等离子体产生装置和具有其的半导体设备的制造方法

等离子体产生装置和具有其的半导体设备的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种等离子体产生装置和具有其的半导体设备。该等离子体产生装置包括：等离子体产生腔；套筒，沿所述等离子体产生腔的周向包围所述等离子体产生腔，以在所述等离子体产生腔的外壁与所述套筒之间形成气流通道；盖板，封闭所述气流通道的顶部；气体喷嘴，设置在所述盖板上，用于将冷却气体从所述气流通道的顶部喷射到所述气流通道中；以及出气口，设置在所述气流通道的下部。本发明通过设置纵向流通的冷却气流路径，可以提高换热效率，保证等离子体产生腔的外壁区域的速度场均匀，引起均匀的对流换热。由于采用利用压力来送风的气体喷嘴，因此避免在射频区域内增加另外的电器元件，使等离子体产生装置具有相对简单的结构。
【专利说明】
等离子体产生装置和具有其的半导体设备
技术领域
[0001] 本发明涉及半导体设备领域，具体地，涉及一种等离子体产生装置和具有该等离 子体产生装置的半导体设备。
【背景技术】
[0002] 等离子体产生装置广泛地应用于集成电路（1C)、功率器件、MEMS(Micro Electro mechanical System)器件等的制造工艺中。其中一个显著的用途就是电感親合等离子体 (ICP)装置。等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子， 这些活性粒子和半导体衬底相互作用，使半导体衬底上的材料表面发生各种物理和化学反 应，从而使材料的表面性能获得变化。在半导体器件制造过程中，可以将多层材料交替的沉 积到半导体衬底的表面并对其进行刻蚀以形成期望的图案。
[0003] 在施加功率的射频线圈作用下，在等离子体产生腔（因其材质多是陶瓷，结构呈 筒状，故以下简称"陶瓷筒"）的内部产生等离子体。随着高刻蚀速率的需求，等离子体功率 密度也增高，因此会产生大量的热。目前，典型地采用立体射频线圈来形成高功率密度的等 离子体。申请号为200510126396. 5的中国发明专利申请公开了立体线圈的示例。采用立 体线圈的等离子体产生腔在形成高功率密度的等离子体时温度很高，例如在3400W的情况 下可以高达460°C，其产生的热辐射可能导致半导体衬底糊胶。另外，高功率密度下产生的 高温很可能会超过密封圈（Ο-ring)的使用温度，使之失效。
[0004] 因此，需要一种等离子体产生装置和具有该等离子体产生装置的半导体设备，以 至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。

【发明内容】

[0005] 为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供一种 等离子体产生装置，其包括：等离子体产生腔；套筒，沿所述等离子体产生腔的周向包围所 述等离子体产生腔，以在所述等离子体产生腔的外壁与所述套筒之间形成气流通道；盖板， 封闭所述气流通道的顶部；气体喷嘴，设置在所述盖板上，用于将冷却气体从所述气流通道 的顶部喷射到所述气流通道中；以及出气口，设置在所述气流通道的下部。
[0006] 优选地，所述气体喷嘴的出口位于所述等离子体产生腔的顶面以上，且所述气体 喷嘴的出口相对于所述等离子体产生腔的顶面的高度Η为：
[0007]
[0008] 其中，a为所述等离子体产生腔的外壁与所述套筒之间的距离；且
[0009] Θ为所述气体喷嘴的喷射角度。
[0010] 优选地，所述盖板的通过其中心线的纵向截面呈倒置的"凸"字形，所述盖板的凸 部的底面与所述等离子体产生腔的顶面形状相对应且相互接触，所述盖板的凹部封闭所述 气流通道的顶部，且所述气体喷嘴设置在所述盖板的凹部上。
[0011] 优选地，所述气体喷嘴的喷射轴线平行于所述等离子产生腔的外壁。
[0012] 优选地，所述气体喷嘴的喷射轴线到所述等离子体产生腔的外壁和所述套筒的内 壁的距离相等。
[0013] 优选地，所述等离子体产生装置包括多个所述气体喷嘴，多个所述气体喷嘴沿着 所述气流通道的周向均匀分布。
[0014] 优选地，所述等离子体产生装置包括多个所述气体喷嘴，相邻的所述气体喷嘴的 喷幅区域相互重叠，且重叠面积至少为所述喷幅区域的面积的10%。
