本发明涉及半导体器件处理技术领域，具体地，涉及一种微波传输装置和半导体处理设备。
背景技术：
在传统半导体制造工艺中已经使用各种类型的等离子体设备，例如，电容耦合等离子体(ccp)类型，电感耦合等离子体(icp)类型以及表面波或电子回旋共振等离子体(ecr)等类型。表面波等离子体相对于ecr不需要增加磁场，同时相对icp有更高的密度和更低的电子温度，成为最先进的可应用于微电子加工的新型等离子体源之一。
表面波等离子体是利用沿表面传输的电磁波来维持放电的一类等离子体。从微波源馈入系统可以看出，在由功率源与负载组成的微波系统中，为保证功率源工作于最佳状态，应该实现阻抗匹配。如果阻抗不匹配会影响到微波在等离子体源中的吸收效率，从而影响到等离子体的稳定性和输出束流强度。
目前比较通用的表面波等离子体激发装置结构如图1所示，包括微波源及微波传输结构、表面波天线结构和腔室三个部分。其中微波源及微波传输结构包括微波源供电电源3、微波源(磁控管)4、谐振器5、环流器6、吸收反射功率的负载7、用于测量入射功率和反射功率的定向耦合器8、阻抗匹配结构2、波导1和馈电同轴探针10。腔室包括用于激发等离子体的谐振腔11、石英介质窗12、真空腔体13以及密封真空腔体13和谐振腔11的密封圈14。真空腔体13中设置有放置待处理晶片15的支撑台16。
在现有技术中，阻抗匹配结构通常采用销钉或膜片结构，具体如图2和图3所示，阻抗匹配结构2通常为在波导1中设置金属销钉91或金属膜片92，金属销钉91或金属膜片92能够在波导1中形成等效电容和等效电感，通过插入金属销钉或金属膜片，实现阻抗匹配。但采用金属销钉和膜片作为阻抗匹配结构，只能作为单一的固定电抗元件使用，即只能用于固定或有微小变化的负载阻抗匹配，难以适应负载变化情况下的阻抗匹配。
在现有技术中，阻抗匹配结构还会采用可调节的螺钉结构，如图4所示，在波导1中设置可调节长度的螺钉93，可调节长度的螺钉93从波导长边的中心线上，垂直于波导面插入波导内部，通过调节螺钉93进入波导内部的长度在波导1中形成不同的等效电容和等效电感，从而实现阻抗匹配。但由于标准波导短边长度一定，限制了螺钉的可调节长度，因此其调节范围依然有限。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种微波传输装置和半导体处理设备。
根据本发明的一方面，提供了一种微波传输装置，包括波导和设置在所述波导内的阻抗匹配结构，所述波导用于将微波源发出的微波传输至负载，所述阻抗匹配结构包括微带交指电容，并且通过调节所述微带交指电容形成的等效电容，和/或，通过调节所述微带交指电容在所述波导中的位置，使沿微波传输方向上，所述阻抗匹配结构输入端之前的阻抗与所述阻抗匹配结构输入端之后的阻抗相匹配。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述微带交指电容包括第一金属片和第二金属片，其中，所述第一金属片和第二金属片均包括：
手指，所述手指的个数≥3；
手指连接部，所述手指连接部呈直线，所述手指与所述手指连接部垂直连接，且各所述手指之间相互平行；
所述第一金属片和所述第二金属片位于同一平面内，且所述第一金属片的所述手指和所述第二金属片的所述手指相对交叉形成交指对。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述第一金属片和所述第二金属片的手指个数均为4个。
可选地，根据本发明的微波传输装置，通过调整所述交指对中所述手指的交叉深度,来调节所述微带交指电容形成的等效电容；和/或，
通过调整所述交指对中所述手指的间距,来调节所述微带交指电容形成的等效电容。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述波导呈矩形管状，在沿所述波导延伸方向的矩形截面上设置所述微带交指电容，其中，所述第一金属片和所述第二金属片分别设置在所述矩形截面两个长边所在的内壁上。
可选地，根据本发明的微波传输装置，还包括第一调节机构，
所述第一调节机构设置在所述矩形截面的第一长边所在的内壁上，并与所述第一金属片连接，能使所述第一金属片沿所述波导的延伸方向移动。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述第一调节机构包括：
第一条形板，所述第一条形板沿所述波导的延伸方向嵌入所述矩形截面的第一长边所在的内壁，沿所述第一条形板的长度方向开设有t型槽，所述t型槽包括水平槽和垂直于所述水平槽的竖直槽；
