CN106505016A - 具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备及控制方法，通过将压力控制器原有的一个采样点增加为两个采样点，其中一个采样点可继续采集工艺管排气端的压力，另一个采样点用于采集承载区域内的压力，并增加在工艺的不同阶段对第一、第二采样点进行切换的功能，实现不同工艺步骤对工艺管内压力的不同控制方法，从而可在满足原有的工艺压力控制需求的前提下，实现在工艺过程的升降舟阶段避免承载区域内气体进入工艺管的控制目标，减少了气流冲击对工艺产品表面膜厚均匀性的影响。

Description

具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备及控制方法
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，更具体地，涉及一种具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备及工艺管压力控制方法。
背景技术
在半导体热处理设备中，工艺管内的温度、气体流量以及压力是影响工艺产品表面成膜质量的关键因素，为此，实现工艺中各阶段工艺管压力的稳定控制十分重要。
目前，工艺管压力控制是通过压力控制器实现的。压力控制器的采样端采集工艺管内压力，压力控制器的参考端采集工艺管排气端压力P1(排气端一般连接厂务排气系统，其实际压力P1即为厂务排气系统压力，厂务排气系统压力相对于大气压力Pt为负压)。压力控制器根据工艺菜单(recipe)设定的压力控制目标值Ps，进行工艺管压力控制，其控制的压力为工艺管相对压力值，即工艺管的相对压力值＝P1-Ps。
在升降舟阶段(或描述为舟不处于工艺门在位位置时，此时工艺门处于打开状态)，工艺菜单中的压力控制目标值Ps设定为0，此时工艺管内的相对压力值＝P1；而在热处理设备运行工艺菜单的阶段，工艺管下方承载区域(LA)内的压力按照设定要求基本控制在1-2Torr(相对于大气压Pt的相对压力)。
因此，在升降舟阶段(或描述为舟不处于工艺门在位位置时)，承载区域内的压力将高于工艺管内的压力，其产生的压差会导致承载区域内的气体进入到工艺管内，尤其在降舟阶段。这一现象会影响工艺产品表面的成膜质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备及控制方法，实现在工艺过程的升降舟阶段避免承载区域内气体进入工艺管的控制目标，减少气流冲击对工艺产品表面膜厚均匀性的影响。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备，所述半导体热处理设备设有工艺管及承载区域，并通过工艺门进行隔离，所述控制装置设有压力控制器，所述压力控制器设有采样端和参考端，所述参考端设有第一、第二采样点，所述采样端用于采集工艺管内的压力，所述第一采样点用于采集工艺管排气端的压力，所述第二采样点用于采集承载区域内的压力；
其中，所述压力控制器通过在第一、第二采样点之间进行切换，进行工艺管内压力的控制：
工艺阶段，工艺门处于关闭状态，所述压力控制器通过第一采样点采集工艺管排气端的压力，并将控制目标设定为工艺菜单设定的压力控制目标值；
升降舟阶段，工艺门处于打开状态，所述压力控制器通过第二采样点采集承载区域内的压力，并将控制目标设定为0，使工艺管内的压力等于承载区域内的压力，以消除工艺管与承载区域之间存在的压差。
优选地，所述压力控制器通过采样管路分别连接第一、第二采样点。
优选地，所述压力控制器通过第一采样管路连接第一采样点，并在所述第一采样管路设有第一控制阀，位于所述第一控制阀与压力控制器之间的第一采样管路设有第二采样管路，所述压力控制器通过第二采样管路连接第二采样点，并在所述第二采样管路设有第二控制阀。
优选地，还包括一主控模块，用于设定压力控制器的控制目标以及对第一、第二控制阀进行切换。
优选地，所述主控模块为一主控制器。
优选地，所述第一、第二控制阀为电磁阀。
一种基于上述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备的工艺管压力控制方法，包括：
工艺过程中，当处于工艺阶段且工艺门处于关闭状态时，打开第一控制阀，关闭第二控制阀，将压力控制器的参考端切换到第一采样点，以采集工艺管排气端的压力，并设定压力控制器的控制目标为工艺菜单设定的压力控制目标值，对工艺管内的压力进行控制；
当处于升降舟阶段且工艺门处于打开状态时，打开第二控制阀，关闭第一控制阀，将压力控制器的参考端切换到第二采样点，以采集承载区域内的压力，并设定压力控制器的控制目标为0，对工艺管内的压力进行控制，使工艺管内的压力等于承载区域内的压力，以消除工艺管与承载区域之间存在的压差，避免承载区域内的气体进入工艺管。
优选地，通过主控制器设定压力控制器的控制目标。
优选地，通过所述主控制器对第一、第二控制阀进行切换。
优选地，所述第一、第二控制阀为电磁阀。
