專利名稱：氣體注射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體分布系統(tǒng)，尤其涉及一種向半導體晶片加工腔室供氣的裝置。
背景技術(shù)：
隨著半導體晶片集成電路的發(fā)展，電感耦合等離子體裝置(ICP)被廣泛應(yīng)用于半導 體晶片刻蝕等工藝中，電感耦合等離子體裝置(ICP)屬于干法刻蝕(Dry Etching)設(shè)備 或化學氣相沉積(CVD)設(shè)備，其工作原理是在低壓下，反應(yīng)氣體在射頻功率的激發(fā)下， 產(chǎn)生電離形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔室中的氣體在電子 的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團?；钚苑磻?yīng)基團和被 刻蝕物質(zhì)表面形成化學反應(yīng)并形成揮發(fā)性的反應(yīng)生成物。反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表 面，并被真空系統(tǒng)抽出腔體。
如圖1所示，是目前常用的一種電感耦合等離子體(ICP)設(shè)備結(jié)構(gòu)。工藝氣體通過管 路由固定在石英蓋板1上的噴嘴2進入反應(yīng)腔室3，在施加了射頻電源的線圈4的激發(fā)下，工 藝氣體電離成等離子體(Plasma) 5，等離子體在偏壓的驅(qū)動下，對吸附在靜電卡盤 (ESC) 6上的晶片(Wafer) 7進行沉積刻蝕，刻蝕后的生成物通過分子泵(Turbo Pu即)8 抽走。
氣體通過噴嘴進入反應(yīng)腔室后的非均勻性，將導致整個晶片表面的刻蝕速率及刻蝕均 勻性都有很大的變化，從而影響芯片生產(chǎn)的gja率。目前，隨著晶片的尺寸從200mm增加到 300mm,相應(yīng)反應(yīng)腔室的體積隨之增大，為反應(yīng)腔室提供更加均勻的氣體分布更加困難。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的一種進氣噴嘴形式，這種噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，只在噴嘴底部中央有一 出氣孔。該方案會使反應(yīng)氣體在晶片表面中央到周圍的分布不一致，致使形成的反應(yīng)基團 與被刻蝕物質(zhì)表面發(fā)生的化學反應(yīng)速度差異較大，最終導致中央與周圍刻蝕速率的不均勻 性。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種噴嘴形式，除了在噴嘴底部中央有一出氣孔，還在它的四 周增加了一定角度的斜出氣孔。該方案還是不能有效解決晶片中央與周圍反應(yīng)氣體分布不 均勻狀況，且反應(yīng)氣體在晶片的同一直徑的圓周方向上的分布也存在不均勻狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氣體分布均勻的氣體注射裝置。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明的氣體注射裝置，用于向反應(yīng)腔室供氣，包括噴嘴，所述反應(yīng)腔室上設(shè)有安裝 孔，所述噴嘴設(shè)置在安裝孔中，所述的噴嘴包括固定部分和轉(zhuǎn)動部分， 所述固定部分設(shè)置在安裝孔中，固定部分的內(nèi)部設(shè)有進氣通道；
所述轉(zhuǎn)動部分與固定部分活動連接，可繞固定部分的軸線自由旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動部分設(shè)有出 氣孔；
所述進氣通道通過出氣孔與反應(yīng)腔室相通。
所述的轉(zhuǎn)動部分內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔與所述氣體通道相通，且空腔的壁上設(shè)有出氣 孔，空腔的內(nèi)部設(shè)有至少一個葉片；
氣體可依次通過氣體通道、空腔、出氣孔進入反應(yīng)腔室，在氣流的作用下，葉片驅(qū)動 所述轉(zhuǎn)動部分旋轉(zhuǎn)。
所述的葉片有3 8個，所述的葉片與垂直于噴嘴軸線的平面的夾角為30 60。。
所述的轉(zhuǎn)動部分包括上蓋和下蓋，上蓋與下蓋固定連接，其間形成空腔；
