TWI642329B - 氣體流量調節裝置、icp蝕刻設備、噴嘴及氣體流量調節方法 - Google Patents

氣體流量調節裝置、icp蝕刻設備、噴嘴及氣體流量調節方法 Download PDF

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Abstract

一種氣體流量調節裝置及其調節方法，氣體流量調節裝置中的噴嘴包含螺紋連接的噴嘴主體和旋轉螺釘，旋轉螺釘上具有通氣結構和貫穿氣道，將旋轉螺釘旋轉進入噴嘴主體，直至使所有的貫穿氣道都完全暴露在噴嘴主體之外，此時噴嘴處於完全開啟狀態，噴嘴的氣體流量為最大值，將旋轉螺釘旋轉退出噴嘴主體，直至使所有的貫穿氣道都完全被噴嘴主體遮擋，此時噴嘴處於完全關閉狀態，噴嘴的氣體流量為0。本發明改進了噴嘴的結構，使噴嘴具有氣體流量調節功能，並且藉由獨立調節每個噴嘴的氣體流量，實現對局部進氣量的調節，從而補償或調節蝕刻均勻性，獲得了很好的效果。

Description

氣體流量調節裝置、ICP蝕刻設備、噴嘴及氣體流量調節方 法
本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種氣體流量調節裝置及其調節方法。
ICP(電感耦合電漿Inductively Coupled Plasma)蝕刻設備上具有側邊進氣裝置，用於補償或調節蝕刻均勻性。如第1圖所示，通常側邊進氣裝置設置在真空腔1內，具有總進氣口2，總進氣管道2的一端連接氣源5，另一端連接設置在真空腔側壁內的環形氣槽3，氣體從氣源5藉由總進氣管道2進入環形氣槽3，再藉由均勻分佈在環形氣槽3上的複數個噴嘴4進入真空腔1內部。為了達到良好的出氣分佈均勻性，一般會設置較多的噴嘴4，噴嘴數量可以採用16個、32個等。一般的噴嘴結構不具備氣體流量調節功能，噴嘴中僅僅具有氣體通道，氣體直接經過該通道進入真空腔，一般藉由位於總進氣口2前端的閥門來控制流出噴嘴4的氣流大小，這種控制方式只能同時控制所有噴嘴4的氣流大小，而不能實現每個噴嘴4的獨立氣流控制，無法調節局部的進氣量，也不能補償可能的由於晶片本身缺陷導致的局部區域需要更多或更少的氣流量，或補償由其他部件造成的蝕刻不均勻性。
本發明提供一種氣體流量調節裝置及其調節方法，改進了噴嘴的結構，使噴嘴具有氣體流量調節功能，並且藉由獨立調節每個噴嘴的氣體流量，實現對局部進氣量的調節，從而補償或調節蝕刻均勻性，獲得了很好的效果。
為了達到上述目的，本發明提供一種氣體流量調節裝置，其設置在ICP蝕刻設備中的真空腔室的側壁上，該氣體流量調節裝置包含一總進氣管道，該總進氣管道的一端連接到氣源，總進氣管道的另一端連接到設置在所述真空腔室側壁的環形氣槽，環形氣槽上設置複數個噴嘴；所述的噴嘴包含：螺紋連接的噴嘴主體和旋轉螺釘；所述的噴嘴主體包含：頭部，其連接環形氣槽；尾部，其暴露在真空腔室中；連接部，其連接頭部和尾部；通孔，其貫穿頭部、連接部和尾部，該通孔與環形氣槽連通；所述的旋轉螺釘包含：螺釘頭部；螺釘主體，其一端連接螺釘頭部；至少一個貫穿氣道，所述的貫穿氣道設置在螺釘主體的另一端，該貫穿氣道徑向貫穿螺釘主體；通氣結構，其設置在螺釘頭部和螺釘主體內部，並與所有的貫穿氣道連通，該通氣結構的長度位置起始於螺釘頭部的端部，結束於距離螺釘主體的端部最近的貫穿氣道處。
