CN111271607A - 用于半导体设备的过压保护装置、方法及异常检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于半导体设备的过压保护装置、方法及异常检测方法，该过压保护装置包括过压保护单元，该过压保护单元连接于反应腔室和尾气处理装置之间；还包括：气体输送单元，与过压保护单元所在气路的上游位置连接，用于向过压保护单元所在气路通入流量为第一流量值的气体；流量检测单元，与过压保护单元所在气路的下游位置连接，用于检测过压保护单元输出的第二流量值。本发明提供的用于半导体设备的过压保护装置，其能够检测过压保护单元是否异常，以确保在进行正常工艺时过压保护单元能够发挥作用，从而降低了设备风险。

Description

用于半导体设备的过压保护装置、方法及异常检测方法

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种用于半导体设备的过压保护装置、过压保护异常检测方法和过压保护方法。

背景技术

在化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下简称CVD)设备中，气体输运和控制系统是保证向反应腔室及时和准确输运反应气体的系统。它主要有管道、流量计和各种阀门等组成。其中，反应腔室中的气体需要通过排气管路排入尾气处理器，然后经过尾气处理器处理后排放到大气中。

在实际应用中，为了避免腔室压力过高损坏反应腔室，通常在排气设备中配置有过压保护装置。在反应腔室的压力正常时，尾气通过排气管路排入尾气处理器，一旦腔室压力大于指定阈值(例如820Torr)，排气管路上的球阀关闭，此时过压保护气路发挥作用，能够将尾气排入尾气处理器。

但是，在CVD外延工艺中，过压保护装置有可能出现异常，例如过压保护装置中的单向阀出现阻塞现象，在这种情况下，过压保护装置无法正常工作，一旦腔室压力过高，很容易造成反应腔室碎裂。

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，提出了一种用于半导体设备的过压保护装置、过压保护异常检测方法和过压保护方法，其能够检测过压保护单元是否异常，以确保在进行正常工艺时过压保护单元能够发挥作用，从而降低了设备风险。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于半导体设备的过压保护装置，包括过压保护单元，所述过压保护单元连接于反应腔室和尾气处理装置之间；其特征在于，还包括：

气体输送单元，与所述过压保护单元所在气路的上游位置连接，用于向所述过压保护单元所在气路通入流量为第一流量值的气体；

流量检测单元，与所述过压保护单元所在气路的下游位置连接，用于检测所述过压保护单元输出的第二流量值。

可选的，所述气体输送单元包括：

气源；

第一气路，所述第一气路的进气端与所述气源连接，出气端与所述过压保护单元所在气路的上游位置连接；

第一通断开关和限流器，所述第一通断开关和所述限流器设置在所述第一气路上，所述限流器用于将所述第一气路的流量限定在所述第一流量值。

可选的，所述第一通断开关为气动通断阀或电动通断阀。

可选的，所述流量检测单元为流量计。

可选的，所述过压保护单元包括分别与所述反应腔室和尾气处理装置连接的第二气路，以及设置在所述第二气路上的第二通断开关和单向阀。

可选的，所述第二通断开关为气动通断阀或电动通断阀。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种过压保护异常检测方法，包括：

自过压保护单元所在气路的上游位置向所述过压保护单元所在气路通入流量为第一流量值的气体；

检测所述过压保护单元输出的第二流量值；

判断所述第一流量值和第二流量值之间的差值是否超出预设范围；

若是，则确认所述过压保护单元异常；

若否，则确认所述过压保护单元正常。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种过压保护方法，包括：

