进气喷嘴装置、等离子体刻蚀机以及进气喷嘴的控制方法与流程

本发明涉及半导体生产设备，具体涉及一种进气喷嘴装置、等离子体刻蚀机以及进气喷嘴的控制方法。

背景技术：

1、等离子刻蚀机，应用于半导体行业。等离子体刻蚀机应用到感应耦合等离子体刻蚀法，该工艺是化学过程和物理过程共同作用。它的基本原理是在真空低气压下，icp射频电源产生的射频输出到环形耦合线圈，以一定比例的混合工艺气体经耦合辉光放电，产生高密度的等离子体，在下电极的rf射频的作用下，这些等离子体对衬底片的表面进行轰击，衬底片图形区域的半导体的化学键被打断，与刻蚀的工艺气体生成挥发性物质，以气体形式脱离衬底片，从真空管路被抽走。

2、由此可见，在刻蚀过程中需要向等离子体刻蚀机的反应腔室内提供工艺气体，主要是设置进气喷嘴喷射工艺气体。但是，目前等离子体刻蚀机的进气喷嘴结构固定，无法适应实际刻蚀工艺的不同需求，需要开腔破真空更换硬件，这将极大地损害腔室的稳定性以及增加设备成本。

技术实现思路

1、本申请提供一种进气喷嘴装置、等离子体刻蚀机以及进气喷嘴的控制方法，使得进气喷嘴装置具有可调节性，能够适应刻蚀工艺的不同需求。

2、本申请提供的进气喷嘴装置，用于向等离子体刻蚀机的反应腔室提供工艺气体，所述进气喷嘴装置包括进气喷嘴和喷嘴座，所述进气喷嘴设置有喷气孔，所述喷嘴座设置有容纳腔，所述进气喷嘴的至少部分位于所述容纳腔内，且所述进气喷嘴相对所述喷嘴座可摆动；还包括调节部，所述调节部调节所述进气喷嘴和所述喷嘴座的相对位置，以调节所述喷气孔的角度。

3、在一种具体实施方式中，所述容纳腔设置有球形内壁或者弧形内壁，所述进气喷嘴包括喷气头，所述喷气孔设置在所述喷气头，所述喷气头包括球形外壁或弧形外壁，所述球形外壁和所述球形内壁配合以实现摆动，或所述弧形内壁和所述弧形外壁配合以实现摆动。

4、在一种具体实施方式中，还包括调节座和多个沿所述进气喷嘴周向分布的调节件，所述调节件连接于所述调节座，所述调节件抵压所述进气喷嘴，以定位所述进气喷嘴和所述喷嘴座；且，所述调节件能够靠近或者远离所述进气喷嘴。

5、在一种具体实施方式中，所述调节件为调节螺丝，所述调节螺丝螺纹连接于所述调节座，所述调节螺丝相对所述调节座旋动以靠近或者远离所述进气喷嘴。

6、在一种具体实施方式中，所述调节座为套状结构，所述进气喷嘴的至少部分位于所述调节座中。

7、在一种具体实施方式中，所述调节座通过连接法兰固定在所述喷嘴座之上。

8、在一种具体实施方式中，所述连接法兰和所述喷嘴座之间设置有第一密封圈。

9、在一种具体实施方式中，所述喷气头为具有中空腔室的球形结构，所述球形结构的外表面为所述球形外壁；所述进气喷嘴还包括连接管，所述喷气头和所述连接管一体设置或者分体连接；所述进气喷嘴包括进气流道，所述进气流道包括所述中空腔室和所述连接管的管腔，所述中空腔室连通所述喷气孔。

10、在一种具体实施方式中，所述喷气头和所述连接管分体设置并螺纹连接。

11、在一种具体实施方式中，在初始位置，所述连接管的管腔沿上下方向延伸，且与所述喷嘴座同轴设置。

12、在一种具体实施方式中，所述喷气头设置多个所述喷气孔，在所述初始位置，所述喷气头包括至少一个沿上下方向延伸的所述喷气孔，以及包括至少一个和上下方向具有夹角的所述喷气孔。

13、在一种具体实施方式中，所述喷气头设置多个所述喷气孔，至少两个所述喷孔的喷射方向具有夹角。

14、在一种具体实施方式中，所述等离子刻蚀机包括介质窗，所述介质窗设有安装孔，所述喷嘴座插入所述安装孔。

15、在一种具体实施方式中，所述喷嘴座的上端设置有环形台阶，所述环形台阶搭接在所述介质窗的上表面。

16、在一种具体实施方式中，所述喷嘴座和所述安装孔的孔壁之间设有第二密封圈。

17、在一种具体实施方式中，所述进气喷嘴设置有环形凸缘，所述进气喷嘴装置还包括波纹管，所述波纹管设置在所述喷嘴座和所述环形凸缘之间。

18、在一种具体实施方式中，还包括连接法兰，所述连接法兰位于所述喷嘴座之上，所述波纹管设置在所述连接法兰和所述环形凸缘之间。

19、在一种具体实施方式中，所述进气喷嘴设置有和所述喷气孔连通的进气流道；所述进气喷嘴装置还包括进气管路，所述进气管路连通所述进气流道，所述进气管路设置有波纹管。

