真空规保护系统和半导体设备的制作方法

1.本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种真空规保护系统和半导体设备。


背景技术：

2.半导体制造涉及刻蚀、沉积以及离子注入等典型的半导体工艺制备，以上工艺制备过程均需在接近真空的条件下进行，这类半导体设备都有一个真空反应腔室来进行工艺反应，为了准确检测和控制反应腔室内的压力，需要在反应腔室上连接真空规来实时测量气体压力。
3.在化学气相沉积/原子层沉积(cvd/ald)设备中，测量压力使用的真空规绝大多数为薄膜规，薄膜真空规又分为两种，一种用于测量反应腔室的工艺压力，另一种用于测量回填至大气压的腔体压力，测量工艺压力的真空薄膜规会一直读取反应腔室的压力，而测量回填至大气压的真空薄膜规只有在回填、校准质量流量控制器(mfc)等少数情况下才会读取腔体压力。真空薄膜规的膜片容易受到工艺反应残留物沉积的影响而导致测量不准确，而且有些真空薄膜规的膜片是由粘合剂粘贴的，长期接触氟离子会使粘合剂受到腐蚀而失效。
4.公开号为cn109411385a的中国专利公开了一种真空规连接组件和半导体设备，所述真空规连接组件包括依次连接的连接管、收集件和开关阀，所述连接管用于连通所述反应腔室和所述收集件，并向所述收集件引入所述反应腔室内的气流，所述收集件用于收集所述气流中的颗粒杂质，所述开关阀用于连接所述真空规和所述收集件，以控制所述真空规与所述反应腔室之间的通断。所述真空规连接组件，其在真空规和反应腔室之间设置有上述结构的收集件，因此，工艺阶段所产生的气流中的颗粒杂质会通过连接管进入到收集件内，以在该收集件内发生沉积，避免这些颗粒杂质进入到真空规内部，从而可以提高真空规测量反应腔室内的气体压力的准确度，进而可以提高各工艺阶段的产品制作良率。但是，该收集件不能收集氟离子，氟离子会进入到真空规的内部，进而腐蚀真空规内的膜片，会导致真空规测量不准确。
5.因此，有必要开发一种真空规保护系统和半导体设备，以避免现有技术中存在的上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种真空规保护系统和半导体设备，解决了氟离子会进入到真空规的内部，进而腐蚀真空规内的膜片，会导致真空规测量不准确的问题。
7.为实现上述目的，真空规保护系统包括：
8.rps设备，用于给反应腔室提供等离子体气源；
9.回填真空规，与所述反应腔室连接；
10.控制阀，用于使所述回填真空规和所述反应腔室连通或断开；
11.控制模块，分别与所述rps设备和所述控制阀连接，所述控制模块用于控制所述
rps设备的开关和所述控制阀的开关，当所述控制模块控制所述rps设备打开时，所述控制模块控制所述控制阀关闭；当所述控制模块控制所述rps设备关闭且氟离子含量小于等于预设阈值时，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室。
12.本发明的所述真空规保护系统的有益效果在于：通过设置所述rps设备用于给反应腔室提供等离子体气源，所述等离子体气源在所述反应腔室内发生化学反应后生成氟离子，从而使得氟离子从所述反应腔室内流出；通过在所述rps设备和所述控制阀之间设置控制模块，以实现所述控制模块用于控制所述rps设备的开关和所述控制阀的开关，当所述控制模块控制所述rps设备打开时，所述控制模块控制所述控制阀关闭，从而使得能够避免从所述反应腔室内流出的氟离子直接流入到所述回填真空规内，当所述控制模块控制所述rps设备关闭且氟离子含量小于等于预设阈值时，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室，氟离子含量小于等于预设阈值时，对所述回填真空规的膜片的影响较小，从而有效防止所述回填真空规的膜片被氟离子腐蚀，因此本发明解决了氟离子会进入到真空规的内部，进而腐蚀真空规内的膜片，会导致真空规测量不准确的问题。
13.可选的，所述真空规保护系统还包括氟离子检测仪，所述氟离子检测仪与所述控制模块连接，所述氟离子检测仪设置于所述控制阀和所述反应腔室之间的连接管路，以用于检测所述连接管路中的氟离子含量，当所述氟离子检测仪检测到的所述氟离子含量小于等于氟离子预设阈值时，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室。其有益效果在于：通过设置所述氟离子检测仪用于检测氟离子含量，当所述控制阀和所述反应腔室之间的连接管路中的所述氟离子含量小于等于氟离子预设阈值时，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室，从而能够控制流入所述回填真空规的氟离子含量，减小了氟离子对所述回填真空规的膜片的腐蚀。
