CN105552001B - 一种真空系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种真空系统，包括：第一腔室、第二腔室、第一真空泵、第二真空泵及控制设备；第一真空泵连接于第一腔室，用于正常工作状态下对第一腔室抽真空，第二真空泵连接于第二腔室，用于正常工作状态下对第二腔室抽真空，第一腔室进一步与第二真空泵连接；控制设备用于在第一真空泵异常停机状态下，使用第二真空泵同时对第一腔室和第二腔室抽真空。通过上述方式，本发明真空系统的第一腔室不会因第一真空泵的异常停机而停机，在第一真空泵修复过程中，通过第二真空泵的运作继续进行生产，从而提高系统可运作时间，提升产能。

Description

一种真空系统
技术领域
本发明涉及真空技术领域，特别涉及一种真空系统。
背景技术
多腔室的真空系统应用于半导体加工领域，利用干法刻蚀机(Dry Etcher)、化学气象沉积成膜机(Chemical Vapor Deposition，CVD)、物理气象沉积成膜机(PhysicalVapor Deposition，PVD)等真空系统对半导体加工材料在真空环境下进行加工。在多腔室的真空系统中，通常采用独立的真空泵对某一腔室抽真空，通过不断改变泵内吸气空腔的体积，使被抽腔室内气体的体积不断膨胀，从而获得需要的真空环境，长时间的运转会使真空泵由于温度异常或背压高等原因异常停机，导致相应的腔室也停止工作，无法进行生产，而对真空泵修复的过程耗时一般较长，降低真空系统的可运作时间，影响生产产能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空系统，旨在解决因真空泵异常停机时，导致相应的腔室无法继续工作的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种真空系统，包括：
第一腔室、第二腔室、第一真空泵、第二真空泵及控制设备；
第一真空泵连接于第一腔室，用于正常工作状态下对第一腔室抽真空，第二真空泵连接于第二腔室，用于正常工作状态下对第二腔室抽真空，第一腔室进一步与第二真空泵连接；
控制设备用于在第一真空泵异常停机状态下，使用第二真空泵同时对第一腔室和第二腔室抽真空。
其中，第一真空泵通过第一管路直接或间接与第一腔室连接，第二真空泵通过第二管路直接或间接与第二腔室连接，控制设备检测第一真空泵是否处于正常工作状态下，在第一真空泵处于正常工作状态时控制第一管路与第二真空泵不连通，在第一真空泵异常停机状态下，使第一管路与第二真空泵连通。
其中，第一管路上设有第一阀门，第二管路上设有第二阀门，第一阀门和第二阀门之间连接有第三管路，并且控制设备连接第一阀门和第二阀门，其中控制设备在第一真空泵处于正常工作状态下时，控制第一阀门使第一真空泵与第一腔室之间维持连通状态，并且控制第一阀门和第二阀门使第三管路与第一管路不连通，在第一真空泵处于异常停机状态时，控制第一阀门使第一真空泵与第一腔室之间维持不连通状态，并且控制第一阀门和第二阀门使第三管路与第一管路和第二管路连通。
其中，第一阀门至少包括第一端口、第二端口、第三端口，第二阀门至少包括第四端口、第五端口、第六端口，第一端口及第二端口通过第一管路分别连接第一腔室及第一真空泵，第四端口及第五端口通过第二管路分别连接第二腔室及第二真空泵，第三端口及第六端口之间连接有第三管路；
其中控制设备在第一真空泵处于正常工作状态下时，控制第一阀门的第一端口与第二端口维持连通状态，并且控制第一端口和第三端口不连通，第二阀门的第五端口和第六端口不连通，在第一真空泵处于异常停机状态时，控制第一阀门的第一端口和第二端口维持不连通状态，并且控制第一端口和第三端口连通，控制第二阀门的第五端口和第六端口连通。
其中，第一阀门及第二阀门为T型三通阀。
其中，第一腔室与第一阀门之间连接有分子泵，分子泵与第一真空泵或第二真空泵同时对第一腔室抽真空。
其中，第一腔室为工艺腔室，第二腔室为传送腔室，第一腔室与第二腔室串联连接。
其中，第一真空泵及第二真空泵为干式机械泵。
其中，第一真空泵及第二真空泵分别连接废气处理装置。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明真空系统通过第一真空泵与第一腔室连接，用于正常工作状态下对第一腔室抽真空，第二真空泵与第二腔室连接，用于正常工作状态下对第二腔室抽真空，进一步通过第一腔室与第二真空泵连接，利用控制设备在第一真空泵异常停机状态下，使用第二真空泵同时对第一腔室和第二腔室抽真空，使得第一腔室不会因第一真空泵的异常停机而停机，在第一真空泵修复过程中，通过第二真空泵的运作继续进行生产，从而提高整个系统的可运作时间，提升产能。
