一種表面波等離子體設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于微電子加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面波等離子體設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體設(shè)備廣泛地被應(yīng)用于集成電路或MEMS器件的制造工藝中。目前，等離子體設(shè)備包括電容耦合等離子體設(shè)備、電感耦合等離子體設(shè)備、電子回旋共振等離子體設(shè)備和表面波等離子體設(shè)備等。其中，電容耦合等離子體設(shè)備容易產(chǎn)生大面積均勻分布的等離子體，適用于介質(zhì)類薄膜的刻蝕；電子回旋共振等離子體設(shè)備可以在較低氣壓下獲得密度較高的等離子體，但其需要引入外磁場，因此造價相對較高；表面波等離子體設(shè)備相對其他等離子體設(shè)備而言，可以獲得更高的等離子體密度、更低的電子溫度，且不需要增加外磁場，因此表面波等離子體設(shè)備成為最先進(jìn)的等離子體設(shè)備之一。
[0003]然而，現(xiàn)有的表面波等離子體設(shè)備產(chǎn)生的表面波等離子體的密度分布一定，在不同的工藝條件(例如，氣壓、工藝氣體種類)下，該等離子體擴(kuò)散至基片S上方的密度分布會不同，這會造成不同工藝條件下晶片上方的大面積等離子體的均勻性差，從而會造成工藝質(zhì)量差。特別是隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，反應(yīng)腔室和基片的尺寸不斷增大，如何實現(xiàn)在不同工藝條件下基片上方形成均勻的大面積表面波等離子體，進(jìn)而可以提高工藝質(zhì)量，成為了應(yīng)用表面波等離子體設(shè)備的首要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種表面波等離子體設(shè)備，可以調(diào)節(jié)介質(zhì)板下方產(chǎn)生的表面波等離子體的密度分布，因而可以調(diào)節(jié)擴(kuò)散至基片上方的表面波等離子體的密度分布，從而可以實現(xiàn)在不同工藝條件下基片上方形成均勻的大面積表面波等離子體，進(jìn)而可以提高工藝質(zhì)量。
[0005]為解決上述問題之一，本發(fā)明提供了一種表面波等離子體設(shè)備，其包括依次相連的微波產(chǎn)生裝置、微波傳輸裝置和反應(yīng)腔室，所述微波產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生形成表面波等離子體的微波；所述微波傳輸裝置包括波導(dǎo)和微波天線，所述微波天線被劃分為多個子天線，且每個所述子天線對應(yīng)所述反應(yīng)腔室的不同區(qū)域，所述波導(dǎo)的數(shù)量和所述子天線的數(shù)量相等且二者一一對應(yīng)相連，所述微波產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的微波經(jīng)由各個所述波導(dǎo)和與該波導(dǎo)對應(yīng)的所述子天線耦合至所述反應(yīng)腔室的不同區(qū)域；并且，通過分別調(diào)節(jié)耦合至所述反應(yīng)腔室不同區(qū)域的微波功率，以實現(xiàn)在反應(yīng)腔室內(nèi)基片上方形成均勻的大面積表面波等離子體。
[0006]其中，還包括功率分配器，所述微波產(chǎn)生裝置通過所述功率分配器與多個所述波導(dǎo)相連，并且，通過調(diào)節(jié)所述功率分配器來調(diào)節(jié)耦合至所述反應(yīng)腔室不同區(qū)域的微波功率。
[0007]其中，所述微波天線包括沿所述微波傳輸方向依次疊置的滯波板、縫隙板和介質(zhì)板，其中，所述滯波板被劃分為多個子滯波板，且相鄰兩個所述子滯波板之間還設(shè)置有隔離件；在所述縫隙板的與每個所述子滯波板對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有縫隙；所述介質(zhì)板的下表面處于所述反應(yīng)腔室內(nèi)；每個所述子滯波板和所述縫隙板的與之對應(yīng)的區(qū)域、所述介質(zhì)板的與之對應(yīng)的區(qū)域形成所述子天線。
[0008]其中，所述滯波板被劃分為沿其徑向設(shè)置的中心子滯波板和環(huán)形子滯波板，所述隔離件為環(huán)形隔離件。
