专利名称：气体扩散均匀化装置及使用该装置的等离子体工艺设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种气体扩散均匀化装置，尤其涉及提高真空腔室中气体扩散均匀化的装置。本实用新型还提供设置所述气体扩散均匀化装置的等离子体エ艺设备。
背景技术：
许多半导体集成电路芯片、LED芯片和其它微电子芯片的制造エ艺，都会用到真空环境下的薄膜生长或刻蚀的エ艺步骤。薄膜生长エ艺，是在基体的表面，生长出新的薄膜材料，通常所见的エ艺类型有等离子体加强化学气相沉积(PECVD)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)及物理气相沉积(PVD)等。刻蚀エ艺，是从基体表面有选择性地形成具有挥发性的反应物，从而去除材料，通常所见的エ艺类型有感应耦合等离子体(ICP)刻蚀エ艺及反应离子刻蚀(RIE)エ艺等。无论是薄膜生长反应，还是等离子体刻蚀反应，一般都是通过以下方式来实现的， 即将反应气体(又称エ艺气体)引入真空腔室中；利用射频或微波能量，将反应气体电离分解，形成等离子体；在等离子体中，含有离子、电子以及化学反应活性极高的中性原子或分子；当这些具有很高的化学活性的原子、分子和获得较高能量的离子与基体接触时，就可以发生化学的和物理的反应，在基体上生成固态薄膜，实现薄膜生长反应，或生成具有挥发性的反应物,并且由真空泵将反应物抽离反应腔室,实现刻蚀反应。如图I所示，以刻蚀硅材料的エ艺为例，简要地说明等离子体刻蚀设备的机械结构要件与エ艺要素。上、下两部分真空腔体Ia和Ic闭合后，形成一个密闭的空间，该空间并且由O-形密封圈Ib实现真空密封。存在于这一空间的气体分子，在真空泵的抽空作用下，通过抽真空ロ If被抽走，从而在这一空间中形成真空。当反应气体六氟化硫(化学分子式=SF6)和氩气(化学分子式Ar)通过气体导入口 Ii和喷淋头Ig导入这一空间后，在真空压カ控制系统的作用下，该空间内的气体压カ达到エ艺要求。此时，与下电极Ie连接在一起的射频源(还包括射频匹配器)或与上电极Ih连接在一起的射频源(还包括射频匹配器)开启，通过能量耦合，将射频能量传递给SF6和Ar的混和气体，产生一系列的分子分解、电离或附着反应，主要包括以下反应e— + SF6 = SF5 + F + e—e— + SF5 = SF4 + F + e—e + SF6 = SF5+ + F + 2ee— + SF6 = SF5" + Fe" + Ar = Ar++ 2e—当生成的具有化学活性的氟原子(F)与放置于下电极表面的硅基体Id接触时，便会发生化学反应Si + 4F = SiF4丨。等离子体中的氩离子(Ar+)也会在等离子体壳层电场的作用下，被加速到较高的能量，并且以垂直于硅基体表面的方向轰击硅基体，促成各相异性的刻蚀反应，并且大大增强SiF4的生成速度。由于生成物SiF4在常温条件下具有挥发性,在抽真空的作用下,SiF4分子扩散到抽真空ロ If ;由真空泵抽离真空腔室。同时由真空泵抽走的，还有未发生电离的SF6、Ar以及其他气体分子。基体上不需要发生刻蚀反应的地方，则由通常所说的掩模板，比如光刻胶掩模板保护起来，这样就实现了在基体上有选择性的刻蚀エ艺。芯片制造エ艺往往要求在硅基体上各处发生的刻蚀反应具有较好的均匀性，即在硅基体表面各处的刻蚀速度应该尽量相等，可是，实际发生的刻蚀反应却往往并不均匀。换言之，在硅基体上某些局部的刻蚀速度，可能比在硅基体其它局部的刻蚀速度要大或者小。在上面所描述的例子中，直接影响硅刻蚀速率均匀性的物理因素有三个(I)活性F原子扩散至硅基体表面的均匀性，(2) Ar+流量密度的均匀性，(3) SiF4生成物离开硅基体表面的均匀性。