半导体工艺设备及其控制方法与流程

1.本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及半导体工艺设备及其控制方法。


背景技术：

2.紫外光固化工艺(简称uv cure)，即利用紫外线高能光子的能量实现晶圆表面的辐射聚合、辐射交联等化学反应的工艺。该工艺可以有效去除水汽，降低有机物残留和电荷积累，对low-k薄膜损伤具有修复作用，能有效降低金属层间绝缘层的介电常数k并提高机械强度，改善薄膜应力及密度。
3.紫外光固化工艺过程中需要满足一定的风压、温度和氧气浓度条件，以保证特定波段光谱生成。用于紫外光固化工艺的半导体工艺设备中，风压与系统内的气体密度成正比。紫外光谱在不同密度的环境中的折射率不同，因此，半导体工艺设备中风压大小直接影响工艺最终的固化效果。
4.相关技术中半导体工艺设备的灯箱内的风压检测受到工艺过程中腔室内温度或外部环境的影响，导致相关技术中半导体工艺设备的风压检测精度较低。


技术实现要素：

5.本发明公开一种半导体工艺设备及其控制方法，以解决相关技术中半导体工艺设备内风压检测精度低的问题。
6.为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
7.本发明所述的半导体工艺设备包括至少一个灯箱、工艺气体循环管道和与灯箱一一对应的至少一个风压检测组件，其中：
8.灯箱具有灯腔以及与灯腔连通的进风口和出风口，
9.工艺气体循环管道的第一端与进风口连通，工艺气体循环管道的第二端与出风口连通，且工艺气体循环管道设置有第一检测口；
10.风压检测组件包括高压检测口和低压检测口，高压检测口与对应的灯腔内部连通，低压检测口与第一检测口连通。
11.本技术实施例还公开一种半导体工艺设备的控制方法。该控制方法包括：
12.确定目标风压，目标风压是半导体工艺设备为满足预设条件所需要的风压；
13.控制风压检测器件检测灯腔内的实际风压；
14.在实际风压不等于目标风压的情况下，调整风机的功率，直至实际风压等于目标风压。
15.本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
16.本发明实施例公开的半导体工艺设备中的风压检测器件的高压检测口连接于灯腔内，低压检测口连接于循环管道上的第一检测口，使得风压检测器检测结果不受外部环境气压波动的影响，并且，低压检测口连接于循环管道上的第一检测口，还能避免灯箱内环境波动影响低压检测口检测值，进而使得风压检测器件检测到的灯腔内的风压更为准确。
由于循环管道中的压强相对稳定，因此，各阶段检测到的灯腔内的风压具有更好地一致性，即各阶段检测到的灯腔内的风压的基准一致性更好，进而可以提高半导体设备灯腔内风压检测的精度。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1为本发明一种实施例公开的半导体工艺设备灯箱内风压的控制方法的流程图；
19.图2为本发明一种实施例公开的半导体工艺设备的示意图；
20.图3为本发明一种实施例公开的灯箱的示意图。
21.图中：100-灯箱；110-灯腔；111-第二检测口；120-进风口；130-出风口；140-工艺灯；200-工艺气体循环管道；210-第一检测口；300-风压检测组件；310-高压检测口；320-低压检测口；400-冷却介质箱；500-第一转接头；600-第二转接头；700-风机。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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做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。
23.以下结合图1至图3，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