所述的通孔內壁具有螺紋，所述的螺釘主體的外壁具有螺紋，所述的螺釘頭部的外徑尺寸與噴嘴主體的頭部處的通孔的內徑尺寸匹配，所述的螺釘主體的外徑尺寸與噴嘴主體的連接部和尾部處的通孔的外徑尺寸匹配。
所述的螺釘頭部的端面上具有凹槽部，該凹槽部用於配合工具實現旋轉螺釘的旋轉。
所述的螺釘主體的長度、以及貫穿氣道設置在螺釘主體上的具體位置，需要保證當旋轉螺釘完全旋轉進入噴嘴主體時，所有的貫穿氣道都可以完全暴露在噴嘴主體之外。
所述的噴嘴還包含：密封圈；所述的密封圈套設在螺釘主體上，當旋轉螺釘旋轉進入噴嘴主體時，該密封圈位於螺釘頭部和噴嘴主體的頭部之間，實現了螺釘頭部和噴嘴主體之間的氣體密封；所述的密封圈套設在連接部上，實現了環形氣槽與真空腔室之間的氣體密封。
本發明還提供一種ICP蝕刻設備，包含氣體流量調節裝置，該氣體流量調節裝置設置在ICP蝕刻設備中的真空腔室的側壁上。
本發明還提供一種噴嘴，所述的噴嘴包含：螺紋連接的噴嘴主體和旋轉螺釘；所述的噴嘴主體包含：頭部，其連接環形氣槽；尾部，其暴露在真空腔室中；連接部，其連接頭部和尾部；通孔，其貫穿頭部、連接部和尾部，該通孔與環形氣槽連通；所述的旋轉螺釘包含： 螺釘頭部；螺釘主體，其一端連接螺釘頭部；至少一個貫穿氣道，所述的貫穿氣道設置在螺釘主體的另一端，該貫穿氣道徑向貫穿螺釘主體；通氣結構，其設置在螺釘頭部和螺釘主體內部，並與所有的貫穿氣道連通，該通氣結構使所述環形氣槽和貫穿氣道相連通。
所述的通孔內壁具有螺紋，所述的螺釘主體的外壁具有螺紋，所述的螺釘頭部的外徑尺寸與噴嘴主體的頭部處的通孔的內徑尺寸匹配，所述的螺釘主體的外徑尺寸與噴嘴主體的連接部和尾部處的通孔的外徑尺寸匹配。
所述的螺釘頭部的端面上具有凹槽部，該凹槽部用於配合工具實現旋轉螺釘的旋轉。
所述的螺釘主體的長度、以及貫穿氣道設置在螺釘主體上的具體位置，需要保證當旋轉螺釘完全旋轉進入噴嘴主體時，所有的貫穿氣道都可以完全暴露在噴嘴主體之外。
所述的噴嘴還包含：密封圈；所述的密封圈套設在螺釘主體上，當旋轉螺釘旋轉進入噴嘴主體時，該密封圈位於螺釘頭部和噴嘴主體的頭部之間，實現了螺釘頭部和噴嘴主體之間的氣體密封；所述的密封圈套設在連接部上，實現了環形氣槽與真空腔室之間的氣體密封。
本發明還提供一種噴嘴氣體流量的調節方法，包含以下步驟：將旋轉螺釘旋轉進入噴嘴主體，直至使所有的貫穿氣道都完全暴露在噴嘴主體之外，此時噴嘴處於完全開啟狀態，噴嘴的氣體流量為最大值； 將旋轉螺釘旋轉退出噴嘴主體，直至使所有的貫穿氣道都完全被噴嘴主體遮擋，此時噴嘴處於完全關閉狀態，噴嘴的氣體流量為0；當噴嘴處於完全開啟狀態時，將旋轉螺釘旋轉退出噴嘴主體，在旋轉退出的過程中，貫穿氣道逐個被噴嘴主體遮擋，噴嘴的氣體流量從最大值開始減小，直至噴嘴進入完全關閉狀態，此時噴嘴的氣體流量減小為0；當噴嘴處於完全關閉狀態時，將旋轉螺釘旋轉進入噴嘴主體，在旋轉進入的過程中，貫穿氣道逐個暴露在噴嘴主體之外，噴嘴的氣體流量從0開始增大，直至噴嘴進入完全開啟狀態，此時噴嘴的氣體流量增大為最大值。
本發明還提供一種氣體流量調節裝置的調節方法，採用噴嘴氣體流量的調節方法對氣體流量調節裝置中的每一個噴嘴的氣體流量進行獨立調節，從而實現對氣體流量調節裝置中的局部進氣量進行調節，補償或調節蝕刻均勻性。
本發明改進了噴嘴的結構，使噴嘴具有氣體流量調節功能，並且藉由獨立調節每個噴嘴的氣體流量，實現對局部進氣量的調節，從而補償或調節蝕刻均勻性，獲得了很好的效果。
1‧‧‧真空腔
2‧‧‧總進氣口
3‧‧‧環形氣槽
