CN216770935U

CN216770935U - 一种半导体加工设备及腔室检测系统

Info

Publication number: CN216770935U
Application number: CN202220241459.0U
Authority: CN
Inventors: 王鹏鹏; 张彬彬; 张涛; 苟先华; 苏财钰
Original assignee: Chongqing Kangjia Photoelectric Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chongqing Kangjia Photoelectric Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2022-01-29
Filing date: 2022-01-29
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2032-01-29

Abstract

本实用新型涉及一种半导体加工设备及腔室检测系统，其中半导体加工设备包括真空反应装置，测漏装置，以及测漏控制单元；真空反应装置包括腔室以及第一抽气装置；第一抽气装置通过主管道与腔室连通，以将腔室内的气体通过主管道抽出；测漏装置安装在主管道上；测漏装置包括通过旁管道连通的检测装置以及第二抽气装置；旁管道上的第二抽气装置与主管道连通，以从主管道抽取气体并排出至检测装置；检测装置包括检测结果输出单元；测漏控制单元与测漏装置电连接，以控制测漏装置。可见本实用新型所提供的半导体加工设备通过将测漏装置安装在半导体加工设备内部第一抽气装置的主管道上，简化了测漏操作，节省人力物力，也降低了成本。

Description

一种半导体加工设备及腔室检测系统

技术领域

本实用新型涉及半导体制程技术领域，尤其涉及一种半导体加工设备及腔室检测系统。

背景技术

针对刻蚀设备及其他带有真空腔室的半导体加工设备，需要保持在真空环境下对半导体进行加工。通常这类半导体加工设备经常出现泄漏点，那么对腔室进行测漏分析是必不可少的环节。现有测漏方式为通过拉线、管路组装等人工操作将专用的检测系统(例如氦测仪器)与半导体加工设备进行连接，以辅助检测半导体加工设备的泄漏程度。可见，现有测漏方式存在耗费人力，成本高等问题。

因此，如何提供一种更加便捷高效的测漏方案是亟需解决的问题。

实用新型内容

鉴于上述相关技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种半导体加工设备及腔室检测系统，旨在解决现有半导体加工设备自身不具有测漏功能，需与单独配置的检测系统进行连接以实现测漏，存在耗时长，成本高等缺陷。

本实用新型提供一种半导体加工设备，包括：

真空反应装置，测漏装置，以及测漏控制单元；其中，

所述真空反应装置包括腔室以及第一抽气装置；所述第一抽气装置通过主管道与所述腔室连通，以将所述腔室内的气体通过所述主管道抽出；

所述测漏装置安装在所述主管道上；所述测漏装置包括通过旁管道连通的检测装置以及第二抽气装置；所述旁管道上的所述第二抽气装置与所述主管道连通，以从所述主管道抽取气体并排出至所述检测装置；所述检测装置包括检测结果输出单元；

所述测漏控制单元与所述测漏装置电连接，以控制所述测漏装置。

上述半导体加工设备，是将辅助测漏设备(包括测漏装置以及测漏控制单元)直接安装在半导体加工设备本体上。具体而言，将测漏装置直接安装在对腔室进行抽真空的第一抽气装置的主管道上，还在半导体加工设备本体上设置对侧漏装置进行控制的测漏控制单元。对半导体加工设备进行测漏时，通过测漏控制单元下发控制指令以启动测漏装置，此时测漏装置可对从腔室溢出的气体进行分析以获得检测结果，基于检测结果可得知半导体加工设备的泄漏情况。相对现有技术中单独配置一个可移动的测漏设备，需在测漏设备与半导体加工设备二者之间进行拉线以及接管组装等人工操作，以借助外置的测漏设备对半导体加工设备内部腔室的气体进行分析从而实现测漏，本实用新型所提供的半导体加工设备，通过将测漏装置安装在半导体加工设备内部第一抽气装置的主管道上，利于节省测漏装置与半导体加工设备本体连接时的线路及管道，也省去将二者进行组装或拆卸的人工操作，从而简化了测漏操作，节省人力物力，也降低了成本。

