干法刻蚀装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例提供了一种干法刻蚀装置和方法，其中干法刻蚀装置，包括真空反应腔室，所述真空反应腔室内设置有由转动组件带动的工件盘和向刻蚀区发射等离子体的等离子体激发源，所述刻蚀区覆盖工件盘的轴心且位于轴心的一侧，所述等离子体激发源和刻蚀区之间设置有等离子体密度修正系统。本申请利用等离子体激发源的均匀区对转动到刻蚀区内的工件进行刻蚀，刻蚀时转动工件盘，使得工件围绕工件盘的圆心转动使得工件上个位置依次经过刻蚀区进行刻蚀，本实施例中刻蚀区不需要覆盖整个工件，仅仅覆盖工件的部分即可对工件进行分区刻蚀，相对于传统干法刻蚀系统可以大大降低装置的体积。的体积。的体积。

【技术实现步骤摘要】
干法刻蚀装置和方法


[0001]本专利技术涉及刻蚀领域，具体而言，涉及一种干法刻蚀装置和方法。

技术介绍

[0002]干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术。当气体以等离子体形式存在时，等离子体中的气体活性自由基化学活性比常态下的气体时要强很多，根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快地与材料进行反应，实现刻蚀去除的目的；还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的。
[0003]现有的反应离子刻蚀RIE设备刻蚀面积增大后(直径500mm以上)，面临刻蚀气体分布不均、稳定性一致性差等难题，难以实现大面积微纳结构图形的均匀刻蚀传递。而在大腔体下由于气体扩散延迟效应影响，导致刻蚀残留反应气体滞留刻蚀区域内，难以形成动态平衡的大面积均匀气体组分，造成基片边缘与中心的刻蚀速率相差很大，所以缩小刻蚀设备腔体体积有助于基片的均匀刻蚀。
[0004]对于大口径的工件，现有技术中存在等离子体激发源和工件之间发生相对移动以便对工件进行分区刻蚀的刻蚀装置，但该装置也存在如下问题：若等离子体激发源固定工件移动，则需要刻蚀腔的体积比较大，刻蚀腔的覆盖面积至少是工件的两倍；若工件不动等离子体激发源移动，由于等离子激发源组成部件相对复杂，移动过程中还需要保证刻蚀腔的密封性，增加了刻蚀设备的加工难度，提高了加工成本。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的包括，例如，提供了一种干法刻蚀装置和方法，其能够减小刻蚀装置的体积，尤其方便一些大口径工件的加工。
[0007]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种干法刻蚀装置，包括真空反应腔室，真空反应腔室内设置有由转动组件带动的工件盘、刻蚀区和向刻蚀区发射等离子体的等离子体激发源，刻蚀区覆盖工件盘的轴心且位于轴心的一侧，等离子体激发源和刻蚀区之间设置有等离子体密度修正系统。
[0009]在可选的实施方式中，等离子体密度修正系统包括修正栅网和带动修正栅网转动和移动的运动组件；
[0010]优选地，沿远离工件盘轴线的方向，修正栅网的网孔覆盖率逐渐减小；
[0011]优选地，修正栅网和工件盘之间的夹角为0～75
°
；
[0012]优选地，修正栅网为金属材质或高分子材料。
[0013]在可选的实施方式中，真空反应腔室内设置有压力监测装置和真空获得设备；
[0014]优选地，还设置有用于根据压力监测装置监测到的压力控制真空获得设备阀门开
启口径的压力控制器；
[0015]优选地，压力控制器为PID控制器；
[0016]优选地，真空获得设备有四台以上，四台以上真空获得设备均匀分布在等离子体激发源四周。
[0017]在可选的实施方式中，真空泵的出气口上连接有尾气处理装置，尾气处理装置内设置有过滤器，过滤器与尾气接触的位置设置有防腐涂层；
[0018]优选地，防腐涂层为聚四氟乙烯涂层。
[0019]在可选的实施方式中，真空反应腔室内设置有温度监测装置和换热器；
[0020]优选地，还设置有用于根据温度监测装置监测到的温度控制换热器开关的温度控制器；
[0021]优选地，温度控制器为PID控制器。
[0022]在可选的实施方式中，等离子体激发源上设置有能够带动等离子体激发源在X、Y、Z三个方向移动的移动组件；
[0023]等离子体激发源中与蚀刻气体或等离子体接触的部件均为双相不锈钢材质；
[0024]等离子体激发源和刻蚀区在Z轴方向上的距离在20～100cm之间。
[0025]在可选的实施方式中，转动组件包括电机、与电机动力输出轴连接的转轴，工件盘安装在转轴上；
[0026]优选地，电机位于真空反应腔室，真空反应腔室上设置有用于转轴穿出的避让孔，避让孔和转轴之间设置有密封结构。
