一种等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置以及边缘进气控制方法与流程

本发明涉及半导体加工，具体涉及一种等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置以及边缘进气控制方法。

背景技术：

1、请参考图1，图1为本申请实施例中等离子体刻蚀机的示意图。

2、等离子体刻蚀机包括反应腔室，反应腔室的壳体包括筒形结构01和位于筒形结构01顶部的腔盖02，腔盖02支撑有耦合窗03，反应腔室内设置有下电极05，晶圆04放置在下电极05上表面，下电极05连接至下射频，安装在耦合窗03上部的耦合线圈07连接至上射频，中心喷嘴06安装在耦合窗03的中心位置，工艺气体由外部管路通入中心喷嘴06中，然后从中心喷嘴06内的小孔喷出，进入反应腔室内形成等离子体对晶圆04进行刻蚀。

3、在耦合窗经过长时间刻蚀工艺后，会在背面形成较多的副产物，副产物附着在背面会影响腔室内环境，造成晶圆刻蚀不重复，故需要清洗耦合窗，目前通过在反应腔室的边缘沿水平方向进气进行清洗，但是清洗效果不好，如果想要彻底清洗耦合窗03背面，只能在切换工艺时打开反应腔室，在大气状态下手动清洗耦合窗03背面后，再重新抽真空等待工艺开始，这个过程会造成机台的长时间宕机，影响设备使用效率，且增大了机台的故障率。

4、因此，需要提供一种清洗方式，以更好地清洗耦合窗的背面。

技术实现思路

1、本申请提供一种等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，等离子体刻蚀机的反应腔室包括侧部，其特征在于，所述边缘进气喷嘴装置包括安装在所述侧部的多个喷嘴，所述喷嘴具有用于喷射工艺气体的喷孔；所述边缘进气喷嘴装置还包括驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述喷嘴动作以调节所述喷孔相对水平方向的倾斜角度。

2、在一种具体实施方式中，所述驱动部件驱动所述喷嘴俯仰，以调节所述喷孔的倾斜角度。

3、在一种具体实施方式中，所述驱动部件包括推杆，所述推杆贯穿所述侧部并与所述侧部密封连接，所述推杆和所述喷嘴连接，所述喷嘴相对所述侧部转动连接，转动轴线水平延伸，所述推杆用于推动或拉动所述喷嘴，以驱动所述喷嘴俯仰而调节所述喷孔的倾斜角度。

4、在一种具体实施方式中，所述推杆穿出所述侧部的外端和所述侧部的外表面之间通过波纹管密封连接。

5、在一种具体实施方式中，还包括过渡杆，所述推杆通过所述过渡杆和所述喷嘴连接，且所述过渡杆和所述推杆、所述喷嘴均转动连接。

6、在一种具体实施方式中，所述侧部开设有环形的分配腔，所述分配腔用于进入工艺气体，多个所述喷嘴均与所述分配腔连通。

7、在一种具体实施方式中，还包括和所述侧部固定的固定座，所述喷嘴安装于所述固定座；所述喷嘴和所述固定座中，一者设置有球头，另一者设置有球槽，所述球头位于所述球槽中，且在所述球头和所述球槽之间设置有密封件；所述固定座设置有第一进气通道，所述喷嘴设有第二进气通道，所述第一进气通道连通所述分配腔和所述第二进气通道连通，所述喷孔和所述第二进气通道连通，所述工艺气体从所述第一进气通道进入。

8、在一种具体实施方式中，所述喷嘴和所述固定座中一者设有连接槽，另一者设置连接头，所述连接头插入所述连接槽中；所述边缘进气喷嘴装置还包括转轴，所述转轴贯穿所述连接头并安装于所述连接槽的槽壁，所述喷嘴和所述固定座通过所述转轴转动连接。

9、在一种具体实施方式中，所述环形腔的内侧槽壁设有安装孔，所述固定座贯穿所述安装孔，所述固定座设有第一环形槽，所述分配腔内设置有环形的卡箍，所述卡箍设置有环向分布的多个卡接缺口，所述卡接缺口的顶壁卡接所述第一环形槽的底壁。

10、在一种具体实施方式中，所述固定座包括第二环形槽，所述第二环形槽内设置有第一密封圈，所述第一密封圈抵压在所述安装孔的孔壁。

11、在一种具体实施方式中，所述反应腔室包括筒形的侧壁和支撑在所述侧壁之上的腔盖，所述腔盖设置槽口朝上的环形凹槽，所述等离子体刻蚀机的耦合窗封盖所述环形凹槽形成所述分配腔，所述喷嘴安装于所述腔盖的内侧槽壁。

12、在一种具体实施方式中，所述反应腔室包括筒形的侧壁和支撑在所述侧壁之上的腔盖，所述喷嘴和/或所述驱动部件均安装于所述腔盖。

13、本申请还提供一种边缘进气控制方法，基于上述任一项所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于：