如果活性的F原子、Ar+或者生成物SF4分子的密度不均匀，在硅基体表面各处发生的刻蚀反应速度自然就会不均匀。这种不均匀性，几乎是所有芯片制成エ艺面临的ー个基本问题，不仅在刻蚀エ艺中会遇到，在薄膜生长エ艺中也会经常遇到。刻蚀反应或者薄膜生长反应的不均匀性，反映出来的其实就是等离子体密度在基体表面附近空间内的不均匀性。而造成等离子体密度不均匀的最根本因素，除了射频能量在这一空间内分布不均匀外，便是气体在此空间内的扩散不均匀。如图I和图2所示，传统的腔室的中央是凸出来的下电极，气体从腔室顶部导入并且通过气体喷淋头后，在腔室空间生成等离子体，没有发生反应的气体和新的化学反应生成物气体由抽真空ロ离开腔室。问题就出在这里！因为抽真空ロ往往只能是位于腔壁的某ー个局部位置，因而与喷淋头在空间位置上不能具有対称性。我们知道，气体分子在扩散时，总是沿着阻力最小的路径运动的。这样，即使气体以极其均匀的方式由喷淋头导入反应腔室，但是在扩散到抽真空ロ的过程中，其均匀性便不能維持，如图2所示。在图2中示出，沿着基体表面的方向，从左到右，气体的扩散是不均匀的，正是这种气体扩散的不均匀性，导致等离子体的密度不均匀，从而造成刻蚀反应或薄膜生长反应的不均匀性。人们为了解决上述由于抽真空ロ与气体导入装置在空间位置上不对称造成的问题，确实提出了ー些解决办法，最常用的办法是，在真空腔室的底部四个均匀対称的位置设置四个抽真空ロ。可是，这种办法仍然有很大的弊端。首先，它增加了真空腔室的机械加工和装配的难度及成本。其次，如果采用单台真空泵，那么如何将腔室上的四个抽真空ロ与真空泵上单一的进气ロ连接起来便成为另外一个难度和成本极大的技术问题，因为这四个连接管必须汇合在一起，而且需要几何位置对称；如果采用多台真空泵，那么成本就会大幅度増加，而且各台真空泵在抽速上需要匹配。
实用新型内容本实用新型的目的在于改进现有技术的不足，提供ー种能够提高真空腔室中气体扩散均匀性的气体扩散均匀化装置。本实用新型的另ー个目的在于提供设置有所述气体扩散均匀化装置的等离子体エ艺设备。本实用新型的目的是这样实现的ー种气体扩散均匀化装置，包括一片或多片叠设的带有若干气体通孔的扩散件，所述扩散件的形状和尺寸与要安装的真空腔室空间的相应截面匹配，所述扩散件将所述真空腔室分割成两个空间，使得气体导入ロ与抽真空ロ分别置于该两个空间内。[0018]所述扩散件可以是扩散板，也可以是扩散环。所述多片叠设的带有气体通孔的扩散件，相邻两层所述扩散件之间是具有间距地设置，相邻两层扩散件之间的最小距离，要根据气体的流量、压カ条件以及安装的便利而定，相邻两层所述扩散件之间的最小距离最好不低于2-3cm。相邻两片扩散件之间的距离如果过小，会严重地减小气体扩散的效率，导致真空抽速下降，还会造成安装不便。两片扩散件之间的最大距离，则可以根据实际的安装空间而定，如果相邻两层扩散件之间的距离太大，则可能安装不下或者需要减小扩散件的数量。多片叠设的带有气体通孔的所述扩散件中，同一层扩散件上的各个所述气体通孔大小相等且均匀分布，各层扩散件上具有的气体通孔的数目和大小可以是不同的。在多片叠设的带有气体通孔的所述扩散件中，叠设的每层所述扩散件上气体通孔的面积总和大致相等为宜，由此保持气体在通过每ー块扩散件吋，扩散效率基本維持不变。 另外，在多片叠设的带有气体通孔的所述扩散件中，叠设的多片所述扩散件，沿着气体流动的方向，气体后通过的所述扩散件上的气体通孔总面积也可以是大于或等于气体先通过的扩散环上的气体通孔总面积。这是因为气体在通过扩散件时所遇到的阻力，同气体通孔的总面积成反比，即某ー块扩散件上的通孔总面积越小，则气体在通过此扩散件时所遇到的阻力越大。由于多块扩散件依次放置，上述阻力就有“串联”关系。