用于半导体制造设备的气体管路控制装置的制作方法

本公开涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及用于半导体制造设备的气体管路控制装置。

背景技术：

在半导体制造过程中，有些半导体制造设备需要使用处理气体来完成相应工序的处理。在设备处理之后的废气需要通过处理气体排出管路来排出。而这些处理气体本身或其在完成相应工序的处理之后产生的废气中会含有易燃易爆气体。在处理气体排出管路中，如果易燃易爆气体浓度过高，则可能会燃烧爆炸而带来安全隐患。因此，现有技术中通过常是在处理气体排出管路持续供给保护气体(如n2)，以稀释易燃易爆气体，使易燃易爆气体的浓度低于燃烧爆炸极限。然而，现有技术中通常是不间断地供给保护气体，因而会消耗大量的保护气体，导致制造成本上升。

技术实现要素：

鉴于上述，本公开提供了一种用于半导体制造设备的气体管路控制装置。利用该装置，通过利用第一控制开关来控制保护气体供给阀，以在不需要供给保护气体时关断保护气体供给管路，禁止供给保护气体，从而能够节省保护气体的使用量。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于半导体制造设备的气体管路控制装置，所述半导体制造设备包括处理气体供给管路、处理气体排出管路和保护气体供给管路，所述气体管路控制装置包括：保护气体供给阀，设置在所述保护气体供给管路中，被配置为在所述保护气体供给阀处于打开状态时，使得所述保护气体供给管路与所述处理气体排出管路处于连通状态，以向所述处理气体排出管路供给保护气体，以及在所述保护气体供给阀处于关断状态时，使得所述保护气体供给管路与所述处理气体排出管路处于非连通状态，以禁止向所述处理气体排出管路供给保护气体；以及第一控制开关，与所述保护气体供给阀电连接，被配置为在接收到保护气体供给信号时，使得所述保护气体供给阀处于打开状态，并且在未接收到保护气体供给信号时，使得所述保护气体供给阀处于关断状态。

可选的，在一个示例中，所述保护气体供给信号可以包括处理气体供给信号或者处理气体排出信号。

可选的，在一个示例中，在所述保护气体供给信号包括处理气体供给信号时，所述气体管路控制装置可以包括：处理气体供给检测器，设置在所述处理气体供给管路中，被配置为检测所述处理气体供给管路中是否存在处理气体供给。其中，所述处理气体供给检测器可以与所述第一控制开关电连接，并且在所述处理气体供给检测器检测到所述处理气体供给管路中存在处理气体供给时，向所述第一控制开关提供所述处理气体供给信号。

可选的，在一个示例中，所述半导体制造设备还可以包括处理气体供给控制阀，设置在所述处理气体供给管路中，所述处理气体供给信号包括所述处理气体供给控制阀的打开状态信号。

可选的，在一个示例中，在所述保护气体提供状态信号包括处理气体排出信号时，所述气体管路控制装置可以包括：处理气体排出信号检测器，设置在所述处理气体排出管路中，被配置为在检测到所述处理气体供给管路中存在排出气体时，生成所述处理气体排出信号。

可选的，在一个示例中，所述第一控制开关可以被配置为：在未接收到所述保护气体供给信号时，延时第一预定时间后，使得所述保护气体供给阀处于关断状态。

可选的，在一个示例中，所述气体管路控制装置还可以包括：保护气体供给检测器，设置在所述保护气体供给管路中，被配置为检测所述保护气体供给管路中是否存在保护气体供给；以及提示单元，与所述保护气体供给检测器电连接，被配置为在接收到保护气体供给信号并且所述保护气体供给检测器检测到所述保护气体供给管路中未供给保护气体时，通知提示信号，所述提示信号用于提示不允许进行处理气体排出。

可选的，在一个示例中，所述供给状态检测器可以包括供给状态开关，所述提示单元包括第二控制开关和提示模块，所述第二控制开关与所述供给状态开关电连接，所述提示模块与所述供给状态开关和所述第二控制开关并联。所述第二控制开关被配置为在接收到所述保护气体供给信号时断开，所述供给状态开关可以被配置为：在所述保护气体供给管路中存在保护气体供给时闭合，以及在所述保护气体供给管路中不存在保护气体供给时断开，所述提示模块被配置为：在所述第二控制开关和所述供给状态开关均断开时，指示不允许排出处理气体。

