用于半导体设备的进气装置及应用其的反应腔室的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种用于半导体设备的进气装置及应用该进气装置的反应腔室。
【背景技术】
[0002]在等离子体刻蚀工艺中，通常需要将工艺气体输送至反应腔室内，工艺气体在射频功率的激发下形成等离子体，等离子体中的活性基团会与被加工工件表面发生化学反应，并生成反应生成物，该反应生成物脱离被加工工件表面，并被抽出反应腔室，从而实现对被加工工件的刻蚀。
[0003]在实际应用中，工艺均匀性会受到诸如工艺气体的分布、射频线圈的设计和腔室环境等多种因素的影响，而大多数情况是，射频线圈的设计和腔室环境往往是不均匀的，针对这种情况，通常采用调节工艺气体在反应腔室内的分布的方式来弥补，以使得最终能够获得均匀的工艺结果。工艺气体在反应腔室内的分布情况取决于进气装置的进气方式，因此，对进气装置的设计就显得非常重要。
[0004]图1为现有的一种反应腔室的剖视图。如图1所示，在反应腔室11内设置有基座13，用以承载被加工工件；并且在反应腔室11的顶部设置有进气装置，该进气装置包括进气管12、内匀气筒14和外匀气筒15，其中，进气管12设置在腔室的中心位置处，用以向反应腔室11内输送工艺气体；内匀气筒14和外匀气筒15位于进气管12的下方，且同轴设置，并且二者可以作相对旋转运动；而且，在内匀气筒14的周壁上，以及在外匀气筒15的底壁上均设置有多个匀气孔。在进行工艺的过程中，内匀气筒14和外匀气筒15作相对旋转运动，同时自进气管12流出的工艺气体先后经由内匀气筒14和外匀气筒15上的匀气孔均匀地流向基座13。虽然上述进气装置可以在一定程度上提高等离子体的分布均匀性，但是，该进气装置无法独立地调节工艺气体分别在中心区域和边缘区域的气流量，从而其无法应用在因其他因素产生的等离子体分布不均的情况。
[0005]为此，申请号为200510126393.1的中国专利申请提出了一种双区喷嘴，如图2所示，其包括喷嘴主体21，该喷嘴主体21内设有中心通孔22和与该中心通孔22同轴布置的环形孔23，其中，该环形孔23的出口 26为喇叭口 ；并且，在喷嘴主体21上设有中心孔入口24和环形孔入口 25。由于喷嘴分为两个互不相通的区，总量一定的流体可以通过内区、夕卜区进行流量调节，从而可以更容易地使工艺气体分布均匀。
[0006]然而，上述双区喷嘴在实际应用中不可避免地存在以下问题:
[0007]其一，上述双区喷嘴仅依靠自身结构无法实现分别调节工艺气体分别在反应腔室中心区域和边缘区域的气流量，而必须配备具有流量控制阀(或者流量比例控制阀)的气路控制系统，导致设备的制造成本较高。
[0008]其二，上述双区喷嘴的气体喷射角度是固定的，其出口只能朝向某个特定方向喷出工艺气体，并且仅能够调节工艺气体在该特定方向上的气流量，从而不仅调节方式不灵活，而且调节工艺气体的分布均匀性的效果有限。
【发明内容】
[0009]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于半导体设备的进气装置及应用其的反应腔室，其仅依靠自身结构即可实现独立调节分别流向反应腔室中心区域和边缘区域的工艺气体的喷射角度和气流量，从而不仅可以降低设备的制造成本，而且调节方式更灵活，从而可以更有效地提高工艺气体在反应腔室内的分布均匀性。
