一种安全输送冷却气体的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种安全输送冷却气体的装置，在所述冷却气体输送管道和所述导体连接器的连接端设置一管道分隔装置，将所述冷却气体输送管道的内径分隔为若干路口径小于0.5毫米的气体输送通道。利用帕邢定律和帕邢曲线知：击穿电压U（千伏）是电极距离d（厘米）和气压P（托）乘积的函数，在所述冷却气体输送管道内部气压一定的前提下减小电极距离将电极距离d（厘米）和气压P（托）乘积移到冷却气体所能承受的击穿电压较大的一侧，从而提高冷却气体所能承受的击穿电压，实现冷却气体的安全输送。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及一种输送冷却气体的气体管道

技术介绍
在半导体设备的制造过程中，例如蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理过程中，通常会利用等离子体对基片(半导体晶片、玻璃基片等)进行处理。一般地，对于等离子体处理装置来说，作为生成等离子体的方式，在高频放电方式的等离子体处理装置中，包括电容耦合型等离子体反应器和电感耦合型等离子体反应器。所述的电容耦合型反应器通常配置有上部电极和下部电极，优选地这两个电极平行设置。而且，通常在下部电极之上载置被处理基片，经由整合器将等离子体生成用的高频电源施加于上部电极或者下部电极。通过由该高频电源所生成的高频电场来使反应气体的外部电子加速，从而产生等离子体对基片进行等离子处理。等离子体对基片进行处理时会产生很高的热量，导致基片温度较高，为了降低基片温度，所述下部电极内部通常设置有热交换器对所述基片进行冷却。所述的下部电极通常包括一个静电吸盘，所述静电吸盘的运行需要施加高压DC功率以卡紧基片。为了提高基片热量向下部电极传导的效率，可以向基片和静电吸盘之间提供冷却气体，然而，高压DC或RF功率之一会转而将氦激励到电子能够逸出氦原子键的点，由此生成等离子体，气体氦转变为氦等离子体的时间通常称为“点燃”。由于输送冷却气体的管道通常为绝缘材料，常用的如特氟龙等材质的塑料，当管道内存在等离子体时，塑料材质的管道很容易被击穿，不仅增加了成本，同时破坏了等离子体反应腔的真空结构，降低了待处理基片的加工合格率。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供一种安全输送冷却气体的管道，包括一冷却气体输送管道，所述冷却气体输送管道通过一导体连接器与所处等离子体刻蚀室的下电极连接，所述冷却气体输送管道和所述导体连接器的连接端包括一管道分隔装置，所述管道分隔装置至少部分的位于所述冷却气体输送管道内部，与所述冷却气体输送管道形成若干路气体输送通道，所述管道分隔装置距离所述下电极较近的一端位于所述导体连接器内部，另一端位于所述导体连接器外部，所述若干路气体输送通道口径小于O. 5毫米。所述冷却气体输送管道内的气压范围为10托-50托。所述冷却气体输送管道的内径为2毫米-3毫米。进一步的，所述管道分隔装置为一段多孔管道，所述多孔管道位于所述冷却气体输送管道内部，所述多孔管道的孔径小于O. 5毫米，长度大于5毫米。进一步的，所述管道分隔装置也可以为若干根内径较小的管道，所述若干根内径较小的管道位于所述冷却气体输送管道内部，其内径小于O. 5毫米，长度大于5毫米。进一步的，所述管道分隔装置还可以为设置在所述冷却气体输送管道内部的若干分隔板，所述分隔板互相交叉，与所述冷却气体输送管道形成若干路气体输送通道，所述若干路气体输送通道口径小于O. 5毫米。进一步的，所述管道分隔装置两端分别设置紧固装置。进一步的，所述导体连接器为金属材质，所述导体连接器与所述下电极焊接在一起。进一步的，所述管道分隔装置和所述冷却气体输送管道为绝缘材料，例如，特氟龙材料。进一步的，所述冷却气体输送管道内的冷却气体可以承受超过3000伏的击穿电压。根据本技术所提供的输送冷却气体的装置，通过在所述冷却气体输送管道和所述导体连接器的连接端设置一管道分隔装置，将所述冷却气体输送管道的内径分隔为若干路口径小于O. 5毫米的气体输送通道。利用帕邢定律和帕邢曲线击穿电压U (千伏)是电极距离d (厘米)和气压P (托)乘积的函数，在所述冷却气体输送管道内部气压一定的前提下减小电极距离将电极距离d (厘米)和气压P (托)乘积移到冷却气体所能承受的击穿电压较大的一侧，从而提高冷却气体所能承受的击穿电压，实现冷却气体的安全输送。附图说明通过阅读参照以下附图对 非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显图1示出本技术所述安全输送冷却气体的装置所处等离子体刻蚀室的结构示意图；图2示出所述冷却气体输送管道结构示意图；图3示出氦气的帕邢曲线示意图；图4示出管道分隔装置的一种实施例结构示意图；图5示出管道分隔装置的另一种实施例结构示意图；图6示出管道分隔装置的另一种实施例结构示意图。