一种离子束刻蚀系统技术方案

本发明专利技术公开一种离子束刻蚀系统，包括刻蚀腔体和刻蚀电极，还包括电极变位装置，用于使所述电极在所述刻蚀腔体内变化工作位置，所述电极变位装置包括动密封机构、电极动平衡配重机构、电极变位传动机构、以及电极变位驱动机构，所述刻蚀腔体包括腔室以及与所述腔室相连接的腔盖，所述腔室呈不规则形状。本发明专利技术的优点在于，可以实现对晶片的多角度刻蚀。另外，通过对刻蚀腔体的腔室形状进行特殊设计，能够节省占地空间，方便与其他外界设备连接，大幅度提高刻蚀工作效率。

An ion beam etching system

The invention discloses an ion beam etching system, including etching and etching cavity electrode includes an electrode displacement device, used to make the electrode in the etching cavity change position, the electrode displacement device comprises a drive electrode sealing mechanism, balancing weight mechanism, a transmission mechanism, electrode and electrode a driving mechanism, wherein the etch chamber comprises a chamber, and the chamber is connected with the cavity cover, the chamber is irregular. The advantage of the invention is that the multi angle etching of the wafer can be realized. Besides, the special design of the chamber shape of the etching cavity can save the occupied space and facilitate the connection with other external devices, thus greatly improving the etching efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种离子束刻蚀系统
本专利技术属于半导体刻蚀
，尤其涉及一种离子束刻蚀系统。
技术介绍
随着半导体器件的发展，晶片图形精度越来越高，常规的湿法腐蚀由于难以避免的横向钻蚀，已经不能满足高精度细线条图形刻蚀的要求，于是逐步发展了一系列干法刻蚀技术。应用比较普遍的有等离子刻蚀、反应离子刻蚀、二极溅射刻蚀、离子束刻蚀。等离子刻蚀和反应离子刻蚀都离不开反应气体，刻蚀不同材料需要不同的反应气体及组分，需要不同的激励方式和激励条件。反应气体一般是氯化物或氟化物，还有的材料很难找到合适的反应气体，如Pt往往采用纯物理作用的二极溅射刻蚀或者离子束刻蚀。离子束刻蚀是由一个离子源提供离子，离子能量低密度大，对基片损伤小，刻蚀速率快。由于离子束刻蚀对材料无选择性，特别适用于一些对化学研磨、电介研磨难以减薄的材料的减薄。另外，离子束刻蚀是各向异性腐蚀，所以图形转移精度高，细线条的线宽损失小，离子束刻蚀只使用氩气即可，不需要反应气体，工艺安全，对环境污染小，运转成本低，尤其适于采用化学方法难以刻蚀的材料及精密的超薄膜刻蚀。在半导体器件及晶片等的制造工艺中，刻蚀工艺是众多工艺中最频繁被采用的。集成电路制造的刻蚀工艺中，会部分或者全部刻蚀或者去除掉晶片上的某些材料。在所有的刻蚀工艺中，等离子体刻蚀以及离子束刻蚀(IBE)工艺越来越重要。尤其是随着晶片集成度提高，关键尺寸缩小，高选择比以及精确的图形转移等工艺需求的提高，更突显了等离子体刻蚀和离子束刻蚀的优点。随着晶片关键结构从平面转向3D结构(例如：逻辑器件中的鳍式场效应晶体管(FinFET)结构)、先进存储器结构(例如：磁存储器(MRAM)和阻变存储器(ReRAM))这些器件结构对刻蚀工艺要求的精确度、重复性及工艺质量要求的越来越高。同时磁存储器这些器件制造过程中，有许多种特殊的金属材料及金属化合物材料需要使用刻蚀工艺。同时在等离子体刻蚀工艺过程中产生的刻蚀反应副产物大部分也是金属或者富含金属的薄膜。另外，部分刻蚀工艺过后的图形侧壁不陡直也需要工艺来补充修饰，通过实验观察发现离子束刻蚀过程中的离子溅射对以上三种问题可以进行极大的改进。同时，研究者还要注意到使用离子束刻蚀有可能会对已有的器件或者晶片结构造成损伤。因此迫切需要设计一种改进形式的离子束刻蚀系统来解决在先进器件制作过程中面临的此类问题。目前存在的离子束刻蚀系统的真空腔体均为比较规则的圆柱形或矩形，该种形状占据空间比较大，比较笨重，其圆柱或矩形截面的腔体上与外界其他设备相连的面均为前后的两个平面，该平面的尺寸由圆柱面的直径来决定。在现有的设计中该部分腔体的体积都比较庞大，圆柱面直径也很大，因此导致前后两个平面在左后方向的空间里占地很大。当设备在该面上与外部占地空间也很大且具有两端向设备方向弯曲延伸的特征的设备部件连接时，两种设备之间很大可能会存在干涉，这就导致该离子束刻蚀系统使用时受诸多限制，从而在与外界其他设备相连时受到比较多的限制。
技术实现思路
