表面波等离子体加工设备制造技术

本发明专利技术提供一种表面波等离子体加工设备，其包括微波源和传输匹配机构，该传输匹配机构包括一体式结构的基片集成波导，该基片集成波导沿微波的传输方向依次分为多个功能区域，且在不同的功能区域中形成不同的波导结构，以实现不同的功能。本发明专利技术提供的表面波等离子体加工设备，其具有体积和重量小、能量损耗低、互耦效应低、边界条件连续的优点，从而不仅降低了微波匹配难度，而且简化了设备结构，降低了加工难度，从而降低了加工成本。

Surface wave plasma processing equipment

The invention provides a surface wave plasma processing equipment, which comprises a microwave source and a transmission matching mechanism. The transmission matching mechanism comprises an integrated substrate integrated waveguide, which is divided into several functional regions in turn along the transmission direction of microwave and forms different waveguide junctions in different functional regions. Construct to achieve different functions. The surface wave plasma processing equipment provided by the invention has the advantages of small volume and weight, low energy loss, low mutual coupling effect and continuous boundary conditions, which not only reduces the difficulty of microwave matching, but also simplifies the structure of the equipment, reduces the processing difficulty and reduces the processing cost.

【技术实现步骤摘要】
表面波等离子体加工设备
本专利技术涉及微电子
，具体地，涉及一种表面波等离子体加工设备。
技术介绍
目前，等离子体加工设备被广泛地应用于集成电路或MEMS器件的制造工艺中。等离子体加工设备包括电容耦合等离子体加工设备、电感耦合等离子体加工设备、电子回旋共振等离子体加工设备和表面波等离子体加工设备等。其中，表面波等离子体加工设备相对其他等离子体加工设备而言，可以获得更高的等离子体密度、更低的电子温度，且不需要增加外偏置磁场，因此表面波等离子体加工设备成为最先进的等离子体设备之一。图1为现有的表面波等离子体加工设备的结构示意图。如图1所示，表面波等离子体加工设备主要包括电源1、微波源(磁控管)2、传输匹配机构、天线机构10和反应腔室11。其中，在反应腔室11内设置有支撑台12，用以支撑基片13。传输匹配机构包括调谐器3、环形器4、负载5、定向耦合器6、匹配器7、传输波导8和馈电同轴探针9。在进行工艺时，由微波源2提供的微波能量通过传输匹配机构传输，并通过天线机构10馈入在反应腔室11，以激发形成等离子体。上述传输匹配机构中的调谐器3、环形器4、负载5、定向耦合器6、匹配器7和传输波导8均使用金属波导结构。由于受到金属波导自身重量及机械结构特点的制约，上述各个部件需要分开加工，然后使用机械连接件固定连接，这导致传输匹配机构的体积和重量较大，而且对机械加工的精度要求很高，从而导致机构整体设计复杂、加工成本较高。同时，在两个部件连接的地方，由于加工公差及安装误差的存在不能保证两个部件完全正对，这不仅导致能量损耗增加，互耦效应明显，而且微波在经过两个部件的连接处时，边界条件明显发生变化，不连续，从而给后段的微波匹配带来困难。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种表面波等离子体加工设备，其具有体积和重量小、能量损耗低、互耦效应低、边界条件连续的优点，从而不仅降低了微波匹配难度，而且简化了设备结构，降低了加工难度，从而降低了加工成本。为实现本专利技术的目的而提供一种表面波等离子体加工设备，包括微波源和传输匹配机构，所述传输匹配机构包括一体式结构的基片集成波导，所述基片集成波导沿微波的传输方向依次分为多个功能区域，且在不同的所述功能区域中形成不同的波导结构，以实现不同的功能。优选的，所述基片集成波导包括介质基板，所述介质基板包括彼此相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面上均覆盖有第一金属层；并且，在所述介质基板中设置有多个贯穿其厚度的多个通孔，在所述通孔的孔壁覆盖有第二金属层，所述第二金属层的两端分别与所述第一表面和第二表面上的所述第一金属层电接触；所述波导结构由多个所述通孔排列形成。优选的，多个所述功能区域中的所述波导结构沿所述微波的传输方向依次实现调谐器、环形器、耦合器、匹配器和传输波导的功能。优选的，在实现所述调谐器的功能的所述功能区域中，所述波导结构为第一波导；所述第一波导具有微波馈入端，用以供所述微波源向所述第一波导内馈入微波能量。优选的，所述微波馈入端与所述第一波导的前端在所述微波的传输方向上的间距为波导波长的四分之一；所述微波馈入端与所述第一波导的后端在所述微波的传输方向上的间距为波导波长的二分之一。优选的，在实现所述环形器的功能的所述功能区域中，所述波导结构为第二波导，所述第二波导包括第一支路、第二支路和第三支路，其中，所述第二支路和所述第三支路的前端均与所述第一支路的后端连接，并且所述第二支路和所述第三支路相对于所述第一支路朝向远离彼此的方向倾斜；在所述第二支路的后端连接有用于吸收反射功率的负载；在所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路的连接处设置有永磁体，用于形成能够将所述反射功率偏转至所述第二支路，且将入射功率偏转至所述第三支路的偏置磁场。优选的，在实现所述耦合器的功能的所述功能区域中，所述波导结构为第三波导；在所述第三波导中设置有用于检测入射功率和反射功率的装置。优选的，在实现所述匹配器的功能的所述功能区域中，所述波导结构为第四波导；在所述第四波导中沿垂直于所述微波的传输方向插入有一个或多个调节螺钉，且所述多个调节螺钉沿所述微波的传输方向间隔设置。优选的，在实现所述传输波导的功能的所述功能区域中，所述波导结构为第五波导；所述第五波导具有输出端，用于输出微波能量。优选的，所述输出端与所述第五波导的后端在所述微波的传输方向上的间距为波导波长的四分之一。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的表面波等离子体加工设备，其传输匹配机构包括一体式结构的基片集成波导，该基片集成波导沿微波的传输方向依次分为多个功能区域，且在不同的功能区域中形成不同的波导结构，以实现不同的功能。由于基片集成波导为一体式结构，而无需将不同功能的波导结构分开加工，然后使用机械连接件固定连接，因此，基片集成波导的体积和重量较小，且结构简单，从而简化了设备结构，降低了加工难度，从而降低了加工成本。同时，利用上述一体式结构的基片集成波导传输微波具有能量损耗低、互耦效应低和边界条件连续的优点，从而降低了微波匹配难度。附图说明图1为现有的表面波等离子体加工设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的表面波等离子体加工设备的结构示意图；图3为一种基片集成波导的结构图；图4为本专利技术实施例采用的基片集成波导的俯视图；图5为图4中基片集成波导的实现调谐器的功能的功能区域；图6为图4中基片集成波导的实现环形器的功能的功能区域；图7为图4中基片集成波导的实现耦合器的功能的功能区域；图8A为图4中基片集成波导的实现匹配器的功能的功能区域；图8B为沿图8A中A-A线的剖视图；图9为图4中基片集成波导的实现传输波导的功能的功能区域。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的表面波等离子体加工设备进行详细描述。图2为本专利技术实施例提供的表面波等离子体加工设备的结构示意图。请参阅图2，表面波等离子体加工设备主要包括电源21、微波源22、传输匹配机构、天线机构27和反应腔室28。其中，在反应腔室28内设置有支撑台30，用以支撑基片29。在进行工艺时，由微波源22提供的微波能量通过传输匹配机构传输，该传输匹配机构通过金属探针26将微波能量馈入天线机构27，再由天线机构27将微波能量馈入在反应腔室11，以激发形成等离子体。该天线机构27包括设置在反应腔室11顶部的天线腔体，在该天线腔体内由上而下依次设置有缝隙板、滞波板和介质窗。上述传输匹配机构包括一体式结构的基片集成波导23。基片集成波导(SubstrateIntegratedWaveguide，SIW)是利用金属通孔在介质基片上实现微波的场传播的一种传输机构。在本实施例中，如图3所示，基片集成波导包括介质基板231，该介质基板231包括彼此相对的第一表面(上表面)和第二表面(下表面)，在该第一表面和第二表面上覆盖有第一金属层232；并且，在介质基板231中设置有多个贯穿其厚度的多个通孔233，且对该通孔233的孔壁做金属化处理，形成覆盖整个孔壁第二金属层，该第二金属层的两端分别与上述第一表面和第二表面上的第一金属层232电接触。多个通孔233密集排布，且沿微波的传输方向依次排成不同的形状，以实现不同的功能。当相邻的两个通孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面波等离子体加工设备，包括微波源和传输匹配机构，其特征在于，所述传输匹配机构包括一体式结构的基片集成波导，所述基片集成波导沿微波的传输方向依次分为多个功能区域，且在不同的所述功能区域中形成不同的波导结构，以实现不同的功能。