在对各被加工工件进行半导体工艺的过程中，在反应腔室的压力超出预设阈值时，通过过压保护单元将所述反应腔室中的气体排入尾气处理装置；

其中，每加工完成至少一个被加工工件之后，进行过压保护异常检测步骤，该步骤采用本发明提供的上述过压保护异常检测方法检测所述过压保护单元是否异常；

若所述过压保护单元异常，则在对所述过压保护单元进行维修措施之后，重新进行所述过压保护异常检测步骤；

若所述过压保护单元正常，则对下一个被加工工件进行半导体工艺。

可选的，所述在对各被加工工件进行半导体工艺的过程中，在反应腔室的压力超出预设阈值时，通过过压保护单元将所述反应腔室中的气体排入尾气处理装置，包括：

在对各被加工工件进行半导体工艺的过程中，通过排气气路将所述反应腔室中的气体排入所述尾气处理装置；

判断所述反应腔室的压力是否超出预设阈值，若超出，则关闭所述排气气路上的流量控制单元，并开启所述过压保护单元。

可选的，所述半导体工艺为化学气相沉积工艺。

本发明的有益效果：

本发明提供的用于半导体设备的过压保护装置，其在进行正常工艺之前，可以借助气体输送单元向过压保护单元所在气路通入流量为第一流量值的气体，并利用流量检测单元检测过压保护单元输出的第二流量值，由于第一流量值和第二流量值之间的差值的大小可以反映出过压保护单元是否异常，由此可以在过压保护单元发生异常时及时采取相应的维修措施，以确保在进行正常工艺时过压保护单元能够发挥作用，从而降低了设备风险。

本发明提供的过压保护异常检测方法，其可以在过压保护单元发生异常时及时采取相应的维修措施，以确保在进行正常工艺时过压保护单元能够发挥作用，从而降低了设备风险。

本发明提供的过压保护方法，其通过采用本发明提供的上述过压保护异常检测方法，可以在过压保护单元发生异常时及时采取相应的维修措施，以确保在进行正常工艺时过压保护单元能够发挥作用，从而降低了设备风险。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于半导体设备的过压保护装置的原理框图；

图2为本发明实施例提供的用于半导体设备的过压保护装置的结构图；

图3为本发明实施例提供的过压保护异常检测方法的流程框图；

图4为本发明实施例提供的过压保护方法的流程框图。

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，下面结合附图对本发明提供的用于半导体设备的过压保护装置、过压保护异常检测方法和过压保护方法进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供的过压保护装置5，其应用于半导体设备的反应腔室1中，用于避免腔室压力过高损坏反应腔室1。具体地，反应腔室1可以是任意的需要进行尾气排放的腔室，例如化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下简称CVD)腔室。其中，在反应腔室1和尾气处理装置4之间连接有排气气路2，用以在腔室压力正常时将反应腔室1中的气体排入尾气处理装置4。并且，在该排气气路2上设置有流量控制单元3，用以控制排气气路2的通断和流量大小。该流量控制单元3例如为球阀31。

在本实施例中，过压保护装置5包括连接于反应腔室1和尾气处理装置4之间的过压保护单元51，当反应腔室1的压力超出预设阈值(例如820Torr)时，流量控制单元3控制排气气路2关闭，此时利用过压保护单元51将反应腔室1中的气体排入尾气处理装置4。

过压保护装置5还包括气体输送单元52和流量检测单元53，其中，气体输送单元52与过压保护单元51所在气路的上游位置连接，用于向过压保护单元51所在气路通入流量为第一流量值的气体；流量检测单元53与过压保护单元51所在气路的下游位置连接，用于获取过压保护单元51输出的第二流量值。

当过压保护单元51发生诸如阀门堵塞等的故障时，往往导致气体无法通过过压保护单元51，或者通过过压保护单元51的流量很小，基于此，上述第一流量值和第二流量值之间的差值的大小可以反映出过压保护单元51是否异常，即，该差值过大，则可以说明过压保护单元51发生了诸如阀门堵塞等的故障，此时过压保护单元51无法正常工作。因此，通过利用流量检测单元53检测过压保护单元51输出的第二流量值，并将其与气体输送单元52向过压保护单元51输入的气体的第一流量值进行比较，可以判断出过压保护单元51是否异常，由此可以在过压保护单元51发生异常时及时采取相应的维修措施，以确保在进行正常工艺时过压保护单元51能够发挥作用，从而降低了设备风险。

