[发明专利]等离子体处理设备及其气体分配装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体输送技术领域，特别涉及一种用于等离子体处理设备中的气体分配装置。本发明还涉及一种包括上述气体分配装置的等离子体处理设备。

背景技术

等离子体处理设备广泛应用于微电子技术领域。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的等离子体处理设备的结构示意图。

等离子体处理设备1通常包括壳体11，壳体11中具有反应腔室12，反应腔室12的顶部和底部分别相对应地设有上极板13和下极板14。上极板13与壳体11之间由绝缘部件15隔离；下极板14的顶部可以支撑待处理加工件。上述加工件应当包括晶片以及与其具有相同加工原理的其他加工件。下文所述加工件的含义与此相同。

等离子体处理设备1工作时，通过干泵等真空获得装置(图中未示出)在反应腔室12中制造并维持接近真空的状态。在此状态下，通过气体分配装置16向反应腔室12中输入工艺气体，并在上极板13和下极板14之间输入适当的射频，从而激活所述工艺气体，进而在加工件的表面产生并维持等离子体环境。由于具有强烈的刻蚀以及淀积能力，所述等离子体可以与所述加工件发生刻蚀或者淀积等物理化学反应，以获得所需要的刻蚀图形或者淀积层。上述物理化学反应的副产物由所述真空获得装置从反应腔室12中抽出。

众所周知，上述加工件表面工艺气体分布的均匀程度对于加工件的品质具有重要意义。随着晶圆等待加工件整体尺寸的增加，反应腔室12的横截面积越来越大，在其中实现工艺气体的均匀分布越来越困难。

上述工艺气体分布的均匀程度与多种因素相关，其中，气体分配装置的结构在很大程度上决定了反应腔室中工艺气体分布的均匀性。

请参考图2，图2为现有技术中一种典型的气体分配装置的结构示意图。

现有技术中一种典型的气体分布装置2包括大体呈圆形的支撑板21，支撑板21位于等离子体处理设备反应腔室顶部的中央位置，且以常规的方式与上极板固定连接，其中心位置设有进气孔211。

支撑板21的下方固定连接有大体呈圆形且与其同轴的喷头电极23，两者的连接部位保持气密封(此处以及下文所述气密封，均指一种结果，而非手段；也即无论采用何种具体技术手段，支撑板21与喷头电极23的连接部位都不应出现气体泄漏现象)，且两者之间形成一气体分配腔室。上述进气孔211与所述气体分配腔室连通。

所述气体分配腔室中以常规的方式设置多层阻流板22，各层阻流板22之间，以及阻流板22与支撑板21、喷头电极23之间保留适当的距离，因此，所述气体分配腔室自上而下被隔离为若干小腔室。阻流板22包括多个将其轴向贯通的气体通道221，从而将所述各个小腔室连通。

由于各层阻流板22的气体通道221都相错离地设置，因此工艺气体经过阻流板22时被迫产生一定的横向位移，因此径向均匀度可以得到增加；随着阻流板22的层数的增加，工艺气体发生横向位移的次数也增多，因此喷头电极23的上表面232处得到的工艺气体的径向均匀度也将不断提高。

喷头电极23中均匀地分布着多个通气孔231，用以连通所述气体分配腔室中最下层的小腔室以及喷头电极23下方的反应腔室。喷头电极23的上表面232处较为均匀的工艺气体可以自通气孔231流入等离子体处理设备的反应腔室中。

然而，如上所述，上述气体分配装置是通过阻流板22的阻碍作用迫使工艺气体产生横向位移，并进而使其径向均匀度得到增加的；因此，要想获得较高的横向均匀度，就需要设置较多层的阻流板22。这将导致上述气体分配装置的结构过于复杂，体积较大，加工成本较高；而减少阻流板22的数目则会降低工艺气体分布的均匀度。

因此，现有技术的气体分配装置要么结构过于复杂、加工成本较高；要么难以获得较高的气体分布均匀度。如何在不降低工艺气体分布的均匀度的前提下简化气体分配装置的结构，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体分配装置，结构较为简单而且能够提供具有较高均匀度的工艺气体。本发明的另一目的是提供一种包括上述气体分配装置的等离子体处理设备。