CN115354312B - 一种特种气体安全控制方法和半导体工艺设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种特种气体安全控制方法和一种半导体工艺设备，该方法包括：获取腔室的压力值；在压力值大于预设压力阈值的情况下，当需打开第二气体阀门和第三气体阀门时，控制第一电路断开，第二电路和第三电路接通，使第一气体阀门关闭、第二气体阀门和第三气体阀门打开；当需打开第一气体阀门时，控制第一电路闭合，第二电路和第三电路断开，使第一气体阀门打开、第二气体阀门和第三气体阀门关闭。通过将阀门互锁加入电路设计中，使第一气体分别与第二气体、第三气体阀门不会同时开启，从而避免了软件控制失效的风险，防止特种气体之间发生化学反应生成副产物，造成硬件的损坏和人员的伤害，杜绝安全隐患，保护系统和人员安全。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种特种气体安全控制方法和一种半导体工艺设备。
背景技术
CVD技术(Chemical Vapor Deposition)是一种可以将物质以原子膜形式镀在基底表面的方法。随着微电子和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加，CVD在填充方面的优势越来越明显,这项工艺越来越受到半导体行业的青睐。
CVD工艺过程的一个特征是有多种工艺气体进入腔室。当腔室环境就绪，工艺气体同时进入腔室并附着在晶片(wafer)上，在wafer表面发生反应，生成所需要的薄膜。同时需要真空泵不断抽走副产物及剩余反应物。CVD工艺气体中会含有多种特种气体，特种气体是指易燃易爆，有毒，有腐蚀性的气体，如H2、WF6、5％B2H6/95％N2、NF3、SiH4。
现有技术中，由软件程序根据特种气体阀门互锁条件，控制阀门之间的互锁，但是软件有失效风险，存在安全隐患。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种一种特种气体安全控制方法和相应的一种半导体工艺设备。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种特种气体安全控制方法，应用于半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括：工艺腔室、控制电路；所述控制电路包括用于控制第一气体对应阀门通断的第一电路、用于控制第二气体对应阀门通断的第二电路和用于控制第三气体对应阀门通断的第三电路，所述方法包括：
获取所述工艺腔室的压力值；
在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开；
当需要打开所述第一气体对应阀门时，控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。
可选地，还包括：
在所述压力值小于或等于所述预设压力阈值的情况下，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
可选地，所述控制电路还包括：第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述方法还包括：
获取所述工艺腔室的压力值，当所述压力值大于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器接通以及所述第三继电器断开，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断；
当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器断开以及所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
可选地，所述第一继电器包括第一对常闭触点和第一对常开触点；所述当所述压力值大于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器接通以及所述第三继电器断开，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断，包括：
当所述压力值大于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第一对常开触点保持断开状态，以控制所述第三继电器断开，以及通过所述第一继电器控制所述第一对常闭触点保持闭合状态，以控制所述第二继电器接通，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
可选地，所述第二继电器包括第二对常闭触点、第二对常开触点和第三对常开触点；所述在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开，包括：
通过所述第二继电器控制所述第二对常闭触点断开，控制所述第一电路断开，以及通过所述第二继电器控制所述第二对常开触点和所述第三对常开触点闭合，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
可选地，所述当需要打开所述第一气体对应阀门时，控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭，包括：
