[发明专利]一种等离子体发生装置

说明书

本发明提供一种等离子体发生装置。该等离子体发生装置包括依次连接的微波源、传输匹配结构和谐振腔，传输匹配结构能将微波源产生的微波能量馈入谐振腔，谐振腔的底壁下方用于设置介质窗和真空腔，谐振腔是由多段波导拼接构成的中心对称结构，且其对称中心与介质窗的中心在竖直方向上的投影重合，谐振腔的底壁上开设有多个狭缝，狭缝能将微波能量通过介质窗均匀地馈入真空腔。该等离子体发生装置通过开设在中心对称结构的谐振腔底壁上的多个狭缝将微波能量通过介质窗均匀地馈入真空腔中，能使真空腔内产生大面积均匀的表面波等离子体，从而满足对大面积晶圆的处理；同时，狭缝能够确保将微波能量馈入真空腔激发形成等离子体的稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，具体地，涉及一种等离子体发生装置。

背景技术

近年来，随着电子技术的高速发展，人们对集成电路要求总体趋势趋向于高度集成化和更大面积化，这就要求生产集成电路的企业不断提高半导体晶片的加工能力。等离子体装置在集成电路(IC)的制造工艺中是不可取代的。因此，高性能等离子体发生设备的研发对于半导体制造工艺的发展是至关重要的。当等离子体设备用于半导体制造工艺时，最主要的考察因素是：在一定气压范围能有效率的生成大面积均匀的等离子体。具体到工艺细节，关注点往往在于工艺气体和气压，等离子体均匀程度和等离子体内粒子成分即等离子体的可控性。对应于电子行业的发展，能在低气压下激发大面积，高密度均匀等离子体的等离子体源是当前的主要研究方向。

在传统的半导体制造业，各种类型的等离子体设备被广泛应用于各种工艺。表面波等离子体(SWP)是近年来发展起来的新型等离子体发生技术，相比较电容耦合等离子体(CCP)，电感耦合等离子体(ICP)以及电子回旋共振等离子体(ECR)等类型，其结构上更加简单，成本更低，能够产生较高密度的等离子体，同时在等离子体的大面积均匀化上具有不可忽视的优势。

目前大面积表面波等离子体的激发方式有多种，包括圆管内壁表面波，狭缝天线表面波，径向开槽天线表面波(RSLA)等。其中，商用的主要是圆管内壁表面波和径向开槽天线表面波。狭缝天线表面波由于其天线结构尺寸往往局限于波导的尺寸，同时，表面波从狭缝下方向周围传输时，不可避免会发生衰减，使产生的等离子体分布不均匀。因此狭缝天线表面波类型的等离子体源主要是应用于等离子体实验室进行定性研究，并没有在大面积等离子体应用上使用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种等离子体发生装置。该等离子体发生装置相比于现有技术中将狭缝天线设置在单个波导上的表面波等离子体产生装置，通过开设在中心对称结构的谐振腔底壁上的多个狭缝将微波能量从整个介质窗所在面上均匀地馈入真空腔中，从而使真空腔内产生大面积均匀的表面波等离子体，进而满足对大面积晶圆的处理；同时，相比于现有的圆管内壁表面波激发方式和径向开槽天线表面波激发方式，狭缝能够确保将微波能量馈入真空腔从而激发形成等离子体的稳定性。

本发明提供一种等离子体发生装置，包括依次连接的微波源、传输匹配结构和谐振腔，所述传输匹配结构能将所述微波源产生的微波能量馈入所述谐振腔，所述谐振腔的底壁下方用于设置介质窗和真空腔，所述谐振腔是由多段波导拼接构成的中心对称结构，且其对称中心与所述介质窗的中心在竖直方向上的投影重合，所述谐振腔的所述底壁上开设有多个狭缝，所述狭缝能将微波能量通过所述介质窗均匀地馈入所述真空腔。

优选地，所述谐振腔为由两段矩形的所述波导正交构成的“十”字形结构，所述“十”字形结构的四个分支形状和尺寸均相同。

优选地，所述谐振腔为由四段矩形的所述波导两两正交构成的“米”字形结构，所述“米”字形结构的八个分支形状和尺寸均相同。

优选地，在所述谐振腔的每个所述分支的所述底壁上均开设有四个所述狭缝，每个所述分支上的四个所述狭缝均排布形成矩形框。

优选地，相对的两个所述分支上的所述矩形框相对于所述谐振腔的中心对称。