而安置扩散件的最主要目的，是要较大地提高气体扩散的均匀性，而不是要较大地増加气体扩散的阻力。因此，依气体流动方向，后面的扩散件的气体通孔的总面积较大更为有利。当所述扩散件为ー层时，或者多层扩散板中的气体首先通过的ー块扩散件，该扩散件上的若干气体通孔沿扩散件的垂直中心轴对称均匀地分布，并在该扩散板上形成“筛板”结构。当所述扩散件为多层时，各层上的气体通孔具有空间对称关系在空间相对位置上，各层所述扩散件各自分开但沿同一垂直中心轴放置。每ー层扩散件上的气体通孔沿垂直中心轴对称均匀地分布即相邻的各个气体通孔的中心距相等。相邻两层所述扩散件上的气体通孔相错且对称设置，即所述两层扩散件上的气体通孔的中心轴互不重合，某ー层扩散件上的ー个气体通孔中心到相邻ー层扩散件上的两个气体通孔有相等的最小间距。这种空间位置分布关系，可以提高气体流动的均匀性。进ー步地，下一层扩散板上的m个气体通孔到上一层扩散板上η个气体通孔有ー组η个距离，下一层扩散板上的另ー个气体通孔到上一层扩散板上η个气体通孔的又是ー组η个距离，m组数据有一一对应相等的关系。所述扩散件由具有机械强度足以支撑和承受设定气体压力的材料加工而成。所述扩散件制备材料可以是金属材料或非金属材料。该制备材料可以是铝及铝合金材料或不锈钢材料等金属材料。也可以是陶瓷或石英材料等非金属材料。为了防止扩散件材料与等离子体发生反应，扩散件材料的表面可以预先经过一定的处理，设置钝化膜层以使其不易与真空腔室中的气体反应。一种设置如上所述气体扩散均匀化装置的等离子体エ艺设备，其中的等离子体エ艺真空腔室中设有包括气体导入装置、上电极、下电极、抽真空口和真空泵，所述气体导入装置设置在所述真空腔室顶部进气口上，所述抽真空ロ设于所述真空腔室下部，所述真空泵连接在所述抽真空口上；所述上电极设置在真空腔室顶部邻接所述气体导入装置，所述下电极设置在真空腔室底部与所述上电极对应，所述下电极的上端表面为处理工件承载面，其特征在于所述气体扩散均匀化装置包括一片或多片叠设的带有若干气体通孔的扩散件，其安装于所述真空腔室内，位于所述进气ロ与所述下电极的下底面之间的空间内，使得所述真空腔室被分割成两个空间，气体导入装置和抽真空ロ分置于该两个空间，且所述下电极的上端面与所述气体导入装置处于同一空间中。工作吋，由于所述上电极和下电极的作用，等离子体产生于气体导入装置与该气体扩散均匀化装置之间的真空腔空间内。具体地，所述下电极一般是凸设在所述真空腔室的底部，该下电极和真空腔室内侧壁之间形成环形空间，所述扩散件为一片或多片叠设的扩散环，所述扩散环设置在所述环形空间中，其外形几何形状及尺寸与真空腔室内壁相匹配，该扩散环的内孔几何形状及尺寸与所述下电极的外形尺寸相匹配；和/或，所述扩散件的上表面与下电极的上表面即 エ件承载面处在同一水平面或略低的位置。具体地，扩散环的上表面可低于下电极的上表面10-20毫米。这样的设置结构可以使得流过エ件的气体更加均匀。具体地，所述扩散件为扩散环，所述扩散环与下电极侧表面之间的空隙低于5—10mm。所述扩散环与真空腔室内壁之间的空隙低于5-10mm ;或者，所述扩散件为扩散板，其与所述真空腔室内壁之间的空隙低于5-10_。留有间隙可以使得扩散件容易安装。当所述扩散件为ー层时，或者多层扩散件中的气体首先通过的ー块扩散件，该扩散件上的所述气体通孔为若干个，其均布在该扩散板上，使得与设置在所述气体导入装置上的导入气体的喷淋头的出气ロ匹配，在喷淋头和该扩散板的共同作用下，气体在喷淋头和该扩散件之间均匀流动。最接近所述抽真空ロ的扩散件上的气体通孔优选为两个，与所述抽真空ロ也具有空间上的对称分布特性，即该扩散件上两个所述气体通孔到所述抽真空ロ的距离相等。由此提高气体流动的均匀性。本实用新型提供的气体扩散均匀化装置及使用该装置的等离子体エ艺设备，以设置带孔扩散件这种简单的方式有效地实现了对真空腔室中气体扩散均匀性的改善，使得等离子体エ艺的均匀性得到显著提高。相比传统的技术解决办法，本实用新型涉及到的机构易于实现，机械加工和安装简单可靠，成本也显著降低。
