[发明专利]反应腔室的压力控制系统及压力控制方法

说明书

本发明公开了一种反应腔室的压力控制系统及压力控制方法。该装置包括尾气管、缓冲冷凝容器、进气管、排气管和控制器，并且在所述进气管上设置有气体质量流量控制器，所述排气管与真空泵连接，并且在其中设置有压力传感器。控制器与所述气体质量流量控制器、真空泵、压力传感器连接，通过将所述气体质量流量控制器的控制量设置为常量或零，以使所述压力传感器采集的压力值在设定压力范围内。本发明避免了使用变频控制方法及其昂贵复杂的耐腐蚀变频隔膜泵，同时气体质量流量控制器反应快速、控制简单，因此提高了控制效率。本发明通过简单、可靠且低成本的设计大幅延长了压力控制系统的使用寿命和安全性。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种反应腔室的压力控制系统及压力控制方法。

背景技术

扩散炉是半导体、晶体硅太阳能电池生产线工序的最重要工艺设备。高温热扩散工艺的主要用途是将元素磷或硼掺杂入硅片，改变并控制硅片内掺杂物的类型、浓度和分布，以建立起不同的电特性区域，从而形成p-n结，最终利用p-n结的光生伏特效应将太阳能转换为电能。

随着晶体硅太阳能电池尺寸更大、厚度更薄和方块电阻值要求越来越高，传统闭管扩散炉粗劣的工艺水平已经不能满足要求，而低压扩散技术优势非常明显。低压工艺中低的杂质源饱和蒸汽压，提高了杂质的分子自由程，稳定的真空气流大幅提升了方块电阻的阻值和均匀性，并增倍提升产量，是高品质扩散的首选并且是环境友好型的生产方式，和传统闭管扩散炉相比，在方块电阻均匀性和功耗上优势明显。

由于高温热扩散的尾气中含有腐蚀性气体和液体，尾气温度也较高，主流的控制零部件不能胜任此恶劣的工况，否则使用寿命急剧下降；尾气高温会导致传感器等部件快速失效；真空密封在800℃以上且不引入金属离子的要求大大增加了技术难度；耐腐蚀变频真空泵等关键件成本一直难以下降，传统PID控制的一致性较差，高精度PID控制系统的成本高昂，因此低压扩散炉的反应腔室压力控制是一个成本约束的技术难题。

相关技术中通常以下方式进行反室腔室的压力控制：使用变频真空隔膜泵，通过采集压力传感器的数值，和目标压力设定值做比较，然后将调节信号发送给变频器，通过控制泵的转速，从而控制抽真空的速率，进而控制腔室压力。由此，可以维持腔室内压力的值在设定值附近。

图1示出了相关技术中的反室腔室的压力控制系统。如图1所示，该系统包括：进气管1、反应腔室2、尾气管3、压力传感器4、第一气动阀5、第二气动阀6、真空泵7、变频电机8、变频器9、设备排酸管道10、PLC算法控制器(图中未示出)和其他防护部分件。

该压力控制系统的工作过程为：尾气管3接收反应腔室气体输出的尾气，压力传感器4检测尾气管中气体的压力，控制系统判断压力传感器4发送的压力检测结果，并与预定压力值进行比较，得到压力检测结果值是否需要调整以及调整值的信息，将其发送给变频器9，变频器9接收是否需要调整以及调整值的信息，控制真空泵8的转速，进而控制抽真空的速率，达到控制腔室压力的目的，并最终将实际压力值控制在目标压力值附近。

图1所示的压力控制系统的弊端在于，相关技术和产品被极少数泵厂商垄断，采购价高昂，产能受限，供应周期不稳定，因而当前许多公司低压扩散炉产品的产能和采购条款受制于人。因此，亟需开发一种成本低廉、可靠性高的反应腔室的压力控制系统及压力控制方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明提出了一种反应腔室的压力控制系统及压力控制方法，

根据本发明的一方面，提出一种反应腔室的压力控制系统。该系统包括：

尾气管，其与所述反应腔室相连通，用于接收所述反应腔室输出的尾气；