CN109411385A - 真空规连接组件和半导体设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空规连接组件和半导体设备。所述真空规连接组件用于将真空规和反应腔室密闭连通，包括依次连接的连接管、收集件和开关阀，所述连接管用于连通所述反应腔室和所述收集件，并向所述收集件引入所述反应腔室内的气流，所述收集件用于收集所述气流中的颗粒杂质，所述开关阀用于连接所述真空规和所述收集件，以控制所述真空规与所述反应腔室之间的通断。本发明的真空规连接组件，其在真空规和反应腔室之间设置有收集件，因此，工艺阶段所产生的气流中的颗粒杂质会通过连接管进入到收集件内，可以避免颗粒杂质进入到真空规内部，从而可以提高真空规测量反应腔室内的气体压力的准确度，进而可以提高各工艺阶段的产品制作良率。

Description

真空规连接组件和半导体设备

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种真空规连接组件和一种包括该真空规连接组件的半导体设备。

背景技术

一般的，在刻蚀、沉积以及离子注入等典型的半导体工艺制程中，均需要在接近真空的条件下进行，这类半导体设备都有一个真空反应腔室来进行工艺反应。为了准确监测和控制反应腔室内的压力，需要在反应腔室上连接真空规来实时测量气体压力。目前在半导体设备中，最为常用的是电容式薄膜真空规，这种真空规的内部设置有感受压力的薄膜，其检测原理是：利用薄膜两边压力不同而使薄膜变形偏移，从而改变了薄膜与电极间之距离，进而使电容改变，最终可以求得压力变化。电容真空规内部的感压薄膜对颗粒沉积比较敏感，如果薄膜上沉积颗粒较多就会导致薄膜的变形发生变化(通常是变形减小)，从而导致测量结果不准。

图1为现有技术一中真空规与反应腔室的连接结构的示意图。其中真空规200通过卡箍140与开关阀130(采用的为薄膜气动阀)连接，薄膜气动阀通过连接管110与反应腔室300连通，该薄膜气动阀用于控制真空规200与反应腔室300的通断。连接管110一般为直径0.5英寸的不锈钢管。

但是，薄膜气动阀的通径比连接管110的内径要小的多，容易造成颗粒堵塞薄膜造成气动阀开闭失效，因此，这种连接结构只能用于颗粒较少的工艺。其次，由于连接管110和薄膜气动阀的通径小，使得气体压力损失较大，压力传递慢，对真空规200的测量精度和响应速度造成不利影响。

为了避免上述情况，图2为现有技术二中真空规与反应腔室的连接结构的示意图。与现有技术一不同的是：真空规200具备加热功能，开关阀130所采用的是角阀，其中，角阀的通径比较大，与连接管110的内径基本相当，且该角阀还具备加热功能。因此，能够有效扩大真空规200与反应腔室300之间的连接结构的有效通经。由于真空规200和角阀具有加热功能，因此，可以使得气流中的颗粒杂质受热气化不再沉积，能够减少颗粒杂质的沉积，同时也改善了真空规200的测量精度和响应速度。

但是，上述一般加热温度都在130℃以下，对于颗粒杂质较多而且该部分颗粒杂质气化温度较高的半导体制程，例如金属刻蚀、PSS刻蚀、沉积工艺等，单纯的真空规200加热效果不佳，经常会因为颗粒杂质沉积到真空规200内部而造成真空规零点漂移(测量不准)，甚至造成真空规损坏。

因此，如何减少颗粒杂质在真空规内部的沉积成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种真空规连接组件和一种包括该真空规连接组件的半导体设备。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供一种真空规连接组件，用于将真空规和反应腔室密闭连通，所述真空规连接组件包括依次连接的连接管、收集件和开关阀，所述连接管用于连通所述反应腔室和所述收集件，并向所述收集件引入所述反应腔室内的气流，所述收集件用于收集所述气流中的颗粒杂质，所述开关阀用于连接所述真空规和所述收集件，以控制所述真空规与所述反应腔室之间的通断。

