CN101866826A - 一种用于真空处理系统的流体传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于真空处理系统中的流体传输装置，其包括一个或多个套管，其连接于工艺片支撑台和冷却装置之间，其中，所述套管具有第一端和相对的第二端，在所述第一端和所述第二端设置有一个或多个用于通入和导出流体的通道，每个所述通道与所述工艺片支撑台中的冷却通路和设置于工艺片支撑台下方的冷却装置相通。本发明还提供一种包括上述流体传输装置的工艺片温度控制系统和真空处理系统。本发明具备更好的射频绝缘效果，并节省设备空间。

Description

一种用于真空处理系统的流体传输装置

技术领域

本发明涉及真空处理系统，尤其涉及在等离子体处理中的冷却系统。

背景技术

在半导体制程中，各种制程很大程度上依赖工艺片的温度。因此，对工艺片的温度控制是半导体制程中非常重要的一环，而由于工艺片具有一定尺寸，能够对工艺片的温度进行均匀控制更是至关重要的。工艺片的温度是由等离子处理、热辐射、热传导以及工艺片表面发生的化学过程来确定的。

现有技术通常在工艺片台中设置冷却通路，利用冷却通路中的冷却剂和工艺片台上的工艺片进行热交换，以控制工艺片的温度。其中，为了使得所述冷却通路中的冷却剂是可以流动的，现有技术的半导体处理机台还会设置一个冷却装置用于提供和回收冷却剂，因此，在所述冷却装置和冷却通路之间还会设置至少两个通道，其一用于往冷却通路中传输冷却剂，另一用于将冷却剂导出冷却通路，所述两个通道均连接于所述冷却装置。

传统的半导体处理机台通常只设置两个通道和少量冷却通路(通常为一个环形的冷却通路)，功能如上所述，而随着温度控制均匀性和准确性提出了越来越高的要求，需要在工艺片下设置两个环形的冷却通路，即工艺片双区域温度控制或双冷却通路(dual channel)。

图1示出了现有技术的等离子体刻蚀机台的示意图，如图1所示，真空处理系统10特别地为一个等离子体刻蚀机台，其用于对晶片W进行刻蚀制程处理，所述晶片W设置于工艺片支撑台101上。所述工艺片支撑台中设置有两个冷却通路102和103，其中，第一冷却通路102分别对应并连通于第一通道104和第二通道106，所述第一通道104和第二通道106设置于第一冷却通路102和冷却装置109之间。所述冷却装置109是供应和处理冷却剂的场所。具体地，所述第一通道用于将冷却装置109提供的冷却剂传输入第一冷却通路102，所述第二通道106用于将所述冷却通路102中的冷却剂导出并送入冷却装置109。类似的，所述第二通道103分别对应并连通于第三通道105和第四通道107，其具体功能与上述第一冷却通路102和第一通道104以及第二通道106相对应。

图2示出了现有技术的等离子体刻蚀机台的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道分别设置于工艺片支撑台上的安装示意图，如图2所示，该等离子刻蚀机台典型地为双冷却通路机台，其中的工艺片支撑台101包括中央区域C和外围区域P，其中所述中央区域C设置了分别连通于第一冷却通路103的第一通道105和第二通道107，所述外围区域P设置了分别联通于第二冷却通路102的第三通道104和第四通道106。按照现有技术，所述第一通道105、第二通道107、第三通道104和第四通道106是可形变的软管，且需要在所述工艺片支撑台101和上述通道之间设置一个连接管将上述通道分别设置于对应的冷却通路，具体地，第一连接管105a和第二连接管107a将所述第一通道105和第二通道107固定于中央区域C上的第一冷却通路103，第三连接管104a和第四连接管106a将所述第三通道104和第四通道106固定于外围区域P上的第二冷却通路102。本领域技术人员应当理解，在现有技术中为了设置上述连接管，需要在工艺片支撑台101上预留一定的空间以使得连接管安装工具能够将连接管安装于相关通道和工艺片支撑台101之间。

下面以第一连接管105a为例进行说明。具体地，假设所述第一通道105的直径d11为18mm，为了将其固定在工艺片支撑台101上，通常需设置一个直径大于d11的第一连接管105a。而且，通常还需要预留一个直径大于d12的第一预留空间105b。预留空间往往需要占用工艺片支撑台很多面积。并且，由于现有技术的通道是可形变的软性管，其往往由于弯曲在工艺片支撑台下方占据了更多空间。

