CN101339895A - 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 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体分配装置，其包括支撑板、阻流板和喷淋头电极，所述支撑板上设置有进气通道，喷淋头电极上开设有排气通道。支撑板的背面设置有第一支撑台以及支撑板导流凸台，导流凸台之间的部分以及第一支撑台与导流凸台之间的部分形成导流沟槽；阻流板的正面设置第二支撑台，以将支撑板与阻流板叠置在一起，同时使来自进气通道的气体能够借助于导流沟槽而传递和扩散；以及在阻流板上设置阻流板通孔，以便将来自导流沟槽的气体传递到喷淋头电极的上方，并借助于所述排气通道而将所述气体排出到反应腔室内。本发明还公开一种等离子体处理设备。本发明具有能够均匀地分配气体，且结构简单、成本低、并便于加工、方便维护和不易损坏等优点。

Description

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

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；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，所述支撑板导流凸台设置为沿周向和/或径向延伸，相应地，所述导流沟槽也沿周向和/或径向延伸。

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。

其中，支撑板边缘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：环绕支撑板分区凸台并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的数量相等，但大小不同。

其中，单个所述支撑板导流凸台的俯视图形状为三角形和/或扇形和/或梯形和/或正方形和/或长方形。

其中，所述阻流板通孔在靠近反应腔室一侧的出口孔径为0.3-10mm。

其中，所述阻流板通孔在靠近反应腔室一侧的出口孔径为0.8-3mm。

其中，所述阻流板通孔与喷淋头电极排气通道的设置位置遵循这样的原则：在所述阻流板和喷淋头电极叠置在一起时，所述阻流板通孔与喷淋头电极排气通道的位置相互错开。

其中，所述阻流板通孔的孔径大于所述排气通道的孔径，并且所述阻流板通孔的数量小于或等于所述排气通道的数量。

其中，所述阻流板通孔和/或所述排气通道的形状为直通孔和/或阶梯孔和/或“Y”形孔，并在靠近反应腔室的一侧设有倒角。

其中，所述第一支撑台包括支撑板分区凸台和/或设置在所述支撑板边缘的支撑板边缘凸台。

其中，所述边缘进气通道设有倒角，其数量为4个且均匀地分布在所述支撑板的边缘区域，所述阻流板通孔遍布所述阻流板并均匀分布，相应地，所述喷淋头电极上的排气通道也均匀分布。

其中，所述支撑板分区凸台的高度与所述支撑板导流凸台的高度大致相等，并且遵循这样的设置规则：当所述第一支撑台和第二支撑台彼此接触时，所述支撑板分区凸台和支撑板导流凸台与所述阻流板正面相接触。

其中，所述第二支撑台包括阻流板上分区凸台和/或阻流板边缘上凸台，所述阻流板上分区凸台与支撑板分区凸台相对应并设置在所述阻流板正面的中心和边缘之间；所述阻流板边缘上凸台与支撑板边缘凸台相对应并设置在所述阻流板正面的边缘。

其中，所述支撑板和/或阻流板为一体成型的组件和/或由中央部分和外围部分嵌套组合而成。

其中，所述阻流板设置为单层阻流板，或者设置为多层阻流板的组合。

其中，所述喷淋头电极的正面设置有喷淋头电极支撑凸台，所述喷淋头电极支撑凸台与所述阻流板的背面相接触，并在所述阻流板与喷淋头电极之间形成一定的间隙，以便来自所述阻流板的气体在此传递和扩散。

其中，所述喷淋头电极的正面边缘位置处沿轴向延伸出环形的喷淋头电极边缘凸台，以将与所述喷淋头电极叠置在一起的支撑板和阻流板包围起来。

此外，本发明还提供一种等离子体处理设备，其包括在反应腔室的上方设置的本发明所提供的上述气体分配装置，用以向反应腔室内均匀地分配气体。

本发明具有以下的有益效果：

本发明所提供的气体分配装置零件数量少，各部件结构简单，而且在不影响使用效果前提下的精度要求也比较低，易于加工制造。因此，本发明提供的气体分配装置成本相对较低，而且容易拆装，方便日常的更换、清洗和维护，同时其结构不易损坏，因此其日常使用维护的费用也较低。由于本发明提供的气体分配装置具有以上优点，使其在大规模用于生产加工中占有非常大的优势。