通过所述第二继电器控制所述第二对常闭触点保持闭合状态，控制所述第一电路接通，以及通过所述第二继电器控制所述第二对常开触点和所述第三对常开触点保持断开状态，控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。
可选地，所述当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器断开以及所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断，包括：
当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第一对常闭触点打开，控制所述第二继电器断开，以及通过所述第一继电器控制所述第一对常开触点闭合，控制所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
可选地，所述第三继电器包括第四对常开触点、第五对常开触点和第六对常开触点；所述在所述压力值小于或等于所述预设压力阈值的情况下，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开，包括：
通过所述第三继电器控制所述第四对常开触点、所述第五对常开触点和所述第六对常开触点闭合，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和第三气体对应阀门打开。
可选地，所述第一气体为NF3，所述第二气体为H2，所述第三气体为SiH4。
本发明实施例还公开了一种半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括：工艺腔室、控制电路；所述控制电路包括用于控制第一气体对应阀门通断的第一电路、用于控制第二气体对应阀门通断的第二电路和用于控制第三气体对应阀门通断的第三电路，所述半导体工艺设备还包括：
控制器，用于获取所述工艺腔室的压力值；在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开；当需要打开所述第一气体对应阀门时，控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。
可选地，所述控制器，还用于在所述压力值小于或等于所述预设压力阈值的情况下，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
可选地，所述控制电路还包括：第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述控制器，还用于获取所述工艺腔室的压力值，当所述压力值大于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器接通以及所述第三继电器断开，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断；当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器断开以及所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
可选地，所述第一继电器包括第一对常闭触点和第一对常开触点；所述控制器，用于当所述压力值大于预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第一对常开触点保持断开状态，控制所述第三继电器断开，以及通过所述第一继电器控制所述第一对常闭触点保持闭合状态，控制所述第二继电器接通，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
可选地，所述第二继电器包括第二对常闭触点、第二对常开触点和第三对常开触点；所述控制器，用于通过所述第二继电器控制所述第二对常闭触点断开，控制所述第一电路断开，以及通过所述第二继电器控制所述第二对常开触点和所述第三对常开触点闭合，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
可选地，所述控制器，用于通过所述第二继电器控制所述第二对常闭触点保持闭合状态，控制所述第一电路接通，以及通过所述第二继电器控制所述第二对常开触点和所述第三对常开触点保持断开状态，控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。
可选地，所述控制器，用于当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第一对常闭触点打开，控制所述第二继电器断开，以及通过所述第一继电器控制所述第一对常开触点闭合，控制所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
可选地，所述第三继电器包括第四对常开触点、第五对常开触点和第六对常开触点；所述控制器，用于通过所述第三继电器控制所述第四对常开触点、所述第五对常开触点和所述第六对常开触点闭合，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和第三气体对应阀门打开。
可选地，所述第一气体为NF3，所述第二气体为H2，所述第三气体为SiH4。
本发明实施例包括以下优点：
