[發明專利]一種表面波等離子體設備

在審

• 申請號: 201410489693.5
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN105430862A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 韋剛
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

技術領域

本發明屬于微電子加工技術領域，具體涉及一種表面波等離子體設備。

背景技術

等離子體設備廣泛地被應用于集成電路或MEMS器件的制造工藝中。目前，等離子體設備包括電容耦合等離子體設備、電感耦合等離子體設備、電子回旋共振等離子體設備和表面波等離子體設備等。其中，電容耦合等離子體設備容易產生大面積均勻分布的等離子體，適用于介質類薄膜的刻蝕；電子回旋共振等離子體設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；表面波等離子體設備相對其他等離子體設備而言，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備成為最先進的等離子體設備之一。

然而，現有的表面波等離子體設備產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，從而會造成工藝質量差。特別是隨著微電子技術的不斷發展，反應腔室和基片的尺寸不斷增大，如何實現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，進而可以提高工藝質量，成為了應用表面波等離子體設備的首要問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種表面波等離子體設備，可以調節介質板下方產生的表面波等離子體的密度分布，因而可以調節擴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，進而可以提高工藝質量。

為解決上述問題之一，本發明提供了一種表面波等離子體設備，其包括依次相連的微波產生裝置、微波傳輸裝置和反應腔室，所述微波產生裝置用于產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所述反應腔室的不同區域，所述波導的數量和所述子天線的數量相等且二者一一對應相連，所述微波產生裝置產生的微波經由各個所述波導和與該波導對應的所述子天線耦合至所述反應腔室的不同區域；并且，通過分別調節耦合至所述反應腔室不同區域的微波功率，以實現在反應腔室內基片上方形成均勻的大面積表面波等離子體。

其中，還包括功率分配器，所述微波產生裝置通過所述功率分配器與多個所述波導相連，并且，通過調節所述功率分配器來調節耦合至所述反應腔室不同區域的微波功率。

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置有隔離件；在所述縫隙板的與每個所述子滯波板對應的區域內設置有縫隙；所述介質板的下表面處于所述反應腔室內；每個所述子滯波板和所述縫隙板的與之對應的區域、所述介質板的與之對應的區域形成所述子天線。

其中，所述滯波板被劃分為沿其徑向設置的中心子滯波板和環形子滯波板，所述隔離件為環形隔離件。

其中，所述介質板被劃分為與多個所述子滯波板一一對應的子介質板，且在相鄰兩個所述子介質板之間還設置有隔離件，每個所述子滯波板和所述縫隙板的與之對應的區域、與之對應的所述子介質板形成所述子天線。

其中，對應所述中心子滯波板和環形子滯波板，在所述縫隙板與之對應的區域內分別沿其徑向設置有多個縫隙組，且每個縫隙組包括沿其周向間隔且均勻設置的縫隙。

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開口的封閉結構，所述天線主體套置在所述滯波板、縫隙板和介質板的外側，且所述介質板位于所述開口位置處，所述波導貫穿所述天線主體與所述滯波板相連。

其中，所述介質板的邊緣疊置在所述反應腔室的側壁上，且在所述介質板的邊緣和所述反應腔室的側壁之間設置有密封圈。

其中，所述反應腔室的側壁和底壁采用金屬材料制成，所述介質板的邊緣疊置在所述反應腔室的側壁內沿，所述天線主體疊置在所述反應腔室的側壁外沿。

其中，所述滯波板和所述介質板采用Al₂O₃、SiO₂或Si₃N₄制成。

本發明具有以下有益效果：