專利名稱：一種氣體分配裝置及應(yīng)用該分配裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氣體分配裝 置以及應(yīng)用該氣體分配裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對集成電路的集成度要求越來 越高，這就要求生產(chǎn)集成電路的企業(yè)不斷地提高半導(dǎo)體器件的加工/ 處理能力。目前，在半導(dǎo)體器件的加工/處理過程中廣泛采用等離子 體刻蝕技術(shù)。所謂等離子體刻蝕技術(shù)指的是，工藝氣體在射頻功率的 激發(fā)下產(chǎn)生電離形成含有大量電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自 由基等活性粒子的等離子體，這些活性粒子與被刻蝕物體(例如，晶 片)的表面發(fā)生各種物理和化學(xué)反應(yīng)并形成揮發(fā)性的生成物，從而使 得被刻蝕物體表面的性能發(fā)生變化。
等離子體刻蝕技術(shù)是依靠半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。通常，工 藝氣體通過設(shè)置在半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備反應(yīng)腔室上的氣體分配裝置而進(jìn) 入到反應(yīng)腔室，并在此受到射頻功率的激發(fā)產(chǎn)生電離而形成等離子 體。等離子體與被刻蝕物質(zhì)表面產(chǎn)生物理和化學(xué)反應(yīng)，并形成揮發(fā)性 的反應(yīng)生成物。該反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，并被真空系統(tǒng)抽 出反應(yīng)腔室。
目前，半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備的種類較多，根據(jù)工作原理不同，主要
包括RIE、 MERIE、 ICP、 ECR等刻蝕設(shè)備。其中，因RIE或者M(jìn)ERIE模式 的平行板等離子體刻蝕設(shè)備更為穩(wěn)定的工作性能，而使其在等離子體 刻蝕領(lǐng)域中被廣泛采用。例如，圖l就示出了目前廣泛采用的一種平 行板式的半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備中的部分結(jié)構(gòu)。
請參閱圖l，半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備包括反應(yīng)腔室94，在反應(yīng)腔室94的 上方設(shè)置有石英蓋92，在石英蓋92的大致中心位置處設(shè)置有進(jìn)氣噴嘴安裝孔91，安裝于此的進(jìn)氣噴嘴用于將反應(yīng)腔室94外部的氣體(例如， 工藝氣體)噴射到位于其下部的氣體分配腔室90內(nèi)。
在反應(yīng)腔室94內(nèi)設(shè)置有靜電卡盤97，在該靜電卡盤97上設(shè)置有 聚焦環(huán)98，晶片等半導(dǎo)體器件99就置于該聚焦環(huán)98上。其中，靜電卡 盤97吸附并固定晶片等半導(dǎo)體器件99，聚焦環(huán)98保護(hù)著下電極零部 件，以防止其受到等離子體的轟擊。
環(huán)繞反應(yīng)腔室94的內(nèi)壁設(shè)置有反應(yīng)腔室內(nèi)襯93，用以防止刻蝕 生成物污染反應(yīng)腔室94。在內(nèi)襯93的底部設(shè)置有許多小孔，以供氣體 流動。
在反應(yīng)腔室94一側(cè)的靠下位置處設(shè)置有抽氣腔室95，用于將上 述反應(yīng)生成物抽出反應(yīng)腔室94。在該抽氣腔室95的下表面設(shè)置有抽氣 腔室出氣口96，上述反應(yīng)生成物經(jīng)此而被排出。
氣體在半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備內(nèi)的流動過程為首先，工藝氣體由氣 體分配裝置進(jìn)入反應(yīng)腔室94，并在此進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)后的生成物經(jīng)過 分布在內(nèi)襯93上的小孔向下流動，而后進(jìn)入抽氣腔室95，并從抽氣腔 室95的出氣口96流出。內(nèi)襯93上的這些小孔均勻地分布在靜電卡盤97 的周圍，形成環(huán)形的小孔環(huán)帶，其限制著氣體在反應(yīng)腔室94內(nèi)的流動 途徑。
眾所周知，刻蝕均勻性(EU， etch uniformity)是刻蝕工藝中 一個(gè)極其重要的指標(biāo)，其通常也被稱為刻蝕負(fù)載，主要包括微負(fù)載和 宏觀負(fù)載。其中，宏觀負(fù)載主要是指在整個(gè)晶片表面、晶片與晶片之 間、批次與批次之間、設(shè)備與設(shè)備之的刻蝕速率差異；微負(fù)載主要是 由不同密度圖形的刻蝕速率差異引起的。