4‧‧‧噴嘴
5‧‧‧接氣源
11‧‧‧真空腔室
22‧‧‧總進氣管道
33‧‧‧環形氣槽
44‧‧‧噴嘴
401‧‧‧噴嘴主體
4011‧‧‧頭部
4012‧‧‧連接部
4013‧‧‧尾部
4014‧‧‧通孔
402‧‧‧旋轉螺釘
4021‧‧‧螺釘頭部
4022‧‧‧螺釘主體
4023‧‧‧通氣結構
4024‧‧‧貫穿氣道
403‧‧‧密封圈
第1圖是背景技術中側邊進氣裝置的結構示意圖。
第2圖是本發明提供的一種氣體流量調節裝置的結構俯視剖面圖。
第3圖是噴嘴的結構爆炸圖。
第4圖是噴嘴主體的剖面圖。
第5圖是旋轉螺釘的剖面圖。
第6圖是旋轉螺釘全部旋轉進入噴嘴主體時的組合剖面圖。
第7圖至第9圖是利用本發明提供的噴嘴進行氣體流量調節的示意圖。
以下根據第2圖至第9圖，具體說明本發明的較佳實施例。
如第2圖所示，本發明提供一種氣體流量調節裝置，其設置在ICP蝕刻設備中的真空腔室11的側壁上，該氣體流量調節裝置包含總進氣管道22，該總進氣管道22的一端連接氣源，另一端連接設置在真空腔室側壁的環形氣槽33，環形氣槽33上設置複數個噴嘴44。
如第3圖所示，所述的噴嘴44包含：螺紋連接的噴嘴主體401和旋轉螺釘402。
如第3圖和第4圖所示，在本發明的一個實施例中，所述的噴嘴主體401包含：頭部4011，其連接環形氣槽33；尾部4013，其暴露在真空腔室11中；連接部4012，其連接頭部4011和尾部4013；通孔4014，其貫穿頭部4011、連接部4012和尾部4013，該通孔4014與環形氣槽33連通，該通孔4014內壁具有螺紋，用於連接旋轉螺釘402。
如第3圖和第5圖所示，在本發明的一個實施例中，所述的旋轉螺釘402包含： 螺釘頭部4021，該螺釘頭部4021的外徑尺寸與噴嘴主體401的頭部4011處的通孔4014的內徑尺寸匹配，該螺釘頭部4021的端面上具有凹槽部(圖中未顯示)，該凹槽部用於配合工具實現旋轉螺釘402的旋轉；螺釘主體4022，其一端連接螺釘頭部4021，該螺釘主體4022的外壁具有螺紋，該螺釘主體4022的外徑尺寸與噴嘴主體401的連接部4012和尾部4013處的通孔4014的外徑尺寸匹配；至少一個貫穿氣道4024，所述的貫穿氣道4024設置在螺釘主體4022的另一端，該貫穿氣道4024徑向貫穿螺釘主體4022；通氣結構4023，其設置在螺釘頭部4021和螺釘主體4022內部，並與所有的貫穿氣道4024連通，該通氣結構4023使所述環形氣槽33和貫穿氣道相連通，也即是，該通氣結構4023貫穿了整個螺釘頭部4021，但並沒有貫穿螺釘主體4022，螺釘主體4022未連接螺釘頭部4021的一端是完整的，並沒有被通氣結構4023貫穿。
所述的螺釘主體4022的長度和貫穿氣道4024設置在螺釘主體4022上的具體位置，應該能夠保證當旋轉螺釘402完全旋轉進入噴嘴主體401時，所有的貫穿氣道4024都可以完全暴露在噴嘴主體401之外。
所述的通氣結構4023和貫穿氣道4024用於進行氣體的流通，在本發明的實施例中，所述的通氣結構4023可以採用任意的貫通結構，以實現氣體從螺釘頭部4021到貫穿氣道4024的流通，例如，可以採用圓柱通孔結構，也可以採用狹縫結構，還可以採用腰型通孔結構等等；所述的貫穿氣道4024也可以採用任意的結構，以實現氣體從通氣結構4023到噴嘴主體401外部的流通，例如，可以採用圓柱通孔結構，也可以採用狹縫結構，還可以採用腰型通孔結構等等。