从上述技术方案可以看出，本发明通过对压力控制器的参考端进行改进设计，将原有的一个采样点增加为两个采样点，其中一个采样点可继续采集工艺管排气端的压力，另一个采样点用于采集承载区域内的压力，并增加在工艺的不同阶段对第一、第二采样点进行切换的功能，实现不同工艺步骤对工艺管内压力的不同控制方法，从而可在满足原有的工艺压力控制需求的前提下，实现在工艺过程的升降舟阶段避免承载区域内气体进入工艺管的控制目标，减少了气流冲击对工艺产品表面膜厚均匀性的影响。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的一种具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本发明一较佳实施例的一种具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备结构示意图。如图1所示，本发明的一种具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备，可采用立式炉形式。本发明不限于此。所述半导体热处理设备设有工艺管12，用于对其内部放置于舟13中的产品进行热处理工艺。在工艺管12的下方设有承载区域10，承载区域10与工艺管12之间通过工艺门11进行隔离。工艺门11上承载有舟13，可在工艺前将舟13从承载区域10传输进工艺管12(升舟阶段)，此时工艺门11处于打开状态，即舟不处于“工艺门在位位置”；然后在舟传输到位后进行工艺(工艺阶段)，此时工艺门11处于关闭状态，即舟处于“工艺门在位位置”(图示位置)；工艺完成后，工艺门11再将舟13从工艺管12内传输进承载区域10(降舟阶段)，此时工艺门11再次处于打开状态，即舟再次不处于“工艺门在位位置”。
请参阅图1。工艺管12通过排气管路20进行排气，排气管路的排气端15连接厂务排气系统(未显示)。半导体热处理设备的工艺管压力控制是通过控制装置实现的。所述控制装置设有压力控制器14，所述压力控制器14可设置于排气管路20中。所述压力控制器14设有采样端和参考端，所述采样端(图略)用于采集工艺管内的压力；所述参考端设有第一、第二采样点16、19，所述第一采样点16用于采集工艺管排气端15的压力，所述第二采样点19用于采集承载区域10内的压力。
请继续参阅图1。所述压力控制器14可通过采样管路17、18分别连接第一、第二采样点16、19。例如，所述压力控制器可通过第一采样管路17连接第一采样点16，并在所述第一采样管路设有第一控制阀PV1；同时，可在位于所述第一控制阀PV1与压力控制器14之间的第一采样管路17上设置第二采样管路18。这样，所述压力控制器14即可通过第二采样管路18连接第二采样点19，并在所述第二采样管路设有第二控制阀PV2。
还可通过一个主控模块，例如通过一个主控制器(图略)，将其与压力控制器连接，从而可在压力控制器上进行控制目标的设定。并且，可将主控制器与第一、第二控制阀连接，用来对第一、第二控制阀的启闭进行切换。所述第一、第二控制阀可采用电磁阀。本发明不限于此。
本发明通过压力控制器进行工艺管内压力的控制。而所述压力控制器通过在第一、第二采样点之间进行切换，对工艺管内的压力进行不同方式的控制。
其中在工艺阶段，工艺门处于关闭状态，可通过主控制器打开第一控制阀，关闭第二控制阀，将压力控制器的参考端切换到第一采样点。所述压力控制器通过第一采样点采集工艺管排气端的压力P1(排气端连接厂务排气系统，则排气端的实际压力P1即为厂务排气系统压力，厂务排气系统压力相对于大气压力为负压)，并可通过主控制器，将压力控制器的控制目标设定为工艺菜单设定的压力控制目标值Ps。即压力控制器根据工艺菜单(recipe)设定的压力控制目标值Ps，进行工艺管压力控制，其控制的压力为工艺管的相对压力值，即满足公式(1)：
工艺管的相对压力值＝P1-Ps (1)
在升降舟阶段，工艺门处于打开状态，可通过主控制器打开第二控制阀，关闭第一控制阀，将压力控制器的参考端切换到第二采样点。所述压力控制器通过第二采样点采集承载区域内的压力P2，此时工艺菜单设定的压力控制目标值Ps为0(零)，即通过主控制器，将压力控制器的控制目标设定为0，对工艺管内的压力进行控制。将承载区域内的压力P2代入公式(1)中取代P1，并取Ps为0，则工艺管的相对压力值＝P2。这样，通过压力控制器的控制，就可使工艺管内的压力等于承载区域内的压力，从而消除了工艺管与承载区域之间存在的压差，因此在工艺管与承载区域之间不会形成气体的流动，也就避免了承载区域内的气体进入工艺管对工艺产品表面膜厚均匀性带来的不利影响。
下面通过具体实施方式并结合图1，对本发明的一种基于上述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备的工艺管压力控制方法进行详细的说明。
本发明的一种基于上述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备的工艺管压力控制方法，包括以下具体控制方式：
