CN114267615A - 半导体工艺设备及其排气系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种半导体工艺设备及其排气系统。该排气系统包括：切换装置、第一控压机构及第二控压机构；切换装置与工艺腔室连接，并且与第一控压机构及第二控压机构连接；第一控压机构的第一控压管路与切换装置连接，用于对工艺腔室排气；第一控制器设置于第一控压管路上，用于在第一控压管路排气时控制工艺腔室保持在第一压力；第二控压机构的第二控压管路与切换装置连接，用于对工艺腔室排气；第二控制器设置于第二控压管路上，用于在第二控压管路排气时控制工艺腔室保持在第二压力，并且第二压力大于第一压力。本申请实施例使得工艺腔室能够至少保持在两种压力状态下，从而提高了本申请实施例适用性及适用范围。

Description

半导体工艺设备及其排气系统

技术领域

本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体工艺设备及其排气系统。

背景技术

目前，在半导体工艺设备中，晶圆在工艺腔室内进行工艺反应，为了保证晶圆工艺反应均匀可控需要提供稳定的压力。在工艺实践中，通常在工艺腔室的排气系统中增加压力控制设备实现稳定的压力控制。随着工艺技术发展，当前先进的工艺过程中，通常在一个工艺不同步骤中需要实现常压(绝对压力758-760Torr)和低压(绝对压力50Torr)两种压力控制模式来达到不同的工艺结果。但是现有技术中的排气系统只能实现常压(绝对压力758-760Torr)或微低压(绝对压力680-750Torr)控制，无法实现低压(绝对压力50Torr)的控压需求，并且现有排气系统只能实现单一的微低压控制能力，无法同时实现常压控制需求，从而大幅降低了工艺速率。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体工艺设备及其排气系统，用以解决现有技术存在的无法实现低压的控制问题，以及无法实现多压力控制需求的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备的排气系统，与半导体工艺设备的工艺腔室连接，用于排出所述工艺腔室的气体并且控制所述工艺腔室内的压力，包括：切换装置、第一控压机构及第二控压机构；所述切换装置与所述工艺腔室连接，并且与所述第一控压机构及所述第二控压机构连接，用于切换所述第一控压机构或所述第二控压机构对所述工艺腔室进行控压排气；所述第一控压机构包括第一控压管路及第一控制器，所述第一控压管路与所述切换装置连接，用于对所述工艺腔室排气；所述第一控制器设置于所述第一控压管路上，用于在所述第一控压管路排气时控制所述工艺腔室保持在第一压力；所述第二控压机构包括第二控压管路及第二控制器，所述第二控压管路与所述切换装置连接，用于对所述工艺腔室排气；所述第二控制器设置于所述第二控压管路上，用于在所述第二控压管路排气时控制所述工艺腔室保持在第二压力，并且所述第二压力大于所述第一压力。

于本申请的一实施例中，所述第一控压机构还包括有抽气装置，所述抽气装置与所述第一控压管路连接，所述第一控制器用于控制所述抽气装置对所述工艺腔室进行排气。

于本申请的一实施例中，所述第一控压管路包括第一排气管及变径排气管，所述第一排气管的两端分别与所述切换装置及所述第一控制器连接；所述变径排气管的两端分别与所述第一控制器及所述抽气装置连接。

于本申请的一实施例中，所述第一控压机构还包括有检测组件，所述检测组件设置于所述第一排气管上，用于检测所述第一排气管内的压力信号，所述第一控制器用于根据所述压力信号控制所述工艺腔室的压力。

于本申请的一实施例中，所述检测组件包括第一检测部件及第二检测部件，所述第一检测部件与所述第二检测部件依次设置于所述第一排气管上，并且所述第二检测部件远离所述切换装置设置，所述第一检测部件的检测量程大于所述第二检测部件的检测量程。

于本申请的一实施例中，所述第一控压机构还包括压差检测组件，所述压差检测组件的两端分别与所述第一控压管路及所述第二控压管路连接，用于检测两者之间的压力差信号；当所述压力差信号达到一阈值时，所述切换装置将由所述第一控压管路排气切换至由所述第二控压管路排气，并且关闭所述第一控制器。

