排气组件、半导体工艺设备和晶圆冷却控制方法

摘要

本发明提供一种排气组件，包括壳体、导气盒、阀板、第一驱动机构和第二驱动机构，导气盒设置在壳体内部的排气腔中；排气腔上形成有第一进气口和第一排气口，第一驱动机构用于驱动导气盒选择性地封闭第一进气口；导气盒上形成有第二进气口和第二排气口，且第二进气口形成在导气盒用于封闭第一进气口的表面上，且第二进气口位于第一进气口的投影内，第二驱动机构用于驱动阀板选择性地封闭第二进气口。在本发明中，控氧降温工艺和非控氧降温工艺所需的排气结构集成为同一排气组件，使冷却腔可以通过同一出气口实现控氧降温工艺和非控氧降温工艺中的排气功能，提高了排气结构的集成度。本发明还提供一种半导体工艺设备和一种晶圆冷却控制方法。

权利要求

1.一种排气组件，应用于半导体工艺设备的冷却腔，其特征在于，所述排气组件包括壳体、导气盒、阀板、第一驱动机构和第二驱动机构，所述壳体的内部具有排气腔，所述导气盒设置在所述排气腔中；所述排气腔上形成有第一进气口和第一排气口，所述第一进气口用于与所述冷却腔的出气口连接，所述第一驱动机构用于驱动所述导气盒运动，以通过所述导气盒的一侧表面选择性地封闭所述第一进气口；所述导气盒上形成有第二进气口和第二排气口，所述第二进气口形成在所述导气盒用于封闭所述第一进气口的表面上，且所述第二进气口位于所述第一进气口在该表面上的投影内，所述第二驱动机构用于驱动所述阀板选择性地封闭所述第二进气口。

2.根据权利要求1所述的排气组件，其特征在于，所述排气组件还包括隔板，所述隔板设置在所述壳体中，并将所述壳体的内腔分隔为匀气腔和所述排气腔，所述第一排气口形成在所述壳体上，所述第一进气口形成在所述隔板上，所述壳体上还形成有总进气口，所述第一进气口用于通过所述匀气腔及所述总进气口与所述冷却腔的出气口连接。

3.根据权利要求2所述的排气组件，其特征在于，所述总进气口位于所述壳体的底壁上，所述隔板平行于所述壳体的顶壁设置在所述壳体的顶壁与底壁之间，所述第一驱动机构设置在所述壳体的顶壁上，所述第二进气口形成在所述导气盒的底壁上，所述第二驱动机构设置在所述导气盒的顶壁上。

4.根据权利要求3所述的排气组件，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一气缸，所述第二驱动机构包括第二气缸，所述第一气缸固定设置在所述壳体上，所述第一气缸的活塞杆与所述导气盒连接，所述第二气缸固定设置在所述导气盒上，所述第二气缸的活塞杆与所述阀板连接。

5.根据权利要求2至4中任意一项所述的排气组件，其特征在于，所述排气组件还包括环形密封垫，所述环形密封垫环绕所述第一进气口设置在所述隔板上，用于在所述第二驱动机构驱动所述阀板封闭所述第二进气口时，与所述阀板接触。

6.一种半导体工艺设备，包括冷却腔，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括权利要求1至5中任意一项所述的排气组件，所述排气组件的第一进气口与所述冷却腔的出气口连接。

7.根据权利要求6所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述排气组件还包括隔板，所述隔板设置在所述壳体中，并将所述壳体的内腔分隔为匀气腔和所述排气腔，所述第一排气口形成在所述壳体上，所述第一进气口形成在所述隔板上，所述壳体上还形成有总进气口，所述第一进气口通过所述匀气腔及所述总进气口与所述冷却腔的出气口连接；

所述半导体工艺设备还包括采样模组，所述壳体对应于所述匀气腔的表面上形成有采样口，所述采样模组用于通过所述采样口检测所述匀气腔中的气体状态。

8.根据权利要求6或7所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括进气腔、进气组件、送风组件和冷却组件，所述进气组件用于向所述进气腔中通入气体，所述送风组件用于将所述进气腔中的气体吹入所述冷却腔中，所述冷却组件用于对由所述冷却腔流回所述进气腔的气体进行冷却。