1)工艺过程中，当处于工艺阶段且工艺门处于关闭状态(即舟处于“工艺门在位位置”)时，可通过主控制器打开第一控制阀PV1，关闭第二控制阀PV2，将压力控制器的参考端切换到第一采样点，以采集工艺管排气端的压力P1，并可通过主控制器设定压力控制器的控制目标为工艺菜单设定的压力控制目标值Ps，然后压力控制器可根据公式(1)，对工艺管内的压力进行控制。
2)当处于升降舟阶段且工艺门处于打开状态(即舟不处于“工艺门在位位置”)时，可通过主控制器打开第二控制阀PV2，关闭第一控制阀PV1，将压力控制器的参考端切换到第二采样点，以采集承载区域内的压力P2，此时工艺菜单设定的压力控制目标值Ps为0(零)，即可通过主控制器设定压力控制器的控制目标为0，并将承载区域内的压力P2代入公式(1)中取代P1，根据公式(1)对工艺管内的压力进行控制，使工艺管内的压力等于承载区域内的压力，以消除工艺管与承载区域之间存在的压差，避免承载区域内的气体进入工艺管。
综上所述，本发明通过对压力控制器的参考端进行改进设计，将原有的一个采样点增加为两个采样点，其中一个采样点可继续采集工艺管排气端的压力，另一个采样点用于采集承载区域内的压力，并增加在工艺的不同阶段对第一、第二采样点进行切换的功能，实现不同工艺步骤对工艺管内压力的不同控制方法，从而可在满足原有的工艺压力控制需求的前提下，实现在工艺过程的升降舟阶段避免承载区域内气体进入工艺管的控制目标，减少了气流冲击对工艺产品表面膜厚均匀性的影响。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备，所述半导体热处理设备设有工艺管及承载区域，并通过工艺门进行隔离，其特征在于，所述控制装置设有压力控制器，所述压力控制器设有采样端和参考端，所述参考端设有第一、第二采样点，所述采样端用于采集工艺管内的压力，所述第一采样点用于采集工艺管排气端的压力，所述第二采样点用于采集承载区域内的压力；
其中，所述压力控制器通过在第一、第二采样点之间进行切换，进行工艺管内压力的控制：
工艺阶段，工艺门处于关闭状态，所述压力控制器通过第一采样点采集工艺管排气端的压力，并将控制目标设定为工艺菜单设定的压力控制目标值；
升降舟阶段，工艺门处于打开状态，所述压力控制器通过第二采样点采集承载区域内的压力，并将控制目标设定为0，使工艺管内的压力等于承载区域内的压力，以消除工艺管与承载区域之间存在的压差。
2.根据权利要求1所述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备，其特征在于，所述压力控制器通过采样管路分别连接第一、第二采样点。
3.根据权利要求1或2所述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备，其特征在于，所述压力控制器通过第一采样管路连接第一采样点，并在所述第一采样管路设有第一控制阀，位于所述第一控制阀与压力控制器之间的第一采样管路设有第二采样管路，所述压力控制器通过第二采样管路连接第二采样点，并在所述第二采样管路设有第二控制阀。
4.根据权利要求3所述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备，其特征在于，还包括一主控模块，用于设定压力控制器的控制目标以及对第一、第二控制阀进行切换。
5.根据权利要求4所述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备，其特征在于，所述主控模块为一主控制器。
6.根据权利要求4所述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备，其特征在于，所述第一、第二控制阀为电磁阀。
7.一种基于权利要求3所述的具有工艺管压力控制装置的半导体热处理设备的工艺管压力控制方法，其特征在于，包括：
工艺过程中，当处于工艺阶段且工艺门处于关闭状态时，打开第一控制阀，关闭第二控制阀，将压力控制器的参考端切换到第一采样点，以采集工艺管排气端的压力，并设定压力控制器的控制目标为工艺菜单设定的压力控制目标值，对工艺管内的压力进行控制；
当处于升降舟阶段且工艺门处于打开状态时，打开第二控制阀，关闭第一控制阀，将压力控制器的参考端切换到第二采样点，以采集承载区域内的压力，并设定压力控制器的控制目标为0，对工艺管内的压力进行控制，使工艺管内的压力等于承载区域内的压力，以消除工艺管与承载区域之间存在的压差，避免承载区域内的气体进入工艺管。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，通过主控制器设定压力控制器的控制目标。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，通过所述主控制器对第一、第二控制阀进行切换。
10.根据权利要求7或9所述的控制方法，其特征在于，所述第一、第二控制阀为电磁阀。
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