于本申请的一实施例中，所述切换装置包括本体及活塞，所述本体上设置有进气口、第一出气口及第二出气口，所述进气口与所述工艺腔室的排气口连接，所述第一出气口与所述第一控压管路连接，所述第二出气口与所述第二控压管路连接；所述活塞部分滑动设置于所述本体内，所述活塞在所述本体内往复滑动，用于选择性将所述进气口与所述第一出气口连通或者与所述第一出气口及所述第二出气口连通。

于本申请的一实施例中，所述本体内具有气体通道及滑动通道，所述气体通道的一端为所述第一出气口，另一端与所述滑动通道的一端连通，所述进气口与所述气体通道连通；所述第二出气口与所述滑动通道连通，所述活塞包括有滑动部，所述滑动部滑动设置于所述滑动通道内，并且所述滑动部朝向所述气体通道的端面设置有密封件，所述滑动部通过所述密封件与所述滑动通道的端面密封连接，用于断开所述气体通道及所述滑动通道。

于本申请的一实施例中，所述切换装置还包括有端盖，所述端盖设置于所述滑动通道的另一端，并且通过密封件与所述滑动通道密封连接；所述端盖上还开设滑动孔，所述滑动孔内周壁上设置有密封件，所述活塞还包括有与所述滑动部一体设置的滑动杆，所述滑动杆滑动配合于所述滑动孔内，所述滑动孔的内壁通过所述密封件与所述滑动杆的外周配合密封。

于本申请的一实施例中，所述切换装置还包括有驱动件，所述驱动件设置于所述端盖的一侧，并且与所述滑动杆连接，用于通过所述滑动杆带动所述滑动部往复运动。

于本申请的一实施例中，所述第二控压机构还包括有冷凝管路组件，所述冷凝管路组件一端与所述第二出气口连接，另一端与所述第二控压管路连接，所述第二控压管路通过所述冷凝管路组件与所述切换装置连接。

于本申请的一实施例中，所述冷凝管路组件包括波纹管、阻尼管、冷凝器、水气分离器及储水器，所述波纹管的两端分别与所述第二出气口及阻尼管连接，所述阻尼管与所述水气分离器的进口连接，所述冷凝器包覆于所述阻尼管外，所述第二控压管路与所述水气分离器的出口连接，所述储水器与所述水气分离器的水口连接。

于本申请的一实施例中，所述第二控压机构还包括有压力检测管，所述压力检测管的一端与所述水气分离器连接，另一端与所述第二控制器连接，用于检测所述工艺腔室内的压力信号，所述第二控制器用于根据所述压力信号控制所述工艺腔室内的压力。

第二个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室以及如第一个方面提供的排气系统。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请实施例通过设置两个控压机构，并且通过切换装置切换由第一控压机构或者第二控压机构对工艺腔室进行排气控压，以使工艺腔室可以保持在第一压力或者第二压力，使得本申请实施例可以控制工艺腔室至少保持在两种压力状态下，例如是常压(绝对压力758Torr-760Torr)及低压(绝对压力为50Torr)，不仅大幅扩展了本申请实施例的应用范围，从而提高了本申请实施例适用性及适用范围，而且由于切换装置能够快速切换两个控压机构，从而大幅提高工艺速率。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种排气系统与工艺腔室配合的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种切换装置的剖视示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种半导体工艺设备的排气系统，与半导体工艺设备的工艺腔室连接，用于排出工艺腔室的气体并且控制工艺腔室内的压力，该排气系统的结构示意图如图1所示，包括：切换装置1、第一控压机构2及第二控压机构3。

切换装置1与工艺腔室100连接，并且与第一控压机构2及第二控压机构3连接，用于切换第一控压机构2或第二控压机构3对工艺腔室100进行控压排气；

第一控压机构2包括第一控压管路21及第一控制器22，第一控压管路21切换装置1连接，用于对工艺腔室100排气；第一控制器22设置于第一控压管路21上，用于在第一控压管路21排气时控制工艺腔室100保持在第一压力；

第二控压机构3包括第二控压管路31及第二控制器32，第二控压管路31与切换装置1连接，用于对工艺腔室100排气；第二控制器32设置于第二控压管路31上，用于在第二控压管路31排气时控制工艺腔室100保持在第二压力，并且第二压力大于第一压力。