此外，本发明所提供的等离子体处理设备由于采用了本发明所提供的气体分配装置，因此其同样具有结构简单、成本低且易于日常清洗和维护的优点。

附图说明

图1为一种等离子体处理设备的结构示意图；

图2为一种气体分配装置的结构示意图；

图3为本发明提供的气体分配装置的结构示意图；

图4a为本发明提供的支撑板的立体图；

图4b为图4a所示支撑板的俯视图；

图5为本发明提供的阻流板的立体图；

图6a为本发明提供的具有分区凸台的阻流板的俯视图；

图6b为本发明提供的分体结构的阻流板的分体示意图；

图7a为本发明提供的喷淋头电极的立体图；

图7b为图7a所示的喷淋头电极的俯视图；

图8a为本发明提供的阻流板通孔201和/或排气通道301的第一种方案；

图8b为本发明提供的阻流板通孔201和/或排气通道301的第二种方案；

图8c为本发明提供的阻流板通孔201和/或排气通道301的第三种方案；

图8d为本发明提供的阻流板通孔201和/或排气通道301的第四种方案；以及

图9为本发明提供的气体分配装置的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图来详细阐明本发明所提供的气体分配装置及应用该气体分配装置的等离子体处理设备的技术方案。

在对本发明所提供的气体分配装置进行详细描述之前，不妨规定本发明所说的背面为各组件朝向反应腔室的一面，相应的规定各组件的正面为各组件背向反应腔室的一面。同样可以推定，本发明所提供的气体分配装置的各组件背面朝向的一方为其下方，其正面朝向的一方为其上方。

请参阅图3，本发明提供的气体分配装置，包括从上至下依次层叠设置的支撑板1、阻流板2和喷淋头电极3。

其中，所述支撑板1为一圆板形组件。在所述支撑板1的大致中心位置处设置有1个贯通所述支撑板1的中央进气通道101用于向所述气体分配装置中注入工艺气体。同时在其边缘位置处设置有4个贯通所述支撑板1并且均匀分布的边缘进气通道102，用于更好地向所述气体分配装置中注入工艺气体。所述中央进气通道101和所述边缘进气通道102能够根据需要同时或分别向所述气体分配装置中注入工艺气体，从而有利于使工艺气体在大范围内更加均匀地扩散。

所述阻流板2同为圆板形组件，在所述阻流板2的正面设置有阻流板边缘上凸台203，同时所述阻流板2上设置有大量阻流板通孔201。所述阻流板边缘上凸台203沿所述阻流板2的边缘而设置并周向闭合，其用于和所述支撑板1进行配合并相互支撑。所述阻流板通孔201均布并贯通所述阻流板2，其用于将由所述支撑板中央进气通道101和所述支撑板边缘进气通道102注入的工艺气体通入到所述阻流板2的下方。所述阻流板通孔201在所述阻流板2上均匀分布，以便于均匀地分配工艺气体。

所述喷淋头电极3同为圆板形组件，其上设置有大量排气通道301。所述排气通道301贯通所述喷淋头电极3并均匀地分布于所述喷淋头电极3的表面，以便于更好地分配工艺气体。另外，所述喷淋头电极3的圆周边缘还设置有喷淋头电极边缘凸台303和喷淋头电极支撑凸台302。