附图说明
图1是本发明真空系统实施例一的结构示意图；
图2是本发明真空系统实施例一的结构示意图；
图3是本发明真空系统实施例二的结构示意图；
图4是本发明真空系统实施例三的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种真空系统做进一步详细描述。
如图1所示，本发明真空系统实施例一，包括：
第一腔室11、第二腔室12、第一真空泵13、第二真空泵14及控制设备15；
第一真空泵13连接于第一腔室11，用于正常工作状态下对第一腔室11抽真空，第二真空泵14连接于第二腔室12，用于正常工作状态下对第二腔室12抽真空，第一腔室11进一步与第二真空泵14连接；
控制设备15用于在第一真空泵13异常停机状态下，使用第二真空泵14同时对第一腔室11和第二腔室12抽真空。
正常工作状态下，第一腔室11与第一真空泵13维持连通状态，与第二真空泵14连接但不连通，第一真空泵13独立对第一腔室11抽真空，第二腔室12与第二真空泵14维持连通状态，第二真空泵14独立对第二腔室12抽真空，当第一真空泵13处于异常停机状态下，而第一腔室11无异常时，利用控制设备15使第一腔室11与第二真空泵14连通，从而使第二真空泵14同时对第一腔室11和第二腔室12抽真空。这里所述的第一、第二是相对概念，上述的两个真空泵中其中一个异常停机时，另一个真空泵均可实现同时对两个腔室抽真空。
图1所示的连接关系是一种示意关系，基于不同的实现方式，可选多种连接方式，比如控制设备15与第二真空泵14的连接，可直接连接，也可间接连接，中间可有其他的一些连接部件，控制设备15通过与第二真空泵14的连接实现控制，使第二真空泵14在第一真空泵13异常停机的状态下，同时对第一腔室11和第二腔室12抽真空。
具体地，如图2所示，第一真空泵13通过第一管路18与第一腔室11连接，第二真空泵14通过第二管路19与第二腔室12连接，在第一管路18上设有第一阀门16，第二管路19上设有第二阀门17，第一阀门16和第二阀门17之间连接有第三管路20，控制设备15连接第一阀门16和第二阀门17，对两个阀门进行控制。
其中，为了使第一真空泵13更好地对第一腔室11抽真空，在第一真空泵13和第一腔室11之间还可连接有其他真空泵或控制设备，第二真空泵14和第二腔室12之间也可连接有其他真空泵或控制设备。
控制设备15对第一真空泵13进行检测，可通过压力表、流量表反馈的数值进行检测，判断第一真空泵13是否处于正常工作状态下，在第一真空泵13处于正常工作状态时控制第一管路18与第二真空泵14不连通，也即通过控制第一阀门16使第一真空泵13与第一腔室11之间维持连通状态，并且控制第一阀门16和第二阀门17使第三管路20和第一管路18不连通，从而使第一真空泵13独立对第一腔室11抽真空，控制第二阀门17使第二真空泵14与第二腔室12之间维持连通状态，第二真空泵14独立对第二腔室12抽真空；在第一真空泵13异常停机状态下，使第一管路18和第二真空泵14连通，也即通过控制第一阀门16使第一真空泵13与第一腔室11之间维持不连通状态，并且控制第一阀门16和第二阀门17使第三管路20与第一管路18和第二管路19连通，从而使第二真空泵14同时对第一腔室11和第二腔室12抽真空。
其中，第一管路18、第二管路19和第三管路20可选真空管，真空管是一种电子元件，真空管之间的连接需要通过连接管件如阀门等。第一阀门16设在第一管路18上，将第一管路18一分为二，第二阀门17设在第二管路19上，将第二管路19一分为二，第一阀门16和第二阀门17之间还连接有第三管路20，因此选择的第一阀门16和第二阀门17各自至少包括三个端口。
第一阀门16至少包括第一端口1、第二端口2、第三端口3，第二阀门17至少包括第四端口4、第五端口5、第六端口6，第一端口1及第二端口2通过第一管路18分别连接第一腔室11及第一真空泵13，第四端口4及第五端口5通过第二管路19分别连接第二腔室12及第二真空泵14，第三端口3及第六端口6之间连接有第三管路20。第一阀门16和第二阀门17可选T型三通阀，包括一个入口端、两个出口端，控制T型三通阀可使入口端和其中一个出口端连通，也可使入口端同时和两个出口端连通。
控制设备15可选PLC逻辑控制器15，将第一阀门16和第二阀门17的连接端通过导线分别连接PLC逻辑控制器15的不同控制端，当检测到第一真空泵13处在正常工作状态下时，PLC逻辑控制器15发出控制指令使第一阀门16的第一端口1和第二端口2维持连通状态，并且控制第一端口1和第三端口3不连通，使第一管路18与第三管路20不连通，从而使第一真空泵13独立对第一腔室11抽真空，第二阀门17的第五端口5和第六端口6维持在不连通状态，第四端口4和第五端口5维持在连通状态使第二真空泵14独立对第二腔室12抽真空；