如图1所示，半导体工艺设备可以是热处理设备，用于对晶圆执行热处理工艺，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。工艺腔室100内容置有晶圆，并且通入工艺气体以执行工艺，而排气系统与工艺腔室100连接，用于排出工艺腔室100气体的同时控制工艺腔室100内的压力。切换装置1可以与工艺腔室100的排气过渡管101连接，或者切换装置1也可以直接与工艺腔室100连接。第一控压机构2及第二控压机构3均与切换装置1连接，切换装置1可以用于切换由第一控压机构2或者第二控压机构3对工艺腔室100进行排气控压。第一控压机构2可以包括第一控压管路21及第一控制器22，其中第一控压管路21与切换装置1连接，用于对工艺腔室100进行排气，第一控制器22具体可以采用自动控制阀，第一控制器22设置于第一控压管路21上，用于当第一控压管路21排气时，控制工艺腔室100保持在第一压力，该第一压力例如可以是低压(绝对压力为50Torr)。第二控压机构3可以包括第二控压管路31及第二控制器32，其中第二控压管路31与切换装置1连接，用于对工艺腔室100排气，第二控制器32可以采用自动控制阀，第二控制器32设置于第二控压管路31上，用于在第二控压管路31排气时，控制工艺腔室100保持在第二压力，第二压力例如可以是常压(绝对压力758Torr-760Torr)或者微低压(绝对压力为680Torr-750Torr)，即第二压力大于第一压力。在实际应用时，排气系统可以连接至半导体工艺设备的下位机，在执行不同的工艺步骤时，可以先通过切换装置1切换至对应的控压机构进行排气控压，以达到同时兼容两种不同压力控制的目的，从而大幅提高工艺效率，并且提高经济效益。

本申请实施例通过设置两个控压机构，并且通过切换装置切换由第一控压机构或者第二控压机构对工艺腔室进行排气控压，以使工艺腔室可以保持在第一压力或者第二压力，使得本申请实施例可以控制工艺腔室至少保持在两种压力状态下，例如是常压(绝对压力758Torr-760Torr)及低压(绝对压力为50Torr)，不仅大幅扩展了本申请实施例的应用范围，从而提高了本申请实施例适用性及适用范围，而且由于切换装置能够快速切换两个控压机构，从而大幅提高工艺速率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定排气系统包括控压机构的数量，排气系统可以包括有两个以上的控压机构；以及对各控压机构对应的压力控制范围并不进行限定，例如第一控压机构2及第二控压机构3控制的压力控制范围可以互换。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，第一控压机构2还包括有抽气装置25，抽气装置25与第一控压管路21连接，第一控制器22用于控制抽气装置25对工艺腔室100进行排气。具体来说，抽气装置25可以采用真空泵，抽气装置25与第一控压管路21连接，用于将工艺腔室100内的气体抽出，以提供低压动力源，并且抽气装置25还可以连接至厂务排气管路，用于将工艺腔室100内的气体排出至厂务排气管路。可选地，第一控制器22可以与抽气装置25电连接，用于根据需求控制抽气装置25的运行状态，但是本申请实施例并不以此为限，例如抽气装置25可以直接连接至半导体工艺设备的下位机，并且由下位机控制抽气装置25的运行状态。采用上述设计，由于抽气装置25能使工艺腔室100快速达到第一压力，从而大幅提高工艺速率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定抽气装置25的具体类型，只要其能为第一控压管路21提供低压动力源即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，第一控压管路21包括第一排气管211及变径排气管212，第一排气管211的两端分别与切换装置1及第一控制器22连接；变径排气管212的两端分别与第一控制器22及抽气装置25连接。具体来说，第一排气管211的一端与切换装置1连接，另一端与第一控制器22连接。变径排气管212具体为管状结构，并且两端的直径不同，中部直接呈渐变结构。变径排气管212直径相对较小的一端与第一控制器22连接，而变径排气管212直径较大的一端与抽气装置25连接。采用上述设计，由于采用变径排气管212能使得抽气装置25进气口的口径与第一排气管211的管径相匹配，不仅使得结构简单易用，而且还能避免抽气装置25的抽力损失，从而提高本申请实施例的工作效率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定第一控压管路21的具体结构，例如第一排气管211及变径排气管212为一体结构。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，第一控压机构2还包括有检测组件23，检测组件23设置于第一排气管211上，用于检测第一排气管211内的压力信号，第一控制器22用于根据压力信号控制工艺腔室100的压力。具体来说，检测组件23可以设置于第一排气管211上，并且靠近切换装置1设置，以用于检测第一排气管211内的压力信号，从而实现检测工艺腔室100内的压力信号。检测组件23与第一控制器22电连接，并且能将压力信号发送到第一控制器22，第一控制器22可以根据该压力信号控制工艺腔室100内的压力。在实际应用时，检测组件23可以实现检测第一排气管211的压力信号，同时将压力信号传输至第一控制器22进行压力自动控制，从而保证将工艺腔室100内的压力精确地控制在第一压力。采用上述设计，不仅能提高工艺腔室100压力控制的精确性，而且还能提高本申请实施例的自动化水平，从而大幅提高工艺良率及工作效率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定检测组件23的具体类型，只要其能够检测第一排气管211内的压力即可。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，检测组件23包括第一检测部件231及第二检测部件232，第一检测部件231与第二检测部件232依次设置于第一排气管211上，并且第二检测部件232远离切换装置1设置，第一检测部件231的检测量程大于第二检测部件232的检测量程。可选地，第一检测部件231的检测量程为0Torr～1000Torr，第二检测部件232的检测量程为0Torr～100Torr。

