[发明专利]一种进气装置及应用该进气装置的半导体处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体而言，特别涉及一种进气装置及应用该进气装置的半导体处理设备。

背景技术

随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体器件的加工能力。目前，在半导体器件的加工、制造过程中广泛采用等离子体刻蚀技术。所谓等离子体刻蚀技术指的是，工艺气体在射频功率的激发下产生电离形成含有大量电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子的等离子体，这些活性粒子与被刻蚀物体(例如，晶片)的表面发生各种物理和化学反应并形成挥发性的生成物，从而使得被刻蚀物体表面的性能发生变化。

上述过程通常在特定的半导体处理设备中完成。首先使所述半导体处理设备的腔室内保持低压状态，将待加工晶片固定放置于腔室底部的静电卡盘上。在腔室上部正对晶片的位置设置有进气装置，通过所述进气装置向反应腔室内注入工艺气体，同时对腔室内施加射频电场和磁场。工艺气体在射频功率的激发下形成等离子体，所述等离子体在电场和磁场的作用下对晶片表面进行刻蚀加工，最后通过抽气装置将反应后的混合气体排出。

上述加工过程中，等离子体的分布不均匀会导致晶片表面的刻蚀速率和均匀性有较大的变化。因此，提高腔室内等离子体分布的均匀性是提高晶片表面加工质量的重要手段之一。而随着市场需求的变化，待加工晶片尺寸和反应腔室体积越来越大，要保证工艺气体快速均匀的分布就变得更加困难。

为解决上述工艺气体分布不均的问题，公开号为CN1850346A的中国专利文献公开了一种双区喷嘴装置。如图1所示，所述双区喷嘴装置包括喷嘴主体，在所述喷嘴主体内设置有中心通孔和与该中心通孔同轴布置的环形孔。所述中心通孔和环形孔形成两个独立的气体通道，从而可实现腔室内气体分布的区域控制，有助于实现气体的均匀分布；而且每个通道内的气体流量可以分别加以控制，从而可均衡整个腔室的气体流量，有助于实现气体的均匀分布。

上述方案在一定程度上具有促进腔室中工艺气体均匀分布的作用，但是由于该方案中的气体中心通道为一直通孔，通过此进气装置喷射出的气体速度较低，故其在实际应用中会存在以下缺陷：

首先，由于上述进气装置的中心气体通道为直通孔，通过此装置喷射出的气体速度较低，需要等待较长时间工艺气体才能较为均匀地分布于腔室内。尤其在应用于大体积的腔室时这一缺陷更加明显。

其次，在使用上述结构的进气装置时，有时会出现打火现象，使进气装置的局部受损，出现颗粒问题，对反应腔室和腔室内的晶片造成污染。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供一种进气装置及应用该进气装置的半导体处理设备，其不仅能提高反应腔室内气体分布的均匀性，而且能够有效防止打火现象的产生。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种进气装置，包括：进气装置主体，在所述进气装置主体内设有中心气路和边缘气路，所述中心气路由中心进气口、中心进气通道和中心出气口顺序构成，所述边缘气路由环路进气口、环路进气通道和环路出气口顺序构成并设置在所述中心气路外围。其中，所述中心出气口的最小截面积小于所述中心进气通道的最小截面积。

其中，所述环路出气口的最小截面积小于所述环路进气通道的最小截面积。

其中，所述环路出气口的最小截面积小于所述环路进气通道的最小截面积。

其中，所述环路进气通道和所述中心进气通道同轴布置。

其中，所述边缘气路至少为一组。

其中，所述中心气路连接有流量控制单元，以控制中心气路内的气体流量。

其中，所述边缘气路连接有流量控制单元，以控制边缘气路内的气体流量。

其中，所述中心出气口的形状为直通孔/喇叭形口/锥筒形口/直通孔复合喇叭形口。

其中，每一个所述环路出气口的形状为封闭环形。

其中，每一个所述环路进气通道的形状为封闭环筒形。

此外，本发明还提供一种半导体处理设备，其包括内部设置有静电夹持装置的反应腔室，在所述反应腔室上方设置有上述的进气装置，所述进气装置与所述静电夹持装置对置，用以向所述反应腔室内喷射工艺气体并使之均匀分布。

相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

第一，相对于现有技术，本发明提供的进气装置其中心出气口和环路出气口的最小截面积小于对应的中心气体通道和环路气体通道的最小截面积。因此，工艺气体的喷射速度被增大，气体的喷射距离更远，从而使工艺气体在腔室中的分布速度更快，分布更加均匀。