当检测到第一真空泵13处于异常停机状态时，PLC逻辑控制器15发出控制指令使第一阀门16的第一端口1和第二端口2维持在不连通状态，并且控制第一端口1和第三端口3连通，同时控制第二阀门17的第五端口5和第六端口6连通，使第二真空泵14同时对第一腔室11和第二腔室12抽真空。
利用控制设备15对第一真空泵13的工作状态进行检测，在第一真空泵13异常停机而第一腔室11无异常时，通过第一腔室11与第二真空泵14的连接使第二真空泵14同时对第一腔室11和第二腔室12抽真空，使得第一腔室11不受第一真空泵13停机修复的影响继续进行生产工作，提高系统可运作时间，提升产能。
如图3所示，本发明真空系统实施例二，列举一种干蚀刻真空系统，包括：第一腔室201、第二腔室202、第一真空泵203、第二真空泵204和控制设备207，其中第一腔室201是工艺腔室201，第二腔室202是传送腔室202、第一真空泵203是第一干式机械泵(简称干泵)203，第二真空泵204是第二干泵204，控制设备207是PLC逻辑控制器207。
工艺腔室201和传送腔室202串联连接，生产时原料通过传送腔室202运送到工艺腔室201进行加工，工艺腔室201加工完成的样品再通过传送腔室202传送出来。工艺腔室201和第一干泵203之间连接有第一管路211，第一管路211上设有第一阀门208和第三阀门210，靠近第一干泵203的是第一阀门208，靠近工艺腔室201的是第三阀门210，在第一阀门208和第三阀门210之间的第一管路211上连接有自动功率控制电路(Advanced ProcessControl，APC)205和分子泵206，在第一阀门208和第三阀门210的端口之间连接有第四管路212。
传送腔室202和第二干泵204之间连接有第二管路213，第二管路213上设有第二阀门209，第二阀门209和第一阀门208之间连接有第三管路214。第一干泵203和第二干泵204还分别连接废气处理装置215，用于将第一干泵203和第二干泵204抽出的气体进行收集处理。
PLC逻辑控制器207连接第一阀门208、第二阀门209和第三阀门210，对第一阀门208、第二阀门209、第三阀门210进行端口连通控制。当第一干泵203处于正常工作状态下，首先由第一干泵203对工艺腔室201进行抽真空，此时PLC逻辑控制器207控制第一阀门208和第三阀门210使第四管路212与第二管路211中的第一阀门208和第一干泵203之间的一段，以及工艺腔室201和第三阀门210之间的一段连通，控制第一阀门208和第二阀门209使第二管路211和第三管路214不连通，当检测到工艺腔室201中的压力为2000mTorr时，APC205开启，分子泵206开始运转，与第一干泵203一起对工艺腔室201进行抽真空，此时PLC逻辑控制器207控制第三阀门210使第四管路212和第二管路211不连通，正常工作状态下第二干泵204低功率运作使传送腔室202一直维持在真空状态。
在生产过程中，由于温度异常或背压高等原因会导致第一干泵203异常停机，APC205闭合，分子泵206停止运转，工艺腔室201也因此停机，当检测到第一干泵203异常停机而工艺腔室201无异常时，PLC逻辑控制器207控制第一阀门208和第二阀门209使第一管路211和第三管路214连通，利用第二干泵204同时对工艺腔室201和传送腔室202进行抽真空，使工艺腔室201在第一干泵203修复时继续进行生产，相比现有系统，提高系统可运作时间，提升产能。
如图4所示，本发明真空系统实施例三，提供一种干法刻蚀机300，图4是干法刻蚀机300中部分腔室的示意图，包括1个传送腔室304和3个工艺腔室301/302/303，该工艺腔室301/302/303和传送腔室304采用上述实施例二提供的真空系统，有效提升产能。为了详细说明产能的提高值，列举一些具体数字，这些具体数字仅作参考，并不做限定。
假定一个工厂中有14台本发明实施例三的干法刻蚀机300，每台干法刻蚀机300包括3个工艺腔室301/302/303，这14台干法刻蚀机300的产能约为60K/月。根据经验，除去正常保养，这14台(共42个腔室)干法刻蚀机300中相应工艺腔室的真空泵异常停机的频率约为每个月3次，每次真空泵异常停机时，需要对干法刻蚀机300单个工艺腔室301/302/303停机保养，整个修复流程耗时约20h，那么每个月这14台干法刻蚀机300单个工艺腔室301/302/303无法工作的时间为3*20h＝60h，相当于有1台干法刻蚀机300整机停机60h/3＝20h。