下面结合附图对支撑板1、阻流板2和喷淋头电极3的具体结构进行详细描述。

请参阅图4a，支撑板1为一圆形薄板构件。所述中央进气通道101位于所述支撑板1的大致中心位置处，其也可以位于非中心位置，优选为设置在中心位置。所述边缘进气通道102的数量为4个，其数量并不唯一，也可以为除4个以外的多个。所述边缘进气通道102均匀地分布于所述支撑板1的边缘位置，其也可以不均匀分布，优选为均匀分布。所述中央进气通道101和所述边缘进气通道102贯通所述支撑板并在靠近反应腔室一侧都设有倒角。

在所述支撑板1的背面设置有第一支撑台和若干支撑板导流凸台106。所述第一支撑台包括支撑板分区凸台104和/或支撑板边缘凸台107。

所述支撑板分区凸台104设置在所述支撑板1的中心和边缘之间并沿周向闭合，其将所述支撑板1分隔为支撑板中央区域103和支撑板边缘区域105。所述支撑板中央区域103对应于所述中央进气通道101，所述支撑板边缘区域105对应于所述边缘进气通道102。这样，既增大了工艺气体的流通范围，又有利于多区域控制工艺气体的分配。

所述支撑板边缘凸台107设置于所述支撑板的背面边缘位置，其沿周向闭合，用于将所述支撑板1和所述阻流板2叠置在一起，并保持二者在边缘位置处于密封状态。

所述支撑板导流凸台106以所述中央进气通道101为中心，分别沿周向和/或径向延伸并均匀分布。所述支撑板导流凸台106分布的间隙形成导流沟槽。相应地，所述导流沟槽也沿周向和/或径向延伸并均匀分布。为方便后面的描述，称沿径向分布的导流沟槽为径向沟槽110；相应地，称沿周向延伸的导流沟槽为周向沟槽111。

其中，在支撑板中心区域103内的所述支撑板导流凸台106至少为两圈，并按照如下规则分布：所述支撑板导流凸台106环绕中心进气通道101并由中心向边缘依次径向分布，同一圈上的支撑板导流凸台106的大小和形状均相同，不同圈上的支撑板导流凸台106数量相等但大小不同并且两边线夹角相等。

其中，在支撑板边缘区域105内的所述支撑板导流凸台106至少也为两圈，并按照如下规则分布：所述支撑板导流凸台106环绕所述支撑板分区凸台104并向边缘依次径向分布，同一圈上的支撑板导流凸台106的大小、形状均相同，不同圈上的支撑板导流凸台106的数量相等但大小不同并且两边线夹角相等。

请参阅图4b，支撑板导流凸台106在支撑板中心区域103内的分布方式也可以这样理解，即：在支撑板1的支撑板中心区域103内以中央进气通道101为中心沿支撑板1的径向加工若干条均匀分布的径向沟槽110；并以中央进气通道101为中心，加工若干同心的周向沟槽111。这样，在支撑板中心区域103上所保留的地方就形成了所述支撑板中心区域103内的支撑板导流凸台106。

同理，支撑板导流凸台106在支撑板边缘区域105内的分布方式也可以这样理解，即：以支撑板分区凸台104为中心沿半径方向加工若干条均匀分布的径向沟槽110；并加工若干与支撑板分区凸台104同心的周向沟槽111。这样，在支撑板边缘区域105上所保留的地方就形成了所述支撑板边缘区域105内的支撑板导流凸台106。

可以理解的是，本发明所提供的支撑板导流凸台106的形状并不局限于此，其还可以采用其它形式，例如其俯视图形状为三角形和/或扇形和/或梯形和/或正方形和/或长方形和/或其它任何形式。另外，各圈之间的支撑板导流凸台106的数量也可以不同，只要所述支撑板导流凸台106的间隙能够形成所需的径向沟槽110和周向沟槽111并能够使工艺气体快速均匀的分配就都应视为本发明所保护的范围。