[0009]其中，所述介質(zhì)板被劃分為與多個所述子滯波板一一對應(yīng)的子介質(zhì)板，且在相鄰兩個所述子介質(zhì)板之間還設(shè)置有隔離件，每個所述子滯波板和所述縫隙板的與之對應(yīng)的區(qū)域、與之對應(yīng)的所述子介質(zhì)板形成所述子天線。
[0010]其中，對應(yīng)所述中心子滯波板和環(huán)形子滯波板，在所述縫隙板與之對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)分別沿其徑向設(shè)置有多個縫隙組，且每個縫隙組包括沿其周向間隔且均勻設(shè)置的縫隙。
[0011 ] 其中，所述微波天線還包括天線主體，所述天線主體采用金屬材料制成，所述天線主體為一側(cè)開口的封閉結(jié)構(gòu)，所述天線主體套置在所述滯波板、縫隙板和介質(zhì)板的外側(cè)，且所述介質(zhì)板位于所述開口位置處，所述波導(dǎo)貫穿所述天線主體與所述滯波板相連。
[0012]其中，所述介質(zhì)板的邊緣疊置在所述反應(yīng)腔室的側(cè)壁上，且在所述介質(zhì)板的邊緣和所述反應(yīng)腔室的側(cè)壁之間設(shè)置有密封圈。
[0013]其中，所述反應(yīng)腔室的側(cè)壁和底壁采用金屬材料制成，所述介質(zhì)板的邊緣疊置在所述反應(yīng)腔室的側(cè)壁內(nèi)沿，所述天線主體疊置在所述反應(yīng)腔室的側(cè)壁外沿。
[0014]其中，所述滯波板和所述介質(zhì)板采用A1203、Si02或Si3N4制成。
[0015]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明提供的表面波等離子體設(shè)備，其微波天線被劃分為多個子天線，且每個子天線對應(yīng)反應(yīng)腔室的不同區(qū)域，波導(dǎo)的數(shù)量和子天線的數(shù)量相等且二者一一對應(yīng)相連，微波產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的微波經(jīng)由各個波導(dǎo)和與該波導(dǎo)對應(yīng)的子天線耦合至所述反應(yīng)腔室的不同區(qū)域；在這種情況下，通過分別調(diào)節(jié)耦合至反應(yīng)腔室不同區(qū)域的微波功率，可以調(diào)節(jié)介質(zhì)板下方產(chǎn)生的表面波等離子體的密度分布，因而可以調(diào)節(jié)擴(kuò)散至基片上方的表面波等離子體的密度分布，從而可以實現(xiàn)在不同工藝條件下基片上方形成均勻的大面積表面波等離子體，進(jìn)而可以提聞工藝質(zhì)量。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例提供的表面波等離子體設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1中所示滯波板的俯視圖；
[0019]圖3為圖1中所示縫隙板的俯視圖；
[0020]圖4a為第一路輸出和第二路輸出的微波功率比為1:4時基片上方的等離子體密度分布示意圖；
[0021]圖4b為第一路輸出和第二路輸出的微波功率比為4:1時基片上方的等離子體密度分布示意圖；
[0022]圖4c為第一路輸出和第二路輸出的微波功率比為1:1時基片上方的等離子體密度分布示意圖；以及
[0023]圖5為本發(fā)明實施例提供的表面波等離子體設(shè)備的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明實施例提供的表面波等離子體設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025]圖1為本發(fā)明實施例提供的表面波等離子體設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中所示滯波板的俯視圖。圖3為圖1中所示縫隙板的俯視圖。請一并參閱圖1-圖3，本實施例提供的表面波等離子體設(shè)備，其包括依次相連的微波產(chǎn)生裝置10、微波傳輸裝置11和反應(yīng)腔室12。