半导体加工腔室及设备的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种半导体加工腔室及设备。

背景技术：

在集成电路的制造过程中，成膜工艺是实现其核心步骤的关键技术，而成膜工艺中衡量薄膜质量的一项重要指标则是颗粒度控制。颗粒的产生主要包括工艺形成和外界引入，其中，外界引入主要指在晶圆装载过程中引入的颗粒沾污，例如采用半导体加工设备进行成膜，在晶圆完成工艺处理从工艺腔室中转至装载腔室时，由于工艺腔室与装载腔室之间存在压力差，如果不能可靠控制工艺腔室与装载腔室之间的压差，很有可能由于气流的扰动，导致工艺腔室内的工艺副产物的颗粒附着在晶圆表面，影响晶圆表面质量。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体加工腔室及设备。

为实现本实用新型的目的，一方面提供一种半导体加工腔室，包括能够选择性连通的第一腔室和第二腔室，还包括：

压力测量器，安装在第一腔室与第二腔室之间，用于测量所述第一腔室与第二腔室之间的压力差值；

第一压力控制器，设置在第一腔室的进气侧，用于根据所述压力差值增加所述第一腔室内的压力；

第二压力控制器，设置在所述第一腔室的排气侧，用于根据所述压力差值降低所述第一腔室的压力。

可选地，所述压力测量器设置于所述第一腔室的排气管及所述第二腔室之间。

可选地，所述压力测量器包括压差计，所述压差计通过第一导气管与所述排气管连接，通过第二导气管与所述第二腔室连接。

可选地，所述半导体加工腔室还包括阀门，所述阀门设置于所述第一导气管或所述第二导气管上。

可选地，所述第一压力控制器为质量流量控制器，用于向所述第一腔室内通入气体，以增加所述第一腔室内的压力。

可选地，所述第二压力控制器包括泄压阀，所述泄压阀设置在所述排气管上，且位于所述压力测量器与所述排气管的连接点之后。

可选地，所述第二压力控制器还包括泄压管路，所述泄压管路的进气端连接在所述排气管上，所述泄压阀设置在所述泄压管路上。

可选地，还包括主控制器，所述主控制器与所述压力测量器、所述第一压力控制器及所述第二压力控制器电连接；所述主控制器用于根据所述压力差值控制所述第一压力控制器增加所述第一腔室内的压力，或者控制所述第二压力控制器降低所述第一腔室内的压力。

可选地，所述主控制器具体用于：

当所述压力差值小于等于第一预设阈值，则通过所述第一压力控制器增加进入所述第一腔室的气体流量，以增加所述第一腔室内的压力；

当所述压力差值大于等于第二预设阈值，则通过所述第二压力控制器对所述第一腔室进行排气，以降低所述第一腔室内的压力，并在所述压力差值降低至所述第一预设阈值时，关闭所述第二压力控制器；其中，

所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

为实现本实用新型的目的，另一方面提供一种半导体加工设备，包括上述的半导体加工腔室。本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的半导体加工腔室，可以根据压力测量器测量的压力差值，采用第一压力控制器增加第一腔室内的压力，或者采用第二压力控制器降低第一腔室的压力，以实现对两个腔室之间压力差的精确控制，减少将工件(如晶圆，以下以晶圆为例进行说明)从第一腔室转移至第二腔室过程中由于两个腔室之间的压差引起的气流扰动，避免在第一腔室进行工艺反应的工艺副产物颗粒附着在晶圆表面，从而可以减少晶圆表面的颗粒数量、提高晶圆表面质量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的半导体加工腔室的结构示意图；

图2为应用本申请实施例提供的半导体加工腔室进行压差检测的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可包括复数形式。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和

/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面结合附图以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

如图1所示，本实施例提供一种半导体加工腔室，包括能够选择性连通的第一腔室10和第二腔室20，还包括压力测量器、第一压力控制器及第二压力控制器，其中，压力测量器安装在第一腔室10与第二腔室20之间，用于测量第一腔室10与第二腔室20之间的压力差值；第一压力控制器设置在第一腔室10的进气侧，用于根据压力测量器压力差值增加第一腔室10内的压力；第二压力控制器设置在第一腔室10的排气侧，用于根据压力测量器压力差值降低第一腔室10的压力。

其中，第一腔室10和第二腔室20能够选择性连通可以理解为第一腔室10和第二腔室20之间可以根据需要选择连通或者不连通，比如在平时为了保证两个腔室各自的内气体环境，可以设置两个腔室不连通，当有工件(如晶圆)需要从一个腔室转移至另一个腔室时，两者可以处于连通状态。第一腔室10和第二腔室20可以是半导体加工设备(可以但不限于是半导体加工设备)中任意需要控制两者之间压力差的两个腔室，如第一腔室10可以但不限于是半导体加工设备的工艺腔室，第二腔室20可以但不限于是半导体加工设备的装载腔室。