[0015] 优选地，所述气体喷嘴的上游设置有匀流腔，所述匀流腔用于使从所述气体喷嘴 喷射的冷却气体的压力均匀。
[0016] 优选地，所述匀流腔设置在所述盖板中。
[0017] 优选地，所述等离子体产生装置还包括制冷装置，用于对所述匀流腔中的冷却气 体进行制冷。
[0018] 优选地，所述匀流腔呈沿着所述气流通道的周向延伸的环形。
[0019] 优选地，所述气流通道的底部与所述等离子体产生腔的底部齐平或低于其底部。
[0020] 优选地，所述气流通道的底部封闭，所述出气口设置在所述套筒的下部。
[0021 ] 优选地，所述等离子体产生装置还包括设置在所述套筒周围的风扇，所述风扇用 于将所述气流通道中的冷却气体排出。
[0022] 优选地，所述等离子体产生装置还包括：
[0023] 温度传感器，设置在所述出气口处，用于感测从所述出气口排出的冷却气体的温 度；以及
[0024] 控制器，配置为在所述冷却气体的温度高于预定值时启动所述风扇。
[0025] 优选地，所述套筒是由金属材料制成。
[0026] 优选地，所述气体喷嘴的上游设置有流量调节装置。
[0027] 根据本发明的另一个方面，还提供一种半导体设备，其包括：反应腔；基座，设置 在所述反应腔内，用于承载半导体衬底；以及如上所述的任一种等离子体产生装置，所述 等离子体产生装置设置在所述反应腔的上方，且使所述等离子体产生腔与所述基座相对设 置。
[0028] 通过设置纵向流通的冷却气流路径，使气流路径的延伸方向与线圈支架的延伸方 向相同，一方面，可以避免线圈支架这类阻碍流动的元件存在在冷风流动的方向上，因此可 以提高换热效率；另一方面，还可以保证等离子体产生腔的外壁区域的速度场均匀，引起均 匀的对流换热，进而避免由于等离子体产生腔的外壁的温差过大导致其热应力超过等离子 体产生腔的材料的抗拉强度极限而导致断裂。此外，由于本发明采用可以利用压力来实现 送风的气体喷嘴，因此无需在射频区域内增加另外的电器元件。由于在射频区域内的电器 元件需要额外的屏蔽装置，因此根据本发明的等离子体产生装置具有相对简单的结构。
[0029] 进一步地，通过设置匀流腔不但可以使多个气体喷嘴喷射出的冷却气体的流速均 匀，而且可以用于将从气体喷嘴喷射的气体压力调节至期望的压力值。更进一步地，环形的 匀流腔由于其容积较小而更容易控制内部蓄积的气压，并且受到环形壁的阻挡使冷却气体 在其中流动时更易形成对流，进而使冷却气体扩散更加均匀。
[0030] 进一步地，上面提到的气体喷嘴的出口相对于等离子体产生腔的顶面的高度Η满 足
）时，使得气体喷射束在到达等离子体产生腔的顶面或顶面以上时，已 经形成了在其喷幅面积上分布相对均匀的气体束，因此可以使流经等离子体产生腔的外壁 的气流的大小和方向均相对稳定。
[0031] 在
【发明内容】
中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步 详细说明。本
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和 必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0032] 以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
【附图说明】
[0033] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
[0034] 图1为根据本发明一个实施例的半导体设备的纵向截面图；
[0035] 图2为图1的半导体设备沿Α-Α所截的截面图；
[0036] 图3为根据本发明另一个实施例的等离子体产生装置的纵向截面图；
[0037] 图4为根据本发明再一个实施例的等离子体产生装置的纵向截面图；
[0038] 图5为图4的等离子体产生装置的气体喷嘴的喷射情况的简化图；以及
[0039] 图6为与图3和图4的等离子体产生装置配套的气路图。
【具体实施方式】
[0040] 在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技 术人员可以了解，如下描述仅涉及本发明的较佳实施例，本发明可以无需一个或多个这样 的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未 进行描述。