优选地，所述收集件包括本体和设置在所述本体内的收集腔。

优选地，所述收集腔的内径与所述连接管的内径之比为8:1～10:1。

优选地，所述收集件的容积与所述连接管的容积之比为10:1～15:1。

优选地，所述开关阀的与所述收集腔的连接位置位于所述本体的顶壁，所述连接管的与所述收集腔的连接位置位于所述本体的侧壁上，且远离所述本体的顶壁。

优选地，所述收集件包括收集部和止挡部，所述收集部呈筒状，所述收集部的顶部开口与所述开关阀连通，所述收集部的底部开口设置有所述止挡部，且所述止挡部与所述收集部可拆卸连接。

优选地，所述真空规连接组件还包括卡箍，所述卡箍套设在所述止挡部和所述收集部的外侧，以连接所述止挡部和所述收集部。

优选地，所述开关阀包括角阀。

优选地，所述真空规连接组件还包括加热件，所述加热件套设在所述连接管的外部。

本发明的第二方面，提供一种半导体设备，包括反应腔室、真空规连接组件和真空规，所述真空规连接组件包括前文记载的所述真空规连接组件。

本发明的真空规连接组件，其在真空规和反应腔室之间设置有上述结构的收集件，因此，工艺阶段所产生的气流中的颗粒杂质会通过连接管进入到收集件内，以在该收集件内发生沉积，避免该些颗粒杂质进入到真空规内部，从而可以提高真空规测量反应腔室内的气体压力的准确度，进而可以提高各工艺阶段的产品制作良率。

本发明的半导体设备，具有前文记载的真空规连接组件，其在真空规和反应腔室之间设置有上述结构的收集件，因此，工艺阶段所产生的气流中的些颗粒杂质会通过连接管进入到收集件内，以在该收集件内发生沉积，避免该些颗粒杂质进入到真空规内部，从而可以提高真空规测量反应腔室内的气体压力的准确度，进而可以提高各工艺阶段的产品制作良率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术一中真空规与反应腔室的连接结构的示意图；

图2为现有技术二中真空规与反应腔室的连接结构的示意图；

图3为本发明中真空规与反应腔室的连接结构的示意图；

图4为本发明中真空规连接组件的剖视图。

附图标记说明

110：连接管；

120：收集件；

121：本体；

122：收集腔；

123：收集部；

124：止挡部；

130：开关阀；

140：卡箍；

150：加热件；

160：密封件；

200：真空规；

300：反应腔室。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图3和图4所示，本发明的第一方面，涉及一种真空规连接组件，该真空规连接组件用于将真空规200和反应腔室300密闭连通。其中，该真空规连接组件包括依次连接的连接管110、收集件120和开关阀130，其中，该连接管110用于连通反应腔室300和收集件120，并向收集件120引入反应腔室300内的气流。该收集件120用于收集气流中的颗粒杂质。该开关阀130用于连接真空规200和收集件120，以控制真空规200和反应腔室300之间的通断。

具体地，当需要测量反应腔室300内的初始气体压力时，利用连接管110连通反应腔室300和收集件120，开关阀130连接真空规200和收集件120，且控制该开关阀130处于开启状态，此时，真空规200与反应腔室300之间便通过该真空规连接组件密闭连通，也就是说，反应腔室300内的气流能够进入到真空规200内，因此，可以利用真空规200对反应腔室300内的实时气体压力进行测量。

另外，在反应腔室300的工艺阶段，为了保证工艺质量的可靠性，一般也需要对反应腔室300内的气体压力进行实时测量。但是，在反应腔室300的工艺阶段，其产生的气流中，往往掺杂有副产物，该副产物往往包括少量或较多的颗粒杂质，该些颗粒杂质一旦进入到真空规200内部，会影响真空规200所测量的反应腔室300内的实际气体的压力值，造成测量误差，进而导致工艺不良等现象发生。

为此，采用本实施例结构的真空规连接组件，其在真空规200和反应腔室300之间设置有上述结构的收集件120，该收集件120可以对气流中的颗粒杂质进行收集，也就是说，相当于对反应腔室300的气流进行过滤，滤除掉不需要的颗粒杂质，因此，能够避免该些颗粒杂质进入到真空规200内部，从而可以提高真空规200测量反应腔室300内的气体压力的准确度，进而可以提高各工艺阶段的产品制作良率。

