[发明专利]PVD设备冷泵再生控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种PVD设备冷泵再生控制方法及装置。

背景技术

图1是一种典型的CuBs（铜互连）PVD（Physical Vapor Deposition物理气相沉积）设备，该设备由传输平台和四个腔室组成，传输平台负责传输物料，传输腔室中有机械手，四个工艺腔室分布于传输腔室四周，工艺腔室与传输腔室之间由隔离阀门分隔。其工艺过程为物料从Load Port（片仓）中传出，依次经过degas-（去气工艺）>preclean-（预清洗工艺）>TaN-（铜阻挡层工艺）>Cu（铜籽晶层工艺）四个工艺腔室工艺后回到Load Port。

对于铜互连PVD设备而言，PVD工艺腔室（阻挡层制备腔室及籽晶层制备腔室）和传输腔室都有严格的真空度要求，通常情况下PVD腔室要达到10^-8Torr的本底真空，传输腔室也要有10^-7Torr。为了实现高真空，冷泵（Cryo-pump）被广泛的应用于PVD设备。冷泵是利用冷凝的原理，吸附腔室内的特定气体来达到提升真空度的目的。冷泵系统主要包括氦气压缩机、泵体、控制模块和氦气循环管路等。压缩机压缩氦气使之成为冷源，压缩后的液氦流经泵体给其一级冷板和二级冷板降温，完成制冷的氦气经处理后流回压缩机进行再次循环。

冷泵的泵体结构中最主要的是一级冷板和二级冷板。在工作状态下，一级冷板的温度一般在100～120K（开），主要用来冷凝水蒸气。二级冷板温度为10～20K（开），主要用来冷凝氮气、氩气和氧气。第二级冷板上附有活性炭，用来吸附氢气、氦气和氖气。冷板制冷就是制冷机原理（冰箱），冷源是压缩机不断循环提供的液氦。当气体分子遇到足够冷的表面（冷板或百叶窗）就会冷凝并且保持在低蒸汽压力，这样就有效的阻止气体回到腔室，从而实现PVD设备腔室的高真空。冷凝下来的气体不断地在冷泵中积累，工作一段时间后会达到冷泵的容积量，这会导致抽速降低，冷板温度升高，整体抽气效率下降，此时就需要进行冷泵的再生。

通常情况下，负责抽排冷泵再生废气的干泵是PVD设备的系统泵，它负责整个机台（除Preclean腔室外）的粗抽真空工作。

目前一般将系统干泵视为共享资源，冷泵再生之初都要申请系统干泵的使用权，同一时刻只能有一个申请者占用系统干泵。如果系统干泵已被占用，那么后续的冷泵再生申请将依次排队等待，如果系统干泵的使用权被释放，那么排在最前面的申请者将获得使用权并继续再生。

现有再生控制过程的主要问题是效率低下，当多个冷泵同时再生时，下一个冷泵总要等待当前冷泵彻底完成再生后才能开始再生，彼此之间是单纯的串行关系。冷泵的一次再生时间一般约为3个小时，如果所吸附的气体较脏或水汽过多那么耗时会更长。一个PVD系统一般有3个冷泵，多的有6个冷泵，这样等待所有冷泵完成再生的时间就非常长。对于工厂生产线上的PVD设备，客户会进行周期维护，冷泵再生是维护过程中必须执行的步骤，冷泵再生时间直接影响到维护时间的长短，进而直接关系到产线的生产效率。

鉴于上述不足，需要提出一种新的PVD设备冷泵再生控制方法及装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种新的PVD设备冷泵再生控制方法及装置。该再生控制方法能够提高冷泵再生过程中系统干泵的调度效率，缩短多冷泵同时再生的时间。

本发明的技术方案如下：

一种PVD设备冷泵再生控制方法，包括如下步骤：

S100：接收冷泵申请系统干泵的使用权的请求；

S200：在检测到所述冷泵可使用所述系统干泵后，关闭PVD设备腔室与所述冷泵之间的门阀，控制所述冷泵开始再生；

S300：监测所述冷泵的再生状态；

S400：当所述冷泵的再生状态进入降温步骤时，释放所述系统干泵的使用权，并在等待再生完成后结束再生操作，打开PVD设备腔室与所述冷泵之间的门阀。

其中，所述步骤S200中还包括关闭与所述系统干泵关联的所有抽气阀的步骤。

其中，所述冷泵的再生包括如下步骤：

S310：所述冷泵升温至室温；

S320：对所述冷泵进行循环吹扫；

S330：对所述冷泵进行压升率测试；

S340：所述冷泵开始降温。

其中，所述PVD设备冷泵再生控制方法还包括如下步骤：

S2001：当检测到所述冷泵不能使用所述系统干泵时，则返回等待。