专利名称：一种半导体刻蚀设备的控制方法
技术领域：
本发明涉及工业设备的控制技术领域，尤其涉及一种半导体刻蚀设备的控制方法。
技术背景目前，随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生 产集成电路的企业不断地提高半导体晶片的加工能力。利用具有等离子体装置的微电子刻蚀 系统进行刻蚀加工是获得半导体晶片的主要方法。如图l所示为半导体刻蚀系统的示意图，半导体的加工需要经过多道工序，包括沉积、 光刻、刻蚀等，刻蚀工艺是其中较为复杂的一个，在半导体硅片刻蚀设备中，刻蚀工艺过程 是在高真空的反应腔室中进行的，反应腔室的真空气路系统一般由至少一个干泵、 一个分子 泵、 一个摆阀和若干气阀组成，干泵和真空气路同腔室之间通过至少一个阀门控制，分子泵 同腔室之间通过摆阀控制，分子泵同干泵和真空气路之间通过隔离阀控制，同时为分子泵提 供吹扫气体，由气阀控制。其一般构造入图l所示。在对反应腔室抽真空时， 一般先由干泵 对反应腔室和真空气路进行粗抽，达到一定的真空程度后再启动分子泵，由分子泵将腔室抽 到本体真空， 一般小于l毫托(mTorr)。由于分子泵是精密设备且非常昂贵，为保护分子泵， 一般要求在分子泵的入气端通以适 量的氮气，以平衡负压，降低工艺气体浓度以免腐蚀分子泵叶片，同时避免因瞬间的气压差 过大导致气体倒灌而损坏分子泵。现有技术中的真空系统的控制流程如图2所示歩骤21、隔离反应腔室及分子泵；歩骤22、对反应腔室进行抽真空；歩骤23、当反应腔室内的压力满足分子泵启动条件时启动分子泵；在启动分子泵的同时即通入吹扫氮气N2 ，而在分子泵启动过程中反应腔室有可能出于粗抽过程中，在自动初始化的流程中，往往由于吹扫N2的通过图1中分子泵吹扫阀11、分子 泵6、隔离阀8与旁路快阀13而反灌入反应腔室，使得反应腔室无法抽到设定的摆阀开启条 件，使自动初始化流程陷入自锁循环中。 歩骤24、完成抽本体真空，过程结束。在分子泵启动后和打开摆阀之前，需要判断反应腔室的压力是否达到摆阀开启的条件 (具体条件通常是反应腔室的压力小于一设定压力，设定压力一般为80毫托 100毫 托)。 一般情况下干泵都有能力将气路和腔室压力抽到这个设定值，然而由于通入的氮气会 进入气路，消耗了干泵的抽真空能力， 一些情况下可能导致需要很长时间才能达到这个设定 值，降低了设备的性能，甚至在氮气量较大时干泵无法抽到这个设定值，导致流程无法继续 进行。发明内容鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供 -种半导体刻蚀设备的控制方 法，在保证分子泵安全的同时，縮短了粗抽的时间，提高了系统的性能，并有效避免了因分 子泵吹扫气量过大超过千泵粗抽能力而导致的无法将达到摆阀开启所条件的问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种半导体刻蚀设备的控制方法，刻蚀设备包括反应腔室、分子泵及相应的控制阀，包括A、 隔离反应腔室及分子泵；B、 对反应腔室进行抽真空，并当反应腔室内的压力满足分子泵启动条件时启动分子泵；C、 通过分子泵对反应腔室进行抽本体真空，当反应腔室内的真空状态满足设定的真空 要求时，控制过程结束，刻蚀设备进入工作状态。所述的歩骤A包括Al 、关闭与反应腔室连接的控制阀隔离反应腔室； A2、关闭及分子泵连接的控制阀隔离分子泵。 所述的歩骤B包括首先，判断反应腔室内的压力满足分子泵启动条件，如是直接启动分子泵。 所述的歩骤B还包括如满足分子泵启动条件，首先，判断分子泵是否处于启动状态，如是保持分子泵启动状 态，否则，启动分子泵。所述的歩骤B中的分子泵启动条件包括反应腔室压力小于设定的分子泵工作的压力；并且干泵处于正常工作状态。所述的步骤C包括首先，判断反应腔室内的真空状态是否满足设定的真空要求，如是则控制过程结束，刻
