微波等离子体发生器的气体管端盖制造技术

等离子体发生器（１０），包括伸展在气体源与处理室之间的等离子体管（１６）、该等离子体管一端上的端盖（８０）和等离子体管与端盖之间围绕等离子体管延伸的密封（４０、４２）。该端盖包括伸入等离子体管中的突起（８４）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及微波等离子体发生器，特别涉及远距微波等离子体发生器的气体进口端盖。
技术介绍
微波等离子体发生器广泛用于半导体工业中。一种典型的微波等离子体发生器包括一产生微波能的磁控管、一系列传送微波能的波导器和一把微波能加到一过程气体上的施加器。在该施加器内，过程气体接收微波能后开始分解。一部分过程气体转变成等离子体即原子、原子团、离子和电子共存混合物。在处理室外部上游处生成等离子体。等离子体产物然后经一等离子体管流入其中有一待处理晶片的处理室。拉开等离子体源与晶片之间的距离可减小对晶片的电损害。等离子体一旦生成，离子、电子和反应基团就开始重新结合成低能状态。由于在低损害过程中不得有离子和电子，因此通常把微波等离子体源设置在远离处理室的位置上，使这些带电粒子在到达晶片前中和。优化该路径的长度和材料可使得带电粒子的重新结合最大化，而中性基团的重新结合最小化，从而保留各种受激反应物。由于使用远距微波等离子体源可降低对下游等离子体反应器的电损害，因此它们适用于去除光致抗蚀(photoresistremoval)和先进的倒装(flip)芯片封装上。图1例示出一使用一微波等离子体发生器10的处理工具。在所示工具中，过程气体12从上方流入等离子体发生器10。微波能50加于过程气体上来产生等离子体。等离子体产物流过一等离子体管16后经一挡板18(或一组挡板)流到处理室20中一晶片22上。一经一系列阀(未示出)和真空管(未示出)连接在处理室的排放口24上的真空泵(未示出)排出过量气体和副产品。图2示出一用于图1处理工具的等离子体发生器10。所示发生器10用于高功率施加器(例如高达5kW的微波功率)。过程气体混合物从一端盖30中的气体进口28流入等离子体管16，在该端盖处，一般为不锈钢或其它金属的气体管32与一般为石英、氧化铝、陶瓷或蓝宝石的等离子体管16的该端相接。通常使用蓝宝石，因为它不含杂质且化学上稳定即与之不起化学反应的化学物种类多。但是蓝宝石昂贵，即使温度梯度不大也会开裂。等离子体管16的两端上有防漏密封。在所示发生器中，等离子体管16的外表面在等离子体管16的处理室一端44和气体进口一端46上套有一般用弹体材料制成的一真空O形密封圈40(即克服内外压力差的密封)和一液密O形密封圈42(即防止冷却剂泄漏的密封)。等离子体管16两端44、46处的O形密封圈40、42在等离子体管16与端盖30之间和在等离子体管16与处理室(见图1)或处理室转接器48(与上游端盖30类似的下游端盖)之间形成真空密封。微波功率50在等离子体管16的靠近一微波腔52的较小区域中加于气体上。微波能一旦产生等离子体54，过程气体温度和等离子体管16的温度会急剧上升。等离子体管16温度过高会造成等离子体管16或等离子体管16两端上的密封40、42失效。
技术实现思路
因此需要设计出一种等离子体管和等离子体管两端上的密封不易失效的等离子体发生器。按照本专利技术实施例，等离子体发生器包括伸展在气体源与处理室之间的等离子体管、该等离子体管一端上的端盖和等离子体管与端盖之间围绕等离子体管延伸的密封。该端盖包括伸入等离子体管中的突起。另一实施例提供用于远距离等离子体发生器的进口盖。该盖包括连通该盖与气体源的气体界面、把该端盖装配在远距离等离子体发生器的进口端上的连接界面和伸入等离子体管腔中的突起。在一实施例中，该突起与进口盖制成一体。在另一实施例中，该突起的大小做成使在突起与等离子体管内壁之间形成一微小间隙。在一实施例中，突起与等离子体管内壁之间的该间隙包括一宽0.127mm-0.254mm的环形空间。附图说明从以下非限制性的说明书、后附权利要求书和附图中本领域技术人员可清楚看出本专利技术的上述和其他方面，附图中图1简示出一远距微波等离子体处理工具；图2简示出图1处理工具的等离子体发生器；图3简示出图2等离子体发生器的公知气体进口端；图4简示出具有本专利技术特征和优点的等离子体发生器的气体进口端；以及图5为沿5-5线剖的图4等离子体发生器的气体进口端的剖面图。具体实施例方式图2示出一等离子体发生器10的一实施例。所示发生器10包括一等离子体管16、一套在等离子体管16上的外壳60、一气体进口端盖30、一真空密封40、一冷却剂密封42和密封40、42之间的一隔圈62。过程气体混合物从一端盖30中的气体进口28流入等离子体管16，在该端盖处，一般为不锈钢或其它金属的气体管32与一般为石英、氧化铝、陶瓷或蓝宝石的等离子体管16的该端相接。外壳60的一段构成微波腔52，在微波腔中，微波能50施加在流入等离子体管16的气体混合物上生成等离子体54。各种等离子体发生器10可包括总长为约8英寸(约31.5mm)-16英寸(63mm)的等离子体管16。在图2所示实施例中，等离子体管16长约14”。此外，在某些实施例中，等离子体发生器10做成等离子体管的进口端46与微波腔52顶边之间的距离约为5英寸-6英寸。同样，该等离子体发生器10可做成等离子体管的出口端44与微波腔52顶边之间的距离约为8英寸-9英寸。当然在其他实施例中也可使用这些范围外的尺寸。为控制等离子体管16的温度，冷却套70套在等离子管16上。该冷却套70包括供冷却流体74在外壳60与等离子体管16之间循环流动的环形空间72。冷却套70一般包括与流体源(未示出)连接的流体进口76和与消散冷却流体74吸收的热量的热交换器(未示出)连通的流体出口78。可用任何合适的公知泵(未示出)使得冷却流体74在冷却套70和其他冷却系统部件中流动。所示冷却套70为“逆流式”，即，冷却流体74在冷却套70中以与热等离子体的流动方向相反的直线流动方向流动。但是，在替换实施例中冷却流体在冷却套70中以“并行流”流动。图3示出一等离子体发生器10的公知气体进口端46的一实施例。端盖30、隔圈62和外壳60优选用螺栓(未示出)紧固在一起。图3端盖30包括一供等离子体管16上部插入的凹座88。该凹座88在等离子体管16的环形顶边上。等离子体管16的一个重要设计因素是冷却。通常使用流体冷却来冷却等离子体管16。如图2所示，用两端上与真空O形密封圈40相邻的一对冷却剂O形密封圈42密封冷却套70内的冷却剂74。尽管也可用真空密封密封冷却套内的冷却剂，但最好用两种密封40、42各起各的作用。但是，如使用空气冷却，流体密封可省略。微波等离子体发生器中最常见的失效为O形密封圈失效和等离子体管失效。等离子体管失效一般发生在等离子体管所受温度梯度超过等离子体管材料所能承受限度之时。这些失效常由对等离子体管的一些部分不恰当或不足的冷却和局部过高的热通量造成。蓝宝石等离子体管的失效常常发生在气体进口端46上。在图2的发生器中，冷却剂74沿着等离子体管16的中间部分充分冷却。但是，冷却剂不接触等离子体管16的超过流体密封42的两端44、46。在图2发生器中，等离子体管16在流体密封42与真空密封40之间的部分主要由通过隔圈62的传热冷却。等离子体管16与隔圈62之间的任何间隙都会因无法进行传导传热或传导传热的减小而减小等离子体管16与隔圈62之间的传热率。由于在真空状态下缺少气体分子把等离子体管16端盖30的热量传给隔圈62，因此对流传热也大大减小。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体发生器，包括伸展在气体源与处理室之间的等离子体管；该等离子体管一端上的端盖和等离子体管与端盖之间的围绕等离子体管延伸的密封，该端盖包括伸入等离子体管中的突起。