如图1所示，第一检测部件231包括第一传感器及第一阀门，第一传感器可以采用真空规，并且第一传感器的检测量程可以为0Torr～1000Torr，第一传感器通过连接管设置于第一排气管211上。第一阀门可以采用气动阀，第一阀门设置于连接管上，用于导通或关断连接管，以使第一传感感器选择性对第一排气管211内的压力进行检测。第二检测部件232包括第二传感器及第二阀门，第二传感器可以采用真空规，并且第二传感器的检测量程可以为0Torr～100Torr，第二传感器通过连接管设置于第一排气管211上。第二阀门可以采用气动阀，第二阀门可以设置于连接管上，用于导通或关断连接管，以使第二传感感器选择性对第一排气管211内的压力进行检测。采用上述设计，当工艺腔室100内的压力较大时，可以仅采用第一检测部件231进行检测，并且将第二阀门关断，防止压力过大对第二检测部件232造成损坏，从而提高安全性及降低应用及维护成本。当工艺腔室100接近第一压力时，即接近50Torr时，可以仅采用第二检测部件232进行检测，由于第二检测部件232的量程较小，能进一步提高检测精确性，从而进一步提高压力控制的精确性。可选地，检测组件23还包括有承载管233，该承载管233例如采用“L”形结构，并且相对较长部分的端部封闭设置，相对较短部分的端部与第一排气管211连接，第一检测部件231及第二检测部件232均设置于承载管233上，即第一检测部件231及第二检测部件232通过承载管233设置于第一排气管211上。采用上述设计，能防止第一排气管211内颗粒及杂质进入第一检测部件231及第二检测部件232内对其造成损坏，从而大幅降低了故障率，进而大幅延长使用寿命。

需要说明的是，本申请实施例并不限定第一检测部件231及第二检测部件232的具体量程，两者具体量程可以与工艺腔室100压力控制需求对应设置。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，第一控压机构2还包括压差检测组件24，压差检测组件24的两端分别与第一控压管路21及第二控压管路31连接，用于检测两者之间的压力差信号；当压力差信号达到一阈值时，切换装置1将由第一控压管路21排气切换至由第二控压管路31排气，并且第一控制器22关闭。

如图1所示，压差检测组件24包括压差计241、压差阀门242及压差管243，压差计241可以通过连接管与第一排气管211连接，例如压差计241通过连接管与承载管233连接，以实现压差计与第一排气管211连接。压差阀门242设置于连接管上，用于导通或关断连接管。压差管243的一端与压差计241连接，另一端连接至第二控压管路31。当工艺腔室100需要由第一压力切换至第二压力时，压差阀门242导通连接管，以使得压差计241可以检测第一排气管211与第二控压管路31之间压力差，当压力差达到一阈值时，切换装置1可以将第一控压管路21切换至第二控压管路31，以实现由第二控压管路31进行排气控压。需要说明的是，本申请实施例并不限定阈值的具体数值范围，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。采用上述设计，由于设置有压差检测组件24，实现了对第一控压管路21及第二控压管路31进行比较，避免压力波动过大而造成第二控制器32因超量程而损坏，从而进一步降低故障率以及延长使用寿命。