再参照图1，众所周知，在半导体处理系统中会存在射频电场，其是由与下电极电连接的射频电源产生的。为了防止串扰，通常还会设置一个屏蔽装置108使得射频电场不会通道第一通道104、第二通道106、第三通道105和第四通道107泄漏。

但是，按照现有技术，射频屏蔽的效果欠佳，这是由于将屏蔽装置设置在工艺片支撑台以下，由此给了射频泄漏更多的空间和途径，其次，由于上述通道都不是射频绝缘的材料，这会影响射频电场。并且，由于半导体处理机台是一种昂贵且精密仪器，其通常需要设置很多元件，上述通道和其连接管占用了工艺片支撑台过多的面积，将会导致机台面积过大，功耗较大，价格较贵，且浪费了人力物力，污染了环境。此外，屏蔽装置的设置也浪费了机台空间。

发明内容

针对背景技术中的上述问题，本发明提出了一种用于真空处理系统的流体传输装置。

本发明第一方面提供了一种用于真空真空处理系统中的流体传输装置，所述真空处理系统包括一个工艺片支撑台，所述工艺片支撑台中设置了一个或多个冷却通路，其中，所述流体传输装置包括：一个或多个套管，其连接于工艺片支撑台和冷却装置之间，其中，所述套管具有第一端和相对的第二端，在所述第一端和所述第二端设置有一个或多个用于通入和导出流体的通道，每个所述通道与所述工艺片支撑台中的冷却通路和设置于工艺片支撑台下方的冷却装置相通。

本发明第二方面提供了一种用于真空处理系统的工艺片温度控制装置，其中，所述工艺片温度控制装置包括本发明第一方面所述的流体传输装置，其用于传递冷却剂以控制工艺片的温度。

本发明第三方面提供了一种真空处理系统，其特征在于，包括如本发明第一方面所述的流体传输装置。

本发明具备更好的射频绝缘效果，并节省设备空间，减少功耗，节约了人力物力。

附图说明

通过阅读以下结合附图对非限定性实施例的描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得更为明显和突出。

图1为现有技术的等离子体刻蚀机台的结构示意图；

图2为现有技术的等离子体刻蚀机台的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道分别设置于工艺片支撑台上的安装示意图；

图3为根据本发明的一个具体实施例的等离子体刻蚀机台的结构示意图；

图4为根据本发明的一个具体实施例的等离子体刻蚀机台的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道分别设置于工艺片支撑台上的安装示意图；

图5是根据本发明的一个具体实施例的等离子体刻蚀机台的流体传输装置的连接管的剖面结构示意图；

图6是根据本发明的另一个具体实施例的等离子体刻蚀机台的流体传输装置的连接管的剖面结构示意图

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征/装置(模块)。

具体实施方式

本发明第一方面提供了一种用于真空处理系统的流体传输装置，具体如下。

本发明的发明机制是利用一个包括一个或多个通道的套管，以获得更好的射频绝缘效果，以及节省空间，降低成本。

本发明第一方面提供了一种用于真空处理系统中的流体传输装置，其中，所述流体传输装置包括一个或多个套管，其连接于工艺片支撑台和冷却装置之间，其中，所述套管具有第一端和相对的第二端，在所述第一端和所述第二端设置有一个或多个用于通入和导出流体的通道，每个所述通道与所述工艺片支撑台中的冷却通路和设置于工艺片支撑台下方的冷却装置相通。下面结合具体实施例进行说明，在本实施例中，所述真空处理系统包括一个工艺片支撑台，所述工艺片支撑台中设置了一个或多个冷却通路，所述真空处理系统利用的是双冷却通路(dual channel)，即，在所述工艺片支撑台的中央区域和外围区域分别设置冷却通路，每个冷却通路对应了两个通道，分别用于充当流体的输入口和导出口。并且，本实施例仅设置了一个套管，其容纳了上述四个通道。此外，在本实施例中，所述流体典型地为冷却剂但不局限于冷却剂，所述流体应涵盖冷却液体/气体和加热液体/气体以及其他应用于真空处理装置中的流体。

在本实施例中，所述真空处理系统典型地为一等离子刻蚀机机台，图3示出了根据本发明的一个具体实施例的等离子体刻蚀机台的结构示意图，如图3所示，等离子体刻蚀机台20包括一个同一片支撑台201，所述工艺片支撑台在其中央区域和外围区域分别设置了第一冷却通路203和第二冷却通路202。在所述工艺片支撑台201上设置了待处理的工艺片，在本实施例中，所述工艺片典型地为一基片W，上述冷却通路用于对基片W通过热交换进行温度控制。上述冷却通路分别对应了两个通道，具体地，第一冷却通路203对应并连通于第一通道205和第二通道207，其中所述第一通道205用于将流体(典型地为冷却剂)通入所述第一冷却通路203，所述第二通道207用于将冷却剂导出所述第一冷却通道203；第二冷却通路202对应并连通于第三通道204和第四通道206，其中所述第三通道用于将冷却剂通入所述第二冷却通道202，所述第四通道206用于将冷却剂导出所述第二冷却通道202。