蚀设备进入工作状态。所述的反应腔室内的真空状态满足设定的真空要求为 反应腔室内压力低于分子泵的工作压力；或者， 反应腔室内压力大于设定的本体真空压力值。 所述的歩骤C的抽本体真空包括Cl、判断反应腔室与分子泵是否正常工作，如是则发出相应的报警，抽本体真空过程 结束，否则继续；C2、判断反应腔室内压力是否低于分子泵的工作压力，如是则正常结束抽本体真空过 程，否则，进入可控抽本体真空过程至结束。 所述的步骤C1包括Cll、判断反应腔室是否开启，如是则发出相应的反应腔室丌启报警，抽本体真空过程 结束，否则继续；和/或，C12、判断反应腔室是否为大气状态，如是则发出相应的反应腔室为大气状态报警，抽 本体真空过程结束，否则继续；C13、判断分子泵是否正常，如是则发出相应的分子泵异常报警，抽本体真空过程结 束，否则继续。所述的歩骤C2中正常结束抽本体真空过程包括C2L、关闭分子泵控制阀中的抽气阀；关闭反应腔室控制阀中的气路终端阀和腔室传送 阀打开分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀，打开反应腔室控制阀中的摆阀，控制过程结束， 刻蚀设备进入工作状态；或者，C22、判断反应腔室控制阀中的摆阀是否开启，如是则关闭摆阀；然后继续；打开分子 泵控制阀中的快速抽气阀；关闭分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀；至反应腔室内压力低于分 子泵的工作压力，关闭分子泵控制阀中的快速抽气阀；关闭反应腔室控制阀中的气路终端阀 和腔室传送阀；打开分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀，打开反应腔室控制阀中的摆阀，控制 过程结束，刻蚀设备进入工作状态。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的一种半导体刻蚀设备的控制方 法，能自动判断腔室和各设备的状态，安全快速的将腔室抽到本体真空状态。通过关闭和丌 启分子泵吹扫阀，控制吹扫气体对气路和腔室压力的影响，在保证分子泵安全的条件下，有 效的避免了因分子泵吹扫气体两过大而引起的无法抽到分子泵工作压力设定值的问题，同时 縮短了系统的等待时间，提高了系统的安全性和性能。并有效避免了因分子泵吹扫气量过大 超过干泵粗抽能力而导致的无法将达到摆阔开启所条件的问题。
图l为半导体刻蚀系统的示意图；图中l腔室；2静电卡盘；3针；4槽阀；5干泵；6分子泵；7摆阀；8隔离阀；9手 动限流阀；IO氮气调节阀；ll分子泵吹扫阔；12旁路阀慢；13旁路阀快；14氦气阀；15 温控系统；16上匹配器；17上电极；18离子规；19压力开关；20终点检测；21下电极； 22下匹配器；23气体控制板；24压力传感器；25气动阀一；26气体吹扫阀；27质量流量 控制器；28气动阀二 29气动阀三；30气体；31氮气；32氮气；33氦气；图2为现有技术的半导体刻蚀设备的控制方法流程示意图一； 图3为本发明所述的一种半导体刻蚀设备的控制方法流程示意图--;图4为本发明所述的一种半导体刻蚀设备的控制方法流程示意图二。
具体实施方式
本发明所述的一种半导体刻蚀设备的控制方法，刻蚀设备包括反应腔室、分子泵及相应的控制阀，控制阀可分为反应腔室控制阀与分子泵控制阀，反应腔室控制阀包括气路终端 阀与腔室传送阀与摆阀；分子泵控制阀包括分子泵吹扫阀、隔离阀、抽气阀(包括快速抽气阀与慢速抽气阀)与摆阀。本发明所述的方法具体包括首先，隔离反应腔室及分子泵，关闭与反应腔室连接的控制阀隔离反应腔室；关闭及分 子泵连接的控制阀隔离分子泵。具体为关闭气路终端阀与腔室传送阀隔离反应腔室；关闭 分子泵吹扫阀、隔离阀与摆阀隔离分子泵，再关闭抽气阀(包括快速抽气阀与慢速抽气阀) 完全实现隔离。其次，对反应腔室进行抽真空，并当反应腔室内的压力满足分子泵启动条件时启动分子 泵；这一过程首先判断反应腔室内的压力满足分子泵启动条件，如是直接启动分子泵，否 则，对反应腔室进行抽真空，也就是粗抽，并当反应腔室内的压力满足分子泵启动条件时启 动分子泵。这里的分子泵启动条件为反应腔室小于设定的分子泵工作的压力；并且干泵处于 iK常工作状态。也就是干泵未处于Alarm状态。再次，通过分子泵对反应腔室进行抽本体真空，当反应腔室内的真空状态满足设定的真 空要求时，控制过程结束，刻蚀设备进入工作状态。这里先判断反应腔室内的真空状态是否 满足设定的真空要求，如是则控制过程结束，刻蚀设备进入工作状态。所述的反应腔室内的真空状态满足设定的真空要求为反应腔室内压力低于分子泵的工作