还可以理解的是，本发明所提供的支撑板导流凸台106的分布方式还可以采取其他形式，比如将上述的支撑板中心区域103和支撑板边缘区域105的分布特点混合使用，或者两个区域采取相同的方式，或者采用使所述导流沟槽的形状为螺旋线和/或渐开线等的排列方式等。总之，只要所述支撑板导流凸台106的分布有利于减少工艺气体的流动阻力，并提高气体分配均匀性就都应视为本发明所保护的范围。

请参阅图5，阻流板2为一个圆形薄板构件。在所述阻流板2上加工有若干纵向贯通并遍布于所述阻流板2的阻流板通孔201，以及在所述阻流板2的正面边缘位置处设有阻流板边缘上凸台203，所述阻流板边缘上凸台203沿周向闭合，并与所述支撑板边缘凸台107相对应。

所述阻流板通孔201用以将由所述支撑板1的进气通道(中央进气通道101和边缘进气通道102)所注入的工艺气体导入到所述阻流板2的背面。

所述阻流板通孔201在阻流板表面均匀分布，具体包括：所述阻流板通孔201对应于支撑板1上的导流沟槽而设置，当支撑板1和阻流板2相互叠置安装后，所述阻流板通孔201正好处于所述支撑板上的导流沟槽区域内，从而使工艺气体顺利地通过所述阻流板通孔201进入到所述阻流板2与喷淋头电极3之间的空隙当中。当然，所述阻流板通孔201的分布也可以采用其他方式，只要其对应于所述导流沟槽且能有效促进工艺气体的均匀分配就都应视为本发明所保护的范围。

其中，所述阻流板通孔201在靠近反应腔室一侧的孔径设置在0.3-10mm之间，优选孔径方案为0.8-3mm。

可以理解的是，所述阻流板通孔201的孔径可以相同也可以不同。例如，可以使阻流板中心区域的阻流板通孔201的孔径大于阻流板边缘区域的阻流板通孔201的孔径，或者还可以使阻流板边缘区域的阻流板通孔201的孔径大于阻流板中心区域的阻流板通孔201的孔径，并且呈渐变趋势。

其中，本发明所提供的阻流板2还可以设置有分区凸台。请参阅图6a，在阻流板2的正面设置有沿周向闭合的阻流板上分区凸台204。所述阻流板上分区凸台204位于所述阻流板2的中心和边缘之间，并与所述支撑板1背面的支撑板分区凸台104相对应。

另外，本发明所提供的阻流板2的结构并不局限于此，在满足工艺气体快速均匀分配的情况下，其可以为一体成型的整体组件，也可以为多个部分嵌套而成的组合结构。请参阅图6b，阻流板2由中央部件21和外围部件22两部分构成，将中央部件28嵌入到外围部件29的中空部分中，便形成了嵌套结构的阻流板2。这一方案其实相当于将原阻流板2在其正面的阻流板上分区凸台204处分为中央和外围两部分。其中，所述中央部件21和外围部件22分别对应于支撑板1背面的支撑板中心区域103和支撑板边缘区域105。采用这种分立式的结构可以降低单个零件的加工复杂度。

同理，所述支撑板1的结构也并不局限于此，其可以为一体成型的整体组件(如图4a和图4b所示)，也可以由多个部分嵌套而成的组合结构。例如，可以采用图6b所示出的分立式的阻流板2的方案，将所述支撑板1在支撑板分区凸台104处分为可相互嵌套的中央部分和外围部分。当然还可以有其他形式的组合方案，这里仅举出具有代表性的实施例来说明本发明所提供的气体分配装置的原理和思路，对于本领域内的技术人员来说，在此基础上的修改和变形都应视为本发明的保护范围。

可以理解的是，阻流板2可以是采用如图5或图6a或图6b所示结构之一的单层结构的阻流板，也可以由多层如图5和/或图6a和/或图6b所示结构组合而成的多层结构的阻流板。只要能使工艺气体快速均匀分配，并能够对各个气体区域进行独立的控制，就都应视为本发明所保护的范围。