需要说明的是，本申请实施例并不限定必须包括有压差检测组件24，例如可以直接对工艺腔室100的压力进行检测，并且与第二控压管路31进行比较。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，切换装置1包括本体11及活塞12，本体11上设置有进气口111、第一出气口112及第二出气口113，进气口111与工艺腔室100的排气口连接，第一出气口112与第一控压管路21连接，第二出气口113与第二控压管路31连接；活塞12部分滑动设置于本体11内，活塞12在本体11内往复滑动，用于选择性将进气口111与第一出气口112连通或者与第一出气口112及第二出气口113连通。

如图1及图2所示，本体11例如可以采用金属材质制成的块状结构，但是本申请实施例并不限定本体11的具体材质，只要其具有抗腐蚀的特点即可。本体11上设置进气口111、第一出气口112及第二出气口113，其中进气口111可以与工艺腔室100的排气过渡管101连接，第一出气口112与第一控压管路21的第一排气管211连接，即第一出气口112与第一控压管路21连接，第二出气口113与第二控压管路31连接。活塞12可以滑动设置于本体11内，通过控制活塞12在本体11内往复运动，以使进气口111选择性与第一出气口112连通或者与第一出气口112及第二出气口113连通，从而实现对第一控压管路21及第二控压管路31的切换。在实际应用时，切换装置1可以与半导体工艺设备的下位机连接，在执行不同的工艺步骤时，下位机可以对切换装置1进行控制。采用上述设计，使得本申请实施例的结构简单且稳定性较佳，从而大幅提高本申请实施例的安全性及稳定性。

需要说明的是，本申请实施例并不限定切换装置1的具体结构，例如切换装置1也可以采用其它能满足压力需求的换向阀。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，本体11内具有气体通道114及滑动通道115，气体通道114的一端为第一出气口112，另一端与滑动通道115的一端连通，进气口111与气体通道114连通；第二出气口113与滑动通道115连通，活塞12包括有滑动部121，滑动部121滑动设置于滑动通道115内，并且滑动部121朝向气体通道114的端面设置有密封件14，滑动部121通过密封件14与滑动通道115的端面密封连接，用于断开气体通道114及滑动通道115。

如图1及图2所示，本体11的轴向沿水平方向延伸设置，气体通道114及滑动通道115均沿水平方向延伸设置，气体通道114的左侧端部为第一出气口112，右侧端部与滑动通道115连通设置，并且滑动通道115的内径可以大于气体通道114的内径。进气口111可以沿竖直方向延伸设置，并且设置于气体通道114的顶部。第二出气口113可以沿竖直方向设置，以与滑动通道115连通设置，并且第二出气口113可以设置于滑动通道115的底部。活塞12可以包括滑动部121，滑动部121滑动设置于滑动通道115内，并且滑动部121朝向气体通道114的端面设置有密封件14，密封件14例如采用柔性材质制成的环形结构，滑动部121的端面上可以开设有容置密封件14的容置槽。在实际应用时，滑动部121向左侧移动以将密封件14压抵滑动通道115的左侧端面上，用于将气体通道114及滑动通道115断开，以使进气口111与第一出气口112连通，或者滑动部121向右侧移动以使进气口111能同时与第一出气口112及第二出气口113连通。采用上述设计，由于结构设计合理，从而能大幅节省本申请实施例的空间占用，并且由于结构简单还能大幅提高稳定性以及降低故障率。

需要说明的是，本申请实施例并不限定进气口111及第二出气口113的具体位置，例如进气口111也可以设置于气体通道114的底部，以及第二出气口113也可以设置于滑动通道115的底部。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，切换装置1还包括有端盖13，端盖13设置于滑动通道115的另一端，并且通过密封件14与滑动通道115密封连接；端盖13上还开设滑动孔131，滑动孔131内周壁上设置有密封件14，活塞12还包括有与滑动部121一体设置的滑动杆122，滑动杆122滑动配合于滑动孔131内，滑动孔131的内壁通过密封件14与滑动杆122的外周配合密封。

