[发明专利]一种进气装置、反应腔室及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种进气装置、反应腔室及等离子体加工设备。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，以下简称PECVD)技术是被广泛用于沉积高质量薄膜的一种方法，该方法是将基片置于真空的反应腔室中的间隔设置且相互平行的两个电极板之间，两个电极板中的其中一个电极板与射频电源连接，其中另一个电极板接地，而且，向两个电极板之间通入工艺气体，在射频电源开启之后，工艺气体被激发而在两个电极板之间形成等离子体，等离子体会与基片发生反应，从而在基片表面形成工艺所需的薄膜。

图1为现有的应用上述方法的PECVD设备。图2为图1中PECVD设备的进气装置的扩散板的俯视图。请一并参阅图1和图2，PECVD设备包括反应腔室10，在反应腔室10内设置有接地的载板11，其作为两个电极板中的下电极板且用以承载多个基片12；在反应腔室10的顶部设置有射频盖板13，其与射频电源(图中未示出)连接，用以作为两个电极板中的上电极板，并且，在射频盖板13与载板11之间设置有匀流板16，匀流板16与射频盖板13形成匀流腔室18，且在匀流板16上均匀分布有使匀流腔室18和反应腔室10相连通的多个出气口17；而且，在反应腔室10的顶部还设置有进气装置，其包括气源(图中未示出)、中央进气口14和扩散板15。其中，中央进气口14设置在射频盖板13的中心位置处，且与匀流腔室18相连通；扩散板15设置在匀流腔室18内，且位于中央进气口14的端部下方，并与中央进气口14的端部形成水平进气口，并且，在扩散板15上分布有多个垂直进气口151，在进行薄膜沉积工艺的过程中，自气源的输出端流出的工艺气体中的一部分气体经由中央进气口14和垂直进气口151进入匀流腔室18的中心区域，并经由出气口17进入反应腔室10内的中心区域；其余气体经由中央进气口14和扩散板15与中央进气口14的端部形成的水平进气口进入匀流腔室18，且沿水平方向朝向四周扩散，并经由出气口17进入反应腔室10内的边缘区域。

在实际应用中，在使用上述PECVD设备时，由于等离子体除了在基片上沉积薄膜之外，还会在反应腔室的腔室壁和其他零部件上沉积薄膜，该薄膜会在累积一定的厚度之后掉落污染颗粒，导致基片被污染，从而降低了产品质量。为此，就需要在完成预定次数的薄膜沉积工艺之后对反应腔室的内部进行清洗。目前，干法清洗(Dry clean)是人们普遍应用的一种清洗工艺，其在无需打开反应腔室的前提下即可对反应腔室中的腔室内壁和零部件表面进行清洗。

然而，上述PECVD设备在进行薄膜沉积工艺和干法清洗工艺相结合的工艺过程中，其不可避免地存在以下问题：

其一，由于扩散板15与中央进气口14的端部形成的水平进气口的通气截面积是固定的，或者，扩散板15与中央进气口14的端部之间的垂直距离D是固定的，而且水平进气口的通气截面积、气体流量和腔室压力这三个参数与工艺气体自水平进气口向四周扩散的半径(以下简称扩散半径)之间具有一定的对应关系，即，在水平进气口的通气截面积不变的前提下，气体流量和腔室压力越大，则扩散半径越大；反之，则扩散半径越小，而干法清洗工艺所采用的气体流量和腔室压力往往高于薄膜沉积工艺所采用的气体流量和腔室压力，这使得在进行干法清洗工艺时工艺气体的扩散半径比在进行薄膜沉积工艺时工艺气体的扩散半径大，也就是说，在保证薄膜沉积工艺获得理想的气体扩散效果的前提下，必然无法保证干法清洗工艺获得理想的气体扩散效果，从而不仅导致干法清洗工艺所采用的工艺气体的利用率降低，造成设备的运行成本增加，而且还会导致干法清洗工艺的清洗效果较差，以至于必须通过增加清洗时间才能对反应腔室进行彻底清洗，进而降低了工艺效率。

其二，由于扩散板15与中央进气口14的端部形成的水平进气口在制造和安装过程中往往具有尺寸误差和安装误差，导致自该水平进气口喷出的工艺气体向各个方向扩散的扩散半径不均匀，从而使工艺气体经由水平进气口朝向反应腔室各个区域流动的气流量不均匀，进而给产品质量以及清洗效果带来了不良影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种进气装置、反应腔室及等离子体加工设备，其可以调节水平进气口对应于各个方向的通气截面积，从而不仅可以使不同的工艺均能够获得理想的气体扩散效果，而且还可以使自水平进气口喷出的工艺气体朝各个方向扩散的扩散半径趋于均匀。