9.一种晶圆冷却控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求6至8中任意一项所述的半导体工艺设备，所述控制方法包括：在控氧降温工艺中，控制所述第一驱动机构驱动所述导气盒封闭所述第一进气口，向所述冷却腔中通入预定冷却气体，并根据所述冷却腔中的气体压力控制所述第二驱动机构驱动所述阀板开启或封闭所述第二进气口；

在非控氧降温工艺中，向所述冷却腔中通入大气，并控制所述第一驱动机构驱动所述导气盒远离所述第一进气口，以将所述第一进气口打开。

10.根据权利要求9所述的晶圆冷却控制方法，其特征在于，所述半导体工艺设备为权利要求7所述的半导体工艺设备，在所述控氧降温工艺中，根据所述冷却腔中的气体压力控制所述第二驱动机构驱动所述阀板开启或封闭所述第二进气口，包括：通过所述采样模组获取所述匀气腔中的气体压力，并在所述气体压力高于预设压力时，控制所述第二驱动机构驱动所述阀板远离所述第二进气口，以将所述第二进气口打开；

在所述气体压力不高于所述预设压力时，控制所述第二驱动机构驱动所述阀板封闭所述第二进气口。

说明书

排气组件、半导体工艺设备和晶圆冷却控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种排气组件、一种半导体工艺设备和一种晶圆冷却控制方法。

背景技术

[0002] 立式炉设备的装载区(亦称微环境)，是晶圆进、出反应腔室的缓冲区域。在半导体工艺前，由机械手将晶圆放至装载区中的承载舟上，承载舟携带晶圆进入到反应腔室中进行工艺；半导体工艺完成后，承载舟再携带晶圆回到装载区中进行冷却；最后由机械手将冷却后的晶圆取出，等待进行下一个工序。

[0003] 装载区因不同晶圆工艺要求的不同，可进入控氧降温模式和非控氧降温模式。在控氧降温模式中，装载区与外界大气隔离，通入大量的氮气(N2)，在降低微环境温度的同时，保持装载区处于微正压的状态，同时降低装载区中气体的氧含量并维持在一定水平；在非控氧降温模式中，装载区直接与外界大气连通，通过大气与晶圆直接接触并换热的方式降低晶圆温度。

发明内容

[0004] 本发明旨在提供一种排气组件、一种半导体工艺设备和一种晶圆冷却控制方法，该排气组件能够同时实现半导体工艺设备在控氧降温工艺和非控氧降温工艺中的排气功能，提高排气结构的集成度。

[0005] 为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种排气组件，应用于半导体工艺设备的冷却腔，所述排气组件包括壳体、导气盒、阀板、第一驱动机构和第二驱动机构，所述壳体的内部具有排气腔，所述导气盒设置在所述排气腔中；所述排气腔上形成有第一进气口和第一排气口，所述第一进气口用于与所述冷却腔的出气口连接，所述第一驱动机构用于驱动所述导气盒运动，以通过所述导气盒的一侧表面选择性地封闭所述第一进气口；所述导气盒上形成有第二进气口和第二排气口，所述第二进气口形成在所述导气盒用于封闭所述第一进气口的表面上，所述第二进气口位于所述第一进气口在该表面上的投影内，所述第二驱动机构用于驱动所述阀板选择性地封闭所述第二进气口。

[0006] 可选地，所述排气组件还包括隔板，所述隔板设置在所述壳体中，并将所述壳体的内腔分隔为匀气腔和所述排气腔，所述第一排气口形成在所述壳体上，所述第一进气口形成在所述隔板上，所述壳体上还形成有总进气口，所述第一进气口用于通过所述匀气腔及所述总进气口与所述冷却腔的出气口连接。

[0007] 可选地，所述总进气口位于所述壳体的底壁上，所述隔板平行于所述壳体的顶壁设置在所述壳体的顶壁与底壁之间，所述第一驱动机构设置在所述壳体的顶壁上，所述第二进气口形成在所述导气盒的底壁上，所述第二驱动机构设置在所述导气盒的顶壁上。