本实施例设置了一个套管208，其为一体成型的“藕状”套管，其连接于工艺片支撑台102和冷却装置109之间，其中所述套管208具有第一端208a和相对的第二端208b，在所述第一端和所述第二端208b之间设置有用于通入和导出冷却剂的第一通道205、第二通道207、第三通道204和第四通道206，上述通道皆与所述工艺片支撑台201中的冷却通路和设置于工艺片支撑台201下方的冷却装置相通通。具体地，如前述，所述第一通道205和第二通道207分别与第一冷却通路203相通，所述第三通道204和第四通道206分别与第二冷却通路202相通。并且，所述冷却装置是冷却剂热交换的装置，其用于循环供给达到预定温度冷却剂给充当入口通道的第一通道205和第三通道204，并从充当出口通道的第二通道207和第四通道206导出高于预定温度的冷却剂。

需要说明的是，图3仅为一个示意，真实的套管208是一体成型的“藕状”套管，其仅利用一个或多个连接管(下文将对连接管进行详细介绍)直接连接于工艺片支撑台中的冷却通路口，而所述套管和冷却通路之间并没有除了连接管之外的其他元件，图3中在冷却通道和套管之间示出的直线/箭头仅表征冷却剂的走向。

图4示出了根据本发明的一个具体实施例的等离子体刻蚀机台的第一通道、第二通道、第三通道和第四通道分别设置于工艺片支撑台上的安装示意图，如图4所示，在工艺片支撑台201的底面上设置了中央区域的第一通道205和第二通道207，外围区域的第三通道204和第四通道206。由于上述通道在所述工艺片支撑台201底面有位移，因此按照本发明的机制需要将上述通道集合，为此目的，本发明设置了四个连接管，每个所述连接管用于分别将其对应的冷却通路口导至相应的套管通道。下面以对应于第一通道205的第一连接管进行说明。

图5示出了根据本发明的一个具体实施例的等离子体刻蚀机台的流体传输装置的连接管的剖面结构示意图，参照图5结合图1，第一连接管210是一个管状结构，其包括：一个第一竖管210a，所述第一接口205a设置于所述第一竖管上方；一个第二竖管210b，所述第二接口205b设置于所述第二竖管下方；一个横管210c，所述横管210c分别连接于所述第一竖管210a和所述第二竖管210b。其中，所述第一接口205a连接并相通与第一冷却通路203，所述第二接口205b连接并相通于套管208中的第一导管205。所述连接管210的管径S是根据与所述第一冷却管203连接的连接管至第一通道205的距离确定的，所述第一接口205a的直径D1是根据与所述第一冷却管203连接的连接管的直径确定的，所述第二接口205b的直径D2是根据所述第一导管205的直径确定的，其中，所述管径S、直径D1和直径D2均可以根据实际工艺要求进行调整。

图6示出了是根据本发明的另一个具体实施例的等离子体刻蚀机台的流体传输装置的连接管的剖面结构示意图，根据本发明的另一具体实施例，其与图5所示的连接管的不同之处在于其只有一个竖管210b’，其第一接口205a’是凹形的，能够与第一冷却通路203上设置的凸形接口咬合。同样，所述连接管210’的管径S’是根据与所述第一冷却管203连接的连接管至第一通道205的距离确定的，所述第一接口205a’的直径D1’是根据与所述第一冷却管203连接的连接管的直径确定的，所述第二接口205b’的直径D2’是根据所述第一导管205的直径确定的，其中，所述管径S’、直径D1’和直径D2’均可以根据实际工艺要求进行调整。

本领域技术人员应当理解，所述连接管的形状可以根据工艺要求设定，只要能够提供将冷却管联通到套管中的通道即可。

参照图4，对应于第三通道204和第四通道206的第三连接管和第四连接管的功能和构造与上述的第一连接管相似，为简明起见，不再赘述。

需要说明的是，连接管数量的设置根据工艺要求确定，例如，在本实施例中，由于套管208直接设置于第一冷却管203的冷却剂出口上，则所述第二通道207和工艺片支撑台201之间不需要设置任何连接管(参见图4)。

