[发明专利]表面波等离子体加工设备

说明书

本发明提供一种表面波等离子体加工设备，其包括微波源和传输匹配机构，该传输匹配机构包括一体式结构的基片集成波导，该基片集成波导沿微波的传输方向依次分为多个功能区域，且在不同的功能区域中形成不同的波导结构，以实现不同的功能。本发明提供的表面波等离子体加工设备，其具有体积和重量小、能量损耗低、互耦效应低、边界条件连续的优点，从而不仅降低了微波匹配难度，而且简化了设备结构，降低了加工难度，从而降低了加工成本。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种表面波等离子体加工设备。

背景技术

目前，等离子体加工设备被广泛地应用于集成电路或MEMS器件的制造工艺中。等离子体加工设备包括电容耦合等离子体加工设备、电感耦合等离子体加工设备、电子回旋共振等离子体加工设备和表面波等离子体加工设备等。其中，表面波等离子体加工设备相对其他等离子体加工设备而言，可以获得更高的等离子体密度、更低的电子温度，且不需要增加外偏置磁场，因此表面波等离子体加工设备成为最先进的等离子体设备之一。

图1为现有的表面波等离子体加工设备的结构示意图。如图1所示，表面波等离子体加工设备主要包括电源1、微波源(磁控管)2、传输匹配机构、天线机构10和反应腔室11。其中，在反应腔室11内设置有支撑台12，用以支撑基片13。传输匹配机构包括调谐器3、环形器4、负载5、定向耦合器6、匹配器7、传输波导8和馈电同轴探针9。在进行工艺时，由微波源2提供的微波能量通过传输匹配机构传输，并通过天线机构10馈入在反应腔室11，以激发形成等离子体。

上述传输匹配机构中的调谐器3、环形器4、负载5、定向耦合器6、匹配器7和传输波导8均使用金属波导结构。由于受到金属波导自身重量及机械结构特点的制约，上述各个部件需要分开加工，然后使用机械连接件固定连接，这导致传输匹配机构的体积和重量较大，而且对机械加工的精度要求很高，从而导致机构整体设计复杂、加工成本较高。同时，在两个部件连接的地方，由于加工公差及安装误差的存在不能保证两个部件完全正对，这不仅导致能量损耗增加，互耦效应明显，而且微波在经过两个部件的连接处时，边界条件明显发生变化，不连续，从而给后段的微波匹配带来困难。

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加工设备，其具有体积和重量小、能量损耗低、互耦效应低、边界条件连续的优点，从而不仅降低了微波匹配难度，而且简化了设备结构，降低了加工难度，从而降低了加工成本。

为实现本发明的目的而提供一种表面波等离子体加工设备，包括微波源和传输匹配机构，所述传输匹配机构包括一体式结构的基片集成波导，所述基片集成波导沿微波的传输方向依次分为多个功能区域，且在不同的所述功能区域中形成不同的波导结构，以实现不同的功能。

优选的，所述基片集成波导包括介质基板，所述介质基板包括彼此相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面上均覆盖有第一金属层；并且，在所述介质基板中设置有多个贯穿其厚度的多个通孔，在所述通孔的孔壁覆盖有第二金属层，所述第二金属层的两端分别与所述第一表面和第二表面上的所述第一金属层电接触；

所述波导结构由多个所述通孔排列形成。

优选的，多个所述功能区域中的所述波导结构沿所述微波的传输方向依次实现调谐器、环形器、耦合器、匹配器和传输波导的功能。

优选的，在实现所述调谐器的功能的所述功能区域中，所述波导结构为第一波导；

所述第一波导具有微波馈入端，用以供所述微波源向所述第一波导内馈入微波能量。

优选的，所述微波馈入端与所述第一波导的前端在所述微波的传输方向上的间距为波导波长的四分之一；所述微波馈入端与所述第一波导的后端在所述微波的传输方向上的间距为波导波长的二分之一。