CN114216350A - 半导体工艺设备用排水装置和半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体工艺设备用排水装置和半导体工艺设备，包括集水盒和排水机构，其中：排水机构包括缸体、活塞、第一单向阀和第二单向阀，活塞滑动地设于缸体内，活塞与缸体可形成暂存空间，集水盒通过进水管与暂存空间连通，第一单向阀设于进水管，缸体设有排水管，第二单向阀设于排水管；在活塞沿第一方向移动的情况下，第一单向阀打开，第二单向阀关闭；在活塞沿第二方向移动的情况下，活塞挤压暂存空间，以通过暂存空间内的水驱使第一单向阀关闭，第二单向阀打开，第一方向和第二方向相反。上述方案可以解决集水盒在排水时，集水盒内的压力存在不稳定的问题。

Description

半导体工艺设备用排水装置和半导体工艺设备

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体工艺设备用排水装置和半导体工艺设备。

背景技术

半导体工艺设备在对半导体器件进行工艺时，通常需要在满足工艺环境的工艺腔室内进行，工艺腔室的压力对半导体器件的工艺精度至关重要。

半导体工艺设备在工艺过程中会产生冷凝水，在相关技术中，半导体工艺设备产生的冷凝水需要通过进水管收集于集水盒中。由于进水管将半导体工艺设备与集水盒连通，集水盒在收集冷凝水的过程中，集水盒只与半导体工艺设备连通，集水盒不会破坏半导体工艺设备的压力；在集水盒排水时或排完水后，集水盒内的压力将会发生变化，进而会造成半导体工艺设备压力不稳定的问题。因此，相关技术中的集水盒在排水时，集水盒内存在压力不稳定的问题。

发明内容

本发明公开了一种半导体工艺设备用排水装置和半导体工艺设备，以解决集水盒在排水时，集水盒内的压力存在不稳定的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本申请公开一种半导体工艺设备用排水装置，包括集水盒和排水机构，其中：

所述排水机构包括缸体、活塞、第一单向阀和第二单向阀，所述活塞滑动地设于所述缸体内，所述活塞与所述缸体可形成暂存空间，所述集水盒通过进水管与所述暂存空间连通，所述第一单向阀设于所述进水管，所述缸体设有排水管，所述第二单向阀设于所述排水管；

在所述活塞沿第一方向移动的情况下，所述第一单向阀打开，所述第二单向阀关闭；

在所述活塞沿第二方向移动的情况下，所述活塞挤压所述暂存空间，以通过所述暂存空间内的水驱使所述第一单向阀关闭，所述第二单向阀打开，所述第一方向和所述第二方向相反。

第二方面，本申请还公开一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、冷凝器、转接部和第一方面所述的排水装置，所述工艺腔室、所述冷凝器、所述转接部和所述集水盒依次连通。

本发明采用的技术方案能够达到以下技术效果：

本申请公开的半导体工艺设备用排水装置通过设置集水盒和排水机构，使得排水机构可以将集水盒内的水排出；通过设置缸体和活塞，使得活塞可以沿缸体滑动，且活塞和缸体可以形成暂存空间，进而使得集水盒内的水通过进水管可以暂存在暂存空间内；通过设置第一单向阀和第二单向阀，使得第一单向阀设置于进水管，第二单向阀设于排水管，进而使得活塞沿第一方向移动时，第一单向阀打开，第二单向阀关闭，从而使得集水盒内的水可以进入暂存空间，且暂存空间与外部大气隔离，有效地避免集水盒与外部大气连通，从而保证集水盒的内部处于绝对压力状态下；在活塞沿第二方向移动时，活塞可以挤压暂存空间，暂存空间内的水可以驱使第一单向阀关闭，第二单向阀打开，使得暂存空间内的水排出，且可以避免集水盒的内部与外部大气连通，从而使得集水盒的内部处于绝对压力状态下；通过控制活塞的移动，就可以实现将暂存腔室收集的集水盒内的水排出，且能够保证集水盒处于绝对压力状态，有效地解决了将集水盒内的水排出时，集水盒内的压力存在不稳定的问题，也使得控制方式更简单。