具体实施方式以下结合附图，对本技术的具体实施方式进行说明。图1示出本技术提供的安全输送冷却气体的装置所处的等离子体刻蚀室内部结构示意图，所述等离子体刻蚀室包括等离子体反应腔100，反应腔100内部设置下电极30用以支撑待处理基片40，下电极30通过射频功率(RF)匹配电路12连接一射频功率源10，以激励等离子体反应腔100内的反应气体生成等离子体，从而对待处理基片40进行刻蚀处理。下电极30上方设置一静电吸盘32，对静电吸盘32施加高压DC，通过产生的静电引力卡紧待处理基片40，以防止待处理基片40在刻蚀过程中发生滑动，影响刻蚀效果。由于反应气体生成等离子体的过程会在待处理基片40表面产生很高的热量，为了维持待处理基片40表面的温度在所需的范围内，通常需要在其支撑装置即下电极30内部设置热交换器(图中未示出)。本技术所述输送冷却气体的装置50用于向等离子体刻蚀室的静电吸盘32和待处理基片40间提供冷却气体，所述冷却气体可以提高待处理基片40的热量向下电极30传导的效率，保证待处理基片40的温度恒定。然而，高压DC或大功率RF都会将冷却气体激励到电子能够逸出原子键的点，由此生成等离子体，由于输送冷却气体的管道通常为绝缘材料，常用的如特氟龙等材质的塑料，当管道内存在等离子体时，塑料材质的管道很容易被击穿，不仅增加了更换成本，同时破坏了等离子体反应腔100内的真空结构，降低了待处理基片的加工合格率。冷却气体转变为等离子体的过程通常称为“点燃”。图2示出本技术所述输送冷却气体的装置50结构示意图，包括一冷却气体输送管道54,冷却气体输送管道54通过一导体连接器52与下电极30连接,下电极30内部设有冷却气体通道(图中未示出)，可以将冷却气体输送到静电吸盘32和待处理基片40之间。所述的冷却气体可以有多种，本实施例采用氦气作为冷却气体。为了保证下电极电场的分布不受影响，同时为了更好的将冷却气体输送管道54和下电极30连接，本实施例采用的导体连接器52为金属材质，导体连接器52包括与下电极30连接的的连接端52a和与冷却气体输送管道54连接的连接端52b。连接端52a可以通过焊接的方式和下电极30连接。导体连接器52由于直接和下电极30接触，其电势和连接射频功率源的下电极电势相等，故会在连接端52b形成场强极强的电磁场，连接端52b处的电压极高，很容易将与之连接的冷却气体输送管道54内的冷却气体“点燃”。根据德国物理学家弗里德里希·帕邢建立的帕邢定律，1889年帕邢根据平行平板电极的间隙击穿试验结果得出均匀电场气体间隙击穿电压、间隙距离和气压间存在一定的函数关系，表达为击穿电压U (千伏)是电极距离d (厘米)和气压P (托)乘积的函数。图3示出氦气的帕邢曲线示意图，由曲线可见，电极距离和气压都是决定输气管道内击穿电压大小的因素。在本技术中，冷却气体输送管道54内的气压范围为10托一50托，气体输送管道的内径为2毫米-3毫米，将气体输送管道的内壁看做两电极，电极距离d (厘米)和气 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全输送冷却气体的装置，包括一冷却气体输送管道，所述冷却气体输送管道通过一导体连接器与所处等离子体刻蚀室的下电极连接，其特征在于：所述冷却气体输送管道和所述导体连接器的连接端包括一管道分隔装置，所述管道分隔装置至少部分的位于所述冷却气体输送管道内部，与所述冷却气体输送管道形成若干路气体输送通道，所述管道分隔装置距离所述下电极较近的一端位于所述导体连接器内部，另一端位于所述导体连接器外部，所述若干路气体输送通道口径小于0.5毫米。

【技术特征摘要】
1.一种安全输送冷却气体的装置，包括一冷却气体输送管道，所述冷却气体输送管道通过一导体连接器与所处等离子体刻蚀室的下电极连接，其特征在于所述冷却气体输送管道和所述导体连接器的连接端包括一管道分隔装置，所述管道分隔装置至少部分的位于所述冷却气体输送管道内部，与所述冷却气体输送管道形成若干路气体输送通道，所述管道分隔装置距离所述下电极较近的一端位于所述导体连接器内部，另一端位于所述导体连接器外部，所述若干路气体输送通道口径小于0. 5毫米。2.根据权利要求1所述的输送冷却气体的装置，其特征在于所述冷却气体输送管道内的气压范围为10托-50托。3.根据权利要求1所述的输送冷却气体的装置，其特征在于所述冷却气体输送管道的内径为2毫米-3毫米。4.根据权利要求1所述的输送冷却气体的装置，其特征在于所述管道分隔装置为一段多孔管道，所述多孔管道位于所述冷却气体输送管道内部，所述多孔管道的孔径小于0. 5晕米，长度大于5晕米。5.根据权利要求1所述的输送冷却气体的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旭升，陈妙娟，徐朝阳，张亦涛，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：实用新型
国别省市：