在本發明的一個實施例中，所述的旋轉螺釘402和噴嘴主體401的材料採用陶瓷，或者氧化鋁，或者氧化矽，所述的噴嘴44暴露在真空腔室內的部分還需要塗覆耐電漿腐蝕的氧化釔材料。
如第5圖和第6圖所示，在本發明的一個較佳實施例中，所述的噴嘴44還包含：密封圈403，其套設在螺釘主體4022上和套設在連接部4012上；當旋轉螺釘402旋轉進入噴嘴主體401時，密封圈403位於螺釘頭部4021和噴嘴主體401的頭部4011之間，密封圈403用於固定旋轉螺釘相對噴嘴主體的位置，消除螺紋間隙造成的噴嘴主體和旋轉螺釘之間連接的非緊固性，避免了間隙配合在氣體流過時因為旋轉螺釘的抖動而產生的顆粒污染，同時該密封圈403將噴嘴主體頭部和尾部的氣體隔開，起到了100%的氣體隔絕氣密作用；密封圈套設在連接部4012上，實現了環形氣槽33(如第2圖所示)與真空腔室11(如第2圖所示)之間的氣體密封。
本發明還提供了一種噴嘴氣體流量的調節方法，包含以下步驟：如第7圖所示，將旋轉螺釘402旋轉進入噴嘴主體401，直至使所有的貫穿氣道4024都完全暴露在噴嘴主體401之外，此時噴嘴處於完全開啟狀態，噴嘴的氣體流量為最大值。
如第9圖所示，將旋轉螺釘402旋轉退出噴嘴主體401，直至使所有的貫穿氣道4024都完全被噴嘴主體401遮擋，此時噴嘴處於完全關閉狀態，噴嘴的氣體流量為0。
如第8圖所示，當噴嘴處於完全開啟狀態時，將旋轉螺釘402旋轉退出噴嘴主體401，在旋轉退出的過程中，貫穿氣道4024逐個被噴嘴主體401遮擋，噴嘴的氣體流量從最大值開始減小，直至噴嘴進入完全關閉狀態，此時噴嘴的氣體流量減小為0。
當噴嘴處於完全關閉狀態時，將旋轉螺釘402旋轉進入噴嘴主體401，在旋轉進入的過程中，貫穿氣道4024逐個暴露在噴嘴主體401之外，噴嘴的氣體流量從0開始增大，直至噴嘴進入完全開啟狀態，此時噴嘴的氣體流量增大為最大值。
在本實施例中，利用工具嵌入螺釘頭部4021的凹槽部來實現旋轉螺釘402的旋轉。
本發明還提供一種氣體流量調節裝置的調節方法，包含以下步驟：採用噴嘴氣體流量的調節方法對氣體流量調節裝置中的每一個噴嘴的氣體流量進行獨立調節，從而實現對氣體流量調節裝置中的局部進氣量進行調節，補償或調節蝕刻均勻性。
本發明改進了噴嘴的結構，使噴嘴具有氣體流量調節功能，並且藉由獨立調節每個噴嘴的氣體流量，實現對局部進氣量的調節，從而補償或調節蝕刻均勻性，獲得了很好的效果。
儘管本發明的內容已經藉由上述較佳實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。

Claims (13)

  1. 一種氣體流量調節裝置，其設置在ICP蝕刻設備中的一真空腔室的側壁上，該氣體流量調節裝置包含一總進氣管道(22)，該總進氣管道(22)的一端連接到氣源，該總進氣管道(22)的另一端連接到設置在該真空腔室側壁的一環形氣槽(33)，該環形氣槽(33)上設置複數個噴嘴(44)；該噴嘴(44)包含：螺紋連接的一噴嘴主體(401)及一旋轉螺釘(402)；該噴嘴主體(401)包含：一頭部(4011)，其連接該環形氣槽(33)；一尾部(4013)，其暴露在該真空腔室(11)中；一連接部(4012)，其連接該頭部(4011)及該尾部(4013)；以及一通孔(4014)，其貫穿該頭部(4011)、該連接部(4012)及該尾部(4013)，該通孔(4014)與該環形氣槽(33