基于同样的实用新型构思，本实用新型还提供一种腔室检测系统，包括如前文阐述的半导体加工设备、容置有检测气体的气罐、以及与所述气罐连通的喷枪。

上述腔室检测系统，由于采用了自身具有测漏功能的半导体加工设备，可更便捷高效地完成测漏。

附图说明

图1为本实用新型一可选实施例的半导体加工设备的结构示意图一；

图2为本实用新型一可选实施例的半导体加工设备的结构示意图二；

图3为本实用新型一可选实施例的半导体加工设备的结构示意图三；

图4为本实用新型一可选实施例的半导体加工设备的结构示意图四；

图5为本实用新型另一可选实施例的腔室检测系统的结构示意图一；

图6为本实用新型另一可选实施例的腔室检测系统的结构示意图二；

附图标记说明：

1-半导体加工设备；2-气罐；3-喷枪；10-真空反应装置；20-测漏装置；30-测漏控制单元；11-腔室；12-第一抽气装置；121-主管道；201-旁管道；202-检测装置；203-第二抽气装置；204-第一阀门；122-干泵；123-分子泵；124-第二阀门；125-第三阀门；126-第四阀门；1211-第一主管道支路；1212-第二主管道支路；110-腔室盖。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

基于此，本实用新型希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

本实用新型一可选实施例

如图1所示，本实施例提供一种半导体加工设备1，此半导体加工设备1可以是带有真空反应腔室的半导体工艺制程设备，也即需要保持在真空环境下对半导体产品进行加工。例如，此半导体加工设备1包括但不限于刻蚀设备、气相沉积设备或光刻设备。

在本实施例中，半导体加工设备1至少包括：真空反应装置10，测漏装置20，以及测漏控制单元30；其中，真空反应装置10包括腔室11以及第一抽气装置12；第一抽气装置12通过主管道121与腔室11连通，以将腔室11内的气体通过主管道121抽出；测漏装置20安装在主管道121上；测漏装置20包括通过旁管道201连通的检测装置202以及第二抽气装置203；旁管道201上的第二抽气装置203与主管道121连通，以从主管道121抽取气体并排出至检测装置202；检测装置202包括检测结果输出单元；测漏控制单元30与测漏装置20电连接，以控制测漏装置20。

可见，本实施例所提供的半导体加工设备，是将辅助测漏设备(包括测漏装置以及测漏控制单元)直接安装在半导体加工设备本体上。具体而言，将测漏装置直接安装在对腔室进行抽真空的第一抽气装置的主管道上，还在半导体加工设备本体上设置对侧漏装置进行控制的测漏控制单元。对半导体加工设备进行测漏时，通过测漏控制单元下发控制指令以启动测漏装置，此时测漏装置可对从腔室溢出的气体进行分析以获得检测结果，基于检测结果可得知半导体加工设备的泄漏情况。相对现有技术中单独配置一个可移动的测漏设备，需在测漏设备与半导体加工设备二者之间进行拉线以及接管组装等人工操作，以借助外置的测漏设备对半导体加工设备内部腔室的气体进行分析从而实现测漏，本实施例所提供的半导体加工设备，通过将测漏装置安装在半导体加工设备内部第一抽气装置的主管道上，利于节省测漏装置与半导体加工设备本体连接时的线路及管道，也省去将二者进行组装或拆卸的人工操作，从而简化了测漏操作，节省人力物力，也降低了成本。

