专利名称：反应离子刻蚀设备及方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种用于反应离子刻蚀工艺和等离子体离子清洗工艺的反应离子刻蚀设备及方法。
背景技术：
反应离子刻蚀(RIE，Reactive Ion Etching)的刻蚀过程同时兼有物理和化学两种作用。辉光放电在零点几到几十帕的低真空下进行，硅片处于阴极电位，放电时的电位大部分降落在阴极附近，大量带电粒子受垂直于硅片表面的电场加速，垂直入射到硅片表面上，以较大的动量进行物理刻蚀，同时它们还与薄膜表面发生强烈的化学反应，产生化学刻蚀作用。反应离子刻蚀工艺也被广泛应用于半导体基片和LED基片上去除污染物或某些材料的工艺技术。目前的反应离子刻蚀设备是将气体通过进气口直接被注入到反应室，由于气体在反应室中分散不均勻，造成刻蚀均勻性差。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种能提高刻蚀均勻性和刻蚀效率的反应离子刻蚀设备及方法。本发明的目的将通过以下技术方案得以实现一种反应离子刻蚀设备，包括一接地的真空室，所述真空室内的底部设有一自下而上的基片架；所述基片架即为电极，所述基片架和一电源之间连接导通，所述基片架上均勻划分为至少两层的工作区域；所述各工作区域的下部为水平架设在所述基片架上的阴极，所述各工作区域的上部为布气管路，所述布气管路上排布有布气孔，所述布气孔正对相应的阴极；所述各布气管路分别固定连接在所述真空室内，所述布气管路是螺旋盘状的结构，由螺旋盘绕的圆管组成，所述圆管与一进气管连通；所述进气管穿出所述真空室与一供气系统连接。优选的，上述的反应离子刻蚀设备，其中所述电源为射频电源或直流脉冲电源的任一种，所述电源的功率为200W 1000W。优选的，上述的反应离子刻蚀设备，其中所述布气孔均勻地排布在所述布气管路上，所述布气孔的直径为0. 2mm 1. 0mm，所述布气孔之间的中心距离为18mm 22mm。优选的，上述的反应离子刻蚀设备，其中所述圆管的内径小于或者等于350mm， 相邻的螺旋盘绕的圆管之间的空隙距离为15mm 30mm，所述各工作区域上均勻刻蚀的基片尺寸为直径300mm或者12寸。优选的，上述的反应离子刻蚀设备，其中所述布气管路固定连接于一平板上，且所述平板的平整度为士0. 5mm，所述平板固定连接于所述真空室内。优选的，上述的反应离子刻蚀设备，其中所述供气系统供给的气体包括Ar，O2, CF4 或者 Cl2。优选的，上述的反应离子刻蚀设备，其中所述工作区域的层数为5层 8层，所述各工作区域中相应的阴极和布气管路之间的距离为60mm 80mm。优选的，上述的反应离子刻蚀设备，其中所述进气管，布气管路和平板的材料均为不锈钢。优选的，上述的反应离子刻蚀设备，其中所述进气管和布气管路的材料均为 316L的1/4”管，平板的材料为SUS304不锈钢。316L材质的1/4”管具有很好的耐腐蚀性， 耐氧化性能，良好的焊接性能；SUS304不锈钢在真空中放气率最低，被广为采用，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能。利用权利要求1所述的反应离子刻蚀设备的方法，包括以下步骤步骤一将待处理的基片放于基片架上，将真空室抽真空，直至真空度达到设定值；步骤二 供气系统通过进气管将气体输入真空室内，最终由布气管路的布气孔喷洒出气体；步骤三开启电源放电，电源的功率为200W 1000W，布气管路中喷洒出的气体处于阳极电位，基片处于阴极电位，放电时的电位大部分降落在阴极附近，大量带电粒子受垂直于基片表面的电场加速，垂直入射到基片表面上，同时它们还与基片表面发生强烈的化学反应，从而达到刻蚀作用。本发明的反应离子刻蚀设备，在刻蚀过程中，通过特殊设计的布气管路、布气孔的孔径大小和排布以及阴阳极之间的距离，能够均勻刻蚀工作区域内的基片，使刻蚀量均勻性控制在士5%范围之内；此外，基片架上可以同时设有多层电极，使得单一批次即可对多个基片进行刻蚀，有效提高了生产效率。本发明适用于半导体基片和LED基片的反应离子刻蚀工艺和等离子体离子清洗工艺。以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
图1是本发明实施例1的结构示意图；图2是本发明实施例1的布气管路的结构示意图。
具体实施例方式实施例1本发明的一种反应离子刻蚀设备，如图1和图2所示，包括一接地的真空室1，真空室1内的底部设有一自下而上的基片架3，基片架3即为电极；基片架3和电源2之间连接导通，电源2为射频电源或直流脉冲电源的任一种，电源2的功率为200W 1000W。基片架3上均勻划分为五层的工作区域；各工作区域的下部为水平架设在基片架3上的阴极 4，各工作区域的上部为布气管路5，各工作区域中相应的阴极4和布气管路5之间的距离A 为60mm 80mm。布气管路5上排布有布气孔6，布气孔6均勻地排布在布气管路上，布气孔6的直径为0. 2mm 1. 0mm，布气孔6之间的中心距离为18mm 22mm。布气孔6正对相应的阴极4。各布气管路5分别焊接于平板7上，平板7固定于真空室1内，平板7的平整度为士0. 5mm。