本实施例提供的半导体加工腔室，在第一腔室10和第二腔室20之间设有压力测量器，可以测量第一腔室10和第二腔室20之间的压力差，可以根据压力测量器测量的压力差值，采用第一压力控制器增加第一腔室10内的压力，或者采用第二压力控制器降低第一腔室10的压力，以实现对两个腔室之间压力差的精确控制，可以减少将工件(如晶圆，以下以晶圆为例进行说明)从第一腔室10转移至第二腔室20过程中由于两个腔室之间的压差引起的气流扰动，避免在第一腔室10进行工艺反应的工艺副产物颗粒附着在晶圆表面，从而可以减少晶圆表面的颗粒数量、提高晶圆表面质量。

需要说明的是，本实施例仅以通过改变第一腔室10的压力来调整第一腔室10和第二腔室20之间的压力差进行阐述说明，并不是对第一腔室10进行限制，理论上也可以通过改变第二腔室20的压力来调整第一腔室10和第二腔室20之间的压力差，即若第一腔室10和第二腔室20之间存在压力差，通过改变其中任意腔室的压力来达到调整两者之间的压力差的目的均可，本实施对此不作具体限定。

在一具体实施方式中，压力测量器可以设置于第一腔室10的排气管12及第二腔室20之间。

在本实施例中，如图1所示，无需在第一腔室10的室壁上单独开孔，用于连接压力测量器的气压采样点，可以直接将压力测量器设置在第一腔室10的排气管12上，如此，不仅便于压力测量器的装卸及维修，还能节省整体制造成本。当然，也可以在排气侧其它位置单独设置用于与第二腔室20连通的管路，然后将压力测量器设置在管路上，即本实施例对压力测量器的具体安装位置不作具体限定。

在一具体实施方式中，压力测量器包括压差计31，压差计31通过第一导气管311与所述排气管12连接，通过第二导气管312与第二腔室20连接。

在本实施例中，可以采用压差计31测量第一腔室10和第二腔室20之间的压力差值，且压差计31可以分别通过第一导气管311和第二导气管312连接在两个腔室的压力采样点，如此，压差计31可以通过第一导气管311和第二导气管312分别与第一腔室10和第二腔室20连接，结构简单、可靠，便于装卸和维修。另外，本实施例并不限于使用压差计31进行第一腔室10和第二腔室20之间的压力差值，也可以使用其它任意可以测量压力差的器具，即本实施例对此不做具体限定。

在一具体实施方式中，半导体加工腔室还可以包括阀门，阀门设置于所述第一导气管311或所述第二导气管312上，通过所述阀门的开启和关闭，以选择性导通或断开所述压力测量器分别与所述排气管12及所述第二腔室20之间的连接。

在本实施例中，通常情况下，可以在需要将晶圆从第一腔室10转移至第二腔室20时启用本申请提供的压力测量器和压力控制器，所以可以为压力测量器配设一个阀门，用于选择性导通或断开所述压力测量器分别与所述排气管12及所述第二腔室20之间的连接，当阀门打开时，压差计31可以测量两个腔室之间的压力差值，当阀门关闭时，压差计31可以测量某个腔室与大气环境之间压力差值。具体地，由于第一腔室10内的压力变化范围较大，对于压差计31的要求较高，为了获得较为精确的压力差值，可以将阀门设置在压差计31与第一腔室10的排气管12之间的第一导气管311上。当然，也可将阀门设置于压差计31与第二腔室20之间的第二导气管312上，本实施例对此不做具体限定。

在一具体实施方式中，第一压力控制器为质量流量控制器32，用于以流量递增的方式向第一腔室10内通入气体，以增加第一腔室10内的压力。

在本实施例中，为了进一步较为精确地控制第一腔室10内的压力，可以在进气侧采用质量流量控制器32控制进气量，从而可以采用质量流量控制器32通过逐步增大进气量，即流量递增的方式，逐步向第一腔室10内通入气体，以增加第一腔室10内的压力，如此，采用质量流量控制器32可以更加精确地对第一腔室10内的压力进行调整。

在一具体实施方式中，第二压力控制器包括泄压阀33，泄压阀33设置在排气管12上，且位于压力测量器与排气管12的连接点之后，开启泄压阀33以降低第一腔室10内的压力。

在本实施例中，第二压力控制器用于降低第一腔室10内的压力，所以可以采用泄压阀33，为设置方便，可以将泄压阀33设置在排气管12上，结构简单，不仅便于加工，还有利于保障第一腔室10的密封性。且将泄压阀33设置在第一腔室10的排气管12上位于压力测量器与排气管12的连接点之后的位置，可以使第一腔室10及压力测量器出于相对密封状态，使得压力测量器可以在相对密封的状态下进行测量，而且测量完成后可以直接通过泄压阀33进行调整，并且调整合适状态时，可以及时关闭便于控制。

在一具体实施方式中，第二压力控制器还包括泄压管路13，泄压管路13的进气端连接在排气管12上，泄压阀33设置在泄压管路13上。

在本实施例中，为了保证整个排气系统的稳定顺畅性，可以在第一腔室10的排气管12外接一泄压管路13，将泄压阀33设置在泄压管路13上，以避免泄压阀33的开启影响第一腔室10的正常排气。