[0010]为实现本发明的目的而提供一种用于半导体设备的进气装置，其包括:外筒，其具有进气口 ；内筒，其位于所述外筒内，且二者同轴设置，所述内筒的外周壁与所述外筒的内周壁之间形成环形通道；并且，在所述内筒的下端设置有第一圆锥环，在所述第一圆锥环的外周壁与所述外筒的下端之间形成环形的边缘出气口 ；旋转轴，其位于所述内筒内，且二者同轴设置，在所述旋转轴的下端设置有圆锥体，所述圆锥体嵌套在所述第一圆锥环内；并且分别在所述第一圆锥环和圆锥体的外周壁上设置有多个通气孔，所述多个通气孔形成中心出气口 ；通过使所述旋转轴相对于所述内筒围绕其轴线旋转，而调节所述中心出气口的通气截面积；通过使所述内筒和旋转轴相对于所述外筒沿其轴向同步移动，而调节所述边缘出气口的通气截面积。
[0011]优选的，在所述外筒的下端设置有第二圆锥环，所述第二圆锥环的内周壁与所述第一圆锥环的外周壁之间形成圆锥环形的边缘出气口。
[0012]优选的，所述第一圆锥环、第二圆锥环和圆锥体各自的母线相对于所述旋转轴的轴线的倾斜角度相同。
[0013]优选的，所述第一圆锥环和圆锥体各自的母线相对于所述旋转轴的轴线的倾斜角度相问。
[0014]优选的，所述倾斜角度大于等于20°，且小于90°。
[0015]优选的，在所述第一圆锥环或者圆锥体上，所有的通气孔沿所述旋转轴的轴向间隔排布有至少一层，每层包含多个通气孔，且沿所述旋转轴的周向间隔排布；所述第一圆锥环上的通气孔的数量和位置与所述圆锥体上的通气孔的数量和位置一一对应。
[0016]优选的，在所述圆锥体上，每个通气孔的上端开口小于其下端开口。
[0017]优选的，所述第一圆锥环上的通气孔为直通孔，且其直径不大于所述圆锥体上的通气孔的上端开口直径。
[0018]优选的，所述直通孔的直径的取值范围在0.5?3mm。
[0019]优选的，所述圆锥体上的通气孔的下端开口直径的取值范围在0.6?5mm。
[0020]优选的，在所述外筒的上端设置有中心孔，所述内筒的上端沿其轴向自下而上穿过所述中心孔，并延伸至所述外筒之外；并且在所述中心孔内设置有密封件，用以在所述中心孔与所述内筒之间形成往复式动密封。
[0021]作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，在其顶部的中心位置处设置有进气装置，用以向所述反应腔室的内部输送工艺气体，所述进气装置采用了本发明提供的上述用于半导体设备的进气装置。
[0022]本发明具有以下有益效果:
[0023]本发明提供的用于半导体设备的进气装置，其首先使工艺气体通过外筒上的进气口流入由内筒的外周壁与外筒的内周壁之间形成的环形通道内；然后，工艺气体的其中一部分通过由旋转轴上圆锥体和内筒上第一圆锥环的通气孔共同形成的中心出气口，流入反应腔室的中心区域；同时，工艺气体的其中另一部分通过由在该第一圆锥环的外周壁与外筒的下端之间形成的环形边缘出气口，流入反应腔室的边缘区域。而且，通过使旋转轴相对于内筒围绕其轴线旋转，可以改变圆锥体的通气孔与第一圆锥环的通气孔之间的相对位置，以改变上述中心出气口的通气截面积，从而可以实现单独调节流向反应腔室中心区域的工艺气体的气流量；通过使内筒和旋转轴相对于外筒沿其轴向同步移动，可以改变第一圆锥环的外周壁与外筒的下端之间的竖直间距，以改变边缘出气口的通气截面积，从而可以实现单独调节流向反应腔室边缘区域的工艺气体的喷射角度以及气流量。
[0024]由此，本发明提供的用于半导体设备的进气装置，其仅依靠自身结构即可实现独立调节分别流向反应腔室中心区域和边缘区域的工艺气体的喷射角度和气流量，从而不仅可以降低设备的制造成本，而且调节方式更灵活，从而可以更有效地提高工艺气体在反应腔室内的分布均匀性。
[0025]本发明提供的反应腔室，其通过采用本发明提供的上述进气装置，不仅可以降低设备的制造成本，而且调节方式更灵活，从而可以更有效地提高工艺气体在反应腔室内的