如图1及图2所示，端盖13具体采用金属材质制成的板状结构，端盖13可以设置于本体11的右侧，并且盖合于滑动通道115上。端盖13与本体11之间还可以设置有密封件14，密封件14例如采用柔性材质制成的环形结构，并且端盖13上还可以设置有用于容置密封件14的容置槽，端盖13可以通紧固件与本体11连接，将密封件14压紧于容置槽内，以用于密封滑动通道115，从而使得本体11内的气体通道114及滑动通道115均与外部隔绝。滑动杆122可以一体形成于滑动部121的右侧，并且滑动穿设于端盖13上的滑动孔131内。进一步的滑动孔131的内壁上同样设置有容置槽及密封件14，以使得滑动杆122与滑动孔131之间实现密封滑动设置，从而进一步提高切换装置1的密封效果。

需要说明的是，本申请实施例并不限定端盖13与本体11及滑动杆122之间密封方式，例如端盖13可以采用螺纹方式与本体11实现密封连接，以及滑动杆122与端盖13之间可以采用轴封实现密封连接。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，切换装置1还包括有驱动件15，驱动件15设置于端盖13的一侧，并且与滑动杆122连接，用于通过滑动杆122带动滑动部121往复运动。具体来说，驱动件15可以采用伸缩缸，伸缩缸的伸缩杆可以直接作为滑动杆122使用，或者与滑动杆122连接以带动滑动作往复运动。采用上述设计，不仅能降低应用及维护成本，而且还能提高控制的精确性，从而提高排气系统的切换效率。

于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，第二控压机构3包括有冷凝管路组件33，冷凝管路组件33一端与第二出气口113连接，另一端与第二控压管路31连接，第二控压管路31通过冷凝管路组件33与切换装置1连接。具体来说，由于第二控压机构3用于将工艺腔室100的压力控制在第二压力，并且工艺腔室100在第二压力排气时，排出的气体内包含有高温水蒸汽，设置有冷凝管路组件33可以对排出的气体中的水蒸汽进行冷凝回收，避免对后续的第二控压管路31及厂务排气管路造成腐蚀。在冷凝管路组件33对排出的气体进行除湿后，再经由第二控压管路31排出至厂务排气管路中。采用上述设计，能大幅降低本申请实施例的故障率并且延长使用寿命。

于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，冷凝管路组件33包括波纹管331、阻尼管332、冷凝器333、水气分离器334及储水器335，波纹管331的两端分别与第二出气口113及阻尼管332连接，阻尼管332与水气分离器334的进口连接，冷凝器333包覆于阻尼管332外，第二控压管路31与水气分离器334的出口连接，储水器335与水气分离器334的水口连接。具体来说，波纹管331可以采用金属材质制成，由于波纹管331具有一定伸缩性能，因此其可以吸收各部件的安装误差，从而提高本申请实施例的稳定性。波纹管331的底端可以通过直通接头与阻尼管332连接，并且冷凝器333包覆于阻尼管332外周，由于阻尼管332能够防止气体流速过快，以便于冷凝器333对气体内进行除温，从而提高除湿效率。水气分离器334的顶部的一端具有进口，阻尼管332的底部与水气分离器334的进口连接，另一端具有与第二控压管路31连接的出口，以用于将水气分离后气体通过第二控压管路31排出至厂务排气管路；水气分离器334的底部靠近出口的一侧还设置有水口，储水器335与水气分离器334的水口连接，以用于对气体中分离出的液体水进行回收储存。采用上述设计，使得本申请实施例采用较为简单的结构即可以实现水气分离的效果，从而大幅降低应用及维护成本。

于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，第二控压机构3还包括有压力检测管34，压力检测管34的一端与水气分离器334连接，另一端与第二控制器32连接，用于检测工艺腔室100内的压力信号，第二控制器32用于根据压力信号控制工艺腔室100内的压力。具体来说，压力检测管34的一端可以与水气分离器334连接，另一端可以连接至第二控制器32，当工艺腔室100采用第二控压管路31进行排气时，压力检测管34可对水气分离器334内的压力进行检测，以实现对工艺腔室100内的压力进行检测，并且能直接将压力信号传输至第二控制器32，以为第二控制器32控制工艺腔室100内的压力提供依据。采用上述设计，不仅能进一步提高本申请实施例的自动化水平，而且还能使得本申请实施例结构简单，从而进一降低拆装维护效率。

