CN115418628B - 加热盘的气路系统、控制方法及存储介质 - Google Patents

加热盘的气路系统、控制方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了加热盘的气路系统、控制方法、存储介质、气相沉积设备及半导体加工设备。所述气路系统包括进气管道、抽气管道及方向阀。所述进气管道的第一端通往所述加热盘表面的第一位置。所述抽气管道的第一端通往所述加热盘表面的第二位置。所述方向阀包括多种状态。所述方向阀在第一状态下经由其第一气路将所述进气管道的第二端连通到气源，并经由其第二气路将所述抽气管道的第二端连通到抽气泵，以组成所述加热盘的真空吸附气路。所述方向阀在第二状态下经由其第三气路将所述进气管道的第二端和/或所述抽气管道的第二端连通到所述气源，以组成所述进气管道和/或所述抽气管道的第一吹扫气路。

Description

加热盘的气路系统、控制方法及存储介质
技术领域
本发明涉及半导体器件的加工技术，尤其涉及一种加热盘的气路系统、一种加热盘的气路控制方法、一种计算机可读存储介质、一种气相沉积设备，以及一种半导体器件的加工设备。
背景技术
在半导体器件的加工工艺中，经常使用加热盘来加热晶圆，从而促进薄膜在晶圆表面的生长。为了使晶圆稳定地固定在加热盘表面，本领域提出了一些在先技术，通过在加热盘内部设置气路，并对晶圆的背部空间进行抽气，实现晶圆的真空吸附。然而，在真空吸附的过程中，加热盘会与反应气体直接接触，相关的气相沉积反应也将同样发生在加热盘的通气管路上。由于反应源、反应产物及副产物通常都带有毒性，一旦这些毒性气体在设备故障维护时混入空气并接触到人体，就会对维护人员造成重大的伤害。此外，随着气相沉积反应的持续进行，反应腔、加热盘及其内部气路的表面将逐渐生长薄膜，从而降低反应腔、加热盘及其内部气路的洁净度，并影响晶圆及相关半导体器件的良率。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种加热盘气路的吹扫技术，用于提高气相沉积设备及半导体加工设备的安全性，延缓管路表面的薄膜生长速度，并提高反应腔、加热盘及其内部气路的洁净度，以提升晶圆及相关半导体器件的良率。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种加热盘的气路系统、一种加热盘的气路控制方法、一种计算机可读存储介质、一种气相沉积设备，以及一种半导体器件的加工设备，能够提高气相沉积设备及半导体加工设备的安全性，延缓管路表面的薄膜生长速度，并提高反应腔、加热盘及其内部气路的洁净度，以提升晶圆及相关半导体器件的良率。
具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述加热盘的气路系统包括进气管道、抽气管道及方向阀。所述进气管道的第一端通往所述加热盘表面的第一位置。所述抽气管道的第一端通往所述加热盘表面的第二位置。所述方向阀包括多种状态。所述方向阀在第一状态下经由其第一气路将所述进气管道的第二端连通到气源，并经由其第二气路将所述抽气管道的第二端连通到抽气泵，以组成所述加热盘的真空吸附气路。所述方向阀在第二状态下经由其第三气路将所述进气管道的第二端和/或所述抽气管道的第二端连通到所述气源，以组成所述进气管道和/或所述抽气管道的第一吹扫气路。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述方向阀中包括多个候选腔体。对应于所述第一状态的第一腔体中设置有所述第一气路及所述第二气路。对应于所述第二状态的第二腔体中设置有所述第三气路。所述气路系统被配置为：获取控制指令；响应于真空吸附的第一控制指令，将所述第一腔体移动到预设的有效位置，经由所述第一气路将所述进气管道的第二端连通到所述气源，并经由所述第二气路将所述抽气管道的第二端连通到所述抽气泵，以激活所述加热盘的真空吸附气路；以及响应于吹扫所述进气管道和/或所述抽气管道的第二控制指令，将所述第二腔体移动到所述有效位置，经由其第三气路将所述进气管道的第二端和/或所述抽气管道的第二端连通到所述气源，以激活所述进气管道和/或所述抽气管道的第一吹扫气路。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述方向阀在第三状态下经由其第四气路将所述气源连通到所述抽气泵，以组成所述抽气泵的气泵管道的第二吹扫气路。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述方向阀中还包括对应于所述第三状态的第三腔体。所述第三腔体中设置有所述第四气路。所述气路系统还被配置为：获取控制指令；以及响应于吹扫所述气泵管道的第三控制指令，将所述第三腔体移动到预设的有效位置，经由所述第四气路将所述气源连通到所述抽气泵，以激活所述抽气泵的第二吹扫气路。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述气路系统还包括所述加热盘、所述气源和/或所述抽气泵，其中，所述气源的出气口设有控制阀。