图I为现有技术中的等离子体刻蚀设备的真空エ艺腔室的构造示意图。图2为如图I所示的现有等离子体刻蚀设备的真空エ艺腔室的气体扩散示意图。图3为本实用新型提供的气体扩散均匀化装置的一种实施例的结构示意图。图4为本实用新型提供的气体扩散均匀化装置的第二种实施例中中间两层扩散环中上ー层扩散环的俯视结构示意图。图5为本实用新型提供的气体扩散均匀化装置的第二种实施例中中间两层扩散环中下ー层扩散环的俯视结构示意图。图6为图4和5所不的两层扩散环置合在一起的俯视结构不意图。图7为安装有所述气体扩散均匀化装置的等离子体真空腔室的主剖视结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型提供的气体扩散均匀化装置的一个实施例，其包括三片扩散环，从上到下为首层扩散环3a、中层扩散环3b和底层扩散环3c，三块扩散环从外形上看是三块圆环板。在三块扩散环上均匀设置若干气体通孔即相邻的各个气体通孔的中心距相等，同一块扩散环上的气体通孔等大。各层扩散环上具有的气体通孔的数目和大小不同。相邻两层所述扩散环上的气体通孔相错且对称设置，即所述两层扩散环上的各个气体通孔的中心轴互不重合，某一层扩散环上的ー个气体通孔中心到相邻ー层扩散环上的两个气体通孔有相等的最小间距。进ー步地，下一层扩散环上的m个气体通孔到上一层扩散板上η个气体通孔有ー组η个距离，下一层扩散板上的另ー个气体通孔到上一层扩散板上η个气体通孔的又是ー组η个距离，m组数据有一一对应相等的关系。叠设的每层所述扩散环上气体通孔的面积总和相等，也可以是，沿着气体流动的 方向，气体后通过的所述扩散件上的气体通孔总面积大于气体先通过的扩散环上的气体通孔总面积。最好是，上层的扩散环上气体通孔数目较多，孔较小，下层扩散环上气体通孔数目较少，孔较大。这样，可以做到上下各层扩散环上气体通孔总面积基本相等。加上各层扩散环上气体通孔的对称关系，可以使得气流非常均匀地流经本气体扩散均匀化装置。如图7所示，三块扩散环同轴并且按顺序分开安装在下电极4e与真空腔室内壁之间的空间里。每ー块圆环板形扩散环上的内孔直径与凸设在真空腔室底部的下电极4e的外径相匹配。更进一歩，为了方便安装和拆卸，所述圆环板形扩散环的内径应稍微大于下电极的外径，但不应过大，否则，便会在扩散环与下电极表面之间留下过大的空隙而导致气流均匀性降低。一般而言，三片扩散环与下电极4e侧表面之间的空隙应低于5 — 10mm。三片扩散环的圆环外径则应与真空腔室的内径相匹配。为了方便安装和拆卸，所述圆环板的外径应稍小于真空腔室的内径，但不应过小，否则，便会在扩散环与真空腔室内壁之间留下过大的空隙，也会导致气流均匀性降低。一般而言，扩散环与真空腔内壁间的空隙，也应低于5-10mmo置于最下面的底层扩散环3c，距离抽真空ロ 4i最近。在这个扩散环内，有两个直径较大的气体通孔3cl和3c2。位于该扩散环上面的气体分子，通过这两个气体通孔，扩散到位于该环下方侧面的抽真空ロ。为了保证在抽真空时气体分子通过这两个通孔的均匀性，在安装扩散环3c时，气体通ロ 3cI和3c2要与抽真空ロ具有空间上的对称关系，即抽真空ロ 4i应该与气体通孔3cl和3c2有相等的距离。换言之，抽真空ロ 4i只能从这两个气体通孔中均匀地“吸气”。置于最上面的首层扩散环3a，距离导入气体的喷淋头4j最近，其一般安装在与下电极Ie的上表面即エ件承载面处在同一水平面或略低的位置。相对于下电极的上表面，扩散环3a的上表面可低于10-20毫米。