在本发明实施例中，获取所述工艺腔室的压力值；在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开；当需要打开所述第一气体对应阀门时，控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。通过将阀门互锁加入电路设计中，使工艺腔室压力达到预设阈值时，第一气体与第二气体阀门不会同时开启，第一气体与第三气体阀门不会同时开启，从而避免了软件控制失效的风险，防止特种气体之间发生化学反应生成副产物，造成硬件的损坏和人员的伤害，杜绝安全隐患，保护系统和人员安全。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种特种气体安全控制方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例提供的一种特种气体安全控制原理图；
图3是本发明实施例提供的一种半导体工艺设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例以钨金属化学气相沉积工艺(CVD W工艺)为例，CVD W工艺主要是用于沉积28-14nm技术代的W金属物薄膜沉积。CVD W设备用到的工艺气体中特种气体可以包括：H2、WF6、5％B2H6/95％N2、NF3、SiH4。各气体MSDS(Material Safety Data Sheet，化学品安全说明)如下：
1.H2：
危害概述：氢气存储在高压气瓶内，是一种无色、无嗅、易燃的压缩气体。当空气中氢含量>4％时，随时都可能发生火灾或爆炸。
分子量：2.016。
沸点：(1个大气压)－423.0F(－252.8C)。
化学稳定性：稳定的。
不兼容性：氧化剂。
2.B2H6：
危害概述：无色、剧毒、极易燃与氩、氦、氢或氮混合出售的气体，该气体有令人作呕的甜味。吸入或通过皮肤吸收会造成死亡。
分子量：27.67。
沸点：(1个大气压)-135.1F(-92.8C)。
化学稳定性：不稳定。
不兼容性：氧化剂、铝、锂、卤代物和金属氧化物。
3.WF6：
危害概述：有毒，有腐蚀性不可燃的液化气体，接触潮气后水解生成腐蚀性的氢氟酸。如果吸入或接触皮肤会造成严重的化学灼伤。
分子量：297.8。
沸点：(1个大气压)62.7F(17.2C)。
化学稳定性：稳定。
反应性:水解产生氢氟酸及氟氧化钨。
4.NF3：
危害概述：有毒、不可燃的压缩气体。它是一种氧化剂，会引起或促进金属和非金属物质的燃烧。
分子量：71.0。
沸点：(1个大气压)－200.3F(-129.1C)。
化学稳定性：稳定。
不兼容性：油、油脂、碳氢化合物。
5.SiH4：
危害概述：硅烷是一种无色、与空气反应并会引起窒息的气体。该气体通常与空气接触会引起燃烧并放出很浓的白色的无定型二氧化硅烟雾。
分子量：32.12。
沸点：(1个大气压)-169.0F(-111.7C)。
化学稳定性：自燃，暴露在空气中会自燃。
不兼容性：空气、其他氧化剂和潮气。
可见在CVD W机台中，对气体安全的设计是重要部分。
在CVD W机台所用的特殊气体中,H2及SiH4具有还原性，NF3是氧化剂,NF3的化学键键能比较弱，不够稳定，在一定条件下，NF3可以与H2发生化学反应，化学方程式为：
NF3+3H2＝NH3+6HF
NF3可以与SiH4发生化学反应，化学方程式为：
8NF3+3SiH4＝4N2+3SiF4+12HF
反应生成物SiF4、NH3会对腔室和管路造成污染，而且，反应物之一HF有毒性和腐蚀性，会造成硬件的损坏和安全的隐患。由于气体的浓度与空间压力成正比，当腔室压力小于一定值(如10Torr)时，气体浓度低，且气体分子不活跃，不易发生化学反应，不需做电气互锁。
当工艺腔室压力达到一定值(如大于10Torr)时，必须防止上述化学反应的发生。防止NF3与H2阀门同时打开，防止NF3与SiH4阀门同时打开。
现有技术中，根据预设互锁条件，通过软件控制特气阀门的开关，例如，当腔室上盖关闭、气柜与环境压力差大于报警值、腔室气柜门关闭等条件中有一个或多个不满足时，不允许特气阀打开，可以避免特种气体向空气中泄露；当检测到冷却液漏液报警、腔室过温传感器报警、烟雾传感器报警等报警中有一个或多个发生时，关闭特气阀门，可以在异常情况发生及时禁止特气流通，防止更严重危害发生。
虽然，目前设计中由软件程序做了阀门之间的互锁，但是软件有失效风险，需要将此功能增加在电气设计中。
本发明实施例的核心构思之一在于，提供一种新的特种气体阀门控制方式，通过电路控制特种气体阀门的开关，使工艺腔室压力大于预设压力阈值时，第一气体与第二气体阀门不会同时开启，第一气体与第三气体阀门不会同时开启，从而避免了软件控制失效的风险，防止特种气体之间发生化学反应生成副产物，造成硬件的损坏和人员的伤害，杜绝安全隐患，保护系统和人员安全。
参照图1，示出了本发明实施例提供的一种特种气体安全控制方法的步骤流程图，应用于半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括：工艺腔室、控制电路；所述控制电路包括用于控制第一气体对应阀门通断的第一电路、用于控制第二气体对应阀门通断的第二电路和用于控制第三气体对应阀门通断的第三电路，所述方法具体可以包括如下步骤：
步骤101，获取所述工艺腔室的压力值；
示例性地，在本发明实施例中，控制电路中还可以包括控制器(PLC，ProgrammLogic Controller)，用于获取工艺腔室的压力值信号，以及向控制电路输出电平信号。