[0008] 可选地，所述第一驱动机构包括第一气缸，所述第二驱动机构包括第二气缸，所述第一气缸固定设置在所述壳体上，所述第一气缸的活塞杆与所述导气盒连接，所述第二气缸固定设置在所述导气盒上，所述第二气缸的活塞杆与所述阀板连接。

[0009] 可选地，所述排气组件还包括环形密封垫，所述环形密封垫环绕所述第一进气口设置在所述隔板上，用于在所述第二驱动机构驱动所述阀板封闭所述第二进气口时，与所述阀板接触。

[0010] 作为本发明的第二个方面，提供一种半导体工艺设备，包括冷却腔，所述半导体工艺设备还包括前面所述的排气组件，所述排气组件的第一进气口与所述冷却腔的出气口连接。

[0011] 可选地，所述排气组件还包括隔板，所述隔板设置在所述壳体中，并将所述壳体的内腔分隔为匀气腔和所述排气腔，所述第一排气口形成在所述壳体上，所述第一进气口形成在所述隔板上，所述壳体上还形成有总进气口，所述第一进气口通过所述匀气腔及所述总进气口与所述冷却腔的出气口连接；

[0012] 所述半导体工艺设备还包括采样模组，所述壳体对应于所述匀气腔的表面上形成有采样口，所述采样模组用于通过所述采样口检测所述匀气腔中的气体状态。

[0013] 可选地，所述半导体工艺设备还包括进气腔、进气组件、送风组件和冷却组件，所述进气组件用于向所述进气腔中通入气体，所述送风组件用于将所述进气腔中的气体吹入所述冷却腔中，所述冷却组件用于对由所述冷却腔流回所述进气腔的气体进行冷却。

[0014] 作为本发明的第三个方面，提供一种晶圆冷却控制方法，所述控制方法应用于前面所述的半导体工艺设备，所述控制方法包括：

[0015] 在控氧降温工艺中，控制所述第一驱动机构驱动所述导气盒封闭所述第一进气口，向所述冷却腔中通入预定冷却气体，并根据所述冷却腔中的气体压力控制所述第二驱动机构驱动所述阀板开启或封闭所述第二进气口；

[0016] 在非控氧降温工艺中，向所述冷却腔中通入大气，并控制所述第一驱动机构驱动所述导气盒远离所述第一进气口，以将所述第一进气口打开。

[0017] 可选地，所述半导体工艺设备为权利要求7所述的半导体工艺设备，在所述控氧降温工艺中，根据所述冷却腔中的气体压力控制所述第二驱动机构驱动所述阀板开启或封闭所述第二进气口，包括：

[0018] 通过所述采样模组获取所述匀气腔中的气体压力，并在所述气体压力高于预设压力时，控制所述第二驱动机构驱动所述阀板远离所述第二进气口，以将所述第二进气口打开；在所述气体压力不高于所述预设压力时，控制所述第二驱动机构驱动所述阀板封闭所述第二进气口。

[0019] 在本发明提供的排气组件、半导体工艺设备和晶圆冷却控制方法中，排气组件包括壳体、导气盒和阀板，导气盒用于选择性地通过一侧表面封闭排气腔的第一进气口，而该侧表面上形成有可通过阀板选择性打开的第二进气口，从而将控氧降温工艺和非控氧降温工艺所需的排气结构集成为同一排气组件，使冷却腔可以通过同一出气口实现控氧降温工艺和非控氧降温工艺中的排气功能，提高了排气结构的集成度，进而提高了组件拆装、维护效率，减小了半导体工艺设备的安装尺寸和维护空间，降低了半导体工艺设备的使用、维护成本。

附图说明

[0020] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0021] 图1是现有技术中一种半导体工艺设备在控氧降温工艺中内部气体流向的示意图；