压力或，反应腔室内压力大于设定的本体真空压力值。抽本体真空的过程需判断反应腔室与分子泵是否正常工作，如是则发出相应的报警，抽本体真空过程结束，否则继续； 一般包括判断反应腔室是否开启，如是则发出相应的反应腔室开启报警，抽本体真空过程结束， 否则继续判断反应腔室是否为大气状态，如是则发出相应的反应腔室为大气状态报警，抽本体真 空过程结束，否则继续；判断分子泵是否正常，如是则发出相应的分子泵异常报警，抽本体真空过程结束，否则 继续。抽本体真空的控制过程中，需判断反应腔室内压力是否低于分子泵的工作压力，如是则 正常结束抽本体真空过程，否则，进入可控抽本体真空过程至结束。正常结束抽本体真空过程为关闭分子泵控制阀中的抽气阀关闭反应腔室控制阀中的气 路终端阀和腔室传送阀；打开分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀，打开反应腔室控制阀中的摆 阀，控制过程结束，刻蚀设备进入工作状态。可控抽本体真空过程为判断反应腔室控制阀中的摆阀是否开启，如是则关闭摆阀；然后继续；打开分子泵控制阀中的快速抽气阀；关闭分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀；至反应腔 室内压力低于分子泵的工作压力，关闭分子泵控制阀中的快速抽气阀；关闭反应腔室控制阀 中的气路终端阀和腔室传送阔；打开分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀，打开反应腔室控制阀 中的摆阀，控制过程结束，刻蚀设备进入工作状态。如图3所示为本发明所述的一种半导体刻蚀设备的控制方法的控制流程图，具体包括歩骤31、关闭气路终端阀(Final阀)与腔室传送阀(ChamberDelivery阀)，隔离反应腔室；步骤32、关闭摆阀、分子泵吹扫阀隔离阀，隔离分子泵； 歩骤33、关闭快抽和慢抽阀；歩骤34、判断反应腔室内的压力是否满足分子泵启动条件，如是，执行歩骤35，否则， 执行步骤36步骤35、对反应腔室进行粗抽，并在满足分子泵启动条件时，停止粗抽；歩骤36、判断分子泵是否启动；如是，执行步骤37，否则，执行步骤38; 步骤37、启动分子泵；步骤38、判断反应腔室内的真空状态是否满足设定的真空要求，如是，执行歩骤39，否 则，执行步骤310;步骤39、进入抽本体真空流程；具体见图3; 歩骤310、关闭摆阀和快慢抽阀，打开分子泵隔离阀；结束流程。 如图4所示为本发明所述的一种半导体刻蚀设备的控制方法的控制流程图，具体包括 步骤41、判断反应腔室是否开启，如是，执行步骤42，否则，执行步骤43;步骤42、发出相应的反应腔室开启报警，抽本体真空过程结束；歩骤43、判断反应腔室是否为大气状态，如是，执行步骤44，否则，执行步骤45;歩骤44、发出相应的反应腔室为大气状态报警，抽本体真空过程结束；步骤45、判断分子泵是否正常，如是，执行步骤46，否则，执行步骤47; 歩骤46、发出相应的分子泵异常报警，抽本体真空过程结束；步骤47、判断反应腔室内压力是否低于分子泵的工作压力，并且干泵处于正常工作状 态。如是，执行歩骤413，否则，执行步骤48;歩骤48、判断反应腔室控制阀中的摆阀是否开启，如是执行歩骤49，否则，执行步骤410;步骤49、关闭摆阀；或等待l秒钟；歩骤410、打开分子泵控制阀中的快速抽气阀；歩骤411、关闭分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀；歩骤412、至反应腔室内压力低于分子泵的工作压力，然后继续；歩骤413、关闭分子泵控制阀中的快速抽气阀；歩骤414、关闭反应腔室控制阀中的气路终端阀和腔室传送阀；歩骤415、打开分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀；歩骤416、打开反应腔室控制阔中的摆阀，控制过程结束，刻蚀设备进入工作状态。可见，本发明能自动判断腔室和各设备的状态，安全快速的将腔室抽到本体真空状态。 通过关闭和开启分子泵吹扫阀，控制吹扫气体对气路和腔室压力的影响，在保证分子泵安全 的条件下，有效的避免了因分子泵吹扫气体两过大而引起的无法抽到分子泵工作压力设定值 的问题，同时縮短了系统的等待时间，提高了系统的安全性和性能。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1、一种半导体刻蚀设备的控制方法，刻蚀设备包括反应腔室、分子泵及相应的控制阀，其特征在于，包括A、隔离反应腔室及分子泵；B、对反应腔室进行抽真空，并当反应腔室内的压力满足分子泵启动条件时启动分子泵；C、通过分子泵对反应腔室进行抽本体真空，当反应腔室内的真空状态满足设定的真空要求时，控制过程结束，刻蚀设备进入工作状态。
1、 一种半导体刻蚀设备的控制方法，刻蚀设备包括反应腔室、分子泵及相应的控制 阀，其特征在于，包括A、 隔离反应腔室及分子泵；B、 对反应腔室进行抽真空，并当反应腔室内的压力满足分子泵启动条件时启动分子泵；C、 通过分子泵对反应腔室进行抽本体真空，当反应腔室内的真空状态满足设定的真空 要求时，控制过程结束，刻蚀设备进入工作状态。