24.本发明所述的半导体工艺设备，包括至少一个灯箱100、工艺气体循环管道200和与灯箱100一一对应的至少一个风压检测组件300。其中，灯箱100具有灯腔110以及与灯腔110连通的进风口120和出风口130。工艺气体循环管道200的第一端与进风口120连通，工艺气体循环管道200的第二端与出风口130连通，且工艺气体循环管道200设置有第一检测口210。风压检测组件300包括高压检测口310和低压检测口320，高压检测口310与对应的灯腔110内部连通，低压检测口320与第一检测口210连通。
25.在工艺过程中，工艺气体从进风口120进入灯腔110内，并从灯箱100的出风口130排出灯腔110进入工艺气体循环管道200内。工艺气体循环管道200的第一端与进风口120连通，使得工艺气体可以沿工艺气体循环管道200再次进入灯腔110内。工艺气体循环管道200设置有第一检测口210，即在工艺气体循环管道200上开设与工艺气体循环管道200内部导流通道连通的第一检测口210。
26.上述实施例中，风压检测组件300的低压检测口320连接于工艺气体循环管道200上的第一检测口210，进而可以避免风压检测组件300的检测结果受到外部环境的影响。并且，由于工艺气体循环管道200位于灯腔110外部，进而可以减小或消除灯箱100工作状态的改变对风压检测组件300检测结果的影响。因此，上述方案能够提高风压检测组件300的检测精度。
27.一种可选的实施例中，风压检测组件300在检测灯腔110内风压的过程中，通过低压检测口320检测工艺气体循环管道200内的压强，并将低压检测口320的检测值作为基准。
进一步地，通过高压检测口310检测灯腔110内的压强。示例性地，低压检测口320的检测值为第一检测值，高压检测口310的检测值为第二检测值，灯腔110内的实际风压值为第二检测值减去第一检测值。上述实施例中，低压检测口320与工艺气体循环管道200连通，由于工艺气体循环管道200内的压强相对稳定，且不受灯箱100的工作状态的影响。因此上述实施例能够提高风压检测组件300的检测精度。
28.示例性地，本发明所述的半导体工艺设备为适用于紫外光固化工艺的制造设备。
29.参照图1，半导体工艺设备还包括冷却介质箱400，工艺气体循环管道200的第一端穿过冷却介质箱400且与进风口120连通，第一检测口210设置于工艺气体循环管道200上邻近冷却介质箱400的位置。
30.工艺过程中，灯箱100内的温度变化较大，低压检测口320连接于工艺气体循环管道200可以使得低压检测口320远离灯腔110内热源，进而可以减小灯腔110内热量对低压检测口320的温度的影响。另外，冷却介质箱400可以进一步提高第一检测口210处的温度的稳定性。需要说明的是，冷却介质箱400可以通过流动的冷却液保证工艺气体进入灯腔110内的温度。第一检测口210设置于工艺气体循环管道200上邻近冷却介质箱400的位置，进而可以利用冷却介质箱400提高低压检测口320处温度的稳定性，进而提高风压检测组件300的检测精度。
31.参照图1，风压检测组件300的数量为两个。半导体工艺设备还包括第一转接头500。第一转接头500具有一个第一辅助检测口和两个第一检测接入口，第一检测接入口均与第一辅助检测口连通。每个风压检测组件300的低压检测口320与第一检测接入口一一对应相连，第一辅助检测口与第一检测口210连通。可选地，第一转接头500可以固定设置于工艺气体循环管道200和/或灯箱100上。示例性地，第一转接头500可以通过螺钉、焊接、粘接等方式固定于工艺气体循环管道200和/或灯箱100上。
32.参照图1和图2，第一检测接入口与低压检测口320直接相连，或者第一检测接入口与低压检测口320通过气管相连。同理，第一辅助检测口与第一检测口210直接相连，或者，第一辅助检测口与第一检测口210通过气管相连。
