本实用新型涉及半导体设备领域，具体涉及一种应用于外延炉设备的例如气路控制系统的流体控制系统。
背景技术：
外延硅片(Epitaxy)是集成电路第一道工序，其规格参数主要有：膜厚、电阻率和表面缺陷。而表面缺陷其中之一的“颗粒”，在行业内都是最大的难题。
一般地，外延炉主体结构(炉本体)由旋转腔体(金属组件)和反应腔室等组成。外延硅片的生产在工艺过程中会用到HCL、TCS等腐蚀性气体。由此，由于旋转腔体在工艺步骤中没有保护气体，HCL、TCS等腐蚀性气体会进入到旋转腔组件，从而使例如旋转轴被腐蚀，进而形成颗粒。然后，在工艺的氮气吹扫步骤中颗粒会扩散到硅片表面，导致硅片报废；而旋转轴也因为腐蚀而导致使用周期变短，增加维护成本。
这里，应当指出的是，本部分中所提供的技术内容旨在有助于本领域技术人员对本实用新型的理解，而不一定构成现有技术。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的之一在于提供一种流体控制系统，在该流体控制系统中，在根据相关技术的或原有的流体控制回路的基础上进行改造，以实现在工艺步骤时旋转腔体中具有保护气体，从而阻止HCL、TCS等腐蚀性气体进入到旋转组件。
本实用新型的另一目的在于提供一种流体控制系统，在该流体控制系统中，能够使旋转轴不容易被腐蚀，进而不容易形成颗粒。
本实用新型的另一目的在于提供一种流体控制系统，在该流体控制系统中，使得产品良率得到提升，设备零部件寿命延长。
为达到上述目的中的一个或多个，一方面，本实用新型提供一种用于半导体生产设备的流体控制系统。所述半导体生产设备包括炉本体，所述炉本体包括适于在其中生成半导体层的反应腔室和适于在其中容纳旋转传动部件的旋转腔室，所述流体控制系统包括适于将工艺流体供应至所述反应腔室以生成所述半导体层的第一流体管路部分。所述流体控制系统还包括适于将保护流体供应至所述旋转腔室以保护所述旋转传动部件的第二流体管路部分。
优选地，在上述流体控制系统中，所述第二流体管路部分包括从所述第一流体管路部分的对应流体管路引出的保护流体管路。
优选地，在上述流体控制系统中，所述保护流体管路包括适于控制所引出的保护流体的压力的控制阀和/或适于调节所引出的保护流体的流量的调节阀。
优选地，在上述流体控制系统中，所述控制阀为减压阀，所述调节阀为针阀。
优选地，在上述流体控制系统中，所述保护流体管路包括适于控制所引出的保护流体供应至所述旋转腔室的保护流体通断阀。
优选地，在上述流体控制系统中，所述第一流体管路部X`分包括适于控制所述工艺流体供应至所述反应腔室的工艺流体通断阀，以及，所述保护流体通断阀与所述工艺流体通断阀是联动的。
优选地，在上述流体控制系统中：所述保护流体通断阀和所述工艺流体通断阀为气动阀，以及，所述第二流体管路部分还包括从所述第一流体管路部分的用于所述工艺流体通断阀的致动气路引出的另一致动气路，所述另一致动气路将致动气体供应至所述保护流体通断阀，使得所述保护流体通断阀随着所述工艺流体通断阀的打开而打开并且随着所述工艺流体通断阀的关闭而关闭。
优选地，在上述流体控制系统中：所述保护流体管路包括从上游至下游顺序地设置的适于控制所引出的保护流体的压力的控制阀、适于调节所引出的保护流体的流量的调节阀、以及适于控制所引出的保护流体供应至所述旋转腔室的保护流体通断阀，以及，所述旋转腔室为多个旋转腔室，所述保护流体管路在所述调节阀的下游处分支出适于将保护流体分别供应至多个所述旋转腔室的多个分支管路，在所述多个分支管路中包括有相应的所述保护流体通断阀。
优选地，在上述流体控制系统中，所述炉本体包括一对所述反应腔室和一对所述旋转腔室，以及，所述第二流体管路部分包括适于将保护流体分别供应至一对所述旋转腔室的一对分支管路。
优选地，在上述流体控制系统中，所述工艺流体包括HCL、TCS和/或氢，所述保护流体包括氢。