可选的，在一个示例中，所述保护气体供给检测器可以包括流体检测开关，被配置为在检测到气体流动时闭合，并在未检测到气体流动时断开。

可选的，在一个示例中，所述第二控制开关可以被配置为：在接收到所述保护气体供给信号时，延时第二预定时间后断开。

利用本公开的气体管路控制装置，通过利用第一控制开关在接收到保护气体供给信号时使保护气体供给阀处于打开状态以供给保护气体，并在未接收到保护气体供给信号时使保护气体供给阀处于关断状态以禁止供给，从而能够仅在接收到保护气体供给信号时供给保护气体，能够减少保护气体浪费，从而节约成本。

利用本公开的气体管路控制装置，通过将处理气体供给信号作为保护气体供给信号，从而能够在向半导体制造设备供给处理气体时开始供给保护气体，从而提高设备安全性。

利用本公开的气体管路控制装置，通过处理气体供给控制阀的打开状态信号作为处理气体供给信号，从而不必额外设置处理气体供给检测器，以精简设备结构，并降低硬件成本。

利用本公开的气体管路控制装置，通过在未接收到保护气体供给信号时，延时第一预定时间后，使得保护气体供给阀处于关断状态，从而能够保证半导体制造设备中的处理气体充分排出，避免残留的处理气体在排出时造成安全隐患。

利用本公开的气体管路控制装置，通过利用保护气体供给检测器来检测保护气体供给管路中是否存在保护气体供给，并利用提示单元在接收到保护气体供给信号并且述保护气体供给管路中未供给保护气体时提示禁止排出处理气体，从而能够避免在保护气体未供给的状态下排出处理气体而带来安全问题。

利用本公开的气体管路控制装置，通过使检测保护气体供给状态的供给状态开关、第二控制开关和提示模块互相并联，能够实现设备安全状态和不安全状态提示，以在节省保护气体的同时，提高设备安全性。

利用本公开的气体管路控制装置，通过在接收到保护气体供给信号时，使第二控制开关延时第二预定时间后断开，能够避免因保护气体供给初始阶段供给状态开关来不及闭合而引起设备故障，从而能够减少设备故障率，以减少设备维护成本。

附图说明

通过参照下面的附图，可以实现对于本公开内容的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似组件或特征可以具有相同的附图标记。附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开的实施例，但并不构成对本公开的实施例的限制。在附图中：

图1是用于示意本公开所适用的半导体制造设备的一个示例的气体管路的图；

图2a是根据本公开的一个实施的气体管路控制装置在应用于半导体制造设备时的结构框图；

图2b是根据本公开的另一实施的气体管路控制装置在应用于半导体制造设备时的结构框图；以及

图3是根据本公开的另一实施例的气体管路控制装置的电路图；

图4是时间继电器的一个示例的示意图；以及

图5是利用本公开的一个示例的气体管路控制装置时的保护气体供给流量趋势图。

具体实施方式

以下将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其它例子中也可以进行组合。

如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。

在本文中，术语“连接”是指两个组件之间直接机械连接、连通或电连接，或者通过中间组件来间接机械连接、连通或电连接。术语“电连接”是指两个组件之间可以进行电通信以进行数据/信息交换。同样，所述电连接可以指两个组件之间直接电连接，或者通过中间组件来间接电连接。所述电连接可以采用有线方式或无线方式来实现。

现在结合附图来描述本公开的用于半导体制造设备的气体管路控制装置。

图1是用于示意本公开所适用的半导体制造设备的一个示例的气体管路的图。

如图1所示，半导体制造设备100包括设备处理腔120、处理气体供给管路110、处理气体排出管路130和保护气体供给管路140。处理气体供给管路110用于向设备处理腔中供给处理气体，在处理气体供给管路110中可以设置有处理气体供给阀111，半导体制造设备100可以通过控制处理气体供给阀111的开闭来控制处理气体的供给。处理气体被供给到设备处理腔120中之后，在设备处理腔120中进行反应，以实现相应的半导体制造工序。作为这种半导体制造设备的一个示例是cvd设备。处理气体在设备处理腔120经过工序处理之后经由处理气体排出管路130排出。处理气体排出管路130中的泵131为处理气体排出提供动力。

