CN117000705B - 一种管路粉尘处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种管路粉尘处理装置，包括：监测模块、逻辑控制电路和清除模块。其中，监测模块，设置于机台的气体管路中，被配置为监测气体管路中的粉尘厚度，得到对应的厚度电信号；逻辑控制电路，分别电连接监测模块和机台，被配置为接收厚度电信号，并获取机台的状态读值，基于机台的状态读值和厚度电信号，发出清除指令；清除模块，电连接逻辑控制电路，被配置为接收并响应于清除指令，对气体管路中的粉尘进行清除。

Description

一种管路粉尘处理装置

技术领域

本申请涉及半导体设备，尤其涉及一种管路粉尘处理装置。

背景技术

在半导体的加工制造过程中，需要使用多种气体。半导体设备的气体管路中，容易堆积粉尘，从而影响机台的正常运行。

目前，当机台出现堆积粉尘的问题时，是将设备暂停运行，由人工打开气体管路，并用气枪吹扫以达到清理粉尘的目的，这样，效率较低，费时费力。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种管路粉尘处理装置，能够自动化地清除粉尘，节省人力。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请提供了一种管路粉尘处理装置，所述装置包括：监测模块，设置于机台的气体管路中，被配置为监测所述气体管路中的粉尘厚度，得到对应的厚度电信号；逻辑控制电路，分别电连接所述监测模块和所述机台，被配置为接收所述厚度电信号，并获取所述机台的状态读值，基于所述机台的状态读值和所述厚度电信号，发出清除指令；清除模块，电连接所述逻辑控制电路，被配置为接收并响应于所述清除指令，对所述气体管路中的粉尘进行清除。

在一些实施例中，所述逻辑控制电路，还被配置为在所述机台处于空闲状态或异常停机状态，并且，所述厚度电信号达到报警阈值的情况下，发出所述清除指令。

在一些实施例中，所述逻辑控制电路包括：第一接收单元，被配置为获取所述机台的状态读值，在所述机台处于空闲状态或异常停机状态的情况下，输出第一值的机台判定信号；第二接收单元，被配置为接收所述厚度电信号，在所述厚度电信号达到报警阈值的情况下，输出第一值的粉尘判定信号；逻辑门，分别电连接所述第一接收单元和所述第二接收单元，被配置为接收并根据第一值的所述机台判定信号和第一值的所述粉尘判定信号，输出第一值的所述清除指令。

在一些实施例中，所述逻辑门为与门，所述第一值为高电平；或者，所述逻辑门为或门，所述第一值为低电平。

在一些实施例中，所述监测模块包括：探测头，设置于所述机台的气体管路中，受所述气体管路中的粉尘厚度影响而改变自身电特性；报警信号生成单元，电连接所述探测头，被配置为根据所述探测头的电特性，得到对应的所述厚度电信号。

在一些实施例中，所述探测头包括：电阻式应变片；所述报警信号生成单元包括：电源和电流表；所述电阻式应变片和所述电流表串联接入所述电源；所述厚度电信号为所述电流表的测量值。

在一些实施例中，所述电阻式应变片，设置于所述气体管路的压力计上，且垂直于所述压力计的测量面。

在一些实施例中，所述电阻式应变片，设置于所述气体管路的内壁上，且垂直于所述气体管路的内壁。

在一些实施例中，所述电阻式应变片的尺寸，与所述厚度电信号达到报警阈值时对应的所述粉尘厚度呈正相关。

在一些实施例中，所述清除模块包括：阀门，设置于所述气体管路和真空源之间，响应于所述清除指令而开启。

在一些实施例中，所述清除模块包括：真空泵，设置于所述气体管路上，响应于所述清除指令而开启。

由此可见，本申请实施例提供了一种管路粉尘处理装置，包括：监测模块、逻辑控制电路和清除模块。其中，监测模块，设置于机台的气体管路中，被配置为监测气体管路中的粉尘厚度，得到对应的厚度电信号；逻辑控制电路，分别电连接监测模块和机台，被配置为接收厚度电信号，并获取机台的状态读值，基于机台的状态读值和厚度电信号，发出清除指令；清除模块，电连接逻辑控制电路，被配置为接收并响应于清除指令，对气体管路中的粉尘进行清除。可以理解的是，逻辑控制电路基于机台的状态读值和反映粉尘厚度的厚度电信号综合进行逻辑判断，来控制清除模块对气体管路中的粉尘进行清除。这样，实现了自动化地清除粉尘，节省了人力。同时，综合机台的状态读值和粉尘厚度来确定清除的时机，能够在更加恰当的时机对粉尘进行及时清除。