附图说明

图1为本发明实施例公开半导体工艺设备的结构示意图的。

附图标记说明：

100-集水盒、

210-缸体、220-活塞、230-第一单向阀、240第二单向阀、250-进水管、260-排水管、270-暂存空间、

300-驱动机构、310-电机、320-第一杆件、330-第二杆件、

400-水位传感器、

500-工艺腔室、

600-冷凝器、

700-转接部、

810-排气管道、820-控制阀、830-压力检测管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1，本发明实施例公开一种半导体工艺设备用排水装置和半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备用排水装置包括集水盒100和排水机构。

集水盒100用于与半导体工艺设备的工艺腔室500连通，集水盒100用于收集半导体工艺设备产生的冷凝水。排水机构包括缸体210、活塞220、第一单向阀230和第二单向阀240。缸体210可以是具有中空结构的腔室，活塞220滑动地设于缸体210内，活塞220与缸体210可形成暂存空间270。活塞220可以沿缸体210内滑动，以使活塞220和缸体210形成的暂存空间270可以随活塞220的滑动而发生变化。

集水盒100通过进水管250与暂存空间270连通，第一单向阀230设于进水管250。进水管250的第一端可以与集水盒100的内部连通，进水管250的第二端可以通过缸体210与暂存空间270连通，当然，进水管250的第二端也可以是通过活塞220与暂存空间270连通。第一单向阀230为集水盒100向暂存空间270方向单向导通的单向阀，集水盒100内的水可以在重力作用下打开第一单向阀230进入暂存空间270，当然，第一单向阀230也可以是通过控制器进行控制。

缸体210设有排水管260，第二单向阀240设于排水管260。排水管260为暂存空间270内的水排出提供通道，第二单向阀240为暂存空间270向暂存空间270的外部单向导通的单向阀。第二单向阀240可以是受到暂存空间270内水的挤压时打开，以使暂存空间270内的水排出，当然，第二单向阀240也可以是通过控制器进行控制。

在活塞220沿第一方向移动的情况下，第一单向阀230打开，第二单向阀240关闭。第一方向可以是活塞220与缸体210形成的暂存空间270增大时，活塞220移动的方向。第二单向阀240关闭可以避免外部大气与暂存空间270连通，从而可以避免集水盒100内的压力与外部大气连通，以使集水盒100的内部处于绝对压力状态下。具体的，在活塞220沿第一方向移动的过程中，暂存空间270整个空间始终装满水，活塞220的移动可以是随着进入暂存空间270水量相对应的移动，活塞220的动力可以来源于进入暂存空间270的水。在暂存空间270没有水的状态下，暂存空间270被挤压成很小的空间，甚至暂存空间270的体积为零。

在活塞220沿第二方向移动的情况下，活塞220挤压暂存空间270，以通过暂存空间270内的水驱使第一单向阀230关闭，第二单向阀240打开，第一方向和第二方向相反。第二方向可以是活塞220与缸体210形成的暂存空间270减小时，活塞220移动的方向。暂存空间270需要向外排水时，活塞220挤压暂存空间270，暂存空间270内的水会到达排水管260，并挤压第二单向阀240打开，暂存空间270内的水通过排水管260排出。同时，暂存间内的水挤压第一单向阀230关闭，避免集水盒100的内部与外部大气连通，以使集水盒100的内部处于绝对压力状态下。具体的，在暂存空间270的水全部排出时，暂存空间270可以被挤压成很小的空间，甚至暂存空间270的体积为零，此时，第一单向阀230打开，第二单向阀240关闭，暂存空间270对集水盒100内的压力影响很小甚至没有。

在具体的实施过程中，在活塞220沿第一方向移动的情况下，活塞220与缸体210形成的暂存空间270增大，第一单向阀230打开，第二单向阀240关闭，集水盒100内的水通过进水管250和第一单向阀230进入暂存空间270；在活塞220沿第二方向移动的情况下，活塞220挤压暂存空间270，暂存空间270内水驱使第一单向阀230关闭，第二单向阀240打开，暂存空间270内的水通过排水管260和第二单向阀240排出暂存空间270。