需要说明的是，对于收集件120的具体结构并没有作出限定，例如，其可以呈柱状或者其他形状，其只要能够满足收集气流中的颗粒杂质即可。

进一步需要说明的是，在该真空规连接组件中，其还可以包括多个收集件120，也就是说，该多个收集件120可以依次设置在反应腔室300和真空规200之间，这样，可以利用多个收集件120对反应腔室300工艺阶段所产生的颗粒杂质进行多次收集，从而能够进一步地提高产品制作良率，降低制作成本。

应当理解的是，本实施例结构的真空规连接组件，不仅仅可以应用于上述测量反应腔室300内的气体压力，还可以应用于其他场合，尤其是在工艺阶段产生较多的颗粒杂质时，利用本实施例结构的真空规连接组件依然可以实现精准测量气体压力。

优选地，如图4所示，上述收集件120包括本体121和设置在本体121内的收集腔122。该收集腔122主要用于收集气流中的颗粒杂质，也就是说，可以使得该部分颗粒杂质沉积在收集腔122内。

需要说明的是，对于该收集件120内的收集腔122的形状并没有作出限定，例如，该收集腔122的可以呈圆形，当然，该收集腔122的还可以呈锥形，呈锥形的收集腔122的直径可以由上而下逐渐递减或逐渐增大，当然，该收集腔122还可以呈阶梯形，该阶梯形的收集腔122在其轴向截面上的形状可以采用“上粗下细”、“上细下粗”、“两端细中间粗”或者“两端粗中间细”等的任意形状，当然，该收集腔122还可以呈方形等等。

优选地，上述收集腔122的内径大于连接管110的内径。

具体地，在反应腔室300的工艺阶段，其所产生的颗粒杂质，经由内径较小的连接管110进入到尺寸较大的收集腔122内时，该些颗粒杂质会发生扩容减速效应，也就是说，在该些颗粒杂质进入到收集腔122内时，由于该收集腔122的内径大于连接管110的内径的尺寸，因此，可以使得该些颗粒杂质在收集腔122内的流动速率变慢，也就是说，可以使得该些颗粒杂质可以在收集腔122内滞留较长时间或者可以使得该些颗粒杂质沉积在该收集腔122内。

本实施例结构的真空规连接组件，利用扩容减速效应，也就是当颗粒杂质从一个尺寸较小的空间流入到另一个尺寸较大的空间时，其流动速率会变慢的原理。因此，本实施例结构的真空规连接组件，能够进一步地避免颗粒杂质流入到真空规200内部，从而能够进一步地提高反应腔室300的气体压力测量的准确性，提高该反应腔室300的产品制作良率，降低制作成本。

需要说明的是，至于收集腔122的内径的尺寸具体超过连接管110的内径的尺寸多少并没有作出限定，在实际应用时，可以根据实际需要确定两者之间的比例关系。

进一步需要说明的是，上述收集腔122的内径应当作广义理解，也就是说，当收集腔122呈圆形时，毫无疑问，收集腔122的内径为该圆形的直径。当收集腔122呈方形时，此时，收集腔122的内径所指的是该方形的收集腔122的宽度或长度。

经过多次试验研究，本发明的发明人发现，当收集腔122的内径与连接管110的内径之比为8:1～10:1时，反应腔室300工艺阶段所产生的颗粒杂质在收集腔122内的扩容减速效应更加明显，也就是说，可以使得更多的颗粒杂质滞留或沉积在该收集腔122内，从而可以使得利用真空规200所测量的反应腔室300内的气体压力更加精准，进而提高反应腔室300的产品制作良率，降低制作成本。

另外，本发明的发明人还发现，除了上述收集腔122的内径与连接管110的内径之间的关系能够影响颗粒杂质在收集腔122内的扩容减速效果外，收集件120的容积与连接管110的容积之间的关系也同样会影响颗粒杂质在收集腔122内的扩容减速效果，尤其是当收集件120的容积与连接管110的容积之比为10:1～15:1，可以使得更多的颗粒杂质在收集腔122内滞留或沉积，从而可以使得利用真空规200所测量的反应腔室300内的气体压力更加精准，进而提高反应腔室300的产品制作良率，降低制作成本。

