CN101179022A - 气体注射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气体注射装置，用于向半导体硅片的加工设备的反应腔室供气，包括喷嘴，喷嘴上设有中部气体通道组和周边气体通道组，分别用于向反应腔室的中部区域和周边区域供气，中部气体通道的下部设有一个中心出气口和多个边缘出气口，中心出气口设于喷嘴的中心轴线处，多个边缘出气口均布在中心出气口的周围，边缘出气口的直径为3～10毫米，方向与喷嘴的中心轴线成20～70°的夹角；周边气体通道的下部设有多个周边出气口，均布在远离喷嘴中心轴线的位置。结构简单、气体注射覆盖的面积大、气体分布均匀，尤其适用于半导体硅片加工设备的供气系统中，也适用于其它场合的供气。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体分布系统，尤其涉及一种半导体硅片加工设备的供气装置。
背景技术
在半导体晶片加工过程中，工艺气体由气体注射装置注入反应腔室并扩散，在高频电场作用下产生等离子体来刻蚀位于腔室内部的晶片表面。在反应腔室内部，如果气体分布不均匀，将导致在腔室内部的晶片表面上的刻蚀速率和均匀性有较大的变化。目前随着技术进步，反应腔室的体积也相应的增大，这使得反应腔室内的气体均匀分布变得更加困难，因此设计可得到均匀气体分布的气体注射装置，显得十分重要。
目前，半导体刻蚀设备中采用的工艺气体注入系统中，为了在反应腔室内得到较为均匀的工艺气体分布，有各种结构的气体注射装置：
如图1所示，是半导体刻蚀设备中常用的工艺气体注射装置之一的喷嘴结构。为了得到均匀的气体分布，简单的一个气体注射入口是不够的。该喷嘴结构的气体喷射部分100包括多个孔110，孔的纵轴与水平方向成预定角度，一定程度上提高了注入气体的均匀性。但由于该装置为单区供气，缺乏对气体注入区域的控制，导致对气体分布的改善还是不够。
如图2所示，是半导体刻蚀设备中采用的工艺气体注射装置之二。该装置结构简单，喷嘴1固定于反应腔室的上盖板上，分为多条进气通道10、11，且进气通道11位于注射装置的纵轴上，工艺气体分为多路后流入对应的喷嘴进气口，实现对腔室的多区注入，促进了注入气体分布的均匀性。
但是，该装置强调需有一个出气口位于喷嘴中心轴线上，从中心出气口到周边出气口过渡段的盲区较大，不利于灵活分布出气口的位置以及扩大注入口直接覆盖面积。使得气体注射口直接覆盖的面积太小，使注射气体的分布均匀性受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、气体注射覆盖的面积大、气体分布均匀的气体注射装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的气体注射装置，用于向反应腔室供气，包括喷嘴，所述的喷嘴上设有至少两组与反应腔室相通的气体通道，每组气体通道分别设有至少一个进气口和至少一个出气口。
所述的至少两组气体通道包括中部气体通道组和周边气体通道组，所述中部气体通道组包括一条或多条中部气体通道，设于喷嘴的中心轴线附近；所述周边气体通道组包括一条或多条周边气体通道，设于远离喷嘴中心轴线的位置。
所述的中部气体通道有一条，设于喷嘴的中心轴线处，中部气体通道的上部设有一个中部进气口；下部设有多个中部出气口。
所述的多个中部出气口包括一个中心出气口和多个边缘出气口，所述中心出气口设于喷嘴的中心轴线处，中心出气口的方向沿喷嘴的中心轴线方向；所述多个边缘出气口均布在中心出气口的周围，边缘出气口的方向与喷嘴的中心轴线成20～70°的夹角。
所述中心出气口的直径为3～10毫米。
所述中心出气口的直径为5毫米。
所述边缘出气口的方向与喷嘴的中心轴线成30°～45°的夹角。
所述的多个周边气体通道均布在中部气体通道的周围，且多个周边气体通道之间相互连通，周边气体通道的上部设有一个周边进气口；下部设有多个周边出气口，均布在远离喷嘴中心轴线的位置。
所述的周边出气口的方向与喷嘴的中心轴线的夹角为30°～90°。
所述的中部进气口和/或周边进气口设有单独的供气通道，并在供气通道上设有单独的气体流量控制装置。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的气体注射装置，由于喷嘴上设有至少两组与反应腔室相通的气体通道，可以实现对反应腔室进行多区供气。结构简单、气体注射覆盖的面积大、气体分布均匀。
又由于中部气体通道的下部设有一个中心出气口和多个边缘出气口，周边气体通道的下部设有多个周边出气口，出气口的方向自中心出气口经过边缘出气口逐渐过渡到周边出气口，有助于喷射进入反应腔室的气体扩散更快，分布更加均匀。
又由于中部气体通道和周边气体通道设有单独的供气通道，并在供气通道上设有单独的气体流量控制装置，可以实现对流向反应腔室周边区域及中心区域气体流量的相互独立的调节，进一步改善腔室内部气体分布的均匀性，从而有助于在硅片表面的各点上获得更加相近的刻蚀速率。
本发明尤其适用于半导体硅片加工设备的供气系统中，也适用于其它场合的供气。
附图说明
图1为现有技术一的气体注射装置的结构示意图；
图2为现有技术二的气体注射装置的结构示意图；
图3为本发明气体注射装置具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明的气体注射装置，用于向反应腔室供气。所述反应腔室可以是电感耦合等离子体装置的反应腔室，也可以是其它半导体加工设备的反应腔室，或其它的空腔。