本申请公开的半导体工艺设备用排水装置通过设置集水盒100和排水机构，使得排水机构可以将集水盒100内的水排出；通过设置缸体210和活塞220，使得活塞220可以沿缸体210滑动，且活塞220和缸体210可以形成暂存空间270，进而使得集水盒100内的水通过进水管250可以暂存在暂存空间270内；通过设置第一单向阀230和第二单向阀240，使得第一单向阀230设置于进水管250，第二单向阀240设于排水管260，进而使得活塞220沿第一方向移动时，第一单向阀230打开，第二单向阀240关闭，从而使得集水盒100内的水可以进入暂存空间270，且暂存空间270与外部大气隔离，有效地避免集水盒100与外部大气连通，从而保证集水盒100的内部处于绝对压力状态下；在活塞220沿第二方向移动时，活塞220可以挤压暂存空间270，暂存空间270内的水可以驱使第一单向阀230关闭，第二单向阀240打开，使得暂存空间270内的水排出，且可以避免集水盒100的内部与外部大气连通，从而使得集水盒100的内部处于绝对压力状态下；通过控制活塞220的移动，就可以实现将暂存腔室收集的集水盒100内的水排出，且能够保证集水盒100处于绝对压力状态，有效地解决了将集水盒100内的水排出时，集水盒100内的压力存在不稳定的问题，也使得控制方式更简单。

活塞220可以通过手动沿第一方向或第二方向的移动，当然活塞220也可以是通过驱动机构300的驱动进行移动。一种可选地实施例，排水机构还可以包括驱动机构300，驱动机构300与活塞220驱动连接，用于驱动活塞220沿第一方向或第二方向移动。具体的驱动机构300可以是直线驱动电机310、气压伸缩件、液压伸缩件、形状记忆合金等，这里不限制驱动机构300的种类。通过设置驱动机构300，使得活塞220可以在驱动机构300的驱动作用下沿第一方向或第二方向移动，从而可以提高排水装置的工作效率。

进一步地，驱动机构300可以包括连杆组件和电机310，连杆组件与活塞220连接，电机310与连杆组件连接，电机310驱动连杆组件运动，以使连杆组件带动活塞220沿第一方向或第二方向移动。具体的，电机310可以是直线运动电机310，连杆组件可以是一个杆件，电机310的输出轴与杆件的一端连接，杆件的另一端与活塞220连接，电机310驱动杆件移动，以使杆件带动活塞220沿第一方向或第二方向移动。电机310也可以是旋转运动的电机310，连杆组件也可以是多个杆件组成，例如杆件可以是两个，两个杆件首尾转动连接，电机310的输出轴可以驱动其中一个杆件做一定角度的旋转往复运动，另一个杆件与活塞220连接带动活塞220沿第一方向或第二方向移动。

通过将驱动机构300设置为连杆组件和电机310，使得电机310驱动连杆组件运动，以使连杆组件带动活塞220沿第一方向或第二方向移动，连杆组件具有灵活地设置方式，使得电机310的位置设置也更灵活，电机310和连杆组件结构都是结构简单的，容易选取的组件，可以有效地提高排水装置整体的经济性。

进一步地，连杆组件可以包括第一杆件320和第二杆件330。第一杆件320的第一端与电机310的输出轴连接，第一杆件320的第二端与第二杆件330的第一端转动连接，第二杆件330的第二端与活塞220转动连接，电机310驱动第一杆件320沿第一杆件320的第一端转动，以使第二杆件330带动活塞220沿第一方向或第二方向移动。将连杆组件设置为第一杆件320和第二杆件330的结构，使得通过电机310驱动第一杆件320沿第一杆件320的第一端转动，使得第一杆件320的运动为规律的运动，且在电机310的驱动下运动相对平稳，从而使得第二杆件330带动活塞220沿第一方向或第二方向移动时更平稳，从而提高活塞220沿缸体210移动时的稳定性。

一种可选地实施例，排水机构还可以包括水位传感器400和控制器，水位传感器400可以用于检测集水盒100内的水位，水位传感器400可以是接触式水位传感器400，也可以是红外感应式水位传感器400，这里对水位传感器400的种类不做具体的限定。控制器分别与水位传感器400和驱动机构300连接。

在集水盒100内的水位到达警戒水位时，水位传感器400触发控制器，以使控制器控制驱动机构300驱动活塞220沿第二方向移动，此时第一单向阀230关闭，第二单向阀240打开，暂存空间270内的水从排水管260排出。警戒水位可以根据实际情况确定警戒水位的位置。