附图说明

图1是背景技术中反应腔的气体管路的结构示意图一；

图2是本申请实施例提供的管路粉尘处理装置的结构示意图一；

图3是本申请实施例提供的逻辑控制电路的结构示意图一；

图4是本申请实施例提供的逻辑控制电路的结构示意图二；

图5是本申请实施例提供的监测模块的结构示意图一；

图6是本申请实施例提供的监测模块的结构示意图二；

图7是背景技术中反应腔的气体管路的结构示意图二；

图8A是本申请实施例提供的电阻式应变片的结构示意图一；

图8B是本申请实施例提供的电阻式应变片的结构示意图二；

图8C是本申请实施例提供的电阻式应变片的结构示意图三；

图9A是本申请实施例提供的电阻式应变片的结构示意图四；

图9B是本申请实施例提供的电阻式应变片的结构示意图五；

图9C是本申请实施例提供的电阻式应变片的结构示意图六；

图9D是本申请实施例提供的电阻式应变片的结构示意图七；

图10是本申请实施例提供的管路粉尘处理装置的结构示意图二。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向（旋转90度或其它取向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。本文中所有数值范围均包括端点值。

在半导体的加工制造过程中，需要使用多种气体。其中，一部分气体参与反应，以在晶圆上生成所需要的结构，例如，CVD（化学气相淀积）、PVD（物理气相淀积）、Diff（扩散）等工艺中所使用的原料气体。另一部分气体则不参与反应，主要用于清除（purge）反应气体或调节反应腔（chamber）内气压，例如，氮气以及惰性气体。然而，气体参与反应后，可能会在气体管路中形成附着的粉尘（powder）。

参考图1，反应气体1和反应气体2被通入反应腔中发生反应；而清扫气体则在反应结束后被通入反应腔，将反应腔内残余的反应气体清除。

在一些情况下，反应气体1和反应气体2发生反应，会在晶圆上形成固体物质（例如膜层），待反应结束后，清扫气体会将残余的反应气体1和反应气体2吹入出气管路，这样，残余的反应气体1和反应气体2可能在出气管路发生反应，形成粉尘形态的该固体物质。

在另一些情况下，反应腔内需要在高温环境下进行反应，反应气体1和反应气体2在高温下的产物为气态，待反应结束后，清扫气体会将残余的气态产物吹入出气管路，而出气管路中并不具备反应腔内的高温环境，气态产物遇冷后便会凝结而形成粉尘。

综上，在半导体的加工制造过程中，机台的气体管路（特别是出气管路）中容易堆积粉尘，从而影响机台的正常运行。

图2为本申请实施例提供的管路粉尘处理装置的一种可选的结构示意图，如图2所示，管路粉尘处理装置包括：监测模块10、逻辑控制电路20和清除模块30。其中，监测模块10，设置于机台的气体管路中，被配置为监测气体管路中的粉尘厚度，得到对应的厚度电信号。逻辑控制电路20，分别电连接监测模块10和机台，被配置为接收厚度电信号，并获取机台的状态读值，基于机台的状态读值和厚度电信号，发出清除指令。清除模块30，电连接逻辑控制电路20，被配置为接收并响应于清除指令，对气体管路中的粉尘进行清除。

本申请实施例中，参考图2，监测模块10会根据气体管路中的粉尘厚度，得到对应的厚度电信号；也就是说，气体管路中的粉尘厚度发生变化，则厚度电信号也发生相应的变化。逻辑控制电路20则会基于机台的状态读值和厚度电信号综合进行逻辑判断，在满足条件的情况下，向清除模块30发出清除指令。

继续参考图2，清除模块30也可设置于气体管路上。清除模块30从逻辑控制电路20接收到清除指令后，可以响应于清除指令，对气体管路中的粉尘进行清除。

可以理解的是，逻辑控制电路20基于机台的状态读值和反映粉尘厚度的厚度电信号综合进行逻辑判断，来控制清除模块30对气体管路中的粉尘进行清除。这样，实现了自动化地清除粉尘，节省了人力。同时，综合机台的状态读值和粉尘厚度来确定清除的时机，能够在更加恰当的时机对粉尘进行及时清除。