在實(shí)際應(yīng)用中，若要獲得良好的刻蝕均勻性，則需要先獲得較 為均勻的等離子體。然而，等離子體的均勻性與多種因素相關(guān)，例如， 工藝氣體流量、氣體分配裝置的結(jié)構(gòu)、抽氣腔室的結(jié)構(gòu)、晶片表面溫 度控制、電場控制、電極組件等等。其中，氣體分配裝置的結(jié)構(gòu)是一 個(gè)重要的影響因素，其直接影響工藝氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室后的分布狀 況。如果腔室內(nèi)的氣體分布不均勻，則會導(dǎo)致在腔室內(nèi)部的晶片等半 導(dǎo)體器件表面上的刻蝕速率和刻蝕均勻性有較大的變化，這將影響最終的刻蝕效果。
為此，人們一直試圖尋找到一種能夠均勻分配氣體的氣體分配
裝置。例如，專利號為6245192，發(fā)明名稱為"Gas distribution apparatus for semiconductor processing"的美國專利中就公開了這樣一種氣體分 配裝置。
請參閱圖2，該美國專利中公開的氣體分配裝置包括位于上方 的支撐板20和位于下方的噴淋頭電極22，它們裝配在一起形成一個(gè)氣 體分配腔室。為使氣流分布更加均勻，在上述氣體分配腔室內(nèi)設(shè)置阻 流組件30，其包括一個(gè)或者多個(gè)阻流板(30A、 30B、 30C……)。該 氣體分配裝置尤為適用于雙區(qū)(雙路)進(jìn)氣系統(tǒng)，其中，第一路氣體 (即，中央?yún)^(qū)域的氣體)由設(shè)置在支撐板20上的中央進(jìn)氣通道40進(jìn)入 該裝置，第二路氣體(即，邊緣區(qū)域的氣體)由設(shè)置在支撐板20上的 邊緣進(jìn)氣通道40進(jìn)入該裝置。最靠近支撐板20的阻流板30A采用密封 圈38將其中心區(qū)域和邊緣區(qū)域隔開，這樣可使第一路氣體進(jìn)入氣體分 配腔室的中央?yún)^(qū)域，第二路氣體進(jìn)入氣體分配腔室的邊緣區(qū)域，并最 終在噴淋頭電極22的背面28處得到均勻的氣體分布。然后，在此均勻 分布的氣體通過噴淋頭電極22 (本文中所說的噴淋頭電極即為半導(dǎo)體 加工處理設(shè)備中通常所說的上電極。)進(jìn)入到反應(yīng)腔室，并在反應(yīng)腔 室中的被加工晶片的上方形成均勻的氣體分布。
此外，阻流組件30的上下表面彼此大致平行，類似地，噴淋頭 電極22的上下表面也彼此大致平行。而且，阻流組件30和噴淋頭電極 22上均勻分布著大致垂直于其上下表面的氣孔通道，并且如果阻流組 件30由多層阻流板(30A、 30B、 30C……)構(gòu)成，則各層阻流板之間 的氣孔通道的位置可按照一定規(guī)則排列，以使諸如工藝氣體等的氣體 可以通過，而反應(yīng)腔室中的等離子體不能通過，從而防止等離子體對 反應(yīng)腔室及其內(nèi)的部件造成不必要的腐蝕。
盡管現(xiàn)有技術(shù)一提供的氣體分配裝置能夠?qū)τM(jìn)入反應(yīng)腔室的 諸如工藝氣體等的氣體進(jìn)行分配，然而在實(shí)際應(yīng)用中，其不可避免地 存在氣體分布不均勻等缺陷。這是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)一提供的氣體分配 裝置在支撐板上的兩個(gè)進(jìn)氣通道處氣體分布不均勻，而且，支撐板與阻流組件之間的距離較小，使得二者之間形成的氣體分配腔室的高度 也較小，這樣，經(jīng)由上述兩個(gè)進(jìn)氣通道而進(jìn)入反應(yīng)腔室的氣體來不及 在支撐板與阻流組件之間的氣體分配腔室內(nèi)擴(kuò)散均勻就進(jìn)入下層阻 流板或者噴淋頭電極，從而使最終經(jīng)由噴淋頭電極而進(jìn)入到反應(yīng)腔室 內(nèi)的工藝氣體等分布不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致所產(chǎn)生的等離子體分布不均 勻，并最終影響刻蝕等加工/處理的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種氣體分配裝置，其能夠 將諸如工藝氣體等的氣體較為均勻地分配到反應(yīng)腔室內(nèi)，從而獲得較 為均勻的等離子體分布，進(jìn)而獲得較為均勻的加工/處理結(jié)果。
本發(fā)明還提供一種應(yīng)用該氣體分配裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其同 樣能夠?qū)⒅T如工藝氣體等的氣體較為均勻地分配到反應(yīng)腔室內(nèi)，并最 終能夠獲得較為均勻的半導(dǎo)體器件加工/處理結(jié)果。