通过设置水位传感器400和控制器，使得通过水位传感器400自动检测集水盒100内水位，在集水盒100内的水位到达警戒水位时，水位传感器400可以触发控制器，以使控制器自动控制驱动机构300驱动活塞220沿第二方向移动，进而使得通过水位传感器400和控制器实现驱动机构300对活塞220的自动控制，也使得只有在集水盒100的水位到达警戒水位时，驱动机构300才驱动活塞220沿第二方向移动，从而提高了排水机构工作的稳定性。

一种可选的实施例，排水管260可以设于缸体210远离活塞220的一端。将排水管260设置于缸体210远离活塞220的一端，在活塞220移动时，可以有效地提高暂存空间270内的水排出的效率。

基于上文所述的排水装置，本申还请公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括工艺腔室500、冷凝器600、转接部700和排水装置。具体的，工艺腔室500可以是半导体进行加工的场所，冷凝器600可以是用于对进入转接部700的水蒸气冷凝成水的部件，转接部700可以是具有内腔的结构。工艺腔室500、冷凝器600、转接部700和集水盒100依次连通。通过将工艺腔室500、冷凝器600、转接部700和集水盒100依次连通，使得工艺腔室500、冷凝器600、转接部700和集水盒100的内部压力均一样。

在活塞220沿第一方向移动时，第一单向阀230打开，第二单向阀240关闭，此时来自工艺腔室500内的冷却水进入集水盒100，再通过进水管250进入暂存空间270，由于第二单向阀240处于关闭状态，此时暂存空间270处于绝对压力状态下，暂存空间270的压力与工艺腔室500的压力一致。在活塞220沿第二方向移动时，活塞220挤压暂存空间270，暂存空间270内的水驱动第一单向阀230关闭，以使集水盒100内的压力不与大气连通，处于绝对压力状态下，暂存空间270内的水从排水管260排出，从而使得工艺腔室500内的压力不会因排水装置的排水而存在压力不稳定的问题。

工艺腔室500可以对半导体器件进行湿氧化工艺，也可以进行干氧化工艺。在进行湿氧化工艺时，冷凝水会收集在集水盒100，集水盒100内的水再流入暂存空间270内，工艺腔室500内的压力不会受到排水装置的影响；在工艺腔室500对半导体器件进行干氧化工艺，集水盒100与工艺腔室500连通，集水盒100处于负压状态，第一单向阀230在负压作用下处于关闭状态，从而可以保证集水盒100处于绝对压力状态下，从而可以保证集水盒100内的压力稳定；同时，第二单向阀240也处于关闭状态，第二单向阀240也可以进一步地防止气流倒灌至集水盒100内。

进一步地，半导体工艺设备还包括排气管道810和压力控制阀820，排气管道810的第一端与转接部700的内腔连通，排气管道810的第二端与外部环境连通，排气管道810上设有压力控制阀820，压力控制阀820上设有压力检测管830，压力检测管830的第一端与压力控制阀820连接，压力检测管830的第二端与转接部700的内腔连通，压力控制阀820根据压力检测管830检测的压力控制排气管道810的通断。

通过压力检测管830检测转接部700内腔的压力，进而可以检测工艺腔室500内的压力，压力检测管830将检测的压力反馈至控制阀820，使得控制阀820可以根据检测的压力控制排气管道810的通断，进而达到控制工艺腔室500内压力的目的。

一种可选的实施例，工艺腔室500和冷凝器600可以通过排气过渡管连通，排气过渡管与冷凝器600的连接处通过密封接头连接。通过密封接头将排气过渡管与冷凝器600连接，可以提高排气过度管与冷凝器600在连接处的密封性，从而可以提高工艺腔室500内压力的稳定性。

一种可选的实施例，转接部700的内腔可以呈倾斜的圆柱面，冷凝器600与集水盒100分别与转接部700的内腔的相对的两端连通，冷凝器600内冷却的水可沿倾斜的圆柱面流入排水装置。将转接部700的内腔设置为倾斜的圆柱面，可以使得冷却水沿着倾斜面流入排水装置，从而可以避免冷却水将内腔封堵而造成无法对工艺腔室500的压力进行调节的问题。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种半导体工艺设备用排水装置，其特征在于，包括集水盒(100)和排水机构，其中：