【技术特征摘要】
1.一种表面波等离子体加工设备，包括微波源和传输匹配机构，其特征在于，所述传输匹配机构包括一体式结构的基片集成波导，所述基片集成波导沿微波的传输方向依次分为多个功能区域，且在不同的所述功能区域中形成不同的波导结构，以实现不同的功能。2.根据权利要求1所述的表面波等离子体加工设备，其特征在于，所述基片集成波导包括介质基板，所述介质基板包括彼此相对的第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面上均覆盖有第一金属层；并且，在所述介质基板中设置有多个贯穿其厚度的多个通孔，在所述通孔的孔壁覆盖有第二金属层，所述第二金属层的两端分别与所述第一表面和第二表面上的所述第一金属层电接触；所述波导结构由多个所述通孔排列形成。3.根据权利要求1或2所述的表面波等离子体加工设备，其特征在于，多个所述功能区域中的所述波导结构沿所述微波的传输方向依次实现调谐器、环形器、耦合器、匹配器和传输波导的功能。4.根据权利要求3所述的表面波等离子体加工设备，其特征在于，在实现所述调谐器的功能的所述功能区域中，所述波导结构为第一波导；所述第一波导具有微波馈入端，用以供所述微波源向所述第一波导内馈入微波能量。5.根据权利要求4所述的表面波等离子体加工设备，其特征在于，所述微波馈入端与所述第一波导的前端在所述微波的传输方向上的间距为波导波长的四分之一；所述微波馈入端与所述第一波导的后端在所述微波的传输方向上的间距为波导波长的二分之一。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春明，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11