[0022] 图2是图1中半导体工艺设备在非控氧降温工艺中内部气体流向的示意图；

[0023] 图3是图1中半导体工艺设备的结构示意图；

[0024] 图4是本发明实施例提供的半导体工艺设备的结构示意图；

[0025] 图5是本发明实施例提供的排气组件的结构示意图；

[0026] 图6是本发明实施例提供的排气组件在非控氧降温工艺中内部气体流向的示意图；

[0027] 图7是本发明实施例提供的排气组件在控氧降温工艺中的一种状态的示意图；

[0028] 图8是本发明实施例提供的排气组件在控氧降温工艺中的另一种状态及该状态下排气组件内部气体流向的示意图。

具体实施方式

[0029] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0030] 如图1、图2所示为一种现有的半导体工艺设备装载区的结构示意图，其包括进气腔、风道13、冷却腔14(即微环境，用于容纳承载舟7)、微环境风机8、化学过滤器9、热交换器12。其中，微环境风机8用于将进气腔中的气体透过化学过滤器9吹入冷却腔14中，热交换器
12用于对由冷却腔14经风道13回流至进气腔中的气体进行冷却。

[0031] 如图1所示，在控氧降温工艺中，进气气缸10处于伸出状态以关断微环境进气口11，控氧切换气缸5关断微环境排气口6，进气管1向进气腔中通入大量氮气，在微环境风机8的驱动下，氮气经过化学过滤器9的过滤，使冷却腔14中的气流在承载舟7周围形成从右向左的气流场，经过风道13的收集，经过热交换器12(并被冷却后)流回进气腔中，从而实现对承载舟7上的晶圆持续冷却。在冷却过程中，控制装置通过采集口4实时监控冷却腔14内部的压力和氧气浓度，并控制进气管1的进气流量和控压气缸2的状态，以将冷却腔14内部的氧气浓度降低至预设浓度以下，具体地：

[0032] 进气管1先持续通入大流量的氮气，当压力高于设定值时，控压气缸2打开控压排气口3，排掉冷却腔14中的一部分气体，直至压力不高于设定值时，控压气缸2再关闭控压排气口3。多次循环该过程，直至氧气浓度降低至预设浓度以下，吹扫氮气进气管1停止通入大流量的N2，改为通入小流量的N2，并继续监控冷却腔14内部的压力、切换控压气缸2的状态，保持冷却腔14内部的压力不高于设定值。

[0033] 如图2所示，在非控氧降温工艺中，不要求对冷却腔14中的氧气浓度进行控制，进气口气缸10处于缩回状态，微环境进气口11打开，控氧切换气缸5关断热交换器12，同时打开微环境排气口6(微环境排气口6用于将冷却腔14与外界导通，并不需要进行微小的气体控制，因此尺寸远大于控压排气口3)，控压气缸2处于打开状态，将控压排气口3打开。即，进气腔通过微环境进气口11与大气连通，冷却腔14及风道13通过微环境排气口6和控压排气口3与大气连通，从而在微环境风机8的作用下，使大气持续由进气腔流入冷却腔14再通过风道13流出至外界，从而直接利用大气对承载舟7上的晶圆进行冷却。

[0034] 然而，如图3所示，在现有技术中微环境压力控制装置A和排气模式切换装置B分别安装在两个位置，维护、装卸步骤繁琐，并且，排气模式切换装置B安装在冷却腔14中，控氧切换气缸5容易受热流气场的影响，降低了机台的可靠性。

[0035] 为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种排气组件，应用于半导体工艺设备的冷却腔，如图4、图5所示，排气组件包括壳体53、导气盒513、阀板523、第一驱动机构51和第二驱动机构52，壳体53的内部具有排气腔532，导气盒513设置在排气腔532中；排气腔532上形成有第一进气口(隔板536中央的通孔)和第一排气口531，第一进气口用于与冷却腔的出气口连接，第一驱动机构51用于驱动导气盒513运动，以通过导气盒513的一侧表面选择性地封闭第一进气口；导气盒513上形成有第二进气口524和第二排气口(图中导气盒513侧壁上的开口)，第二进气口524形成在导气盒513用于封闭第一进气口的表面上，且第二进气口524位于第一进气口在该表面上的投影内，第二驱动机构52用于驱动阀板
523选择性地封闭第二进气口524。

