一種安全輸送冷卻氣體的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種安全輸送冷卻氣體的裝置，在所述冷卻氣體輸送管道和所述導體連接器的連接端設置一管道分隔裝置，將所述冷卻氣體輸送管道的內徑分隔為若干路口徑小于0.5毫米的氣體輸送通道。利用帕邢定律和帕邢曲線知：擊穿電壓U（千伏）是電極距離d（厘米）和氣壓P（托）乘積的函數，在所述冷卻氣體輸送管道內部氣壓一定的前提下減小電極距離將電極距離d（厘米）和氣壓P（托）乘積移到冷卻氣體所能承受的擊穿電壓較大的一側，從而提高冷卻氣體所能承受的擊穿電壓，實現冷卻氣體的安全輸送。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及半導體器件的制造領域，尤其涉及一種輸送冷卻氣體的氣體管道

技術介紹
在半導體設備的制造過程中，例如蝕刻、沉積、氧化、濺射等處理過程中，通常會利用等離子體對基片(半導體晶片、玻璃基片等)進行處理。一般地，對于等離子體處理裝置來說，作為生成等離子體的方式，在高頻放電方式的等離子體處理裝置中，包括電容耦合型等離子體反應器和電感耦合型等離子體反應器。所述的電容耦合型反應器通常配置有上部電極和下部電極，優選地這兩個電極平行設置。而且，通常在下部電極之上載置被處理基片，經由整合器將等離子體生成用的高頻電源施加于上部電極或者下部電極。通過由該高頻電源所生成的高頻電場來使反應氣體的外部電子加速，從而產生等離子體對基片進行等離子處理。等離子體對基片進行處理時會產生很高的熱量，導致基片溫度較高，為了降低基片溫度，所述下部電極內部通常設置有熱交換器對所述基片進行冷卻。所述的下部電極通常包括一個靜電吸盤，所述靜電吸盤的運行需要施加高壓DC功率以卡緊基片。為了提高基片熱量向下部電極傳導的效率，可以向基片和靜電吸盤之間提供冷卻氣體，然而，高壓DC或RF功率之一會轉而將氦激勵到電子能夠逸出氦原子鍵的點，由此生成等離子體，氣體氦轉變為氦等離子體的時間通常稱為“點燃”。由于輸送冷卻氣體的管道通常為絕緣材料，常用的如特氟龍等材質的塑料，當管道內存在等離子體時，塑料材質的管道很容易被擊穿，不僅增加了成本，同時破壞了等離子體反應腔的真空結構，降低了待處理基片的加工合格率。
技術實現思路
為了解決上述問題，本技術提供一種安全輸送冷卻氣體的管道，包括一冷卻氣體輸送管道，所述冷卻氣體輸送管道通過一導體連接器與所處等離子體刻蝕室的下電極連接，所述冷卻氣體輸送管道和所述導體連接器的連接端包括一管道分隔裝置，所述管道分隔裝置至少部分的位于所述冷卻氣體輸送管道內部，與所述冷卻氣體輸送管道形成若干路氣體輸送通道，所述管道分隔裝置距離所述下電極較近的一端位于所述導體連接器內部，另一端位于所述導體連接器外部，所述若干路氣體輸送通道口徑小于O. 5毫米。所述冷卻氣體輸送管道內的氣壓范圍為10托-50托。所述冷卻氣體輸送管道的內徑為2毫米-3毫米。進一步的，所述管道分隔裝置為一段多孔管道，所述多孔管道位于所述冷卻氣體輸送管道內部，所述多孔管道的孔徑小于O. 5毫米，長度大于5毫米。進一步的，所述管道分隔裝置也可以為若干根內徑較小的管道，所述若干根內徑較小的管道位于所述冷卻氣體輸送管道內部，其內徑小于O. 5毫米，長度大于5毫米。進一步的，所述管道分隔裝置還可以為設置在所述冷卻氣體輸送管道內部的若干分隔板，所述分隔板互相交叉，與所述冷卻氣體輸送管道形成若干路氣體輸送通道，所述若干路氣體輸送通道口徑小于O. 5毫米。進一步的，所述管道分隔裝置兩端分別設置緊固裝置。進一步的，所述導體連接器為金屬材質，所述導體連接器與所述下電極焊接在一起。進一步的，所述管道分隔裝置和所述冷卻氣體輸送管道為絕緣材料，例如，特氟龍材料。進一步的，所述冷卻氣體輸送管道內的冷卻氣體可以承受超過3000伏的擊穿電壓。根據本技術所提供的輸送冷卻氣體的裝置，通過在所述冷卻氣體輸送管道和所述導體連接器的連接端設置一管道分隔裝置，將所述冷卻氣體輸送管道的內徑分隔為若干路口徑小于O. 5毫米的氣體輸送通道。利用帕邢定律和帕邢曲線擊穿電壓U (千伏)是電極距離d (厘米)和氣壓P (托)乘積的函數，在所述冷卻氣體輸送管道內部氣壓一定的前提下減小電極距離將電極距離d (厘米)和氣壓P (托)乘積移到冷卻氣體所能承受的擊穿電壓較大的一側，從而提高冷卻氣體所能承受的擊穿電壓，實現冷卻氣體的安全輸送。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對 非限制性實施例所作的詳細描述，本技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯圖1示出本技術所述安全輸送冷卻氣體的裝置所處等離子體刻蝕室的結構示意圖；圖2示出所述冷卻氣體輸送管道結構示意圖；圖3示出氦氣的帕邢曲線示意圖；圖4示出管道分隔裝置的一種實施例結構示意圖；圖5示出管道分隔裝置的另一種實施例結構示意圖；圖6示出管道分隔裝置的另一種實施例結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖，對本技術的具體實施方式進行說明。