该首层扩散环3a上分布着数量较多、但尺寸较小的气体通孔。该扩散环3a上的所述气体通孔均布在该扩散环上且相对于扩散板的垂直中心轴O对称，使得与设置在所述气体导入装置上的导入气体的喷淋头的出气ロ匹配，在喷淋头和该扩散板的共同作用下，气体在喷淋头和该扩散件之间均匀流动。位于中间位置的中层扩散环3b上有4个气体通孔即通孔3bl、通孔3b2、通孔3b3和通孔3b4。为了保证气体分子在通过中层扩散环3b时的均匀性，该中层扩散环3b上的四个气体通孔要与底层扩散环3c上的两个气体通孔具有空间上的对称关系，即底层扩散环3c上气体通孔3cl与中层扩散环3b上相距最近的两个通孔3bl和通孔 3b2有相等的距离，底层扩散环3c上气体通孔与中层扩散环3b上通孔3b3和通孔3b4有相等的距离。通孔3cI到通孔3bI、通孔3b2、通孔3b3和通孔3b4有一组四个中心距，通孔3c2到通孔3bI、通孔3b2、通孔3b3和通孔3b4也有一组四个中心距，两组四个中心距对应相等。如图4、图5和图6示出了气体扩散均匀化装置的另ー个实施例，其包括四层扩散环，顶层和底层扩散环结构与图3所示实施例中的扩散环3a和扩散环3c相同，中间两层如图4和图5所示。相邻扩散板上气体通孔的对称关系，上一层扩散板η上对应于中心轴O同圆心地分布两圈气体通孔a (η)共八个与中心轴对称且绕圆周均布(见图4)，下一层扩散板(η-I)上相对于中心轴O分布一圈气体通孔b (η-1)共四个与中心轴对称且绕圆周均布(见图5)，两层扩散板上的气体通孔相错设置(见图6)。下一层扩散板(η-I)的四个气体通孔，每个孔到上一层扩散板上八个气体通孔有八个距离构成四组每组八个孔间距，四组中的数据对应相等。即如图6所示，下一层扩散板(η-I)上的ー个气体通孔b(n-l)到上一层扩散板η上八个气体通孔有ー组八个距离，下一层扩散板(η-I)上的另ー个气体通孔到上ー层扩散板η上八个气体通孔也有ー组八个距离，两组距离中能够有一一对应的关系，而有对应关系的距离是相等的。此外，为了保持气体在通过这四块扩散环时的抽气速率不降低，每ー块扩散环上的气体通孔的面积总和应当分别相等，即扩散环3a上所有气体通孔的面积总和应当等于或小于扩散环η上八个气体通孔的面积总和，扩散环η上的所有通孔面积总和等于或小于扩散环η-I上的四个气体通孔的面积总和，扩散环η-I上的所有通孔面积总和等于或小于扩散环3c上两个气体通孔的面积总和。另外，当然，各层扩散环上气体通孔的面积关系也可以是从上至下，三块扩散环上气体通孔的面积逐渐増大。同时，为了保证气体扩散均匀化装置在提高气体扩散均匀性方面的效果，各块扩散环在安放时，在垂直方向上的空间距离不应过小。一般而言，相邻的两块扩散环之间的距离应当不低于2-3厘米。如图4所示为安装了真空扩散装置的等离子体真空腔室构造截面图，真空腔室包括上半部真空腔体4a，下半部真空腔体4c，两部分真空腔体闭合后，通过O-形密封圈4b进行真空密封，形成真空腔室。需要进行エ艺处理的基体4d放置于下电极4e的表面上。气体由导入孔41导入，经过气体喷淋头4j，进入真空腔室，并在射频能量的作用下形成等离子体，与放置在所述载物面或下电极4e的载物面上的载物台上的基体4d表面的材料发生化学或物理的反应。将如图3所示的气体扩散均匀化装置安装到真空腔室中，真空腔室的气体导入孔ー侧的腔室里的气体先后经过首层扩散环4f、中层扩散环4g和底层扩散环4h，到达位于真空腔室底部侧壁的单ー抽真空ロ 4i，由真空泵抽离真空腔室。此等离子体真空系统，还包括与下电极4e连接在一起的射频源及射频匹配器、与上电极4k连接在一起的射频源及射频匹配器、与抽真空ロ 4i连接在一起的真空泵，以及系统中的控制元器件以及与这些元器件连接的电子通信系统。