[0041] 根据本发明的一个方面，提供了一种等离子体产生装置。该等离子体产生装置能 够用于例如干刻蚀设备等的半导体设备中。为了容易理解本发明提供的等离子体产生装 置，现在先对具有该等离子体产生装置的半导体设备的整体结构进行简单介绍。图1和2 中示出了根据本发明一个实施例的半导体设备。需要说明的是，本文的图示仅为用于示例 目的的简图，并非按比例绘制。
[0042] 参照图1和图2,该半导体设备包括反应腔100以及设置在反应腔100上方的等离 子体产生装置200。首先，将描述在该半导体设备中与等离子体产生装置没有直接关系的各 个部分的构造。
[0043] 反应腔100是例如由铝或者不锈钢等金属制成的具有底面的筒形的真空腔。反 应腔100被安全接地。在反应腔100内，设置有用于承载待处理的半导体衬底110的基座 130。基座130将半导体衬底110水平地支撑。该基座130例如由铝、不锈钢等材料制成。 此外，基座130还设置为可旋转、可升降和/或可平移，用于将半导体衬底110输送到预定 处理位置，并在处理后将半导体衬底110从反应腔100输出。基座130可以包括用于固定 半导体衬底110的夹具（例如利用静电吸附力来固定半导体衬底110的静电卡盘ESC)、加 热器、制冷器或前述部件的组合等。
[0044] 在反应腔100的下部设置有气体出口 150。为了使反应腔100内的气流相对于基 座130上的半导体衬底110呈轴对称地均匀分布，优选沿着圆周方向等间隔地设置多个气 体出口 150。各个气体出口 150经排气管与排气栗300连接。排气栗300例如是具有涡轮 分子栗等的真空栗，能够将反应腔100内的等离子体处理空间抽真空至所希望的真空度。 在反应腔100的侧壁上，可以设置有气体入口 170。气体入口 170经输气管与气体源400连 接，用于提供反应气体和/或保护气体（例如惰性气体或氮气）。进一步，在反应腔100的 侧壁上可以设置有狭缝（图中未示），以提供半导体衬底110进出该反应腔100的通道。而 在反应腔100内可以设置有对腔内壁进行保护的工艺组件（Process Kit)(图中未示），以 防止溅射或轰击下来的材料直接沉积到腔内壁等部件上。
[0045] 需要说明的是，本文对反应腔100及其内部部件、以及其与气体源400和排气栗 300的连接方式的图示和描述主要用于清楚地理解本发明的发明构思，因此，对这些部件的 图示说明和文字描述仅为示例性的。此外，本发明的贡献并非在于它们的具体构造，它们可 以采用现有技术中存在的或未来可能出现的各种构造，因此本文将不再对它们进一步详细 地描述。
[0046] 下面，将重点描述半导体设备的等离子体产生装置的各个部分的构造。虽然图1 和图2中以具有立体线圈的电感耦合型等离子体产生装置来说明本发明的原理，但是本发 明的应用显然不限于此，其可以应用至具有平面线圈的电感耦合型等离子体产生装置、以 及电容耦合式等离子体产生装置等。
[0047] 等离子体产生装置200包括等离子体产生腔210。等离子体产生腔210可以由陶 瓷、石英等耐高温的材料制成。在一个实施例中，等离子体产生腔210呈筒状。在其他实施 例中，等离子体产生腔210可以具有其他形状。立体线圈（图中未示）围绕等离子体产生 腔210的外周设置。如图2所示，立体线圈例如可以通过通常沿着竖直方向设置的线圈支架 211支撑。等离子体产生腔210在其内部产生等离子体。随着等离子体功率密度的增大，等 离子体产生腔210产生的热量越多，温度越高，因此需要对等离子体产生腔210进行冷却， 以确保其周围的器件在安全温度范围内工作。
[0048] 因此，在等离子体产生腔210的周围设置了高效率的冷却系统。具体地，该等离子 体产生装置200进一步包括套筒220、盖板230、气体喷嘴240和出气口 250。
[0049] 套筒220沿等离子体产生腔210的周向包围等离子体产生腔210,以在等离子体 产生腔210的外壁与套筒220之间形成气流通道260。套筒220还可以起到结构上的支撑 作用，例如支撑盖板230,并且分担气体压力。优选地，套筒220可以由金属材料制成，例如 铝、不锈钢、铜、钛或其他耐高温且导热率良好的金属。金属材质的套筒220可以遮挡来自 等离子体产生腔210的热辐射，避免导致壳体270内的温度过高而损坏设置在壳体270内 的电气元件。