)連通；該旋轉螺釘(402)包含：一螺釘頭部(4021)；一螺釘主體(4022)，其一端連接該螺釘頭部(4021)；至少一貫穿氣道(4024)，該貫穿氣道(4024)設置在該螺釘主體(4022)的另一端，該貫穿氣道(4024)徑向貫穿該螺釘主體(4022)；以及一通氣結構(4023)，其設置在該螺釘頭部(4021)及該螺釘主體(4022)內部，並與所有的該貫穿氣道(4024)連通，該通氣結構(4023)使該環形氣槽(33)及該貫穿氣道相連通。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氣體流量調節裝置，其中，該通孔(4014)內壁具有螺紋，該螺釘主體(4022)的外壁具有螺紋，該螺釘頭部(4021)的外徑尺寸與該噴嘴主體(401)的該頭部(4011)處的該通孔(4014)的內徑尺寸匹配，該螺釘主體(4022)的外徑尺寸與該噴嘴主體(401)的該連接部(4012)及該尾部(4013)處的該通孔(4014)的外徑尺寸匹配。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的氣體流量調節裝置，其中，該螺釘頭部(4021)的端面上具有一凹槽部，該凹槽部用於配合工具實現該旋轉螺釘(402)的旋轉。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的氣體流量調節裝置，其中，該螺釘主體(4022)的長度、以及該貫穿氣道(4024)設置在該螺釘主體(4022)上的具體位置，需要保證當該旋轉螺釘(402)完全旋轉進入該噴嘴主體(401)時，所有的該貫穿氣道(4024)都可以完全暴露在該噴嘴主體(401)之外。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的氣體流量調節裝置，其中，該噴嘴(44)進一步包含：一密封圈(403)；該密封圈(403)套設在該螺釘主體(4022)上，當該旋轉螺釘(402)旋轉進入該噴嘴主體(401)時，該密封圈(403)位於該螺釘頭部(4021)及該噴嘴主體(401)的該頭部(4011)之間，實現了該螺釘頭部(4021)及該噴嘴主體(401)之間的氣體密封；該密封圈(403)套設在該連接部(4012)上，實現了該環形氣槽(33)與該真空腔室(11)之間的氣體密封。
  6. 一種ICP蝕刻設備，其包含如申請專利範圍第5項所述的氣體流量調節裝置，該氣體流量調節裝置設置在ICP蝕刻設備中的真空腔室的側壁上。
  7. 一種噴嘴，其包含：螺紋連接的一噴嘴主體(401)及一旋轉螺釘(402)；該噴嘴主體(401)包含：一頭部(4011)，其連接一環形氣槽(33)；一尾部(4013)，其暴露在一真空腔室(11)中；一連接部(4012)，其連接該頭部(4011)及該尾部(4013)；以及一通孔(4014)，其貫穿該頭部(4011)、該連接部(4012)及該尾部(4013)，該通孔(4014)與該環形氣槽(33)連通；該旋轉螺釘(402)包含：一螺釘頭部(4021)；一螺釘主體(4022)，其一端連接該螺釘頭部(4021)；至少一貫穿氣道(4024)，該貫穿氣道(4024)設置在該螺釘主體(4022)的另一端，該貫穿氣道(4024)徑向貫穿該螺釘主體(4022)；以及一通氣結構(4023)，其設置在該螺釘頭部(4021)及該螺釘主體(4022)內部，並與所有的該貫穿氣道(4024)連通，該通氣結構(4023)的長度位置起始於該螺釘頭部(4021)的端部，結束於距離該螺釘主體(4022)的端部最近的該貫穿氣道(4024)處。