在本实施例中，如图2所示，过压保护单元51包括分别与反应腔室1和尾气处理装置4连接的第二气路511，以及设置在该第二气路511上的第二通断开关512和单向阀513。第二通断开关512为气动通断阀或电动通断阀，例如为常开式的气动通断阀或电动通断阀。

气体输送单元52包括气源、第一气路521、第一通断开关522和限流器523，其中，气源用于向第一气路521提供气体；第一气路521的进气端与气源连接，出气端与过压保护单元51所在气路(即，第二气路511)的上游位置连接，以能够使气体通过过压保护单元51。第一通断开关522和限流器523均设置在第一气路521上，第一通断开关522用于接通或断开第一气路521；限流器523用于将第一气路521的流量限定在第一流量值，该第一流量值为一固定值，在实际应用中，可以根据具体需要自由设定该固定值的具体数值，例如5L/min。

可选的，第一通断开关522为气动通断阀或电动通断阀，例如为常开式的气动通断阀或电动通断阀。

流量检测单元53设置在第二气路511上，且位于单向阀513的下游位置，用以检测过压保护单元51输出的上述第二流量值，即，自单向阀513的输出端流出的气体流量值。可选的，流量检测单元53为流量计，例如为常开式的流量计。

在本实施例中，过压保护单元51中的单向阀513可能会出现阻塞现象，导致过压保护单元51无法正常发挥作用。在这种情况下，在进行正常工艺之前，开启气源，并经由上述第一气路521向第二气路511通入气体，并通过限流器523将第一气路521的流量限定在上述第一流量值，然后使用流量检测单元53检测自单向阀513输出端流出的气体流量值，即，第二流量值。利用上述第一流量值和第二流量值，可以通过判断第一流量值和第二流量值之间的差值是否超出预设范围，来判断出单向阀513是否发生阻塞现象。由此，可以在进行正常工艺之前，检验过压保护单元51的工作状态，以确保其在进行正常工艺时能够发挥作用，从而降低了设备风险。

作为另一个技术方案，请一并参阅图1和图3，本发明实施例还提供一种过压保护异常检测方法，该方法包括以下步骤：

S1，自过压保护单元51所在气路的上游位置向过压保护单元51所在气路通入流量为第一流量值的气体；

S2，获取过压保护单元51输出的第二流量值；

S3，判断第一流量值和第二流量值之间的差值是否超出预设范围；

若是，则确认过压保护单元51异常；

若否，则确认过压保护单元51正常。

可选的，第一流量值为5-10L/min。

本发明实施例提供的过压保护异常检测方法，其可以在过压保护单元发生异常时及时采取相应的维修措施，以确保在进行正常工艺时过压保护单元能够发挥作用，从而降低了设备风险。

作为另一个技术方案，请参阅图4，本发明实施例还提供一种过压保护方法，其包括以下步骤：

S101，每加工完成至少一个被加工工件之后，进行过压保护异常检测步骤，该步骤采用本发明实施例提供的上述过压保护异常检测方法检测过压保护单元是否异常。

在实际应用中，可以根据具体需要设定上述过压保护异常检测步骤的执行周期，例如，可以在每一个被加工工件加工完成之后，均进行上述过压保护异常检测步骤；或者，也可以在一定数量的被加工工件加工完成之后，进行上述过压保护异常检测步骤，该数量可以为两个、三个或者四个以上。当然，在实际应用中，也可以根据工艺时间的长短来设定上述过压保护异常检测步骤的执行周期。

在完成上述步骤S101之后，若确定过压保护单元正常，则进行步骤S102；若确定过压保护单元异常，则进行步骤S103。

S102，对下一个被加工工件进行半导体工艺。

可选的，上述半导体工艺例如为化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下简称CVD)工艺。

在对各被加工工件进行半导体工艺的过程中，在反应腔室的压力超出预设阈值时，通过过压保护单元将反应腔室中的气体排入尾气处理装置。

例如，如图1和图2所示，上述步骤S102进一步包括：

在对各被加工工件进行半导体工艺的过程中，通过排气气路2将反应腔室1中的气体排入尾气处理装置4；

判断反应腔室1的压力是否超出预设阈值(例如820Torr)，若超出，则关闭排气气路2上的流量控制单元3，并开启过压保护单元51。

也就是说，在进行正常工艺时，若腔室压力处于正常范围内，则通过排气气路2将反应腔室1中的气体排入尾气处理装置4，一旦反应腔室1的压力是否超出预设阈值，则关闭排气气路2，并利用过压保护单元51将反应腔室1中的气体排入尾气处理装置4。

