氣體注射裝置的製作方法

2023-06-12 03:32:56

專利名稱：氣體注射裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體分布系統，尤其涉及一種半導體矽片加工設備的供氣裝置。 背錄技術
在半導體晶片加工過程中，工藝氣體由氣體注射裝置注入反應腔室並擴散，在高頻電 場作用下產生等離子體來刻蝕位於腔室內部的晶片表面。在反應腔室內部，如果氣體分布 不均勻，將導致在腔室內部的晶片表面上的刻蝕速率和均勻性有較大的變化。目前隨著技 術進步，反應腔室的體積也相應的增大，這使得反應腔室內的氣體均勻分布變得更加困 難，因此設計可得到均勻氣體分布的氣體注射裝置，顯得十分重要。
目前，半導體刻蝕設備中採用的工藝氣體注入系統中，為了在反應腔室內得到較為均 勻的工藝氣體分布，有各種結構的氣體注射裝置
如圖1所示，是半導體刻蝕設備中常用的工藝氣體注射裝置之一的噴嘴結構。為了得 到均勻的氣體分布，簡單的一個氣體注射入口是不夠的。該噴嘴結構的氣體噴射部分100包 括多個孔110，孔的縱軸與水平方向成預定角度， 一定程度上提高了注入氣體的均勻性。但 由於該裝置為單區供氣，缺乏對氣體注入區域的控制，導致對氣體分布的改善還是不夠。
如圖2所示，是半導體刻蝕設備中採用的工藝氣體注射裝置之二。該裝置結構簡單， 噴嘴l固定於反應腔室的上蓋板上，分為多條進氣通道IO、 11，且進氣通道ll位於注射裝置
的縱軸上，工藝氣體分為多路後流入對應的噴嘴進氣口，實現對腔室的多區注入，促進了 注入氣體分布的均勻性。
但是，該裝置強調需有一個出氣口位於噴嘴中心軸線上，從中心出氣口到周邊出氣口 過渡段的盲區較大，不利於靈活分布出氣口的位置以及擴大注入口直接覆蓋面積。使得氣 體注射口直接覆蓋的面積太小，使注射氣體的分布均勻性受到限制。

發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、氣體注射覆蓋的面積大、氣體分布均勻的氣體注 射裝置。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的
本發明的氣體注射裝置，用於向反應腔室供氣，包括噴嘴，所述的噴嘴上設有至少兩 組與反應腔室相通的氣體通道，每組氣體通道分別設有至少一個進氣口和至少一個出氣 □。
所述的至少兩組氣體通道包括中部氣體通道組和周邊氣體通道組，所述中部氣體通道 組包括一條或多條中部氣體通道，設於噴嘴的中心軸線附近所述周邊氣體通道組包括--條或多條周邊氣體通道，設於遠離噴嘴中心軸線的位置。
所述的中部氣體通道有一條，設於噴嘴的中心軸線處，中部氣體通道的上部設有一個 中部進氣口；下部設有多個中部出氣口。
所述的多個中部出氣口包括一個中心出氣口和多個邊緣出氣口，所述中心出氣口設於 噴嘴的中心軸線處，中心出氣口的方向沿噴嘴的中心軸線方向；所述多個邊緣出氣口均布 在中心出氣口的周圍，邊緣出氣口的方向與噴嘴的中心軸線成20 70°的夾角。
所述中心出氣口的直徑為3 10毫米。
所述中心出氣口的直徑為5毫米。
所述邊緣出氣口的方向與噴嘴的中心軸線成30° ~45°的夾角。
所述的多個周邊氣體通道均布在中部氣體通道的周圍，且多個周邊氣體通道之間相互 連通，周邊氣體通道的上部設有一個周邊進氣口下部設有多個周邊出氣口，均布在遠離 噴嘴中心軸線的位置。
所述的周邊出氣口的方向與噴嘴的中心軸線的夾角為30。 90° 。
所述的中部進氣口和/或周邊進氣口設有單獨的供氣通道，並在供氣通道上設有單獨 的氣體流量控制裝置。