33.上述实施例中，不同的风压检测组件300中的低压检测口320可以通过第一转接头500连接于工艺气体循环管道200的同一位置，进而确保不同的风压检测组件300的参考基准一致。示例性地，第一转接头500设置为三通接头。
34.一种可选的实施例中，第一转接头500中第一检测接入口的数量与风压检测组件300的数量相等，且第一检测接入口与风压检测组件300中低压检测口320一一对应。
35.当然，风压检测组件300的数量还可以为三个或三个以上。对应的，第一转接头500中第一检测接入口的数量为三个或三个以上。为此，本实施例不限定风压检测组件300的数量。
36.参照图1，灯箱100为至少两个，每个灯箱100均配置有风压检测组件300，风压检测组件300的高压检测口310与相对应的灯箱100的灯腔110连通，以使不同灯箱100内风压检测参考基准的一致性，进而使得各灯箱100内风压值具有可比性，以便于控制或调节多个灯箱100内风压值的一致性。
37.参照图2，一种可选的实施例中，每个灯箱100均包括一个机载风压检测器件，一个加装风压检测器件。机载风压检测器件设置于对应的灯腔110内，机载风压检测器件的低压
检测口320与对应的第一检测接入口相连，机载风压检测器件的高压检测口310用于检测对应灯腔110内的风压。灯腔110内设置有第二检测口111，加装风压检测器件的高压检测口310与第二检测口111相连，加装风压检测器件的低压检测口320与对应的第一检测接入口相连。机载风压检测器件的高压检测口310与第二检测口111之间的连线与第一方向相垂直，第一方向为进风口120的贯通方向。示例性地，机载风压检测器件固定灯腔110中，加装风压检测器件的高压检测口310与灯腔110连通。示例性地，机载风压检测器件和加装风压检测器件均为风压传感器。
38.上述实施例中，机载风压检测器件的高压检测口310与第二检测口111之间的连线与第一方向相垂直，第一方向为进风口120的贯通方向，可以确保机载风压检测器件和加装风压检测器件中的高压检测口310所处位置的压强一致，进而使得机载风压检测器件和加装风压检测器件可相互替代。
39.示例性地，机载风压检测器件可以用于灯箱100启动过程中检测灯箱100内的风压。加装风压检测器件可以用于工艺过程中检测灯箱100内的风压。
40.需要说明的是，灯箱100启动的条件为灯腔110内的风压值不低于6.5英寸水柱。在灯腔110内的风压值小于6.5英寸水柱的情况下，需要关闭半导体工艺设备，并对半导体工艺设备进行检修。
41.相关技术中，用于半导体工艺设备的灯箱100设置有风压传感器。具体地，相关技术中，灯箱100内的风压传感器的高压检测口310设置于灯腔110内，低压检测口320连接于外部空间或灯腔110内靠近出风口130的位置。并通过风压传感器感测的风压值，以判断半导体工艺设备是否能够正常启动。
42.为此，上述实施例中所述方案还适用于对相关技术中用于半导体工艺设备进行改进，以提高半导体工艺设备中灯箱100内风压的检测精度。示例性地，可以在相关技术中所述半导体工艺设备的工艺气体循环管道200上开设第一检测口210，并通过气管将相关技术中风压传感器的低压检测口320与第一检测口210连通。进一步地，通过增加加装风压检测器件，以利用加装风压检测器件检测灯腔110内的实际风压值，并根据加装风压检测器件检测到的实际风压值和目标风压值调控灯腔110，以使灯腔110内的实际风压值与目标风压值相等。
43.一种可选地实施例中，加装风压检测器件可以设置于灯箱100外部。示例性地，加装风压检测器件可以固定于灯箱100的外部。
44.参照图2，灯箱100内设有第二转接头600，加装风压检测器件的高压检测口310通过第二转接头600与第二检测口111连通。示例性地，第二转接头600设有第二检测接入口和第二检测辅助口，第二检测辅助口与第二检测接入口连通，加装风压检测器件的高压检测口310与第二检测接入口相连。第二检测辅助口与第二检测口111相连。示例性地，第二转接头600可以为气管。
