CN208142136U - 工艺腔及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工艺腔及半导体加工设备，所述工艺腔包括腔体、干泵以及增压泵；所述干泵通过第一管道与所述腔体连接，所述第一管道上设置有第一隔离阀；所述增压泵的一端通过第二管道连接在所述第一隔离阀和所述干泵之间的第一管道上，所述增压泵的另一端通过第三管道与所述干泵连接，所述第二管道上设有门阀，所述门阀和所述干泵之间的第一管道上还设置有与所述门阀状态相反的感应阀；本实用新型的工艺腔及半导体加工设备，能够在需要对腔体进行维护时，不需要停止涡轮增压泵，就可以使腔体排气到大气，节约了轮增压泵从转速100％降到转速0％的时间，减小了宕机的时间，提高了设备的使用效率。

Description

工艺腔及半导体加工设备

技术领域

本实用新型涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种工艺腔及半导体加工设备。

背景技术

一些半导体加工设备，例如高浓度等离子体化学气相沉积机台，在使用其腔体进行半导体产品加工时，需要采用干泵(dry pump)和涡轮增压泵(turbo pump)相结合使其腔体内的压力达到菜单(recipe)设定值，干泵主要是用于粗抽，涡轮增压泵用于细抽，使用干泵将腔体内的压力从大气压快速抽到一定值，之后再使用涡轮增压泵继续抽达到菜单里面所要求的低压力。在腔体使用完成时，需要对腔体进行定期维护，此时需要把腔体内的条件从真空转换到大气，便于打开腔体，来进行零部件的更换等操作，但是由于腔体使用完成时，涡轮增压泵还与腔体连通并且还在高速旋转，因此需要先使涡轮增压泵停止转动，即使涡轮增压泵从转速100％降到转速0％，之后再使腔体排气到大气，进而防止涡轮增压泵的损坏，当腔体维修好进行恢复生产时，又需要把涡轮增压泵的转速升到100％。但是涡轮增压泵从转速100％降到转速0％通常需要20分钟左右时间，因此单纯的升降涡轮增压泵的转速就要花费接近一个小时的时间，显然增加了宕机的时间，影响了设备的使用效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种工艺腔及半导体加工设备，在腔体维护时不需要停止增压泵，就可以使腔体排气到大气，进而使腔体内的条件从真空转换到大气。

为解决上述问题，本实用新型提出一种工艺腔，包括腔体、干泵以及增压泵；所述干泵通过第一管道与所述腔体连接，所述第一管道上设置有第一隔离阀；所述增压泵的一端通过第二管道连接在所述第一隔离阀和所述干泵之间的第一管道上，所述增压泵的另一端通过第三管道与所述干泵连接，所述第二管道上设有门阀，所述门阀和所述干泵之间的第一管道上还设置有与所述门阀状态相反的感应阀。

可选的，所述第一管道上还设有第一节流阀。

可选的，所述第一节流阀设置在所述门阀和所述腔体之间的第一管道上。

可选的，所述第三管道上还设有第二隔离阀。

可选的，所述增压泵为涡轮增压泵。

可选的，所述腔体包括具有内部容积的腔室主体以及可拆卸式的连接到所述腔室主体的顶部的腔室盖，所述腔室盖能密封地盖在所述腔室主体的顶部。

可选的，所述工艺腔还包括设置在所述增压泵和所述腔体之间的冷却装置，所述冷却装置设置在第一管道和/或第二管道上。

可选的，所述工艺腔还设有能与腔体连通且能使所述腔体排气到大气的排气阀或者排气管道。

本实用新型还提供一种半导体加工设备，包括上述的工艺腔。

可选的，所述半导体加工设备为光刻设备、刻蚀设备、沉积设备、离子注入设备、氧化炉、氮化炉或扩散炉。

与现有技术相比，本实用新型的工艺腔和半导体加工设备，将增压泵的一端通过第二管道接到第一隔离阀的下方，并在第一隔离阀和干泵之间的第一管道上增加一个与门阀状态相反的感应阀，在粗抽阶段，门阀关闭，感应阀和第一隔离阀打开，通过干泵对腔体进行粗抽，在抽到一定程度后，门阀打开，感应阀关闭，通过增压泵对腔体进行细抽，使腔体条件达到半导体加工所要求的低压力；在进行腔体维护时不需要等待增压泵降速到0，只需关闭第一隔离阀，就可以使腔体排气到大气，即使腔体条件转换大气压力，大大节约了宕机的时间，提高设备的使用效率。

