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(jiǎn)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(guò)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(chǎng)，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(pán)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(guò)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(pán)6加載射頻功率，使靜電卡盤(pán)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(pán)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(pán)6上。
[0005]在上述反應(yīng)腔室I中，由于線圈3和靜電卡盤(pán)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(guò)容性耦合作用依次經(jīng)反應(yīng)腔室1、靜電卡盤(pán)6、第二匹配器8到達(dá)第二電源7，對(duì)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(guò)程類似，第二電源7加載至靜電卡盤(pán)6上的射頻功率也會(huì)對(duì)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(duì)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(guò)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(pán)14，該靜電卡盤(pán)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(pán)14連接，并通過(guò)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(pán)14連接，并通過(guò)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(pán)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(pán)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(pán)14之間以及低頻匹配器18與靜電卡盤(pán)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(wú)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(zhǎng)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(wèn)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(hào)對(duì)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(hào)對(duì)第一電源產(chǎn)生干擾；并且在上述過(guò)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(guò)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(guò)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(hào)通過(guò)，并阻止所述第二電源輸出的第二功率的頻率信號(hào)通過(guò)，避免所述第二功率的頻率信號(hào)對(duì)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(hào)通過(guò)，并阻止所述第一電源輸出的第一功率的頻率信號(hào)通過(guò)，避免所述第一功率的頻率信號(hào)對(duì)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