在本申请的一些实施例中，继续参考图2，逻辑控制电路20，还被配置为在机台处于空闲状态或异常停机状态，并且，厚度电信号达到报警阈值的情况下，发出清除指令。

需要说明的是，空闲（Idle）状态是机台未运行的状态，例如，上一批产品加工完毕，而下一批产品仍未到达的运行间隙。异常停机状态则是机台因为某些参数的异常而自动中止运行的状态；例如，foreline pressure（初抽管路压力）OOS/OOC（Out ofSpecification/Out of Control，超过管控值），导致机台中止运行。

本申请实施例中，当厚度电信号达到报警阈值，表明气体管路中的粉尘厚度已经积累到了较高的值，需要对粉尘进行清除。

进而，在厚度电信号达到报警阈值，同时，机台处于空闲状态的情况下，逻辑控制电路20则可以发出清除指令，在机台的运行间隙对粉尘进行清除，而不影响机台的运行，也即，在不影响生产效率的情况下对机台故障隐患进行了排除。

又或者，在厚度电信号达到报警阈值，同时，机台处于异常停机状态的情况下，机台可能是由于气体管路中的粉尘过厚，而导致停机；这样，逻辑控制电路20发出清除指令，对粉尘进行清除，及时排除故障，使机台尽快恢复运行，避免影响生产效率。

可以理解的是，逻辑控制电路20在机台处于空闲状态或异常停机状态，并且，厚度电信号达到报警阈值的情况下，发出清除指令，对粉尘进行清除。这样，一方面，能够在不影响生产效率的情况下对机台故障隐患进行了排除；另一方面，能够及时排除故障，使机台尽快恢复运行。从而，保证了生产效率。

在本申请的一些实施例中，参考图3或图4，逻辑控制电路20包括：第一接收单元201、第二接收单元202和逻辑门203。第一接收单元201，被配置为获取机台的状态读值St，在机台处于空闲状态或异常停机状态的情况下，输出第一值的机台判定信号D1。第二接收单元202，被配置为接收厚度电信号Tk，在厚度电信号Tk达到报警阈值的情况下，输出第一值的粉尘判定信号D2。逻辑门203，分别电连接第一接收单元201和第二接收单元202，被配置为接收并根据第一值的机台判定信号D1和第一值的粉尘判定信号D2，输出第一值的清除指令D3。

在本申请的一些实施例中，参考图3，逻辑门203为与门，相应的，第一值为高电平（即逻辑“1”）。也就是说，第一接收单元201获取机台的状态读值St，并在机台处于空闲状态或异常停机状态的情况下，输出高电平的机台判定信号D1。第二接收单元202接收厚度电信号Tk，并在厚度电信号Tk达到报警阈值的情况下，输出高电平的粉尘判定信号D2。逻辑门203，在其接收到的机台判定信号D1和粉尘判定信号D2均为高电平的情况下，输出高电平的清除指令D3，控制清除模块对气体管路中的粉尘进行清除，也即，清除指令D3为高电平有效。

在本申请的另一些实施例中，参考图4，逻辑门203为或门，相应的，第一值为低电平（即逻辑“0”）。也就是说，第一接收单元201获取机台的状态读值St，并在机台处于空闲状态或异常停机状态的情况下，输出低电平的机台判定信号D1。第二接收单元202接收厚度电信号Tk，并在厚度电信号Tk达到报警阈值的情况下，输出低电平的粉尘判定信号D2。逻辑门203，在其接收到的机台判定信号D1和粉尘判定信号D2均为低电平的情况下，输出低电平的清除指令D3，控制清除模块对气体管路中的粉尘进行清除，也即，清除指令D3为低电平有效。

可以理解的是，通过设置第一接收单元201、第二接收单元202和逻辑门203，由第一接收单元201对机台的状态读值进行逻辑处理，由第二接收单元202对厚度电信号进行逻辑处理，再经由逻辑门203进行逻辑处理后输出清除指令。这样，综合机台的状态读值和粉尘厚度来确定清除的时机，能够在更加恰当的时机对粉尘进行及时清除。

在本申请的一些实施例中，参考图5，监测模块10包括：探测头101和报警信号生成单元102。探测头101，设置于机台的气体管路中，受气体管路中的粉尘厚度影响而改变自身电特性。报警信号生成单元102，电连接探测头101，被配置为根据探测头101的电特性，得到对应的厚度电信号Tk。