由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的氣體注射裝置，由於噴嘴上設 有至少兩組與反應腔室相通的氣體通道，可以實現對反應腔室進行多區供氣。結構簡單、 氣體注射覆蓋的面積大、氣體分布均勻。
又由於中部氣體通道的下部設有一個中心出氣口和多個邊緣出氣口，周邊氣體通道的 下部設有多個周邊出氣口，出氣口的方向自中心出氣口經過邊緣出氣口逐漸過渡到周邊出 氣口，有助於噴射進入反應腔室的氣體擴散更快，分布更加均勻。
又由於中部氣體通道和周邊氣體通道設有單獨的供氣通道，並在供氣通道上設有單獨 的氣體流量控制裝置，可以實現對流向反應腔室周邊區域及中心區域氣體流量的相互獨立 的調節，進一步改善腔室內部氣體分布的均勻性，從而有助於在矽片表面的各點上獲得更 加相近的刻蝕速率。
本發明尤其適用於半導體矽片加工設備的供氣系統中，也適用於其它場合的供氣。


圖l為現有技術一的氣體注射裝置的結構示意圖 圖2為現有技術二的氣體注射裝置的結^l示意圖3為本發明氣體注射裝置具體實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的氣體注射裝置，用於向反應腔室供氣。所述反應腔室可以是電感耦合等離子 體裝置的反應腔室，也可以是其它半導體加工設備的反應腔室，或其它的空腔。
其較佳的實施方式是，包括噴嘴，如圖3所示，所述的噴嘴上設有至少兩組與反應腔 室相通的氣體通道，每組氣體通道分別設有至少一個的進氣口和至少一個出氣口，氣體從 進氣口進入通過氣體通道由出氣口進入反應腔室。
所述的至少兩組氣體通道包括中部氣體通道組和周邊氣體通道組，所述中部氣體通道 組包括一條或多條中部氣體通道3，設於噴嘴的中心軸線附近，用於向反應腔室的中部區域 供氣；所述周邊氣體通道組包括一條或多條周邊氣體通道4，設於遠離噴嘴中心軸線的位 置，用於向反應腔室的周邊區域供氣。
圖l所示的噴嘴中，中部氣體通道3有一條，設於噴嘴的中心軸線處，中部氣體通道3 的上部設有一個中部進氣口l;下部設有多個中部出氣口5、 7。
所述的多個中部出氣口5、 7包括一個中心出氣口5和多個邊緣出氣口7，所述中心出氣 口5設於噴嘴的中心軸線處，中心出氣口5的方向沿噴嘴的中心軸線方向，所述中心出氣口5 的直徑為3 10毫米，可以是3、 5、 8、 IO毫米等優選尺寸，最好為5毫米。因為在氣體注射 裝置的實際應用中，根據需要可以在噴嘴上部安裝用於刻蝕終點檢測的裝置，經過實驗驗 證，5毫米的尺寸不影響該裝置的檢測功能，為最佳尺寸。
所述多個邊緣出氣口7均布在中心出氣口5的周圍，邊緣出氣口7的方向與噴嘴的中心 軸線成20 70°的夾角，可以是20、 30、 45、 60、 70。等優選角度，最好是成30~45°的 夾角。這樣在出氣口的直徑不需太大的情況下擴大了氣體注射裝覃直接覆蓋的面積。
所述的多個周邊氣體通道4均布在中部氣體通道3的周圍，且多個周邊氣體通道4之間 相互連通，周邊氣體通道4的上部設有一個周邊進氣口2;下部設有一個或多個周邊出氣口 6,均布在遠離噴嘴中心軸線的位置。所述的周邊出氣口6的方向與噴嘴的中心軸線的夾角 為30° ~90。，可以是30、 40、 45、 60、 70、 90。等優選角度，出氣口6的角度一般大於出 氣口7的角度。
這樣，由於自中心出氣口5，經過邊緣出氣口7逐漸過渡到周邊出氣口6，有助於噴射
進入反應腔室的氣體擴散更快，分布更加均勻。
所述的中部進氣口1和周邊進氣口2設有單獨的供氣通道，並在供氣通道上設有單獨的
氣體流量控制裝置，可以實現對流向腔室周邊區域及中心區域氣體流量的相互獨立的調 節，進一歩改善反應腔室內部氣體分布的均勻性，從而有助於在矽片表面的各點上獲得更 加相近的刻蝕速率。