在本发明的一种实施例中，所述控制电路还包括：第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述方法还包括：获取所述工艺腔室的压力值，当所述压力值大于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器接通以及所述第三继电器断开，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断；当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器断开以及所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
作为一种示例，在本发明实施例中，可以通过第一继电器控制第二继电器和第三继电器的通断；通过第二继电器和/或所述第三继电器控制所述第一电路、第二电路和第三电路的通断。
示例性地，PLC可以向第一继电器传输控制信号，以控制第一继电器的对应触点闭合或断开，进而控制第二继电器和第三继电器的相应触点闭合或断开。当工艺腔室压力值大于预设压力阈值时，可以通过第一继电器控制第二继电器接通，以及控制第三继电器断开，以使第二继电器控制第一电路、第二电路和第三电路的通断；当压力值小于或等于预设压力阈值时，可以通过第一继电器控制第二继电器断开以及第三继电器接通，以使第三继电器控制第一电路、第二电路和第三电路的通断。
步骤102，在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
示例性地，控制电路可以包括第一电路、第二电路和第三电路。其中，第一电路可以控制第一气体阀门的通断，第二电路可以控制第二气体阀门的通断，第三电路可以控制第三气体阀门的通断。
示例性地，若工艺腔室的压力值大于预设压力阈值，则说明工艺腔室内的特种气体浓度高，特种气体间容易发生反应而对工艺腔室和管路造成污染。当需要打开第二气体阀门和第三气体阀门时，可以通过控制第一电路断开，控制第二电路和第三电路接通，以使第一气体阀门关闭、第二气体阀门和第三气体阀门打开。
在本发明的一种实施例中，所述第一继电器包括第一对常闭触点和第一对常开触点；当所述压力值大于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第一对常开触点保持断开状态，以控制所述第三继电器断开，以及通过所述第一继电器控制所述第一对常闭触点保持闭合状态，以控制所述第二继电器接通，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
示例性地，第一继电器可以包括第一对常闭触点和第一对常开触点。当工艺腔室压力值大于预设压力阈值时，PLC可以向第一继电器输出低电平信号，第一继电器接收低电平信号，可以控制第一对常开触点保持断开状态，以使第三继电器断开，以及可以控制第一对常闭触点保持闭合状态，以使第二继电器接通，第二继电器在接通的状态下可以控制第一电路、第二电路和第三电路的通断。
例如，如图2所示为本发明实施例提供的一种特种气体安全控制原理图，KA01为第一继电器，KA02为第二继电器，KA03为第三继电器；第一继电器KA01包括第一对常闭触点11、12，用于控制第二继电器KA02的通断，包括第一对常开触点13、14，用于控制第三继电器KA03的通断。当工艺腔室压力值大于预设压力阈值10Torr时，PLC向第一继电器KA01的0触点输出低电平，此时第一继电器KA01的常开触点13、14断开，常闭触点11、12闭合，则第三继电器KA03断开，第二继电器KA02接通，此时由KA02继电器控制电路的通断。
在本发明的一种实施例中，所述第二继电器包括第二对常闭触点、第二对常开触点和第三对常开触点；通过所述第二继电器控制所述第二对常闭触点保持闭合状态，控制所述第一电路接通，以及通过所述第二继电器控制所述第二对常开触点和所述第三对常开触点保持断开状态，控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
示例性地，第二继电器可以包括第二对常闭触点、第二对常开触点和第三对常开触点。当工艺腔室压力值大于预设压力阈值时，第一继电器控制第二继电器接通以及第三继电器断开，第二继电器可以通过控制第二对常闭触点保持闭合状态，控制第一电路接通，以及控制第二对常开触点和第三对常开触点保持断开状态，控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使第一气体阀门关闭、第二气体阀门和第三气体阀门打开。
在本发明的一种实施例中，所述第一气体为NF3，所述第二气体为H2，所述第三气体为SiH4。
作为一种示例，第一气体可以为NF3，第二气体可以为H2，第三气体可以为SiH4。
例如，如图2所示为本发明实施例提供的一种特种气体安全控制原理图，第二继电器KA02包括第二对常闭触点21、22，可以通过控制第一电路的通断以控制NF3阀门的通断；包括第二对常开触点23、24，可以通过控制第二电路的通断以控制H2阀门的通断；包括第三对常开触点25、26，可以通过控制第三电路的通断以控制SiH4阀门的通断。在工艺腔室压力大于10Torr的情况下，此时由KA02继电器控制电路的通断，当需要打开H2、SiH4阀门时，PLC的NF3与H2、SiH4开阀的切换信号可以输出高电平信号，KA02继电器接收高电平信号，可以控制KA02的触点23、24和触点25、26闭合，触点21、22断开，此时控制H2阀门和SiH4阀门的电路接通，控制NF3阀门的电路断开，H2阀门、SiH4阀门允许打开，NF3阀门关闭。
