一種干法刻蝕裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及生產(chǎn)制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種干法刻蝕裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]干法刻蝕是用等離子體進行薄膜刻蝕的技術(shù)。當(dāng)氣體以等離子體形式存在時，它具備兩個特點:一方面等離子體中的這些氣體化學(xué)活性比常態(tài)下時要強很多，根據(jù)被刻蝕材料的不同，選擇合適的氣體，就可以更快地與材料進行反應(yīng)，實現(xiàn)刻蝕去除的目的?，F(xiàn)有技術(shù)中，高速率干法刻蝕所用等離子激發(fā)手段主要為ICCP(Impressed Current CathodicProtect 1n，外加電流陰極保護)，若要想進一步提高刻蝕速率，一般來說可以通過提高等離子體激勵源頻率來獲得更高的等離子體截止密度，達到提高刻蝕速率的目的。但提高激勵源頻率會導(dǎo)致電極表面駐波等問題，導(dǎo)致刻蝕速率不均勻，無法大面積均勻刻蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一種干法刻蝕裝置及方法，能夠提高刻蝕速率和刻蝕質(zhì)量。
[0004]基于上述目的本發(fā)明提供的刻蝕裝置，包括真空刻蝕腔、同軸圓波導(dǎo)、用于承載待刻蝕基板的承載件、與同軸圓波導(dǎo)連接的同軸微波源;其中:
[0005]所述同軸圓波導(dǎo)設(shè)置于所述真空刻蝕腔內(nèi)部，用于傳輸所述同軸微波源產(chǎn)生的電磁波以激發(fā)等離子體，使得所述等離子體刻蝕設(shè)位于同軸圓波導(dǎo)下方的待刻蝕基板。
[0006]可選的，還包括軌道，所述軌道設(shè)置在所述承載件的下方，用于將待刻蝕基板從所述真空刻蝕腔的入口進入所述同軸圓波導(dǎo)下方的刻蝕區(qū)域，并在刻蝕完成后的所述待刻蝕基板傳輸?shù)剿稣婵湛涛g腔的出口。
[0007]可選的，所述同軸微波源頻率大于設(shè)定值，設(shè)置有兩個;所述同軸圓波導(dǎo)兩端伸出所述真空刻蝕腔并分別與一個同軸微波源相連。
[0008]可選的，還包括多個磁場產(chǎn)生機構(gòu)，用于在所述真空刻蝕腔內(nèi)部產(chǎn)生磁鏡場，使得所述真空刻蝕腔接近側(cè)壁位置和頂部腔壁的位置的磁場強度大于遠離側(cè)壁位置的磁場強度。
[0009]可選的，所述磁場產(chǎn)生機構(gòu)設(shè)置有三組，分別設(shè)置于所述真空刻蝕腔的兩側(cè)和頂部;每組磁場產(chǎn)生機構(gòu)的N極和S極相對上下設(shè)置;頂部磁場產(chǎn)生機構(gòu)的磁力線方向與兩側(cè)的磁場產(chǎn)生機構(gòu)的磁力線方向相反。
[0010]可選的，所述軌道下方設(shè)置有襯底電極;該襯底電極與一負電壓連接，用于產(chǎn)生電場。
[0011 ] 可選的，還包括至少一個氣壓緩沖腔，設(shè)置于所述真空刻蝕腔的入口和/或出口位置。
[0012]可選的，所述真空刻蝕腔為長方體形腔體，所述同軸圓波導(dǎo)沿著所述長方體形腔體長度方向設(shè)置，所述軌道沿著所述長方體形腔體寬度方向輸送所述目標物。
[0013]可選的，所述同軸微波源的頻率為2.45GHZ。
[0014]可選的，所述裝置還包括與所述承載件或所述同軸圓波導(dǎo)連接的升降機構(gòu)，用于調(diào)整所述軌道與所述同軸圓波導(dǎo)之間的距離。
[0015]可選的，所述裝置還包括:
[0016]與所述承載件連接、用于驅(qū)動所述承載件在所述軌道上傳輸?shù)尿?qū)動電機，所述驅(qū)動電機能夠調(diào)節(jié)所述承載件在所述軌道上的傳輸速度。
[0017]進一步，本發(fā)明還提供一種干法刻蝕方法，采用本發(fā)明任意一項實施例所提供的干法刻蝕裝置對待刻蝕基板進行干法刻蝕;包括:
[0018]調(diào)整所述待刻蝕基板在所述同軸圓波導(dǎo)下方的刻蝕時間，使得所述待刻蝕基板的刻蝕深度達到設(shè)定值。
[0019]可選的，所述方法還包括:
[0020]增加所述承載件與所述同軸圓波導(dǎo)之間的距離，使得化學(xué)刻蝕程度增加；