如图4所示的首层扩散环4f、中层扩散环4g和底层扩散环4h是与如图3所示的气体扩散均匀化装置中的三层扩散环结构相同。由于置于最下面的底层扩散环4h上的两个气体通孔与抽真空ロ有着相等的距离，气体分子必须“均匀”地扩散到该底层扩散环4h的两个气体通孔。由于置于中间的中层扩散环4g上的四个气体通孔与底层扩散环4h上的两个气体通孔也有着对称分布的特征，气体分子必须“均匀”地扩散到该中层扩散环4g上的四个气体通孔。由于置于最上面的首层扩散环4f上的多个气体通孔与扩散环4g上的四个气体通孔也有着对称分布的特征，气体分子必须“均匀”地扩散到该首层扩散环4f上的多个尺寸较小的气体通孔。如此，气体分子在由气体喷淋头4j扩散到扩散环4f的过程中，也能够保持良好的均匀性。这样，真空腔室内气体扩散的均匀性便得到显著的提高，等离子体的密度均匀性也会随之提高，从而导致在基体表面发生的刻蚀反应或薄膜生长反应的均匀性得到提高。尽管图3和图4至图6中所示的扩散环上气体通孔是圆形孔，但是，这样的气体通孔也可以有其它几何形状，比如椭圆形、正方形、菱形或其它不规则的形状。进一歩，图3所示的扩散环具有圆形外形，但具有专业技能的人都了解，限制这些扩散环几何外形的因素，大致有两个(1)扩散环需要与下电极的几何外形和真空腔内壁的几何形状相匹配；(2)扩散环要易于安装和拆卸。比如，如果真空腔室内壁在X-Y平面上的截面是正方形，则扩散环的外形也应当是正方形。更进一歩，在对本实用新型的描述中，提到的气体扩散装置由三块 扩散环组成，但具有专业技能知识的人都了解，扩散环的数目可以发生变化，少于三块或多于三块。比如，若只使用一块带有多个气体通孔的扩散环，与传统的真空腔室相比较，也会对气体扩散的均匀性带来较大改善的效果。总而言之，本实用新型以简单的方式有效地实现了对真空腔室中气体扩散均匀性的改善，导致等离子体エ艺的均匀性得到显著提高。相比传统的技术解决办法，本实用新型涉及到的机构易于实现，机械加工和安装简单可靠，成本也显著降低。
权利要求1.一种气体扩散均匀化装置，其特征在于包括一片或多片叠设的带有若干气体通孔的扩散件，所述扩散件的形状和尺寸与要安装的真空腔室空间的相应截面匹配，使得通过所述扩散件将所述真空腔室分割成两个空间，使得气体导入口与抽真空口分别置于该两个空间内。
2.根据权利要求I所述的气体扩散均匀化装置，其特征在于所述扩散件是扩散板，或是扩散环；或者， 所述多片叠设的带有气体通孔的扩散件，相邻两层所述扩散件之间是具有间距地设置；或者， 所述扩散件由具有机械强度足以支撑和承受设定气体压力的金属材料或非金属材料制作；和/或所述扩散件表面设置钝化膜层以使其不易与真空腔室中的气体反应。
3.根据权利要求2所述的气体扩散均匀化装置，其特征在于相邻两层所述扩散件之间的最小距离不低于2-3cm ;或者， 该制备材料是铝及铝合金材料，或不锈钢材料；或者是陶瓷或石英材料。
4.根据权利要求I或2或3所述的气体扩散均匀化装置，其特征在于所述多片叠设的带有气体通孔的扩散件中，同一层上的各个所述气体通孔大小相等且均匀分布，各层扩散件上具有的气体通孔的数目和大小不同。
5.根据权利要求I或4所述的气体扩散均匀化装置，其特征在于在所述多片叠设的带有气体通孔的扩散件中，叠设的每层所述扩散件上气体通孔的面积总和相等；或者， 在所述多片叠设的带有气体通孔的扩散件中，叠设的多片所述扩散件，沿着气体流动的方向，气体后通过的所述扩散件上的气体通孔总面积大于或等于气体先通过的扩散环上的气体通孔总面积；或者， 当所述扩散件为一层时，或者多层扩散板中的气体首先通过的一块扩散件，该扩散件上的所述气体通孔为若干个，其均布在该扩散板上形成筛板结构。