步骤103，当需要打开所述第一气体对应阀门时，控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。
示例性地，若工艺腔室的压力值大于预设压力阈值，当需要打开第一气体阀门时，可以通过控制第一电路闭合，以及控制第二电路和第三电路断开，以使第一气体阀门打开、第二气体阀门和第三气体阀门关闭，从而实现第一气体与第二气体阀门不同时打开，第一气体与第三气体阀门不同时打开。
在本发明的一种实施例中，通过所述第二继电器控制所述第二对常闭触点保持闭合状态，控制所述第一电路接通，以及通过所述第二继电器控制所述第二对常开触点和所述第三对常开触点保持断开状态，控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。
示例性地，在第二继电器接通的情况下，当需要打开NF3阀门时，第二继电器可以控制第二对常闭触点保持闭合状态，以使第一电路接通，以及控制第二对常开触点和第三对常开触点保持断开状态，以使第二电路和第三电路断开，从而控制NF3阀门打开、H2阀门和SiH4阀门关闭。
例如，在KA02继电器接通的情况下，当需要打开NF3阀门时，PLC的NF3与H2、SiH4开阀的切换信号可以输出低电平信号，KA02继电器接收低电平信号，可以控制KA02的常开触点23、24以及常开触点25、26断开，常闭触点21、22闭合，此时控制H2阀门和SiH4阀门的电路断开，控制NF3阀门的电路接通，H2阀门、SiH4阀门关闭，NF3阀门允许打开。
在本发明的一种实施例中，在所述压力值小于或等于所述预设压力阈值的情况下，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
示例性地，若工艺腔室的压力值小于或等于预设压力阈值，则说明工艺腔室内的特种气体浓度低，且气体分子不活跃，不易发生化学反应，不需做电气互锁，可以通过控制第一电路、第二电路和第三电路接通，以使NF3阀门、H2阀门和SiH4阀门打开。
在本发明的一种实施例中，当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第一对常闭触点打开，控制所述第二继电器断开，以及通过所述第一继电器控制所述第一对常开触点闭合，控制所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
示例性地，当工艺腔室的压力值小于或等于预设压力阈值时，PLC可以向第一继电器输出高电平信号，第一继电器接收高电平信号，可以控制第一对常闭触点打开，以使第二继电器断开，以及控制第一对常开触点闭合，以使第三继电器接通，从而控制第三继电器控制第一电路、第二电路和第三电路的通断。
例如，工艺腔室的压力值小于或等于10Torr时，PLC可以向第一继电器KA01输出高电平信号，KA01接收高电平信号，可以控制常闭触点11、12打开，以使第二继电器KA02断开，以及控制常开触点13、14闭合，以使第三继电器KA03接通，由KA03控制电路的通断。
在本发明的一种实施例中，通过所述第三继电器控制所述第四对常开触点、所述第五对常开触点和所述第六对常开触点闭合，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和第三气体对应阀门打开。
示例性地，在第三继电器接通的情况下，第三继电器可以控制第四对常开触点、第五对常开触点和第六对常开触点闭合，以使第一电路、第二电路和第三电路接通，从而控制NF3对应阀门、H2对应阀门和SiH4对应阀门打开。
例如，如图2所示为本发明实施例提供的一种特种气体安全控制原理图，第三继电器KA03包括第四对常开触点31、32，可以通过控制第一电路的通断以控制NF3阀门的通断，包括第五对常开触点33、34，可以通过控制第二电路的通断以控制H2阀门的通断，包括第六对常开触点35、36，可以通过控制第三电路的通断以控制SiH4阀门的通断。
当工艺腔室压力小于10Torr时，PLC可以向继电器KA01的0触点输出高电平信号，此时继电器KA01的常开触点13、14闭合，继电器KA01的常闭触点11、12断开，保证KA02不会获得高电平，则KA02断开，KA03的0触点得到24V高电平信号，此时由KA03控制电路。KA03继电器控制KA03的常开触点31、32、常开触点33、34以及常开触点35、36闭合，则H2、NF3、SiH4阀门开启的信号接通，阀门开启。此时，实现腔室压力小于10Torr时，H2、NF3、SiH4阀门不做电气的互斥。
在本发明实施例中，获取所述工艺腔室的压力值；在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开；当需要打开所述第一气体对应阀门时，控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。通过将阀门互锁加入电路设计中，使工艺腔室压力达到预设阈值时，第一气体与第二气体阀门不会同时开启，第一气体与第三气体阀门不会同时开启，从而避免了软件控制失效的风险，防止特种气体之间发生化学反应生成副产物，造成硬件的损坏和人员的伤害，杜绝安全隐患，保护系统和人员安全。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图3，示出了本发明实施例提供的一种半导体工艺设备的结构框图，上述半导体工艺设备301包括：工艺腔室、控制电路；上述控制电路包括用于控制第一气体对应阀门通断的第一电路、用于控制第二气体对应阀门通断的第二电路和用于控制第三气体对应阀门通断的第三电路，上述半导体工艺设备还包括：