所述上蓋與所述固定部分之間設(shè)有軸承；
所述出氣孔設(shè)于下蓋的壁上。
所述的上蓋與下蓋通過螺釘連接或粘合劑粘接。
所述的轉(zhuǎn)動部分的下底面為半圓形；
所述出氣孔有5 33個，分布在半圓形底面上，包括中央出氣孔和旁側(cè)出氣孔，所述 中央出氣孔設(shè)置在噴嘴的軸線處，所述旁側(cè)出氣孔分布在中央出氣孔周圍。 所述中央出氣孔的軸線方向與噴嘴的軸線方向相同；
所述旁側(cè)出氣孔的軸線方向與噴嘴的軸線方向呈需要的夾角，所述夾角的角度大小按 照旁側(cè)出氣孔距噴嘴的軸線的距離，由近而遠逐漸加大，其中距噴嘴的軸線最遠的旁側(cè)出 氣孔的軸線方向與噴嘴的軸線方向的夾角為20 45。。
所述的轉(zhuǎn)動部分的下底面為平面。
所述的出氣孔接近反應(yīng)腔室的部分為外大內(nèi)小的錐形孔，其錐面與出氣孔軸線的夾角 為30 6(T 。
所述安裝孔的上部直徑大于下部直徑，相應(yīng)的所述固定部分的上部直徑大于下部直 徑，安裝孔的上部與下部形成的臺階與固定部分之間設(shè)有密封裝置。
1由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的氣體注射裝置，由于噴嘴包括 固定部分和轉(zhuǎn)動部分，轉(zhuǎn)動部分與固定部分活動連接，可繞固定部分的軸線自由旋轉(zhuǎn)，氣
體是在噴嘴旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下供給反應(yīng)腔室的，使得反應(yīng)腔室內(nèi)的晶片上方中央與周圍氣體分布 及同一直徑的圓周方向上的分布上更加均勻。
又由于轉(zhuǎn)動部分內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔的內(nèi)部設(shè)有葉片，氣體可依次通過氣體通道、空 腔、出氣孔進入反應(yīng)腔室，在氣流的作用下，葉片驅(qū)動轉(zhuǎn)動部分旋轉(zhuǎn)。 一方面省略了噴嘴 旋轉(zhuǎn)需要的外部動力，簡化了結(jié)構(gòu)；另一方面，空腔對氣體有穩(wěn)流和緩沖的作用，進一步 增加了氣體分布的均勻性。
本發(fā)明尤其適用于半導體晶片加工設(shè)備的供氣系統(tǒng)中，也適用于其它場合的供氣。


圖l為現(xiàn)有技術(shù)中的半導體刻蝕設(shè)備的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)一的氣體注射裝置的噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖3為現(xiàn)有技術(shù)二的氣體注射裝置的噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明的氣體注射裝置具體實施例一的噴嘴的安裝狀態(tài)示意圖； 圖5為本發(fā)明的氣體注射裝置具體實施例一的噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明的氣體注射裝置具體實施例一的噴嘴的轉(zhuǎn)動部分的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖7為本發(fā)明的氣體注射裝置具體實施例二的噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的氣體注射裝置，用于向反應(yīng)腔室供氣，這里的反應(yīng)腔室主要指半導體晶片加 工設(shè)備的反應(yīng)腔室，也可以是其它的腔室。
其較佳的具體實施例一，如圖4所示，包括噴嘴2，所述反應(yīng)腔室上設(shè)有安裝孔，噴嘴 2設(shè)置在安裝孔中，反應(yīng)腔室上一般設(shè)有上蓋板l，安裝孔可設(shè)在上蓋板l上，安裝孔也可以 開設(shè)在反應(yīng)腔室的其它的腔壁上。
如圖5所示，所述的噴嘴2包括固定部分11和轉(zhuǎn)動部分，固定部分ll可設(shè)置在安裝孔 中。具體的安裝方式可以是，將安裝孔的設(shè)計成上部直徑大于下部直徑的形式，相應(yīng)的固 定部分ll的上部直徑大于下部直徑，安裝孔與噴嘴的固定部分ll形成相配合的臺階，上下 臺階之間設(shè)有密封裝置。也可以采用其它的安裝方式。