此外，根据本发明的第二方面提供的上述加热盘的气路控制方法包括以下步骤：获取控制指令；响应于真空吸附的第一控制指令，将方向阀调整到第一状态，经由其第一气路将进气管道的第二端连通到气源，并经由其第二气路将抽气管道的第二端连通到抽气泵，以组成加热盘的真空吸附气路，其中，所述进气管道的第一端通往所述加热盘表面的第一位置，所述抽气管道的第一端通往所述加热盘表面的第二位置；以及响应于吹扫所述进气管道和/或所述抽气管道的第二控制指令，将所述方向阀调整到第二状态，经由其第三气路将所述进气管道的第二端和/或所述抽气管道的第二端连通到所述气源，以组成所述进气管道和/或所述抽气管道的第一吹扫气路。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的气路控制方法还包括以下步骤：响应于吹扫所述抽气泵的气泵管道的第三控制指令，将所述方向阀调整到第三状态，经由其第四气路将所述气源连通到所述抽气泵，以组成所述抽气泵的第二吹扫气路。
此外，根据本发明的第三方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第一方面提供的上述加热盘的气路控制方法。
此外，根据本发明的第四方面提供的上述气相沉积设备包括本发明的第一方面提供的上述加热盘的气路系统。
此外，根据本发明的第五方面提供的上述半导体器件的加工设备包括本发明的第一方面提供的上述加热盘的气路系统。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1A～图1C示出了根据本发明的一些实施例提供的加热盘的气路系统的示意图。
图2示出了根据本发明的一些实施例提供的加热盘的气路控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
如上所述，在真空吸附的过程中，加热盘会与反应气体直接接触，相关的气相沉积反应也将同样发生在加热盘的通气管路上。由于反应源、反应产物及副产物通常都带有毒性，一旦这些毒性气体在设备故障维护时混入空气并接触到人体，就会对维护人员造成重大的伤害。此外，随着气相沉积反应的持续进行，反应腔、加热盘及其内部气路的表面将逐渐生长薄膜，从而降低反应腔、加热盘及其内部气路的洁净度，并影响晶圆及相关半导体器件的良率。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种加热盘的气路系统、一种加热盘的气路控制方法、一种计算机可读存储介质、一种气相沉积设备，以及一种半导体器件的加工设备，能够提高气相沉积设备及半导体加工设备的安全性，延缓管路表面的薄膜生长速度，并提高反应腔、加热盘及其内部气路的洁净度，以提升晶圆及相关半导体器件的良率。
在一些非限制性的实施例中，本发明的第二方面提供的上述加热盘的气路控制方法，可以基于本发明的第一方面提供的上述加热盘的气路系统来实施。具体来说，该气路系统可以被配置于本发明的第四方面提供的上述气相沉积设备，和/或本发明的第五方面提供的上述半导体器件的加工设备，其中配置有存储器及处理器。该存储器包括但不限于本发明的第三方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该处理器连接该存储器，并被配置用于执行该存储器上存储的计算机指令，以实施本发明的第一方面提供的上述加热盘的气路系统。
请结合参考图1A～图1C，图1A～图1C示出了根据本发明的一些实施例提供的加热盘的气路系统的示意图。
如图1A～图1C所示，在本发明的一些实施例中，加热盘的气路系统包括进气管道11、抽气管道12及方向阀13。该进气管道11的第一端通往加热盘20表面的第一位置21。该抽气管道12的第一端通往加热盘20表面的第二位置22。例如，该第一位置21可以位于加热盘20表面的中心区域，而该第二位置22可以位于加热盘20表面的边缘区域的一个或多个位置。