如图2所示，测漏装置20还包括第一阀门204；第一阀门204设置在旁管道201上，且第二抽气装置203通过第一阀门204与主管道121连通。

则在本实施例中，还可在旁管道上设置一个第一阀门，通过开启或关闭第一阀门以控制旁管道处于导通或截止状态。当完成测漏或平时不需要测漏时，可使第一阀门保持闭合状态以阻止测漏装置抽取来自腔室的气体并进行分析，保证测漏装置不会影响真空反应装置内半导体的正常加工。那么不测漏时，也无需将测漏装置从半导体加工设备上拆卸下来，也避免了每次测漏时都需对测漏装置进行接管组装等过程。与此同时，在不测漏时，第一阀门常闭，来自腔室的气体不会进入检测装置中，也有利于减少相关工艺气体对检测装置的损耗。

上述第二抽气装置203为吸枪。此吸枪的组成部件可包括但不限于可调针阀、毛细吸吸气管、过滤片、连接软管及接头。通过吸枪从主管道抽取气体，能让合适的气体流量进入检测装置，使检测装置处于正常的测漏状态。

则在本实施例中，为检测装置单独配置的第二抽气装置仅包含一个吸枪便能达到正常测漏的状态，相对现有技术中为外置的测漏设备单独配置的抽气装置需包括真空泵及吸枪等部件，本实施例可减少抽气装置所占用的空间，也降低成本。

如图3所示，第一抽气装置12包括设置在主管道121上的干泵122，分子泵123，第二阀门124，以及第三阀门125；主管道121包括第一主管道支路1211和第二主管道支路1212；其中，第一主管道支路1211上设有干泵122以及第二阀门124，且第二阀门125位于腔室11与干泵122之间；第二主管道支路1212上依次设有干泵122，分子泵123以及第三阀门125，且第三阀门125位于腔室11与分子泵123之间；旁管道201上的第二抽气装置203与第二主管道支路1212连通。

则在本实施例中，利用第一抽气装置对腔室进行抽真空处理。具体地，先打开第二阀门，并启动干泵，以使第一主管道支路处于导通状态。此时，利用干泵对腔室进行粗抽处理，直至腔室达到第一预设压力值。此第一预设压力值可为10Pa～50Pa，也即可根据实际需求设置第一预设压力值为10Pa～50Pa范围内的任意值，例如第一预设压力值可不限于为15Pa、20Pa、30Pa或45Pa。接着关闭第二阀门，打开第三阀门，并启动分子泵，以使第二主管道支路处于导通状态。此时，利用分子泵和干泵一起对腔室进行精抽处理，当腔室达到第二预设压力值时，开启测漏装置以抽取腔室的气体进行分析。此第二预设压力值可为10^-5Pa～10^-2Pa，也即可根据实际需求设置第二预设压力值为10^-5Pa～10^-2Pa范围内的任意值，例如第二预设压力值可不限于为10^-2Pa、10^-3Pa或10^-4Pa。在本实施例中，干泵也称为干式真空泵，是指泵能从大气压力下开始抽气，又能将被抽气体直接排到大气中去，泵腔内无油或其他工作介质，而且泵的极限压力与油封式真空泵同等量级或者接近的机械真空泵。分子泵是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口的一种真空泵。由于分子泵是当气体处于分子流状态下进行工作，需为分子泵配置辅助泵，在本实施例中，分子泵可选用涡轮分子泵，辅助泵则选用干泵。

如图4所示，第一主管道支路1211与第二主管道支路1212的公共管道位于干泵122与分子泵123之间，第二主管道支路1212上位于干泵122与分子泵123之间远离公共管道的一端设有第四阀门126。

则在本实施例中，干泵可仅设有一个进气口，干泵的进气口可同时位于第一主管道支路与第二主管道支路上。此时第一主管道支路与第二主管道支路共用一段管道，将这部分管道称为公共管道。还可在第二主管道支路上设置第四阀门，以阻止腔室的气体沿第一主管道支路进入干泵时，还沿第二主管道支路反向进入分子泵以影响分子泵的寿命。

