CN111322226A - 真空系统及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

一种真空系统，包括：反应室、第一真空泵和止回组件，所述第一真空泵与所述反应室连通，止回组件设置在第一真空泵和反应室之间，用于防止气体回流。所述止回组件包括壳体、阻挡片和至少两个伸缩件，所述壳体为两端开口的中空结构，所述至少两个伸缩件对称设置在所述壳体的第一端，所述壳体的第一端连通所述反应室，所述壳体的第二端连通所述第一真空泵，所述阻挡片连接所述至少两个伸缩件。所述第一真空泵抽气时，所述伸缩件伸长，所述阻挡片打开所述第一端，气体从所述反应室流出。所述第一真空泵停止时，所述伸缩件收缩，所述阻挡片封闭所述第一端，从而防止气体回流至所述反应室内。本申请还提供一种具有上述真空系统的半导体加工设备。

Description

真空系统及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，尤其涉及一种真空系统及半导体加工设备。

背景技术

真空系统被广泛应用于半导体制造设备。通常，真空系统用于在特定压力条件下运行的各种制造设备中。该制造设备可以包括薄膜沉积设备，蚀刻设备，离子注入设备，光刻设备以及包括扫描电子显微镜和二次离子质谱仪的半导体表面分析仪。

但是，当真空系统中的真空泵发生故障时，真空系统的管道中可能会发生气体回流。气体回流会导致管道中的颗粒和粉末被带回到制造设备，从而污染制造设备并损坏产品。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种防止气体回流的真空系统及具有该真空系统的半导体加工设备。

一种真空系统，包括：反应室，用于处理半导体晶片；第一真空泵，与所述反应室连通，用于抽吸所述反应室中的气体；和止回组件，设置在所述第一真空泵和所述反应室之间，用于防止气体回流。所述止回组件包括壳体、阻挡片和至少两个伸缩件，所述壳体为两端开口的中空结构，所述至少两个伸缩件对称设置在所述壳体的第一端，所述壳体的第一端连通所述反应室，所述壳体的第二端连通所述第一真空泵，所述阻挡片连接所述至少两个伸缩件，所述第一真空泵停止时，所述伸缩件收缩，所述阻挡片封闭所述第一端，所述第一真空泵抽气时，所述伸缩件伸长，所述阻挡片打开所述第一端。

可选地，所述止回组件包括密封件，设置在所述壳体的第一端，所述密封件为两端开口的中空结构，所述伸缩件设置在所述密封件的内腔中，所述伸缩件收缩时，所述阻挡片封闭所述密封件。

可选地，所述真空系统包括第二真空泵和第一管道，所述第二真空泵的进气端连通所述反应室，所述第二真空泵的出气端通过第一管道与所述止回组件的第一端连通。

可选地，所述真空系统包括第三真空泵，与所述第一真空泵并联于所述第二真空泵。

可选地，所述真空系统包括第二管道，所述第一真空泵通过所述第二管道连通所述反应室，所述第一管道和所述第二管道并联于所述止回组件的第一端。

可选地，所述第一管道上设置第一阀门，所述第二管道上设置第二阀门；所述真空系统进行清洁过程时，所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开；所述真空系统进行有关半导体制造过程时，所述第一阀门打开，所述第二阀门关闭。

可选地，所述止回组件还包括连接臂，所述连接臂从所述密封件的侧壁沿径向向内伸出，用于固定所述伸缩件。

可选地，所述反应室上设置压力表，用于检测所述反应室内的气压。

可选地，所述止回组件包括压力传感器，用于检测所述第一真空泵的抽气压力，所述伸缩件根据所述压力传感器的检测结果移动所述阻挡片。

一种半导体加工设备，所述半导体加工设备包括上述任一项所述的真空系统。

本发明的真空系统通过在第一真空泵和反应室之间设置止回组件，当第一真空泵停止抽气时，阻挡片自动封闭止回组件的第一端，从而防止气流回流至反应室中。

附图说明

图1为真空系统在一实施例中的结构示意图。

图2为图1真空系统中止回组件的立体结构示意图。

图3为图2止回组件打开时的结构示意图。

图4为图2止回组件关闭时的结构示意图。

主要元件符号说明：

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图3，真空系统100包括反应室1、第一真空泵2和止回组件3，所述第一真空泵2与所述反应室1连通，所述止回组件3设置在所述第一真空泵2和所述反应室1之间，用于防止气体回流。所述止回组件3包括壳体31、阻挡片32和至少两个伸缩件33，所述壳体31为两端开口的中空结构，所述至少两个伸缩件33对称设置在所述壳体31的第一端311内，所述壳体31的第一端311连通所述反应室1，所述壳体31的第二端312连通所述第一真空泵2，所述阻挡片32连接所述至少两个伸缩件33并设置在所述壳体31内。所述第一端311为止回组件3的进气端，所述第二端312为止回组件3的出气端。所述第一真空泵2抽气时，所述伸缩件33伸长，所述阻挡片32打开所述第一端311，气体从所述反应室1流出。所述第一真空泵2停止时，所述伸缩件33收缩，所述阻挡片32封闭所述第一端311，从而防止气体回流至所述反应室1内。

