的后端控制阀及所述排气控制阀；

S500，步骤S400中当前工艺步骤完成之后，按步骤S400执行所述工艺表单中后一工艺步骤，直至完成工艺表单中的所有工艺任务。

2.根据权利要求1所述的半导体加工设备中气体切换的方法，其特征在于，步骤S200包括以下步骤：

S210，根据所述工艺表单中的气体流量值，判断所述工艺表单中的第一工艺步骤中的每一气路的气体流量值是否为零，当所述工艺表单中的第一工艺步骤中的气路的气体流量值不为零时，执行步骤S220对气路进行设置；否则不对气路进行设置；

S220，设置气路的流量控制器为所述工艺表单中第一工艺步骤中气路对应的气体流量值，并打开所述气路的前端控制阀及后端控制阀；

S230，根据所述工艺表单中的气体流量值，异步检测出所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路；

S240，异步设置所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述工艺表单中对应气路的气体流量值，并打开所述气路的后端控制阀及前端控制阀。

3.一种半导体加工设备中气体切换的系统，其特征在于，包括半导体加工设备中气体切换的装置，所述半导体加工设备中气体切换的装置包括流量控制器、前端控制阀、后端控制阀和排气控制阀，其中：

所述流量控制器在所述前端控制阀及所述后端控制阀之间，与所述前端控制阀及所述后端控制阀连接，控制进入工艺腔室的气体流量值；

所述后端控制阀一端与所述流量控制器连接，另一端与压缩气体输入设备连接，控制气体是否进入所述流量控制器；

所述前端控制阀一端与所述流量控制器连接，另一端与通向工艺腔室的管路连接，控制通过所述流量控制器的气体是否流向工艺腔室；

所述排气控制阀一端与所述前端控制阀并列与所述流量控制器连接，另一端与干泵连接；

还包括读取模块，第一设置模块，第一执行模块，第二设置模块，第二执行模块，其中：

所述读取模块，用于读取工艺表单中半导体加工的工艺步骤，及每一工艺步骤中每一气路的气体流量值；

所述第一设置模块，用于根据所述每一气路的气体流量值设置工艺表单中第一工艺步骤中的气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述第一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的前端控制阀及后端控制阀；异步设置所述工艺表单中第一工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且第一工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，并打开所述气体流量值不为零的气路的后端控制阀及排气控制阀；

所述第一执行模块，用于所述第一工艺步骤执行完成后，控制启动第二设置模块执行所述工艺表单中的后一工艺步骤；

所述第二设置模块，用于依次执行以下步骤：关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值；并异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零；异步设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值，打开所述气路的后端控制阀及所述排气控制阀；

所述第二执行模块，用于判断第二设置模块中执行的当前的工艺步骤完成后，利用第二设置模块执行所述工艺表单中后一工艺步骤，直至完成工艺表单中的所有工艺任务。

4.根据权利要求3所述的半导体加工设备中气体切换的系统，其特征在于，所述第一设置模块包括第一设置子模块，第二设置子模块，第三设置子模块及第四设置子模块，其中：

所述第一设置子模块，用于根据所述工艺表单中的气体流量值，判断所述工艺表单中的第一工艺步骤中的每一气路的气体流量值是否为零，当所述工艺表单中的第一工艺步骤中的气路的气体流量值不为零时，则利用第二设置子模块对气路进行设置；否则不对气路进行设置；

所述第二设置子模块，用于设置气路的流量控制器为所述工艺表单中第一工艺步骤中气路对应的气体流量值，并打开所述气路的前端控制阀及后端控制阀；

所述第三设置子模块，用于根据所述工艺表单中的气体流量值，异步检测出所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路；

所述第四设置子模块，用于异步设置所述第一工艺步骤中气体流量值为零且所述第一工艺步骤的后一工艺步骤中气体流量值不为零的气路的流量控制器为所述工艺表单中对应气路的气体流量值，并打开所述气路的后端控制阀及前端控制阀。

5.根据权利要求3所述的半导体加工设备中气体切换的系统，其特征在于，所述第二设置模块包括第五设置子模块，第六设置子模块，第七设置子模块，第八设置子模块及第九设置子模块，其中：

所述第五设置子模块，用于关闭当前工艺步骤的前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀；

所述第六设置子模块，用于将所述当前工艺步骤中气体流量值不为零且前一工艺步骤中气体流量值为零的气路的前端控制阀打开，排气控制阀关闭，调整前一工艺步骤及当前工艺步骤中都不为零的气路的流量控制器为当前工艺步骤中的气体流量值；

所述第七设置子模块，用于异步关闭所述前一工艺步骤中气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀，并将所述气路的流量控制器设置为零；

所述第八设置子模块，用于设置所述工艺表单中当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的流量控制器为所述后一工艺步骤中的气体流量值；

所述第九设置子模块，用于打开所述当前工艺步骤之后要执行的后一工艺步骤中的气体流量值不为零且当前工艺步骤中气体流量值为零的气路的后端控制阀及所述排气控制阀。