附图说明

图1是一种工艺腔的结构示意图；

图2是本实用新型的工艺腔的结构示意图；

其中，10-腔体，11-涡轮增压泵(turbo pump)，110-第二管道，111-第三管道，12-干泵(dry pumo)，121-第一管道，13-第二节流阀(turbo throttle valve，TTV)，14-第二隔离阀(turbo isolation valve，TIV)，15-第一节流阀(rough throttle valve，RTV)，16-第一隔离阀(rough isolation valve，RIV)，17-门阀(gate valve)，18-感应阀(sensorvalve)。

具体实施方式

请参考图1，一种例如沉积等半导体加工工艺用到的工艺腔通常包括腔体10、干泵12和涡轮增压泵11，干泵12通过第一管道121(即前级管道)与腔体10相连，第一管道121上通常设置有用于关断或打开第一管道121的第一隔离阀(rough isolation valve，RIV，即粗抽隔离阀)16以及用于控制第一管道121中的气体流速的第一节流阀(即粗抽节流阀)15，涡轮增压泵11一端通过第二管道110与腔体10相连，另一端通过第三管道111与干泵12相连，第二管道110上通常会设置用于关断或打开第二管道110的门阀(gate valve)以及用于控制第二管道110中的气体流速的第二节流阀13(turbo throttle valve，TTV，即细抽节流阀)，第三管道111上通常会设置用于关断或打开第三管道111的第二隔离阀14(turboisolation valve，TIV，即细抽隔离阀)。所述工艺腔在用于半导体加工时，需要先关闭门阀17以及第二隔离阀14，打开第一隔离阀15，采用干泵12对腔体10进行粗抽，使腔体10内的压力从大气压快速抽到一定值，之后再打开门阀17，关闭第一隔离阀15，使用涡轮增压泵11对腔体10进行细抽，直到腔体10内的压力达到所要求的低压力。在加工完成后，需要对腔体10进行定期维护，此时需要使涡轮增压泵11先停止转动，再使腔体10排气到大气，以防止涡轮增压泵11的损坏，而涡轮增压泵11从转速100％降到转速0％通常需要20分钟左右时间，非常消耗时间，影响了设备的使用效率。

基于此，本实用新型提供一种新型的工艺腔及半导体加工设备，能够在需要对腔体进行维护时，不需要停止涡轮增压泵，就可以使腔体排气到大气，节约了轮增压泵11从转速100％降到转速0％的时间，减小了宕机的时间，提高了设备的使用效率。

为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明，然而，本实用新型可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

请参考图2，本实用新型提出一种工艺腔，包括用于实现半导体产品加工的腔体10、用于对腔体10进行粗抽的干泵12以及用于对腔体10进行细抽的涡轮增压泵11。所述干泵12通过第一管道121与所述腔体10连接(或者说连通)，所述第一管道121上设置有第一隔离阀16；所述涡轮增压泵11的一端通过第二管道110连接在所述第一隔离阀16和所述干泵12之间的第一管道121上，所述涡轮增压泵11的另一端通过第三管道111与所述干泵12连接，所述第二管道110上设有门阀17，所述门阀17和所述干泵12之间的第一管道121上还设置有与所述门阀17状态相反的感应阀18，即门阀17打开时，感应阀18关闭，此时第二管道110和干泵12之间不通气，门阀17关闭时，感应阀18打开，第二管道110和干泵12之间通气。第一隔离阀16实际上被涡轮增压泵11和干泵12共用，或者说被第一管道121和第二管道110共用，打开时，能够使得第一管道121和第二管道110与腔体10连通，涡轮增压泵11和干泵12可以对腔体10抽气，腔体10内的气体可以流向第一管道121和第二管道110，关闭时能够隔断第一管道121和第二管道110与腔体10的连通，涡轮增压泵11和干泵12无法对腔体10进行抽气，腔体10也无法排气。而图1所示的工艺腔的第一隔离阀16只能控制第一管道121与腔体10的连通。

本实施例中，所述门阀17和所述腔体10之间的第一管道121上还设有第一节流阀15，第一节流阀15实际上被第一管道121和第二管道110共用，用于分别控制第一管道121和第二管道110中的气体流速，或者同时控制第一管道121和第二管道110中的气体流速。相比图1所示的工艺腔，可以节约一个节流阀，即可以省去图1中的第二节流阀13。

本实施例中，所述第三管道111上还设有第二隔离阀14，用于控制第三管道111的导通或关断，即用于将干泵12和涡轮增压泵11隔断或者连通。

本实施例中，所述腔体10包括具有内部容积的腔室主体(未图示)以及可拆卸式的连接到所述腔室主体的顶部的腔室盖(未图示)，所述腔室盖能密封地盖在所述腔室主体的顶部。

本实施例中，所述工艺腔还包括与腔体10连通的排气阀或者排气管道(未图示)，该排气阀或者排气管道能够在对腔体10进行定期维护时，使腔体10排气到大气。

本实施例中，所述工艺腔还包括设置在所述增压泵11和所述腔体10之间的冷却装置(未图示)，所述冷却装置可以设置在第一管道121上，或者设置第二管道110上，或者一部分设置第一管道121上而另一部分设置第二管道110上。当腔体10内的气体被涡轮增压泵11和/或干泵12抽取时，能够将腔体10内温度过高的气体冷却至涡轮增压泵11和干泵12能够接受的温度。