14.可选的，所述真空规保护系统还包括时间设置模块，所述时间设置模块与所述控制模块连接，用于设置所述rps设备关闭的时间预设阈值，当所述rps设备关闭的时间大于等于所述预设时间阈值时，所述控制阀和所述反应腔室之间的连接管路中的所述氟离子含量小于等于氟离子预设阈值，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室。其有益效果在于：能够控制流入所述回填真空规的氟离子含量，减小了氟离子对所述回填真空规的膜片的腐蚀。
15.可选的，所述回填真空规和所述反应腔室通过第一管道连接，所述控制阀设置于所述第一管道。其有益效果在于：所述控制阀设置于所述第一管道，使得所述控制阀便于检修和更换。
16.可选的，所述控制阀设置于所述回填真空规内，且所述控制阀设置于所述回填真空规的进气口结构与所述回填真空规的膜片之间。其有意效果在于：通过所述控制阀设置于所述回填真空规内，能够减少所述控制阀占有的面积，从而节省空间。
17.可选的，所述控制阀为气动控制阀和电动控制阀中的任意一种。
18.可选的，所述控制阀为电磁阀、气动阀、隔膜阀和角阀中的任意一种。
19.本发明的另一目的提供了一种半导体设备，包括工艺真空规和所述真空规保护系统，所述工艺真空规与所述反应腔室连接。
20.本发明的所述半导体设备的有益效果在于：通过设置所述rps设备用于给反应腔
室提供等离子体气源，所述等离子体气源在所述反应腔室内发生化学反应后生成氟离子，从而使得氟离子从所述反应腔室内流出；通过在所述rps设备和所述控制阀之间设置控制模块，以实现所述控制模块用于控制所述rps设备的开关和所述控制阀的开关，当所述控制模块控制所述rps设备打开时，所述控制模块控制所述控制阀关闭，从而使得能够避免从所述反应腔室内流出的氟离子直接流入到所述回填真空规内，当所述控制模块控制所述rps设备关闭且氟离子含量小于等于预设阈值时，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室，氟离子含量小于等于预设阈值时，对所述回填真空规的膜片的影响较小，从而有效防止所述回填真空规的膜片被氟离子腐蚀；通过设置所述工艺真空规，能够控制所述反应腔室内的压力，避免所述反应腔室的压力过大或过小，从而导致所述反应腔室内的反应不彻底；因此本发明解决了氟离子会进入到真空规的内部，进而腐蚀真空规内的膜片，会导致真空规测量不准确的问题。
21.可选的，所述半导体设备还包括主管道、第一管道和第二管道，所述第一管道的进气端口和所述第二管道的进气端口分别连接所述主管道的出气端口，所述主管道的进气端口与所述反应腔室连接，所述第二管道的出气端口与所述工艺真空规连接，所述第一管道的出气端口与所述回填真空规连接，且所述第一管道的长度大于所述第二管道的长度。
22.可选的，所述半导体设备还包括压力警报组件，所述压力警报组件包括压力警报器和第三管道，所述压力警报器通过所述第三管道与所述第一管道连接。其有益效果在于：通过设置所述压力警报器，当压力超过或小于所述压力警报器的预设范围时，所述压力警报器能够发出警报，从而提醒工作人员。
附图说明
23.图1为本发明一些实施例中真空规保护系统的结构剖面示意图；
24.图2为本发明另一些实施例中回填真空规与控制阀的装配示意图；
25.图3为本发明第一种实施例中半导体设备的局部结构示意图；
26.图4为本发明第二种实施例中半导体设备的局部结构剖面示意图。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
28.本发明的实施例中，提供一种真空规保护系统和半导体设备，解决了氟离子会进入到真空规的内部，进而腐蚀真空规内的膜片，会导致真空规测量不准确的问题。
29.图1为本发明一些实施例中真空规保护系统的结构剖面示意图；图2为本发明另一些实施例中回填真空规与控制阀的装配示意图。
30.本发明的实施例中，参照图1，所述真空规保护系统1，包括：
31.rps设备11，用于给反应腔室12提供等离子体气源；
