用于晶圆制造的氦气供应及监测系统的制作方法

本技术涉及晶圆制造，特别是涉及一种用于晶圆制造的氦气供应及监测系统。

背景技术：

1、在半导体工业区中，氦用作生成锗和硅晶体管的保护气，某些混合气的底气，清洗、屏蔽和加压系统的惰性气体，气相色谱载气，焊接保护气。氦气(he)是一种从天然气收集中提取的惰性气体，无色无味。化学性质不活泼。液化后氦可获得接近绝对温度(-273摄氏度)。因为氦气是惰性气体，因此在硅周围表面可以防止发生不必要反应，它可以有效地将热量传导出去，这有助于在制造过程中控制硅的温度，并使半导体的小型化成为可能。另外，高纯度氦气能够在芯片生产过程中保证芯片不会氧化，对芯片起到保护的作用，如果没有氦气的保护，那么芯片生产链中的单晶硅便有可能会遭受到极大损害，从而影响芯片的生产。

2、在晶圆制造过程中，设备端氦气泄露量上下波动频繁，只能依据检测出的缺陷值对氦气供应中的氦气进行调控，而且氦气通入过程中，氦气流量偏少或者各种阀出现问题会出现以下情况：

3、当两位三通换向阀出现损坏或半损坏状态时，设备无法真实反映两位三通换向阀状态是否正常；且气动阀处于半损坏状态时，因为无法及时识别流通的氦气流量变少或者流通的氦气出现时有时无的问题，故而会导致晶圆背面受热不均匀、烧焦的问题。

4、当电磁阀封闭性不好或连接处密封性衰减出现压力减弱时，未打开气动阀会导致氦气不流通。

5、另外，当存在24v电压正常供给且电磁阀反馈信号正常时，若电磁阀或连接处出现密封性问题，会导致压力变低进而导致气动阀不能完全打开，造成氦气流量变少，甚至出现时有时无的情况，这种情况也会导致晶圆背面受热不均匀的问题

6、总之，不能有效将氦气通入反应的真空腔室会导致晶圆制造过程中背面温度冷却异常(受热不均、烧焦)或表面电弧的问题。

7、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，用于解决现有技术中晶圆制造过程中反应的真空腔室内晶圆表背面冷却异常或表面出现电弧导致晶圆质量不良的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，包括储气结构、进气管路、输入管路、输出管路和控制模块；

3、所述储气结构储存氦气；

4、所述进气管路的输入连接所述储气结构，所述进气管路的输出连接所述输入管路的输入，氦气经所述进气管路流入所述输入管路；

5、所述输入管路的输出连接晶圆制造的真空腔室的进气口，所述氦气经过所述输入管路进入所述真空腔室内对晶圆进行冷却；所述输入管路包括检测单元，所述检测单元对氦气进行检测；

6、所述输出管路将所述真空腔室内经过晶圆的氦气排出；

7、所述控制模块连接所述输入管路和所述输出管路，所述控制模块用于控制所述输入管路的导通状态和所述输出管路的导通状态，以使氦气流经所述输入管路或所述输出管路，且所述控制模块根据氦气检测结果反馈控制输入管路中的氦气。

8、优选地，所述控制模块包括第一电磁阀、两位三通换向阀和压力传感器；

9、所述压力传感器的一端连接所述第一电磁阀，所述压力传感器的另一端连接所述两位三通换向阀的控制端，所述两位三通换向阀的第一端连接所述进气管路，所述两位三通换向阀的第二端连接所述输入管路，所述两位三通换向阀的第三端连接所述输出管路；

10、所述第一电磁阀受控利用外部的动力供气驱动所述两位三通换向阀的开启，所述压力传感器对所述动力供气的压力进行检测。

11、优选地，受控开启两位三通换向阀的第二端时，所述进气管路与所述输入管路连通，以使氦气通过所述输入管路流入所述真空腔室；受控开启两位三通换向阀的第三端时，导通所述输出管路，以使所述真空腔室内的氦气排出。