其较佳的实施方式是，包括喷嘴，如图3所示，所述的喷嘴上设有至少两组与反应腔室相通的气体通道，每组气体通道分别设有至少一个的进气口和至少一个出气口，气体从进气口进入通过气体通道由出气口进入反应腔室。
所述的至少两组气体通道包括中部气体通道组和周边气体通道组，所述中部气体通道组包括一条或多条中部气体通道3，设于喷嘴的中心轴线附近，用于向反应腔室的中部区域供气；所述周边气体通道组包括一条或多条周边气体通道4，设于远离喷嘴中心轴线的位置，用于向反应腔室的周边区域供气。
图1所示的喷嘴中，中部气体通道3有一条，设于喷嘴的中心轴线处，中部气体通道3的上部设有一个中部进气口1；下部设有多个中部出气口5、7。
所述的多个中部出气口5、7包括一个中心出气口5和多个边缘出气口7，所述中心出气口5设于喷嘴的中心轴线处，中心出气口5的方向沿喷嘴的中心轴线方向，所述中心出气口5的直径为3～10毫米，可以是3、5、8、10毫米等优选尺寸，最好为5毫米。因为在气体注射装置的实际应用中，根据需要可以在喷嘴上部安装用于刻蚀终点检测的装置，经过实验验证，5毫米的尺寸不影响该装置的检测功能，为最佳尺寸。
所述多个边缘出气口7均布在中心出气口5的周围，边缘出气口7的方向与喷嘴的中心轴线成20～70°的夹角，可以是20、30、45、60、70°等优选角度，最好是成30～45°的夹角。这样在出气口的直径不需太大的情况下扩大了气体注射装置直接覆盖的面积。
所述的多个周边气体通道4均布在中部气体通道3的周围，且多个周边气体通道4之间相互连通，周边气体通道4的上部设有一个周边进气口2；下部设有一个或多个周边出气口6，均布在远离喷嘴中心轴线的位置。所述的周边出气口6的方向与喷嘴的中心轴线的夹角为30°～90°，可以是30、40、45、60、70、90°等优选角度，出气口6的角度一般大于出气口7的角度。
这样，由于自中心出气口5，经过边缘出气口7逐渐过渡到周边出气口6，有助于喷射进入反应腔室的气体扩散更快，分布更加均匀。
所述的中部进气口1和周边进气口2设有单独的供气通道，并在供气通道上设有单独的气体流量控制装置，可以实现对流向腔室周边区域及中心区域气体流量的相互独立的调节，进一步改善反应腔室内部气体分布的均匀性，从而有助于在硅片表面的各点上获得更加相近的刻蚀速率。
本发明尤其适用于半导体硅片加工设备的供气系统中，也适用于其它场合的供气。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气体注射装置，用于向反应腔室供气，包括喷嘴，其特征在于，所述的喷嘴上设有至少两组与反应腔室相通的气体通道，每组气体通道分别设有至少一个进气口和至少一个出气口。
2.根据权利要求1所述的气体注射装置，其特征在于，所述的至少两组气体通道包括中部气体通道组和周边气体通道组，所述中部气体通道组包括一条或多条中部气体通道，设于喷嘴的中心轴线附近；所述周边气体通道组包括一条或多条周边气体通道，设于远离喷嘴中心轴线的位置。
3.根据权利要求2所述的气体注射装置，其特征在于，所述的中部气体通道有一条，设于喷嘴的中心轴线处，中部气体通道的上部设有一个中部进气口；下部设有多个中部出气口。
4.根据权利要求3所述的气体注射装置，其特征在于，所述的多个中部出气口包括一个中心出气口和多个边缘出气口，所述中心出气口设于喷嘴的中心轴线处，中心出气口的方向沿喷嘴的中心轴线方向；所述多个边缘出气口均布在中心出气口的周围，边缘出气口的方向与喷嘴的中心轴线成20～70°的夹角。
5.根据权利要求4所述的气体注射装置，其特征在于，所述中心出气口的直径为3～10毫米。
6.根据权利要求5所述的气体注射装置，其特征在于，所述中心出气口的直径为5毫米。
7.根据权利要求4所述的气体注射装置，其特征在于，所述边缘出气口的方向与喷嘴的中心轴线成30°～45°的夹角。
8.根据权利要求2所述的气体注射装置，其特征在于：所述的多个周边气体通道均布在中部气体通道的周围，且多个周边气体通道之间相互连通，周边气体通道的上部设有一个周边进气口；下部设有多个周边出气口，均布在远离喷嘴中心轴线的位置。
9.根据权利要求8所述的气体注射装置，其特征在于，所述的周边出气口的方向与喷嘴的中心轴线的夹角为30°～90°。
10.根据权利要求3或8所述的气体注射装置，其特征在于，所述的中部进气口和/或周边进气口设有单独的供气通道，并在供气通道上设有单独的气体流量控制装置。
Priority Applications (1)
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| CNA2006101144706A CN101179022A (zh) | 2006-11-10 | 2006-11-10 | 气体注射装置 |
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2006
- 2006-11-10 CN CNA2006101144706A patent/CN101179022A/zh active Pending
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