布气管路5是螺旋盘状的结构，由螺旋盘绕的圆管组成，圆管的的内径小于或者等于350mm，相邻的螺旋盘绕的圆管之间的空隙距离B为15mm 30mm，各工作区域上均勻刻蚀的基片尺寸为直径300mm或者12寸。圆管与一进气管8连通；进气管8穿出真空室1 与一供气系统连接。供气系统供给的气体包括Ar，02，CF4或者Cl2。上述进气管和布气管路的材料均为316L的1/4”不锈钢管，平板的材料为SUS304不锈钢。316L材质的1/4”管具有很好的耐腐蚀性，耐氧化性能，良好的焊接性能；SUS304不锈钢在真空中放弃率最低， 被广为采用，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能。本实施例适用于半导体基片和LED基片的反应离子刻蚀工艺和等离子体离子清洗工艺。在刻蚀过程中，包括以下步骤步骤一将待处理的基片放于基片架上，将真空室抽真空，直至真空度达到设定值；步骤二 供气系统通过进气管将气体输入真空室内，最终由布气管路的布气孔喷洒出气体；步骤三开启电源放电，电源的功率为200W 1000W，布气管路中喷洒出的气体处于阳极电位，基片处于阴极电位，放电时的电位大部分降落在阴极附近，大量带电粒子受垂直于基片表面的电场加速，垂直入射到基片表面上，同时它们还与基片表面发生强烈的化学反应，从而达到刻蚀作用。本实施例通过特殊设计的布气管路、布气孔的孔径大小和排布以及阴阳极之间的距离，能够均勻刻蚀工作区域内的基片，使每个基片的刻蚀量均勻性控制在士5%范围之内；此外，基片架上可以同时设有多层电极，使得单一批次即可对多个基片进行刻蚀，有效提高了生产效率。每层电极上能够均勻刻蚀的尺寸为直径300mm或者12寸。本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种反应离子刻蚀设备，包括一接地的真空室，所述真空室内的底部设有一自下而上的基片架；所述基片架即为电极，所述基片架和一电源之间连接导通，其特征在于所述基片架上均勻划分为至少两层的工作区域；所述各工作区域的下部为水平架设在所述基片架上的阴极，所述各工作区域的上部为布气管路，所述布气管路上排布有布气孔，所述布气孔正对相应的阴极；所述各布气管路分别固定连接在所述真空室内，所述布气管路是螺旋盘状的结构，由螺旋盘绕的圆管组成，所述圆管与一进气管连通；所述进气管穿出所述真空室与一供气系统连接。
2.根据权利要求1所述的反应离子刻蚀设备，其特征在于所述电源为射频电源或直流脉冲电源的任一种，所述电源的功率为200W 1000W。
3.根据权利要求1所述的反应离子刻蚀设备，其特征在于所述布气孔均勻地排布在所述布气管路上，所述布气孔的直径为0. 2mm 1. 0mm，所述布气孔之间的中心距离为 18mm 22mm。
4.根据权利要求1所述的反应离子刻蚀设备，其特征在于所述圆管的内径小于或者等于350mm，螺旋盘绕的相邻的圆管之间的空隙距离为15mm 30mm，所述各工作区域上均勻刻蚀的基片尺寸为直径300mm或者12寸。
5.根据权利要求1所述的反应离子刻蚀设备，其特征在于所述布气管路固定连接于一平板上，且所述平板的平整度为士0. 5mm，所述平板固定连接于所述真空室内。
6.根据权利要求1所述的反应离子刻蚀设备，其特征在于所述供气系统供给的气体包括 Ar，O2，CF4 或者 Cl2。
7.根据权利要求1所述的反应离子刻蚀设备，其特征在于所述工作区域的层数为5 层 8层，所述各工作区域中相应的阴极和布气管路之间的距离为60mm 80mm。
8.根据权利要求1所述的反应离子刻蚀设备，其特征在于所述进气管和布气管路的材料均为316L的1/4”管，平板的材料为SUS304不锈钢。
9.利用权利要求1所述的反应离子刻蚀设备的方法，其特征在于包括以下步骤步骤一将待处理的基片放于基片架上，将真空室抽真空，直至真空度达到设定值；步骤二 供气系统通过进气管将气体输入真空室内，最终由布气管路的布气孔喷洒出气体；步骤三开启电源放电，电源的功率为200W 1000W，布气管路中喷洒出的气体处于阳极电位，基片处于阴极电位，放电时的电位大部分降落在阴极附近，大量带电粒子受垂直于基片表面的电场加速，垂直入射到基片表面上，同时它们还与基片表面发生强烈的化学反应，从而达到刻蚀作用。
全文摘要
本发明揭示了一种反应离子刻蚀设备及方法，包括一接地的真空室，所述真空室内的底部设有一自下而上的基片架；所述基片架即为电极，所述基片架和一电源之间连接导通，所述基片架上均匀划分为至少两层的工作区域；所述各工作区域的下部为水平架设在所述基片架上的阴极，所述各工作区域的上部为布气管路，所述布气管路上排布有布气孔，所述布气孔正对相应的阴极；所述各布气管路分别固定连接在所述真空室内，所述布气管路是螺旋盘状的结构，由螺旋盘绕的圆管组成，所述圆管与一进气管连通；所述进气管穿出所述真空室与一供气系统连接。本发明能够均匀刻蚀工作区域内的基片，基片架上可以同时设有多层电极，有效提高了生产效率。
文档编号H01L21/00GK102280337SQ20111014899
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者赵红艳, 钱涛 申请人:星弧涂层科技(苏州工业园区)有限公司