第一调节杆，所述第一调节杆设置在所述水平槽内，所述第一金属片的所述手指连接部的至少一部分设置在所述竖直槽内，所述第一调节杆的第一端与所述第一金属片的所述手指连接部连接，所述第一调节杆能沿所述水平槽的延伸方向移动，以带动所述第一金属片沿所述波导延伸方向移动。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述第一调节机构还包括第一驱动部，
所述第一驱动部与所述第一调节杆的第二端连接，用于驱动所述第一调节杆沿所述波导的延伸方向移动。
可选地，根据本发明的微波传输装置，还包括第二调节机构，
所述第二调节机构设置在所述矩形截面的第二长边所在的内壁上，并与所述第二金属片连接，能使所述第二金属片沿所述波导延伸方向移动。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述第二调节机构包括：
第二条形板，所述第二条形板沿所述波导的延伸方向嵌入所述矩形截面的第二长边所在的内壁，沿所述第二条形板的长度方向开设有t形槽，所述t型槽包括水平槽和垂直于所述水平槽的竖直槽；
第二调节杆，所述第二调节杆设置在所述水平槽内，所述第二金属片的所述手指连接部的至少一部分设置在所述竖直槽内，所述第二调节杆的第一端与所述第二金属片的所述手指连接部连接，所述第二调节杆能沿所述水平槽的延伸方向移动，以带动所述第二金属片沿所述波导延伸方向移动。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述第二调节机构还包括第二驱动部，
所述第二驱动部与所述第二调节杆的第二端连接，用于驱动所述第二调节杆沿所述波导的延伸方向移动。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述第一驱动部和所述第二驱动部为电机或驱动手柄。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述手指连接部的至少一部分设置在所述竖直槽内，且与所述竖直槽的槽壁相贴合。
可选地，根据本发明的微波传输装置，所述第一条形板、第二条形板、第一调节杆和所述第二调节杆均为导体。
根据本发明的另一方面，还提供一种半导体处理设备，包括微波源、微波传输装置和负载，所述微波传输装置采用上述的微波传输装置。
本发明的有益效果：
本发明提供的微波传输装置，通过使阻抗匹配结构采用微带交指电容，并通过对微带交指电容自身结构的设置和调整来调节其自身形成的等效电容,对沿微波传输方向上，阻抗匹配结构输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构输入端之后的阻抗进行微调；和/或通过调节微带交指电容在波导中的位置,对沿微波传输方向上，阻抗匹配结构输入端之前的阻抗与所述阻抗匹配结构输入端之后的阻抗进行较大幅度的调整。从而使微波传输装置调节阻抗的范围相应增大，从而扩大了其适用的工作频率范围，拓展了微波传输装置的适用场景。
本发明提供的半导体处理设备，采用上述微波传输装置，提高了微波在等离子体源中的吸收效率，提高了等离子体的稳定性和输出束流强度。
附图说明
图1为现有技术中表面波等离子体激发装置的结构示意图；
图2为现有技术中阻抗匹配结构采用金属销钉的结构示意图；
图3为现有技术中阻抗匹配结构采用金属膜片的结构示意图；
图4为现有技术中阻抗匹配结构采用可调节长度的螺钉的结构示意图；
图5为本发明一种实施方式的微波传输装置的垂直于波导延伸方向的截面图；
图6为本发明一种实施方式的微波传输装置的平行于波导延伸方向的截面图；
图7为本发明一种实施方式的微带交指电容的等效电容形成原理图。
其中的附图标记说明：
1.波导；2.阻抗匹配结构；21.微带交指电容；w.金属片宽边；s.金属片手指宽度；l.金属片手指交叉深度；m.交指对中两个交指之间的间距；c3.三指电容；cn.周期电容；cend.交指终端电容；101.第一长边；102.第二长边；200.手指；201.手指连接部；211.第一金属片；212.第二金属片；22.第一调节机构；221.第一条形板；222.t形槽；2220.水平槽；2221.竖直槽；223.第一调节杆；23.第二调节机构；231.第二条形板；232.第二调节杆；3.微波源供电电源；4.微波源；5.谐振器；6.环流器；7.吸收反射功率的负载；8.定向耦合器；10.馈电同轴探针；11.谐振腔；12.石英介质窗；13.真空腔体；14.密封圈；15.待处理晶片；16.支撑台；91.金属销钉；92.金属膜片；93.可调节长度的螺钉。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种微波传输装置和半导体处理设备作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种微波传输装置，如图5和图6所示，包括波导1和设置在波导1内的阻抗匹配结构2，波导1用于将微波源发出的微波传输至负载，阻抗匹配结构2包括微带交指电容21，并且通过调节微带交指电容21形成的等效电容，和，通过调节微带交指电容21在波导1中的位置，使沿微波传输方向上，阻抗匹配结构2输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构2输入端之后的阻抗相匹配。