为了解决现有技术中刻蚀系统容易对器件或晶片结构造成损伤，刻蚀图案精确度不高，占据空间大，工作时与其他设备相连受限制较多的技术缺陷，本专利技术提供了一种离子束刻蚀系统，实现的目的为，占据空间合理，工作时方便与其他设备相连接，能够多角度进行刻蚀。为了实现上述目的，本专利技术提供一种离子束刻蚀系统，包括刻蚀腔体和刻蚀电极，还包括电极变位装置，用于使所述电极在所述刻蚀腔体内变化工作位置，所述电极变位装置包括动密封机构、电极动平衡配重机构、电极变位传动机构、以及电极变位驱动机构。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，所述刻蚀腔体包括腔室以及与所述腔室相连接的腔盖，所述腔室呈不规则形状。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，所述腔室包括局部圆筒体、侧板、锥形过渡部和底板，所述侧板在侧方将所述局部圆筒体封闭，所述底板通过所述锥形过渡部与所述局部圆筒体的其中一端连接并将所述局部圆筒体的所述一端封闭。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，在所述侧板上开设有用于安装离子源的圆形孔，在所述底板上开设有用于衬底传输机构出入的矩形窗口。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，在所述腔室的所述局部圆筒体上焊接端面法兰，在所述端面法兰上开设密封槽，所述腔盖与所述腔室通过由密封圈和所述密封槽构成的静密封结构连接。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，所述动密封机构安装于所述腔盖上，所述动密封机构是磁流体密封装置。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，所述电极变位传动机构包括摇臂、过渡轴、和联轴器，所述摇臂安装于所述腔室内部，所述摇臂的一端与所述刻蚀电极连接，所述摇臂的另一端与伸入到所述腔室内部的转子相连接。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，所述电极变位驱动机构是电机、电缸或气缸。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，所述电极动平衡配重机构包括配重板和配重块，所述配重板固定在靠近过渡轴位置处的转子上，所述配重块沿着转子的纵轴方向固定在所述配重板上。本专利技术的离子束刻蚀系统中，优选为，所述刻蚀电极的能够定位于三个以上的工作位置进行刻蚀。附图说明图1为本专利技术的离子束刻蚀系统的横截面剖视图；图2为本专利技术的离子束刻蚀系统的配重板在转动过程中的三个位置示意图；图3为本专利技术的离子束刻蚀系统的电极组件的三个位置示意图；图4为本专利技术的离子束刻蚀系统的刻蚀腔体的内部结构立体示意图；图5为本专利技术的离子束刻蚀系统的刻蚀腔体的外部结构立体示意图。图中：1～刻蚀腔体；2～刻蚀电极；3～动密封机构；4～电极动平衡配重机构；5～电极变位传动机构；6～电极变位驱动机构；7～腔室；8～腔盖；9～定子；10～转子；11～摇臂；12～过渡轴；13～联轴器；14～配重板；15～配重块；16～通孔；17～配重板轴上位置；18～配重板平轴位置；19～配重板轴下位置；20～电极轴下位置；21～电极平轴位置；22～电极轴上位置；23～局部圆筒体；24～侧板；25～锥形过渡部；26～底板；27～圆形孔；28～矩形窗口；29～密封槽。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“垂直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。本专利技术中的“电机”，除了有特殊说明，均表示电动机。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。图1为本专利技术的离子束刻蚀系统的横截面剖视图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子束刻蚀系统，包括刻蚀腔体和刻蚀电极，其特征在于，还包括电极变位装置，用于使所述刻蚀电极在所述刻蚀腔体内变化工作位置，所述电极变位装置包括动密封机构、电极动平衡配重机构、电极变位传动机构、以及电极变位驱动机构。

【技术特征摘要】
1.一种离子束刻蚀系统，包括刻蚀腔体和刻蚀电极，其特征在于，还包括电极变位装置，用于使所述刻蚀电极在所述刻蚀腔体内变化工作位置，所述电极变位装置包括动密封机构、电极动平衡配重机构、电极变位传动机构、以及电极变位驱动机构。2.根据权利要求1所述的离子束刻蚀系统，其特征在于，所述刻蚀腔体包括腔室以及与所述腔室相连接的腔盖，所述腔室呈不规则形状。3.根据权利要求2所述的离子束刻蚀系统，其特征在于，所述腔室包括局部圆筒体、侧板、锥形过渡部和底板，所述侧板在侧方将所述局部圆筒体封闭，所述底板通过所述锥形过渡部与所述局部圆筒体的其中一端连接并将所述局部圆筒体的所述一端封闭。4.根据权利要求2所述的离子束刻蚀系统，其特征在于，在所述侧板上开设有用于安装离子源的圆形孔，在所述底板上开设有用于衬底传输机构出入的矩形窗口。5.根据权利要求2所述的离子束刻蚀系统，其特征在于，在所述腔室的所述局部圆筒体上焊接端面法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，胡冬冬，刘训春，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32