[发明专利]一种表面波等离子体设备

说明书

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种表面波等离子体设备。

背景技术

等离子体设备广泛地被应用于集成电路或MEMS器件的制造工艺中。目前，等离子体设备包括电容耦合等离子体设备、电感耦合等离子体设备、电子回旋共振等离子体设备和表面波等离子体设备等。其中，电容耦合等离子体设备容易产生大面积均匀分布的等离子体，适用于介质类薄膜的刻蚀；电子回旋共振等离子体设备可以在较低气压下获得密度较高的等离子体，但其需要引入外磁场，因此造价相对较高；表面波等离子体设备相对其他等离子体设备而言，可以获得更高的等离子体密度、更低的电子温度，且不需要增加外磁场，因此表面波等离子体设备成为最先进的等离子体设备之一。

然而，现有的表面波等离子体设备产生的表面波等离子体的密度分布一定，在不同的工艺条件(例如，气压、工艺气体种类)下，该等离子体扩散至基片S上方的密度分布会不同，这会造成不同工艺条件下晶片上方的大面积等离子体的均匀性差，从而会造成工艺质量差。特别是随着微电子技术的不断发展，反应腔室和基片的尺寸不断增大，如何实现在不同工艺条件下基片上方形成均匀的大面积表面波等离子体，进而可以提高工艺质量，成为了应用表面波等离子体设备的首要问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种表面波等离子体设备，可以调节介质板下方产生的表面波等离子体的密度分布，因而可以调节扩散至基片上方的表面波等离子体的密度分布，从而可以实现在不同工艺条件下基片上方形成均匀的大面积表面波等离子体，进而可以提高工艺质量。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种表面波等离子体设备，其包括依次相连的微波产生装置、微波传输装置和反应腔室，所述微波产生装置用于产生形成表面波等离子体的微波；所述微波传输装置包括波导和微波天线，所述微波天线被划分为多个子天线，且每个所述子天线对应所述反应腔室的不同区域，所述波导的数量和所述子天线的数量相等且二者一一对应相连，所述微波产生装置产生的微波经由各个所述波导和与该波导对应的所述子天线耦合至所述反应腔室的不同区域；并且，通过分别调节耦合至所述反应腔室不同区域的微波功率，以实现在反应腔室内基片上方形成均匀的大面积表面波等离子体。

其中，还包括功率分配器，所述微波产生装置通过所述功率分配器与多个所述波导相连，并且，通过调节所述功率分配器来调节耦合至所述反应腔室不同区域的微波功率。

其中，所述微波天线包括沿所述微波传输方向依次叠置的滞波板、缝隙板和介质板，其中，所述滞波板被划分为多个子滞波板，且相邻两个所述子滞波板之间还设置有隔离件；在所述缝隙板的与每个所述子滞波板对应的区域内设置有缝隙；所述介质板的下表面处于所述反应腔室内；每个所述子滞波板和所述缝隙板的与之对应的区域、所述介质板的与之对应的区域形成所述子天线。

其中，所述滞波板被划分为沿其径向设置的中心子滞波板和环形子滞波板，所述隔离件为环形隔离件。

其中，所述介质板被划分为与多个所述子滞波板一一对应的子介质板，且在相邻两个所述子介质板之间还设置有隔离件，每个所述子滞波板和所述缝隙板的与之对应的区域、与之对应的所述子介质板形成所述子天线。

其中，对应所述中心子滞波板和环形子滞波板，在所述缝隙板与之对应的区域内分别沿其径向设置有多个缝隙组，且每个缝隙组包括沿其周向间隔且均匀设置的缝隙。

其中，所述微波天线还包括天线主体，所述天线主体采用金属材料制成，所述天线主体为一侧开口的封闭结构，所述天线主体套置在所述滞波板、缝隙板和介质板的外侧，且所述介质板位于所述开口位置处，所述波导贯穿所述天线主体与所述滞波板相连。

其中，所述介质板的边缘叠置在所述反应腔室的侧壁上，且在所述介质板的边缘和所述反应腔室的侧壁之间设置有密封圈。

其中，所述反应腔室的侧壁和底壁采用金属材料制成，所述介质板的边缘叠置在所述反应腔室的侧壁内沿，所述天线主体叠置在所述反应腔室的侧壁外沿。

其中，所述滞波板和所述介质板采用Al₂O₃、SiO₂或Si₃N₄制成。

本发明具有以下有益效果：