根据本实用新型的流体控制系统，由于旋转腔体在工艺过程中有氢气进行保护，因此旋转轴不容易腐蚀，延长了旋转轴的使用寿命，节约了设备维护成本。进一步地，由于旋转轴不容易腐蚀，因此不容易产生颗粒而不会劣化产品的外观品质，从而产品良率得到提升。另外，也减少了设备维护时间并且设备在线率得以提高，从而产量也得以提高。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为根据相关技术的流体控制回路图；
图2为基于图1所示的流体控制回路进行改造的根据本实用新型的流体控制回路图；
图3为示出根据本实用新型的流体控制回路和炉本体的示意图；以及
图4为示出半导体生产设备的旋转腔室及关联部件的示意图。
在附图中：
10——半导体生产设备
20——炉本体
22——反应腔室
24——旋转腔室
25——旋转传动部件
40——流体控制系统
42——第一流体管路部分
44——第二流体管路部分
45——保护流体管路
45a、45b——分支管路
46——控制阀
47——调节阀
49——另一致动气路
V7、V8——工艺流体通断阀
Va、Vb——保护流体通断阀
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，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。
本申请提供了一种半导体生产设备10。
特别地参照图3,半导体生产设备10可以包括炉本体20和流体控制系统40。
在一些示例中，半导体生产设备10可以为外延炉设备。由此，炉本体20可以为外延炉。
炉本体20可以包括适于在其中生成半导体层的反应腔室22和适于在其中容纳旋转传动部件25的旋转腔室24。在一些示例中，反应腔室22与旋转腔室24是可以连通(例如气体连通)的。
在一些示例中，炉本体20的旋转腔室24中所容纳的旋转传动部件25可以为金属旋转轴。特别地，参照图3，炉本体20可以包括一对反应腔室22和一对对应的旋转腔室24。然而，应当理解，本实用新型不限于此，而是，炉本体20也可以包括单个或多于两个的反应腔室22和单个或多于两个的旋转腔室24。
在一些示例中，参照图3和图4，设置有步进电机27以便通过皮带28带动旋转转盘29旋转，从而带动旋转传动部件(旋转轴)25转动。
流体控制系统40可以包括适于将工艺流体供应至反应腔室22以生成半导体层(例如，在单晶衬底即基片上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层)的第一流体管路部分42。第一流体管路部分42可以对应于如图1所示的流体控制回路。例如，第一流体管路部分42可以包括如下零部件：气动阀V7、气动阀V8、气动阀V14、气动阀V22、气动阀V83、气动阀V11和气动阀V12等等。具体地，气动阀V7用于控制工艺步骤时工艺气体进入图2或图3所示的左侧反应腔室22，气动阀V8用于控制工艺步骤时工艺气体进入图2或图3所示的右侧反应腔室22，气动阀V14用于控制工艺步骤时氢气进入图2或图3所示的左侧或右侧反应腔室22，气动阀V22用于控制工艺步骤时TCS进入图2或图3所示的左侧或右侧反应腔室22，气动阀V83用于控制工艺步骤时HCL进入图2或图3所示的左侧或右侧反应腔室22，气动阀V11用于在例如氮气吹扫步骤中使氮气进入图3所示的左侧旋转腔室24，而气动阀V12用于在例如氮气吹扫步骤中使氮气进入图3所示的右侧旋转腔室24。
根据本实用新型，参见图2，在如图1所示的流体控制回路的基础上作出改进，从而流体控制系统40还包括适于将保护流体供应至旋转腔室24以保护旋转传动部件25的第二流体管路部分44。
在一些示例中，工艺流体可以包括HCL(氯化氢)、TCS(三氯氢硅)和/或氢，而保护流体可以包括氢。
在图示的示例中，第二流体管路部分44可以包括从第一流体管路部分42的对应流体管路(例如输送氢气的流体管路)引出的保护流体管路45(例如实施为用于输送氢气的SS316L电化学抛光管道)。然而，可以理解，本实用新型不限于此，而是例如，第二流体管路部分44可以与第一流体管路部分42分开，从而第二流体管路部分44的保护流体管路45连接至单独的保护流体源。
