[發明專利]冷泵真空控制裝置及其控制方法、系統和半導體加工設備

有效

• 申請號: 202110249069.8
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113046716B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 于磊杰
• 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: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54;C23C14/56;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;王婷

本發明提供一種冷泵真空控制裝置及其控制方法、真空控制系統和半導體加工設備，該冷泵真空控制裝置包括與冷泵的抽氣口連接的冷泵抽氣管路和設置在冷泵抽氣管路上的氣動抽氣閥、開關單元、吹掃單元和泄壓單元，開關單元設置在氣動抽氣閥的控制氣路上，用于在接收到控制模塊發送的關閉信號或者開啟信號時，斷開或接通控制氣路；吹掃單元與冷泵連接，用于向冷泵內部輸送吹掃氣體；泄壓單元與冷泵連接，用于在冷泵的內部與外部的壓力差超出預設閾值時自動排出冷泵內部的氣體。本發明提供的冷泵真空控制裝置及其控制方法、真空控制系統和半導體加工設備，其可以解決因壓力過高而導致的抽真空泵負載過高，以及氣體倒灌至其他冷泵或者腔室中的問題。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體地，涉及一種冷泵真空控制裝置及其控制方法、真空控制系統和半導體加工設備。

背景技術

物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，以下簡稱PVD)設備主要用于金屬薄膜的沉積，典型的PVD設備通常包括去氣腔室、預清洗腔室、工藝腔室、傳輸腔室和兩個裝卸載腔；其中，去氣腔室用于進行去氣工藝(Degas)，用以加熱去除晶片上的水汽和有機物；預清洗腔室用于進行預清洗工藝(Preclean)，用以去除晶片上的氧化物；工藝腔室用于進行濺射沉積工藝(PVD)，用以在晶片上沉積金屬薄膜。

對于PVD設備而言，工藝腔室和傳輸腔室都有嚴格的真空度要求，通常情況下，工藝腔室的壓力需要達到10^-8Torr，而傳輸腔室的壓力也要達到10^-7Torr。為了實現高真空的要求，通常使用冷泵(Cryopump)來實現PVD設備腔室的抽真空。但是，冷泵在工作一段時間后通常會因氣體冷凝并不斷地在冷泵中積累達到冷泵的容積量，導致抽氣速度降低、冷板溫度升高，從而造成整體抽氣效率下降，此時就需要進行冷泵再生工藝。如圖1所示，完整的冷泵再生工藝通常包括：

升溫吹掃步驟，用于對冷泵中的冷板進行加熱，以在冷板升溫過程中使冷凝的氣體蒸發，同時向冷泵內部輸送氮氣，以保證冷泵內部的氣體能夠快速、完全地排出；

循環吹掃步驟，用于向冷泵內部輸送氮氣，以對冷泵內部進行吹掃；

抽真空步驟，用于對冷泵內部進行抽真空；

測試步驟，用于對冷泵進行壓升率測試；

降溫步驟，用于在測試通過后對冷板進行降溫，以使其達到工作溫度。

為了實現上述冷泵再生工藝，通常為冷泵配備有真空控制裝置，該裝置包括冷泵抽氣管路、設置在該冷泵抽氣管路上的氣動抽氣閥，其中，冷泵抽氣管路的兩端分別與冷泵的抽氣口和抽真空泵連接。該抽真空泵是共享資源，即，需要抽真空的腔室都要申請抽真空泵使用權，而同一時刻只能有一個申請者占用抽真空泵，這就需要申請者排隊等待，如果抽真空泵使用權被釋放，那么排在最前面的申請者將獲得使用權。

但是，現有的冷泵真空控制裝置是自動控制氣動抽氣閥的通斷，即使對應的冷泵沒有獲得使用權，仍然自動開啟氣動抽氣閥，導致抽真空泵仍然在抽取冷泵中的氣體，而這會造成以下問題：

其一，抽真空泵仍然在抽取冷泵中的氣體時，全部氣體均會通過壓力差更大的冷泵抽氣管路排入抽真空泵，而在氣體通入抽真空泵的瞬間，會導致抽真空泵負載過高，觸發過載報警。

其二，由于所有冷泵的氣動抽氣閥均處于開啟狀態，當其中一個冷泵的吹掃壓力過高時，由于壓力差，氣體會通過管路倒灌到其他冷泵內，導致與其他冷泵吹掃出來的特定氣體互相沖突，影響其他冷泵的抽真空和吹掃效果。另外，若某一腔室正在占用抽真空泵進行抽真空操作，該腔室的抽氣管路上的通斷閥是開啟的，這會導致冷泵的吹掃氣體會通過該腔室的抽氣管路倒灌入腔室中，從而造成腔室的真空壓力不穩定，延長了抽真空時間。

發明內容