一種反應(yīng)腔室及等離子體加工設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種反應(yīng)腔室及等離子體加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電感耦合等離子體發(fā)生裝置可以在較低工作氣壓下獲得高密度的等離子體，而且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，因此，其廣泛地用于在等離子體加工設(shè)備產(chǎn)生等離子體。
[0003]圖1為現(xiàn)有的一種等離子體加工設(shè)備的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，反應(yīng)腔室I的腔體包括側(cè)壁和底壁，其上方設(shè)有由絕緣材料制成的拱形頂蓋2 ;線圈3環(huán)繞于拱形頂蓋2的外側(cè)，其通過第一匹配器5與第一電源4連接；第一電源4用于向線圈3加載射頻功率，使線圈3在反應(yīng)腔室I內(nèi)產(chǎn)生電磁場，將反應(yīng)腔室I內(nèi)的工藝氣體激發(fā)為等離子體；靜電卡盤6設(shè)于反應(yīng)腔室I的內(nèi)部，其用于承載被加工工件，且其通過第二匹配器8與第二電源7連接；第二電源7用于向靜電卡盤6加載射頻功率，使靜電卡盤6上產(chǎn)生偏壓，吸引等離子體轟擊被加工工件；在通常情況下，第二電源7加載至靜電卡盤6上的射頻功率與第一電源4加載至線圈3上的射頻功率不相等。
[0004]在上述反應(yīng)腔室I中，第一匹配器5用以使反應(yīng)腔室I的負(fù)載阻抗和第一電源4的恒定輸出阻抗達(dá)到共軛匹配，防止第一電源4輸出的功率產(chǎn)生反射，從而使第一電源4輸出的功率可以全部加在至線圈3上。與此類似，第二匹配器8使第一電源7輸出的功率全部加在至靜電卡盤6上。
[0005]在上述反應(yīng)腔室I中，由于線圈3和靜電卡盤6被加載不同的射頻功率，其二者之間會(huì)產(chǎn)生容性耦合。在此情況下，第一電源4加載至線圈3上的射頻功率會(huì)通過容性耦合作用依次經(jīng)反應(yīng)腔室1、靜電卡盤6、第二匹配器8到達(dá)第二電源7，對第二電源7的輸出功率產(chǎn)生干擾，使第二電源7的輸出功率不穩(wěn)定。與上述過程類似，第二電源7加載至靜電卡盤6上的射頻功率也會(huì)對第一電源4產(chǎn)生干擾,使第一電源4的輸出功率不穩(wěn)定。顯然,這樣會(huì)影響反應(yīng)腔室I內(nèi)的等離子體參數(shù)的穩(wěn)定性，進(jìn)而會(huì)影響工藝效果，導(dǎo)致良品率降低。同時(shí)，在上述對第一電源4和第二電源7的干擾較嚴(yán)重時(shí)，第一電源4、第二電源7還會(huì)因此而損壞；第一匹配器5和第二匹配器8受到的損耗也會(huì)因此而增大，從而使其工作壽命縮短。
[0006]圖2為現(xiàn)有的另一種等離子體加工設(shè)備的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該等離子體加工設(shè)備包括反應(yīng)腔室10，其頂部上方設(shè)有感應(yīng)線圈11，感應(yīng)線圈11通過第一匹配器13與第一電源12連接；第一電源12用于向感應(yīng)線圈11加載射頻功率，將反應(yīng)腔室10內(nèi)的工藝氣體激發(fā)為等離子體。反應(yīng)腔室10內(nèi)設(shè)有用于承載被加工工件的靜電卡盤14，該靜電卡盤14與濾波網(wǎng)絡(luò)15連接。如圖3所示，濾波網(wǎng)絡(luò)15包括高通濾波網(wǎng)絡(luò)150和低通濾波網(wǎng)絡(luò)151，其中，高通濾波網(wǎng)絡(luò)150與靜電卡盤14連接，并通過高頻匹配器16與高頻電源17連接；低通濾波網(wǎng)絡(luò)151與靜電卡盤14連接，并通過低頻匹配器18和低頻電源19連接。
[0007]如圖3所不,高通濾波網(wǎng)絡(luò)150包括第一電容Cl和第一電感LI,第一電容Cl和第一電感LI的輸入端連接至高頻匹配器16,第一電容Cl的輸出端與靜電卡盤14連接,第一電感LI的輸出端接地；低通濾波網(wǎng)絡(luò)151包括第二電容C2和第二電感L2，第二電感L2和第二電容C2的輸入端連接至低頻匹配器18，第二電感L2的輸出端與靜電卡盤14連接，第二電容C2的輸出端接地。上述高通濾波網(wǎng)絡(luò)150和低通濾波網(wǎng)絡(luò)152可以避免高頻電源17、低頻電源19的輸出功率與第一電源12的輸出功率之間的相互干擾,但在實(shí)際應(yīng)用中，由于高通濾波網(wǎng)絡(luò)150和低通濾波網(wǎng)絡(luò)151分別設(shè)置于高頻匹配器16與靜電卡盤14之間以及低頻匹配器18與靜電卡盤14之間，這使得高通濾波網(wǎng)絡(luò)150和低通濾波網(wǎng)絡(luò)151中的電容和電感需要承受非常大的電壓和電流，因此，高通濾波網(wǎng)絡(luò)150和低通濾波網(wǎng)絡(luò)151中的電容元件須采用耐壓耐流較大的真空電容，電感元件須采用耐壓耐流較大的線繞電感器，這無疑使濾波網(wǎng)絡(luò)15的體積增大，成本增高。