為此，本發(fā)明提供了一種氣體分配裝置，其用于將諸如工藝氣體等 的氣體均勻地分配至反應(yīng)腔室內(nèi)，所述氣體分配裝置包括從上至下依次 層疊設(shè)置的支撐板、阻流板和噴淋頭電極，所述支撐板上設(shè)置有進(jìn)氣通 道，用于將氣體引入到所述氣體分配裝置內(nèi)；所述噴淋頭電極上開設(shè)有 排氣通道。其中，所述阻流板的至少一個(gè)表面上設(shè)置有阻流板內(nèi)凹部分， 且所述阻流板內(nèi)凹部分設(shè)置有縱向貫通所述阻流板的通孔，以使來自所 述支撐板進(jìn)氣通道的氣體在所述阻流板內(nèi)凹部分進(jìn)行擴(kuò)散后，再經(jīng)由所 述通孔而輸送至噴淋頭電極，并通過所述噴淋頭電極上的排氣通道輸送 至反應(yīng)腔室內(nèi)。
其中，所述阻流板內(nèi)凹部分設(shè)置在所述阻流板的上表面，并與所述 支撐板進(jìn)氣通道相對應(yīng)，所述通孔自阻流板內(nèi)凹部分向下延伸至所述阻 流板的下表面，以縱向貫通所述阻流板。
其中，所述阻流板內(nèi)凹部分設(shè)置在所述阻流板的下表面，并與所述 支撐板進(jìn)氣通道相對應(yīng)，所述通孔自阻流板內(nèi)凹部分向上延伸至所述阻 流板的上表面，以縱向貫通所述阻流板。
其中，在所述阻流板的上表面和下表面均設(shè)置有阻流板內(nèi)凹部分，
8所述阻流板內(nèi)凹部分與所述支撐板進(jìn)氣通道相對應(yīng)，所述通孔自阻流板 上表面的內(nèi)凹部分向下延伸至阻流板下表面的內(nèi)凹部分，以縱向貫通所 述阻流板。
其中，至少所述阻流板內(nèi)凹部分的頂部區(qū)域在垂直于水平面的平面 上的投影呈圓弧狀。
其中，所述支撐板進(jìn)氣通道包括支撐板中央進(jìn)氣通道和支撐板邊緣 進(jìn)氣通道，相應(yīng)地，所述阻流板內(nèi)凹部分包括對應(yīng)于所述支撐板中央進(jìn) 氣通道的阻流板中央內(nèi)凹部分以及對應(yīng)于所述支撐板邊緣進(jìn)氣通道的 阻流板邊緣內(nèi)凹部分。
其中，所述通孔沿所述阻流板內(nèi)凹部分的表面非均勻地分布。優(yōu)選 地，所述通孔沿所述阻流板內(nèi)凹部分的表面由中央?yún)^(qū)域向邊緣區(qū)域逐漸 增多。
其中，所述通孔的孔徑沿所述阻流板內(nèi)凹部分的表面由中央?yún)^(qū)域向 邊緣區(qū)域逐漸增大。
其中，所述阻流板設(shè)置為單層阻流板，或者設(shè)置為多層阻流板的 組合。
其中，每一層所述阻流板一體成型，或者由中央部分和外圍部分 嵌套組合而成。
其中，對應(yīng)于所述阻流板內(nèi)凹部分，而在所述支撐板下表面設(shè)置 支撐板中央凹進(jìn)區(qū)域和/或支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域，以增大氣體的擴(kuò)散區(qū) 域，并且所述進(jìn)氣通道設(shè)置在所述凹進(jìn)區(qū)域內(nèi)，并縱向貫穿所述支撐 板
其中，對應(yīng)于所述阻流板內(nèi)凹部分，而在所述噴淋頭電極的上表 面設(shè)置噴淋頭電極凹進(jìn)區(qū)域，以增大氣體的擴(kuò)散區(qū)域，并且所述排氣 通道設(shè)置在該區(qū)域內(nèi)，并縱向貫穿所述噴淋頭電極。
此外，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，其包括反應(yīng)腔室和置 于反應(yīng)腔室內(nèi)的靜電夾持裝置，而且，對應(yīng)于所述靜電夾持裝置而在 反應(yīng)腔室上方設(shè)置本發(fā)明提供的上述氣體分配裝置，用以向反應(yīng)腔室 內(nèi)均勻地分配氣體。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有這樣的有益效果，即，氣體分配較為
9均勻。這是因?yàn)楸景l(fā)明提供的氣體分配裝置中的阻流板上設(shè)置有阻流 板內(nèi)凹部分，該內(nèi)凹部分可以使來自支撐板的諸如工藝氣體等的氣體在 此得到擴(kuò)散，以使氣體更為均勻地進(jìn)入到噴淋頭電極，并被噴淋頭電極 輸送至反應(yīng)腔室內(nèi)，從而使反應(yīng)腔室中的被加工晶片上方的工藝氣體 等分布較為均勻，進(jìn)而使所產(chǎn)生的等離子體也能夠均勻地分布，并最 終獲得較為均勻的半導(dǎo)體器件加工/處理結(jié)果。
此外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，可以對應(yīng)于阻流板內(nèi)凹部分而 在支撐板的下表面和/或在噴淋頭電極的上表面上也設(shè)置凹進(jìn)區(qū)域，這 樣便使得諸如工藝氣體等氣體的擴(kuò)散區(qū)域增大，從而更有利于氣體的 均勻分布。
