一种反应腔室及等离子体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种反应腔室及等离子体加工设备。
【背景技术】
[0002]等离子体加工设备主要借助在反应腔室内产生的等离子体对被加工工件进行刻蚀、沉积等工艺；具体地，其一般通过下述方式在反应腔室内产生等离子体:向设于反应腔室上的感应线圈中加载射频功率，使其在反应腔室内产生电磁场，从而将反应腔室内的工艺气体耦合为等离子体。
[0003]图1为现有的第一种反应腔室的结构示意图。请参阅图1，反应腔室I的顶壁上方设有感应线圈2，感应线圈2为在平面内按照一定方式缠绕的平面线圈，其与射频电源3连接。在工艺过程中，射频电源3向感应线圈2加载射频功率，可以使感应线圈2在反应腔室I内产生电磁场，将反应腔室I内的工艺气体耦合为等离子体。
[0004]在上述反应腔室I中，由于感应线圈2产生的电磁场不是均匀电磁场，这使得等离子体在反应腔室I内的分布不均匀；并且，在越靠近感应线圈2的区域，等离子体的密度越高，其分布相应地越不均匀。在实际应用中，一般通过增大被加工工件与感应线圈2的距离来使等离子体在被加工工件表面的分布更加均匀，但这样会导致被加工工件表面区域的等离子体的密度较低，从而降低刻蚀或沉积工艺的速率，进而降低等离子体加工设备的生产效率。
[0005]图2为现有的第二种反应腔室的结构示意图。请参阅图2，反应腔室4的顶壁上设有一个圆柱形介质窗5以及多个与介质窗5同心的环形介质窗6 ;其中，介质窗5的侧壁外侧环绕有线圈7，每个介质窗6的侧壁外侧环绕有线圈8 ;线圈7和线圈8均与射频电源9连接。在工艺过程中，射频电源9向线圈7和线圈8加载射频功率，可以使其在反应腔室4内产生电磁场,将反应腔室4内的工艺气体耦合为等离子体；并且,通过增加加载至线圈7和线圈8上的射频功率，可以在被加工工件距离介质窗5和介质窗6较远的情况下，使被加工工件表面的等离子体具有较高的密度和良好的分布均匀性。
[0006]但在实际应用中，上述反应腔室4不可避免地存在下述问题，即:在通过增加加载至线圈7和线圈8上的射频功率使被加工工件表面的等离子体具有较高的密度的工艺过程中，会消耗较多的能量，并使线圈7和线圈8的耦合效率较低；同时，增加加载至线圈7和线圈8上的射频功率，还使介质窗5和介质窗6的侧壁内侧的等离子体的密度相应增大，这样就增大了等离子体对介质窗5和介质窗6的内壁的容性轰击,从而会导致介质窗5和介质窗6的侧壁因此而受到较大的损耗；并且，还导致介质窗5和介质窗6的侧壁因等离子体的容性轰击而升温的幅度增大，这样就增大了介质窗5和介质窗6侧壁上各区域之间的温度梯度，从而导致在上述温度梯度超出介质窗5和介质窗6的承受范围时，介质窗5和介质窗6会因此而断裂。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种反应腔室及等离子体加工设备，其通过在反应腔室内部的一个或多个区域内独立地产生等离子体，控制并调节反应腔室内的等离子体的密度和等离子体在反应腔室内的分布均匀性。
[0008]为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，用于对被加工工件进行工艺处理，所述反应腔室包括电源、介质窗、连接侧壁和平面线圈；所述介质窗水平设置于所述反应腔室的顶部，其由非导电材料制成；所述介质窗的数量为一个或多个，且其中包括至少一个不与所述反应腔室的顶壁处于同一水平面上的第一介质窗；所述第一介质窗通过所述连接侧壁与所述反应腔室的顶壁固定连接，且所述第一介质窗和所述连接侧壁相配合将所述反应腔室内部分割为多个区域；所述平面线圈设置于介质窗的上方，且与所述电源电连接，用于在与电源连接时，产生电磁场，将反应腔室内与其对应的区域内的工艺气体耦合为等离子体。
[0009]其中，所述连接侧壁由导电材料或非导电材料制成。
[0010]其中，所述第一介质窗的数量为一个，其在竖直方向上低于所述反应腔室的顶壁，且其位于所述反应腔室内的被加工工件的竖直上方。
[0011]其中，所述介质窗的直径大于所述被加工工件的直径。
[0012]其中，所述反应腔室的顶壁由一个或多个介质窗组成。
[0013]其中，位于所述第一介质窗上方的平面线圈和位于所述组成反应腔室的顶壁的介质窗上方的平面线圈在竖直方向上的高度差大于50mm。
[0014]其中，所述平面线圈与所述介质窗及所述反应腔室的外壁之间的距离大于25mm。
[0015]其中，所述介质窗的数量为多个；所述平面线圈的数量为多个，其分别设于不同的介质窗上方；所述每个平面线圈与一个电源一一对应的连接，且与多个平面线圈连接的多个电源之间的相位同步；或者所述多个平面线圈彼此并联或串联后与一个电源连接，且所述多个平面线圈内的电流方向一致。
[0016]其中，所述反应腔室包括气体供给系统，所述气体供给系统包括多个通气孔，所述多个通气孔分别与所述反应腔室内的不同区域连通，用于向所述反应腔室内的不同区域通入相应质量流量的工艺气体。
[0017]其中，所述反应腔室还包括气体质量流量控制计或气动阀,所述气体质量流量控制计或气动阀用于控制经多个通气孔通入所述反应腔室内不同区域的工艺气体的质量流量。
[0018]作为另一个技术方案，本发明还提供一种等离子体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用本发明提供的上述反应腔室。
[0019]本发明具有以下有益效果:
[0020]本发明提供的反应腔室，其第一介质窗与连接侧壁相配合将反应腔室内分割为多个区域，并通过设于介质窗上方的平面线圈在其中的一个或多个区域内耦合等离子体，从而可以通过控制上述区域内等离子体产生的效率对等离子体在反应腔室内的分布和反应腔室内等离子体的密度进行控制和调节，进而可以使等离子体在反应腔室的相应区域内分布均匀，且具有相应的密度；此外，本发明提供的反应腔室采用平面线圈，相比现有技术中采用的螺线管型线圈，其感应耦合的效率更高，并且可以减少等离子体对介质窗的容性轰击，防止介质窗因此而损坏，从而可以延长介质窗的使用寿命。
[0021]本发明提供的等离子体加工设备，其采用本发明提供的上述反应腔室，可以控制反应腔室内等离子体的密度和等离子体在反应腔室内的分布，并使等离子体在反应腔室的相应区域内分布均匀，且具有相应的密度；还可以提高感应耦合产生等离子体的效率，并可以减少等离子体对介质窗的容性轰击，防止介质窗因此而损坏，从而可以延长介质窗的使用寿命。
【附图说明】
[0022]图1为现有的第一种反应腔室的结构示意图；
[0023]图2为现有的第二种反应腔室的结构示意图；
[0024]图3为本发明第一实施例提供的反应腔室的结构示意图；
[0025]图4为图3所示反应腔室的俯视示意图；
[0026]图5为平面线圈与电源连接的示意图；
[0027]图6为图3所示反应腔室中连接侧壁由非导电材料制成的示意图；
[0028]图7为两个平面线圈彼此并联的示意图；
[0029]图8为两个平面线