6.根据权利要求I或2或4或5所述的气体扩散均匀化装置，其特征在于当所述扩散件为多层时，各层上的气体通孔具有空间对称关系在空间相对位置上，各层所述扩散件各自分开但沿同一垂直中心轴放置； 每一层扩散件上的气体通孔沿垂直中心轴对称均匀地分布即相邻的各个气体通孔的中心距相等；和/或，相邻两层所述扩散件上的气体通孔相错且对称设置，即所述两层扩散件上的气体通孔的中心轴互不重合，某一层扩散件上的一个气体通孔中心到相邻一层扩散件上的两个气体通孔有相等的最小间距。
7.根据权利要求6所述的气体扩散均匀化装置，其特征在于下一层扩散板上的m个气体通孔到上一层扩散板上η个气体通孔有一组η个距离，下一层扩散板上的另一个气体通孔到上一层扩散板上η个气体通孔的又是一组η个距离，m组数据有一一对应相等的关系O
8.一种设置如权项I至7所述气体扩散均匀化装置的等离子体工艺设备，其中的等离子体工艺真空腔室中设有包括气体导入装置、上电极、下电极、抽真空口和真空泵，所述气体导入装置设置在所述真空腔室顶部进气口上，所述抽真空口设于所述真空腔室下部，所述真空泵连接在所述抽真空口上；所述上电极设置在真空腔室顶部邻接所述气体导入装置，所述下电极设置在真空腔室底部与所述上电极对应，所述下电极的上端表面为处理工件承载面，其特征在于所述气体扩散均匀化装置包括一片或多片叠设的带有若干气体通孔的扩散件，其安装于所述真空腔室内，位于所述进气口与所述下电极的下底面之间的空间内，使得所述真空腔室被分割成两个空间，气体导入装置和抽真空口分置于该两个空间，且所述下电极的上端面与所述气体导入装置处于同一空间中。
9.根据权利要求8所述的等离子体工艺设备，其特征在于所述下电极凸设在所述真空腔室的底部，该下电极和真空腔室内侧壁之间形成环形空间，所述扩散件为一片或多片叠设的扩散环，所述扩散环设置在所述环形空间中，其外形几何形状及尺寸与真空腔室内壁相匹配，该扩散环的内孔几何形状及尺寸与所述下电极的外形尺寸相匹配；和/或，所述扩散件的上表面与下电极的上表面即工件承载面处在同一水平面或略低的位置；和/或， 所述扩散件为扩散环，所述扩散环与下电极侧表面之间的空隙低于5 — 10mm，所述扩散环与真空腔室内壁之间的空隙低于5-10mm;或者，所述扩散件为扩散板，其与所述真空腔室内壁之间的空隙低于5-10mm。
10.根据权利要求9所述的等离子体工艺设备，其特征在于最接近所述真空腔室的抽真空口的扩散件上的气体通孔为两个，其与所述抽真空口具有空间上的对称分布特性，即各个所述气体通孔到所述抽真空口的距离相等；或者， 当所述扩散件为一层时，或者多层扩散板中的气体首先通过的一块扩散件，该扩散件上的所述气体通孔为若干个，其均布在该扩散板上，使得与设置在所述气体导入装置上的导入气体的喷淋头的出气口匹配。
专利摘要本实用新型提供一种提高真空腔室中气体扩散均匀化的装置，包括一片或多片叠设的带有若干气体通孔的扩散件，扩散件的形状和尺寸与真空腔室空间的相应截面匹配，使得通过扩散件将真空腔室分割成两个空间，使得气体导入口与抽真空口分别置于该两个空间。本实用新型还提供设置气体扩散均匀化装置的等离子体工艺设备，其中的气体扩散均匀化装置安装于真空腔室内的内壁与所述下电极的下底面之间的空间内，气体导入装置和抽真空口分置于该两个空间，且所述下电极的上端面与所述气体导入装置处于同一空间中。本实用新型以设置扩散件这种简单的方式有效地实现了对真空腔室中气体扩散均匀性的改善，使得等离子体工艺的均匀性得到显著提高。相比传统的技术解决办法，本实用新型涉及到的机构易于实现，机械加工和安装简单可靠，成本也显著降低。
文档编号C23C16/455GK202643920SQ20122023652
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者赖守亮, 季安 申请人:北京普纳森电子科技有限公司