一种用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统。


背景技术：

2.在半导体制造工艺中，采用等离子清洁的方法对晶圆上半导体结构表面进行预清洁处理，等离子清洁工艺目前主要分为两种，一种是真空等离子清洁工艺，一种是大气等离子清洁工艺。
3.真空等离子清洁装置需要完全封闭的腔室且腔室必须为真空环境，导致其难以兼容运动模块，且在流水线体的适配性上有一定的难度；大气等离子清洁装置无需封闭腔室，可兼容运动模块，并能很好地适配流水线体，但存在产品在清洁中会被再次氧化和污染的问题。
4.因此，需要提供一种简化生产设备结构，并可使工作腔室达到一个低氧气浓度的惰性环境，避免产品在清洁中被再次氧化的设备。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种新型的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，以解决现有技术中大气等离子清洁装置在产品清洁中会被再次氧化和污染的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型所采用了下述的技术方案：
7.一种用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，用于对大气等离子清洁装置的工作腔室填充惰性气体，包括稳压模块、过滤模块、气体填充模块、工作腔室、检测模块及腔室排气模块，所述稳压模块设置在所述工作腔室的上侧，惰性气源通过连接管道与所述稳压模块连接，所述过滤模块和气体填充模块设置在所述工作腔室的下侧，所述稳压模块通过连接管道与所述过滤模块连通，所述过滤模块通过所述气体填充模块与所述工作腔室连通，以将惰性气源输入的惰性气体稳压过滤后传入工作腔室内；所述检测模块设置在所述工作腔室的上侧，所述腔室排气模块设置在所述工作腔室的侧边，并分别与所述工作腔室连通，以稳定工作腔室内惰性环境和正压环境。
8.进一步的，所述工作腔室包括腔体安装架、工作腔体、手套操作模组及开合门体，所述工作腔体安装在所述腔体安装架上，所述手套操作模组及开合门体设置在所述工作腔体的同一侧，且所述手套操作模组位于所述开合门体的下侧。
9.进一步的，所述工作腔体远离所述开合门体的一侧设有除尘模块，所述除尘模块包括第一除尘组件、第二除尘组件及除尘风机组件，所述第一除尘组件设置的入风口和所述第二除尘组件设置的出风口，分别与所述工作腔体连通，所述第一除尘组件和所述第二除尘组件通过所述除尘风机组件连通。
10.进一步的，所述工作腔室的侧边设有控制模块，所述控制模块分别与所述气体填
充模块、检测模块及腔室排气模块连接，以调整气体填充流量和腔室排气流量。
11.进一步的，所述控制模块包括机座连接组件和设置在机座连接组件上的主控机，所述机座连接组件包括连接件、转动调节件及机座，所述连接件的一端与所述工作腔室的侧壁上设置的安装部连接，所述连接件的另一端通过转动调节件与所述机座连接，以通过转动调节件调整所述机座与工作腔室之间的角度。
12.进一步的，所述稳压模块为调压阀件或比例阀件，以将惰性气源输入的惰性气体稳定在设定压力后传入工作腔室内。
13.进一步的，所述过滤模块为气体过滤器，过滤惰性气源输入的惰性气体。
14.进一步的，所述气体填充模块包括第一控制阀体和第一传感器件，所述过滤模块依次通过所述第一控制阀体和第一传感器件与所述工作腔室连通，所述第一控制阀体和第一传感器件分别与所述控制模块连接。
15.进一步的，所述检测模块包括氧气浓度分析仪和压差传感器，所述氧气浓度分析仪和压差传感器分别与控制模块连接。
16.进一步的，所述腔室排气模块包括第二控制阀体和第二传感器件，并连通于所述工作腔室的出气口，所述第二控制阀体和第二传感器件分别与所述控制模块连接。
17.相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本实用新型通过向大气等离子清洁装置的工作腔室填充惰性气体，并动态控制填充流量和排气流量的方式，使工作腔室达到一个低氧气浓度的惰性环境，避免产品在清洁中被再次氧化；可根据不同需求，将腔室自动调节至对应的惰性环境等级；使工作腔室内部不受外部环境的影响，避免产品在清洁中被再次污染，具有很好的市场应用价值。
附图说明
18.图1是本实用新型的一个实施例的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统的框架图；
19.图2为本实用新型的图1实施例的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统的结构示意图；
20.图3为本实用新型的图1实施例的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统的逻辑框架示意图；