进一步地，方向阀13可以包括多种状态。例如，如图1A所示，在第一状态下，该方向阀13可以经由其第一气路2-1将进气管道11的第二端连通到气源30，并经由其第二气路4-5将抽气管道12的第二端连通到抽气泵40，以组成加热盘20的真空吸附气路。又例如，如图1B所示，在第二状态下，该方向阀13可以经由其第三气路2-1将进气管道11的第二端连通到气源30，和/或经由其第三气路2-4将抽气管道12的第二端连通到气源30，以组成进气管道11和/或抽气管道12的第一吹扫气路。又例如，如图1C所示，在第三状态下，该方向阀13可以经由其第四气路2-3将气源30直接连通到抽气泵40，以组成抽气泵40的气泵管道的第二吹扫气路。
更进一步地，如图1A～图1C所示，上述方向阀13可以选用中压式多位五通阀，其中配置有对应上述各状态的多个候选腔体，且每个候选腔体中预先设置有连接对应管路接口1～5的一条或多条气路。例如，如图1A所示，对应于上述真空吸附功能的第一状态，第一腔体中可以设置有连接接口2及接口1的第一气路2-1，以及连接接口4及接口5的第二气路4-5。又例如，如图1B所示，对应于上述进气管道11的第一吹扫功能，第二腔体中可以设置有连接接口2及接口1的第三气路2-1。又例如，如图1B所示，对应于上述抽气管道12的第一吹扫功能，第二腔体中可以设置有连接接口2及接口4的第三气路2-4。又例如，如图1C所示，对应于上述气泵管道的第二吹扫功能，第三腔体中可以设置有连接接口2及接口3的第四气路2-3。进一步地，第三腔体中还可以优选地设置有连接接口1及接口4的第五气路4-5，以封闭进气管道11的第二端及抽气管道12的第二端。
此外，在一些实施例中，本发明提供的该气路系统中还可以优选地包括图1A～图1C所示的加热盘20、气源30和/或抽气泵40。该气源30中可以配置有氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)等介质气体，并经由节流阀、流量阀等控制阀门元件31连接气路系统。该抽气泵40可以选用干泵，并经由其气泵管道连接气路系统。
以下将结合一些气路控制方法的实施例来描述上述气路系统的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些气路控制方法只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该气路系统的全部功能或全部工作方式。同样地，该气路系统也只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，不对这些气路控制方法中各步骤的执行主体构成限制。
请结合参考图1A～图1C及图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的加热盘的气路控制方法的流程示意图。
如图1A及图2所示，在气路系统的运行过程中，气路系统可以从人机界面、处理器等设备获取指示具体工作模式的控制指令。响应于获取到指示真空吸附功能的第一控制指令，气路系统可以控制方向阀13将其第一腔体移动到预设的有效位置，经由该第一腔体中的第一气路2-1将进气管道11的第二端连通到气源30，并经由该第一腔体中的第二气路4-5将抽气管道12的第二端连通到抽气泵40，以激活加热盘20的真空吸附气路。此时，气源30提供的介质气体可以经由控制阀31及接口2进入该第一气路2-1，经由接口1流入进气管道11，经由加热盘20中心区域的第一位置21向其边缘区域的第二位置22扩散，经由第二位置22进入抽气管道12，经由接口4进入第二气路4-5，再经由接口5被抽气泵40抽出气路系统。如此，气路系统只需调节气源30的进气流量及抽气泵40的抽气流量，即可实时、准确地调节加热盘20对晶圆的真空吸附力，以及晶圆的受热均匀性。
此外，如图1B及图2所示，在气路系统的运行过程中，响应于获取到指示吹扫进气管道11和/或抽气管道12的第二控制指令，气路系统可以控制方向阀13将第二腔体移动到有效位置，经由该第二腔体中的第三气路2-1将进气管道11的第二端连通到气源30，和/或经由该第二腔体中的第三气路2-4将抽气管道12的第二端连通到气源30，以激活该进气管道11和/或该抽气管道12的第一吹扫气路。此时，气源30提供的介质气体可以经由控制阀31及接口2进入第三气路2-1，经由接口1流入进气管道11，并经由加热盘20中心区域的第一位置21被吹出气路系统。此外，气源30提供的介质气体还可以经由控制阀31及接口2进入第三气路2-4，经由接口4流入抽气管道12，并经由加热盘20边缘区域的第二位置22吹出气路系统。如此，气路系统只需调节气源30的进气流量及流速，即可将进气管道11和/或抽气管道12中残余的反应源、反应产物及副产物排出气路系统，并吹扫加热盘20及其上方的反应腔，以提高气相沉积设备及半导体加工设备的安全性，延缓管路表面的薄膜生长速度，并提高反应腔、加热盘及其内部气路的洁净度，以提升晶圆及相关半导体器件的良率。