由于本發(fā)明提供的氣體分配裝置具有上述有益效果，因此應(yīng)用該 氣體分配裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備同樣也具有這樣的特點(diǎn)，即，能夠均 勻地將諸如工藝氣體等的氣體分配至反應(yīng)腔室內(nèi)，進(jìn)而獲得較為均勻 的等離子體分布，并最終獲得較為均勻的半導(dǎo)體器件加工/處理結(jié)果。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中提供的一種氣體分配裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的氣體分配裝置的剖視圖； 圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例所采用的阻流板的立體圖； 圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的氣體分配裝置的剖視圖； 圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的氣體分配裝置的剖視圖；以及 圖7為本發(fā)明提供的氣體分配裝置所采用的分立結(jié)構(gòu)阻流板的立 體圖。
具體實(shí)施例方式
為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附 圖對本發(fā)明提供的氣體分配裝置以及應(yīng)用該氣體分配裝置的半導(dǎo)體處 理設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
請參閱圖3，本發(fā)明第一實(shí)施例提供的氣體分配裝置100包括從上到下依次層疊設(shè)置的支撐板1、阻流板2和噴淋頭電極3。
其中，支撐板l呈板狀結(jié)構(gòu)，且其形狀與反應(yīng)腔室內(nèi)部的形狀相適配。貫通支撐板1的上下表面而設(shè)置氣體進(jìn)氣通道(10、 11)，以
便將諸如工藝氣體等的氣體引入到該氣體分配裝置100內(nèi)。為了更好
地改善反應(yīng)腔室中心區(qū)域和邊緣區(qū)域氣體分布的均勻性，本實(shí)施例中
的氣體分配裝置100優(yōu)選雙區(qū)(即，雙路)進(jìn)氣方式。也就是說，在支撐板1的大致中央位置處設(shè)置中央進(jìn)氣通道10 (即，第一路氣體進(jìn)氣通道)，在支撐板1的邊緣位置處設(shè)置邊緣進(jìn)氣通道11 (即，第二路氣體進(jìn)氣通道)。并且在支撐板1的下表面上圍繞中央進(jìn)氣通道10的設(shè)置位置而形成向其上表面凹進(jìn)的支撐板中央凹進(jìn)區(qū)域12，該區(qū)域12與中央進(jìn)氣通道10連通，這樣，來自中央進(jìn)氣通道10的工藝氣體便可以進(jìn)入到該凹進(jìn)區(qū)域12內(nèi)，并在此進(jìn)行擴(kuò)散。類似地，在支撐板1的下表面上圍繞邊緣進(jìn)氣通道11的設(shè)置位置而形成向其上表面凹進(jìn)的支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域13，該區(qū)域13與邊緣進(jìn)氣通道11連通，以便來自邊緣進(jìn)氣通道11的工藝氣體可以進(jìn)入到該凹進(jìn)區(qū)域13內(nèi)，并在此進(jìn)行擴(kuò)散。該支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域13可以是環(huán)繞支撐板1 一整圈的環(huán)形凹進(jìn)區(qū)域。
此外，支撐板中央凹進(jìn)區(qū)域12和支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域13在支撐板1的縱向剖面圖中呈矩形，換言之，上述中央凹進(jìn)區(qū)域12在其凹進(jìn)部分內(nèi)的內(nèi)徑始終相同，類似地，邊緣凹進(jìn)區(qū)域13在其凹進(jìn)部分內(nèi)的內(nèi)徑也始終相同。而且，支撐板中央凹進(jìn)區(qū)域12和支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域13之間的區(qū)域?yàn)槠矫?，以便于支撐?能夠穩(wěn)定地與阻流板2裝配在一起。
阻流板2呈大致板狀結(jié)構(gòu)，且其形狀與支撐板1相適配。并且，對應(yīng)于支撐板1上的支撐板中央凹進(jìn)區(qū)域12而在阻流板2的上表面設(shè)置阻流板中央上凹區(qū)域22，對應(yīng)于支撐板1上的支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域13而在阻流板2的上表面設(shè)置阻流板邊緣上凹區(qū)域23。由阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23的下表面向下方開鑿貫通阻流板2的通孔21。這樣，來自支撐板中央凹進(jìn)區(qū)域12的工藝氣體首先進(jìn)入到阻流板中央上凹區(qū)域22，在此進(jìn)行擴(kuò)散后經(jīng)由通孔21而輸送至噴淋頭電極3。類似地，來自支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域13的工藝氣體首先進(jìn)
入到阻流板邊緣上凹區(qū)域23，在此進(jìn)行擴(kuò)散后經(jīng)由通孔21而輸送至噴淋頭電極3。