21.图中，1、稳压模块；2、过滤模块；3、气体填充模块；4、工作腔室；41、腔体安装架；42、工作腔体；43、手套操作模组；44、开合门体；5、腔室排气模块；6、检测模块；7、控制模块；8、除尘模块；81、第一除尘组件；82、除尘风机组件；83、第二除尘组件。
具体实施方式
22.为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
23.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接
到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“安装”、“固定”、“顶部”、“连接”以及类似的表述只是为了说明的目的。
24.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
25.本实用新型的一个实施例是，如图1、2所示，该用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，应用于半导体技术领域，用于对大气等离子清洁装置的工作腔室4填充惰性气体，包括稳压模块1、过滤模块2、气体填充模块3、工作腔室4、检测模块6及腔室排气模块5，所述稳压模块1设置在所述工作腔室4的上侧，惰性气源通过连接管道与所述稳压模块1连接，所述过滤模块2和气体填充模块3设置在所述工作腔室4的下侧，所述稳压模块1通过连接管道与所述过滤模块2连通，所述过滤模块2通过所述气体填充模块3与所述工作腔室4连通，以将惰性气源输入的惰性气体稳压过滤后传入工作腔室4内；所述检测模块6设置在所述工作腔室4的上侧，所述腔室排气模块5设置在所述工作腔室4的侧边，并分别与所述工作腔室4连通，以稳定工作腔室4内惰性环境和正压环境。
26.具体的，该用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，可应用于有惰性环境需求的半导体等相关行业，通过一种腔室惰性环境控制系统使等离子清洁装置的工作腔室4保持一个稳定的惰性环境，并确保工作腔室4内部不受外部环境的影响，避免产品在清洁中被再次氧化和污染的问题，同时可实现惰性气体的最低消耗，节约惰性气体，降低工艺成本。
27.本实施例中的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，通过向大气等离子清洁装置的工作腔室4填充惰性气体，并动态控制填充流量和排气流量的方式，实现：使工作腔室4达到一个低氧气浓度的惰性环境，避免产品在清洁中被再次氧化的问题；基于实际工艺的不同需求，将腔室自动调节至对应的惰性环境等级；使工作腔室4内部不受外部环境的影响，避免产品在清洁中被再次污染的问题；在达到工艺需求的同时，使惰性气体的消耗量最低，节约惰性气体，降低工艺成本；
28.其控制原理是：根据工作腔室4中的氧气浓度和工作腔室4内外的压差，动态控制向工作腔室4中填充惰性气体的流量和工作腔室4的排气流量，实现以最低的惰性气体消耗量使工作腔室4稳定保持在工艺需求的惰性环境等级，同时使工作腔室4内部保持一个稳定的正压环境，确保工作腔室4内部不受外部环境的影响；从而避免产品在清洁中被再次氧化和污染的问题。
29.本实施例中，如图2所示，所述工作腔室4包括腔体安装架41、工作腔体42、手套操作模组43及开合门体44，所述工作腔体42安装在所述腔体安装架41上，所述手套操作模组43及开合门体44设置在所述工作腔体42的同一侧，且所述手套操作模组43位于所述开合门体44的下侧。
30.具体实施时，所述手套操作模组43及开合门体44设置在所述工作腔体42的前侧，且所述手套操作模组43位于所述开合门体44的下侧；所述稳压模块1设置在所述工作腔体42顶部的前侧，所述过滤模块2和气体填充模块3设置在所述工作腔体42的底部，并位于腔体安装架41左侧内部，惰性气源通过连接管道依次与所述稳压模块1、过滤模块2、气体填充模块3及工作腔体42连通，以将惰性气源输入的惰性气体先稳压过滤，再按流量需求进行调
节后，传入工作腔体42；所述检测模块6设置在所述工作腔体42顶部的后侧，所述腔室排气模块5设置在所述工作腔体42的右侧，并分别通过连接管道与工作腔体42连通，以根据工作腔体42内的氧气浓度和腔室内外的压差，来调整排气流量，确保工作腔体42内惰性环境和正压环境稳定，不受外部环境的影响，有效避免产品在清洁过程中被再次氧化和污染的问题。
31.本实施例中，如图2所示，所述工作腔体42远离所述开合门体44的一侧设有除尘模块8，所述除尘模块8包括第一除尘组件81、第二除尘组件83及除尘风机组件82，所述第一除尘组件81设置的入风口和所述第二除尘组件83设置的出风口，分别与所述工作腔体42连通，所述第一除尘组件81和所述第二除尘组件83通过所述除尘风机组件82连通。
32.具体的，所述除尘风机组件82包括除尘风机和与所述除尘风机连接的除尘风管，所述第一除尘组件81和所述第二除尘组件83通过除尘风管连通。所述第一除尘组件81包括除尘框架及围绕除尘框架设置的防静电过滤网格布。通过所述除尘风机组件82将所述工作腔体42的空气通过所述第一除尘组件81设置的入风口吸入，经过除尘风管传入第二除尘组件83，再由第二除尘组件83的出风口送入工作腔体42内，以此形成一个循环，以将工作腔体42内空气中的灰尘颗粒进行过滤。
