[发明专利]低氧控制系统

说明书

技术领域

本发明属于半导体生产装置领域，具体涉及一种晶片氧化工艺中的低氧控制系统。 

背景技术

在半导体生产中，经常需要经过热处理工序。经热处理后，晶片近表面层形成一个没有缺陷的区域保护层，半导体制造工艺中，晶片热处理的目标是按厚度要求生长无缺陷、均匀的薄膜。所谓薄膜，是一种在衬底上生长的薄固体物质，这层膜可以是导体、绝缘物质或者是半导体材料。薄膜可以是二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)多晶硅以及金属等。 

SiO₂是具有熔点温度1732℃的本征(纯)玻璃体。热生长的SiO₂能紧紧粘附在硅衬底上，并具有优良的介质特性。硅表面总是覆盖一层SiO₂，这是因为晶片只要在空气中暴露，就会立刻在其上形成几个原子层的自然氧化膜。即使长时间暴露在25℃的室温下，这层氧化膜的厚度也只能达到40埃左右。这种氧化物是不均匀的，在半导体工艺中常被认为是种污染物。自然氧化层的影响给薄膜工艺技术带来了挑战，对于薄膜厚度很薄的工艺，晶圆表面氧分子给薄膜厚度带来的变化，将会明显影响微晶体管的性能。 

因此，在晶片的热处理前、以及热处理之后都需要在一个能够控制氧气浓度的空间中进行取片、传片操作。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种低氧控制系统，来控制相对空间(即微环境)中的氧气浓度，从而有效控制晶片的自然氧化状况。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种低氧控制系统，包括依次连接的氮气输送装置、循环风机和处理腔室，其中，所述处理腔室外部还连接有循环管路和氧气分析仪，所述氧气分析仪的另一入口端与氮气输送装置连接，所述循环风机上还安装有换气阀门。 

其中，所述处理腔室上连接有排气管路，所述排气管路上安装有排气阀，所述氮气输送装置上包括有控制阀。 

其中，还包括控制系统，所述控制系统的一端与氧气分析仪连接，另一端与所述氮气输送装置上的控制阀连接，所述排气阀与控制系统连接。 

其中，所述氮气输送装置上的控制阀为两个并联的二位二通换向阀。 

其中，所述两个并联的二位二通换向阀之一的后部还连接有流量计。 

其中，所述腔室还连接有压力检测装置，所述压力检测装置与控制系统连接。 

其中，所述处理腔室内还安装有过滤器和热交换器，所述控制阀与循环风机的管路之间还连接有二位二通阀。 

其中，还包括立式氧化炉装置，所述处理腔室的上部与立式氧化炉的炉口相连接。 

低氧控制系统的操作控制方法，包括以下步骤： 

(1)开启循环风机、氮气输送装置上两个并联的二位二通换向阀和排气管路上的排气阀以及氧气分析仪，同时补充氮气和排出处理腔室内的气体； 

(2)所述处理腔室内的氧气浓度低于50ppm时，系统自动关闭一个二位二通换向阀，保留与流量计相连的二位二通换向阀开启； 

(3)所述处理腔室内的氧气浓度低于30ppm时，控制系统自动关闭排气阀，控制系统控制通过流量计的氮气流量为100-500L/min； 

(4)所述处理腔室内的压力高于5000mTorr时，系统自动开启二位二通阀。 

其中，所述步骤(2)中，氧气浓度低于30ppm时，系统自动关闭一个二位二通换向阀，保留与流量计相连的二位二通换向阀开启；所述(3)中氧气浓度低于10ppm时，控制系统自动关闭排气阀，控制系统控制通过流量计的氮气流量为100-200L/min。 

本发明的优点和有益效果在于：将晶片的热处理之前的取片、放片程序和热处理之后的氧化程序放置在一个能控制氧气浓度的微环境中进行，从而有效的减少晶片的氧化。 

附图说明

图1是本发明低氧控制系统的系统原理图。 

图中： 

1、二位二通换向阀；2、流量计；3、控制系统；4、氧气分析仪；5、压力检测计；6、循环风机；7、过滤器；8、处理腔室；9、热交换器；10、开关阀；11、调压阀；12、压力表；13、三通阀；14、排气阀；15：气动阀门；16：二位二通阀。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。