有一点需要指出的是，对应于所述支撑板1上的第一支撑台(支撑板边缘凸台107和/或支撑板分区凸台104)，将所述阻流板2上的阻流板边缘上凸台203和/或阻流板上分区凸台204称作第二支撑台。

请一并参阅图7a和图7b，所述喷淋头电极3为一圆形薄板构件。在所述喷淋头电极3上设置有若干喷淋头电极排气通道301，同时在所述喷淋头电极3的正面边缘位置还设置有喷淋头电极支撑凸台302和喷淋头电极边缘凸台303。

所述喷淋头电极排气通道301为均匀分布的直通孔，其遍布并贯通于所述喷淋头电极3。所述喷淋头电极排气通道301的分布要参照所述阻流板通孔201的设置位置，具体应遵循以下原则：在所述阻流板2和所述喷淋头电极3叠置在一起时，所述喷淋头电极排气通道301与所述阻流板通孔201的位置相互错开。因阻流板通孔201在所述阻流板2上均匀分布，所以与之对应错开的喷淋头电极排气通道301也为均匀分布。可以理解的是，所述喷淋头电极排气通道301也可以非均匀分布，优选为均匀分布。

其中，所述喷淋头电极排气通道301的孔径小于所述阻流板通孔201的孔径，其数量大于或等于所述阻流板通孔201的数量，用以更好地分配工艺气体。

所述喷淋头电极支撑凸台302设置于所述喷淋头电极的正面边缘位置，其沿周向闭合并与所述阻流板2的背面相接触，用以支撑所述阻流板2并使喷淋头电极3与阻流板2之间形成一定的间隙。

所述喷淋头电极边缘凸台303设置于所述喷淋头电极3的正面边缘位置，其沿周向闭合并向轴向延伸而呈环形，用于将与所述喷淋头电极3叠置安装在一起的所述支撑板1和阻流板2包围起来。

需要指出的是，本发明所提供的阻流板通孔201和喷淋头电极排气通道301的剖视形状可以采用如下形式。请参阅图8a至图8d，例如，可以采用如图8a所示的直通孔的形式，其靠近反应腔室的一端设有倒角；也可以采用如图8b所示的阶梯孔的形式，其中两段直通孔之间采用锥孔连接，截面积较小一端朝向反应腔室并设有倒角；还可以采用如图8c所示的另一种阶梯孔的形式，其截面积较小一端朝向反应腔室并设有倒角，其与图8b中所示阶梯孔的区别在于其两段直通孔之间采用了平面加倒角连接的方式；同样还可以采用如图8d所示的“Y”形孔的形式，其截面积较小一端朝向反应腔室并设有倒角。

可以理解的是，所述阻流板通孔201和所述喷淋头电极排气通道301也可以不设置倒角，也可以在两端都设置倒角。另外，本发明所提供的阻流板通孔201和喷淋头电极排气通道301的形状并不局限于此，只要能满足快速均匀的分配气体的要求，都应视为本发明所保护的范围。

以上结合附图对本发明中所采用的支撑板1、阻流板2以及喷淋头电极3的结构进行了详细说明，下面将结合图9对上述各部件之间的相互配合连接关系以及工作原理进行详细说明。

请参阅图9，本发明所提供的气体分配装置的装配结构中，所述支撑板1、阻流板2和喷淋头电极3自上而下依次叠置组装在一起。

其中，所述第一支撑台(支撑板边缘凸台107和/或支撑板分区凸台104)与所述第二支撑台(阻流板边缘上凸台203和/或阻流板上分区凸台204)相互支撑而将所述支撑板1与所述阻流板叠置在一起。这时，所述支撑板分区凸台104和所述支撑板导流凸台106均与所述阻流板2的正面相接触。即，所述支撑板分区凸台104和所述支撑板导流凸台106的高度大致相等，并且等于所述第一支撑台和所述第二支撑台的高度之和。(这里，所述支撑板分区凸台104的高度是指所述支撑板分区凸台104的不与所述支撑板1直接接触的那个平面到所述支撑板1背面的最短距离。同理可得，所述支撑板导流凸台106的高度为所述支撑板导流凸台106的不与所述支撑板1直接接触的那个平面到所述支撑板1背面的最短距离。第一支撑台和第二支撑台的高度同理，故在此不再赘述。)