此外，阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23在阻流板2的縱向剖面圖上呈圓弧形，或者說，阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23在垂直于水平面的平面上的投影呈圓弧形。這樣，對每一個(gè)上凹區(qū)域而言，其底部到阻流板2上表面的距離從該區(qū)域的中心向邊緣逐漸減小，直至距離為零。而進(jìn)氣通道(lO或ll)的正下方通常對應(yīng)著上凹區(qū)域(22或23)的大致中心位置處。這樣，工藝氣體從進(jìn)氣通道(10或11)的正下方直接進(jìn)入阻流板2上的通孔21所經(jīng)歷的垂直路程最長，于是沿著這個(gè)路徑向下傳輸?shù)墓に嚉怏w將有可能偏離該路徑而向周邊擴(kuò)散，從而使得進(jìn)氣通道(lO或ll)正下方的工藝氣體分布密度逐漸降低，同時(shí)使周邊工藝氣體分布密度逐漸增高，進(jìn)而進(jìn)一步改善工藝氣體分布的均勻性。
另外，阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23之間的區(qū)域?yàn)槠矫?，并與支撐板中央凹進(jìn)區(qū)域12和支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域13之間的平面區(qū)域相對應(yīng)，以便于阻流板2能夠穩(wěn)定地與支撐板1裝配在一起。然而事實(shí)上，為了使氣體更為均勻地進(jìn)入到噴淋頭電極3內(nèi)，進(jìn)而更為均勻地進(jìn)入到反應(yīng)腔室中，優(yōu)選地使阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23等凹進(jìn)部分盡可能地大，相應(yīng)地，阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23之間的平面區(qū)域盡可能地小。當(dāng)然，也可以使阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23完全連同而形成一個(gè)上凹區(qū)域。
噴淋頭電極3也呈大致板狀結(jié)構(gòu)，且其形狀與阻流板2相適配。對應(yīng)于阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23而在噴淋頭電極3的上表面設(shè)置向其下表面凹進(jìn)的噴淋頭電極凹進(jìn)區(qū)域31。遍布噴淋頭電極凹進(jìn)區(qū)域31的下表面而設(shè)置貫穿該噴淋頭電極3上下表面的排氣通道32。這樣，來自阻流板2的工藝氣體便可以進(jìn)入到噴淋頭電極凹進(jìn)區(qū)域31內(nèi)，在此進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)散，然后經(jīng)由排氣通道32而輸送至該氣體分配裝置100下方的反應(yīng)腔室內(nèi)。
12在實(shí)際應(yīng)用中，將上述支撐板1、阻流板2和噴淋頭電極3這三部分裝配在一起之后，支撐板中央凹進(jìn)區(qū)域12與阻流板中央上凹區(qū)域22之間形成中央氣體分配腔室(以下稱為第一分配腔室)。類似地，支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域13與阻流板邊緣上凹區(qū)域23之間形成邊緣氣體分配腔室(以下稱為第二分配腔室)。而且，阻流板2的下表面和噴淋頭電極凹進(jìn)區(qū)域31之間可形成第三分配腔室30。這樣，欲進(jìn)入反應(yīng)腔室的工藝氣體便可以經(jīng)由支撐板1、阻流板2和噴淋頭電極3進(jìn)行分配后進(jìn)入到反應(yīng)腔室。具體地，第一路氣體經(jīng)由支撐板1上的中央進(jìn)氣通道10而進(jìn)入到第一分配腔室，再經(jīng)過阻流板2上相應(yīng)的通孔21而進(jìn)入到第三分配腔室30，最后經(jīng)噴淋頭電極3上的排氣通道32而進(jìn)入反應(yīng)腔室。類似地，第二路氣體經(jīng)由支撐板1上的邊緣進(jìn)氣通道11而進(jìn)入到第二分配腔室，再經(jīng)過阻流板2上相應(yīng)的通孔21而進(jìn)入到第三分配腔室30，最后經(jīng)噴淋頭電極3上的排氣通道32而進(jìn)入反應(yīng)腔室，并在反應(yīng)腔室中的被加工晶片的上方形成均勻的氣體分布，進(jìn)而使產(chǎn)生的等離子體更為均勻地分布，以最終獲得更為均勻的刻蝕等加工/處
理結(jié)果的均勻性。
需要指出的是，由于本發(fā)明提供的氣體分配裝置中，僅需要在阻流板內(nèi)凹部分設(shè)置可以縱向貫穿該阻流板的通孔，而無需像現(xiàn)有技術(shù)那樣，需要遍布整個(gè)阻流板來設(shè)置這樣的通孔。因此，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的氣體分配裝置加工較為簡單。