[0050] 盖板230封闭气流通道260的顶部。作为示例，盖板230可以具有环形的与气流 通道260的截面形状相匹配的形状。当然，盖板230还可以具有能够封闭气流通道260的 顶部的其他任意形状。
[0051] 气体喷嘴240设置在盖板230上，用于从气流通道260的顶部将冷却气体喷射到 气流通道260中。气体喷嘴240可以通过输气管241连接至压缩气体源（图中未示）。在 一个优选实施例中，盖板230上可以设置有多个气体喷嘴240。多个气体喷嘴240可以沿 着气流通道260的周向均匀分布，以便向气流通道260内均匀地喷射冷却气体。当然，盖板 230上也可以仅设置一个气体喷嘴。在此情况下，为了能够向气流通道260内均匀地喷射 冷却气体，优选地，可以使气体喷嘴240设置为具有沿着气流通道260的周向延伸的环形构 造。
[0052] 在气流通道260的下部设置有出气口 250。冷却气体在气流通道260的顶部经气 体喷嘴240射入气流通道260后，沿着气流通道260纵向地流动，然后经由出气口 250离开 气流通道260,这样形成了纵向流通的冷却气流路径。优选地，如图1所示，气流通道260的 底部与等离子体产生腔210的底部齐平或低于其底部，以充分地冷却等离子体产生腔210， 确保等离子体产生腔210的外壁上的温度分布均匀。在一个实施例中，可以不封闭或仅部 分地封闭气流通道260的底部，以形成出气口 250。在一个优选实施例中，如图1所示，气流 通道260的底部是封闭的，出气口 250设置在套筒220的下部。作为示例，可以在套筒220 的下部均匀地设置四个出气口 250,或者更多或更少个。将出气口 250设置在侧面可以使反 应腔直接连接在气流通道260的封闭的底部处，使半导体设备的整体结构更加紧凑。
[0053] 通过设置纵向流通的冷却气流路径，使气流路径的延伸方向与线圈支架211的延 伸方向相同，一方面，可以避免线圈支架211这类阻碍流动的元件存在在冷风流动的方向 上，因此可以提高换热效率；另一方面，还可以保证等离子体产生腔210的外壁区域的速度 场均匀，引起均匀的对流换热，进而避免由于等离子体产生腔210外壁的温差过大导致其 热应力超过等离子体产生腔210的材料的抗拉强度极限而断裂。此外，由于本发明采用可 以利用压力来实现送风的气体喷嘴240,因此无需在射频区域内增加另外的电气元件。由于 在射频区域内的电气元件需要额外的屏蔽装置，因此根据本发明的等离子体产生装置具有 相对简单的结构。
[0054] 为了进一步提高换热效率、保证等离子体产生腔210的外壁温度分布均匀，对气 体喷嘴240的设置方式提出了进一步的改进。在一个优选实施例中，气体喷嘴240的喷射 轴线平行于等离子产生腔210的外壁，以使流经等离子体产生腔210的外壁的冷却气体的 流速一致，避免导致等离子体产生腔210的外壁上存在温度差。作为示例，在等离子产生腔 210呈竖直放置的筒状的情况下，气体喷嘴240的喷射轴线可以沿竖直方向延伸，以使该喷 射轴线平行于等离子体产生腔210的外壁。在另一个优选实施例中，气体喷嘴240的喷射轴 线到等离子体产生腔210的外壁和套筒220的内壁的距离相等。这样可以在气流通道260 的从内向外的方向（在气流通道呈环形的情况下，是径向向外的方向）上形成流速均匀的 气流。此外，在盖板230上设置多个气体喷嘴240的情况下，优选地，使相邻的气体喷嘴240 的喷幅区域相互重叠，且重叠面积至少为喷幅区域的面积的10%。如此设置的目的是为了 在气流通道260的周向上形成流速均匀的气流。本领域的技术人员可以根据需要选择上述 一个或多个优选特征来构造气体喷嘴240。
[0055] 图3示出了在存在多个气体喷嘴240基础上的进一步优选的实施例。在该进一步 优选的实施例中，对于与图1-2所示出的实施例中相同或相似的部件将采用相同的附图标 记，而对于与图1-2所示出的相对应但结构和/或功能上不同的部件将增加上标来区分。如 图3所示，在多个气体喷嘴240的上游设置有匀流腔280。匀流腔280与每个气体喷嘴240 都流体连通，用于使从各个气体喷嘴240喷射的冷却气体的压力均匀。经输气管241'输送 的冷却气体首先经匀流腔280匀流使各点的压力均匀后，经多个气体喷嘴240喷射到气流 通道260中。在此情况下，可以不必为每个气体喷嘴240都提供输气管。此外，通过设置匀 流腔280可以调节从气体喷嘴240喷射的气体压力，例如通过调节输气管241'上的气体流 量可以在匀流腔280中蓄积期望的压力值。当然，在设置一个气体喷嘴240的情况下也可 以设置上述匀流腔280,本发明无意将该实施例排除在保护范围之外。