上述的密封裝置可以是，在固定部分11的上下兩部分直接的臺階上設(shè)置密封槽12，在 安裝孔的臺階的相應(yīng)的位置上也設(shè)置密封槽。
如圖4所示，噴嘴2與上蓋板1安裝時，在相對應(yīng)的密封槽處設(shè)置密封圈9，起到密封作
用。當然也有采用其它的密封形式。
再如圖5所示，固定部分11的內(nèi)部設(shè)有進氣通道10。所述轉(zhuǎn)動部分與固定部分ll活動 連接，可繞固定部分ll的軸線自由旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動部分設(shè)有出氣孔；所述進氣通道10通過出氣 孔與反應(yīng)腔室相通。
所述的轉(zhuǎn)動部分內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔與所述氣體通道10相通，且空腔的壁上設(shè)有出氣 孔，轉(zhuǎn)動部分可以設(shè)計成包括上蓋13和下蓋16的結(jié)構(gòu)，上蓋13與下蓋16固定連接，其間形 成空腔，所述出氣孔設(shè)于下蓋16的壁上。
所述的上蓋13與下蓋16可以通過螺釘14連接，也可以通過粘合劑粘接或其它的連接方 式固定連接。
所述上蓋13與所述固定部分11之間設(shè)有軸承15，此時可在固定部分ll的下端設(shè)計一個 凸緣，以便于與上蓋13之間活動連接。
轉(zhuǎn)動部分的空腔的內(nèi)部設(shè)有至少一個葉片17。氣體可依次通過氣體通道ll、空腔、出 氣孔進入反應(yīng)腔室，在氣流的作用下，葉片17驅(qū)動所述轉(zhuǎn)動部分旋轉(zhuǎn)。
所述的葉片17最好有3 8個，可以是3、 4、 6、 8個等優(yōu)選數(shù)量，也可以是其它的個
數(shù)。
如圖6所示，葉片17與垂直于噴嘴軸線的平面呈夾角a ,夾角a最好為30 6(T ，可 以是30、 40、 50、 60°等優(yōu)選角度，根據(jù)需要也可以是其它的角度。
所述的轉(zhuǎn)動部分的下底面為半圓形，可以將下蓋16的下壁設(shè)計成半圓形。
此時，所述出氣孔最好有5 33個，可以有5、 10、 15、 20、 28、 33個等優(yōu)選數(shù)量，也 可以是其它的數(shù)量，均勻分布在半圓形底面上，包括中央出氣孔19和旁側(cè)出氣孔18，所述 中央出氣孔19設(shè)置在噴嘴的軸線處，所述旁側(cè)出氣孔18分布在中央出氣孔19周圍。
其中，中央出氣孔19的軸線方向與噴嘴的軸線方向相同；旁側(cè)出氣孔18的軸線方向與 噴嘴的軸線方向呈需要的夾角e ，所述夾角e的角度大小按照旁側(cè)出氣孔距噴嘴的軸線的 距離，由近而遠逐漸加大，其中距噴嘴的軸線最遠的旁側(cè)出氣孔的軸線方向與噴嘴的軸線 方向的夾角e最好為20 45。，可以是20、 25、 30、 35、 40、 45°等優(yōu)選角度，也可以是 其它的角度。
所述的出氣孔接近反應(yīng)腔室的部分為外大內(nèi)小的錐形孔20，其錐面與出氣孔軸線的夾 角Y最好為30 60。，可以是30、 40、 50、 60°等優(yōu)選角度，根據(jù)需要也可以是其它的角 度。
上述轉(zhuǎn)動部分的下底面不限于半圓形，根據(jù)需要也可以是其它的形狀。 具體實施例二，如圖7所示，所述的轉(zhuǎn)動部分的下底面為平面。
本發(fā)明在具體應(yīng)用中，反應(yīng)氣體由固定部分的進氣通道進入，驅(qū)動葉片帶動轉(zhuǎn)動部分 旋轉(zhuǎn)，之后由中央及旁側(cè)出氣孔流出，由于氣體是在噴嘴旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下供給反應(yīng)腔室內(nèi)的晶 片上方的，使得晶片上方中央與周圍氣體分布及同一直徑的圓周方向上的分布更加均勻，
7