更進(jìn)一步地，由于本發(fā)明提供的氣體分配裝置加工較為簡單，因此加工成本較低。而且，在本發(fā)明提供的氣體分配裝置中可以僅僅使用單層阻流板就能夠獲得較為均勻的氣體分布，因此，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的氣體分配裝置的成本較低。
此外，在實(shí)際工藝過程中，第一路氣體和第二路氣體可以是相同的工藝氣體，也可以是不同的工藝氣體。而且，第一路氣體和第二路氣體可以同時(shí)提供，也可以不同時(shí)提供。
請參閱圖4，本實(shí)施例中的阻流板2為圓形的板狀結(jié)構(gòu)，且一體成型。該阻流板2上表面的大致中央位置處向其下表面凹進(jìn)而形成阻流板中央上凹區(qū)域22，并且其上表面的邊緣位置處向其下表面凹進(jìn)而形成阻流板邊緣上凹區(qū)域23。
請參閱圖5，本發(fā)明第二實(shí)施例提供的氣體分配裝置100包括支撐板l、阻流板2以及噴淋頭電極3。其中，支撐板1和噴淋頭電極3的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例類似，在此不再贅述。下面詳細(xì)說明本實(shí)施例中阻流板2的結(jié)構(gòu)。
類似于第一實(shí)施例，本實(shí)施例中的阻流板2在其上表面同樣設(shè)置有阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23。與第一實(shí)施例所不同的是，對應(yīng)于阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23而在該阻流板2的下表面也設(shè)置有凹進(jìn)區(qū)域，即，阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53，并且在阻流板2上設(shè)置若干通孔21，使其貫穿該阻流板2上的中央上凹區(qū)域22和中央下凹區(qū)域52，以及貫穿該阻流板2上的邊緣上凹區(qū)域23和邊緣下凹區(qū)域53，以便將上凹區(qū)域(22、 23)內(nèi)的工藝氣體引入到下凹區(qū)域(52、 53)，并在此進(jìn)一步擴(kuò)散，以使工藝氣體分布更加均勻。此外，類似于阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23，阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53在阻流板2的縱向剖面圖上呈圓弧形，或者說，阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53在垂直于水平面的平面上的投影呈圓弧形。
具有上述結(jié)構(gòu)的阻流板2設(shè)置于支撐板1和噴淋頭電極3之間，這樣，阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53便與噴淋頭電極凹進(jìn)區(qū)域31—起形成第三分配腔室30。因此，在其他尺寸不變的情況下，本實(shí)施例中第三分配腔室30的體積要大于前述第一實(shí)施例中第三分配腔室30的體積，這將使工藝氣體在第三分配腔室30更為均勻地?cái)U(kuò)散，從而更有利于工藝氣體在反應(yīng)腔室內(nèi)均勻分布，進(jìn)而使產(chǎn)生的等離子體更為均勻地分布，以最終獲得更為均勻的刻蝕等加工/處理結(jié)果的均勻性。
請參閱圖6，本發(fā)明第三實(shí)施例提供的氣體分配裝置100同樣包括支撐板l、阻流板2以及噴淋頭電極3。其中，支撐板l和噴淋頭電極3的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例類似，在此不再贅述。下面詳細(xì)說明本實(shí)施例中的阻流板2的結(jié)構(gòu)。
14本實(shí)施例中的阻流板2的結(jié)構(gòu)與前述第二實(shí)施例類似，在阻流板
2的上表面設(shè)置有阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23，在阻流板2的下表面設(shè)置有阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53。本實(shí)施例與前述第二實(shí)施例的區(qū)別在于本實(shí)施例中的阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23是先在阻流板2的上表面向下垂直開鑿出一段凹口后，再在凹口下方開鑿出類似于第二實(shí)施例的阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23;類似地，本實(shí)施例中的阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53是先在阻流板2的下表面向上垂直開鑿出一段凹口后，再在凹口上方開鑿出類似于第二實(shí)施例的阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53。也就是說，本實(shí)施例中的阻流板中央上凹區(qū)域22、阻流板邊緣上凹區(qū)域23、阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53各自的頂部區(qū)域在垂直于水平面的平面上的投影呈圓弧狀。所謂頂部區(qū)域指的是，阻流板中央上凹區(qū)域22和阻流板邊緣上凹區(qū)域23各自區(qū)域中最靠近阻流板2下表面的那一部分區(qū)域；以及阻流板中央下凹區(qū)域52和阻流板邊緣下凹區(qū)域53各自區(qū)域中最靠近阻流板2上表面的那一部分區(qū)域。