于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，第一压力为50Torr；第二压力大于等于650Torr，并且小于等于760Torr。可选地，第二压力大于等于758Torr，并且小于等于760Torr。具体来说，第一控压管路21可以将工艺腔室100的压力保持在50Torr，以及第二控压管路31可以将工艺腔室100的压力保持在650Torr，从而使得工艺腔室100可以在低压及微低压两种压力模式下执行工艺。同理，第一控压管路21可以将工艺腔室100的压力保持在50Torr，以及第二控压管路31可以将工艺腔室100的压力保持在大于等于758Torr，并且小于等于760Torr，从而使得工艺腔室100可以在低压及常压两种压力模式下执行工艺。采用上述设计，大幅扩展了工艺腔室100的适用性及适用范围。

为了进一步说明本申请实施例的有益效果，以下将结合附图对本申请的一具体实施方式说明如下。如图1及图2所示，当工艺腔室100在第一压力下执行工艺时，切换装置1的活塞12向左侧滑动，以关闭第二出气口113，并且将进气口111与第一出气口112连通，此时通过第一控制器22控制第一控压管路21对工艺腔室100排气控压，并且启动抽气装置25。在该过程中可以采用第一检测部件231对工艺腔室100压力进行检测，以及同时关闭第二检测部件232，避免由于工艺腔室100压力较大而损坏第二检测部件232。当第一检测部件231检测到工艺腔室100内的压力处于50Torr附近时，此时可以控制第二检测部件232对工艺腔室100内的压力进行精确测压，同时将压力信号传输至第一控制器22进行压力自动控制，以确保将工艺腔室100内的压力精确地控制在50Torr。

当工艺腔室100在第二压力下执行工艺时，通过向工艺腔室100充入氮气以使其内部的压力升高，为了避免第二检测部件232因超量程使用而损坏，可以将第二检测部件232关闭，并且采用第一检测部件231对工艺腔室100的压力进行检测；以及为了避免因压力波动造成第二控制器32因超量程损坏，采用压差检测组件24对工艺腔室100及第二控压管路31的压力进行对比，例如当压力差信号的阀值为0时，控制第一控制器22关断第一控压管路21。切换装置1的活塞12向右侧移动以打开第二出气口113，此时工艺腔室100通过第二控压管路31进行排气，压力检测管34可以对第二控压管路31的压力进行检测，以实现对工艺腔室100内的压力进行检测，并将压力信号传输至第二控制器32进行压力自动控制。进一步的，由于排气中包含高温水蒸气，当水蒸气经过阻尼管332和冷凝器333时，高温水蒸气被冷凝液体水，水气分离器334可以将液体水导流至储水器335内，剩余气体从第二控压管路31排出至厂务排气管路。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室以及如上述各实施例提供的排气系统。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

本申请实施例通过设置两个控压机构，并且通过切换装置切换由第一控压机构或者第二控压机构对工艺腔室进行排气控压，以使工艺腔室可以保持在第一压力或者第二压力，使得本申请实施例可以控制工艺腔室至少保持在两种压力状态下，例如是常压(绝对压力758Torr-760Torr)及低压(绝对压力为50Torr)，不仅大幅扩展了本申请实施例的应用范围，从而提高了本申请实施例适用性及适用范围，而且由于切换装置1能够快速切换两个控压机构，从而大幅提高工艺速率。

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。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种半导体工艺设备的排气系统，与半导体工艺设备的工艺腔室连接，用于排出所述工艺腔室的气体并且控制所述工艺腔室内的压力，其特征在于，包括：切换装置、第一控压机构及第二控压机构；

所述切换装置与所述工艺腔室连接，并且与所述第一控压机构及所述第二控压机构连接，用于切换所述第一控压机构或所述第二控压机构对所述工艺腔室进行控压排气；

所述第一控压机构包括第一控压管路及第一控制器，所述第一控压管路与所述切换装置连接，用于对所述工艺腔室排气；所述第一控制器设置于所述第一控压管路上，用于在所述第一控压管路排气时控制所述工艺腔室保持在第一压力；

所述第二控压机构包括第二控压管路及第二控制器，所述第二控压管路与所述切换装置连接，用于对所述工艺腔室排气；所述第二控制器设置于所述第二控压管路上，用于在所述第二控压管路排气时控制所述工艺腔室保持在第二压力，并且所述第二压力大于所述第一压力。