20、本申请还提供一种等离子体刻蚀机，包括反应腔室和上述任一项所述的进气喷嘴装置。

21、本申请还提供一种进气喷嘴的控制方法，基于上述任一项所述的进气喷嘴装置，调节所述进气喷嘴相对所述喷嘴座摆动，并定位到所需的位置，以调节所述喷气孔的角度。

22、本申请中的进气喷嘴装置的进气喷嘴设置为相对喷嘴座角度可调节，则可以根据不同刻蚀工艺需求，对进气喷嘴进行调节，以调节喷气孔的角度，从而有利于提高不同工艺需求下的刻蚀均匀性。

技术特征：

1.一种进气喷嘴装置，用于向等离子体刻蚀机的反应腔室提供工艺气体，其特征在于，所述进气喷嘴装置包括进气喷嘴和喷嘴座，所述进气喷嘴设置有喷气孔，所述喷嘴座设置有容纳腔，所述进气喷嘴的至少部分位于所述容纳腔内，且所述进气喷嘴相对所述喷嘴座可摆动；还包括调节部，所述调节部调节所述进气喷嘴和所述喷嘴座的相对位置，以调节所述喷气孔的角度。

2.根据权利要求1所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述容纳腔设置有球形内壁或者弧形内壁，所述进气喷嘴包括喷气头，所述喷气孔设置在所述喷气头，所述喷气头包括球形外壁或弧形外壁，所述球形外壁和所述球形内壁配合以实现摆动，或所述弧形内壁和所述弧形外壁配合以实现摆动。

3.根据权利要求2所述的进气喷嘴装置，其特征在于，还包括调节座和多个沿所述进气喷嘴周向分布的调节件，所述调节件连接于所述调节座，所述调节件抵压所述进气喷嘴，以定位所述进气喷嘴和所述喷嘴座；且，所述调节件能够靠近或者远离所述进气喷嘴。

4.根据权利要求3所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述调节件为调节螺丝，所述调节螺丝螺纹连接于所述调节座，所述调节螺丝相对所述调节座旋动以靠近或者远离所述进气喷嘴。

5.根据权利要求3所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述调节座为套状结构，所述进气喷嘴的至少部分位于所述调节座中。

6.根据权利要求5所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述调节座通过连接法兰固定在所述喷嘴座之上。

7.根据权利要求6所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述连接法兰和所述喷嘴座之间设置有第一密封圈。

8.根据权利要求2所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述喷气头为具有中空腔室的球形结构，所述球形结构的外表面为所述球形外壁；所述进气喷嘴还包括连接管，所述喷气头和所述连接管一体设置或者分体连接；所述进气喷嘴包括进气流道，所述进气流道包括所述中空腔室和所述连接管的管腔，所述中空腔室连通所述喷气孔。

9.根据权利要求8所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述喷气头和所述连接管分体设置并螺纹连接。

10.根据权利要求8所述的进气喷嘴装置，其特征在于，在初始位置，所述连接管的管腔沿上下方向延伸，且与所述喷嘴座同轴设置。

11.根据权利要求10所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述喷气头设置多个所述喷气孔，在所述初始位置，所述喷气头包括至少一个沿上下方向延伸的所述喷气孔，以及包括至少一个和上下方向具有夹角的所述喷气孔。

12.根据权利要求1-10任一项所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述喷气头设置多个所述喷气孔，至少两个所述喷孔的喷射方向具有夹角。

13.根据权利要求1-11任一项所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述等离子刻蚀机包括介质窗，所述介质窗设有安装孔，所述喷嘴座插入所述安装孔。

14.根据权利要求13所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述喷嘴座的上端设置有环形台阶，所述环形台阶搭接在所述介质窗的上表面。

15.根据权利要求14所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述喷嘴座和所述安装孔的孔壁之间设有第二密封圈。

16.根据权利要求1-11任一项所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述进气喷嘴设置有环形凸缘，所述进气喷嘴装置还包括波纹管，所述波纹管设置在所述喷嘴座和所述环形凸缘之间。

17.根据权利要求16所述的进气喷嘴装置，其特征在于，还包括连接法兰，所述连接法兰位于所述喷嘴座之上，所述波纹管设置在所述连接法兰和所述环形凸缘之间。

18.根据权利要求1-11任一项所述的进气喷嘴装置，其特征在于，所述进气喷嘴设置有和所述喷气孔连通的进气流道；所述进气喷嘴装置还包括进气管路，所述进气管路连通所述进气流道，所述进气管路设置有波纹管。

19.一种等离子体刻蚀机，其特征在于，包括反应腔室和权利要求1-18任一项所述的进气喷嘴装置。

20.一种进气喷嘴的控制方法，基于权利要求1-18任一项所述的进气喷嘴装置，其特征在于，调节所述进气喷嘴相对所述喷嘴座摆动，并定位到所需的位置，以调节所述喷气孔的角度。

技术总结
本申请公开一种进气喷嘴装置、等离子体刻蚀机以及进气喷嘴的控制方法，所述进气喷嘴装置包括进气喷嘴和喷嘴座，所述进气喷嘴的至少部分位于所述容纳腔内，且所述进气喷嘴相对所述喷嘴座可摆动；还包括调节部，所述调节部调节所述进气喷嘴和所述喷嘴座的相对位置，以调节进气喷嘴的喷气孔的角度。进气喷嘴装置的进气喷嘴设置为相对喷嘴座角度可调节，则可以根据不同刻蚀工艺需求，对进气喷嘴进行调节，以调节喷气孔的角度，从而有利于提高不同工艺需求下的刻蚀均匀性。

技术研发人员：刘硕,郭颂,叶联,车东晨,彭泰彦,许开东
受保护的技术使用者：江苏鲁汶仪器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/20