本发明专利技术提供了一种等离子体刻蚀装置及一种刻蚀碳膜的方法，所述等离子刻蚀装置在刻蚀仓内部设置有加热盘、射频线圈以及位于两者之间的且具有贯穿上下表面的孔的多孔挡板；所述装置通过使等离子体穿过多孔挡板再轰击到待刻蚀物上，来调整并优化等离子的刻蚀强度和作用，平衡刻蚀中心与刻蚀边缘的刻蚀效果，使刻蚀更加平稳而均匀，进而可以精准控制刻蚀过程，在有效去除刻蚀目标的同时，防止过度刻蚀，有效保护衬底。进一步地，本发明专利技术通过配有翻转机构和/或伸缩机构来控制多孔挡板，实现其对等离子体阻挡作用的打开或关闭，进而可以选择性地使用多孔挡板或不使用多孔挡板来进行刻蚀，以形成更加灵活且具有针对性的刻蚀工艺过程。程。程。
【技术实现步骤摘要】
一种等离子体刻蚀装置及一种刻蚀碳膜的方法
[0001]本专利技术属于半导体器件制造领域，涉及一种膜的加工设备和加工工艺，尤其涉及一种等离子体刻蚀装置及一种刻蚀碳膜的方法。
技术介绍
[0002]化学机械抛光是一种常见的去除碳膜的衬底表面处理方法，其是在大气环境下，将待抛光衬底在一定的压力及抛光液（由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液）的下，相对于一个抛光垫作旋转运动，借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对衬底表面碳膜的去除，并获得光洁衬底表面。该方法需要强氧化性物质及酸碱溶液，因而具有环保的问题，且不可避免地会对衬底出现过去除，甚至会造成衬底表面均匀性变差。
[0003]气相化学反应，是另外一种常见去除碳膜的衬底表面处理方法，其是将待去除碳膜的衬底放置在加热装置上，借助氧气与碳膜在高温下的反应来完成对衬底表面碳膜的去除。该方法所需温度较高（通常500℃以上），不符合绿色生产的要求，且去除速率较慢（仅200
Å
/min），生产效率低下。
[0004]电感耦合反应等离子体被证明具有刻蚀作用，且该方法不仅避免能源过度浪费还能避免出现污染物而实现高效去除。电感耦合反应等离子体蚀刻的基本原理是，在一定真空环境下，将覆盖碳膜的衬底置于含氧等离子体氛围中，利用氧等离子体与碳膜发生反应，生成气体化合物，如化学式为C+O2→
CO2+2e，e为被离子化丢失的电子，进而将碳膜去除。
[0005]CN101058894A公开了一种去除类金刚石碳膜的方法，该方法先以氧等离子体轰击工件表明的含氢类金刚石碳膜，使其局部脱落，再将工件作为阳极在酸性溶液中进行电解直至所述类金刚石碳膜完全脱落。该专利技术是在等离子体刻蚀的基础上额外进行电解才能去除碳膜，而并不是单纯使用等离子体刻蚀工艺。
[0006]CN115679330A公开了一种红外类碳膜底板褪膜处理方法，将镀过膜的底板放入类金刚石镀膜机内，抽真空后，将膜机功率设置为600～800W，通入氧气，打开射频电源进行褪膜处理，需要工作1000~1200s后完成褪膜处理。该方案较为基础，碳膜去除速率较慢，且射频产生的等离子体对碳膜底板长时间的直接轰击，易造成底板损伤。
[0007]因此，尚需要开发一种新的等离子体刻蚀方案，以便于能快速去除碳膜的同时，避免衬底被轰击破坏，提升刻蚀质量与刻蚀效率。
技术实现思路
[0008]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种等离子体刻蚀装置及一种刻蚀碳膜的方法，所述等离子刻蚀装置在刻蚀仓内部设置有加热盘、射频线圈以及位于两者之间的且具有贯穿上下表面的孔的多孔挡板；通过设置所述多孔挡板，使得等离子体通过多孔挡板再轰击到待刻蚀物上，从而调整并优化等离子的刻蚀强度和作用，平衡刻蚀中心与刻蚀边缘的刻蚀效果，使刻蚀更加平稳而均匀，进而使用所述装置进行刻蚀时，可以精准控制刻蚀过程，有效去除刻蚀目标的同时，防止过度刻蚀，有效保护衬底。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种等离子体刻蚀装置，所述等离子体刻蚀装置包括：
[0011]刻蚀仓，具有可形成真空的内腔以及连通内腔的进气口及出气口；
[0012]加热盘，设置于内腔的底部，用于承载待刻蚀物，并对其进行加热；
[0013]射频线圈，设置于内腔的上部，所述加热盘的上方；
[0014]多孔挡板，具有贯穿上下表面的孔，设置于所述加热盘与所述射频线圈之间。
[0015]使用未设置所述多孔挡板的现有等离子发生/刻蚀装置时，如图13所示，当装置内将刻蚀气变为等离子体进行刻蚀时，在刻蚀气压强的作用下，其作用于待刻蚀物中心位置的等离子体浓度偏高（图中中心箭头），且从中心向边缘浓度逐渐减低（图中两侧箭头），使得等离子体的物理和化学作用随空间位置的不同而不同，导致刻蚀速率和效果不均匀，容易造成中心位置过度刻蚀而损伤衬底，但边缘位置仍未刻蚀完全的问题。
[0016]而本专利技术通过设置所述多孔挡板，使得等离子体通过多孔挡板再轰击到待刻蚀物上，由于多孔挡板上非孔区域的遮挡，等离子体的碰撞次数增加，在碰撞中失去了大量的能量，再透过多孔挡板上的孔轰击到加热盘的待刻蚀物时，可以降低等离子体的物理作用。即，通过设置多孔挡板调整并优化等离子体的刻蚀强度和作用，平衡待刻蚀中心与待刻蚀边缘的刻蚀效果，使刻蚀更加平稳而均匀，因此，使用所述装置进行刻蚀时，可以精准控制刻蚀过程，在有效去除刻蚀目标的同时，能防止过度刻蚀，有效保护衬底。