S103，在对过压保护单元51进行维修措施之后，重新进行上述过压保护异常检测步骤，直至确保过压保护单元51能够正常工作之后，再进行下一个被加工工件的加工。

本发明实施例提供的过压保护方法，其通过采用本发明实施例提供的上述过压保护异常检测方法，可以在过压保护单元发生异常时及时采取相应的维修措施，以确保在进行正常工艺时过压保护单元能够发挥作用，从而降低了设备风险。

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)

1.一种用于半导体设备的过压保护装置，包括过压保护单元，所述过压保护单元连接于反应腔室和尾气处理装置之间；其特征在于，还包括：

气体输送单元，与所述过压保护单元所在气路的上游位置连接，用于向所述过压保护单元所在气路通入流量为第一流量值的气体；

流量检测单元，与所述过压保护单元所在气路的下游位置连接，用于检测所述过压保护单元输出的第二流量值。

2.根据权利要求1所述的用于半导体设备的过压保护装置，其特征在于，所述气体输送单元包括：

气源；

第一气路，所述第一气路的进气端与所述气源连接，出气端与所述过压保护单元所在气路的上游位置连接；

第一通断开关和限流器，所述第一通断开关和所述限流器设置在所述第一气路上，所述限流器用于将所述第一气路的流量限定在所述第一流量值。

3.根据权利要求2所述的用于半导体设备的过压保护装置，其特征在于，所述第一通断开关为气动通断阀或电动通断阀。

4.根据权利要求1所述的用于半导体设备的过压保护装置，其特征在于，所述流量检测单元为流量计。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于半导体设备的过压保护装置，其特征在于，所述过压保护单元包括分别与所述反应腔室和尾气处理装置连接的第二气路，以及设置在所述第二气路上的第二通断开关和单向阀。

6.根据权利要求5所述的用于半导体设备的过压保护装置，其特征在于，所述第二通断开关为气动通断阀或电动通断阀。

7.一种过压保护异常检测方法，其特征在于，包括：

自过压保护单元所在气路的上游位置向所述过压保护单元所在气路通入流量为第一流量值的气体；

检测所述过压保护单元输出的第二流量值；

判断所述第一流量值和第二流量值之间的差值是否超出预设范围；

若是，则确认所述过压保护单元异常；

若否，则确认所述过压保护单元正常。

8.一种过压保护方法，其特征在于，包括：

在对各被加工工件进行半导体工艺的过程中，在反应腔室的压力超出预设阈值时，通过过压保护单元将所述反应腔室中的气体排入尾气处理装置；

其中，每加工完成至少一个被加工工件之后，进行过压保护异常检测步骤，该步骤采用权利要求7所述的过压保护异常检测方法检测所述过压保护单元是否异常；

若所述过压保护单元异常，则在对所述过压保护单元进行维修措施之后，重新进行所述过压保护异常检测步骤；

若所述过压保护单元正常，则对下一个被加工工件进行半导体工艺。

9.根据权利要求8所述的过压保护方法，其特征在于，所述在对各被加工工件进行半导体工艺的过程中，在反应腔室的压力超出预设阈值时，通过过压保护单元将所述反应腔室中的气体排入尾气处理装置，包括：

在对各被加工工件进行半导体工艺的过程中，通过排气气路将所述反应腔室中的气体排入所述尾气处理装置；

判断所述反应腔室的压力是否超出预设阈值，若超出，则关闭所述排气气路上的流量控制单元，并开启所述过压保护单元。

10.根据权利要求9所述的过压保护方法，其特征在于，所述半导体工艺为化学气相沉积工艺。

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