[发明专利]气体注射装置

说明书

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。

如图1所示，是目前大多数半导体刻蚀设备中采用的反应室腔室的结构示意图，在半导体加工过程中，通过设在反应腔室上部介质窗体上的喷嘴向反应腔室喷入工艺气体。

喷嘴采用喇叭形结构，静电卡盘吸附晶片，起着固定晶片的作用。此反应腔室的结构特点是进气入口和气体的出口分别位于反应腔室的两侧。在此系统中分子泵从抽气腔室的出口抽出反应腔室的气体使反应腔室形成低压，同时由喇叭形喷嘴喷出的反应气体呈扇状喷出，由于此喷嘴为单一出口，尽管出口为喇叭状，喷嘴射出的气体仍然在腔室中分布极不均匀，加上分子泵的影响，反应气体进入反应腔室后不仅在静电卡盘表面上方的分布不对称，而且在静电卡盘表面上变化较大，致使形成的反应基团与被刻蚀物质表面发生的化学反应速度差异较大，最终导致刻蚀速率的不均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、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，用于向反应腔室供工艺气体，包括喷嘴，其特征在于，所述的喷嘴为柱状体，其内部设有封闭空腔，所述封闭空腔设有进气口，封闭空腔的下部侧壁上还设有多个出气口，工艺气体依次经过进气口、封闭空腔、出气口进入反应腔室。

所述的多个出气口的方向与喷嘴纵向轴线的垂直面的夹角为-80°～+80°。

所述的多个出气口的方向与喷嘴纵向轴线的垂直面的夹角为-20°～+20°。

所述的多个出气口的方向与喷嘴的纵向轴线垂直。

所述的多个出气口分布在同一与喷嘴纵向轴线垂直的平面上。

所述的多个出气口分布在不同的与喷嘴纵向轴线垂直的平面上。

所述的出气口的横截面的形状为圆形、椭圆形、或多边形。

所述的多个出气口的数量大于等于4，且均匀分布。

所述出气口的截面积大于等于0.2平方毫米。

所述的喷嘴为圆柱体或椭圆柱体或多边形柱体。

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，由于喷嘴的内部设有封闭空腔，工艺气体依次经过进气口、封闭空腔、出气口进入反应腔室。封闭空腔所提供的缓冲和分压的作用使得所有的出气口的气体流速趋于均匀，并且多个出气口均匀分布在封闭空腔的侧壁上，这样，气体就不是直接喷到反应腔室的中部，而是从周边部位向中部扩散，因而就能够在反应腔室中得到基本均匀的气体分布。

结构简单、气体分布均匀性好，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为现有技术中反应腔室的结构示意图；

图2为本发明气体注射装置具体实施例的结构示意图；

图3为现有技术中采用喇叭口喷嘴时晶片表面压力场分布示意图；

图4为采用本发明气体注射装置时晶片表面压力场分布示意图。

具体实施方式

本发明的气体注射装置用于向反应腔室供工艺气体，设于反应腔室的介质窗体上，所述的反应腔室主要指半导体加工设备的反应腔室，也可以用于其它的腔室。

其较佳的具体实施方式如图2所示，包括喷嘴，所述的喷嘴为柱状体，其内部设有封闭空腔1，所述封闭空腔1设有进气口3，封闭空腔1的下部侧壁2上还设有多个出气口4，工艺气体依次经过进气口3、封闭空腔1、出气口4进入反应腔室。

所述的多个出气口4的方向最好与喷嘴的纵向轴线接近垂直，可以与喷嘴纵向轴线的垂直面有-20°～+20°的夹角。

根据需要也可以与喷嘴纵向轴线的垂直面有-80°～+80°的夹角。

所述的出气口4的横截面的形状可以为圆形、椭圆形、或多边形。也可以是其它需要的形状。所述出气口4的截面积一般大于等于0.2平方毫米。根据需要也可以是其它的尺寸。

所述的多个出气口4的数量可以是需要的任意数量，一般大于等于4个为佳，多个出气口 4均匀分布在封闭空腔1的下部侧壁2上。多个出气口4可以分布在同一与喷嘴纵向轴线垂直的平面上，也可以分布在不同的平面上。这里所说的出气口4的分布平面，主要是指出气口4的最外端口所在的分布平面。