[0036] 需要说明的是，图4、图5仅用于展示各部件之间的位置及连接关系，并不用于限定第一进气口与第二进气口524的实际尺寸及二者之间的实际比例，在本发明中，第二进气口524用于在控氧降温工艺中进行微量的气体释放，而第一进气口用于在非控氧降温工艺中将半导体工艺设备的冷却腔直接与外界大气(或厂务的排气管道)连通，为增大非控氧降温工艺中的进风量和出风量、提高换热效率，第一进气口需设置为远大于第二进气口524。

[0037] 在本发明中，导气盒513用于封闭排气腔532第一进气口的表面上形成有第二进气口524，且第二进气口524位于第一进气口在该表面上的投影内，从而在导气盒513封闭第一进气口时(即在控氧降温工艺中)，可通过阀板523打开第二进气口524，以使冷却腔的出气口可在控氧降温工艺中通过尺寸较小的第二进气口524向外界进行微量放气，并在非控氧降温工艺中直接通过尺寸较大的第一进气口与外界大气(或厂务的排气管道)连通。

[0038] 具体地，如图6所示，在非控氧降温工艺中，冷却腔的进气端直接与大气连通，第一驱动机构51驱动导气盒513运动，使其表面离开第一进气口，以使冷却腔的出气口通过(匀气腔→)第一进气口→排气腔532→第一排气口531的路径与大气(或厂务的排气管道)连通。

[0039] 如图7、图8所示，在控氧降温工艺中，驱动导气盒513保持封闭第一进气口，冷却腔的进气端持续输入氮气等气体稀释氧气的同时，第二驱动机构52间歇性地驱动阀板523离开第二进气口524，以将第二进气口524打开，进行微量气体释放，维持冷却腔中的正常气压。其中，图7所示为阀板523封闭第二进气口524的状态；图8所示为开启第二进气口524的状态，在此状态下，冷却腔的出气口短暂地通过(匀气腔→)第二进气口524→导气盒513的内腔→第二排气口→排气腔532→第一排气口531的路径向外界大气(或厂务的排气管道)释放微量气体。

[0040] 在本发明中，排气组件包括壳体53、导气盒513和阀板523，导气盒513用于选择性地通过一侧表面封闭排气腔532的第一进气口，而该侧表面上(第一进气口的投影内)形成有可通过阀板523选择性打开的第二进气口524，从而将控氧降温工艺和非控氧降温工艺所需的排气结构集成为同一排气组件，使冷却腔可以通过同一出气口实现控氧降温工艺和非控氧降温工艺中的排气功能，提高了排气结构的集成度，进而提高了组件拆装、维护效率，减小了半导体工艺设备的安装尺寸和维护空间，降低了半导体工艺设备的使用、维护成本。

[0041] 并且，用于驱动相应结构开启或封闭进气口的第一驱动机构51和第二驱动机构52均集成设置在排气组件中，不会直接与风道中的过热气体接触，提高了驱动件的使用寿命，保证了机台的可靠性。

[0042] 为提高排气过程中气流的均匀性和稳定性，作为本发明的一种优选实施方式，如图5所示，排气组件还包括隔板536，隔板536设置在壳体53中，并将壳体53的内腔分隔为匀气腔(图中隔板536下方的部分)和排气腔532(图中隔板536上方的部分)，第一排气口531形成在壳体53(对应于排气腔532的部分)上，第一进气口形成在隔板536上，壳体53(对应于匀气腔的部分)上还形成有总进气口534，第一进气口用于通过匀气腔及总进气口534与冷却腔的出气口连接。

[0043] 在本发明实施例中，壳体53的内腔由隔板536分隔为匀气腔和排气腔532，冷却腔中的气体由出气口先进入匀气腔中，再由匀气腔通过相应的进气口进入排气腔532或导气盒513中，提高了进气口(第一进气口、第二进气口524)附近气压的稳定性，进而提高了排气过程中气流的均匀性和稳定性。

[0044] 作为本发明的一种可选实施方式，该排气组件设置在半导体工艺设备的冷却腔的上方(具体设置在风道13的顶壁上)，总进气口位于壳体53的底壁上，隔板536平行于壳体53的顶壁设置在壳体53的顶壁与底壁之间，第一驱动机构51设置在壳体53的顶壁上，第二进气口524形成在导气盒的底壁上，第二驱动机构52设置在导气盒513的顶壁上。