此外，如圖3所示，高通濾波網(wǎng)絡(luò)150和低通濾波網(wǎng)絡(luò)151中的濾波電路為L型，這使得高通濾波網(wǎng)絡(luò)150和低通濾波網(wǎng)絡(luò)151的有效帶寬較窄，帶內(nèi)插入損耗較大，且?guī)庖种菩阅茌^低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種反應(yīng)腔室及等離子體加工設(shè)備，其可以避免與線圈連接的第一電源輸出的第一功率的頻率信號對與承載裝置連接的第二電源產(chǎn)生干擾，以及避免第二電源輸出的第二功率的頻率信號對第一電源產(chǎn)生干擾；并且在上述過程中，使第一匹配器和第二匹配器內(nèi)的電感元件和電容元件承受較小的電壓和電流。
[0009]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種反應(yīng)腔室，其頂部上方設(shè)有線圈，所述線圈通過第一匹配器與第一電源連接，所述第一電源用于向所述線圈加載第一功率，反應(yīng)腔室內(nèi)部設(shè)有承載裝置，所述承載裝置通過第二匹配器與第二電源連接，所述第二電源用于向所述承載裝置加載第二功率，且所述第二功率不等于第一功率；所述第一匹配器包括第一傳感器、第一控制器、第一匹配網(wǎng)絡(luò)和第一濾波網(wǎng)絡(luò)；其中，所述第一傳感器與所述第一電源連接，用于獲取第一電源的輸出參數(shù)，以及根據(jù)上述輸出參數(shù)，計(jì)算出所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)與所述第一電源的恒定輸出阻抗共軛匹配時(shí)的輸入阻抗值以及控制所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)達(dá)到該輸入阻抗值所需的控制參數(shù)，并將所述控制參數(shù)發(fā)送給所述第一控制器；所述第一控制器根據(jù)所述控制參數(shù)調(diào)整所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，使其與第一電源的恒定輸出阻抗達(dá)到共軛匹配；所述第一濾波網(wǎng)絡(luò)連接于所述第一傳感器和所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)之間，其用以使所述第一電源輸出的第一功率的頻率信號通過，并阻止所述第二電源輸出的第二功率的頻率信號通過，避免所述第二功率的頻率信號對第一傳感器和第一電源產(chǎn)生干擾；所述第二匹配器包括第二傳感器、第二控制器、第二匹配網(wǎng)絡(luò)和第二濾波網(wǎng)絡(luò)；其中，所述第二傳感器與所述第二電源連接，用于獲取第二電源的輸出參數(shù)，以及根據(jù)上述輸出參數(shù)，計(jì)算出所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)與所述第二電源的恒定輸出阻抗共軛匹配時(shí)的輸入阻抗值以及控制所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)達(dá)到該輸入阻抗值所需的控制參數(shù)，并將所述控制參數(shù)發(fā)送給所述第二控制器；所述第二控制器根據(jù)所述控制參數(shù)調(diào)整所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗，使其與第二電源的恒定輸出阻抗達(dá)到共軛匹配；所述第二濾波網(wǎng)絡(luò)連接于所述第二傳感器和所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)之間，其用以使所述第二電源輸出的第二功率的頻率信號通過，并阻止所述第一電源輸出的第一功率的頻率信號通過，避免所述第一功率的頻率信號對第二傳感器和第二電源產(chǎn)生干擾。
[0010]其中，所述第一電源為低頻電源，所述第一濾波網(wǎng)絡(luò)為低通濾波網(wǎng)絡(luò)；所述第二電源為高頻電源，所述第二濾波網(wǎng)絡(luò)為高通濾波網(wǎng)絡(luò)。
[0011]其中，所述第一濾波網(wǎng)絡(luò)包括第一電感、第二電感、第一電容和第二電容；其中，所述第一電感和第二電感串聯(lián)，其串聯(lián)電路的兩端分別與所述第一傳感器和第一匹配網(wǎng)絡(luò)連接；所述第一電容和第二電容并聯(lián)，其并聯(lián)電路的一端連接于所述第一電感和第二電感之間，另一端接地；所述第二濾波網(wǎng)絡(luò)包括第三電感、第三電容、第四電容、第五電容和第六電容；其中，所述第三電容和第四電容并聯(lián)，所述第五電容和第六電容并聯(lián)，且上述兩個(gè)并聯(lián)電路之間串聯(lián)，其二者形成的串聯(lián)電路的兩端分別于所述第二傳感器和第二匹配網(wǎng)絡(luò)連接；所述第三電感的一端連接于所述第三電容、第四電容形成的并聯(lián)電路和所述第五電容、第六電容形成的并聯(lián)電路之間，另一端接地