在一具体实施方式中，该半导体加工腔室还包括主控制器，主控制器与压力测量器、第一压力控制器及第二压力控制器电连接；主控制器用于根据压力差值控制第一压力控制器增加所述第一腔室内的压力，或者控制第二压力控制器降低所述第一腔室内的压力。

在本实施例中，为了实现对第一腔室10和第二腔室20之间压力差的自动控制，该半导体加工腔室还可以包括与压力测量器、第一压力控制器及第二压力控制器电连接的主控制器，主控制器可以读取压力测量器测量的压力差值，并根据压力差值自动控制第一压力控制器和第二压力控制器的运行状态，当主控制器根据压力差值确定需要增加第一腔室的压力时，可以控制第一压力控制器，以增加第一腔室内的压力；当主控制器根据压力差值确定需要降低第一腔室的压力时，可以控制第二压力控制器，以降低第一腔室内的压力，从而实现第一腔室10和第二腔室20之间压力差的自动调整。

在一具体实施方式中，主控制器具体用于：当压力差值小于等于第一预设阈值，则通过第一压力控制器增加进入所述第一腔室的气体流量，以增加第一腔室10内的压力；当压力差值大于等于第二预设阈值，则打开第二压力控制器，对所述第一腔室进行排气，以降低第一腔室10内的压力，并在压力差值降低至第一预设阈值时，关闭第二压力控制器；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

在本实施例中，为了实现根据压力差值自动控制第一压力控制器和第二压力控制器的运行状态，主控制器可以进行以下处理，当压差计31测量的压力差值小于等于第一预设阈值，即第一腔室10的压力与第二腔室20的压力之间的差值小于等于第一预设阈值时，则可以通过控制第一压力控制器增加进入所述第一腔室10的气体流量，以增加第一腔室10内的压力。当压力差值大于等于第二预设阈值，即第一腔室10的压力与第二腔室20的压力之间的差值大于等于第二预设阈值，则可以打开所述第二压力控制器，对所述第一腔室进行排气，以降低第一腔室10内的压力，并在压力差值降低至第一预设阈值时，关闭第二压力控制器，以保证第一腔室10的压力与第二腔室20的压力之间的差值在一定的预设范围内。具体地，可以在第一腔室10和第二腔室20上分别也设置压差计，用于测量腔室内的压力与空气压力的差值，即腔室内的压力。第一压力控制器可以但不限于是上述的质量流量控制器，第二压力控制器可以但不限于是上述的泄压阀。

半导体加工腔室在进行晶圆处理过程中，进行完工艺处理后，将晶圆从第一腔室10转移至第二腔室20之前，通常还包括一返常压步骤(如向第一腔室10通气，使第一腔室10内的压力与环境压差在1330帕左右)，但是在返常压步骤中，常常容易返压过大，使得第一腔室10的压力大于第二腔室20的压力，或者返压过小，使得第一腔室10的压力小于第二腔室20的压力。所以，为了防止由于第一腔室10与第二腔室20之间的压差不稳定造成的气流的扰动，导致工艺腔室内的工艺副产物的颗粒附着在晶圆表面，影响晶圆表面质量的现象产生，可以应用本实施例提供的半导体加工腔室在返常压步骤完成后对第一腔室10与第二腔室20之间的压差进行测量，以保证第一腔室10与第二腔室20之间的压差处于一个相对稳定的数值范围。

具体地，本实施例提供的主控制器采集压差计31测量的压力差值作为控制输入量，将第一腔室10的进气管11进气量和第一腔室10的泄压管路13泄气量作为控制输出量，进行压差检测的具体过程如图2所示：先打开压差计31前端的阀门，压差计31开始工作。主控制器首先关闭质量流量控制器32(可以理解为将质量流量控制器32的流量设为0)，并稳定一段时间(技术人员可自行设置)，然后以斜率递增的方式改变质量流量控制器32的进气流量逐步向腔室内通气，在此过程中当压力差值达到133帕以上(即第一腔室10压力高于第二腔室20压力133帕)后，以当前的流量值向第一腔室10内通气，稳定一段时间，如果压力差值稳定在±133～665帕，则认为满足压差条件，主控制器给出满足转移硅片的条件，工艺步骤自动运行到硅片转移步骤。如果压力差值超出665帕，则打开泄压阀33，降低第一腔室10内的压力；如果压力差值低于133帕时，则关闭泄压阀33，同时减少固定通气量，等待压力上升到133帕并稳定，在此过程中如果压力超出665帕，则重复上述泄压的步骤。直至压力差值在±133帕～665帕之间并稳定时，才允许进入硅片转移步骤，否则工艺一直停留在此步骤。

基于上述半导体加工腔室相同的发明构思，本实施例还提供一种半导体加工设备，包括上述的半导体加工腔室。采用该半导体加工设备进行晶圆处理的过程中也可以进行两个腔室之间的压力差的调整，使两个腔室之间的压力差稳定在一个对晶圆表面质量影响相对较小的阈值范围内。其具体应用原理与过程与半导体加工腔室的应用原理与过程类似，也能实现上述半导体加工腔室所能实现的技术效果，在此不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。