[0045] 为进一步提高设备集成度，作为本发明的一种优选实施方式，如图5所示，半导体工艺设备还包括采样模组，壳体53对应于匀气腔的表面上形成有采样口535，采样模组用于通过采样口535检测匀气腔中的气体状态。

[0046] 在控氧降温工艺中，第二进气口524仅间歇性打开并进行微量排气，匀气腔中的气压及氧气含量均可与冷却腔保持一致。本发明实施例中在壳体53上设置采样口535，以便将用于检测气体状态的采样模组设置在排气组件中，进一步提高了设备集成度，减小了半导体工艺设备的安装尺寸和维护空间，降低了半导体工艺设备的使用、维护成本。

[0047] 本发明实施例对第一驱动机构51和第二驱动机构52的结构不做具体限定，只要第一驱动机构51和第二驱动机构52能够驱动导气盒513及阀板523沿靠近或远离相应进气口的方向运动即可。例如，为保证传动平稳性，作为本发明的一种优选实施方式，如图5所示，第一驱动机构51包括第一气缸511和第二驱动机构52包括第二气缸521，第一气缸511固定设置在壳体53上，第一气缸511的活塞杆与导气盒513(的顶壁)连接，第二气缸521固定设置在导气盒513上，第二气缸521的活塞杆与阀板523(的顶面)连接。

[0048] 本发明实施例对壳体53及导气盒513的形状不做具体限定，例如，为提高导气盒513与隔板536之间、阀板523与导气盒513的内壁之间作用力的均匀性，优选地，如图5所示，壳体53与导气盒513均为中空的圆柱体形状。相应地，隔板536与阀板523均为圆形板，总进气口534形成在壳体53的底壁上，第一排气口531形成在壳体53的侧壁上，隔板536与壳体53的底壁相对设置，第二进气口524形成在导气盒513的底壁上，第二排气口形成在导气盒513的侧壁上。

[0049] 本发明实施例对两个气缸位于相应腔体的内侧或外侧不做具体限定，例如，考虑到第一气缸511行程较大，为减小壳体53容纳第一驱动机构51所需的体积，并提高第一驱动机构51的拆装、维护效率，优选地，如图5所示，第一气缸511设置在壳体53外并固定在壳体53的顶部，第一气缸511的排气推杆512穿过壳体53的顶壁并与导气盒513固定连接。

[0050] 第二气缸521的行程较小，为节约空间，优选地，如图5所示，第二气缸521设置在导气盒513的内部并固定在导气盒513的顶壁上，第二气缸521的排气推杆522与下方的阀板523固定连接。可选地，第一气缸511的排气推杆512穿过导气盒513的顶壁直接与第二气缸
521(的缸体)固定连接。

[0051] 为提高导气盒513的底壁封闭第二进气口524的气密性，保证控氧降温工艺中压强控制的精确性，作为本发明的一种优选实施方式，如图5所示，排气组件还包括环形密封垫533，环形密封垫533环绕第一进气口设置在隔板536上，用于在第二驱动机构52驱动阀板
523封闭第二进气口524时，与阀板523接触。

[0052] 本发明实施例对环形密封垫533的材料不做具体限定，例如，环形密封垫533可以为橡胶材质。在本发明实施例中，隔板536上设置有环绕第一进气口的环形密封垫533，从而在第二驱动机构52驱动阀板523封闭第二进气口524时，驱动阀板523压紧在环形密封垫533上，将匀气腔与排气腔532隔开，避免冷却腔中的气体在控氧降温工艺中由阀板523与隔板536之间的缝隙及排气腔532泄漏至大气中，从而保证了控氧降温工艺中压强控制的精确性。

[0053] 作为本发明的第二个方面，提供一种半导体工艺设备，如图4所示，该半导体工艺设备包括冷却腔14和本发明实施例提供的排气组件，排气组件的第一进气口与冷却腔14的出气口连接。