32.回填真空规13，与所述反应腔室12连接；
33.控制阀14，用于使所述回填真空规13和所述反应腔室12连通或断开；
34.控制模块15，分别与所述rps设备11和所述控制阀14连接，所述控制模块15用于控制所述rps设备11的开关和所述控制阀14的开关，当所述控制模块15控制所述rps设备11打开时，所述控制模块15控制所述控制阀14关闭；当所述控制模块15控制所述rps设备11关闭且氟离子含量小于等于预设阈值时，所述控制模块15控制所述控制阀14打开，以连通所述回填真空规13和所述反应腔室12。
35.本发明一些实施例中，所述rps的英文名称为remote plasma source，中文名称为远程等离子体。
36.本发明一些实施例中，所述控制模块为工控机和微处理器中的任意一种，所述工控机和所述微处理器为公知常识，在此不做赘述。
37.具体的，通过设置所述rps设备用于给反应腔室提供等离子体气源，所述等离子体气源在所述反应腔室内发生化学反应后生成氟离子，从而使得氟离子从所述反应腔室内流出；通过在所述rps设备和所述控制阀之间设置控制模块，以实现所述控制模块用于控制所述rps设备的开关和所述控制阀的开关，当所述控制模块控制所述rps设备打开时，所述控制模块控制所述控制阀关闭，从而使得能够避免从所述反应腔室内流出的氟离子直接流入到所述回填真空规内，当所述控制模块控制所述rps设备关闭且氟离子含量小于等于预设阈值时，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室，氟离子含量小于等于预设阈值时，对所述回填真空规的膜片的影响较小，从而有效防止所述回填真空规的膜片被氟离子腐蚀，因此本发明解决了氟离子会进入到真空规的内部，进而腐蚀真空规内的膜片，会导致真空规测量不准确的问题。
38.本发明的一些可能实施例中，参照图1，所述反应腔室12包括第一反应腔室121和第二反应腔室122，所述第一反应腔室121和所述第二反应腔室122通过管道(图中未标示)与所述rps设备11连接，且所述第一反应腔室121与所述第二反应腔室122均设置于密封腔室5内。所述第一反应腔室121与所述第二反应腔室122的结构相同，且为本领域的公知常识，在此不做赘述。
39.本发明的一些实施例中，参照图1，所述真空规保护系统1还包括氟离子检测仪16，所述氟离子检测仪16与所述控制模块15连接，所述氟离子检测仪16设置于所述控制阀14和所述反应腔室12之间的连接管路(图中未标示)，以用于检测所述连接管路(图中未标示)中的氟离子含量，当所述氟离子检测仪16检测到的所述氟离子含量小于等于氟离子预设阈值时，所述控制模块15控制所述控制阀14打开，以连通所述回填真空规13和所述反应腔室12。
40.具体的，通过设置所述氟离子检测仪用于检测氟离子含量，当所述控制阀和所述反应腔室之间的连接管路中的所述氟离子含量小于等于氟离子预设阈值时，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室，从而能够控制流入所述回填真空规的氟离子含量，减小了氟离子对所述回填真空规的膜片的腐蚀。
41.本发明的一些可能实施例中，参照图1，所述氟离子检测仪16位于所述反应腔室12和所述控制阀14之间，从所述反应腔室12中流出的携带有氟离子的气体先经过所述氟离子检测仪16进行检测，且当所述氟离子含量小于等于氟离子预设阈值时，所述控制系统15控
制所述控制阀14打开，所述少量氟离子会进入所述回填真空规13，减小了氟离子对所述回填真空规13的膜片4的腐蚀。
42.本发明一些实施例中，参照图1，所述真空规保护系统1还包括时间设置模块17，所述时间设置模块17与所述控制模块15连接，用于设置所述rps设备11关闭的时间预设阈值，当所述rps设备11关闭的时间大于等于所述预设时间阈值时，所述控制阀14和所述反应腔室12之间的连接管路中的所述氟离子含量小于等于氟离子预设阈值，所述控制模块15控制所述控制阀14打开，以连通所述回填真空规13和所述反应腔室12，从而能够控制流入所述回填真空规13的氟离子含量，减小了氟离子对所述回填真空规13的膜片4的腐蚀。
43.本发明一些实施例中，所述预设时间阈值是通过多次试验得到的时间阈值。
44.本发明一些可能实施例中，所述真空规保护系统包括所述氟离子检测仪和所述时间设置模块中的任意一种。