采用本發(fā)明第三實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)，既可以增大阻流板2上各個(gè)凹進(jìn)區(qū)域的體積，進(jìn)而增大第一分配腔室、第二分配腔室和第三分配腔室的體積，以使工藝氣體在此擴(kuò)散得更為均勻；又可以使阻流板2便于加工。
需要指出的是，盡管前述實(shí)施例中的阻流板均為一層，但是在實(shí)際應(yīng)用中，在支撐板和噴淋頭電極之間可以設(shè)置多層阻流板。而且，對于每一層阻流板而言，其可以是一體的，如圖4所示；也可以由一個(gè)或者多個(gè)組件構(gòu)成，如圖7所示。圖7所示阻流板也就是將圖4所示阻流板拆分成中心部件28和外圍部件29，其中，阻流板中央上凹區(qū)域22設(shè)置在中心部件28，阻流板邊緣上凹區(qū)域23設(shè)置在外圍部件29。采用圖7所示分立結(jié)構(gòu)可以降低加工復(fù)雜度。
進(jìn)一步需要指出的是，阻流板上的通孔和/或噴淋頭電極上的排氣通道可以呈規(guī)則分布，也可以為非規(guī)則分布。而且，各通孔和/或排氣可以是位于各個(gè)凹進(jìn)區(qū)域或分配腔室中心部分處的通孔和/或排氣通道的尺寸小，而位于其邊緣部分處的通孔和/或排氣通道的尺寸大，并且呈漸變趨勢。
此外，本發(fā)明提供的氣體分配裝置中的支撐板和阻流板可以由導(dǎo)電材料制成，如Al，并對其表面進(jìn)行陽極氧化。噴淋頭電極可以由導(dǎo)電材料制成，如高純Al，同樣對其表面進(jìn)行陽極氧化，或者也可以采用高純Si、 SiC、石墨等制成。
另外，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，其包括反應(yīng)腔室和置于反應(yīng)腔室內(nèi)的靜電夾持裝置。對應(yīng)于所述靜電夾持裝置而在反應(yīng)腔室上方設(shè)置本發(fā)明提供的前述氣體分配裝置，用以遮蔽住所述反應(yīng)腔室，并向反應(yīng)腔室內(nèi)均勻地分配工藝氣體。
可以理解的是，盡管前述實(shí)施例中以工藝氣體為例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，然而在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明提供的氣體分配裝置以及應(yīng)
用該氣體分配裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備也可用于對其他欲進(jìn)入到反應(yīng)腔室中的氣體進(jìn)行分配，以使所述氣體較為均勻地進(jìn)入到反應(yīng)腔室中。
還可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1. 一種氣體分配裝置，用于將氣體均勻地分配至反應(yīng)腔室內(nèi)，其包括從上至下依次層疊設(shè)置的支撐板、阻流板和噴淋頭電極，所述支撐板上設(shè)置有進(jìn)氣通道，用于將氣體引入到所述氣體分配裝置內(nèi)；所述噴淋頭電極上開設(shè)有排氣通道，其特征在于，所述阻流板的至少一個(gè)表面上設(shè)置有阻流板內(nèi)凹部分，且所述阻流板內(nèi)凹部分設(shè)置有縱向貫通所述阻流板的通孔，以使來自所述支撐板進(jìn)氣通道的氣體在所述阻流板內(nèi)凹部分進(jìn)行擴(kuò)散后，再經(jīng)由所述通孔而輸送至噴淋頭電極，并通過所述噴淋頭電極上的排氣通道輸送至反應(yīng)腔室。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體分配裝置，其特征在于，所述阻流板 內(nèi)凹部分設(shè)置在所述阻流板的上表面，并與所述支撐板進(jìn)氣通道相對 應(yīng)，所述通孔自阻流板內(nèi)凹部分向下延伸至所述阻流板的下表面，以縱 向貫通所述阻流板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體分配裝置，其特征在于，所述阻流板 內(nèi)凹部分設(shè)置在所述阻流板的下表面，并與所述支撐板進(jìn)氣通道相對 應(yīng)，所述通孔自阻流板內(nèi)凹部分向上延伸至所述阻流板的上表面，以縱 向貫通所述阻流板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體分配裝置，其特征在于，在所述阻流 板的上表面和下表面均設(shè)置有阻流板內(nèi)凹部分，所述阻流板內(nèi)凹部分與 