[0054] 在本发明提供的半导体工艺设备中，排气组件包括壳体53、导气盒513和阀板523，导气盒513用于选择性地通过一侧表面封闭排气腔532的第一进气口，而该侧表面上形成有可通过阀板523选择性打开的第二进气口524，从而将控氧降温工艺和非控氧降温工艺所需的排气结构集成为同一排气组件，使冷却腔可以通过同一出气口实现控氧降温工艺和非控氧降温工艺中的排气功能，提高了排气结构的集成度，进而提高了组件拆装、维护效率，减小了半导体工艺设备的安装尺寸和维护空间，降低了半导体工艺设备的使用、维护成本。

[0055] 为提高排气过程中气流的均匀性和稳定性，并进一步提高设备集成度，作为本发明的一种优选实施方式，如图4、图5所示，排气组件还包括隔板536，隔板536设置在壳体53中，并将壳体53的内腔分隔为匀气腔和排气腔532，第一排气口531形成在壳体53上，第一进气口形成在隔板536上，壳体53上还形成有总进气口534，第一进气口通过匀气腔及总进气口534与冷却腔的出气口连接。

[0056] 半导体工艺设备还包括采样模组，壳体53对应于匀气腔的表面上形成有采样口535，采样模组用于通过采样口535检测匀气腔中的气体状态。

[0057] 在控氧降温工艺中，第二进气口524仅间歇性打开并进行微量排气，匀气腔中的气压及氧气含量均可与冷却腔保持一致，因此，本发明实施例中在壳体53上设置采样口535，以便将用于检测气体状态的采样模组设置在排气组件中，进一步提高了设备集成度，减小了半导体工艺设备的安装尺寸和维护空间，降低了半导体工艺设备的使用、维护成本。

[0058] 为实现控氧降温工艺和非控氧降温工艺的自动化控制，优选地，半导体工艺设备还包括控制装置，用于控制第一驱动机构51和第二驱动机构52和进气组件工作。

[0059] 在第一驱动机构51包括第一气缸511、第二驱动机构52包括第二气缸521的情况下，控制装置与气缸的控制端电连接，并通过电信号控制各气缸运动。具体地，如图4所示，第一气缸511具有控制端A、控制端B，控制装置与控制端A和控制端B电连接，并通过向控制端A和控制端B发送控制信号的方式，控制第一气缸511的排气推杆512伸出，以使导气盒513封闭第一进气口，或控制第一气缸511的排气推杆512缩回，以使导气盒513远离第一进气口(即开启第一进气口)；第二气缸521具有控制端C、控制端D，控制装置与控制端C和控制端D电连接，并通过向控制端C和控制端D发送控制信号的方式，控制第二气缸521的排气推杆522伸出，以使阀板523封闭第二进气口524，或控制第二气缸521的排气推杆522缩回，以使阀板523远离第二进气口524(即开启第二进气口524)。

[0060] 本发明实施例对半导体工艺设备中的其他结构不作具体限定，例如，可选地，如图4所示，半导体工艺设备还包括进气腔15、进气组件、送风组件和冷却组件，进气组件用于向进气腔15中通入气体，送风组件用于将进气腔15中的气体吹入冷却腔14中，冷却组件用于对由冷却腔流回进气腔15的气体进行冷却。

[0061] 可选地，如图4所示，进气组件包括进气管1和进气气缸10，进气气缸10用于选择性地开启或封闭进气腔15侧壁上的微环境进气口11，进气管1用于向进气腔15中通入气体。送风组件包括微环境风机8和化学过滤器9，化学过滤器9设置在进气腔15与冷却腔14之间，微环境风机8用于将进气腔15中的气体通过化学过滤器9吹入冷却腔14中。

[0062] 冷却腔14包括风道13，风道13覆盖冷却腔14与微环境风机8相对的一侧的内壁，且在该内部对应区域与冷却腔14连通，风道13的一端延伸至设置在冷却腔14中的热交换器12，并通过热交换器12与进气腔15连通，风道13的另一端与冷却腔14的出气口(即图中冷却腔14顶部用于与排气组件连接的开口)连通。