在本申请的一些实施例中，参考图6，探测头101包括：电阻式应变片。报警信号生成单元102包括：电源和电流表。电阻式应变片和电流表串联接入电源。厚度电信号则为电流表的测量值。

需要说明的是，电阻应变片，能将机械构件上形变量的变化转换为自身电阻变化。电阻应变片可以由栅状的金属丝或金属箔夹在两层绝缘薄片（基底）中制成。

参考图6，当电阻应变片的形变量发生变化时，电阻应变片的电阻相应地发生变化，进而，电路中的电流也会相应发生变化，体现为电流表的测量值（即厚度电信号）发生变化。

在本申请的一些实施例中，参考图8A，电阻式应变片，设置于气体管路的压力计上，且垂直于压力计的测量面。

需要说明的是，参考图7，气体管路中通常设置有压力计（gauge），用于监测气体管路中的压强。通常在气体管路引出一个支路，以设置压力计。压力计上堆积粉尘，可能会导致压力计的测量值发生异常，进而导致机台中止运行，例如，初抽管路压力计（forelinegauge）的测量值异常，会导致foreline pressure OOS/OOC，进而导致机台中止运行。

在本申请的一些实施例中，参考图9A和图9B，电阻式应变片，设置于气体管路的内壁上，且垂直于气体管路的内壁。其中，图9A为俯视图（即沿气体管路的延伸方向的视角），图9B为对应的剖视图（即垂直于气体管路的延伸方向的视角）。

本申请实施例中，气体管路中的气体流动可以造成电阻式应变片的形变。而当气体管路中堆积了粉尘，则会改变电阻式应变片的形变量；进而，当形变量的变化较大时，表明粉尘厚度较高，表征为厚度电信号也发生较大变化。因此，可以根据粉尘厚度较高时对应的厚度电信号的值，设置报警阈值。

例如，参考图8B或图9C，气体管路中堆积的粉尘仅部分覆盖了电阻式应变片，也即，粉尘的厚度较小。这样，电阻式应变片未被粉尘覆盖的部分，仍会在气体管路中的气体流动影响下发生形变，也即，相比于电阻式应变片完全没有被粉尘覆盖的情况，电阻式应变片的形变量变化较小，厚度电信号仅发生较小改变。

参考图8C或图9D，气体管路中堆积的粉尘完全覆盖了电阻式应变片，也即，粉尘的厚度较大。这样，电阻式应变片几乎不会在气体管路中的气体流动影响下发生形变，也即，相比于电阻式应变片完全没有被粉尘覆盖的情况，电阻式应变片的形变量变化较大，厚度电信号发生较大改变。

进而，可以将图8C或图9D的粉尘厚度所对应厚度电信号的值，设置为报警阈值，这样，在粉尘完全覆盖了电阻式应变片时，逻辑控制电路便可输出有效的粉尘判定信号。

本申请实施例中，电阻式应变片的尺寸，与厚度电信号达到报警阈值时对应的粉尘厚度呈正相关。电阻式应变片的尺寸越小，则电阻式应变片越容易被粉尘完全覆盖，那么报警阈值所对应的粉尘厚度越小。相应的，电阻式应变片的尺寸越大，则电阻式应变片越不容易被粉尘完全覆盖，那么报警阈值所对应的粉尘厚度越大。这里，电阻式应变片的尺寸，可以是电阻式应变片的宽度和/或长度。因此，可以通过设置电阻式应变片的尺寸，来控制清除粉尘的时机。

可以理解的是，通过设置电阻式应变片，能够根据粉尘厚度产生相应的厚度电信号，这样，借由厚度电信号能够对粉尘厚度进行监测，待粉尘厚度过厚时，便可对粉尘进行及时清除，实现了自动化地清除粉尘，节省了人力。

在本申请的一些实施例中，参考图2，清除模块30包括：阀门。阀门，设置于气体管路和真空源之间，响应于清除指令而开启。真空源则可以由厂务部门提供。这样，当阀门响应于清除指令而开启后，真空源可以对气体管路中的粉尘进行抽取，以清除粉尘。

在本申请的一些实施例中，继续参考图2，清除模块30包括：真空泵。真空泵，设置于气体管路上，响应于清除指令而开启。这样，真空泵可以响应于清除指令而开启，对气体管路中的粉尘进行抽取，以清除粉尘。