请参阅图2至图4，所述止回组件3包括密封件34，所述密封件34设置在所述壳体31的第一端311。所述密封件34为两端开口的中空结构，且所述密封件34的外径等于所述第一端311的内径。所述壳体31与所述密封件34同轴设置并且所述密封件34收容于所述壳体31中。所述伸缩件33设置在所述密封件34的内腔中，所述伸缩件33收缩时，所述阻挡片32封闭所述密封件34的下端，从而使所述壳体31的第一端311关闭。所述止回组件3还包括连接臂35，所述连接臂35从所述密封件34的侧壁沿径向向内伸出，用于固定所述伸缩件33。

在本申请的实施例中，所述连接臂35的数量为两个，所述伸缩件33与所述连接臂35一一对应。两个连接臂35对称安装在所述密封件34的侧壁上，所述伸缩件33的一端连接所述连接臂35，另一端连接所述阻挡片32。所述连接臂35大致水平设置，所述伸缩件33与所述连接臂35大致垂直连接。所述连接臂35和所述伸缩件33组成支架形式以减少对第一端311的遮挡，从而避免气流量减少。所述伸缩件33优选为液压伸缩件，在其他实施例中，所述伸缩件33为弹性伸缩棒。可以理解，所述连接臂35的数量可以多于两个，均匀设置在所述第一端311，本申请不对此进行限定。

在其他实施例中，所述止回组件3包括压力传感器，设置在所述阻挡片32朝向所述第二端312的一侧，所述压力传感器用于检测所述第一真空泵2的抽气压力，所述伸缩件33根据所述压力传感器的检测结果移动所述阻挡片32。当所述压力传感器的检测结果小于或等于一预设值时，表示所述第一真空泵2故障或停止，所述伸缩件33收缩以上移所述阻挡片32，使所述第一端311关闭。当所述压力传感器的检测结果大于所述预设值时，表示所述第一真空泵2正常抽气，所述伸缩件33伸长以下移所述阻挡片32，使所述第一端311打开。

进一步地，所述壳体31表面还设置有标识36，用于指示进气端，避免所述止回组件3装反。

请再次参阅图1，所述真空系统100包括第二真空泵4和第一管道5，所述第二真空泵4的进气端连通所述反应室1的底端，所述第二真空泵4的出气端通过第一管道5与所述止回组件3的第一端311连通。所述反应室1内进行有关半导体晶片的制程之前，需要先对所述反应室1进行抽真空处理。所述第一真空泵2连接大气压，所述反应室1抽真空时，所述第一真空泵2先启动以降低所述第二真空泵4的出气端压力，再启动所述第二真空泵4以抽取所述反应室1内的气体，通过层层减压的方式达到抽真空的目的，弥补传统的单次抽气方式无法达到反应压力的不足。可以理解，所述第二真空泵4与所述反应室1之前还可以串联其他真空泵，从而进一步对所述反应室抽真空以提供更好的反应环境。

进一步地，所述第二真空泵4与所述反应室1之间设有单向阀41，使气体只能由所述反应室1流向所述第二真空泵4，避免所述第二真空泵4故障时，气体回流至所述反应室1内。所述第一管道5上还设有第一阀门51，所述第一阀门51可以选用单向阀，使气体只能由所述第二真空泵4流向所述止回组件3。图1中箭头A表示反应室1抽真空时的气体流向。所述第一管道5上还设置有第一检测器52，用于检测所述第一管道5内的真空度以确认抽真空的效果。若所述第一检测器52的检测结果大于一预设值，所述第一真空泵2的功率升高以增强抽气效果。

所述真空系统100包括第三真空泵7，所述第三真空泵7与所述第一真空泵2并联于所述第二真空泵4的出气端。所述第三真空泵7用于辅助所述第二真空泵4，进一步降低所述第二真空泵4出气端的压力。所述第三真空泵7通过第三管道71连通所述第二真空泵4的出气端，可以理解，所述第三管道71上也可以设置止回组件3，用于防止所述第三真空泵7故障时气体回流至所述第二真空泵4。