优选地，如图4所示，上述开关阀130的与收集腔122的连接位置位于本体121的顶壁，连接管110的与收集腔122的连接位置位于本体121的侧壁上，且远离本体121的顶壁。

也就是说，如图3和图4所示，反应腔室300工艺阶段所产生的气流由低处进入到收集件120的收集腔122内，并从该收集件120的顶部流出，因此，气流中的颗粒杂质由于自身重力的原因，很难从收集腔122的顶部流出，所以可以使得更多的颗粒杂质在收集腔122内滞留或沉积，从而可以使得利用真空规200所测量的反应腔室300内的气体压力更加精准，进而提高反应腔室300的产品制作良率，降低制作成本。

需要说明的是，上述开关阀130以及连接管110与收集腔122的连接位置不仅仅限于上述记载的位置，两者只要可以满足使得颗粒杂质低进高出即可。例如，连接管110的与收集腔122的连接位置可以位于本体121的底壁上，开关阀130的与收集腔122的连接位置位于本体121的顶壁上。当然，开关阀130和连接管110的与收集腔122的连接位置还可以同时位于本体121的侧壁上，只不过连接管110的与收集腔122的连接位置更靠近本体121的底壁，开关阀130的与收集腔122的连接位置更靠近本体121的顶壁。

如图4所示，优选地，上述收集件120包括收集部123和止挡部124。其中，该收集部123呈筒状，其顶部开口与开关阀130连通，底部开口设置有止挡部124，且该止挡部124与收集部123可拆卸连接。

具体地，当长时间使用该结构的真空规连接组件时，势必会在收集件120的收集腔122内沉积大量的颗粒杂质，此时，可以将止挡部124从收集部123上拆卸下来，以便对该收集件120的收集腔122所沉积的颗粒杂质进行清理。因此，可以进一步地使得利用该真空规200所测量的反应腔室300内的气体压力更加精准，进而提高反应腔室300的产品制作良率，降低制作成本。

具体地，作为上述止挡部124和收集部123一种具体地可拆卸连接结构，优选地，上述真空规连接组件还包括卡箍140，卡箍140套设在止挡部124和收集部123的外侧，以连接止挡部124和收集部123。

对于卡箍140的具体结构，其为本领域技术人员的公知常识，在此不作深入赘述。卡箍140的结构，一般包括两个半圆形夹环、螺栓和螺母，两夹环的槽口相对拼接形成一个圆形通道，夹环本体的两端分别形成凸耳，凸耳处预留穿孔，用于穿过螺栓后旋紧螺母固定连接。当然，还有其他结构种类的卡箍结构，在此不作赘述。

本实施例结构的真空规连接组件，采用卡箍140作为止挡部124和收集部123之间一种具体地可拆卸连接的技术手段，可以使得止挡部124和收集部123之间便于拆卸，便于对收集件120内的收集腔122进行清洁，能够有效提高工作效率，降低制作成本。

应当理解的是，除了可以采用卡箍140作为止挡部124和收集部123之间一种可拆卸连接的具体结构以外，还可以采用其他的可拆卸连接结构。例如，可以在止挡部124上设置卡钩，在收集部123上设置卡槽，将卡钩设置在卡槽内实现止挡部124与收集部123的固定。还例如，止挡部124的一端与收集部123铰接，止挡部124的另一端与收集部123通过螺栓连接。当然，止挡部124和收集部123之间的可拆卸连接结构还可以是其他一些技术手段，在此不一一列举。

优选地，上述开关阀130可以选择角阀，由于角阀的通径比较大，与连接管110的内径基本相当，因此，能够进一步地扩大整个真空规连接组件的有效通径，降低压力损失，使得真空规200的检测结果更加准确。