控制器3011，用于获取上述工艺腔室的压力值；在上述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开上述第二气体对应阀门和上述第三气体对应阀门时，控制上述第一电路断开，控制上述第二电路和上述第三电路接通，以使上述第一气体对应阀门关闭、上述第二气体对应阀门和上述第三气体对应阀门打开；当需要打开上述第一气体对应阀门时，控制上述第一电路闭合，以及控制上述第二电路和上述第三电路断开，以使上述第一气体对应阀门打开、上述第二气体对应阀门和上述第三气体对应阀门关闭。
在本发明一个可选的实施例中，上述控制器，还用于在上述压力值小于或等于预设压力阈值的情况下，控制上述第一电路、上述第二电路和上述第三电路接通，以使上述第一气体对应阀门、上述第二气体对应阀门和上述第三气体对应阀门打开。
在本发明一个可选的实施例中，上述电路还包括：第一继电器、第二继电器和第三继电器，上述控制器，还用于获取上述工艺腔室的压力值，当上述压力值大于预设压力阈值时，通过上述第一继电器控制上述第二继电器接通以及上述第三继电器断开，以使上述第二继电器控制上述第一电路、上述第二电路和上述第三电路的通断；当上述压力值小于或等于预设压力阈值时，通过上述第一继电器控制上述第二继电器断开以及上述第三继电器接通，以使上述第三继电器控制上述第一电路、上述第二电路和上述第三电路的通断。
在本发明一个可选的实施例中，上述第一继电器包括第一对常闭触点和第一对常开触点；上述控制器，用于当上述压力值大于预设压力阈值时，通过上述第一继电器控制上述第一对常开触点保持断开状态，控制上述第三继电器断开，以及通过上述第一继电器控制上述第一对常闭触点保持闭合状态，控制上述第二继电器接通，以使上述第二继电器控制上述第一电路、上述第二电路和上述第三电路的通断。
在本发明一个可选的实施例中，上述第二继电器包括第二对常闭触点、第二对常开触点和第三对常开触点；上述控制器，用于通过上述第二继电器控制上述第二对常闭触点断开，控制上述第一电路断开，以及通过上述第二继电器控制上述第二对常开触点和上述第三对常开触点闭合，控制上述第二电路和上述第三电路接通，以使上述第一气体对应阀门关闭、上述第二气体对应阀门和上述第三气体对应阀门打开。
在本发明一个可选的实施例中，上述控制器，用于通过上述第二继电器控制上述第二对常闭触点保持闭合状态，控制上述第一电路接通，以及通过上述第二继电器控制上述第二对常开触点和上述第三对常开触点保持断开状态，控制上述第二电路和上述第三电路断开，以使上述第一气体对应阀门打开、上述第二气体对应阀门和上述第三气体对应阀门关闭。
在本发明一个可选的实施例中，上述控制器，用于当上述压力值小于或等于预设压力阈值时，通过上述第一继电器控制上述第一对常闭触点打开，控制上述第二继电器断开，以及通过上述第一继电器控制上述第一对常开触点闭合，控制上述第三继电器接通，以使上述第三继电器控制上述第一电路、上述第二电路和上述第三电路的通断。
在本发明一个可选的实施例中，上述第三继电器包括第四对常开触点、第五对常开触点和第六对常开触点；上述控制器，用于通过上述第三继电器控制上述第四对常开触点、上述第五对常开触点和上述第六对常开触点闭合，控制上述第一电路、上述第二电路和上述第三电路接通，以使上述第一气体对应阀门、上述第二气体对应阀门和第三气体对应阀门打开。
在本发明一个可选的实施例中，上述第一气体为NF3，上述第二气体为H2，上述第三气体为SiH4。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种特种气体安全控制方法和一种半导体工艺设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种特种气体安全控制方法，其特征在于，应用于半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括：工艺腔室、控制电路；所述控制电路包括用于控制第一气体对应阀门通断的第一电路、用于控制第二气体对应阀门通断的第二电路和用于控制第三气体对应阀门通断的第三电路，所述方法包括：
获取所述工艺腔室的压力值；
在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开；
当需要打开所述第一气体对应阀门时，控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭；
以使所述工艺腔室的压力值大于所述预设压力阈值时，所述第一气体对应阀门与所述第二气体对应阀门不会同时开启，所述第一气体对应阀门与所述第三气体对应阀门不会同时开启，以防止所述第一气体、所述第二气体和所述第三气体之间发生化学反应生成副产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述压力值小于或等于所述预设压力阈值的情况下，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制电路还包括：第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述方法还包括：
