[实用新型]等离子体化学气相淀积装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微电子工艺设备技术领域，涉及薄膜淀积装置，具体的说是一种等离子体化学气相淀积装置。

背景技术

等离子体化学气相淀积技术是深亚微米微细加工技术的重要技术基础之一。电子回旋共振ECR是指当输入的微波频率ω等于电子回旋频率ω_ce时发生共振，微波能量耦合给电子，获得能量的电子电离中性气体分子产生放电的过程。通过调节磁场，使得在放电室的某一区域达到共振条件，这个区域称为ECR区。当微波频率为2.45GHz时，达到电子回旋共振的磁感应强度B＝0.0875T。微波电子回旋共振化学气相淀积ECRCVD技术与相应的设备技术是1980年代后期才逐步发展起来的一种新型薄膜淀积技术。它是利用电子在微波和磁场作用下的回旋共振效应，产生高密度、高电离度的可控等离子体，从而进行能量辅助化学气相淀积。在半导体器件、微电子技术和光电子技术及相关学科技术领域的许多方面都拥有极大的应用前景。

微波电子回旋共振等离子体化学气相淀积技术是国际上80年代后期才发展起来的一种新的薄膜加工方法，目前只有美国、日本等少数发达国家掌握。国外知名ECR设备生产厂商提供的ECRCVD设备，以NEXX Systems的产品Cirrus300为例，等离子体密度可以达到5×10¹¹cm^-3；离子能量约10～20eV；微波源频率为2.45GHz，功率0到1.2kW可调；工艺设备部件采用微机控制方式，工艺部件自动化程度较高；淀积速率可以达到约为100nm/min；但是该设备的不足之处是采用电磁线圈磁场，能耗较高，成本昂贵，且晶片加工面积和均匀性不能满足当前微电子技术的要求。国内微波ECR等离子体源大多采用同轴线圈型ECR磁场形式，其缺点是设备结构复杂，体积庞大；晶片加工面积较小，可加工晶片直径局限在2～4英寸；淀积速率较低，一般小于60nm/min；自动化程度低，大多为手动控制方式，不具备批量规模生产的能力，尚未出现应用于规模生产的商品化产品。

实用新型的内容

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种淀积速率高、大面积均匀、结构简单、可稳定运行和参数易于控制的微波电子回旋共振等离子体化学气相淀积装置。

本实用新型目的是这样实现的：

本实用新型利用微波通过锥形同轴开口电介质空腔产生表面波，采用新型高磁能积Nd-Fe-B稀土永磁磁钢并合理布局形成高强磁场，通过共振磁场区域内电子回旋共振效应，产生大面积、均匀、高密度等离子体，通过微机控制方式控制薄膜淀积工艺流程。整个装置包括：微波功率源及传输部件、微波谐振腔体、工艺室与样品台部件、真空部件、气路部件，其特征在于：微波功率源及传输部件设有矩形-同轴波导转换器和微波谐振腔同轴波导；微波谐振腔体由上圆波导-锥形波导-下圆波导三段组成，底部设有介质窗；工艺室与样品台部件设有承片部件和加热部件；该工艺室与样品台部件连接有自动传片部件；所述的微波谐振腔体、真空部件、自动传片部件、气路部件分别与工艺室与样品台部件相连，所述的每个部件均通过控制部件连接控制。

所述的介质窗上设有磁场部件，该磁场部件采用永磁磁铁形成环形相间排列结构并固定在无磁模板上。

所述的自动传片部件包括预真空室、传片机械手、承片部件、置片片盒、取片片盒、置片片盒升降机构、取片片盒升降机构，该传片机械手分别与取片片盒和置片片盒连接，并通过矩形阀与工艺室与样品台部件中的工艺室连接，该置片片盒和取片片盒放置在预真空室内。

所述的承片部件包括转动螺杆、传动螺杆、承载台；该转动螺杆两端分别与转动电机和传动螺杆相连，传动螺杆顶端固定在承载台中心。

所述的微波谐振腔体的下圆波导依次固定有法兰盘、无磁托盘；所述的磁场部件放置在该无磁托盘上。

所述的法兰盘中间设有窗口，所述的介质窗覆盖在该窗口上，该法兰盘与工艺室连接。

所述的采用永磁磁铁形成环形相间排列结构，是将三圈永磁磁铁由内向外按不同半径和角度等间隔固定在无磁模板上，即

R₁∶R₂∶R₃＝1∶2∶3，θ₁∶θ₂∶θ₃＝4∶2∶1。