12、优选地，所述进气管路包括第一气动阀和手动开关；

13、所述手动开关连接所述储气结构，以使氦气能够从所述储气结构流出；

14、所述第一气动阀受控打开以使氦气在进气管路中流通。

15、优选地，所述输入管路还包括空气过滤器；所述空气过滤器一端连接检测单元，另一端连接所述进气管路的输出端；所述空气过滤器对氦气进行过滤。

16、优选地，所述检测单元包括数显流量计和压力计；

17、所述数显流量计对所述输入管路中氦气的流量进行监测得到流量数据；

18、所述压力计对所述输入管路中氦气的压力进行监测得到压力数据。

19、优选地，所述输入管路包括中心管路和边缘管路；

20、中心管路上的检测单元包括第一压力计和第一数显流量计，边缘管路上的检测单元包括第二压力计和第二数显流量计。

21、优选地，所述进气管路还包括主进气管路和辅进气管路；

22、所述主进气管路和所述辅进气管路上均设置有流量传感器和压力计传感器；

23、所述流量传感器分别对所述主进气管路与所述辅进气管路的氦气进行流量检测；

24、所述压力计传感器分别对所述主进气管路与所述辅进气管路的氦气进行压力检测。

25、优选地，还包括针阀和第二气动阀；所述针阀一端连接所述主进气管路，另一端连接第二气动阀；所述第二气动阀受控开启能够使主进气管路中的氦气泄露。

26、优选地，所述控制模块还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀连接进气管路中的第一气动阀和所述第二气动阀，所述第二电磁阀为所述第一气动阀或所述第二气动阀提供驱动开启的动力供气。

27、如上所述，本实用新型的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，具有以下有益效果：

28、本实用新型提供一种用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，在需要氦气通入真空腔室时，通过控制模块控制输入管路的导通，将氦气经过输入管路输入至真空腔室；通过输入管路上的检测单元实现对氦气的检测，进而基于检测结果对输入管路中的氦气进行控制，从而实现真空腔室内晶圆制造的冷却降温达到晶圆背面受热均匀，进而保证晶圆的生产制造质量；并且控制模块还会控制真空腔室内的氦气排出，以使腔室内的氦气流通，达到能够持续冷却的效果避免晶圆表面出现电弧。

技术特征：

1.一种用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，包括储气结构、进气管路、输入管路、输出管路和控制模块；

2.根据权利要求1所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，所述控制模块包括第一电磁阀、两位三通换向阀和压力传感器；

3.根据权利要求2所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，受控开启两位三通换向阀的第二端时，所述进气管路与所述输入管路连通，以使氦气通过所述输入管路流入所述真空腔室；受控开启两位三通换向阀的第三端时，导通所述输出管路，以使所述真空腔室内的氦气排出。

4.根据权利要求1所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，所述进气管路包括第一气动阀和手动开关；

5.根据权利要求1所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，所述输入管路还包括空气过滤器；所述空气过滤器一端连接检测单元，另一端连接所述进气管路的输出端；所述空气过滤器对氦气进行过滤。

6.根据权利要求1所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，所述检测单元包括数显流量计和压力计；

7.根据权利要求1所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，所述输入管路包括中心管路和边缘管路；

8.根据权利要求1所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，所述进气管路还包括主进气管路和辅进气管路；

9.根据权利要求8所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，还包括针阀和第二气动阀；所述针阀一端连接所述主进气管路，另一端连接第二气动阀；所述第二气动阀受控开启能够使主进气管路中的氦气泄露。

10.根据权利要求9所述的用于晶圆制造的氦气供应及监测系统，其特征在于，所述控制模块还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀连接进气管路中的第一气动阀和所述第二气动阀，所述第二电磁阀为所述第一气动阀或所述第二气动阀提供驱动开启的动力供气。

技术总结
本技术提供一种用于晶圆制造的氦气供应及监测系统包括储气结构、进气管路、输入管路、输出管路和控制模块；储气结构中的氦气经进气管路通入输入管路；输入管路的输出连接晶圆制造的真空腔室的进气口，所述氦气经过所述输入管路进入真空腔室内对晶圆进行冷却；所述输入管路包括检测单元，所述检测单元对氦气进行检测；所述输出管路将所述真空腔室内经过晶圆的氦气排出；所述控制模块控制所述输入管路的导通状态和所述输出管路的导通状态，以使氦气流经所述输入管路或所述输出管路，且所述控制模块根据氦气检测结果反馈控制输入管路中的氦气。本技术能够对氦气进行检测并对真空腔室内的晶圆循环冷却降温，进而保证晶圆的生产制造质量。

技术研发人员：程毅敏
受保护的技术使用者：芯恩（青岛）集成电路有限公司
技术研发日：20230823
技术公布日：2024/1/15