2、 根据权利要求l所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的步骤A包括Al、关闭与反应腔室连接的控制阀隔离反应腔室； A2、关闭及分子泵连接的控制阀隔离分子泵。
3、 根据权利要求l所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的步骤B包括首先，判断反应腔室内的压力满足分子泵启动条件，如是直接启动分子泵。
4、 根据权利要求l所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的步骤B还包括如满足分子泵启动条件，首先，判断分子泵是否处于启动状态，如是保持分子泵启动状 态，否则，启动分子泵。
5、 根据权利要求l、 3或4所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的歩骤B中的分子泵启动条件包括反应腔室压力小于设定的分子泵工作的压力；并且干泵处于正常工作状态。
6、 根据权利要求l所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的步骤C包括首先，判断反应腔室内的真空状态是否满足设定的真空要求，如是则控制过程结束，刻 蚀设备进入工作状态。
7、 根据权利要求l所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的反应腔室内的真空状态满足设定的真空要求为反应腔室内压力低于分子泵的工作压力；或者，反应腔室内压力大于设定的本体真空压力值。
8、 根据权利要求l所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的步骤C的抽 本体真空包括2Cl、判断反应腔室与分子泵是否正常工作，如是则发出相应的报警，抽本体寘空过程 结束，否则继续；C2、判断反应腔室内压力是否低于分子泵的工作压力，如是则正常结束抽本体真空过 程，否则，进入可控抽本体真空过程至结束。
9、 根据权利要求8所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的步骤C1包括cn、判断反应腔室是否开启，如是则发出相应的反应腔室开启报警，抽本体真空过程结束，否则继续；和/或，C12、判断反应腔室是否为大气状态，如是则发出相应的反应腔室为大气状态报警，抽 本体真空过程结束，否则继续；C13、判断分子泵是否正常，如是则发出相应的分子泵异常报警，抽本体真空过程结 束，否则继续。
10、 根据权利要求8所述的半导体刻蚀设备的控制方法，其特征在于，所述的步骤C2中 lF.常结束抽本体真空过程包括C21、关闭分子泵控制阀中的抽气阀；关闭反应腔室控制阀中的气路终端阀和腔室传送 阀；打开分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀，打开反应腔室控制阀中的摆阔，控制过程结束， 刻蚀设备进入工作状态；或者，C22、判断反应腔室控制阀中的摆阀是否开启，如是则关闭摆阀；然后继续；打开分子 泵控制阀中的快速抽气阀；关闭分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀；至反应腔室内压力低于分 子泵的工作压力，关闭分子泵控制阀中的快速抽气阔；关闭反应腔室控制阀中的气路终端阀 和腔室传送阀；打开分子泵控制阀中的分子泵吹扫阀，打开反应腔室控制阀中的摆阀，控制 过程结束，刻蚀设备进入工作状态。
全文摘要
本发明所述的一种半导体刻蚀设备的控制方法，能自动判断腔室和各设备的状态，安全快速的将腔室抽到本体真空状态。通过关闭和开启分子泵吹扫阀，控制吹扫气体对气路和腔室压力的影响，在保证分子泵安全的条件下，有效的避免了因分子泵吹扫气体两过大而引起的无法抽到分子泵工作压力设定值的问题，同时缩短了系统的等待时间，提高了系统的安全性和性能。并有效避免了因分子泵吹扫气量过大超过干泵粗抽能力而导致的无法将达到摆阀开启所需条件的问题。
文档编号H01L21/02GK101150061SQ20061011320
公开日2008年3月26日 申请日期2006年9月19日 优先权日2006年9月19日
发明者苏晓峰 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司