获取所述工艺腔室的压力值，当所述压力值大于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器接通以及所述第三继电器断开，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断；
当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器断开以及所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一继电器包括第一对常闭触点和第一对常开触点；所述当所述压力值大于预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器接通以及所述第三继电器断开，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断，包括：
当所述压力值大于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第一对常开触点保持断开状态，以控制所述第三继电器断开，以及通过所述第一继电器控制所述第一对常闭触点保持闭合状态，以控制所述第二继电器接通，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二继电器包括第二对常闭触点、第二对常开触点和第三对常开触点；所述在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开，包括：
通过所述第二继电器控制所述第二对常闭触点断开，控制所述第一电路断开，以及通过所述第二继电器控制所述第二对常开触点和所述第三对常开触点闭合，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当需要打开所述第一气体对应阀门时，控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭，包括：
通过所述第二继电器控制所述第二对常闭触点保持闭合状态，控制所述第一电路接通，以及通过所述第二继电器控制所述第二对常开触点和所述第三对常开触点保持断开状态，控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第二继电器断开以及所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断，包括：
当所述压力值小于或等于所述预设压力阈值时，通过所述第一继电器控制所述第一对常闭触点打开，控制所述第二继电器断开，以及通过所述第一继电器控制所述第一对常开触点闭合，控制所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三继电器包括第四对常开触点、第五对常开触点和第六对常开触点；所述在所述压力值小于或等于所述预设压力阈值的情况下，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开，包括：
通过所述第三继电器控制所述第四对常开触点、所述第五对常开触点和所述第六对常开触点闭合，控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和第三气体对应阀门打开。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一气体为NF3，所述第二气体为H2，所述第三气体为SiH4。
10.一种半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备包括：工艺腔室、控制电路；所述控制电路包括用于控制第一气体对应阀门通断的第一电路、用于控制第二气体对应阀门通断的第二电路和用于控制第三气体对应阀门通断的第三电路，所述控制电路还包括：第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述半导体工艺设备还包括：
控制器，用于获取所述工艺腔室的压力值；在所述压力值大于预设压力阈值的情况下，通过所述第一继电器控制所述第二继电器接通以及所述第三继电器断开，以使所述第二继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路的通断；其中，当需要打开所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门时，所述第二继电器控制所述第一电路断开，控制所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门关闭、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开；当需要打开所述第一气体对应阀门时，所述第二继电器控制所述第一电路闭合，以及控制所述第二电路和所述第三电路断开，以使所述第一气体对应阀门打开、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门关闭；在所述压力值小于或等于所述预设压力阈值的情况下，通过所述第一继电器控制所述第二继电器断开以及所述第三继电器接通，以使所述第三继电器控制所述第一电路、所述第二电路和所述第三电路接通，以使所述第一气体对应阀门、所述第二气体对应阀门和所述第三气体对应阀门打开。
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