所述排水机构包括缸体(210)、活塞(220)、第一单向阀(230)和第二单向阀(240)，所述活塞(220)滑动地设于所述缸体(210)内，所述活塞(220)与所述缸体(210)可形成暂存空间(270)，所述集水盒(100)通过进水管(250)与所述暂存空间(270)连通，所述第一单向阀(230)设于所述进水管(250)，所述缸体(210)设有排水管(260)，所述第二单向阀(240)设于所述排水管(260)；

在所述活塞(220)沿第一方向移动的情况下，所述第一单向阀(230)打开，所述第二单向阀(240)关闭；

在所述活塞(220)沿第二方向移动的情况下，所述活塞(220)挤压所述暂存空间(270)，以通过所述暂存空间(270)内的水驱使所述第一单向阀(230)关闭，所述第二单向阀(240)打开，所述第一方向和所述第二方向相反。

2.根据权利要求1所述的排水装置，其特征在于，所述排水机构还包括驱动机构(300)，所述驱动机构(300)与所述活塞(220)驱动连接，用于驱动所述活塞(220)沿所述第一方向或所述第二方向移动。

3.根据权利要求2所述的排水装置，其特征在于，所述驱动机构(300)包括连杆组件和电机(310)，所述连杆组件与所述活塞(220)连接，所述电机(310)与所述连杆组件连接，所述电机(310)驱动所述连杆组件运动，以使所述连杆组件带动所述活塞(220)沿所述第一方向或所述第二方向移动。

4.根据权利要求3所述的排水装置，其特征在于，所述连杆组件包括第一杆件(320)和第二杆件(330)，所述第一杆件(320)的第一端与所述电机(310)的输出轴连接，所述第一杆件(320)的第二端与所述第二杆件(330)的第一端转动连接，所述第二杆件(330)的第二端与所述活塞(220)转动连接，所述电机(310)驱动所述第一杆件(320)沿所述第一杆件(320)的第一端转动，以使所述第二杆件(330)带动所述活塞(220)沿所述第一方向或所述第二方向移动。

5.根据权利要求2所述的排水装置，其特征在于，所述排水机构还包括水位传感器(400)和控制器，所述水位传感器(400)用于检测所述集水盒(100)内的水位，所述控制器分别与所述水位传感器(400)和所述驱动机构(300)连接；

在所述集水盒(100)内的水位到达警戒水位时，所述水位传感器(400)触发所述控制器，以使所述控制器控制所述驱动机构(300)驱动所述活塞(220)沿所述第二方向移动。

6.根据权利要求1所述的排水装置，其特征在于，所述排水管(260)设于所述缸体(210)远离所述活塞(220)的一端。

7.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括工艺腔室(500)、冷凝器(600)、转接部(700)和如权利要求1至6任意一项所述的排水装置，所述工艺腔室(500)、所述冷凝器(600)、所述转接部(700)和所述集水盒(100)依次连通。

8.根据权利要求7所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括排气管道(810)和压力控制阀(820)，所述排气管道(810)的第一端与所述转接部(700)的内腔连通，所述排气管道(810)的第二端与外部环境连通，所述排气管道(810)上设有所述压力控制阀(820)，所述压力控制阀(820)上设有压力检测管(830)，所述压力检测管(830)的第一端与所述压力控制阀(820)连接，所述压力检测管(830)的第二端与所述转接部(700)的内腔连通，所述压力控制阀(820)根据所述压力检测管(830)检测的压力控制所述排气管道(810)的通断。

9.根据权利要求7所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述工艺腔室(500)和所述冷凝器(600)通过排气过渡管连通，所述排气过渡管与所述冷凝器(600)的连接处通过密封接头连接。

10.根据权利要求7所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述转接部(700)的内腔呈倾斜的圆柱面，所述冷凝器(600)与所述集水盒(100)分别与所述转接部(700)的内腔的相对的两端连通，所述冷凝器(600)内冷却的水可沿所述倾斜的圆柱面流入所述排水装置。

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