[發明專利]一種半導體設備的微環境排氣控制裝置

有效

• 申請號: 201410009304.4
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103711937A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 劉紅麗;王麗榮;宋新豐
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: F16K11/04
• 分類號: F16K11/04;F16K31/12
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

技術領域

本發明涉及一種半導體設備的排氣系統，更具體地，涉及一種對半導體工藝設備的微環境進行排氣控制的裝置。

背景技術

在半導體生產中,經常需要經過熱處理工序。經過熱處理后，晶圓表面會形成一層均勻、無缺陷的薄膜。所謂薄膜，是一種在襯底上生長的薄固體物質，這層膜可以是導體、絕緣物質或是半導體材料。在半導體晶圓成膜工序中，為防止其自然氧化和受到顆粒污染，需要一微正壓（一般為2～3Torr）、低氧含量（一般為3～5ppm）的特殊環境，稱之為微環境。微環境位于工藝設備（主要是爐體）的下方，通過一直向其通入氮氣，同時由排氣管道排出空氣和氮氣混合氣體來實現和維持微環境的指標要求。因此，微環境的排氣控制至關重要。

在工藝過程中，當待處理的半導體晶圓準備進入微環境之前，向微環境內通入氮氣，此時，微環境排氣系統的主排和支路排氣均打開；當微環境內壓力及氧氣含量達標后，關閉微環境主排，只需支路排氣來維持，并且對半導體晶圓實施規定的處理。

打開與關閉微環境主排排氣是用開關閥控制的。在傳統設備中，一種控制手段是直接在主排排氣管路上串聯一真空插板閥。采用真空插板閥雖然可以實現需要的功能，但是價格昂貴；而且，在此不需要真空閥，因為是負壓抽氣，顆粒不會進入到微環境中而污染半導體晶圓。

目前，也有設備采用氣動閥來控制主排開與關的，但是存在以下問題：在閥體離開開口、即主排打開時，氣體會從氣缸連接處泄漏出去，沒有實現很好的密封；為了實現完全的密封，閥體上下兩面均裝有密封構件，且用螺栓固定,并在螺栓連接處用密封膠密封。雖然流經的氣體不是腐蝕性氣體（主要是空氣和氮氣），但是密封構件也要定期地維護，閥體上面的密封構件更換時，需拆下閥體，給更換帶來不便，且更換操作的時間延長。另外，閥體缺少運動位置檢測，不能準確地判斷閥體是否到達所要求的位置，給后續工作帶來不便。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種新型的微環境排氣控制裝置，通過將連通微環境排氣系統的集氣盒與氣動閥有機組合，設計出一種帶有獨特的上、下密封結構的排氣控制裝置，并具有閥體定位的功能。本裝置結構簡單，成本低廉，維護省力，可實現有效密封，防止泄漏。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種半導體設備的微環境排氣控制裝置，包括：

氣動閥，其包括驅動氣缸、螺桿和閥體；

設有上、下連接的二個集氣盒，其中，所述下集氣盒連通微環境，開有微環境支排排氣孔；所述上集氣盒開有設備主排排氣孔和氣動閥閥體進入孔；所述上、下集氣盒的連接面開有貫通的微環境主排排氣孔；所述閥體進入孔與所述微環境主排排氣孔同心設置；

氣缸支撐體，其為開口部具有水平外延裙邊的環形凹槽結構，所述凹槽與所述微環境主排排氣孔同心，且開口部向下密封連接在所述氣動閥的氣缸與上集氣盒之間；其中，所述凹槽的中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔，氣動閥的氣缸外殼與凹槽的中心孔周圍表面連接，所述凹槽的裙邊與氣動閥閥體進入孔周圍的上集氣盒頂端密封連接；

第一密封件,所述第一密封件中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔；其中,所述水平外延裙邊通過第一密封件與氣動閥閥體進入孔周圍的所述上集氣盒頂端相固接，所述凹槽的底端與所述氣動閥氣缸外殼的接觸面相固接；第一密封件中心孔的直徑大于螺桿直徑但小于閥體直徑，否則閥體升高時，將因接觸不到第一密封件，而不能實現密封。

上集氣盒的寬度與下集氣盒相同，長度小于下集氣盒。在長度方向上，上集氣盒連接到下集氣盒后，應使得下集氣盒有足夠的空間連接微環境的支路排氣管道。

進一步地，所述第一密封件中心具有供氣動閥螺桿穿過的孔，所述螺桿穿過同心設置的氣缸支撐體凹槽中心孔、第一密封件中心孔、閥體進入孔，與設于上集氣盒內的閥體相固接，第一密封件中心孔的直徑小于閥體直徑。

進一步地，所述氣缸支撐體凹槽的底端與所述氣動閥氣缸的接觸面通過螺釘連接，所述凹槽的深度大于所述螺釘安裝后在凹槽內的露出高度。氣缸支撐體設置倒置凹槽的目的，是為了在其內部安裝與氣動閥氣缸連接的螺釘，并防止螺釘頭與第一密封件接觸，否則閥體升高時，將不能壓緊第一密封件，實現不了完全密封。

進一步地，所述氣缸支撐體凹槽的開口最大尺寸小于氣動閥的閥體直徑，否則閥體升高時，因缺少來自凹槽裙邊對應的壓緊力，而不能壓緊第一密封件，實現不了完全密封。