45.本发明另一些可能实施例中，所述真空规保护系统同时包括所述氟离子检测仪和所述时间设置模块。
46.本发明一些实施例中，参照图1，所述回填真空规13和所述反应腔室12通过第一管道31连接，所述控制阀14设置于所述第一管道31。所述控制阀14设置于所述第一管道31，使得所述控制阀14便于检修和更换。
47.本发明一些可能实施例中，参照图2，所述控制阀14设置于所述回填真空规13内，且所述控制阀14设置于所述回填真空规13的进气端口与所述回填真空规13的膜片4之间。通过所述控制阀14设置于所述回填真空规13内，能够减少所述控制阀14占有的面积，从而节省空间。
48.本发明一些实施例中，所述控制阀为气动控制阀和电动控制阀中的任意一种。
49.本发明一些可能实施例中，所述控制阀为气动控制阀，所述气动控制阀是指在气动系统中控制气流的压力、流量和流动方向，并保证气动执行元件或机构正常工作的各类气动元件。
50.本发明一些可能实施例中，所述控制阀为电动控制阀，所述电动控制阀根据电信号遥控开启和关闭管道路系统，控制反应准确快速，可实现远程操作。阀门关闭速度可调，平稳关闭而不产生压力波动。该阀门体积小、重量轻、维修简单、使用方便、安全可靠。
51.本发明一些可能实施例中，所述控制阀为电磁阀、气动阀、隔膜阀和角阀中的任意一种。
52.图3为本发明第一种实施例中半导体设备的局部结构示意图；图4为本发明第二种实施例中半导体设备的局部结构剖面示意图。
53.本发明的实施例中，参照图1和图3，所述半导体设备(图中未标示)包括工艺真空规18和所述真空规保护系统1，所述工艺真空规18与所述反应腔室12连接。
54.具体的，通过设置所述rps设备用于给反应腔室提供等离子体气源，所述等离子体气源在所述反应腔室内发生化学反应后生成氟离子，从而使得氟离子从所述反应腔室内流出；通过在所述rps设备和所述控制阀之间设置控制模块，以实现所述控制模块用于控制所述rps设备的开关和所述控制阀的开关，当所述控制模块控制所述rps设备打开时，所述控制模块控制所述控制阀关闭，从而使得能够避免从所述反应腔室内流出的氟离子直接流入到所述回填真空规内，当所述控制模块控制所述rps设备关闭且氟离子含量小于等于预设
阈值时，所述控制模块控制所述控制阀打开，以连通所述回填真空规和所述反应腔室，氟离子含量小于等于预设阈值时，对所述回填真空规的膜片的影响较小，从而有效防止所述回填真空规的膜片被氟离子腐蚀；通过设置所述工艺真空规，能够控制所述反应腔室内的压力，避免所述反应腔室的压力过大或过小，从而导致所述反应腔室内的反应不彻底；因此本发明解决了氟离子会进入到真空规的内部，进而腐蚀真空规内的膜片，会导致真空规测量不准确的问题。
55.本发明的一些实施例中，参照图3，所述半导体设备(图中未标示)还包括主管道2、第一管道31和第二管道32，所述第一管道31的进气端口和所述第二管道32的进气端口分别连接所述主管道2的出气端口，所述主管道2的进气端口与所述反应腔室12连接，所述第二管道32的出气端口与所述工艺真空规18连接，所述第一管道31的出气端口与所述回填真空规13连接，且所述第一管道31的长度大于所述第二管道32的长度。
56.本发明的一些实施例中，参照图3，所述半导体设备(图中未标示)还包括压力警报组件(图中未标示)，所述压力警报组件(图中未标示)包括压力警报器19和第三管道33，所述压力警报器19通过所述第三管道33与所述第一管道31连接。通过设置所述压力警报器19，当压力超过或小于所述压力警报器19的预设范围时，所述压力警报器19能够发出警报，从而提醒工作人员。
57.本发明的一些实施例中，参照图4，所述控制阀14设置于所述回填真空规13内部，所述控制阀14到所述回填真空规13的进气端口的距离小于所述膜片4到所述回填真空规13的进气口的距离。
58.本发明的一些可能实施例中，参照图4，所述控制阀14设置于所述回填真空规13内部，所述控制阀14与靠近所述回填真空规13的进气端口的内壁接触设置。
59.本发明的一些可能实施例中，参照图3，所述回填真空规13、所述工艺真空管18和所述压力警报器19位于所述第一管道31的同一侧。
60.本发明的另一些可能实施例中，参照图4，所述回填真空规13和所述工艺真空管18位于所述第一管道31的同一侧，所述压力警报器19位于所述第一管道31的另一侧。
61.虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。