45.一种可选的实施例中，半导体工艺设备还包括报警器，报警器分别与机载风压检测器件和加装风压检测器件相连，报警器用于在机载风压检测器件的检测结果与加装风压检测器件的检测结果不一致的情况下，报警。报警器的种类有很多，例如：蜂鸣器、显示灯、扬声器等。为此，本实施例不限定报警器的具体种类。
46.参照图1和图2，半导体工艺设备还包括风机700和控制器，控制器分别与风机700
和风压检测组件300相连，灯箱100和工艺气体循环管道200形成循环气体通道，风机700用于驱使工艺气体在循环气体通道内流动。风压检测组件300用于检测灯腔110内的实际风压。控制器用于控制风机700启动，在实际风压不等于目标风压的情况下，调整风机700的功率，直至实际风压等于目标风压。示例性地，控制器可以为plc控制系统，还可以为下位机、终端设备，例如手机、电脑、单片机等。为此，本实施例不限定控制器的具体种类。
47.示例性地，每个灯箱100均对应设置有风机700。进一步地，与不同灯箱100对应的风机700相互独立。即控制器可以分别独立控制不同灯箱100对应的风机700。
48.上述实施例所述的半导体工艺设备可以通过风压检测组件300、控制器和风机700形成闭环控制。示例性地，可以通过风压检测组件300感测到的实际风压值与目标风压值调节风机700的运行功率，进而调节灯腔110内的风压。
49.需要说明的是，在工艺过程中，由于灯箱100的工作状态不同，会导致灯腔110内温度的改变。例如：由于工艺灯140在工作的过程中会产生热能，进而导致灯箱100处于开灯状态的温度大于灯箱100处于关灯状态的温度。
50.上述实施例，通过改变风机700的运行功率，以弥补工艺过程中灯腔110内环境造成的风压的改变量，进而达到提高灯腔110内风压稳定性的目的。需要说明的是，用于紫外光固化工艺的半导体工艺设备中，风压与系统内的气体密度成正比。紫外光谱在不同密度的环境中的折射率不同。上述实施例通过提高灯腔110内风压的稳定性，进而可以确保系统内的气体密度相对稳定，进而使得工艺效果更优。
51.一种可选的实施例中，半导体工艺设备包括风机变频器，以通过风机变频器改变风机700的功率。
52.基于本发明所述的半导体工艺设备，本发明还公开一种半导体工艺设备的控制方法。参照图3，该控制方法包括：
53.步骤101：确定目标风压，目标风压是半导体工艺设备为满足预设条件所需要的风压；
54.步骤102：控制风压检测组件300检测灯腔110内的实际风压；
55.步骤103：在实际风压不等于目标风压的情况下，调整风机700的功率，直至实际风压等于目标风压。
56.一种可选的实施例中，可以通过控制器根据实际风压和目标风压调整风机700的功率，直至实际风压等于目标风压。该实施例可以实现灯箱100内风压闭环控制，进而可以在灯箱100工作状态变化的过程中，调节灯箱100内的风压，使得灯箱100内风压更为稳定，以使工艺效果更佳。
57.参照图3，在步骤102：控制风压检测组件300检测灯腔110内的实际风压之后，控制方法还包括：
58.步骤104：判断实际风压与半导体工艺设备启动所需的预设风压的大小；
59.步骤105：在实际风压小于预设风压的情况下，控制半导体工艺设备停机并报警。
60.示例性地，紫外光固化工艺需要灯箱100内的风压值大于或等于6.5英尺水柱的情况下才能完成。上述实施例紫外光固化工艺通过风压检测组件300检测灯腔110内的风压，以确保半导体工艺设备可以满足紫外光固化工艺所需的风压。
61.上述实施例中所述的控制方法，可以避免外部环境或灯箱100工作状态的切换导
致风压检测组件300检测值的参考基准发生变化，进而可以提高风压检测组件300的检测精度，有益于改善紫外光固化工艺的工艺效果。
62.进一步地，在步骤102控制风压检测组件300检测灯腔110内的实际风压之后，控制方法还包括：
63.步骤106：在实际风压大于或等于预设风压的情况下，控制半导体工艺设备启动。
