專利名稱：雙區(qū)噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕工藝中的噴嘴。
背景技術(shù)：
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)腔體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(tuán)。活性反應(yīng)基團(tuán)和被刻蝕物質(zhì)表面形成化學(xué)反應(yīng)并形成揮發(fā)性的反應(yīng)性生生成物。反映生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，并被真空系統(tǒng)抽出腔體。
在反應(yīng)腔室內(nèi)部的非均勻性氣體分布將導(dǎo)致在腔室內(nèi)部的晶片表面上的刻蝕速率和均勻性有較大的變化。在半導(dǎo)體加工廠，進(jìn)入反應(yīng)腔室的工藝氣體被激活產(chǎn)成的等離子體刻蝕晶片表面的材質(zhì)。而且目前晶片的尺寸從100mm增加到300mm。反應(yīng)腔室的體積也相應(yīng)的增大，這使得要想提供更加均勻的氣體分布更加困難，因此從晶片的中央到周圍的刻蝕速率與均勻性有很大的變化原因在于氣體分布的非均勻性。
盡管等離子技術(shù)為半導(dǎo)體制造業(yè)所廣泛接受，該技術(shù)的應(yīng)用仍然不斷地面臨相當(dāng)數(shù)量的挑戰(zhàn)。值得指出的是，大量的生產(chǎn)/研發(fā)數(shù)據(jù)表明，在制造工藝過程中，要保證工藝氣體在半導(dǎo)體硅片表面實(shí)現(xiàn)均勻分布是非常困難的，而硅片表面均勻穩(wěn)定的氣流分布則是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的氣態(tài)等離子技術(shù)的關(guān)鍵要素。
硅片表面工藝氣體氣流分布的均勻程度與工藝氣體的種類及物理特性、腔室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝組件設(shè)計(jì)等因素密切相關(guān)。
目前半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備中大多數(shù)采用下端部為喇叭形的噴嘴，在反應(yīng)腔室內(nèi)部設(shè)有內(nèi)襯，以防止刻蝕生產(chǎn)物污染反應(yīng)腔室；靜電卡盤吸附晶片，起著固定晶片的作用；圓形的聚焦環(huán)保護(hù)著這個(gè)下電極零部件，防止受到等離子體的轟擊。
此反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是進(jìn)氣入口和氣體出口分別位于反應(yīng)腔室的兩側(cè)。在此系統(tǒng)中分子泵抽出反應(yīng)腔室的氣體使反應(yīng)腔室形成低壓，同時(shí)由喇叭形噴嘴噴出的反應(yīng)氣體呈扇狀噴出，由于此噴嘴為單一出口，盡管出口為喇叭狀，噴嘴射出的氣體仍然在腔室中分布極不均勻，加上分子泵的影響，反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室后不僅在靜電卡盤表面上方的分布不對(duì)稱，而且在靜電卡盤表面上變化較大，致使形成的反應(yīng)基團(tuán)與被刻蝕物質(zhì)表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)速度差異較大，最終導(dǎo)致刻蝕速率不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以在反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生均勻等離子體的雙區(qū)噴嘴。
(二)技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明雙區(qū)噴嘴，包括噴嘴主體，其中所述噴嘴主體內(nèi)設(shè)有中心通孔和與該中心通孔同軸布置的環(huán)形孔，所述噴嘴主體上設(shè)有中心通孔的中心孔入口和環(huán)形孔入口。
其中所述環(huán)形孔的出口為喇叭口。
其中所述中心通孔的截面積與環(huán)形孔的截面積處于1∶10到10∶1之間。
(三)有益效果本發(fā)明的雙區(qū)噴嘴的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于本發(fā)明中，由于具有兩個(gè)獨(dú)立的氣體通道，氣體的流量可以分別控制，即可以通過減小中心通內(nèi)的氣體流量，相應(yīng)增加環(huán)形孔內(nèi)氣體流量的辦法平衡進(jìn)入到反應(yīng)室內(nèi)中央和外圍的氣體流量，使反應(yīng)室內(nèi)氣體很容易實(shí)現(xiàn)均勻，從而使得在晶片表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。既使隨著晶片尺寸的增大，本發(fā)明也能很好地控制從晶片中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。


圖1是本發(fā)明的雙區(qū)噴嘴的立體圖；圖2是本發(fā)明的雙區(qū)噴嘴的主視圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是圖2的側(cè)視圖；圖5是圖2的A-A剖面圖；圖6是使用現(xiàn)有的喇叭口形的氣體噴嘴時(shí)，晶片表面壓力場(chǎng)圖；圖7是使用本發(fā)明的雙區(qū)噴嘴時(shí)，晶片表面壓力場(chǎng)圖。