利用本发明实施例二的真空系统，使工艺腔室301/302/303在真空泵异常停机时可以正常工作，相比现有设备，每个月可多工作20h，因此这14台干法刻蚀机300每个月的工作时间提升20h/(30天*24h/天)＝2.7％，产能提升2.7％*60K/月＝1.62K/月，由此可以看出利用本发明真空系统可有效提升产能。
在其他实施例中，基于不同的实施方式，真空系统的连接方式并不仅限于上述三种实施例，还可采用其他方式。
本发明通过上述三个实施例详细描述了一种真空系统，通过第一真空泵与第一腔室连接，用于正常工作状态下对第一腔室抽真空，第二真空泵与第二腔室连接，用于正常工作状态下对第二腔室抽真空，进一步通过第一腔室与第二真空泵连接，利用控制设备在第一真空泵异常停机状态下，使用第二真空泵同时对第一腔室和第二腔室抽真空，使得第一腔室不会因第一真空泵的异常停机而停机，在第一真空泵修复过程中，通过第二真空泵的运作继续进行生产，从而提高整个系统的可运作时间，提升产能。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种真空系统，其特征在于，包括：
第一腔室、第二腔室、第一真空泵、第二真空泵及控制设备；
所述第一真空泵连接于所述第一腔室，用于正常工作状态下对所述第一腔室抽真空，所述第二真空泵连接于所述第二腔室，用于正常工作状态下对所述第二腔室抽真空，所述第一腔室进一步与所述第二真空泵连接；
所述控制设备用于在所述第一真空泵异常停机状态下，使用所述第二真空泵同时对所述第一腔室和所述第二腔室抽真空；
其中，所述第一真空泵通过第一管路直接或间接与所述第一腔室连接，所述第二真空泵通过第二管路直接或间接与所述第二腔室连接；
所述第一管路上设有第一阀门，所述第二管路上设有第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门之间连接有第三管路；
在第一阀门和第三阀门之间的第一管路上连接有自动功率控制电路和分子泵，在第一阀门和第三阀门的端口之间连接有第四管路。
2.根据权利要求1所述的真空系统，其特征在于，
所述控制设备检测所述第一真空泵是否处于正常工作状态下，在所述第一真空泵处于正常工作状态时控制所述第一管路与所述第二真空泵不连通，在所述第一真空泵异常停机状态下，使所述第一管路与所述第二真空泵连通。
3.根据权利要求1所述的真空系统，其特征在于，
所述控制设备连接所述第一阀门和第二阀门，其中所述控制设备在所述第一真空泵处于正常工作状态下时，控制所述第一阀门使所述第一真空泵与所述第一腔室之间维持连通状态，并且控制所述第一阀门和所述第二阀门使所述第三管路与所述第一管路不连通，在所述第一真空泵处于异常停机状态时，控制所述第一阀门使所述第一真空泵与所述第一腔室之间维持不连通状态，并且控制所述第一阀门和所述第二阀门使所述第三管路与所述第一管路和所述第二管路连通。
4.根据权利要求1所述的真空系统，其特征在于，
所述第一阀门至少包括第一端口、第二端口、第三端口，所述第二阀门至少包括第四端口、第五端口、第六端口，所述第一端口及所述第二端口通过所述第一管路分别连接所述第一腔室及所述第一真空泵，所述第四端口及所述第五端口通过所述第二管路分别连接所述第二腔室及所述第二真空泵，所述第三端口及所述第六端口之间连接有所述第三管路；
其中所述控制设备在所述第一真空泵处于正常工作状态下时，控制所述第一阀门的所述第一端口与所述第二端口维持连通状态，并且控制所述第一端口和所述第三端口不连通，所述第二阀门的所述第五端口和所述第六端口不连通，在所述第一真空泵处于异常停机状态时，控制所述第一阀门的所述第一端口和所述第二端口维持不连通状态，并且控制所述第一端口和所述第三端口连通，控制所述第二阀门的所述第五端口和所述第六端口连通。
5.根据权利要求1所述的真空系统，其特征在于，
所述第一阀门及所述第二阀门为T型三通阀。
6.根据权利要求3所述的真空系统，其特征在于，
所述第一腔室与所述第一阀门之间连接有分子泵，所述分子泵与所述第一真空泵或第二真空泵同时对所述第一腔室抽真空。
7.根据权利要求1所述的真空系统，其特征在于，
所述第一腔室为工艺腔室，所述第二腔室为传送腔室，所述第一腔室与所述第二腔室串联连接。
8.根据权利要求1所述的真空系统，其特征在于，
所述第一真空泵及所述第二真空泵为干式机械泵。
9.根据权利要求1所述的真空系统，其特征在于，
所述第一真空泵及所述第二真空泵分别连接废气处理装置。
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