根据本发明的微波传输装置，其中所述负载一般为腔室，该腔室一般包括：用于激发等离子体的谐振腔、石英介质窗、真空腔体、密封真空腔体和谐振腔的密封圈、以及在真空腔体中设置有放置待处理晶片的支撑台。其中，所述阻抗匹配结构输入端之前的阻抗，是指在半导体处理设备中，从阻抗匹配结构输入端这一点往前看，即往微波源方向看，包括的所有部件产生的阻抗；所述阻抗匹配结构输入端之后的阻抗，是指在半导体处理设备中，从阻抗匹配结构输入端这一点往后看，即往负载(如腔室)方向看，包括的所有部件产生的阻抗，其中包括了阻抗匹配结构。
阻抗匹配结构2通过自身结构的设置和调整来调节其自身形成的等效电容，对沿微波传输方向上，阻抗匹配结构2输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构2输入端之后的阻抗进行微调；和/或通过调节微带交指电容21在波导中的位置,对沿微波传输方向上，阻抗匹配结构2输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构2输入端之后的阻抗进行较大幅度的调整。
根据本发明的微波传输装置，阻抗匹配结构2采用微带交指电容21，通过对微带交指电容21的自身结构的设置和调整来调节其自身形成的等效电容值，对沿微波传输方向上，阻抗匹配结构2输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构2输入端之后的阻抗进行微调，调节幅度较小，满足仅进行微调就可以实现的要求；和通过调节微带交指电容21在波导1中的位置，对沿微波传输方向上，阻抗匹配结构2输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构2输入端之后的阻抗进行较大幅度的调整，满足负载阻抗变化范围较大时的要求。
由于微带交指电容21等效电容的调节以及微带交指电容21在波导1中位置的调节均不受波导1各边长度的限制，所以相应地增大了微波传输装置的阻抗匹配范围，从而使微波传输装置能够适用于更加广泛的工作频率范围。
因此，微波传输装置通过采用微带交指电容21，能够扩大阻抗匹配范围和其适用的工作频率范围，拓展了其适用场景。
根据本发明的一种实施方式，如图7所示，微带交指电容21包括第一金属片211和第二金属片212，其中，第一金属片211和第二金属片212均包括：手指200，手指200的个数≥3；手指连接部201，手指连接部201呈直线，手指200与手指连接部201垂直连接，且各手指200之间相互平行；第一金属片211和第二金属片212位于同一平面内，且第一金属片211的手指200和第二金属片212的手指200相对交叉形成交指对。
以图7示出的微带交指电容为例，对在本申请中微带交指电容形成等效电容的原理进行说明。
如图7所示，在微带交指电容21的结构中，手指连接部201宽度w，手指200宽度s，手指200相对交叉的交叉深度l。
当波导1中通入微波时，微波在第一金属片211和第二金属片212界面激发高次模，微波的电场在金属片界面集中，在第一金属片211和第二金属片212形成的交指对正对的手指200边缘处形成等效电容，正对的手指200边缘面形成了面积很小的平行金属板电容器，多个交指对可看做无数个并联的小平行板电容，交指对整体可等效为接在波导1内的一个电容器；而第一金属片211和第二金属片212的手指200等效为波导1内并联的电感；微带交指电容21的结构整体形成电感与电容的串联谐振回路。
通过调节微带交指电容21的交指对个数、手指200相对交叉的交叉深度l和交指对中两个交指200之间的间距m，都能够改变微带交指电容21形成的等效电容值，从而实现对阻抗匹配。
需要说明的是，当手指个数n≥3时，总电容可以看成是一个三指电容c3和n-3个周期电容cn(即按照微带交指电容21交指对的排列顺序，位于排在端部位置的三指电容后面的由两个手指200形成的交指对之间的电容)以及交指终端电容cend(即按照微带交指电容21交指对的排列顺序，位于周期电容末端的由两个手指200形成的交指对之间的电容)的总和。即微带交指电容21的总电容c＝c3+(n-3)cn+cend。