所述支撐板進(jìn)氣通道相對應(yīng)，所述通孔自阻流板上表面的內(nèi)凹部分向下 延伸至阻流板下表面的內(nèi)凹部分，以縱向貫通所述阻流板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體分配裝置，其特征在于，至少所述阻 流板內(nèi)凹部分的頂部區(qū)域在垂直于水平面的平面上的投影呈圓弧狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體分配裝置，其特征在于，所述支撐板進(jìn)氣通道包括支撐板中央進(jìn)氣通道和支撐板邊緣進(jìn)氣通道，相應(yīng)地，所 述阻流板內(nèi)凹部分包括對應(yīng)于所述支撐板中央進(jìn)氣通道的阻流板中央 內(nèi)凹部分以及對應(yīng)于所述支撐板邊緣進(jìn)氣通道的阻流板邊緣內(nèi)凹部分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體分配裝置，其特征在于，所述通孔沿 所述阻流板內(nèi)凹部分的表面非均勻地分布。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體分配裝置，其特征在于，所述通孔沿所述阻流板內(nèi)凹部分的表面由中央?yún)^(qū)域向邊緣區(qū)域逐漸增多。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體分配裝置，其特征在于，所述通孔的 孔徑沿所述阻流板內(nèi)凹部分的表面由中央?yún)^(qū)域向邊緣區(qū)域逐漸增大。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分配裝置，其特征在于，所述阻 流板設(shè)置為單層阻流板，或者設(shè)置為多層阻流板的組合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的氣體分配裝置，其特征在于，每一層 所述阻流板一體成型，或者由中央部分和外圍部分嵌套組合而成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分配裝置，其特征在于，對應(yīng)于 所述阻流板內(nèi)凹部分，而在所述支撐板下表面設(shè)置支撐板中央凹進(jìn)區(qū) 域和/或支撐板邊緣凹進(jìn)區(qū)域，以增大氣體的擴(kuò)散區(qū)域，并且所述進(jìn)氣 通道設(shè)置在所述凹進(jìn)區(qū)域內(nèi)，并縱向貫穿所述支撐板。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分配裝置，其特征在于，對應(yīng)于 所述阻流板內(nèi)凹部分，而在所述噴淋頭電極的上表面設(shè)置噴淋頭電極 凹進(jìn)區(qū)域，以增大氣體的擴(kuò)散區(qū)域，并且所述排氣通道設(shè)置在所述凹 進(jìn)區(qū)域內(nèi)，并縱向貫穿所述噴淋頭電極。
14. 一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，包括反應(yīng)腔室和置于反應(yīng)腔室內(nèi)的靜3電夾持裝置，其特征在于，在所述反應(yīng)腔室的上方設(shè)置有如權(quán)利要求1 至13中任意一項(xiàng)所述的氣體分配裝置，所述氣體分配裝置與所述靜電 夾持裝置對置，用以向反應(yīng)腔室內(nèi)均勻地分配氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體分配裝置，其包括從上至下依次層疊設(shè)置的支撐板、阻流板和噴淋頭電極。所述支撐板上設(shè)置有進(jìn)氣通道，噴淋頭電極上開設(shè)有排氣通道。其中，該阻流板的至少一個(gè)表面上設(shè)置有阻流板內(nèi)凹部分，且該阻流板內(nèi)凹部分設(shè)置有縱向貫通該阻流板的通孔，以使來自該支撐板進(jìn)氣通道的氣體在該阻流板內(nèi)凹部分進(jìn)行擴(kuò)散后，再經(jīng)由該通孔而輸送至噴淋頭電極，并通過該噴淋頭電極上的排氣通道輸送至反應(yīng)腔室。此外，本發(fā)明還公開一種應(yīng)用上述氣體分配裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備。本發(fā)明提供的氣體分配裝置和半導(dǎo)體處理設(shè)備能夠?qū)⒅T如工藝氣體等的氣體較為均勻地分配到反應(yīng)腔室內(nèi)，從而獲得較為均勻的等離子體分布，進(jìn)而獲得較為均勻的加工/處理結(jié)果。
文檔編號H01L21/00GK101499407SQ20081005752
公開日2009年8月5日 申請日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月2日
發(fā)明者徐亞偉 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司