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]由于电感耦合等离子体发生装置可以在较低工作气压下获得高密度的等离子体，而且结构简单，造价低，因此，其广泛地用于在等离子体加工设备产生等离子体。
[0003]图1为现有的一种等离子体加工设备的反应腔室的结构示意图。如图1所示，反应腔室I的腔体包括侧壁和底壁，其上方设有由绝缘材料制成的拱形顶盖2 ;线圈3环绕于拱形顶盖2的外侧，其通过第一匹配器5与第一电源4连接；第一电源4用于向线圈3加载射频功率，使线圈3在反应腔室I内产生电磁场，将反应腔室I内的工艺气体激发为等离子体；静电卡盘6设于反应腔室I的内部，其用于承载被加工工件，且其通过第二匹配器8与第二电源7连接；第二电源7用于向静电卡盘6加载射频功率，使静电卡盘6上产生偏压，吸引等离子体轰击被加工工件；在通常情况下，第二电源7加载至静电卡盘6上的射频功率与第一电源4加载至线圈3上的射频功率不相等。
[0004]在上述反应腔室I中，第一匹配器5用以使反应腔室I的负载阻抗和第一电源4的恒定输出阻抗达到共轭匹配，防止第一电源4输出的功率产生反射，从而使第一电源4输出的功率可以全部加在至线圈3上。与此类似，第二匹配器8使第一电源7输出的功率全部加在至静电卡盘6上。
[0005]在上述反应腔室I中，由于线圈3和静电卡盘6被加载不同的射频功率，其二者之间会产生容性耦合。在此情况下，第一电源4加载至线圈3上的射频功率会通过容性耦合作用依次经反应腔室1、静电卡盘6、第二匹配器8到达第二电源7，对第二电源7的输出功率产生干扰，使第二电源7的输出功率不稳定。与上述过程类似，第二电源7加载至静电卡盘6上的射频功率也会对第一电源4产生干扰,使第一电源4的输出功率不稳定。显然,这样会影响反应腔室I内的等离子体参数的稳定性，进而会影响工艺效果，导致良品率降低。同时，在上述对第一电源4和第二电源7的干扰较严重时，第一电源4、第二电源7还会因此而损坏；第一匹配器5和第二匹配器8受到的损耗也会因此而增大，从而使其工作寿命缩短。
[0006]图2为现有的另一种等离子体加工设备的反应腔室的结构示意图。如图2所示，该等离子体加工设备包括反应腔室10，其顶部上方设有感应线圈11，感应线圈11通过第一匹配器13与第一电源12连接；第一电源12用于向感应线圈11加载射频功率，将反应腔室10内的工艺气体激发为等离子体。反应腔室10内设有用于承载被加工工件的静电卡盘14，该静电卡盘14与滤波网络15连接。如图3所示，滤波网络15包括高通滤波网络150和低通滤波网络151，其中，高通滤波网络150与静电卡盘14连接，并通过高频匹配器16与高频电源17连接；低通滤波网络151与静电卡盘14连接，并通过低频匹配器18和低频电源19连接。
[0007]如图3所不,高通滤波网络150包括第一电容Cl和第一电感LI,第一电容Cl和第一电感LI的输入端连接至高频匹配器16,第一电容Cl的输出端与静电卡盘14连接,第一电感LI的输出端接地；低通滤波网络151包括第二电容C2和第二电感L2，第二电感L2和第二电容C2的输入端连接至低频匹配器18，第二电感L2的输出端与静电卡盘14连接，第二电容C2的输出端接地。上述高通滤波网络150和低通滤波网络152可以避免高频电源17、低频电源19的输出功率与第一电源12的输出功率之间的相互干扰,但在实际应用中，由于高通滤波网络150和低通滤波网络151分别设置于高频匹配器16与静电卡盘14之间以及低频匹配器18与静电卡盘14之间，这使得高通滤波网络150和低通滤波网络151中的电容和电感需要承受非常大的电压和电流，因此，高通滤波网络150和低通滤波网络151中的电容元件须采用耐压耐流较大的真空电容，电感元件须采用耐压耐流较大的线绕电感器，这无疑使滤波网络15的体积增大，成本增高。此外，如图3所示，高通滤波网络150和低通滤波网络151中的滤波电路为L型，这使得高通滤波网络150和低通滤波网络151的有效带宽较窄，带内插入损耗较大，且带外抑制性能较低。
【发明内容】
[0008]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，其可以避免与线圈连接的第一电源输出的第一功率的频率信号对与承载装置连接的第二电源产生干扰，以及避免第二电源输出的第二功率的频率信号对第一电源产生干扰；并且在上述过程中，使第一匹配器和第二匹配器内的电感元件和电容元件承受较小的电压和电流。
[0009]为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，其顶部上方设有线圈，所述线圈通过第一匹配器与第一电源连接，所述第一电源用于向所述线圈加载第一功率，反应腔室内部设有承载装置，所述承载装置通过第二匹配器与第二电源连接，所述第二电源用于向所述承载装置加载第二功率，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传感器、第一控制器、第一匹配网络和第一滤波网络；其中，所述第一传感器与所述第一电源连接，用于获取第一电源的输出参数，以及根据上述输出参数，计算出所述第一匹配网络与所述第一电源的恒定输出阻抗共轭匹配时的输入阻抗值以及控制所述第一匹配网络达到该输入阻抗值所需的控制参数，并将所述控制参数发送给所述第一控制器；所述第一控制器根据所述控制参数调整所述第一匹配网络的输入阻抗，使其与第一电源的恒定输出阻抗达到共轭匹配；所述第一滤波网络连接于所述第一传感器和所述第一匹配网络之间，其用以使所述第一电源输出的第一功率的频率信号通过，并阻止所述第二电源输出的第二功率的频率信号通过，避免所述第二功率的频率信号对第一传感器和第一电源产生干扰；所述第二匹配器包括第二传感器、第二控制器、第二匹配网络和第二滤波网络；其中，所述第二传感器与所述第二电源连接，用于获取第二电源的输出参数，以及根据上述输出参数，计算出所述第二匹配网络与所述第二电源的恒定输出阻抗共轭匹配时的输入阻抗值以及控制所述第二匹配网络达到该输入阻抗值所需的控制参数，并将所述控制参数发送给所述第二控制器；所述第二控制器根据所述控制参数调整所述第二匹配网络的输入阻抗，使其与第二电源的恒定输出阻抗达到共轭匹配；所述第二滤波网络连接于所述第二传感器和所述第二匹配网络之间，其用以使所述第二电源输出的第二功率的频率信号通过，并阻止所述第一电源输出的第一功率的频率信号通过，避免所述第一功率的频率信号对第二传感器和第二电源产生干扰。
[0010]其中，所述第一电源为低频电源，所述第一滤波网络为低通滤波网络；所述第二电源为高频电源，所述第二滤波网络为高通滤波网络。
[0011]其中，所述第一滤波网络包括第一电感、第二电感、第一电容和第二电容；其中，所述第一电感和第二电感串联，其串联电路的两端分别与所述第一传感器和第一匹配网络连接；所述第一电容和第二电容并联，其并联电路的一端连接于所述第一电感和第二电感之间，另一端接地；所述第二滤波网络包括第三电感、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容；其中，所述第三电容和第四电容并联，所述第五电容和第六电容并联，且上述两个并联电路之间串联，其二者形成的串联电路的两端分别于所述第二传感器和第二匹配网络连接；所述第三电感的一端连接于所述第三电容、第四电容形成的并联电路和所述第五电容、第六电容形成的并联电路之间，另一端接地