33.具体实施时，由于随着所述开合门体44的开合，工作腔体42内环境会与外部环境接触，外围的空气中的灰尘颗粒会进入工作腔体42内，在对大气等离子清洁装置的工作腔室4填充惰性气体之前，先开启除尘模块8，所述工作腔体42的空气通过所述第一除尘组件81设置的入风口吸入，通过第一除尘组件81进行第一次过滤，再经过除尘风管传入第二除尘组件83，以进行第二次过滤，再送入工作腔体42内，之后再向工作腔体42内填充惰性气体。
34.本实施例中，如图2所示，所述工作腔室4的侧边设有控制模块7，所述控制模块7分别与所述气体填充模块3、检测模块6及腔室排气模块5连接，以调整气体填充流量和腔室排气流量。
35.本实施例中，所述控制模块7包括机座连接组件和设置在机座连接组件上的主控机，所述机座连接组件包括连接件、转动调节件及机座，所述连接件的一端与所述工作腔室4的侧壁上设置的安装部连接，所述连接件的另一端通过转动调节件与所述机座连接，以通过转动调节件调整所述机座与工作腔室4之间的角度。
36.具体实施时，所述转动调节件包括转动块和限位块，所述连接件的一端与所述工作腔室4的右侧壁上设置的安装部转动连接，所述转动块套设在所述连接件的另一端，所述转动块沿其周侧设置行程口，所述限位块安装在所述机座上，并位于所述转动块的行程口内，以使所述机座沿着所述行程口转动，以调整所述机座与工作腔室4之间的角度，以便于工作人员使用主控机，设定实际工艺需要的惰性环境等级和正压环境等级，实时接收检测模块6的反馈，动态控制气体填充模块3和腔室排气模块5，使工作腔室4稳定保持在设定的惰性环境等级和正压环境等级，同时整定出最小的惰性气体耗气量。
37.本实施例中，所述稳压模块1为调压阀件或比例阀件，以将惰性气源输入的惰性气体稳定在设定压力后传入工作腔室4内。
38.具体实施时，所述稳压模块1选用手动调压阀、电气比例阀或气动三联件，将惰性气源稳定在设置压力后输出给系统。
39.本实施例中，所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述过滤模块2为气体过滤器，过滤惰性气源输入的惰性气体。
40.具体实施时，所述过滤模块2选用100级洁净型气体过滤模块2，可根据实际工艺需求选择其他合适的过滤模块2，过滤输入的惰性气体，避免对产品造成二次污染。
41.本实施例中，所述气体填充模块3包括第一控制阀体和第一传感器件，所述过滤模块2依次通过所述第一控制阀体和第一传感器件与所述工作腔室4连通，所述第一控制阀体和第一传感器件分别与所述控制模块7连接。
42.具体实施时，所述第一控制阀体为压力型或流量型电气比例阀，或者选用压力型或流量型伺服阀；所述第一传感器件为流量传感器，通过流量传感器检测实际流量，同时将流量值实时反馈给控制模块7，由控制模块7控制第一控制阀体调整惰性气体的填充流量，实现对填充流量的闭环控制。
43.本实施例中，所述检测模块6包括氧气浓度分析仪和压差传感器，所述氧气浓度分析仪和压差传感器分别与控制模块7连接。
44.具体实施时，通过所述氧气浓度分析仪和压差传感器检测工作腔室4内的氧气浓度和腔室内外的压差，并实时反馈给控制模块7；氧气浓度反映腔室内部的惰性环境等级，腔室内外的压差反映腔室内部是是否为正压环境。
45.本实施例中，所述腔室排气模块5包括第二控制阀体和第二传感器件，并连通于所述工作腔室4的出气口，所述第二控制阀体和第二传感器件分别与所述控制模块7连接。
46.具体实施时，所述第二控制阀体为压力型或流量型电气比例阀，或者选用压力型或流量型伺服阀；所述第二传感器件为流量传感器，通过流量传感器检测实际排气流量，同时将流量值实时反馈给控制模块7，由控制模块7控制第二控制阀体调整工作腔室4的排气流量，实现对排气流量的闭环控制。
47.本实施例中的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其工作原理，如图3所示，根据实际等离子清洁工艺的要求，通过控制模块7设定工作腔室4的惰性环境等级和正压环境等级，比如设定工作腔室4的惰性环境等级为：1000ppm氧气浓度；设定工作腔室4的正压环境为：100pa内外压差；然后控制模块7会根据检测模块6实时反馈的工作腔室4内的氧气浓度值和内外压差值动态调节惰性气体填充流量和腔室排气流量，使工作腔室4内的氧气浓度值和内外压差值达到并保持在设定值范围内，同时基于内部算法整定出最佳的惰性气体填充流量和腔室排气流量，减少惰性气体的耗气量，降低工艺成本。整个系统实时反馈，动态调节，确保工作腔室4内惰性环境和正压环境稳定，不受外部环境的影响，有效避免产品在清洁过程中被再次氧化和污染的问题。