[0056] 在一个优选实施例中，匀流腔280设置在盖板230'中，以简化装置的整体构造。 匀流腔280可以为形成在盖板230'中的槽。进一步优选地，盖板230'中设置有制冷装置 (图中未示），用于对匀流腔280中的冷却气体制冷。作为示例，制冷装置可以为缠绕匀流 腔280设置的冷却液体管路，其中的冷却介质例如是水或冷却剂等。此外，制冷装置也可以 设置在其他位置处，只要能够对匀流腔280中的冷却气体进行冷却即可。在一个优选实施 例中，匀流腔280呈沿着气流通道260的周向延伸的环形。作为示例，匀流腔280可以是形 成在盖板230'中的环形槽，如图3所示。相比于立方体或圆盘状等的匀流腔，环形的匀流 腔280由于容积较小，因此更容易控制内部蓄积的气压。并且，受到环形壁的阻挡，冷却气 体在环形的匀流腔280中流动时较易形成对流，使冷却气体扩散更加均匀。
[0057] 图4示出了等离子体产生装置的再一个优选实施例。在该实施例中，对于与图1-3 所示出的实施例中相同或相似的部件将采用相同的附图标记，而对于与图1-3所示出的相 对应但结构和/或功能上不同的部件将增加上标来区分。如图4所示，气体喷嘴240的出 口位于等离子体产生腔210的顶面211以上，且气体喷嘴240的出口相对于等离子体产生 腔210的顶面211的高度Η为（参见图5的简化图）：
[0058]
[0059] 其中，a为等离子体产生腔210的外壁与套筒220之间的距离；Θ为气体喷嘴240 的喷射角度。气体喷嘴240可以是商业可获得的。如图5所示，喷射角度是指气体喷嘴240 能够喷射的最大角度，其通常由气体喷嘴的产品数据来提供。
[0060] 当Η满足上述公式时，气体喷射束在到达等离子体产生腔210的顶面或顶面以上 时，已经形成了在其喷幅面积上分布相对均匀的气体束，因此可以使流经等离子体产生腔 210的外壁的气流的大小和方向均相对稳定。
[0061] 为了实现上述目的，本发明对盖板230"进行了改进。该改进可以是在上文中提到 的任一实施例的基础上进行的。这里仅以图4为例来说明盖板230"的构造。盖板230"通 过中心线的纵向截面可以呈倒置的"凸"字形。由于盖板230"呈"凸"字形，使得盖板230" 包括位于中心区域的凸部231"和位于边缘区域的凹部232"。凹部232"包围凸部231"。凸 部231"的底面与等离子体产生腔210的顶面形状相对应且相互接触，以补偿等离子体产生 腔210上部的空间，从而形成气流通道260的顶部。而凹部232"用于封闭气流通道260的 顶部。气体喷嘴240设置在盖板230"的凹部232"上。凸部231"和凹部232"之间的高度 差允许从气体喷嘴240喷射出来的气流充分发散，这样在对等离子体产生腔210进行冷却 时，流经等离子体产生腔210的外壁的气流能够较均匀。当凸部231"和凹部232"之间的 高度差设置得满足：
[0062]
[0063] 迕卩」以犾侍上乂所怩到的有益效果。
[0064] 此外，为了进一步提高冷却效果，等离子体产生装置200还包括设置在套筒220周 围的风扇290,用于将气流通道260中的冷却气体排出。具体地，风扇290可以加速从出气 口 250排出的冷却气体的扩散，增加冷却气体在气流通道260中的流动速度。优选地，风扇 290设置在射频区域之外。虽然与设置在射频区域内相比，设置在射频区域外会降低风扇 290的抽风效率，但是由于在本发明中气体流动的动力主要来自于气体喷嘴240的喷射作 用、匀流腔280 (如果存在的情况下）的压力蓄积作用，因此整体考虑该冷却系统时，将风扇 290设置在射频区域之外不会对散热效果产生本质上的影响。但是，将风扇290设置在射频 区域之外所带来的明显益处在于无需对风扇290进行屏蔽处理，这样可以极大地简化等离 子体产生装置200的结构，降低成本。在等离子体产生装置200中通常会设置起到屏蔽作 用的壳体270,来避免射频辐射。壳体270容纳等离子体产生腔210、套筒220和盖板230、 230'或230"。壳体270的侧壁上设置有通风口 271。在一个优选实施例中，风扇290在壳 体270的外侧安装至通风口 271处，以提高风扇290的散热效率。