本实施例的工艺腔在用于半导体加工时，需要先关闭门阀17，打开感应阀18以及第一隔离阀16，采用干泵12对腔体10进行粗抽，使腔体10内的压力从大气压快速抽到一定值，之后再打开门阀17，关闭感应阀18，使用涡轮增压泵11对腔体10进行细抽，直到腔体10内的压力达到所要求的低压力。在对腔体10进行定期维护时，不需要停止涡轮增压泵11，即不需要等待涡轮增压泵11的转速从100％降至0，只需关闭第一隔离阀16，就可以使腔体10通过与腔体10连通的排气管道或者排气阀排气到大气，使真空等低压环境转换为大气环境。

由于增加的感应阀18与涡轮增压泵11在第一隔离阀16的下部，因此当第一隔离阀16的密封圈密封不是很好时，大气进入涡轮增压泵11，有可能憋停涡轮增压泵11。需要定期更换当第一隔离阀16的密封圈。

与图1所示的工艺腔相比，本实用新型的工艺腔，将涡轮增压泵11的一端接到第一隔离阀16的下方，并在第一管道上增加一个感应阀18，该感应阀18与门阀17状态相反，在粗抽阶段，门阀17关闭，感应阀17和第一隔离阀16打开，使腔,10进行粗抽，在抽到一定程度后，门阀17打开，感应阀18关闭，涡轮增压泵11进行细抽，在腔体10进行维护时，不需要停止涡轮增压泵11，只需关闭第一隔离阀16，就可以使腔体10排气到大气，不会对涡轮增压泵造成损坏，同时节约了轮增压泵11从转速100％降到转速0％的时间，减小了宕机的时间，提高了设备的使用效率。

需要说明的是，所述工艺腔中的各个阀优选为电控阀，以提高机械自动化程度，涡轮增压泵11也可以是其他能够实现腔体内压力降低的增压泵。本实用新型的工艺腔适用于光刻、干法刻蚀、气相沉积、离子注入、氧化处理、氮化处理以及扩散等需要真空环境的加工工艺。因此，本实用新型还提供一种半导体加工设备，包括上述的工艺腔。所述半导体加工设备为光刻设备、刻蚀设备、沉积设备、离子注入设备、氧化炉、氮化炉或扩散炉。所述沉积设备可以为物理气相沉积(PVD)设备或者化学气相沉积(CVD)设备。

由上所述，本实用新型的半导体加工设备，由于采用了本实用新型的工艺腔，在腔体进行维护时，不需要停止增压泵，就可以使腔体排气到大气，不会对涡轮增压泵造成损坏，同时减小了宕机的时间，提高了设备的使用效率。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种工艺腔，其特征在于，包括腔体、干泵以及增压泵；所述干泵通过第一管道与所述腔体连接，所述第一管道上设置有第一隔离阀；所述增压泵的一端通过第二管道连接在所述第一隔离阀和所述干泵之间的第一管道上，所述增压泵的另一端通过第三管道与所述干泵连接，所述第二管道上设有门阀，所述门阀和所述干泵之间的第一管道上还设置有与所述门阀状态相反的感应阀。

2.如权利要求1所述的工艺腔，其特征在于，所述第一管道上还设有第一节流阀。

3.如权利要求2所述的工艺腔，其特征在于，所述第一节流阀设置在所述门阀和所述腔体之间的第一管道上。

4.如权利要求1所述的工艺腔，其特征在于，所述第三管道上还设有第二隔离阀。

5.如权利要求1所述的工艺腔，其特征在于，所述增压泵为涡轮增压泵。

6.如权利要求1所述的工艺腔，其特征在于，所述腔体包括具有内部容积的腔室主体以及可拆卸式的连接到所述腔室主体的顶部的腔室盖，所述腔室盖能密封地盖在所述腔室主体的顶部。

7.如权利要求1所述的工艺腔，其特征在于，所述工艺腔还包括设置在所述增压泵和所述腔体之间的冷却装置，所述冷却装置设置在第一管道和/或第二管道上。

8.如权利要求1至7中任一项所述的工艺腔，其特征在于，所述工艺腔还设有能与腔体连通且能使所述腔体排气到大气的排气阀或者排气管道。

9.一种半导体加工设备，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的工艺腔。

10.如权利要求9所述的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备为光刻设备、刻蚀设备、沉积设备、离子注入设备、氧化炉、氮化炉或扩散炉。