由于在排出的处理气体中包含易燃易爆气体，泵131在工作过程中会发热，因而排出气体在流经泵131时可能发生燃烧或爆炸，引起安全隐患。为了避免这种安全隐患，利用保护气体供给管路140来向泵131供给保护气体，以稀释排出的处理气体，使易燃易爆气体浓度低于燃烧爆炸极限值，从而避免发生燃烧或爆炸。保护气体供给管路140中可以设置有手动阀141，以在设备维护等必要情形时关闭保护气体供给管路。

现在技术中的半导体制造设备通常使保护气体供给管路始终处于保护气体供给状态，即使设备处理腔120中不存在需要排出的处理气体。因而，在现有技术的气体管路控制中，会浪费大量的保护气体。

图2a是根据本公开的一个实施的气体管路控制装置在应用于半导体制造设备时的结构框图。

如2a所示，气体管路控制装置260包括第一控制开关261和保护气体供给阀262。在该示例中，第一控制开关261与半导体制造设备的设备控制单元250电连接，以从设备控制单元250接收保护气体供给信号。保护气体供给信号用于指示气体管路控制装置260打开保护气体供给阀262，以使保护气体供给管路240向处理气体排出管路210供给保护气体。设备控制单元250可以响应于处理气体供给阀111的打开信号而向第一控制开关261提供保护气体供给信号。在处理气体供给阀111处于打开状态时，设备控制单元250可以保持向第一控制开关261提供保护气体供给信号。设备控制单元250还可以将向处理气体供给阀111发送的打开控制信号作为保护气体供给信号。

当第一控制开关261从设备控制单元250接收到保护气体供给信号时，使保护气体供给阀262打开。保护气体供给阀262设置在保护气体供给管路240中，当保护气体供给阀262处于打开状态时，保护气体供给管路240被打开，从而保护气体供给管路240与处理气体排出管路230处于连通状态。此时，能够向气体排出管路230供给保护气体。

当第一控制开关261未从设备控制单元250接收到保护气体供给信号时，使保护气体供给阀262关断。在保护气体供给阀262处于关断状态时，保护气体供给管路240被关断，保护气体供给管路240与处理气体排出管路230处于非连通状态。由此，能够禁止向处理气体排出管路230供给保护气体。

保护气体供给信号例如可以是高电平信号。第一控制开关261例如可以被配置为在施加高电平信号时闭合，当未施加高电平信号时关断。保护气体供给阀262可以被配置为当第一控制开关261闭合时闭合，在第一控制开关261关断时关断。还可以以其他方式配置第一控制开关和保护气体供给阀。

保护气体供给信号可以是处理气体供给信号。例如，可以在处理气体供给管路210中设置处理气体供给检测器，以检测处理气体供给管路210中是否存在处理气体供给。图2b是根据本公开的一个实施的气体管路控制装置在应用于半导体制造设备时的结构框图。如图2b所示，可以利用处理气体供给阀111作为处理气体供给检测器，以减少设备部件，精简设备结构。在另一示例中，还可以额外设置处理气体供给检测器。

处理气体检测器可以与第一控制开关261电连接，在处理气体供给检测器检测到处理气体供给管路中存在处理气体供给时，向第一控制开关261提供处理气体供给信号。在该示例中，可以当处理气体供给阀111处于打开状态时，向第一控制开关提供保护气体供给信号。

还可以将处理气体排出信号作为保护气体供给信号。在另一示例中，还可以在处理气体排出管路230中处理气体排出信号检测器(图中未示出)，以用于检测在处理气体排出管路230中是否存在处理气体排出。处理气体排出检测器可以与第一控制开关电连接或经由如图2a所示的设备控制单元与第一控制开关电连接。处理气体排出信号检测器可以在检测到处理气体供给管路中存在排出气体时，生成处理气体排出信号。

图3是根据本公开的另一实施例的气体管路控制装置的电路图。

如图3所示，在气体管路控制装置300中，第一控制开关k1和保护气体供给阀vl电连接形成供给阀控制回路320，保护气体供给阀vl设置在保护气体供给管路中以打开或关闭保护气体供给管路。第一控制开关k1在接收到处理气体排出信号时，使供给阀控制回路320形成闭合回路，以及在未接收到处理气体排出信号时，使供给阀控制回路320断开。保护气体供给阀vl在供给阀控制回路320形成闭合回路时，打开保护气体供给管路，以供给保护气体，并在供给阀控制回路320断开时，关闭保护气体供给管路，以禁止供给保护气体。