此外，如图1C及图2所示，在气路系统的运行过程中，响应于获取到指示吹扫气泵管道的第三控制指令，气路系统可以控制方向阀13将第三腔体移动到有效位置，经由该第三腔体中的第四气路2-3将气源30连通到抽气泵40，以激活抽气泵40的第二吹扫气路。此时，气源30提供的介质气体可以经由控制阀31及接口2进入第四气路2-3，并经由接口3被抽气泵40抽出气路系统。如此，气路系统只需调节气源30的进气流量及流速，即可将气泵管路中残余的反应源、反应产物及副产物排出气路系统，以防止带有毒性的反应尾气对工作人员造成伤害，并防止气泵管路中生长薄膜以堵塞气泵管路，从而提高气相沉积设备及半导体加工设备的安全性，延缓管路表面的薄膜生长速度，并提高加热盘内部气路的洁净度。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (10)

1.一种加热盘的气路系统，其特征在于，包括：
进气管道，其第一端通往所述加热盘表面的第一位置；
抽气管道，其第一端通往所述加热盘表面的第二位置；以及
方向阀，包括多种状态，其中，
所述方向阀在第一状态下经由其第一气路将所述进气管道的第二端连通到气源，并经由其第二气路将所述抽气管道的第二端连通到抽气泵，以组成所述加热盘的真空吸附气路，
所述方向阀在第二状态下经由其第三气路将所述进气管道的第二端和/或所述抽气管道的第二端连通到所述气源，以组成所述进气管道和/或所述抽气管道的第一吹扫气路。
2.如权利要求1所述的气路系统，其特征在于，所述方向阀中包括多个候选腔体，其中，对应于所述第一状态的第一腔体中设置有所述第一气路及所述第二气路，对应于所述第二状态的第二腔体中设置有所述第三气路，所述气路系统被配置为：
获取控制指令；
响应于真空吸附的第一控制指令，将所述第一腔体移动到预设的有效位置，经由所述第一气路将所述进气管道的第二端连通到所述气源，并经由所述第二气路将所述抽气管道的第二端连通到所述抽气泵，以激活所述加热盘的真空吸附气路；以及
响应于吹扫所述进气管道和/或所述抽气管道的第二控制指令，将所述第二腔体移动到所述有效位置，经由其第三气路将所述进气管道的第二端和/或所述抽气管道的第二端连通到所述气源，以激活所述进气管道和/或所述抽气管道的第一吹扫气路。
3.如权利要求1或2所述的气路系统，其特征在于，所述方向阀在第三状态下经由其第四气路将所述气源连通到所述抽气泵，以组成所述抽气泵的气泵管道的第二吹扫气路。
4.如权利要求3所述的气路系统，其特征在于，所述方向阀中还包括对应于所述第三状态的第三腔体，所述第三腔体中设置有所述第四气路，所述气路系统还被配置为：
获取控制指令；以及
响应于吹扫所述气泵管道的第三控制指令，将所述第三腔体移动到预设的有效位置，经由所述第四气路将所述气源连通到所述抽气泵，以激活所述抽气泵的第二吹扫气路。
5.如权利要求1所述的气路系统，其特征在于，还包括所述加热盘、所述气源和/或所述抽气泵，其中，所述气源的出气口设有控制阀。
6.一种加热盘的气路控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取控制指令；
响应于真空吸附的第一控制指令，将方向阀调整到第一状态，经由其第一气路将进气管道的第二端连通到气源，并经由其第二气路将抽气管道的第二端连通到抽气泵，以组成加热盘的真空吸附气路，其中，所述进气管道的第一端通往所述加热盘表面的第一位置，所述抽气管道的第一端通往所述加热盘表面的第二位置；以及
响应于吹扫所述进气管道和/或所述抽气管道的第二控制指令，将所述方向阀调整到第二状态，经由其第三气路将所述进气管道的第二端和/或所述抽气管道的第二端连通到所述气源，以组成所述进气管道和/或所述抽气管道的第一吹扫气路。
7.如权利要求6所述的气路控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
响应于吹扫所述抽气泵的气泵管道的第三控制指令，将所述方向阀调整到第三状态，经由其第四气路将所述气源连通到所述抽气泵，以组成所述抽气泵的第二吹扫气路。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求6或7所述的加热盘的气路控制方法。
9.一种气相沉积设备，其特征在于，包括如权利要求1～5中任一项所述的加热盘的气路系统。
10.一种半导体器件的加工设备，其特征在于，包括如权利要求1～5中任一项所述的加热盘的气路系统。
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