从而，在所述支撑板1与阻流板2之间形成所述导流沟槽(径向沟槽110和周向沟槽111)。所述支撑板分区凸台104将所述导流沟槽分隔为支撑板中心区域103和支撑板边缘区域105(关于两区域内的导流沟槽的特征前面已经详细描述，在此不再赘述)。所述阻流板通孔201与所述导流沟槽相对应以将通过导流沟槽分配后的工艺气体导入到所述阻流板2的背面。

有一点需要指出，图9所示的装配图中的阻流板2为一体成型的组件，且未设置阻流板分区凸台204，为了将所述支撑板导流沟槽分隔为支撑板中央区域103和支撑板边缘区域105，故此时的支撑板分区凸台104的高度大致等于所述支撑板导流凸台106的高度。而当所述阻流板2上设置有所述阻流板分区凸台204的情况下，所述气体分配装置装配之后应满足使所述支撑板分区凸台104和所述阻流板分区凸台204的高度之和大致等于所述支撑板导流凸台106的高度的条件。

所述阻流板2的背面边缘与所述喷淋头电极3的喷淋头电极支撑凸台302相配合而叠置在一起，并在所述阻流板2与喷淋头电极之间形成间隙202。所述喷淋头电极排气通道301与所述间隙202联通，并且与所述阻流板2上的阻流板通孔201的位置相互错开，用以更好地分配工艺气体。所述喷淋头电极边缘凸台303的内侧紧密地包围住所述支撑板1和所述阻流板2并配合形成一个整体。

在实际应用中，工艺气体通过中央进气通道101和边缘进气通道102分别进入支撑板中心区域103和支撑板边缘区域105，流经径向沟槽110和周向沟槽111时被均匀分配，然后经由阻流板通孔201进入阻流板2与喷淋头电极3之间的间隙202。工艺气体在所述间隙202中被二次分配，最后通过喷淋头电极排气通道301注入到反应腔室内。

通过以上描述可以看出，本发明所提供的气体分配装置主要由三部分构成，并且各部分组件的结构都比较简单，精度要求相对较低，易于加工制造，因此本发明提供的气体分配装置成本相对较低。而且本发明提供的气体分配装置容易拆装，方便日常的更换、清洗和维护，并且其结构不易损坏，因此其日常使用维护的费用也相对较低。由于本发明提供的气体分配装置具有以上优点，使其在大规模用于生产加工中占有非常大的优势。

而且，由于本发明所提供的气体分配装置通过支撑板1与阻流板2之间的径向沟槽110和周向沟槽111可对工艺气体进行第一次均匀分配，然后在阻流板2和喷淋头电极3之间的间隙202又对工艺气体进行第二次均匀分配。因此，本发明所提供的气体分配装置可使注入腔室的工艺气体更加均匀，从而有利于在腔室内形成均匀稳定的等离子体。

并且，由于本发明所采用的支撑板1上设置有支撑板分区凸台104，其可将支撑板1与阻流板2之间的空间分割成支撑板中心区域103和支撑板边缘区域105。因此可以对各区域的气体流量分别加以控制，从而有效实现了工艺气体的均匀分配。

另外，本发明提供的气体分配装置在各个阻流板通孔都设有倒角，比如中央进气通道101、边缘进气通道102、阻流板通孔201以及排气通道301处的倒角，可有效减小气体流动阻力，从而更加有利于气体的扩散和分配，同时在排气通道301处所设的倒角还能有效避免打火现象。