[0027]在可选的实施方式中，还包括吹扫装置，吹扫装置包括气源、与气源连接的气管和连接在气管上的吹扫口，吹扫口朝向工件盘设置。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种利用前述实施方式装置的干法刻蚀方法，将待刻蚀基片置于工件盘上，驱动工件盘，充入刻蚀气体，启动等离子体激发源，对基片进行刻蚀微纳加工；刻蚀前或刻蚀中调整等离子体密度修正系统对等离子体激发源发射的等离子体密度进行修正。
[0029]在可选的实施方式中，启动等离子体激发源后，在气压和等离子体辉光稳定后，逐渐加大等离子体激发源的功率至指定范围，对基片进行刻蚀微纳加工；
[0030]优选地，充入刻蚀气体之前，先充入惰性气体对真空反应腔室内的流动气氛进行置换，置换完成后停止充入惰性气体；
[0031]真空反应腔室压力为3
×
10
‑2～3
×
10
‑1Pa；
[0032]优选地，真空反应腔室内温度为80
‑
120℃；
[0033]优选地，工件盘转速0～50r/min；
[0034]优选地，刻蚀完成后，开启吹扫装置，吹扫气体的流量为0～1scm/h。
[0035]本专利技术实施例的有益效果包括，例如：
[0036]刻蚀时转动工件盘，使得工件围绕工件盘的圆心转动使得工件上个位置依次经过刻蚀区进行刻蚀，本实施例中刻蚀区不需要覆盖整个工件，仅仅覆盖工件的部分即可对工件进行分区刻蚀，相对于传统干法刻蚀系统可以大大降低装置的体积，尤其对于大口径工件，可以显著降低装置的体积。但是同时，本申请的装置和方法也可以用于小口径工件的加工，适用范围更广。
[0037]本申请利用等离子体激发源的均匀区对转动到刻蚀区内的工件进行刻蚀，但是对于工件而言，单位面积经过离子源均匀区的时间随着与工件盘轴线距离的增加而减小，因此会造成工件刻蚀的不均匀性，因此在等离子体激发源和刻蚀区之间设置有等离子体密度修正系统，可同时修正等离子体激发源的等离子密度和旋转工件不同位置的等离子密度，进而调控大口径基片的刻蚀均匀性。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0039]图1为本申请中干法刻蚀装置的结构示意图。
[0040]图标：100
‑
干法刻蚀装置；110
‑
真空反应腔室；120
‑
工件盘；121
‑
转动组件；130
‑
等离子体激发源；131
‑
气体储罐；140
‑
修正栅网140；150
‑
压力监测装置；151<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法刻蚀装置，其特征在于，包括真空反应腔室，所述真空反应腔室内设置有由转动组件带动的工件盘、刻蚀区和向刻蚀区发射等离子体的等离子体激发源，所述刻蚀区覆盖工件盘的轴心且位于所述轴心的一侧，所述等离子体激发源和刻蚀区之间设置有等离子体密度修正系统。2.根据权利要求1所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述等离子体密度修正系统包括修正栅网和带动所述修正栅网转动和移动的运动组件；优选地，沿远离工件盘轴线的方向，所述修正栅网的网孔覆盖率逐渐减小；优选地，所述修正栅网和工件盘之间的夹角为0～75
°
；优选地，所述修正栅网为金属材质或高分子材料。3.根据权利要求1所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述真空反应腔室内设置有压力监测装置和真空获得设备；优选地，还设置有用于根据压力监测装置监测到的压力控制真空获得设备阀门开启口径的压力控制器；优选地，压力控制器为PID控制器；优选地，所述真空获得设备有四台以上，四台以上所述真空获得设备均匀分布在等离子体激发源四周。4.根据权利要求3所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述真空获得设备的出气口上连接有尾气处理装置，所述尾气处理装置内设置有过滤器，所述过滤器与尾气接触的位置设置有防腐涂层；优选地，所述防腐涂层为聚四氟乙烯涂层。5.根据权利要求1所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述真空反应腔室内设置有温度监测装置和换热器；优选地，还设置有用于根据温度监测装置监测到的温度控制换热器开关的温度控制器；优选地，温度控制器为PID控制器。6.根据权利要求1所述的干法刻蚀装置，其特征在于，所述等离子体激发源上设置有能够带动等离子体激发源在X、Y、Z三个方向移动的移动组件；优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国浩，
申请(专利权)人：北京金派尔电子技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：