[0017]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，所述多孔挡板的外轮廓与所述刻蚀仓的外轮廓形状相同。
[0019]优选地，所述多孔挡板的外轮廓为圆形。
[0020]优选地，所述多孔挡板在所述加热盘上的正投影的尺寸大于等于待刻蚀物的尺寸。
[0021]优选地，所述待刻蚀物的外轮廓的外接圆的直径为2~12英寸，例如2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、7英寸、8英寸、9英寸、10英寸、11英寸或12英寸等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述孔的形状包括圆形。
[0023]优选地，所述孔的密度为8~100个/英寸，例如8个/英寸、10个/英寸、15个/英寸、20个/英寸、25个/英寸、30个/英寸、35个/英寸、40个/英寸、45个/英寸、50个/英寸、55个/英寸、60个/英寸、65个/英寸、70个/英寸、75个/英寸、80个/英寸、85个/英寸、90个/英寸、95个/英寸或100个/英寸等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述孔的外接圆的直径为1~50mm，例如1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，沿着所述多孔挡板的中心至边缘的方向，所述孔的外接圆的直径逐渐增大。
[0026]优选地，沿着所述多孔挡板的中心至边缘的方向，所述孔的外接圆的直径记为R
n
，
R
n
=R0+k*D，其中n≥1且为整数，R0为最小设计直径，k为增量系数，D为对应的孔的外接圆的圆心与多孔挡板的中心的直线距离。
[0027]需要说明的是，直径R
n
的增大是根据对应孔的位置，由多孔挡板的内部向外部线性增加，R
n
、R0及D的单位优选为“mm”进行计算。
[0028]优选地，所述多孔挡板的孔的总面积占所述多孔挡板的总面积的20%~80%，例如20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种等离子体刻蚀装置，其特征在于，包括：刻蚀仓，具有可形成真空的内腔，所述内腔连通有进气口及出气口；加热盘，设置于内腔的底部，用于承载待刻蚀物，并对其进行加热；射频线圈，设置于内腔的上部，所述加热盘的上方；多孔挡板，具有贯穿上下表面的孔，设置于所述加热盘与所述射频线圈之间。2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述多孔挡板在所述加热盘上的正投影的尺寸大于等于待刻蚀物的尺寸；所述待刻蚀物的外轮廓的外接圆的直径为2~12英寸；所述孔的密度为8~100个/英寸；所述孔的外接圆的直径为1~50mm；沿着所述多孔挡板的中心至边缘的方向，所述孔的外接圆的直径逐渐增大；所述多孔挡板的孔的总面积占所述多孔挡板的总面积的20%~80%。3.根据权利要求1或2所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀仓内设有高度调节装置，所述高度调节装置用于调整所述多孔挡板与所述待刻蚀物之间的相对距离；所述多孔挡板与所述加热盘上表面的垂直距离占所述射频线圈与所述加热盘上表面垂直距离的1%~10%。4.根据权利要求1或2所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述内腔中设置至少两层所述多孔挡板，相邻两层多孔挡板平行放置；相邻两层多孔挡板之间的垂直距离为1~50mm；相邻两层多孔挡板的孔在加热盘上的垂直正投影不重合。5.根据权利要求1或2所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述多孔挡板具有翻转机构和/或伸缩机构，用于调整多孔挡板自身的姿态从而控制所述加热盘与所述射频线圈之间的空间的开合；每层所述多孔挡板由至少两块子板拼接构成，拼接形成的多孔挡板具有一个最靠近中心部位的拼接重合点；所述多孔挡板为圆形板，由四块等分的扇形子板构成，所述拼接重合点为圆心；所述子板中靠近所述拼接重合点的端部设置有提拉线，所述提拉线的另一端与驱动机构相连，构成翻转机构，所述提拉线用于控制所述子板沿提拉线的运动方向翻转或回落，使所述加热盘与所述射频线圈之间的空间打开或闭合；所述子板具有固定部和伸缩部，所述固定部远离所述拼接重合点，所述固定部的内部具有容纳空间，所述容纳空间内设置有移动件，所述移动件上设置有伸缩部，构成伸缩机构，所述伸缩部通过所述移动件朝向所述拼接重合点伸出或远离所述拼接重合点缩回，使得所述加热盘与所述射频线圈之间的空间闭合或打开。6.根据权利要求1或2所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述进气口连...
【专利技术属性】
技术研发人员：母凤文，高文琳，郭超，
申请(专利权)人：青禾晶元晋城半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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