其中，微波產(chǎn)生裝置10用于產(chǎn)生形成表面波等離子體的微波；微波傳輸裝置11包括波導(dǎo)110和微波天線111，并且，微波天線111被劃分為多個子天線，且每個子天線對應(yīng)反應(yīng)腔室12的不同區(qū)域，波導(dǎo)110的數(shù)量和子天線的數(shù)量相等且二者一一對應(yīng)相連；微波產(chǎn)生裝置10產(chǎn)生的微波經(jīng)由各個波導(dǎo)110和與該波導(dǎo)對應(yīng)的子天線耦合至反應(yīng)腔室12的不同區(qū)域；并且，通過分別調(diào)節(jié)耦合至反應(yīng)腔室不同區(qū)域的微波功率，可以調(diào)節(jié)介質(zhì)板下方產(chǎn)生的表面波等離子體的密度分布，因而可以調(diào)節(jié)擴(kuò)散至基片上方的表面波等離子體的密度分布，從而可以實現(xiàn)在不同工藝條件下基片上方形成均勻的大面積表面波等離子體，進(jìn)而可以滿足大面積晶片處理均勻性的要求和提高工藝質(zhì)量。
[0026]在本實施例中，表面波等離子體設(shè)備還包括功率分配器13，微波產(chǎn)生裝置通過功率分配器13與多個波導(dǎo)110相連。具體地，功率分配器13具有多個輸出端，多個輸出端分別與多個波導(dǎo)110—一對應(yīng)相連，每個輸出端、波導(dǎo)110、子天線形成一路輸出，因此，微波產(chǎn)生裝置10產(chǎn)生的微波通過功率分配器13實現(xiàn)多路輸出，并且，可通過調(diào)節(jié)功率分配器13來調(diào)節(jié)耦合至反應(yīng)腔室12不同區(qū)域的微波功率，即調(diào)節(jié)功率分配器13來實現(xiàn)不同輸出路耦合至反應(yīng)腔室12的不同區(qū)域的微波功率。具體地，如圖1所示，功率分配器13具有兩個輸出端131、132，在這種情況下，波導(dǎo)110包括與輸出端131和132分別對應(yīng)連接的第一波導(dǎo)1101和第二波導(dǎo)1102。
[0027]可以理解，本實施例提供的表面波等離子體設(shè)備采用功率分配器13，以使微波產(chǎn)生裝置10產(chǎn)生的微波實現(xiàn)多路輸出，這與通過多個微波產(chǎn)生裝置10分別向每個子天線輸出微波相比，不僅可以減少微波產(chǎn)生裝置的設(shè)置數(shù)量，從而可以提高經(jīng)濟(jì)效益；而且借助功率分配器13可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)耦合至反應(yīng)腔室12不同區(qū)域的微波功率，這與調(diào)節(jié)多個微波產(chǎn)生裝置來調(diào)節(jié)相比，可以簡化調(diào)節(jié)過程，從而可以提高工藝效率。
[0028]在本實施例中，微波天線111包括沿微波傳輸方向依次疊置的滯波板1110、縫隙板1111和介質(zhì)板1112。其中，滯波板1110被劃分為多個子滯波板，且相鄰兩個子滯波板之間還設(shè)置有隔離件1113。滯波板1110通常采用低損耗的介質(zhì)材料制成，一般采用A1203、5102或51~材料制成，用于壓縮波導(dǎo)110向其輸出的微波的波長；隔離件1113采用金屬材料制成，金屬材料包括純金屬或金屬合金材料，一般采用鋁、不銹鋼材料制成，用于將相鄰兩個子滯波板隔離，以避免相鄰兩個子滯波板傳輸?shù)奈⒉ㄏ嗷ビ绊?。在縫隙板1111的與每個子滯波板對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有縫隙1111a，而在縫隙板1111與隔離件1113相對應(yīng)的區(qū)域未設(shè)置有縫隙1111a，被每個子滯波板壓縮波長的微波經(jīng)由縫隙板1111的與該子滯波板對應(yīng)區(qū)域內(nèi)縫隙1111a產(chǎn)生圓偏振波。介質(zhì)板1112的下表面處于反應(yīng)腔室12內(nèi)，這使得縫隙板1111的與每個子滯波板對應(yīng)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的圓偏振波經(jīng)由該介質(zhì)板1112的與該子滯波板對應(yīng)區(qū)域耦合至反應(yīng)腔室12的不同區(qū)域內(nèi)，以在介質(zhì)板1112對應(yīng)區(qū)域的下方產(chǎn)生表面波等離子體，介質(zhì)板1112采用低損耗的介質(zhì)材料制成，一般采用A1203、Si02或Si3N4制成。由上可知，每個子滯波板和縫隙板1111的與之對應(yīng)的區(qū)域、介質(zhì)板1112的與之對應(yīng)的區(qū)域形成子天線。
[0029]具體地，如圖2所示，滯波板1110被劃分