[0065] 在进一步优选的实施例中，等离子体产生装置200、200'或200"还包括温度传感 器和控制器（图中均未示）。温度传感器可以设置在出气口 250处，用于感测从出气口 250 排出的冷却气体的温度。温度传感器可以为现有的或未来可能出现的能够工作在一定温度 范围（以防止温度过高而烧毁）内的任何温度传感器。控制器配置为在冷却气体的温度高 于预定值时启动风扇290。作为示例，控制器可以配置为在从出气口 250排出的冷却气体的 温度超过60°C时，启动风扇290,以防止壳体270内部热量积累导致其温度超过其内部电气 元件的使用温度。风扇290的数量和安装位置可以根据实际安装空间和需散热量来选择。 例如，可以如图所示相对地设置两个风扇290。
[0066] 图6为与设置有匀流腔的等离子体产生装置（例如图3和图4)配套的气路图。如 图6所示，例如压缩空气或压缩氮气等的冷却气体从气体入口 610进入，经过阀组件620。 阀组件620例如是用于控制气体流量的总开关。然后冷却气体经过串联的流量计组件630 和流量调节装置640来检测和调节气体流量。接着再经过与壳体270的连接的接头650和 与匀流腔280连接的转弯接头660,进入匀流腔280均匀压力后，到达与匀流腔280相连的 若干气体喷嘴240。气体喷嘴240将冷却气体吹入套筒与等离子体产生腔的外壁组成的气 流通道中，最后经过出气口吹出。上文提到的各个部件之间例如通过输气管路连接，并且上 文提到的各个部件中的一个或多个可以省略。在一个优选实施例中，在气体喷嘴240上游 的输气管路上设置有流量调节装置640,以控制冷却速度。
[0067] 根据本发明的另一方面，还提供一种半导体设备。返回参见图1，该半导体设备包 括反应腔100、基座130和如上所述的任一种等离子体产生装置200。基座130设置在反应 腔100内，用于承载半导体衬底110。等离子体产生装置200设置在反应腔100的上方，且 使等离子体产生腔210与基座130相对设置。对于半导体设备所包含的各个部件可以参照 上文部分的相应描述，本文为了简洁将不再赘述。
[0068] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"左"、"右"、"顶"、"底"、"内"、 "外"等指示的方位或位置关系为基于正常使用时的方位或位置关系，仅是为了便于描述本 发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方 位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0069] 本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于 举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人 员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的 变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由 附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1. 一种等离子体产生装置，其特征在于，所述等离子体产生装置包括： 等离子体产生腔； 套筒，沿所述等离子体产生腔的周向包围所述等离子体产生腔，W在所述等离子体产 生腔的外壁与所述套筒之间形成气流通道； 盖板，封闭所述气流通道的顶部； 气体喷嘴，设置在所述盖板上，用于将冷却气体从所述气流通道的顶部喷射到所述气 流通道中；W及 出气口，设置在所述气流通道的下部。2. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述气体喷嘴的出口位于 所述等离子体产生腔的顶面W上，且所述气体喷嘴的出口相对于所述等离子体产生腔的顶 面的高度H为：其中，a为所述等离子体产生腔的外壁与所述套筒之间的距离；且 0为所述气体喷嘴的喷射角度。3. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述盖板的通过其中屯、线 的纵向截面呈倒置的"凸"字形，所述盖板的凸部的底面与所述等离子体产生腔的顶面形状 相对应且相互接触，所述盖板的凹部封闭所述气流通道的顶部，且所述气体喷嘴设置在所 述盖板的凹部上。4. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述气体喷嘴的喷射轴线 平行于所述等离子产生腔的外壁。5. 根据权利要求4所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述气体喷嘴的喷射轴线 到所述等离子体产生腔的外壁和所述套筒的内壁的距离相等。6. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述等离子体产生装置包 括多个所述气体喷嘴，多个所述气体喷嘴沿着所述气流通道的周向均匀分布。7. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述等离子体产生装置包 括多个所述气体喷嘴，相邻的所述气体喷嘴的喷幅区域相互重叠，且重叠面积至少为所述 喷幅区域的面积的10%。8. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述气体喷嘴的上游设置 有匀流腔，所述匀流腔用于使从所述气体喷嘴喷射的冷却气体的压力均匀。9. 根据权利要求8所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述匀流腔设置在所述盖 板中。10. 根据权利要求8所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述等离子体产生装置还 包括制冷装置，用于对所述匀流腔中的冷却气体进行制冷。11. 根据权利要求8所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述匀流腔呈沿着所述气 流通道的周向延伸的环形。12. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述气流通道的底部与所 述等离子体产生腔的底部齐平或低于其底部。13. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述气流通道的底部封 闭，所述出气口设置在所述套筒的下部。14. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述等离子体产生装置还 包括设置在所述套筒周围的风扇，所述风扇用于将所述气流通道中的冷却气体排出。15. 根据权利要求14所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述等离子体产生装置 还包括： 溫度传感器，设置在所述出气口处，用于感测从所述出气口排出的冷却气体的溫度；W 及 控制器，配置为在所述冷却气体的溫度高于预定值时启动所述风扇。16. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述套筒是由金属材料制 成。17. 根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，所述气体喷嘴的上游设置 有流量调节装置。18. -种半导体设备，其特征在于，所述半导体设备包括： 反应腔； 基座，设置在所述反应腔内，用于承载半导体衬底；W及 根据权利要求1-17中任一项所述的等离子体产生装置，所述等离子体产生装置设置 在所述反应腔的上方，且使所述等离子体产生腔与所述基座相对设置。
【文档编号】H05H1/26GK105992448SQ201510053670
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月2日
【发明人】赵隆超
【申请人】北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司