從而得到滿意的刻蝕效果。尤其適用于半導體晶片加工設(shè)備的供氣系統(tǒng)中，也適用于其它 場合的供氣。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種氣體注射裝置，用于向反應(yīng)腔室供氣，包括噴嘴，所述反應(yīng)腔室上設(shè)有安裝孔，所述噴嘴設(shè)置在安裝孔中，其特征在于，所述的噴嘴包括固定部分和轉(zhuǎn)動部分，所述固定部分設(shè)置在安裝孔中，固定部分的內(nèi)部設(shè)有進氣通道；所述轉(zhuǎn)動部分與固定部分活動連接，可繞固定部分的軸線自由旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動部分設(shè)有出氣孔；所述進氣通道通過出氣孔與反應(yīng)腔室相通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)動部分內(nèi)部設(shè)有空 腔，空腔與所述氣體通道相通，且空腔的壁上設(shè)有出氣孔，空腔的內(nèi)部設(shè)有至少一個葉 片；氣體可依次通過氣體通道、空腔、出氣孔進入反應(yīng)腔室，在氣流的作用下，葉片驅(qū)動 所述轉(zhuǎn)動部分旋轉(zhuǎn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述的葉片有3 8個，所述的 葉片與垂直于噴嘴軸線的平面的夾角為30 6(T 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)動部分包括上蓋和下 蓋，上蓋與下蓋固定連接，其間形成空腔；所述上蓋與所述固定部分之間設(shè)有軸承；所述出氣孔設(shè)于下蓋的壁上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述的上蓋與下蓋通過螺釘連 接或粘合劑粘接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)動部分的下底面 為半圓形；所述出氣孔有5 33個，分布在半圓形底面上，包括中央出氣孔和旁側(cè)出氣孔，所述 中央出氣孔設(shè)置在噴嘴的軸線處，所述旁側(cè)出氣孔分布在中央出氣孔周圍。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述中央出氣孔的軸線方向與 噴嘴的軸線方向相同；所述旁側(cè)出氣孔的軸線方向與噴嘴的軸線方向呈需要的夾角，所述夾角的角度大小按 照旁側(cè)出氣孔距噴嘴的軸線的距離，由近而遠逐漸加大，其中距噴嘴的軸線最遠的旁側(cè)出 氣孔的軸線方向與噴嘴的軸線方向的夾角為20 45。。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)動部分的下底面 為平面。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述的出氣孔接近反應(yīng)腔 室的部分為外大內(nèi)小的錐形孔，其錐面與出氣孔軸線的夾角為30 60。。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣體注射裝置，其特征在于，所述安裝孔的上部直徑大于 下部直徑，相應(yīng)的所述固定部分的上部直徑大于下部直徑，安裝孔的上部與下部形成的臺 階與固定部分之間設(shè)有密封裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體注射裝置，包括噴嘴，噴嘴設(shè)置在反應(yīng)腔室的上蓋板的安裝孔中，包括固定部分和轉(zhuǎn)動部分，轉(zhuǎn)動部分與固定部分活動連接，可繞固定部分的軸線自由旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動部分內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔與固定部分的氣體通道相通，且空腔的壁上設(shè)有出氣孔，空腔的內(nèi)部設(shè)有多個葉片；氣體可依次通過氣體通道、空腔、出氣孔進入反應(yīng)腔室，在氣流的作用下，葉片驅(qū)動轉(zhuǎn)動部分旋轉(zhuǎn)。氣體是在噴嘴旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下供給反應(yīng)腔室的，使得反應(yīng)腔室內(nèi)的晶片上方中央與周圍氣體分布均勻。尤其適用于半導體晶片加工設(shè)備的供氣系統(tǒng)中，也適用于其它場合的供氣。
文檔編號B05B3/02GK101195112SQ200610164848
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者林挺昌 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司