[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體設(shè)備的進(jìn)氣裝置及應(yīng)用其的反應(yīng)腔室

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410359381.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN105448770A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳永遠(yuǎn);符雅麗;羅巍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01J37/32
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體設(shè)備的進(jìn)氣裝置及應(yīng)用其的反應(yīng)腔室，其包括：外筒，其具有進(jìn)氣口；內(nèi)筒，其位于外筒內(nèi)，且二者同軸設(shè)置，內(nèi)筒的外周壁與外筒的內(nèi)周壁之間形成環(huán)形通道；并且，在內(nèi)筒的下端設(shè)置有第一圓錐環(huán)，在第一圓錐環(huán)的外周壁與外筒的下端之間形成環(huán)形的邊緣出氣口；旋轉(zhuǎn)軸，其位于內(nèi)筒內(nèi)，且二者同軸設(shè)置，在旋轉(zhuǎn)軸的下端設(shè)置有圓錐體，圓錐體嵌套在第一圓錐環(huán)內(nèi)；并且分別在第一圓錐環(huán)和圓錐體的外周壁上設(shè)置有多個通氣孔，多個通氣孔形成中心出氣口；通過使旋轉(zhuǎn)軸相對于內(nèi)筒圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)，而調(diào)節(jié)中心出氣口的通氣截面積；通過使內(nèi)筒和旋轉(zhuǎn)軸相對于外筒沿其軸向同步移動，而調(diào)節(jié)邊緣出氣口的通氣截面積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于半導(dǎo)體設(shè)備的進(jìn)氣裝置及應(yīng)用該進(jìn)氣裝置的反應(yīng)腔室。

背景技術(shù)

在等離子體刻蝕工藝中，通常需要將工藝氣體輸送至反應(yīng)腔室內(nèi)，工藝氣體在射頻功率的激發(fā)下形成等離子體，等離子體中的活性基團(tuán)會與被加工工件表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并生成反應(yīng)生成物，該反應(yīng)生成物脫離被加工工件表面，并被抽出反應(yīng)腔室，從而實(shí)現(xiàn)對被加工工件的刻蝕。

在實(shí)際應(yīng)用中，工藝均勻性會受到諸如工藝氣體的分布、射頻線圈的設(shè)計(jì)和腔室環(huán)境等多種因素的影響，而大多數(shù)情況是，射頻線圈的設(shè)計(jì)和腔室環(huán)境往往是不均勻的，針對這種情況，通常采用調(diào)節(jié)工藝氣體在反應(yīng)腔室內(nèi)的分布的方式來彌補(bǔ)，以使得最終能夠獲得均勻的工藝結(jié)果。工藝氣體在反應(yīng)腔室內(nèi)的分布情況取決于進(jìn)氣裝置的進(jìn)氣方式，因此，對進(jìn)氣裝置的設(shè)計(jì)就顯得非常重要。

圖1為現(xiàn)有的一種反應(yīng)腔室的剖視圖。如圖1所示，在反應(yīng)腔室11內(nèi)設(shè)置有基座13，用以承載被加工工件；并且在反應(yīng)腔室11的頂部設(shè)置有進(jìn)氣裝置，該進(jìn)氣裝置包括進(jìn)氣管12、內(nèi)勻氣筒14和外勻氣筒15，其中，進(jìn)氣管12設(shè)置在腔室的中心位置處，用以向反應(yīng)腔室11內(nèi)輸送工藝氣體；內(nèi)勻氣筒14和外勻氣筒15位于進(jìn)氣管12的下方，且同軸設(shè)置，并且二者可以作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；而且，在內(nèi)勻氣筒14的周壁上，以及在外勻氣筒15的底壁上均設(shè)置有多個勻氣孔。在進(jìn)行工藝的過程中，內(nèi)勻氣筒14和外勻氣筒15作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時自進(jìn)氣管12流出的工藝氣體先后經(jīng)由內(nèi)勻氣筒14和外勻氣筒15上的勻氣孔均勻地流向基座13。雖然上述進(jìn)氣裝置可以在一定程度上提高等離子體的分布均勻性，但是，該進(jìn)氣裝置無法獨(dú)立地調(diào)節(jié)工藝氣體分別在中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的氣流量，從而其無法應(yīng)用在因其他因素產(chǎn)生的等離子體分布不均的情況。

為此，申請?zhí)枮?00510126393.1的中國專利申請?zhí)岢隽艘环N雙區(qū)噴嘴，如圖2所示，其包括噴嘴主體21，該噴嘴主體21內(nèi)設(shè)有中心通孔22和與該中心通孔22同軸布置的環(huán)形孔23，其中，該環(huán)形孔23的出口26為喇叭口；并且，在噴嘴主體21上設(shè)有中心孔入口24和環(huán)形孔入口25。由于噴嘴分為兩個互不相通的區(qū)，總量一定的流體可以通過內(nèi)區(qū)、外區(qū)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，從而可以更容易地使工藝氣體分布均勻。

然而，上述雙區(qū)噴嘴在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題：

其一，上述雙區(qū)噴嘴僅依靠自身結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)分別調(diào)節(jié)工藝氣體分別在反應(yīng)腔室中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的氣流量，而必須配備具有流量控制閥(或者流量比例控制閥)的氣路控制系統(tǒng)，導(dǎo)致設(shè)備的制造成本較高。

其二，上述雙區(qū)噴嘴的氣體噴射角度是固定的，其出口只能朝向某個特定方向噴出工藝氣體，并且僅能夠調(diào)節(jié)工藝氣體在該特定方向上的氣流量，從而不僅調(diào)節(jié)方式不靈活，而且調(diào)節(jié)工藝氣體的分布均勻性的效果有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種用于半導(dǎo)體設(shè)備的進(jìn)氣裝置及應(yīng)用其的反應(yīng)腔室，其僅依靠自身結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立調(diào)節(jié)分別流向反應(yīng)腔室中心區(qū)域和邊緣區(qū)域的工藝氣體的噴射角度和氣流量，從而不僅可以降低設(shè)備的制造成本，而且調(diào)節(jié)方式更靈活，從而可以更有效地提高工藝氣體在反應(yīng)腔室內(nèi)的分布均勻性。