可以理解的是，通过控制阀门或者真空泵（即清除模块30），利用厂务部门提供的真空，或者利用真空泵提供的真空，可以对气体管路中的粉尘进行抽取，实现了自动化地清除粉尘。同时，可以复用气体管路现有的阀门或者真空泵，无需额外增加装置，设备的成本更低。

在本申请的一些实施例中，参考图10，探测头101设置于压力计上，则可以在压力计所处支路再引出清除管路40，用以清除压力计上的粉尘。清除模块30则设置于清除管路40上。

其中，清除模块30可以包括：阀门；清除管路40则连接至厂务部门提供的真空源，即，阀门设置于气体管路和真空源之间。这样，当阀门响应于清除指令而开启后，真空源可以对压力计上的粉尘进行抽取，以清除粉尘。

或者，清除模块30可以包括：真空泵；真空泵设置于清除管路40上。这样，真空泵可以响应于清除指令而开启，对压力计上的粉尘进行抽取，以清除粉尘。

可以理解的是，在压力计所处支路设置清除管路40，并通过清除管路40来对粉尘进行抽取，实现了自动化地清除粉尘。这样，不需要通过气体管路主路径，即可对粉尘进行抽取，从而不影响气体管路的使用。同时，清除管路40可以根据需要来设置尺寸，从而控制对粉尘的抽取力度的大小。

需要说明的是，本申请提供的半导体结构的各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管路粉尘处理装置，其特征在于，所述装置包括：

监测模块，设置于机台的气体管路中，被配置为监测所述气体管路中的粉尘厚度，得到对应的厚度电信号；

逻辑控制电路，分别电连接所述监测模块和所述机台，被配置为接收所述厚度电信号，并获取所述机台的状态读值，基于所述机台的状态读值和所述厚度电信号，发出清除指令；

清除模块，电连接所述逻辑控制电路，被配置为接收并响应于所述清除指令，对所述气体管路中的粉尘进行清除；

其中，所述监测模块包括探测头和报警信号生成单元；所述探测头，设置于所述机台的气体管路中，被配置为受所述气体管路中的粉尘厚度影响而改变自身电特性；所述报警信号生成单元，电连接所述探测头，被配置为根据所述探测头的电特性，得到对应的所述厚度电信号；所述探测头为电阻式应变片，所述电阻式应变片设置于所述气体管路的压力计上，且垂直于所述压力计的测量面；或者，所述电阻式应变片设置于所述气体管路的内壁上，且垂直于所述气体管路的内壁。

2.根据权利要求1所述的管路粉尘处理装置，其特征在于，

所述逻辑控制电路，还被配置为在所述机台处于空闲状态或异常停机状态，并且，所述厚度电信号达到报警阈值的情况下，发出所述清除指令。

3.根据权利要求2所述的管路粉尘处理装置，其特征在于，所述逻辑控制电路包括：

第一接收单元，被配置为获取所述机台的状态读值，在所述机台处于空闲状态或异常停机状态的情况下，输出第一值的机台判定信号；

第二接收单元，被配置为接收所述厚度电信号，在所述厚度电信号达到报警阈值的情况下，输出第一值的粉尘判定信号；

逻辑门，分别电连接所述第一接收单元和所述第二接收单元，被配置为接收并根据第一值的所述机台判定信号和第一值的所述粉尘判定信号，输出第一值的所述清除指令。

4.根据权利要求3所述的管路粉尘处理装置，其特征在于，

所述逻辑门为与门，所述第一值为高电平；或者，

所述逻辑门为或门，所述第一值为低电平。

5.根据权利要求1所述的管路粉尘处理装置，其特征在于，所述报警信号生成单元包括：电源和电流表；

所述电阻式应变片和所述电流表串联接入所述电源；所述厚度电信号为所述电流表的测量值。

6.根据权利要求1所述的管路粉尘处理装置，其特征在于，

所述电阻式应变片的尺寸，与所述厚度电信号达到报警阈值时对应的所述粉尘厚度呈正相关。

7.根据权利要求1所述的管路粉尘处理装置，其特征在于，所述清除模块包括：

阀门，设置于所述气体管路和真空源之间，响应于所述清除指令而开启。

8.根据权利要求1所述的管路粉尘处理装置，其特征在于，所述清除模块包括：

真空泵，设置于所述气体管路上，响应于所述清除指令而开启。