[0021]或，減少所述承載件與所述同軸圓波導(dǎo)之間的距離，使得化學(xué)刻蝕度減少。
[0022]可選的，所述方法采用的刻蝕裝置還包括本發(fā)明任意一項實施例所述的軌道，包括:
[0023]調(diào)整所述待刻蝕基板在所述軌道上傳輸?shù)乃俣龋沟盟龃涛g基板在所述同軸圓波導(dǎo)下方的一定刻蝕時間以使得刻蝕深度達到設(shè)定值。
[0024]在本發(fā)明具體實施例中，采用同軸微波源產(chǎn)生電磁波，在真空刻蝕腔中設(shè)置同軸圓波導(dǎo)傳導(dǎo)所述微波源以激發(fā)氣體產(chǎn)生用于刻蝕的等離子體，對設(shè)置于所述同軸圓波導(dǎo)下方的待刻蝕基板進行刻蝕，使得能夠通過提高激勵源頻率來提高等離子體的速度，同時不會產(chǎn)生電極表面駐波的問題，在提高刻蝕速度的同時，能夠提高刻蝕質(zhì)量。本發(fā)明實施例所提供的干法刻蝕裝置，同軸圓波導(dǎo)兩端各連接一個高頻的同軸微波源，能夠提高等離子體的均勻度，使得刻蝕均勻。本發(fā)明實施例所提供的干法刻蝕裝置、方法，還可通過設(shè)置待刻蝕基板在真空刻蝕腔內(nèi)部的速度，控制待刻蝕基板的刻蝕程度;還能夠調(diào)整同軸圓波導(dǎo)和待刻蝕基板之間的距離來控制物理刻蝕程度和化學(xué)刻蝕程度。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實施例所提供的干法刻蝕裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實施例的磁場發(fā)生機構(gòu)的磁場強度分布示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實施例的待刻蝕基板刻蝕速度不同的區(qū)域劃分示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0029]本發(fā)明首先提供一種干法刻蝕裝置，如圖1所示，包括真空刻蝕腔101、同軸圓波導(dǎo)102、用于承載待刻蝕基板的承載件、與同軸圓波導(dǎo)連接的同軸微波源;其中:
[0030]所述同軸圓波導(dǎo)102設(shè)置于所述真空刻蝕腔101內(nèi)部，用于傳輸所述同軸微波源產(chǎn)生的電磁波以激發(fā)等離子體，使得等離子體刻蝕所述同軸圓波導(dǎo)102下方的待刻蝕基板。
[0031]從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的干法刻蝕裝置，采用同軸微波源產(chǎn)生電磁波，并用同軸圓波導(dǎo)引導(dǎo)電磁波激發(fā)等離子體，能夠刻蝕待刻蝕基板，在一維方向提供高密度等離子體，使得等離子體的轟擊密度能夠提高，同時不會產(chǎn)生電極表面駐波問題，提高刻蝕速率和刻蝕效率；同軸圓波導(dǎo)下方可形成與所述同軸圓波導(dǎo)軸線方向平行的線形刻蝕區(qū)域。
[0032]在本發(fā)明一些實施例中，仍然參照圖1，所述干法刻蝕裝置還包括軌道103，承載件設(shè)置在軌道上，能夠沿軌道滑行，所述軌道103設(shè)置在所述同軸圓波導(dǎo)101下方，用于將待刻蝕基板從所述真空刻蝕腔101的入口 1011傳輸進入所述同軸圓波導(dǎo)101下方的刻蝕區(qū)域，并將刻蝕后的所述待刻蝕基板傳輸?shù)剿稣婵湛涛g腔101的出口 1012。
[0033]通過上述實施例，待刻蝕基板各個區(qū)域依次經(jīng)過同軸圓波導(dǎo)下方的線形刻蝕區(qū)域以實現(xiàn)對待刻蝕基板上各個區(qū)域的刻蝕，待刻蝕基板從入口進入真空刻蝕腔，從出口離開，實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，這種連續(xù)刻蝕方式可以保證大面積刻蝕的均勻性。
[0034]在一些情況下，所述軌道本身可以作為承載件。例如所述軌道和承載件均為同一個傳送帶。
[0035]在本發(fā)明具體實施例中，所述入口和出口設(shè)置可以如圖1所示，也可以將二者的位置調(diào)換。
[0036]在本發(fā)明具體實施例中，所述真空刻蝕腔為無磁不銹鋼腔體。
[0037]在本發(fā)明具體實施例中，所述真空刻蝕腔101可以設(shè)置為任意合適的形狀。在圖1所示的實施例中，同軸微波源未畫出。