48.需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，用于对大气等离子清洁装置的工作腔室(4)填充惰性气体，其特征在于：包括稳压模块(1)、过滤模块(2)、气体填充模块(3)、工作腔室(4)、检测模块(6)及腔室排气模块(5)，所述稳压模块(1)设置在所述工作腔室(4)的上侧，惰性气源通过连接管道与所述稳压模块(1)连接，所述过滤模块(2)和气体填充模块(3)设置在所述工作腔室(4)的下侧，所述稳压模块(1)通过连接管道与所述过滤模块(2)连通，所述过滤模块(2)通过所述气体填充模块(3)与所述工作腔室(4)连通，以将惰性气源输入的惰性气体稳压过滤后传入工作腔室(4)内；所述检测模块(6)设置在所述工作腔室(4)的上侧，所述腔室排气模块(5)设置在所述工作腔室(4)的侧边，并分别与所述工作腔室(4)连通，以稳定工作腔室(4)内惰性环境和正压环境。2.根据权利要求1所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述工作腔室(4)包括腔体安装架(41)、工作腔体(42)、手套操作模组(43)及开合门体(44)，所述工作腔体(42)安装在所述腔体安装架(41)上，所述手套操作模组(43)及开合门体(44)设置在所述工作腔体(42)的同一侧，且所述手套操作模组(43)位于所述开合门体(44)的下侧。3.根据权利要求2所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述工作腔体(42)远离所述开合门体(44)的一侧设有除尘模块(8)，所述除尘模块(8)包括第一除尘组件(81)、第二除尘组件(83)及除尘风机组件(82)，所述第一除尘组件(81)设置的入风口和所述第二除尘组件(83)设置的出风口，分别与所述工作腔体(42)连通，所述第一除尘组件(81)和所述第二除尘组件(83)通过所述除尘风机组件(82)连通。4.根据权利要求1所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述工作腔室(4)的侧边设有控制模块(7)，所述控制模块(7)分别与所述气体填充模块(3)、检测模块(6)及腔室排气模块(5)连接，以调整气体填充流量和腔室排气流量。5.根据权利要求4所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述控制模块(7)包括机座连接组件和设置在机座连接组件上的主控机，所述机座连接组件包括连接件、转动调节件及机座，所述连接件的一端与所述工作腔室(4)的侧壁上设置的安装部连接，所述连接件的另一端通过转动调节件与所述机座连接，以通过转动调节件调整所述机座与工作腔室(4)之间的角度。6.根据权利要求4所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述稳压模块(1)为调压阀件或比例阀件，以将惰性气源输入的惰性气体稳定在设定压力后传入工作腔室(4)内。7.根据权利要求4所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述过滤模块(2)为气体过滤器，过滤惰性气源输入的惰性气体。8.根据权利要求4所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述气体填充模块(3)包括第一控制阀体和第一传感器件，所述过滤模块(2)依次通过所述第一控制阀体和第一传感器件与所述工作腔室(4)连通，所述第一控制阀体和第一传感器件分别与所述控制模块(7)连接。9.根据权利要求4所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述检测模块(6)包括氧气浓度分析仪和压差传感器，所述氧气浓度分析仪和压差传感器分别与控制模块(7)连接。
10.根据权利要求4所述的用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，其特征在于，所述腔室排气模块(5)包括第二控制阀体和第二传感器件，并连通于所述工作腔室(4)的出气口，所述第二控制阀体和第二传感器件分别与所述控制模块(7)连接。

技术总结
本实用新型涉及半导体技术领域，并公开了一种用于等离子清洁装置的腔室惰性环境控制系统，包括稳压模块、过滤模块、气体填充模块、工作腔室、检测模块及腔室排气模块，稳压模块设置在工作腔室的上侧，惰性气源通过连接管道与稳压模块连接，过滤模块和气体填充模块设置在工作腔室的下侧，稳压模块通过连接管道与过滤模块连通，过滤模块通过气体填充模块与工作腔室连通，以将惰性气源输入的惰性气体稳压过滤后传入工作腔室内；检测模块设置在工作腔室的上侧，腔室排气模块设置在工作腔室的侧边，并分别与工作腔室连通，以稳定工作腔室内惰性环境和正压环境。该方案可使工作腔室达到一个低氧气浓度的惰性环境，避免产品在清洁中被再次氧化。次氧化。次氧化。


技术研发人员：李钟铃 黄永宁 张翔
受保护的技术使用者：深圳市轴心自控技术有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/9/3