[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，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