圖1示出本技術提供的安全輸送冷卻氣體的裝置所處的等離子體刻蝕室內部結構示意圖，所述等離子體刻蝕室包括等離子體反應腔100，反應腔100內部設置下電極30用以支撐待處理基片40，下電極30通過射頻功率(RF)匹配電路12連接一射頻功率源10，以激勵等離子體反應腔100內的反應氣體生成等離子體，從而對待處理基片40進行刻蝕處理。下電極30上方設置一靜電吸盤32，對靜電吸盤32施加高壓DC，通過產生的靜電引力卡緊待處理基片40，以防止待處理基片40在刻蝕過程中發生滑動，影響刻蝕效果。由于反應氣體生成等離子體的過程會在待處理基片40表面產生很高的熱量，為了維持待處理基片40表面的溫度在所需的范圍內，通常需要在其支撐裝置即下電極30內部設置熱交換器(圖中未示出)。本技術所述輸送冷卻氣體的裝置50用于向等離子體刻蝕室的靜電吸盤32和待處理基片40間提供冷卻氣體，所述冷卻氣體可以提高待處理基片40的熱量向下電極30傳導的效率，保證待處理基片40的溫度恒定。然而，高壓DC或大功率RF都會將冷卻氣體激勵到電子能夠逸出原子鍵的點，由此生成等離子體，由于輸送冷卻氣體的管道通常為絕緣材料，常用的如特氟龍等材質的塑料，當管道內存在等離子體時，塑料材質的管道很容易被擊穿，不僅增加了更換成本，同時破壞了等離子體反應腔100內的真空結構，降低了待處理基片的加工合格率。冷卻氣體轉變為等離子體的過程通常稱為“點燃”。圖2示出本技術所述輸送冷卻氣體的裝置50結構示意圖，包括一冷卻氣體輸送管道54,冷卻氣體輸送管道54通過一導體連接器52與下電極30連接,下電極30內部設有冷卻氣體通道(圖中未示出)，可以將冷卻氣體輸送到靜電吸盤32和待處理基片40之間。所述的冷卻氣體可以有多種，本實施例采用氦氣作為冷卻氣體。為了保證下電極電場的分布不受影響，同時為了更好的將冷卻氣體輸送管道54和下電極30連接，本實施例采用的導體連接器52為金屬材質，導體連接器52包括與下電極30連接的的連接端52a和與冷卻氣體輸送管道54連接的連接端52b。連接端52a可以通過焊接的方式和下電極30連接。導體連接器52由于直接和下電極30接觸，其電勢和連接射頻功率源的下電極電勢相等，故會在連接端52b形成場強極強的電磁場，連接端52b處的電壓極高，很容易將與之連接的冷卻氣體輸送管道54內的冷卻氣體“點燃”。根據德國物理學家弗里德里?！づ列辖⒌呐列隙?，1889年帕邢根據平行平板電極的間隙擊穿試驗結果得出均勻電場氣體間隙擊穿電壓、間隙距離和氣壓間存在一定的函數關系，表達為擊穿電壓U (千伏)是電極距離d (厘米)和氣壓P (托)乘積的函數。圖3示出氦氣的帕邢曲線示意圖，由曲線可見，電極距離和氣壓都是決定輸氣管道內擊穿電壓大小的因素。在本技術中，冷卻氣體輸送管道54內的氣壓范圍為10托一50托，氣體輸送管道的內徑為2毫米-3毫米，將氣體輸送管道的內壁看做兩電極，電極距離d (厘米)和氣 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種安全輸送冷卻氣體的裝置，包括一冷卻氣體輸送管道，所述冷卻氣體輸送管道通過一導體連接器與所處等離子體刻蝕室的下電極連接，其特征在于：所述冷卻氣體輸送管道和所述導體連接器的連接端包括一管道分隔裝置，所述管道分隔裝置至少部分的位于所述冷卻氣體輸送管道內部，與所述冷卻氣體輸送管道形成若干路氣體輸送通道，所述管道分隔裝置距離所述下電極較近的一端位于所述導體連接器內部，另一端位于所述導體連接器外部，所述若干路氣體輸送通道口徑小于0.5毫米。

【技術特征摘要】
1.一種安全輸送冷卻氣體的裝置，包括一冷卻氣體輸送管道，所述冷卻氣體輸送管道通過一導體連接器與所處等離子體刻蝕室的下電極連接，其特征在于所述冷卻氣體輸送管道和所述導體連接器的連接端包括一管道分隔裝置，所述管道分隔裝置至少部分的位于所述冷卻氣體輸送管道內部，與所述冷卻氣體輸送管道形成若干路氣體輸送通道，所述管道分隔裝置距離所述下電極較近的一端位于所述導體連接器內部，另一端位于所述導體連接器外部，所述若干路氣體輸送通道口徑小于0. 5毫米。2.根據權利要求1所述的輸送冷卻氣體的裝置，其特征在于所述冷卻氣體輸送管道內的氣壓范圍為10托-50托。3.根據權利要求1所述的輸送冷卻氣體的裝置，其特征在于所述冷卻氣體輸送管道的內徑為2毫米-3毫米。4.根據權利要求1所述的輸送冷卻氣體的裝置，其特征在于所述管道分隔裝置為一段多孔管道，所述多孔管道位于所述冷卻氣體輸送管道內部，所述多孔管道的孔徑小于0. 5暈米，長度大于5暈米。5.根據權利要求1所述的輸送冷卻氣體的裝置，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周旭升，陳妙娟，徐朝陽，張亦濤，
申請(專利權)人：中微半導體設備上海有限公司，
類型：實用新型
國別省市：