[0063] 作为本发明的第三个方面，提供一种晶圆冷却控制方法，该控制方法应用于本发明实施例提供的半导体工艺设备，控制方法包括：

[0064] 在控氧降温工艺中，控制第一驱动机构51驱动导气盒513封闭第一进气口，向冷却腔14中通入预定冷却气体(如，氮气)，并根据冷却腔14中的气体压力控制第二驱动机构52驱动阀板523开启或封闭第二进气口524；

[0065] 在非控氧降温工艺中，向冷却腔14中通入大气，并控制第一驱动机构51驱动导气盒513远离第一进气口，以将第一进气口打开。

[0066] 在本发明中，排气组件包括壳体53、导气盒513和阀板523，导气盒513用于选择性地通过一侧表面封闭排气腔532的第一进气口，而该侧表面上形成有可通过阀板523选择性打开的第二进气口524，从而将控氧降温工艺和非控氧降温工艺所需的排气结构集成为同一排气组件，使冷却腔可以通过同一出气口实现控氧降温工艺和非控氧降温工艺中的排气功能，提高了排气结构的集成度，进而提高了组件拆装、维护效率，减小了半导体工艺设备的安装尺寸和维护空间，降低了半导体工艺设备的使用、维护成本。

[0067] 为提高排气过程中气流的均匀性和稳定性，并进一步提高设备集成度，作为本发明的一种优选实施方式，如图4、图5所示，排气组件还包括隔板536，隔板536设置在壳体53中，并将壳体53的内腔分隔为匀气腔和排气腔532，第一排气口531形成在壳体53上，第一进气口形成在隔板536上，壳体53上还形成有总进气口534，第一进气口通过匀气腔及总进气口534与冷却腔的出气口连接。

[0068] 半导体工艺设备还包括采样模组，壳体53对应于匀气腔的表面上形成有采样口535，采样模组用于通过采样口535检测匀气腔中的气体状态。

[0069] 在控氧降温工艺中，根据冷却腔14中的气体压力控制第二驱动机构52驱动阀板523开启或封闭第二进气口524的步骤具体包括：

[0070] 通过采样模组获取匀气腔中的气体压力，并在气体压力高于预设压力时，控制第二驱动机构52驱动阀板523远离第二进气口524，以将第二进气口524打开；在气体压力不高于预设压力时，控制第二驱动机构52驱动阀板523封闭第二进气口524。

[0071] 在控氧降温工艺中，控制装置仅在匀气腔(冷却腔14)中的气体压力高于预设压力时短暂开启第二进气口524进行微量排气，使冷却腔14中的气体压力保持在预设压力以下，从而实现在恒压状态下稀释冷却腔14中的氧气，进行控氧降温。

[0072] 为提高控氧效率并避免浪费预设冷却气体，优选地，在控氧降温工艺中，向冷却腔14中通入预定冷却气体，具体包括：

[0073] 控制进气管1以第一流量向进气腔15中通入预设冷却气体，并通过采样模组获取匀气腔中的氧气浓度；

[0074] 当氧气浓度低于预设阈值时，控制进气管1以第二流量向进气腔15中通入预设冷却气体，第一流量大于第二流量。

[0075] 在本发明实施例中，控制装置在控氧降温工艺开始时先控制进气管1以第一流量向进气腔15中通入预设冷却气体，使大量的预设冷却气体(氮气)通过微环境风机8及化学过滤器9涌入冷却腔14中，与冷却腔14中的氧气等气体混合后经第二进气口524排出，从而实现快速降低冷却腔14中的氧气浓度，在氧气浓度低于预设阈值(即符合标准)后，控制进气管1以第二流量向进气腔15中缓慢通入预设冷却气体，从而在提高控氧效率的同时避免了预设冷却气体的浪费，提高了半导体工艺的环保性及机台经济效益。

[0076] 在进气组件包括进气气缸10的情况下，在非控氧降温工艺中，向冷却腔14中通入大气的步骤包括：

[0077] 控制进气气缸10开启进气腔15侧壁上的微环境进气口11。空气由进气腔15侧壁上的微环境进气口11依次进入进气腔15、冷却腔14、风道13，并由第一进气孔快速通过排气腔532排出至厂务的排气管道，从而实现利用空气快速冷却晶圆。

[0078] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。