所述真空系统100包括第二管道6，用于清洁所述反应室1。所述第一真空泵2通过所述第二管道6连通所述反应室1的另一位置，在本实施例中，所述第二管道6连通所述反应室1的侧边。所述第一管道5和所述第二管道6并联于所述止回组件3的第一端311。所述第二管道6上设置第二阀门61，所述真空系统100进行清洁过程时，所述第一阀门51关闭，所述第二阀门61打开，清洁完反应室1的气体从所述第二管道6流向所述第一真空泵2。图1中箭头B指示方向为反应室1进行清洁过程时的气流方向。所述真空系统100进行有关半导体晶片的制程时，所述第一阀门51打开，所述第二阀门61关闭。由于清洁所述反应室1时会用到其他化学品，使用第二管道6导出含有其他化学品的气体能够避免污染真空管路。另外，清洁过程和半导体制程所需的操作压力不一样，分开设置两个管路有利于所述真空系统100进行压力的调控。所述第一管道5和所述第二管道6可以根据操作压力选用不同材料，节约设备成本。所述第二管道6上还设有第二检测器62，用于检测所述第二管道6内的真空度，所述第一真空泵2可以根据所述第二检测器62的检测结果调整清洁过程中的抽气功率。

进一步地，所述反应室1上还设置初级检测器11、压力表12和通气阀13。所述初级检测器11用于检测所述反应室1内的抽真空效果，各个真空泵可以根据所述初级检测器11的检测结果调整抽气功率。所述压力表12用于检测所述反应室1内的气压，所述反应室1内进行有关半导体晶片的制程时，工作人员可以通过观察所述压力表12的检测值判断所述反应室1内的制程是否正常。设备维修时，所述通气阀13用于快速泄压。进一步地，所述反应室1还可以连通一进气管，用于输送制程所需的反应气体至所述反应室1中。

本申请的真空系统100通过在第一真空泵2和反应室1之间设置止回组件3，当第一真空泵2停止抽气时，阻挡片32自动封闭止回组件3的第一端，从而防止气流回流至反应室1中，有效避免脏污颗粒通过回流气体进入反应室1内。

本申请还提供一种半导体加工设备，所述半导体加工设备包括上述实施例中的真空系统100。所述半导体加工设备包括但不限于薄膜沉积设备，蚀刻设备，离子注入设备，光刻设备以及半导体表面分析仪。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种真空系统，包括：

反应室，用于处理半导体晶片；

第一真空泵，与所述反应室连通，用于抽吸所述反应室中的气体；和

止回组件，设置在所述第一真空泵和所述反应室之间，用于防止气体回流；

其特征在于，所述止回组件包括壳体、阻挡片和至少两个伸缩件，所述壳体为两端开口的中空结构，所述至少两个伸缩件对称设置在所述壳体的第一端，所述壳体的第一端连通所述反应室，所述壳体的第二端连通所述第一真空泵，所述阻挡片连接所述至少两个伸缩件，所述第一真空泵停止时，所述伸缩件收缩，所述阻挡片封闭所述第一端，所述第一真空泵抽气时，所述伸缩件伸长，所述阻挡片打开所述第一端。

2.如权利要求1所述的真空系统，其特征在于，所述止回组件包括密封件，设置在所述壳体的第一端，所述密封件为两端开口的中空结构，所述伸缩件设置在所述密封件的内腔中，所述伸缩件收缩时，所述阻挡片封闭所述密封件。

3.如权利要求1所述的真空系统，其特征在于，所述真空系统包括第二真空泵和第一管道，所述第二真空泵的进气端连通所述反应室，所述第二真空泵的出气端通过第一管道与所述止回组件的第一端连通。

4.如权利要求3所述的真空系统，其特征在于，所述真空系统包括第三真空泵，与所述第一真空泵并联于所述第二真空泵。

5.如权利要求3所述的真空系统，其特征在于，所述真空系统包括第二管道，所述第一真空泵通过所述第二管道连通所述反应室，所述第一管道和所述第二管道并联于所述止回组件的第一端。

6.如权利要求5所述的真空系统，其特征在于，所述第一管道上设置第一阀门，所述第二管道上设置第二阀门；所述真空系统进行清洁过程时，所述第一阀门关闭，所述第二阀门打开；所述真空系统进行有关半导体制造过程时，所述第一阀门打开，所述第二阀门关闭。

7.如权利要求2所述的真空系统，其特征在于，所述止回组件还包括连接臂，所述连接臂从所述密封件的侧壁沿径向向内伸出，用于固定所述伸缩件。

8.如权利要求1所述的真空系统，其特征在于，所述反应室上设置压力表，用于检测所述反应室内的气压。

9.如权利要求1所述的真空系统，其特征在于，所述止回组件包括压力传感器，用于检测所述第一真空泵的抽气压力，所述伸缩件根据所述压力传感器的检测结果移动所述阻挡片。

10.一种半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备包括权利要求1-9任一项所述的真空系统。

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