14、对等离子体刻蚀机的耦合窗进行清扫时，通过驱动部件调节所述喷嘴的喷孔的倾斜角度，以斜向上向所述耦合窗喷射工艺气体。

15、在一种具体实施方式中，进行刻蚀时，通过驱动部件驱动所述喷嘴的喷孔斜向下向待加工的晶圆喷射工艺气体。

16、在一种具体实施方式中，进行刻蚀时，控制一部分所述喷嘴倾斜向下的角度大于另外一部分喷嘴倾斜向下的角度；或者，控制部分所述喷嘴关闭，部分所述喷嘴开启。

17、本申请中的边缘进气喷嘴装置可实现在真空状态下调整边缘进气喷嘴相对水平方向的倾斜角度，当边缘进气的喷嘴调节为倾斜向上时，可以增加对耦合窗的清扫力度。而且，当斜向上的倾斜角度可以进一步调节时，则可以调节对耦合窗清扫的范围，可以增强清洗的效果，不需要更换喷嘴，无需打开反应腔室，可提高设备的利用率，降低机台的故障率，减少机台成本，操作简单方便。此外，当倾斜角度范围调节进一步扩大到向下倾斜时，喷嘴喷出的工艺气体可以朝向晶圆，从而满足刻蚀工艺对工艺气体的需求，可以和中心进气喷嘴装置配合使用，作为工艺气体进气的补充，以提高反应均匀性。

技术特征：

1.一种等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，等离子体刻蚀机的反应腔室包括侧部，其特征在于，所述边缘进气喷嘴装置包括安装在所述侧部的多个喷嘴，所述喷嘴具有用于喷射工艺气体的喷孔；所述边缘进气喷嘴装置还包括驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述喷嘴动作以调节所述喷孔相对水平方向的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述驱动部件驱动所述喷嘴俯仰，以调节所述喷孔的倾斜角度。

3.根据权利要求2所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述驱动部件包括推杆，所述推杆贯穿所述侧部并与所述侧部密封连接，所述推杆和所述喷嘴连接，所述喷嘴相对所述侧部转动连接，转动轴线水平延伸，所述推杆用于推动或拉动所述喷嘴，以驱动所述喷嘴俯仰而调节所述喷孔的倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述推杆穿出所述侧部的外端和所述侧部的外表面之间通过波纹管密封连接。

5.根据权利要求3所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，还包括过渡杆，所述推杆通过所述过渡杆和所述喷嘴连接，且所述过渡杆和所述推杆、所述喷嘴均转动连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述侧部开设有环形的分配腔，所述分配腔用于进入工艺气体，多个所述喷嘴均与所述分配腔连通。

7.根据权利要求6所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，还包括和所述侧部固定的固定座，所述喷嘴安装于所述固定座；所述喷嘴和所述固定座中，一者设置有球头，另一者设置有球槽，所述球头位于所述球槽中，且在所述球头和所述球槽之间设置有密封件；所述固定座设置有第一进气通道，所述喷嘴设有第二进气通道，所述第一进气通道连通所述分配腔和所述第二进气通道连通，所述喷孔和所述第二进气通道连通，所述工艺气体从所述第一进气通道进入。

8.根据权利要求7所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述喷嘴和所述固定座中一者设有连接槽，另一者设置连接头，所述连接头插入所述连接槽中；所述边缘进气喷嘴装置还包括转轴，所述转轴贯穿所述连接头并安装于所述连接槽的槽壁，所述喷嘴和所述固定座通过所述转轴转动连接。

9.根据权利要求7所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述环形腔的内侧槽壁设有安装孔，所述固定座贯穿所述安装孔，所述固定座设有第一环形槽，所述分配腔内设置有环形的卡箍，所述卡箍设置有环向分布的多个卡接缺口，所述卡接缺口的顶壁卡接所述第一环形槽的底壁。

10.根据权利要求9所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述固定座包括第二环形槽，所述第二环形槽内设置有第一密封圈，所述第一密封圈抵压在所述安装孔的孔壁。

11.根据权利要求6所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述反应腔室包括筒形的侧壁和支撑在所述侧壁之上的腔盖，所述腔盖设置槽口朝上的环形凹槽，所述等离子体刻蚀机的耦合窗封盖所述环形凹槽形成所述分配腔，所述喷嘴安装于所述腔盖的内侧槽壁。

12.根据权利要求1-5任一项所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于，所述反应腔室包括筒形的侧壁和支撑在所述侧壁之上的腔盖，所述喷嘴和/或所述驱动部件均安装于所述腔盖。

13.一种边缘进气控制方法，基于权利要求1-12任一项所述的等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置，其特征在于：

14.根据权利要求13所述的边缘进气控制方法，其特征在于，进行刻蚀时，通过驱动部件驱动所述喷嘴的喷孔斜向下向待加工的晶圆喷射工艺气体。

15.根据权利要求14所述的边缘进气控制方法，其特征在于，进行刻蚀时，控制一部分所述喷嘴倾斜向下的角度大于另外一部分喷嘴倾斜向下的角度；或者，控制部分所述喷嘴关闭，部分所述喷嘴开启。

技术总结
本申请公开一种等离子体刻蚀机的边缘进气喷嘴装置以及边缘进气控制方法，等离子体刻蚀机的反应腔室包括侧部，所述边缘进气喷嘴装置包括安装在所述侧部的多个喷嘴，所述喷嘴具有用于喷射工艺气体的喷孔；所述边缘进气喷嘴装置还包括驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述喷嘴动作以调节所述喷孔相对水平方向的倾斜角度。当喷嘴倾斜向上时，可以增加对耦合窗的清扫力度。而且，当斜向上的倾斜角度进一步调节时，则增强清洗的效果，无需打开反应腔室，可提高设备的利用率，降低机台的故障率，减少机台成本。此外，当倾斜角度范围调节进一步扩大到向下倾斜时，喷嘴喷出的工艺气体可以朝向晶圆，可作为工艺气体进气的补充，以提高反应均匀性。

技术研发人员：李娜,韩大健,胡冬冬,王海东,郭颂,马世省,张彪,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