64.一种可选的实施例中，在半导体工艺设备具有机载风压检测器件的情况下，利用机载风压检测器件检测灯腔110内的实际风压，以使控制器可以根据机载风压检测器检测到的实际风压和半导体设备启动的预设风压控制灯箱100开启。示例性地，灯腔110内设置有工艺灯140。半导体工艺设备启动的预设风压为6.5英尺水柱。机载风压检测器检测到的实际风压大于6.5英尺水柱的情况下，控制工艺灯140打开。
65.一种可选地实施例中，在半导体工艺设备启动后，可以先通过步骤103实现灯腔110内的实际风压值与目标风压值相等。
66.一种可选地实施例中，在半导体工艺设备启动后，且灯腔110内的实际风压值与目标风压值相等的情况下，本发明所述的控制方法还包括：
67.步骤107：打开工艺灯140。
68.一种可选的实施例中，在步骤107：打开工艺灯140之后，可以通过步骤103实现灯腔110内的实际风压值与目标风压值相等。
69.进一步地，在打开工艺灯140之后，且灯腔110内的实际风压值与目标风压值相等的情况下，本发明所述的控制方法还包括：
70.步骤108：开始工艺。
71.需要说明的是，在开始工艺后，仍然通过步骤103对灯腔110内的风压进行调整，以使灯腔110内的风压在工艺过程中能维持在预设条件所需要的风压。
72.进一步地，在工艺完成之后，通过控制器控制工艺灯140关闭。
73.一种可选地实施例中，步骤101：确定目标风压，包括：
74.步骤1011：控制风机700的功率以预设梯度在预设功率范围内递增或递减；
75.步骤1012：记录每次功率变化对应的灯腔110内的风压以及工艺加工数据；
76.步骤1013：将最优的工艺加工数据对应的风压确定为目标风压。
77.需要说明的是，控制风机700的功率以预设梯度在预设功率范围内递增或递减，即风机700的功率的每次的变化量相等。示例性地，控制器通过控制风机700的功率以每次增加或减少1％的梯度变化。当然，还可以根据工艺需要，将风机700的功率每次的变化量设置为其他数字，例如：0.1％、0.2％、0.3％等。为此，本实施例不限定风机700的功率每次的变化量的具体数值。预设功率范围，即在工艺过程中，风机700运行的功率的范围。
78.上述实施例可以通过记录每次功率变化对应的灯腔110内的风压以及工艺加工数据，可以确定半导体工艺设备当前环境下实现最优的工艺加工数据的风压值，并将当前环境下实现最优的工艺加工数据的风压值作为目标风压，进而可以提高工艺质量。
79.需要说明的是，在对半导体工艺设备进行拆解检修后，可能会导致半导体工艺设备各部件之间的密封性发生变化。为此，在半导体工艺设备拆解检修后，可以通过步骤101，重新确定检修后的半导体工艺设备对应的目标风压，以保证设备检修前后工艺结果的一致性。
80.一种可选地实施例中，在步骤102：控制风压检测组件300检测灯腔110内的实际风压之前，本发明所述的控制方法还包括：
81.步骤109，启动风机700，且风机700的启动功率为最优的工艺加工数据对应的风机700的功率。
82.上述实施例可以有效缩短半导体工艺设备启动时间，进而有利于缩短紫外光固化工艺的时间。
83.参照图3，在步骤103：实际风压不等于目标风压的情况下，调整风机700的功率，直至实际风压等于目标风压包括：
84.步骤1031：在实际风压大于目标风压的情况下，控制风机700的功率以预设梯度在预设功率范围内递减；
85.步骤1032：在实际风压小于目标风压的情况下，控制风机700的功率以预设梯度在预设功率范围内递增。
86.示例性地，在实际风压不等于目标风压的情况下，控制器控制风机700的功率以每次增加或减少1％的梯度变化，直至灯腔110内的实际风压与目标风压相等。该实施例所述控制方法，可以有效减小灯腔110内实际风压波动。
87.本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
88.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。