在保护流体管路45中，可以设置有适于控制所引出的保护流体的压力的控制阀46和/或适于调节所引出的保护流体的流量的调节阀47。在一些示例中，控制阀46可以为减压阀(例如，在保护流体为氢气的情况下，减压阀对氢气压力的控制的压力范围可以为0-20psi)，而调节阀47可以为针阀，然而，可以理解的是，控制阀46和调节阀47也可以实施为其它合适的阀。
保护流体管路45可以包括适于控制所引出的保护流体供应至旋转腔室24的保护流体通断阀(开闭阀)Va、Vb。在图示的示例中，炉本体20包括一对反应腔室22和一对对应的旋转腔室24。因此，对应地，第二流体管路部分44可以包括适于将保护流体分别供应至一对旋转腔室24的一对分支管路45a、45b，并且可以在一对分支管路45a、45b中包括有相应的保护流体通断阀Va、Vb。这里，可以理解，在旋转腔室24设置为单个或多于两个的情况下，分支管路和保护流体通断阀的数目可以相应地改变。
在图示的示例中，保护流体管路45可以从上游至下游顺序地设置有：适于控制所引出的保护流体的压力的控制阀46、适于调节所引出的保护流体的流量的调节阀47、以及适于控制所引出的保护流体供应至旋转腔室24的保护流体通断阀Va，Vb。另外，在旋转腔室24为多个(两个)旋转腔室的情况下，保护流体管路45可以在调节阀47的下游处分支出适于将保护流体分别供应至多个旋转腔室24的多个(两个)分支管路45a、45b，并且在多个分支管路45a、45b中包括有相应的保护流体通断阀Va、Vb。
第一流体管路部分42可以包括适于控制工艺流体供应至反应腔室22的工艺流体通断阀(开闭阀)V7、V8。保护流体通断阀Va、Vb可以与工艺流体通断阀V7、V8联动。
在这方面，在一些示例中，保护流体通断阀Va、Vb和工艺流体通断阀V7、V8可以为气动阀。第二流体管路部分44还可以包括从第一流体管路部分42的用于工艺流体通断阀V7、V8的致动气路引出的另一致动气路49(例如实施为气动软管)。另一致动气路49可以将致动气体供应至保护流体通断阀Va、Vb。由此，保护流体通断阀Va、Vb能够随着工艺流体通断阀V7、V8的打开而打开并且随着工艺流体通断阀V7、V8的关闭而关闭。
根据如图1所示的相关技术方案，在工艺步骤时工艺气体(反应气体)TCS、HCL、H2等通过气动阀V7和V8分别进入两个反应腔室进行反应，而旋转腔室的气动阀V5、V6、V11和V12是关闭的，从而旋转腔室没有气体进行保护。相比之下，根据本实用新型，分别增加一路氢气通过气动阀Va、Vb分别进入两个旋转腔室(例如，在淀积步骤中对旋转腔体进行氢气吹扫)。附加地，可以通过气动软管使气动阀Va与气动阀V7进行联动并且使气动阀Vb与气动阀V8进行联动，同时通过减压阀和针阀控制氢气的压力和流量(这里，氢气流量过大容易影响产品膜厚参数，而氢气气流过小则旋转轴起不到保护作用)。由此，在进行外延工艺步骤时，气动阀V7、V8会打开，此时工艺气体HCL、TCS等会进入到反应腔室进行反应。此时，由于气动阀V7、V8的致动气路与气动阀Va、Vb的致动气路是连通的，因此在气动阀V7、V8打开的同时，气动阀Va、Vb也会打开。由此，氢气就会进入两个旋转腔室，从而对旋转轴进行保护。同时，工艺气体HCL、TCS等由于氢气气流的影响而不会进入到旋转腔室，从而旋转轴就不会受到腐蚀。
总之，根据本实用新型的流体控制系统和半导体生产设备，由于旋转腔体在工艺过程中有氢气进行保护，因此旋转轴不容易腐蚀，延长了旋转轴的使用寿命，节约了设备维护成本。进一步地，由于旋转轴不容易腐蚀，因此不容易产生颗粒而不会劣化产品的外观品质，从而产品良率得到提升。另外，也减少了设备维护时间并且设备在线率得以提高，从而产量也得以提高。
本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方案/示例可以自由地组合、叠加。
还应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，本领域技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本实用新型的权利要求范围内。