[發明專利]一種冷泵再生控制方法、裝置及半導體加工設備

有效

• 申請號: 201711236067.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN109854491B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 張鶴南;楊洋;董博宇;徐寶崗;劉紹輝;武學偉
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06;F04B37/08;H01L21/67
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;羅瑞芝

本發明提供一種冷泵再生控制方法、裝置及半導體加工設備。冷泵再生控制方法包括以下步驟：步驟S1，至少一個冷泵接收到冷泵再生指令后開始再生；步驟S2，在冷泵再生時，監控所述冷泵的再生狀態，若所述冷泵結束排氣，則終止所述冷泵的再生；步驟S3，所述冷泵申請干泵的使用權，所述干泵的數量小于或等于所述冷泵的數量；步驟S4，若所述冷泵獲得所述干泵的使用權，則再次開始所述冷泵的再生；步驟S5，監控所述冷泵的再生狀態，若所述冷泵開始降溫，則釋放所述干泵的使用權。該冷泵再生控制方法減少了冷泵再生過程中占用干泵的時間，縮短了半導體加工設備的維護時間，從而間接提高了生產效率。

技術領域

本發明屬于半導體制造領域，具體涉及一種冷泵再生控制方法、裝置及半導體加工裝置。

背景技術

物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，以下簡稱PVD)技術是半導體工業中最廣為使用的一種薄膜加工技術。在使用PVD設備加工薄膜時，對PVD工藝腔室和傳輸腔室的真空度均有很高的要求。

為了在工藝腔室和傳輸腔室內獲得高真空，首先采用干泵進行粗抽，然后用冷泵進一步提升真空度。圖1為冷泵的結構示意圖。如圖1所示，冷泵包括泵體10，在泵體10內設有一級冷板11和二級冷板12，在二級冷板12上設有活性炭13，一級冷板11和二級冷板12內的冷卻通路與壓縮機連通，其內充有冷卻介質液氮。其中，一級冷板11用于冷凝水蒸氣，二級冷板12用于冷凝氮氣、氬氣、氧氣等特定氣體。冷泵即是利用活性碳13通過冷凝原理將腔室內的特定氣體吸附，以阻止氣體返回至腔室，從而提升工藝腔室和傳輸腔室內的真空度。在使用過程中，冷凝下來的氣體不斷地在冷泵中積累。當達到冷泵的容積量時，會導致一級冷板11和二級冷板12溫度升高，抽氣效率下降，此時需要使冷泵再生，即對冷泵進行維護。

冷泵的再生過程由控制模塊控制，也可由上位機通過串口指令控制再生過程的啟動和終止。圖2為當前使用的冷泵的再生過程的流程圖。如圖2所示，步驟S1是指對一級冷板和二級冷板加熱使冷凝的氣體蒸發；步驟S2是指向冷泵中充入氮氣以確保蒸發后的氣體快速、完全地排除；步驟S3是指使用干泵將冷泵的泵體內的壓力抽取至本底真空，然后進行壓升率測試，若干泵無法抽到本底真空，將對泵體進行吹掃，如果需要，可能需要進行多次循環“吹掃”，以清理泵體內的殘氣。步驟S4是指當壓升率測試合格后，將一級冷板和二級冷板降溫到各自的工作溫度，步驟S4大約需要花費90分鐘。

如圖3所示，PVD設備設置有一個傳輸腔室31和兩個工藝腔室32a、32b，傳輸腔室31和每個工藝腔室32a、32b各配置一個冷泵33A、33B、33C，但僅配置一個干泵34，用以對傳輸腔室31、工藝腔室32a、32b和冷泵33A、33B、33C進行粗抽。每個冷泵33自帶一個排氣閥門V_A、V_B、V_C、V_D，其由控制模塊控制，用于控制冷泵33A、33B、33C與干泵34之間的通斷。在傳輸腔室31、每個工藝腔室32a、32b與干泵34之間各設置一個抽氣閥門V₁、V₂、V₃、V₄，由上位機35控制干泵34與傳輸腔室31、工藝腔室32a、32b之間的通斷。在同一時刻內，排氣閥門V_A、V_B、V_C、V_D和抽氣閥門V₁、V₂、V₃、V₄中只能有一個處于開啟狀態，即某一時刻干泵只能為傳輸腔室31、工藝腔室32a、32b和冷泵33A、33B、33C之一服務。

由于干泵34屬于PVD設備的共享資源，而且同一時刻只能為一個申請者使用。當干泵34被占用時，后續的申請者只能依次排隊等待。例如，若三個冷泵33A、33B、33C同時申請再生時，只有申請到干泵34使用權的冷泵才能收到上位機35的再生指令，其他冷泵只能加入等待序列，并不會開始再生。