根据总电容的计算方式，通过更换第一金属片211和/或第二金属片212来实现调节微带交指电容21的交指对个数。即通过改变手指200个数，来改变总电容。
另外，通过调节调节单位交指电容(即单个周期电容、交指终端电容或三指电容)来改变总电容。调节单位交指电容的方式包括：调整微带交指电容21手指200相对交叉的交叉深度l；调节交指对中两个手指200之间的间距m。
另外，通过调节微带交指电容21在波导1内位置，来改变位于阻抗匹配结构2输入端之前的波导1的长度，同时改变阻抗匹配结构2输入端之后的波导1的长度，从而改变输入端之前和之后的阻抗，使其达到匹配。
根据本发明的一种实施方式，第一金属片211和第二金属片212的手指200个数均为4个。
在该实施方式中，通过设置和调整手指200个数，调整了微带交指电容21自身的等效电容c。
根据本发明的一种实施方式，通过调整交指对中手指200的交叉深度l,来调节微带交指电容21形成的等效电容；和，通过调整交指对中手指200的间距m来调节微带交指电容21形成的等效电容。
在该实施方式中，通过对手指200的交叉深度l和手指200间距m的共同调节，来满足阻抗匹配过程中更大范围的阻抗调节。
根据本发明的一种实施方式，也可以只对手指200的交叉深度l或手指200的间距m进行调节。
根据本发明的一种实施方式，波导1呈矩形管状，在沿波导1延伸方向的矩形截面上设置微带交指电容21(如图6)，其中，第一金属片211和第二金属片212分别设置在矩形截面两个长边所在的内壁上。
在本实施方式中，其设置方式便于将微带交指电容21沿波导1的延伸方向调节其在波导中的位置，当然也便于调节手指对中手指200之间的间距m，来调节微带交指电容21形成的等效电容c。
通过调节微带交指电容21的等效电容来调节阻抗的原理为：分设在平行于波导1延伸方向的矩形截面的两个长边所在的内壁上的第一金属片211和第二金属片212使波导1传输微波的结构产生不连续性，由于这个不连续性，在波导1中的传输的单模电波的边界条件无法满足切向电场为零，为了抵消这些切向电场分量，在第一金属片211和第二金属片212边缘必然会激发出高次模。由于这些高次模电波对于选定的传输单模电波的波导1来说为截止波，因此这些高次模电波不能沿波导1传输，只能集中在金属片附近，相当于一个储能的电容器；微带交指电容21自身的材质与形状决定了其本身具有的电阻和分布电感；从而本实施例中可以通过调节微带交指电容21的电容值来调节阻抗。
当调节交指对中两个手指200之间的间距m变化时，微波高次模在第一金属片211和第二金属片212的金属面上的截止模式发生变化，两金属片之间的等效电容也随之变化。
根据本发明的一种实施方式，微波传输装置还包括第一调节机构22，第一调节机构22设置在矩形截面的第一长边101所在的内壁上，并与第一金属片211连接，能使第一金属片211沿波导1的延伸方向移动。
根据本实施方式，设置与第一金属片211连接的第一调节机构22，当第二金属片212固定时，通过第一调节机构22使第一金属片211沿波导1延伸方向移动，则带动第一金属片211相对于第二金属片21移动一定距离，实现了手指对中手指200的间距的调节；当第二金属片212也可以沿波导1延伸方向移动时，则既可以改变微带交指电容21在波导1中的位置，也可以改变交指对中手指200的间距。
根据本发明的一种实施方式，第一调节机构22包括：第一条形板221，第一条形板221沿波导1的延伸方向嵌入矩形截面的第一长边101所在的内壁，沿第一条形板221的长度方向开设有t型槽222，t型槽222包括水平槽2220和垂直于水平槽2220的竖直槽2221；第一调节杆223，第一调节杆223设置在水平槽2220内，第一金属片211的手指连接部201的至少一部分设置在竖直槽2221内，第一调节杆223的第一端与第一金属片211的手指连接部201连接，第一调节杆223能沿水平槽2220的延伸方向移动，以带动第一金属片211沿波导1延伸方向移动。
根据本实施方式，可以通过拉动第一调节杆223，带动第一金属片211沿波导1延伸方向移动，实现手指200间距的调节和/或微带交指电容21在波导1中位置的改变。
根据本发明的一种实施方式，第一调节机构22还包括第一驱动部(图中未示出)，第一驱动部与第一调节杆223的第二端连接，用于驱动第一调节杆223沿波导1的延伸方向移动。
第一调节机构22的设置，能带动第一金属片211沿波导1的延伸方向移动，从而实现在第二金属片212在波导1中的位置不变的情况下，第一金属片211相对第二金属片212位置移动，以调节第一金属片211手指200与第二金属片212手指200之间间距m，进而实现微带交指电容21等效电容的电容值调节，以便最终实现通过调节微带交指电容21的等效电容。当第二金属片212也可以沿波导1延伸方向移动时，则既可以改变微带交指电容21在波导1中的位置，也可以改变交指对中手指200的间距。