2.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述第一控压机构还包括有抽气装置，所述抽气装置与所述第一控压管路连接，所述第一控制器用于控制所述抽气装置对所述工艺腔室进行排气。

3.如权利要求2所述的排气系统，其特征在于，所述第一控压管路包括第一排气管及变径排气管，所述第一排气管的两端分别与所述切换装置及所述第一控制器连接；所述变径排气管的两端分别与所述第一控制器及所述抽气装置连接。

4.如权利要求3所述的排气系统，其特征在于，所述第一控压机构还包括有检测组件，所述检测组件设置于所述第一排气管上，用于检测所述第一排气管内的压力信号，所述第一控制器用于根据所述压力信号控制所述工艺腔室的压力。

5.如权利要求4所述的排气系统，其特征在于，所述检测组件包括第一检测部件及第二检测部件，所述第一检测部件与所述第二检测部件依次设置于所述第一排气管上，并且所述第二检测部件远离所述切换装置设置，所述第一检测部件的检测量程大于所述第二检测部件的检测量程。

6.如权利要求5所述的排气系统，其特征在于，所述第一控压机构还包括压差检测组件，所述压差检测组件的两端分别与所述第一控压管路及所述第二控压管路连接，用于检测两者之间的压力差信号；当所述压力差信号达到一阈值时，所述切换装置将由所述第一控压管路排气切换至由所述第二控压管路排气，并且关闭所述第一控制器。

7.如权利要求1所述的排气系统，其特征在于，所述切换装置包括本体及活塞，所述本体上设置有进气口、第一出气口及第二出气口，所述进气口与所述工艺腔室的排气口连接，所述第一出气口与所述第一控压管路连接，所述第二出气口与所述第二控压管路连接；所述活塞部分滑动设置于所述本体内，所述活塞在所述本体内往复滑动，用于选择性将所述进气口与所述第一出气口连通或者与所述第一出气口及所述第二出气口连通。

8.如权利要求7所述的排气系统，其特征在于，所述本体内具有气体通道及滑动通道，所述气体通道的一端为所述第一出气口，另一端与所述滑动通道的一端连通，所述进气口与所述气体通道连通；所述第二出气口与所述滑动通道连通，所述活塞包括有滑动部，所述滑动部滑动设置于所述滑动通道内，并且所述滑动部朝向所述气体通道的端面设置有密封件，所述滑动部通过所述密封件与所述滑动通道的端面密封连接，用于断开所述气体通道及所述滑动通道。

9.如权利要求8所述的排气系统，其特征在于，所述切换装置还包括有端盖，所述端盖设置于所述滑动通道的另一端，并且通过密封件与所述滑动通道密封连接；所述端盖上还开设滑动孔，所述滑动孔内周壁上设置有密封件，所述活塞还包括有与所述滑动部一体设置的滑动杆，所述滑动杆滑动配合于所述滑动孔内，所述滑动孔的内壁通过所述密封件与所述滑动杆的外周配合密封。

10.如权利要求9所述的排气系统，其特征在于，所述切换装置还包括有驱动件，所述驱动件设置于所述端盖的一侧，并且与所述滑动杆连接，用于通过所述滑动杆带动所述滑动部往复运动。

11.如权利要求7所述的排气系统，其特征在于，所述第二控压机构还包括有冷凝管路组件，所述冷凝管路组件一端与所述第二出气口连接，另一端与所述第二控压管路连接，所述第二控压管路通过所述冷凝管路组件与所述切换装置连接。

12.如权利要求11所述的排气系统，其特征在于，所述冷凝管路组件包括波纹管、阻尼管、冷凝器、水气分离器及储水器，所述波纹管的两端分别与所述第二出气口及阻尼管连接，所述阻尼管与所述水气分离器的进口连接，所述冷凝器包覆于所述阻尼管外，所述第二控压管路与所述水气分离器的出口连接，所述储水器与所述水气分离器的水口连接。

13.如权利要求12所述的排气系统，其特征在于，所述第二控压机构还包括有压力检测管，所述压力检测管的一端与所述水气分离器连接，另一端与所述第二控制器连接，用于检测所述工艺腔室内的压力信号，所述第二控制器用于根据所述压力信号控制所述工艺腔室内的压力。

14.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括工艺腔室以及如权利要求1至13的任一所述的排气系统。

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