进一步地，所述套管是由硬性的不易形变的材料制成，典型地，所述一个或多个套管是由射频绝缘材料制成的，更典型地所述套管是由聚醚酰亚胺材料制成的。

进一步地，所述第一通道、第二通道、第三通道和第四通道的直径的取值范围为10mm～15mm，所述套管的直径的取值范围为80mm～120mm，所述套管的预留区域面积208’的直径的取值范围为120mm～150mm。

需要说明的是，上述优选实施例仅以一个套管包括四个通道的情形进行说明，但本领域技术人员应当理解，套管的个数和所包含的通道的个数可以根据具体工艺确定，例如，本发明可以设置四个仅包括一个通道的套管，其仍能提供本发明的发明效果。并且套管的形状可以任意设定，例如其横切面积可为多边形、椭圆形甚至异性，其也可以在水平上有位移/弯曲，只要是硬性的具有通道的能够在竖直方向连接于冷却通路和冷却设备之间的套管就应涵盖在本发明的保护范围之内。

由于本发明提供的套管装置具备射频绝缘效果，并且设置于工艺片支撑台之中，其不会对等离子体处理设备的射频电场造成影响，并且不会让射频电场导至工艺片支撑台下方。

并且，采用本发明提供的套管结构，套管占用的工艺片支撑台面积仅为其预留区域面积，且由于套管是硬性的不会由于其弯曲而占据工艺片支撑台下面的空间，此外，由于套管是射频绝缘材料制成了，不用再设置另外的屏蔽空间，这更加节省了设备空间。

本发明第二方面提供一种用于真空处理系统的工艺片温度控制装置，其中，所述工艺片温度控制装置包括上述的流体传输装置，其用于传递冷却剂以控制工艺片的温度。

本发明第三方面提供一种真空处理系统，包括上述的流体传输装置。

以上对本发明的各个实施例进行了详细说明。需要说明的是，上述实施例仅是示范性的，而非对本发明的限制。任何不背离本发明的精神的技术方案均应落入本发明的保护范围之内。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；“第一”、“第二”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (9)

1.一种用于真空处理系统中的流体传输装置，所述真空处理系统包括一个工艺片支撑台，所述工艺片支撑台中设置了一个或多个冷却通路，其中，所述流体传输装置包括：

一个或多个套管，其连接于工艺片支撑台和冷却装置之间，其中，所述套管具有第一端和相对的第二端，在所述第一端和所述第二端之间设置有一个或多个用于通入和导出流体的通道，每个所述通道与所述工艺片支撑台中的冷却通路和设置于工艺片支撑台下方的冷却装置相通。

2.根据权利要求1所述的流体传输装置，其特征在于：

所述冷却通路包括设置于工艺片支撑台中央区域的第一冷却通路和设置于工艺片支撑台边缘区域的第二冷却通路，所述套管包括第一通道、第二通道、第三通道和第四通道，

其中，所述第一冷却通路分别对应并连通于所述第一通道和所述第二通道，所述第二冷却通路分别对应并连通于所述第三通道和所述第四通道，

其中，所述第一通道用于将流体通入第一冷却通路，所述第二通道用于将流体导出第一冷却通路，所述第三通道用于将流体通入第二冷却通路，所述第四通道用于将流体导出第二冷却通路。

3.根据权利要求1或2所述的流体传输装置，其特征在于，所述流体传输装置包括一个或多个连接管，其连接所述冷却通路和所述通道，

其中每个所述连接管包括一个第一接口和一个第二接口，所述第一接口与所述冷却通路相通，所述第二接口与所述通道相通。

4.根据权利要求1或2所述的流体传输装置，其特征在于，所述一个或多个套管是由硬性的不易形变的材料制成。

5.根据权利要求4所述的流体传输装置，其特征在于，所述一个或多个套管是由射频绝缘材料制成的。

6.根据权利要求5所述的流体传输装置，其特征在于，所述一个或多个套管是由聚醚酰亚胺材料制成的。

7.根据权利要求1所述的流体传输装置，其特征在于，所述连接管包括：

一个第一竖管，所述第一连接管设置于所述第一竖管上方；

一个第二竖管，所述第二连接管设置于所述第二竖管下方；

一个横管，所述横管分别连接于所述第一竖管和所述第二竖管。

8.一种用于真空处理系统的工艺片温度控制装置，其中，所述工艺片温度控制装置包括权利要求1～7所述的流体传输装置，其用于传递冷却剂以控制工艺片的温度。

9.一种真空处理系统，其特征在于，包括如权利要求1～7所述的流体传输装置。

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