优选地，为了进一步降低颗粒杂质对真空规200测量结果的影响，如图4所示，上述真空规连接组件还包括加热件150。其中，该加热件150可以套设在连接管110的外部。

当然，为了更进一步地降低颗粒杂质对真空规200测量结果的影响，还可以选择设置有加热元件的真空规200以及设置有加热元件的角阀。

本实施例结构的真空规连接组件，通过在连接管110的外部设置有上述的加热件150。因此，可以利用该加热件150对颗粒杂质进行加热，使得有的颗粒杂质可以发生气化，从而消除该部分杂质，未能被气化的颗粒杂质，则可以在上述的收集件120的收集腔122内进行有效沉积，因此，可以进一步地使得利用该真空规200所测量的反应腔室300内的气体压力更加精准，进而提高反应腔室300的产品制作良率，降低制作成本。

需要说明的是，对于上述加热件150的具体结构并没有作出限定，例如，该加热件150可以采取保温棉等结构。

另外，为了保持反应腔室300与上述真空规连接组件连接的密封性，如图4所示，该真空规连接组件还可以包括密封件160，该密封件160，例如，可以采取密封圈。密封件160的具体设置位置，其可以处于两个相互连接的部件之间，例如，其可以处于止挡部124和收集部123之间，在组装时，可以先将密封件160安装在收集部123上，之后利用止挡部124将该密封件160压在收集部123上，最后利用卡箍140将该密封件160压紧，实现密封。还例如，该密封件160可以设置在真空规200和角阀之间，用以密封连通真空规200和角阀。当然，该密封件160还可以设置在其他位置，在此不作限定。

本发明的第二方面，如图3和图4所示，提供一种半导体设备，包括反应腔室300、真空规连接组件和真空规200。其中，该真空规连接组件包括前文记载的真空规连接组件，该真空规连接组件密闭连通反应腔室300和真空规200。

本实施例结构的半导体设备，具有前文记载的真空规连接组件，其在真空规200和反应腔室300之间设置有上述结构的收集件120，因此，工艺阶段所产生的气流中的颗粒杂质会通过连接管110进入到收集件120内，以在该收集件120内发生沉积，避免该些颗粒杂质进入到真空规200内部，从而可以提高真空规200测量反应腔室300内的气体压力的准确度，进而可以提高各工艺阶段的产品制作良率。

需要说明的是，上述半导体设备可以包括诸如刻蚀设备、沉积设备或离子注入设备等半导体设备。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种真空规连接组件，用于将真空规与反应腔室密闭连通，其特征在于，所述真空规连接组件包括依次连接的连接管、收集件和开关阀，所述连接管用于连通所述反应腔室和所述收集件，并向所述收集件引入所述反应腔室内的气流，所述收集件用于收集所述气流中的颗粒杂质，所述开关阀用于连接所述真空规和所述收集件，以控制所述真空规与所述反应腔室之间的通断。

2.根据权利要求1所述的真空规连接组件，其特征在于，所述收集件包括本体和设置在所述本体内的收集腔。

3.根据权利要求2所述的真空规连接组件，其特征在于，所述收集腔的内径与所述连接管的内径之比为8:1～10:1。

4.根据权利要求2所述的真空规连接组件，其特征在于，所述收集件的容积与所述连接管的容积之比为10:1～15:1。

5.根据权利要求2所述的真空规连接组件，其特征在于，所述开关阀的与所述收集腔的连接位置位于所述本体的顶壁，所述连接管的与所述收集腔的连接位置处于所述本体的侧壁上，且远离所述本体的顶壁。

6.根据权利要求1所述的真空规连接组件，其特征在于，所述收集件包括收集部和止挡部，所述收集部呈筒状，所述收集部的顶部开口与所述开关阀连通，所述收集部的底部开口设置有所述止挡部，且所述止挡部与所述收集部可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的真空规连接组件，其特征在于，所述真空规连接组件还包括卡箍，所述卡箍套设在所述止挡部和所述收集部的外侧，以连接所述止挡部和所述收集部。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的真空规连接组件，其特征在于，所述开关阀包括角阀。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的真空规连接组件，其特征在于，所述真空规连接组件还包括加热件，所述加热件套设在所述连接管的外部。

10.一种半导体设备，包括反应腔室、真空规连接组件和真空规，其特征在于，所述真空规连接组件包括权利要求1至9任意一项所述的真空规连接组件。