[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所述干法刻蝕裝置還包括必要的氣體產(chǎn)生、傳輸機構(gòu)。在一種具體實施例中，用于產(chǎn)生等離子體的氣體沿著所述同軸圓波導(dǎo)軸向傳輸?shù)酵S圓波導(dǎo)附近的空間，以便在同軸圓波導(dǎo)傳輸?shù)碾姶挪ǖ募钕鲁蔀榈入x子體。
[0039]在本發(fā)明一些實施例中，所述同軸微波源頻率大于設(shè)定值，設(shè)置有兩個;所述同軸圓波導(dǎo)兩端伸出所述真空刻蝕腔并分別與一個同軸微波源相連。
[0040]為了提高刻蝕速率，同軸微波源的激勵頻率應(yīng)得到提高，所述設(shè)定值可以依據(jù)刻蝕需要通過實驗確定。同軸微波源在所述同軸圓波導(dǎo)兩端各設(shè)置一個，使得同軸圓波導(dǎo)兩端都能夠產(chǎn)生電磁波，從而等離子體的密度分布更加均勻，進而刻蝕也更加均勻。
[0041]在本發(fā)明一些實施例中，仍然參照圖1，所述軌道103設(shè)置于真空刻蝕腔101的下方，所述干法刻蝕裝置還包括多個磁場產(chǎn)生機構(gòu)104，用于在所述真空刻蝕腔101內(nèi)部產(chǎn)生磁鏡場，使得所述真空刻蝕腔101接近側(cè)壁位置和頂部腔壁的磁場強度大于遠離側(cè)壁位置的磁場強度。
[0042]當(dāng)在所述真空刻蝕腔內(nèi)產(chǎn)生上述磁鏡場時，可約束等離子體，進一步降低等離子體損失，能夠引導(dǎo)所述等離子體向著遠離所述真空刻蝕腔側(cè)壁和頂部腔壁的方向運動，即向著承載待刻蝕基板的方向運動，從而使得等離子體能夠更為密集地與待刻蝕基板接觸，進一步提高刻蝕速率。
[0043]在本發(fā)明一些實施例中，所述磁場產(chǎn)生機構(gòu)設(shè)置有三組，分別設(shè)置于所述真空刻蝕腔的兩側(cè)和頂部;所述磁場產(chǎn)生機構(gòu)N極到S極的連線盡可能與所述同軸圓波導(dǎo)的截面平行;每組磁場產(chǎn)生機構(gòu)的N極和S極相對上下設(shè)置;頂部磁場產(chǎn)生機構(gòu)的磁力線方向與兩側(cè)的磁場產(chǎn)生機構(gòu)的磁力線方向相反。所述磁力線方向相反，在本發(fā)明實施例中指N極和S極設(shè)置的相對位置相反，若頂部的磁場產(chǎn)生機構(gòu)N極設(shè)置于S極上方，則側(cè)部磁場產(chǎn)生機構(gòu)的N極設(shè)置于S極的下方;反之，若頂部磁場產(chǎn)生機構(gòu)的N極設(shè)置于S極下方，則側(cè)部磁場產(chǎn)生機構(gòu)的N極設(shè)置于S極上方。
[0044]在圖1所示的實施例中，設(shè)置有三組磁場產(chǎn)生機構(gòu)104，分別是側(cè)部磁場產(chǎn)生機構(gòu)1041、頂部磁場產(chǎn)生機構(gòu)1042。其中側(cè)部磁場產(chǎn)生機構(gòu)1041在同軸圓波導(dǎo)102的軸線兩側(cè)的側(cè)壁外部，頂部磁場產(chǎn)生機構(gòu)1042設(shè)置于真空刻蝕腔101的頂部。磁場產(chǎn)生機構(gòu)104包括N極、S極，頂部磁場產(chǎn)生機構(gòu)1042的N極位于S極上方，側(cè)部磁場產(chǎn)生機構(gòu)1041的N極位于S極下方，N極和S極之間的連線垂直于同軸圓波導(dǎo)102的軸線。在其他實施例中，N極、S極的上下相對位置可與圖1中所示相反。三組磁場產(chǎn)生機構(gòu)104形成磁鏡型磁場位形，磁場強弱如圖2所示，這樣等離子體能夠被限制在磁鏡中，從而減少了和壁面復(fù)合的發(fā)生，因而減少了等離子體的損失，磁場的引入也增加了電子的平均自由程，因而增加了電子的碰撞截面，從而提高了等離子體密度，進一步提高了刻蝕速率。
[0045]在本發(fā)明其他實施例中，所述磁場產(chǎn)生機構(gòu)可設(shè)置四組或四組以上。
[0046]所述磁場產(chǎn)生機構(gòu)為電磁體或永磁體。
[0047]在本發(fā)明一些實施例中，所述軌道下方設(shè)置有襯底電極;該襯底電極與一負電壓連接，用于產(chǎn)生電場。
[0048]所述襯底電極能夠產(chǎn)生電場，進而能夠吸引等離子體轟擊待刻蝕基板，提高刻蝕速率。通過調(diào)整與襯底電極連接的負電壓大小，能夠調(diào)整襯底電