[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，其包括反应腔室、用于向该反应腔室提供微波能量的微波传输机构及用于实现微波能量的激发和调谐的谐振机构，其中，谐振机构包括设置在反应腔室顶部的谐振腔和设置于谐振腔内的多个金属调节件；谐振腔的底壁上设置有介质窗，谐振腔内充满介质材料，多个金属调节件内嵌于所述介质材料中。本发明提供的表面波等离子体加工设备，其可以在保证谐振腔的真空密封的前提下，减小介质窗的厚度，从而可以减少微波能量损失，而且有利于对称性谐振模式的形成，从而可以提高电磁场的分布均匀性。

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为现有的一种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反应腔室14、用于向该反应腔室14提供微波能量的微波传输机构及用于调节电磁场分布的谐振机构，其中，在反应腔室14中设置有用于承载晶片的支撑台15。微波源机构包括电源1、微波源(磁控管)2、谐振器3、换流器4、负载5、定向耦合器6、阻抗调节单元7、波导8和馈电同轴探针9。谐振机构包括谐振腔11和多个金属调节件12，其中，谐振腔11设置在反应腔室14的顶部；多个金属调节件12设置在谐振腔11内，且每个金属调节件12的上端与谐振腔11的顶部腔壁连接。并且，在谐振腔11的底壁中设置有贯穿其厚度的介质窗13，每个金属调节件12的下方设置有一个介质窗13。

上述表面波等离子体加工设备在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，为了保证谐振腔11的真空密封，在介质窗13与谐振腔11的底壁之间需要设置密封圈，这就需要介质窗13的厚度足够大，以满足密封要求，但是，由于微波能量在介质窗13中会发生垂直方向上的衰减，因此，厚度较大的介质窗13会造成微波能量损耗较大，降低了耦合效率。

其二，由于金属调节件12的上端与谐振腔11的顶部腔壁连接，才能实现金属调节件12的固定，这种固定方式影响对称性谐振模式的形成，从而影响电场的分布均匀性。

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，其可以在保证谐振腔的真空密封的前提下，减小介质窗的厚度，从而可以减少微波能量损失，而且有利于对称性谐振模式的形成，从而可以提高电场的分布均匀性。

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，该设备包括反应腔室、用于向所述反应腔室提供微波能量的微波传输机构及用于实现微波能量的激发和调谐的谐振机构，其中，

所述谐振机构包括设置在所述反应腔室顶部的谐振腔和设置于所述谐振腔内的多个金属调节件；

所述谐振腔的底壁上设置有介质窗，所述谐振腔内充满介质材料，多个所述金属调节件内嵌于所述介质材料中。

优选的，多个所述金属调节件与所述谐振腔的腔室壁不接触。

优选的，所述金属调节件与所述谐振腔的底壁之间的竖直间距等于所述金属调节件与所述谐振腔的顶壁之间的竖直间距。

优选的，在所述介质材料中设置有冷却通道，用以通入冷却水。

优选的，所述冷却通道为一个或者直径不同的多个环形通道，而且多个所述环形通道同心设置。

优选的，所述介质材料包括聚四氟乙烯、石英或者陶瓷。