具体而言，第一控制开关k1为常开开关，其控制端与保护气体供给信号接收端电连接。在该示例中，保护气体供给信号为高电平信号或电压信号(例如24v电压信号)。当第一控制开关k1的控制端被施加高电平信号或电压信号时，第一控制开关k1闭合，从而供给阀控制回路320形成闭合回路，使保护气体供给阀vl与电源v1接通。保护气体供给阀vl被施加电压之后打开，从而保护气体供给管路被打开以向泵310供给保护气体。

当半导体制造设备的设备处理腔中未进行工序处理时，不存在需要排出的处理气体，因而不会产生保护气体供给信号。当不存在保护气体供给信号时，第一控制开关k1的控制端没有被施加电压或高电平，因而第一控制开关k1处于断开状态，供给阀控制回路320断开，保护气体供给阀vl将处于关断状态，从而保护气体供给管路被关断，将不会有保护气体被供给到泵310。

保护气体供给阀vl可以是电磁阀。电磁阀的控制端可以经由第一控制开关k1与电源v1电连接。当第一控制开关k1闭合时，电磁阀的控制端受电而使电磁阀导通，从而使保护气体控制管路与泵310连通，以向泵310供给保护气体。当第一控制开关k1断时，电磁阀的控制端失电而使电磁阀断开，从而停止向泵310供给保护气体。

气体管路控制装置300还设置有提示单元330和供给状态检测器f1。供给状态检测器f1设置在保护气体供给管路中，用于检测保护气体供给管路中的保护气体供给状态。提示单元330与供给状态检测器f1耦合，被配置为在接收到处理气体排出信号时，如果保护气体供给状态指示保护气体供给管路中未供给保护气体，指示不允许排出处理气体。

在图3中，供给状态检测器f1基于流体检测开关实现，该流体检测开关包括状态开关s1。流体检测开关可以基于任意气体流量传感器实现。当保护气体供给管路中存在保护气体供给时，将会存在气体流动，此时流体检测开关的状态开关s1闭合，当不存在保护气体供给时，由于不存在气体流动，流体检测开关的状态开关s1处于断开状态。状态开关例如可以具有浮子，浮子可以设置在保护气体供给管路中，在有保护气体流动时，浮子被气流推动而接触到状态开关的另一端，从而使状态开关闭合。状态开关s1连接在提示单元330中，并与第二控制开关k2电连接。状态开关s1和第二控制开关k2形成为回路并且两端与提示模块331电连接。状态开关s1和第二控制开关k2形成提示回路332。

供给状态检测器还可以用其它部件代替，例如气体压力检测装置等。当保护气体供给管路中存在保护气体流动时，保护气体供给管路中的气体压力将会上升。因而，可以利用气体压力检测装置还检测保护气体的供给状态。在气体检测装置中可以配置有开关，该开关可以被配置为在检测到存在保护气体时使该开关闭合，在未检测到保护气体时使该开关断开。例如，可以基于气体压力传感器和任意开关器件实现气体压力检测装置，该开关器件可以设置在提示回路332中，可以设置为当气体压力传感器的输出高于预定值时使开关器件闭合，并在气体压力传感器的输出不超过预定值时使开关器件断开。

在图3中，第二控制开关k2为常闭开关，其控制端与保护气体供给信号接收端电连接，其两个开关端子与状态开关两端电连接，并与提示模块331电连接。当设备处理腔中需要排出处理气体时，保护气体接收端接收到保护气体供给信号。此时，第二控制开关k2因控制端受电而断开。同时，由于供给阀控制回路320形成为闭合回路，保护气体供给阀vl闭合，保护气体供给管路中开始供给保护气体。供给状态检测器f1检测到保护气体供给管路中存在气体流动，因而状态开关s1闭合。此时，提示模块331检测到提示回路332为闭合回路，因而会提示设备为安全状态，可以排出处理气体。在一个示例中，提示模块331可以设置有电流检测器件，并使得当提示回332形成为闭合回路(状态开关s1和第二控制开关中的任一者为闭合时)，电流检测器件可以检测到提示回路332中有电流流过，而当提示回路332断开(状态开关s1和第二控制开关中均断开)时，电流检测器件检测到提示回路332中不存在电流。