【技术特征摘要】
US 2002-8-30 60/408,0131.一种等离子体发生器，包括伸展在气体源与处理室之间的等离子体管；该等离子体管一端上的端盖和等离子体管与端盖之间的围绕等离子体管延伸的密封，该端盖包括伸入等离子体管中的突起。2.按权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于，该突起伸入等离子体管中并超过该密封。3.按权利要求2所述的等离子体发生器，其特征在于，该端盖位于等离子体管的上游端。4.按权利要求3所述的等离子体发生器，进一步包括围绕等离子体管的冷却套，冷却套适于容纳一种冷却流体，该冷却流体通过该冷却套循环以便冷却该等离子体管，其中，该突起伸入等离子体管中与冷却套重叠。5.按权利要求4所述的等离子体发生器，还包括在等离子体管与端盖之间围绕等离子体管的第二密封，该第二密封适于把冷却剂密封在冷却套内。6.按权利要求5所述的等离子体发生器，其特征在于，该突起伸入等离子体管中并超过该第二密封。7.按权利要求6所述的等离子体发生器，其特征在于，该突起伸入等离子体管中，在第二密封下游约0.25英寸(6.35mm)-0.5英寸(12.7mm)之间。8.按权利要求8所述的等离子体发生器，其特征在于，密封为0形圈。9.按权利要求1所述的等离子体发生器，其特征在于，突起与等离子体管内表面之间设有约为0.127mm-0.254mm的间隙。10.按权利要求9所述的等离子体发生器，其特征在于，突起与端盖制成一体。11.按权利要求10所述的等离子体发生器，其特征在于，端盖含有流体通道，用于允许冷却流体通过端盖而循环以...

【专利技术属性】
技术研发人员：A王，
申请(专利权)人：艾克塞利斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]