[发明专利]压力控制装置和半导体设备

说明书

一种压力控制装置和半导体设备，反应腔室与真空发生器相连接，压力控制装置包括：压力传感器，用于实时测量反应腔室的压力P；电控调压阀，连接于真空发生器的压缩空气入口端，用于调节真空发生器的负压口端的抽气压力；开度调节机构，设于连接反应腔室与真空发生器的负压口端的管道上，用于调节反应腔室的排气流量；以及控制器，根据压力P与目标压力P₀之间的差值调节电控调压阀的压力设定值，从而调节真空发生器的负压口端的抽气压力，并根据反应腔室的进气流量控制开度调节机构的开度，从而调节反应腔室的排气流量，进而控制反应腔室的压力。即使在反应腔室的进气流量大范围变化时，也能够实现压力控制。

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，特别涉及一种压力控制装置和包括该压力控制装置的半导体设备。

背景技术

反应腔室的温度、气体流量和压力往往会影响硅片表面工艺的质量。目前普遍采用相对压力控制方法控制反应腔室压力，即根据反应腔室内的压力与周围环境压力的对比来控制反应腔室内的压力。这种控制方法受排气压力的波动影响较大，反应腔室压力容易出现波动。部分工艺要求反应腔室压力较低，超过了厂务端的排气压力。

一种现有的反应腔室压力控制方法通过真空计测量反应腔室压力值，根据反应腔室压力值与设定压力值之间的差值调节真空发生器的抽气控制阀的阀门开度，从而改变反应腔室的排气流量，实现反应腔室内部压力调节。真空发生器可提供稳定的动力源，此动力可远远高于厂务端的供应排气量，消除厂务端排气量变化导致的反应腔室压力波动。

该方法的问题在于对应于指定真空发生器的抽气压力值时，抽气控制阀对于进气流量的控制范围是确定的。当工艺气体进气流量剧烈变化时，无法达到控制目标。因此现有控制方法只适用于工艺气体流量范围变化不大的场合，具有局限性。此外，即使在可控流量范围内，当气体流量发生变化时，控制阀的控制精度会发生波动，控制精度不高。

发明内容

本发明的目的是提出一种压力控制装置，当气体流量发生大范围变化时也能实现反应腔室的稳压控制。

本发明一方面提供一种压力控制装置，用于对反应腔室进行压力控制，所述反应腔室与真空发生器相连接，所述压力控制装置包括：

压力传感器，所述压力传感器用于实时测量所述反应腔室的压力P；

电控调压阀，所述电控调压阀连接于所述真空发生器的压缩空气入口端，用于调节所述真空发生器的负压口端的抽气压力；

开度调节机构，所述开度调节机构设于连接所述反应腔室与所述真空发生器的负压口端的管道上，用于调节所述反应腔室的排气流量；以及

控制器，所述控制器根据所述压力P与目标压力P₀之间的差值调节所述电控调压阀的压力设定值，从而调节所述真空发生器的负压口端的抽气压力，并根据所述反应腔室的进气流量控制所述开度调节机构的开度，从而调节所述反应腔室的排气流量，进而控制所述反应腔室的压力。

优选地，所述控制器根据所述反应腔室的进气流量控制所述开度调节机构的开度，从而调节所述管道的流通截面积，实现所述开度调节机构的上游与下游之间的压差分界。

优选地，所述控制器计算所述压力P与目标压力P₀之间的差值ΔP，其中ΔP＝P-P₀，且当所述差值ΔP大于零时，增大所述电控调压阀的压力设定值，当所述差值ΔP小于零时，减小所述电控调压阀的压力设定值。

优选地，所述控制器根据以下公式(1)计算所述管道的流通截面积，并根据所述流通截面积确定所述开度调节机构的开度：

其中，q_m表示反应腔室的进气流量，

A表示管道的流通截面积，

P₀表示目标压力，