在存在保护气体供给信号时，可能出现保护气体供给阀vl或第一控制开关k1故障，或保护气体管路阻塞等异常因素。这些异常因素会导致保护气体管路中没有正常供给保护气体。此时，供给状态检测器f1检测不到气体流动，因而状态开关仍然处于断开状态。同时，第二控制开关k2受电断开，提示模块331将检测到提示回路332为断开状态。此时，提示模块发出提示消息，以提示、目前设备处于不安全状态，禁止排出处理气体。提示模块331还可以具有报警功能，在检测到设备为不安全状态时，可以发出警报。

如果设备未进行工序处理而不需要排出处理气体时，不会产生保护气体供给信号。此时，由于不存在保护气体供给信号，第二控制开关k2的控制端未受电，第二控制开关k2处于闭合状态。此时，因供给阀控制回路320断开而未供给保护气体，但由于第二控制开关k2为闭合状态，提示模块331将检测到提示回路332为闭合回路，因而会提示设备为安全状态。

第一控制开关k1可以具有延时。第一控制开关k1例如可以是时间继电器。该时间继电器的电源端可以与保护气体供给信号接收端电连接，该时间继电器的开关外接端子可以连接在供给阀控制回路320中。图4是时间继电器的一个示例的示意图。如图4所示，该时间继电器具有端子1-8。电源端子2和7可以与保护气体供给信号接收端电连接，外接端子5和8可以连接在供给阀控制回路320中，或者外接端子6和8可以连接在供给阀控制回路320中。可以利用时间继电器的延时设置模块设置断开延时，以使在保护气体供给信号接收端不存在保护气体供给信号时，第一控制开关延时第一预定时间后断开，从而使保护气体供给阀延时第一预定时间后关闭。由此能够延长保护气体的供给时间，以使设备中的处理气体安全地充分排出。

第二控制开关k2也可以具有延时。第二控制开关k2也可以是如图4所示的时间继电器。该时间继电器的电源端子可以与保护气体供给信号接收端电连接，该时间继电器的开关外接端子可以连接在供给阀提示回路332中。作为示例，当利用图4所示的时间继电器来实现第二控制开关k2时，电源端子2和7可以与保护气体供给信号接收端电连接，外接端子5和8(或6和8)可以连接分别与供给状态检测器的流体检测开关的两端连接，并与提示模块的两端连接。提示单元330可以利用半导体制造设备的设备控制单元来实现。外接端子5和8(或6和8)可以通过i/o接口与设备控制单元连接。可以利用时间继电器的延时设置模块设置第二控制开关k2的断开延时，以使在保护气体供给信号接收端存在保护气体供给信号时，第二控制开关k2延时第二预定时间后断开。

在产生保护气体供给信号的初始阶段，由于第一控制开关k1、保护气体供给阀vl的动作存在延时，以及保护气体流动延时等原因，可能不能立即检测到保护气体供给管路中存在保护气体供给。此时，如果第二控制开关k2立即断开，会造成提示模块331错误地提示设备为不安全状态。通过使第二控制开关k2延时第二预定时间后断开，能够避免因保护气体供给初期的不稳定因素而导致设备故障。

图5是利用本公开的一个示例的气体管路控制装置时的保护气体供给流量趋势图。如图5所示，使有本公开的气体管路控制装置时，仅在向半导体制造设备的设备处理腔中供给处理气体时供给保护气体。当处理气体供给结束时，延时预定时间后停止供给保护气体。由此，不仅能够节省保护气体的使用量，还能够保证设备中的处理气体安全排出。

以上参照图1到图5，对根据本公开的气体管路控制装置的实施例进行了描述。在以上对方法实施例的描述中所提及的细节，同样适用于本公开的装置的实施例。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和单元都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或单元。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行确定。上述各实施例中描述的装置结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些单元可能由同一物理实体实现，或者，有些单元可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。

在整个本说明书中使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。

以上结合附图详细描述了本公开的实施例的可选实施方式，但是，本公开的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的实施例的技术构思范围内，可以对本公开的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的实施例的保护范围。

本公开内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本公开内容。对于本领域普通技术人员来说，对本公开内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本公开内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本公开内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。