如图4所示，旁管道201上的第二抽气装置203与第二主管道支路上位于分子泵与第四阀门之间的管道连通。

在本实施例中，第二抽气装置是从分子泵的排气口这一端抽取气体，第二主管道支路上与分子泵的排气口连通的管道内真空度更好，使更多的气体进入第二抽气装置以及检测装置中，利于保证测漏的精确度。与此同时，第二主管道支路上位于分子泵和腔室之间设有第三阀门，在测漏时，可利用喷枪在半导体加工设备外部沿第三阀门与分子泵之间的区域喷吹检测气体，此时基于检测装置的检测结果可得知第三阀门以及分子泵处是否存在泄漏点，也利于更准确获知半导体加工设备的泄漏程度。

在本实施例中，半导体加工设备的腔室可包括具有一定容积的腔室主体，以及可拆卸式地连接至腔室主体顶部的腔室盖，此腔室盖上与腔室主体相接触的位置还可设置密封件，以利于腔室盖能密封地固定在腔室主体顶部。此外，半导体加工设备上还可设有气压监测单元，以用来实时监测腔室的气压值。半导体加工设备通常还包括主控制单元和显示单元。主控制单元和显示单元均可裸露于外部。其中，主控制单元用于控制真空反应装置，显示单元用于显示真空反应装置内半导体的加工状态。而本实施例中半导体加工设备还包括测漏装置，针对此测漏装置也需配置测漏控制单元以对其进行控制，同时测漏装置自身还包括检测结果输出单元。此测漏控制单元可与主控制单元电连接，以接收主控制单元的控制指令。在实际应用中，可提前对测漏装置中的门阀、吸枪、质谱仪等安装信号线并与主控制单元进行电连接，以方便操作人员通过在主控制单元上下发控制指令以控制测漏装置中门阀、吸枪、质谱仪等的开关状态。此检测结果输出单元也可与显示单元电连接，显示单元接收检测结果输出单元的数据并显示，以方便操作人员在显示单元上读取检测气体的数值。当然，也可为测漏装置单独配置一个子显示单元，由子显示单元接收测漏装置的检测结果并显示。

在本实施例中，检测装置可为专用测漏质谱仪，以助于分析腔室的泄露程度。通常检测气体可采用稀有气体，其化学性质不活泼，通常状态下很难进行化学反应。例如，检测气体不限于氦气、氩气。在本实施例中，检测气体采用氦气，对应的检测装置为氦质谱仪。在另一些实施例中，检测装置可为侦测蚀刻气体成分的其他质谱仪，以助于分析腔室环境及气体解离情况。

本实用新型另一可选实施例

如图5所示，本实施例提供一种腔室检测系统，此腔室检测系统包括但不限于半导体加工设备1、容置有检测气体的气罐2、以及与气罐2连通的喷枪3。

在本实施例中，腔室检测系统的半导体加工设备可为前述任一实施例所提供的半导体加工设备。气罐中容置的检测气体可为氦气或氩气等稀有气体。喷枪的活动性强，可根据实际需求在半导体加工设备外部对半导体加工设备上可能存在泄露点的位置喷吹检测气体，由半导体加工设备中的测漏装置检测出半导体加工设备内部是否存在此检测气体，以判断喷枪喷吹检测气体的位置是否存在泄露点。则本实施例所提供的腔室检测系统可较为精准地定位到半导体加工设备中泄露点的位置，测漏过程简单方便，成本也低。