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴，其中，該通孔(4014)內壁具有螺紋，該螺釘主體(4022)的外壁具有螺紋，該螺釘頭部(4021)的外徑尺寸與該噴嘴主體(401)的該頭部(4011)處的該通孔(4014)的內徑尺寸匹配，該螺釘主體(4022)的外徑尺寸與該噴嘴主體(401)的該連接部(4012)及該尾部(4013)處的該通孔(4014)的外徑尺寸匹配。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴，其中，該螺釘頭部(4021)的端面上具有一凹槽部，該凹槽部用於配合工具實現該旋轉螺釘(402)的旋轉。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴，其中，該螺釘主體(4022)的長度、以及該貫穿氣道(4024)設置在該螺釘主體(4022)上的具體位置，需要保證當該旋轉螺釘(402)完全旋轉進入該噴嘴主體(401)時，所有的該貫穿氣道(4024)都可以完全暴露在該噴嘴主體(401)之外。
  11. 如申請專利範圍第7至10項中任一項所述的噴嘴，其進一步還包含一密封圈(403)：該密封圈(403)套設在該螺釘主體(4022)上，當該旋轉螺釘(402)旋轉進入該噴嘴主體(401)時，該密封圈(403)位於該螺釘頭部(4021)及該噴嘴主體(401)的該頭部(4011)之間，實現了該螺釘頭部(4021)及該噴嘴主體(401)之間的氣體密封；該密封圈(403)套設在該連接部(4012)上，實現了該環形氣槽(33)與該真空腔室(11)之間的氣體密封。
  12. 一種對如申請專利範圍第11項所述的噴嘴的氣體流量進行調節的方法，其包含以下步驟：將一旋轉螺釘(402)旋轉進入一噴嘴主體(401)，直至使所有的一貫穿氣道(4024)都完全暴露在該噴嘴主體(401)之外，此時噴嘴處於完全開啟狀態，噴嘴的氣體流量為最大值；將該旋轉螺釘(402)旋轉退出該噴嘴主體(401)，直至使所有的該貫穿氣道(4024)都完全被該噴嘴主體(401)遮擋，此時噴嘴處於完全關閉狀態，噴嘴的氣體流量為0；其中，當噴嘴處於完全開啟狀態時，將該旋轉螺釘(402)旋轉退出該噴嘴主體(401)，在旋轉退出的過程中，該貫穿氣道(4024)逐個被該噴嘴主體(401)遮擋，噴嘴的氣體流量從最大值開始減小，直至噴嘴進入完全關閉狀態，此時噴嘴的氣體流量減小為0；其中，當噴嘴處於完全關閉狀態時，將該旋轉螺釘(402)旋轉進入該噴嘴主體(401)，在旋轉進入的過程中，該貫穿氣道(4024)逐個暴露在該噴嘴主體(401)之外，噴嘴的氣體流量從0開始增大，直至噴嘴進入完全開啟狀態，此時噴嘴的氣體流量增大為最大值。
  13. 一種氣體流量調節裝置的調節方法，其採用如申請專利範圍第12項所述的對噴嘴的氣體流量進行調節的方法對氣體流量調節裝置中的每一個噴嘴的氣體流量進行獨立調節，從而實現對氣體流量調節裝置中的局部進氣量進行調節，補償或調節蝕刻均勻性。
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