此外，本发明还提供了一种等离子体处理设备，其包括反应腔室以及置于所述反应腔室上方的气体分配装置，所述气体分配装置采用本发明提供的上述气体分配装置，用以向所述反应腔室内分配工艺气体并使其均匀分布。

由于本发明提供的等离子体处理设备采用了本发明提供的气体分配装置，因此，本等离子体处理设备同样能够获得分配均匀的工艺气体并且结构简单，造价较低。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种气体分配装置，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；其特征在于：

所述支撑板的背面设置有第一支撑台以及支撑板导流凸台，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；

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。

2.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述支撑板导流凸台设置为沿周向和/或径向延伸，相应地，所述导流沟槽也沿周向和/或径向延伸。

3.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，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。

4.根据权利要求3所述的气体分配装置，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述的气体分配装置，其特征在于，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。

6.根据权利要求4所述的气体分配装置，其特征在于，支撑板边缘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：环绕支撑板分区凸台并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的数量相等，但大小不同。

7.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，单个所述支撑板导流凸台的俯视图形状为三角形和/或扇形和/或梯形和/或正方形和/或长方形。

8.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述阻流板通孔在靠近反应腔室一侧的出口孔径为0.3-10mm。

9.根据权利要求8所述的气体分配装置，其特征在于，所述阻流板通孔在靠近反应腔室一侧的出口孔径为0.8-3mm。

10.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述阻流板通孔与喷淋头电极排气通道的设置位置遵循这样的原则：在所述阻流板和喷淋头电极叠置在一起时，所述阻流板通孔与喷淋头电极排气通道的位置相互错开。

11.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述阻流板通孔的孔径大于所述排气通道的孔径，并且所述阻流板通孔的数量小于或等于所述排气通道的数量。

12.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述阻流板通孔和/或所述排气通道的形状为直通孔和/或阶梯孔和/或“Y”形孔，并在靠近反应腔室的一侧设有倒角。

13.根据权利要求3所述的气体分配装置，其特征在于，所述边缘进气通道设有倒角，其数量为4个且均匀地分布在所述支撑板的边缘区域，所述阻流板通孔遍布所述阻流板并均匀分布，相应地，所述喷淋头电极上的排气通道也均匀分布。

14.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述第一支撑台包括支撑板分区凸台和/或设置在所述支撑板边缘的支撑板边缘凸台。

15.根据权利要求14所述的气体分配装置，其特征在于，所述支撑板分区凸台的高度与所述支撑板导流凸台的高度大致相等，并且遵循这样的设置规则：当所述第一支撑台和第二支撑台彼此接触时，所述支撑板分区凸台和支撑板导流凸台与所述阻流板正面相接触。

16.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述第二支撑台包括阻流板上分区凸台和/或阻流板边缘上凸台，所述阻流板上分区凸台与支撑板分区凸台相对应并设置在所述阻流板正面的中心和边缘之间；所述阻流板边缘上凸台与支撑板边缘凸台相对应并设置在所述阻流板正面的边缘。

17.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述支撑板和/或阻流板为一体成型的组件和/或由中央部分和外围部分嵌套组合而成。

18.根据权利要求17所述的气体分配装置，其特征在于，所述阻流板设置为单层阻流板，或者设置为多层阻流板的组合。

19.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述喷淋头电极的正面设置有喷淋头电极支撑凸台，所述喷淋头电极支撑凸台与所述阻流板的背面相接触，并在所述阻流板与喷淋头电极之间形成一定的间隙，以便来自所述阻流板的气体在此传递和扩散。

20.根据权利要求1所述的气体分配装置，其特征在于，所述喷淋头电极的正面边缘位置处沿轴向延伸出环形的喷淋头电极边缘凸台，以将与所述喷淋头电极叠置在一起的支撑板和阻流板包围起来。

21.一种等离子体处理设备，其特征在于，在反应腔室的上方设置有如权利要求1至20中任意一项所述的气体分配装置，用以向反应腔室内均匀地分配气体。

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