圖中1.噴嘴主體；2.中心通孔；3.環(huán)形孔；4.中心孔入口；5.環(huán)形孔入口；6.喇叭口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明雙區(qū)噴嘴的具體實(shí)施方式
，但不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
參見圖1至圖5。本發(fā)明的雙區(qū)噴嘴，包括噴嘴主體1，所述噴嘴主體1內(nèi)設(shè)有中心通孔2和與該中心通孔2同軸布置的環(huán)形孔3，所述噴嘴主體1上設(shè)有中心通孔2的中心孔入口4和環(huán)形孔入口5，環(huán)形孔3的出口為喇叭口6。
反應(yīng)氣體從本發(fā)明雙區(qū)噴嘴的中心孔入口4和環(huán)形孔入口5分別進(jìn)入反應(yīng)腔室，由于噴嘴分為兩個(gè)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)，使得從內(nèi)區(qū)噴嘴出口和外區(qū)噴嘴出口進(jìn)入反應(yīng)腔室的氣體可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以更容易地使晶片表面的反應(yīng)氣體分布均勻。所以本發(fā)明雙區(qū)噴嘴不僅可以方便的調(diào)節(jié)總量一定的氣體從內(nèi)、外腔進(jìn)入反應(yīng)腔室的流量，而且可以增加反應(yīng)氣體分布的均勻性另外。所述中心通孔2的截面積與環(huán)形孔3的截面積處于1∶10到10∶1之間，通過改變噴嘴內(nèi)外環(huán)截面積可以調(diào)節(jié)一定流量下噴嘴內(nèi)氣體的流速以及壓力從而達(dá)到更加精細(xì)地調(diào)節(jié)腔室氣體分布的目的。
本發(fā)明雙區(qū)噴嘴中，內(nèi)、外兩個(gè)區(qū)域互不相通，各自獨(dú)立通氣，改變了氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室內(nèi)部的流動(dòng)途徑，改善了氣體在反應(yīng)腔室內(nèi)部的分布均勻性，從而使得在晶片表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。既使隨著晶片尺寸的增大，本發(fā)明也能很好地控制從晶片中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。具體效果見根據(jù)仿真計(jì)算得到的晶片表面1毫米處不同壓力場(chǎng)對(duì)比圖，見圖6和圖7，從中明顯可以看出，采用本發(fā)明雙區(qū)噴嘴在晶片表面的壓力場(chǎng)與采用現(xiàn)有的喇叭形噴嘴在晶片表面的壓力場(chǎng)相比，不僅對(duì)稱，而且壓差也有明顯減小，這表明，采用本發(fā)明雙區(qū)噴嘴后晶片表面流場(chǎng)均勻性有明顯改善。
以上為本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.雙區(qū)噴嘴，包括噴嘴主體(1)，其特征在于所述噴嘴主體(1)內(nèi)設(shè)有中心通孔(2)和與該中心通孔(2)同軸布置的環(huán)形孔(3)，所述噴嘴主體(1)上設(shè)有中心通孔(2)的中心孔入口(4)和環(huán)形孔入口(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙區(qū)噴嘴，其特征在于所述環(huán)形孔(3)的出口為喇叭口(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙區(qū)噴嘴，其特征在于所述中心通孔(2)的截面積與環(huán)形孔(3)的截面積處于1∶10到10∶1之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體刻蝕工藝中的噴嘴。本發(fā)明為雙區(qū)噴嘴，包括噴嘴主體，其中所述噴嘴主體內(nèi)設(shè)有中心通孔和與該中心通孔同軸布置的環(huán)形孔，所述噴嘴主體上設(shè)有中心通孔的中心孔入口和環(huán)形孔入口。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中，由于具有兩個(gè)獨(dú)立的氣體通道，氣體的流量可以分別控制，即可以通過減小中心通孔內(nèi)的氣體流量，相應(yīng)增加環(huán)形孔內(nèi)氣體流量的辦法平衡進(jìn)入到反應(yīng)室內(nèi)中央和外圍的氣體流量，使反應(yīng)室內(nèi)氣體更容易實(shí)現(xiàn)均勻，從而使得在晶片表面上各點(diǎn)的刻蝕速率更加相近。即使隨著晶片尺寸的增大，本發(fā)明也能很好地控制從晶片中央到邊緣的刻蝕速率和均勻性。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK1850346SQ20051012639
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者林盛 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司