[发明专利]一种气体分配装置及应用该分配装置的等离子体处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及等离子技术领域，具体而言，涉及一种气体分配装置以及应用该气体分配装置的等离子体处理设备。

背景技术

随着科技发展，等离子技术已经得到广泛应用，例如可以应用于集成电路加工设备、太阳能设备及平板显示设备等的诸多等离子体处理设备中。

图1示出目前常见的一种平行板式等离子体处理设备，其包括：反应腔室10、上电极12、下电极15、气体输入系统11和真空获得系统16等。其中，上电极12和下电极15分别接入一个或多个不同频率的电源，待加工/处理的工件17置于下电极15之上。

该等离子体处理设备的工艺过程一般是：利用真空获得系统16将反应腔室10抽真空；而后，通过气体输入系统11并经由气体分配装置而将工艺所需的气体输入到反应腔室10内；然后，向分别连接上电极12和下电极15的电源输入适当的功率，以激活反应气体，点燃和维持等离子，并进行相应的处理工艺。

由上可见，等离子体处理设备通常需要借助于气体分配装置将工艺气体引入到反应腔室内，以使工艺气体在此受到射频功率的激发产生电离而形成等离子体，从而完成等离子体处理工艺。

众所周知，若要获得较为均匀的处理结果，就需要先获得较为均匀的等离子体。然而，等离子体的均匀性与多种因素相关，例如，工艺气体流量、气体分配装置的结构、抽气腔室的结构、晶片表面温度控制、电场控制、电极组件等等。其中，气体分配装置的结构是一个重要的影响因素，其直接影响工艺气体进入反应腔室后的分布状况，并进而影响处理结果。

为此，人们一直试图寻找到一种能够均匀分配气体的气体分配装置。例如，图2就示出了这样一种气体分配装置，其包括从上至下依次设置的冷却板205、可移动插针板234和236、以及粘接在一起的电极206和气体喷淋头电极208。

气体经由冷却板205上的中央进气通道230以及边缘进气通道212进入该装置，并经过可移动插针板234和236上的插针246和247同电极206和气体喷淋头电极208上的通孔之间的相互配合，而被分配到等离子体处理设备的反应腔室中。

尽管上述气体分配装置能够对欲进入反应腔室的诸如工艺气体等的气体进行分配，然而在实际应用中，这种气体分配装置加工比较困难，而且在装配、使用、拆卸和清洁等过程中比较容易出现折断等损坏现象，使得该气体分配装置的使用寿命较短。另外，由于上述气体分配装置的结构比较复杂，零件的加工精度要求高，加工难度大，因此使得其加工成本相对较高。

发明内容

为解决上述不足，本发明提供一种气体分配装置，其在快速均匀地分配工艺气体的同时结构简单、不易损坏并且成本较低。此外，本发明还提供一种应用上述气体分配装置的等离子体处理设备。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种气体分配装置，用于将气体均匀地分配至反应腔室内，包括自上而下依次层叠设置的支撑板、阻流板和喷淋头电极，所述支撑板上设置有进气通道，用于将气体引入到所述气体分配装置内；所述喷淋头电极上开设有排气通道。其中，所述支撑板的背面设置有第一支撑台以及沿周向和径向延伸的支撑板导流凸台，相邻支撑板导流凸台之间的部分以及第一支撑台与支撑板导流凸台之间的部分形成导流沟槽，所述导流沟槽包括沿周向延伸的周向沟槽以及多个沿径向延伸的径向沟槽，并且每一条径向沟槽的宽度自中心向边缘逐渐变宽而呈放射状；对应于所述第一支撑台，在所述阻流板的正面设置第二支撑台，借助于第一支撑台与第二支撑台的相互支撑而将所述支撑板与所述阻流板叠置在一起，同时使来自所述进气通道的气体能够借助于所述导流沟槽而传递和扩散；以及至少在所述阻流板上的与所述导流沟槽对应的位置处设置阻流板通孔，所述阻流板通孔贯通所述阻流板，以便将来自所述导流沟槽的气体传递到所述喷淋头电极的上方，并借助于所述排气通道而将所述气体排出到反应腔室内。

其中，所述支撑板上的进气通道包括设置在支撑板大致中央位置处的中央进气通道，以及设置在支撑板边缘位置处的边缘进气通道。

其中，在所述支撑板中心和支撑板边缘之间设置沿周向闭合的支撑板分区凸台，所述支撑板分区凸台将所述支撑板分隔为支撑板中央区域和支撑板边缘区域，所述支撑板中央区域对应于所述中央进气通道，所述支撑板边缘区域对应于所述边缘进气通道。

其中，支撑板中央区域内的支撑板导流凸台至少为2圈，并且遵循这样的设置规则：环绕中心并由中心向边缘依次径向分布，且同一圈上的支撑板导流凸台的大小、形状相同，不同圈上的支撑板导流凸台数量相等但大小不同并且两边线夹角相等。