大气等离子体化学平坦化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种大气等离子体化学平坦化方法及装置，属于机械制造技术领域。本发明专利技术为解决现有CMP等全局平坦化方法存在的如加工选择性不高、去除速率不均、清洗困难等问题。方法在大气压下激发等离子体和活性原子，通过活性原子与工件表面原子间的化学反应实现材料的去处，高处形貌的反应速率大于低处形貌的反应速率，从而实现表面的平坦化。装置的水冷电极置于成型电极上方，并共同设置于保持架内，保持架下端面设有放电挡板，保持架与台座间形成气流缓冲间隙，成型电极下端面与水冷吸附工作台上端面间形成放电间隙，射频电源通过阻抗匹配器与电极连接。本发明专利技术适用于硅晶圆、碳化硅/蓝宝石衬底、光伏电池薄膜层等的平坦化加工。

【技术实现步骤摘要】
大气等离子体化学平坦化方法及装置
本专利技术隶属于机械制造领域，涉及一种大气等离子体化学平坦化方法及装置。
技术介绍
平坦化简单说就是在晶片的表面保持平整平坦的工艺。平坦化技术是超大规模集成电路(ULSI)制造、高性能LED元件制造、太阳能电池制造等领域加工衬底和层间处理的关键工艺，通过降低晶片表面或薄膜层上的微观不平度，提高光刻图形的准确性，进而提升元件性能和生产效率。目前，平坦化技术己应用在硅、碳化硅、氮化锗、蓝宝石、二氧化硅等多种材料的晶圆或薄膜层上。虽然目前已提出了多种平坦化技术，但化学机械抛光(CMP，ChemicalMechanicalPolishing)被认为是目前唯一可实现全局平坦化的方法，也是应用最广泛的平坦化技术。CMP是化学腐蚀作用与机械摩擦作用的结合，其通过比去除低处图形快的速度去除高处图形来获得平坦化的表面，但在实际应用中也存在一定缺陷，如：不易实现自动化控制、加工过程的选择性不高、大尺寸晶片去除速率不均、清洗困难等。大气等离子体化学加工通过等离子体激发高密度活性反应原子，待加工表面原子与反应原子发生化学反应，生成气态产物并离开表面，避免了表层/亚表层损伤和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大气等离子体化学平坦化方法，其特征在于：所述方法在大气压下对氦气等气体放电激发形成等离子体，通过等离子体激发四氟化碳等反应气体生成氟原子等活性反应原子，活性反应原子与工件表面原子发生化学反应生成气态产物，气态产物离开表面实现材料去除，该大气等离子体化学反应过程具有良好的选择性，工件表面上较高形貌的化学反应速率高于较低形貌的化学反应速率，因而表面微观不平度可以进一步降低，且通过过程精确控制可实现化学反应在整个反应界面上的均匀推进(各部分反应特性均一)，因而能够实现全局平坦化，另外，当对局部区域进行针对性放电加工时，也可实现局部平坦化。

【技术特征摘要】
1.一种大气等离子体化学平坦化方法，其特征在于：所述方法借助于大气等离体化学平坦化装置来实现；其中，所述装置包括放电挡板(16)以及成型电极(14)；所述方法在大气压下对氦气放电激发形成等离子体，通过等离子体激发四氟化碳生成活性反应原子，活性反应原子与工件表面原子发生化学反应生成气态产物，气态产物离开表面实现材料去除，工件表面上较高形貌的化学反应速率高于较低形貌的化学反应速率，由此进一步降低表面微观不平度；其中，所述放电挡板(16)的内孔形状与待加工工件一致；所述成型电极(14)下端面与工件表面平行，并将放电间隙(23)调整至预设范围，以通过过程精确控制实现化学反应在整个反应界面上的均匀推进，从而实现全局平坦化；当对局部区域进行针对性放电加工时，所述放电挡板(16)的内孔形状和尺寸与设定的放电区域的形状和尺寸相适配，且所述成型电极(14)下端面与工件表面平行，通过调整所述工件的位置使所述内孔的位置正对指定加工区域，以实现局部平坦化。2.一种大气等离子体化学平坦化装置，其特征在于：包括氦气瓶(1)、四氟化碳气瓶(2)、氧气瓶(3)、氦气质量流量控制器(4)、四氟化碳质量流量控制器(5)、氧气质量流量控制器(6)、混气阀(7)、进气孔(8)、台座(9)、调整垫片(10)、保持架(11)、水冷电极(12)、成型电极(14)、放电挡板(16)、阻抗匹配器(17)、射频电源(18)、接地线(19)、排气孔(20)、水冷吸附工作台(21)、密封槽(22)、微型真空泵(24)、循环水泵(25)、水槽(26)、定位挡块(27)，水冷电极(12)上设有上端盖(13)，水冷电极(12)设置在成型电极(14)上端面上，水冷电极(12)与成型电极(14)通过螺纹紧密连接后共同设置在保持架(11)内，保持架(11)下端面与成型电极(14)下端面处于同一平面内，放电挡板(16)通过螺纹固定在保持架(11)下端面上，水冷电极(12)、成型电极(14)、放电挡板(16)共同组成组合式电极，台座(9)内设有进气孔(8)和排气孔(20)，保持架(11)放置在台座(9)内，且保持架(11)与台座(9)同轴设置以保持气流缓冲间隙(15)的尺寸均匀，台座(9)与保持架(11)的轴向定位面间设有调整垫片(10)，成型电极(14)下端面须置于进气孔(8)和排气孔(20)下边缘的下方，保持架(11)设置在水冷吸附工作台(21)上端面上，水冷吸附工作台(21)上端面还设有环形密封槽(22)，水冷吸附工作台(21)主要分为两层，上层设有水冷室(21-1)、出水孔(21-2)、进水孔(21-3)，水冷室中部设有密封性良好的吸附孔(21-4)，进水孔(21-3)与循环水泵(25)连接，出水孔(21-2)与水槽(26)连接，循环水泵(25)放置在水槽(26)内，下层为负压气室(21-5)，负压气室(21-5)与吸附孔(21-4)连通，水冷吸附工作台(21)下端面的负压抽气孔与微型真空泵(24)连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巨帆，李兵，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44