一种干法刻蚀装置及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及生产制造技术领域，尤其涉及一种干法刻蚀装置及方法。
【背景技术】
[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，它具备两个特点:一方面等离子体中的这些气体化学活性比常态下时要强很多，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。现有技术中，高速率干法刻蚀所用等离子激发手段主要为ICCP(Impressed Current CathodicProtect 1n，外加电流阴极保护)，若要想进一步提高刻蚀速率，一般来说可以通过提高等离子体激励源频率来获得更高的等离子体截止密度，达到提高刻蚀速率的目的。但提高激励源频率会导致电极表面驻波等问题，导致刻蚀速率不均匀，无法大面积均匀刻蚀。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供一种干法刻蚀装置及方法，能够提高刻蚀速率和刻蚀质量。
[0004]基于上述目的本发明提供的刻蚀装置，包括真空刻蚀腔、同轴圆波导、用于承载待刻蚀基板的承载件、与同轴圆波导连接的同轴微波源;其中:
[0005]所述同轴圆波导设置于所述真空刻蚀腔内部，用于传输所述同轴微波源产生的电磁波以激发等离子体，使得所述等离子体刻蚀设位于同轴圆波导下方的待刻蚀基板。
[0006]可选的，还包括轨道，所述轨道设置在所述承载件的下方，用于将待刻蚀基板从所述真空刻蚀腔的入口进入所述同轴圆波导下方的刻蚀区域，并在刻蚀完成后的所述待刻蚀基板传输到所述真空刻蚀腔的出口。
[0007]可选的，所述同轴微波源频率大于设定值，设置有两个;所述同轴圆波导两端伸出所述真空刻蚀腔并分别与一个同轴微波源相连。
[0008]可选的，还包括多个磁场产生机构，用于在所述真空刻蚀腔内部产生磁镜场，使得所述真空刻蚀腔接近侧壁位置和顶部腔壁的位置的磁场强度大于远离侧壁位置的磁场强度。
[0009]可选的，所述磁场产生机构设置有三组，分别设置于所述真空刻蚀腔的两侧和顶部;每组磁场产生机构的N极和S极相对上下设置;顶部磁场产生机构的磁力线方向与两侧的磁场产生机构的磁力线方向相反。
[0010]可选的，所述轨道下方设置有衬底电极;该衬底电极与一负电压连接，用于产生电场。
[0011 ] 可选的，还包括至少一个气压缓冲腔，设置于所述真空刻蚀腔的入口和/或出口位置。
[0012]可选的，所述真空刻蚀腔为长方体形腔体，所述同轴圆波导沿着所述长方体形腔体长度方向设置，所述轨道沿着所述长方体形腔体宽度方向输送所述目标物。
[0013]可选的，所述同轴微波源的频率为2.45GHZ。
[0014]可选的，所述装置还包括与所述承载件或所述同轴圆波导连接的升降机构，用于调整所述轨道与所述同轴圆波导之间的距离。
[0015]可选的，所述装置还包括:
[0016]与所述承载件连接、用于驱动所述承载件在所述轨道上传输的驱动电机，所述驱动电机能够调节所述承载件在所述轨道上的传输速度。
[0017]进一步，本发明还提供一种干法刻蚀方法，采用本发明任意一项实施例所提供的干法刻蚀装置对待刻蚀基板进行干法刻蚀;包括:
[0018]调整所述待刻蚀基板在所述同轴圆波导下方的刻蚀时间，使得所述待刻蚀基板的刻蚀深度达到设定值。
[0019]可选的，所述方法还包括:
[0020]增加所述承载件与所述同轴圆波导之间的距离，使得化学刻蚀程度增加；
[0021]或，减少所述承载件与所述同轴圆波导之间的距离，使得化学刻蚀度减少。
[0022]可选的，所述方法采用的刻蚀装置还包括本发明任意一项实施例所述的轨道，包括:
[0023]调整所述待刻蚀基板在所述轨道上传输的速度，使得所述待刻蚀基板在所述同轴圆波导下方的一定刻蚀时间以使得刻蚀深度达到设定值。
[0024]在本发明具体实施例中，采用同轴微波源产生电磁波，在真空刻蚀腔中设置同轴圆波导传导所述微波源以激发气体产生用于刻蚀的等离子体，对设置于所述同轴圆波导下方的待刻蚀基板进行刻蚀，使得能够通过提高激励源频率来提高等离子体的速度，同时不会产生电极表面驻波的问题，在提高刻蚀速度的同时，能够提高刻蚀质量。本发明实施例所提供的干法刻蚀装置，同轴圆波导两端各连接一个高频的同轴微波源，能够提高等离子体的均匀度，使得刻蚀均匀。本发明实施例所提供的干法刻蚀装置、方法，还可通过设置待刻蚀基板在真空刻蚀腔内部的速度，控制待刻蚀基板的刻蚀程度;还能够调整同轴圆波导和待刻蚀基板之间的距离来控制物理刻蚀程度和化学刻蚀程度。
【附图说明】
[0025]图1为本发明实施例所提供的干法刻蚀装置结构示意图；
[0026]图2为本发明实施例的磁场发生机构的磁场强度分布示意图；
[0027]图3为本发明实施例的待刻蚀基板刻蚀速度不同的区域划分示意图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0029]本发明首先提供一种干法刻蚀装置，如图1所示，包括真空刻蚀腔101、同轴圆波导102、用于承载待刻蚀基板的承载件、与同轴圆波导连接的同轴微波源;其中:
[0030]所述同轴圆波导102设置于所述真空刻蚀腔101内部，用于传输所述同轴微波源产生的电磁波以激发等离子体，使得等离子体刻蚀所述同轴圆波导102下方的待刻蚀基板。
[0031]从上面所述可以看出，本发明提供的干法刻蚀装置，采用同轴微波源产生电磁波，并用同轴圆波导引导电磁波激发等离子体，能够刻蚀待刻蚀基板，在一维方向提供高密度等离子体，使得等离子体的轰击密度能够提高，同时不会产生电极表面驻波问题，提高刻蚀速率和刻蚀效率；同轴圆波导下方可形成与所述同轴圆波导轴线方向平行的线形刻蚀区域。
[0032]在本发明一些实施例中，仍然参照图1，所述干法刻蚀装置还包括轨道103，承载件设置在轨道上，能够沿轨道滑行，所述轨道103设置在所述同轴圆波导101下方，用于将待刻蚀基板从所述真空刻蚀腔101的入口 1011传输进入所述同轴圆波导101下方的刻蚀区域，并将刻蚀后的所述待刻蚀基板传输到所述真空刻蚀腔101的出口 1012。
[0033]通过上述实施例，待刻蚀基板各个区域依次经过同轴圆波导下方的线形刻蚀区域以实现对待刻蚀基板上各个区域的刻蚀，待刻蚀基板从入口进入真空刻蚀腔，从出口离开，实现连续作业，这种连续刻蚀方式可以保证大面积刻蚀的均匀性。
[0034]在一些情况下，所述轨道本身可以作为承载件。例如所述轨道和承载件均为同一个传送带。
[0035]在本发明具体实施例中，所述入口和出口设置可以如图1所示，也可以将二者的位置调换。
[0036]在本发明具体实施例中，所述真空刻蚀腔为无磁不锈钢腔体。
[0037]在本发明具体实施例中，所述真空刻蚀腔101可以设置为任意合适的形状。在图1所示的实施例中，同轴微波源未画出。
[0038]本领域技术人员应当理解，所述干法刻蚀装置还包括必要的气体产生、传输机构。在一种具体实施例中，用于产生等离子体的气体沿着所述同轴圆波导轴向传输到同轴圆波导附近的空间，以便在同轴圆波导传输的电磁波的激励下成为等离子体。
[0039]在本发明一些实施例中，所述同轴微波源频率大于设定值，设置有两个;所述同轴圆波导两端伸出所述真空刻蚀腔并分别与一个同轴微波源相连。
[0040]为了提高刻蚀速率，同轴微波源的激励频率应得到提高，所述设定值可以依据刻蚀需要通过实验确定。同轴微波源在所述同轴圆波导两端各设置一个，使得同轴圆波导两端都能够产生电磁波，从而等离子体的密度分布更加均匀，进而刻蚀也更加均匀。
[0041]在本发明一些实施例中，仍然参照图1，所述轨道103设置于真空刻蚀腔101的下方，所述干法刻蚀装置还包括多个磁场产生机构104，用于在所述真空刻蚀腔101内部产生磁镜场，使得所述真空刻蚀腔101接近侧壁位置和顶部腔壁的磁场强度大于远离侧壁位置的磁场强度。
[0042]当在所述真空刻蚀腔内产生上述磁镜场时，可约束等离子体，进一步降低等离子体损失，能够引导所述等离子体向着远离所述真空刻蚀腔侧壁和顶部腔壁的方向运动，即向着承载待刻蚀基板的方向运动，从而使得等离子体能够更为密集地与待刻蚀基板接触，进一步提高刻蚀速率。
[0043]在本发明一些实施例中，所述磁场产生机构设置有三组，分别设置于所述真空刻蚀腔的两侧和顶部;所述磁场产生机构N极到S极的连线尽可能与所述同轴圆波导的截面平行;每组磁场产生机构的N极和S极相对上下设置;顶部磁场产生机构的磁力线方向与两侧的磁场产生机构的磁力线方向相反。所述磁力线方向相反，在本发明实施例中指N极和S极设置的相对位置相反，若顶部的磁场产生机构N极设置于S极上方，则侧部磁场产生机构的N极设置于S极的下方;反之，若顶部磁场产生机构的N极设置于S极下方，则侧部磁场产生机构的N极设置于S极上方。
[0044]在图1所示的实施例中，设置有三组磁场产生机构104，分别是侧部磁场产生机构1041、顶部磁场产生机构1042。其中侧部磁场产生机构1041在同轴圆波导102的轴线两侧的侧壁外部，顶部磁场产生机构1042设置于真空刻蚀腔101的顶部。磁场产生机构104包括N极、S极，顶部磁场产生机构1042的N极位于S极上方，侧部磁场产生机构1041的N极位于S极下方，N极和S极之间的连线垂直于同轴圆波导102的轴线。在其他实施例中，N极、S极的上下相对位置可与图1中所示相反。三组磁场产生机构104形成磁镜型磁场位形，磁场强弱如图2所示，这样等离子体能够被限制在磁镜中，从而减少了和壁面复合的发生，因而减少了等离子体的损失，磁场的引入也增加了电子的平均自由程，因而增加了电子的碰撞截面，从而提高了等离子体密度，进一步提高了刻蚀速率。
[0045]在本发明其他实施例中，所述磁场产生机构可设置四组或四组以上。
[0046]所述磁场产生机构为电磁体或永磁体。
[0047]在本发明一些实施例中，所述轨道下方设置有衬底电极;该衬底电极与一负电压连接，用于产生电场。
[0048]所述衬底电极能够产生电场，进而能够吸引等离子体轰击待刻蚀基板，提高刻蚀速率。通过调整与衬底电极连接的负电压大小，能够调整衬底电