其中，第一驱动部可以采用电机或驱动手柄。第一驱动部采用电机则实现了自动调节，驱动手柄也可以实现驱动调节的作用。
根据本发明的一种实施方式，微波传输装置还包括第二调节机构23，第二调节机构23设置在矩形截面的第二长边102所在的内壁上，并与第二金属片212连接，能使第二金属片212沿波导1延伸方向移动。
其中，第二调节机构23包括：第二条形板231，第二条形板231沿波导1的延伸方向嵌入矩形截面的第二长边102所在的内壁，沿第二条形板231的长度方向开设有t形槽222，t型槽222包括水平槽2220和垂直于水平槽2220的竖直槽2221；第二调节杆232，第二调节杆232设置在水平槽2220内，第二金属片212的手指连接部201的至少一部分设置在竖直槽2221内，第二调节杆232的第一端与第二金属片212的手指连接部201连接，第二调节杆232能沿水平槽2220的延伸方向移动，以带动第二金属片212沿波导1延伸方向移动。
根据本发明的一种实施方式，第二调节机构23还包括第二驱动部(图中未示出)，第二驱动部与第二调节杆232的第二端连接，用于驱动第二调节杆232沿波导1的延伸方向移动。其中，第二驱动部可以采用电机或驱动手柄。
第二调节机构23的设置，能带动第二金属片212沿波导1的延伸方向移动，从而不仅实现了第一金属片211与第二金属片212之间的相对位置移动，以调节第一金属片211的手指200与第二金属片212的手指200之间的间距m；而且实现了第一金属片211和第二金属片212在波导1中的位置调节，即实现了微带交指电容21在波导1中的位置调节。
本实施例中通过设置第一调节机构22和第二调节机构23，能够实现微带交指电容21等效电容的调节和微带交指电容21在波导1中位置的调节，从而增大了阻抗匹配结构2的阻抗匹配范围，使半导体处理设备能够适用于更加宽泛的工作频率范围。
优选的，手指连接部201的至少一部分设置在竖直槽2221内，且与竖直槽2221的槽壁相贴合。如此设置，能够确保在阻抗调节好后，第一金属片211和第二金属片212在竖直槽2221内不会发生晃动且其在竖直槽2221内的位置也不容易发生改变，从而确保了该微波传输装置阻抗调节的稳定性，进而确保了其阻抗调节的准确性。
进一步优选的，第一条形板221、第二条形板231、第一调节杆223和第二调节杆232均为导体。如此设置，既能确保微波通过波导1正常传输，而且还能通过调节微带交指电容21，使阻抗匹配结构2输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构2输入端之后的阻抗相匹配。
实施例2：
本实施例提供一种微波传输装置，与实施例1中不同的是，本实施例中仅通过调节微带交指电容形成的等效电容，使沿微波传输方向上，阻抗匹配结构输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构输入端之后的阻抗相匹配。
相应地，微波传输装置仅包括第一调节机构或第二调节机构。
本实施例中调节机构的具体结构、微波传输装置的其他结构以及微波传输装置调节微带交指电容的等效电容的方法和原理与实施例1中相同，此处不再赘述。
实施例3：
本实施例提供一种微波传输装置，与实施例1和2不同的是，本实施例中仅通过调节微带交指电容在波导中的位置，使沿微波传输方向上，阻抗匹配结构输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构输入端之后的阻抗相匹配。
本实施例中微波传输装置的结构以及微波传输装置调节微带交指电容的等效电容的方法和原理与实施例1中相同，此处不再赘述。
实施例1-3的有益效果：通过使阻抗匹配结构采用微带交指电容，并通过对微带交指电容自身结构的设置和调整来调节其自身形成的等效电容,对沿微波传输方向上，阻抗匹配结构输入端之前的阻抗与阻抗匹配结构输入端之后的阻抗进行微调；和/或通过调节微带交指电容在波导中的位置,对沿微波传输方向上，阻抗匹配结构输入端之前的阻抗与所述阻抗匹配结构输入端之后的阻抗进行较大幅度的调整。从而使微波传输装置调节阻抗的范围相应增大，从而扩大了其适用的工作频率范围，拓展了微波传输装置的适用场景。
实施例4：
本实施例提供一种半导体处理设备，包括微波源、微波传输装置和负载，其中，微波传输装置采用实施例1-3任意一个中的微波传输装置。
通过采用实施例1-3任意一个中的微波传输装置，提高了微波在等离子体源中的吸收效率，提高了等离子体的稳定性和输出束流强度。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。