为了更好地理解，下面结合具体地应用场景对腔室检测系统作进一步描述：

如图6所示，腔室检测系统至少包括半导体加工设备1、气罐2以及喷枪3。其中，半导体加工设备1包括腔室11、第一抽气装置12以及测漏装置20。此腔室11顶部设有腔室盖110。此第一抽气装置12包括第一主管道支路1211和第二主管道支路1212；其中，第一主管道支路1211上设有第二阀门124和干泵122；其中，第二主管道支路1212上设有干泵122，第四阀门126，分子泵123以及第三阀门125。此测漏装置20包括旁管道201以及依次设置在旁管道201上的检测装置202，第二抽气装置203和第一阀门204；其中检测装置202为氦质谱仪；其中第二抽气装置203为吸枪；同时旁管道201可与第二主管道支路1212上位于分子泵123与第四阀门126之间的管道连通。而气罐2以及喷枪3是设置在半导体加工设备1的外部。气罐2中填充有氦气，喷枪3与气罐2连通，以将气罐2内的氦气喷吹至半导体加工设备1的外部空间。可以理解的是，半导体加工设备上还设有其他装置或单元但未在图中表示出来，例如半导体加工设备上还设有主控制单元以控制干泵、分子泵、吸枪、氦质谱仪以及各阀门等的开关状态。半导体加工设备上还设有显示单元以显示腔室内的加工状态以及氦质谱仪所检测到的氦气值等。半导体加工设备上还设有气压监测单元以实时监测腔室的气压值。

上述腔室检测系统的工作过程为：

先打开第二阀门124，并启动干泵122，第一主管道支路1211处于导通状态，此时利用干泵122对腔室11进行抽真空。当腔室11压力降至20Pa时，关闭第二阀门124，打开第三阀门125，打开第四阀门126，并启动分子泵123，第二主管道支路1212处于导通状态，此时利用分子泵123与干泵122一起对腔室11进行抽真空。当腔室11压力降至小于10^-2Pa后，利用喷枪3在外部对半导体加工设备上可能存在泄漏点的位置依次喷吹氦气，并打开第一阀门204，开启吸枪以从第二主管道支路1212上抽取气体，当这些气体进入氦质谱仪后可利用氦质谱仪检测出气体中氦气的含量。操作人员可通过半导体加工设备的显示单元观察到氦质谱仪的检测结果，以得知半导体加工设备的泄漏程度以及泄漏点的位置。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种半导体加工设备，其特征在于，包括：

真空反应装置，测漏装置，以及测漏控制单元；其中，

2.如权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述测漏装置还包括第一阀门；所述第一阀门设置在所述旁管道上，且所述第二抽气装置通过所述第一阀门与所述主管道连通。

3.如权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第二抽气装置为吸枪。

4.如权利要求1-3任一项所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一抽气装置包括设置在所述主管道上的干泵，分子泵，第二阀门，以及第三阀门；

所述主管道包括第一主管道支路和第二主管道支路；其中，

所述第一主管道支路上设有所述干泵以及所述第二阀门，且所述第二阀门位于所述腔室与所述干泵之间；

所述第二主管道支路上依次设有所述干泵，所述分子泵以及所述第三阀门，且所述第三阀门位于所述腔室与所述分子泵之间；

所述旁管道上的所述第二抽气装置与所述第二主管道支路连通。

5.如权利要求4所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一主管道支路与所述第二主管道支路的公共管道位于所述干泵与所述分子泵之间，所述第二主管道支路上位于所述干泵与所述分子泵之间远离所述公共管道的一端设有第四阀门。

6.如权利要求5所述的半导体加工设备，其特征在于，所述旁管道上的所述第二抽气装置与所述第二主管道支路上位于所述分子泵与所述第四阀门之间的管道连通。

7.如权利要求1-3任一项所述的半导体加工设备，其特征在于，所述真空反应装置还包括主控制单元；

所述测漏控制单元与所述主控制单元电连接，以接收所述控制单元的控制指令。

8.如权利要求1-3任一项所述的半导体加工设备，其特征在于，所述真空反应装置还包括显示单元；

所述检测结果输出单元与所述显示单元电连接，所述显示单元接收所述检测结果输出单元的数据并显示。

9.如权利要求1-3任一项所述的半导体加工设备，其特征在于，所述检测装置为氦质谱仪。

10.一种腔室检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的半导体加工设备、容置有检测气体的气罐、以及与所述气罐连通的喷枪。