本發明尤其適用於半導體矽片加工設備的供氣系統中，也適用於其它場合的供氣。 以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任
何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都
應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種氣體注射裝置，用於向反應腔室供氣，包括噴嘴，其特徵在於，所述的噴嘴上設有至少兩組與反應腔室相通的氣體通道，每組氣體通道分別設有至少一個進氣口和至少一個出氣口。
2、 根據權利要求l所述的氣體注射裝置，其特徵在於，所述的至少兩組氣體通道包括 中部氣體通道組和周邊氣體通道組，所述中部氣體通道組包括一條或多條中部氣體通道， 設於噴嘴的中心軸線附近；所述周邊氣體通道組包括一條或多條周邊氣體通道，設於遠離 噴嘴中心軸線的位置。
3、 根據權利要求2所述的氣體注射裝置，其特徵在於，所述的中部氣體通道有一條， 設於噴嘴的中心軸線處，中部氣體通道的上部設有一個中部進氣口；下部設有多個中部出 氣口。
4、 根據權利要求3所述的氣體注射裝置，其特徵在於，所述的多個中部出氣口包括一 個中心出氣口和多個邊緣出氣口，所述中心出氣口設於噴嘴的中心軸線處，中心出氣口的 方向沿噴嘴的中心軸線方向；所述多個邊緣出氣口均布在中心出氣口的周圍，邊緣出氣口 的方向與噴嘴的中心軸線成20 7(T的夾角。
5、根據權利要求4所述的氣體注射裝置，其特徵在於，所述中心出氣口的直徑為3 IO毫米。
6、 根據權利要求5所述的氣體注射裝置，其特徵在於，所述中心出氣口的直徑為5毫米。
7、 根據權利要求4所述的氣體注射裝置，其特徵在於，所述邊緣出氣口的方向與噴嘴 的中心軸線成30。 ~45°的夾角。
8、 根據權利要求2所述的氣體注射裝置，其特徵在於所述的多個周邊氣體通道均布 在中部氣體通道的周圍，且多個周邊氣體通道之間相互連通，周邊氣體通道的上部設有一 個周邊進氣口；下部設有多個周邊出氣口，均布在遠離噴嘴中心軸線的位置。
9、 根據權利要求8所述的氣體注射裝置，其特徵在於，所述的周邊出氣口的方向與噴 嘴的中心軸線的夾角為30。 90° 。
10、 根據權利要求3或8所述的氣體注射裝置，其特徵在於，所述的中部進氣口和/或 周邊進氣口設有單獨的供氣通道，並在供氣通道上設有單獨的氣體流量控制裝置。
全文摘要
本發明公開了一種氣體注射裝置，用於向半導體矽片的加工設備的反應腔室供氣，包括噴嘴，噴嘴上設有中部氣體通道組和周邊氣體通道組，分別用於向反應腔室的中部區域和周邊區域供氣，中部氣體通道的下部設有一個中心出氣口和多個邊緣出氣口，中心出氣口設於噴嘴的中心軸線處，多個邊緣出氣口均布在中心出氣口的周圍，邊緣出氣口的直徑為3～10毫米，方向與噴嘴的中心軸線成20～70°的夾角；周邊氣體通道的下部設有多個周邊出氣口，均布在遠離噴嘴中心軸線的位置。結構簡單、氣體注射覆蓋的面積大、氣體分布均勻，尤其適用於半導體矽片加工設備的供氣系統中，也適用於其它場合的供氣。
文檔編號H01L21/02GK101179022SQ200610114470
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月10日 優先權日2006年11月10日
發明者王志升 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司