專利名稱：反應離子刻蝕設備及方法
技術領域：
本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種用于反應離子刻蝕工藝和等離子體離子清洗工藝的反應離子刻蝕設備及方法。
背景技術：
反應離子刻蝕(RIE，Reactive Ion Etching)的刻蝕過程同時兼有物理和化學兩種作用。輝光放電在零點幾到幾十帕的低真空下進行，硅片處于陰極電位，放電時的電位大部分降落在陰極附近，大量帶電粒子受垂直于硅片表面的電場加速，垂直入射到硅片表面上，以較大的動量進行物理刻蝕，同時它們還與薄膜表面發生強烈的化學反應，產生化學刻蝕作用。反應離子刻蝕工藝也被廣泛應用于半導體基片和LED基片上去除污染物或某些材料的工藝技術。目前的反應離子刻蝕設備是將氣體通過進氣口直接被注入到反應室，由于氣體在反應室中分散不均勻，造成刻蝕均勻性差。
發明內容
鑒于上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提出一種能提高刻蝕均勻性和刻蝕效率的反應離子刻蝕設備及方法。本發明的目的將通過以下技術方案得以實現一種反應離子刻蝕設備，包括一接地的真空室，所述真空室內的底部設有一自下而上的基片架；所述基片架即為電極，所述基片架和一電源之間連接導通，所述基片架上均勻劃分為至少兩層的工作區域；所述各工作區域的下部為水平架設在所述基片架上的陰極，所述各工作區域的上部為布氣管路，所述布氣管路上排布有布氣孔，所述布氣孔正對相應的陰極；所述各布氣管路分別固定連接在所述真空室內，所述布氣管路是螺旋盤狀的結構，由螺旋盤繞的圓管組成，所述圓管與一進氣管連通；所述進氣管穿出所述真空室與一供氣系統連接。優選的，上述的反應離子刻蝕設備，其中所述電源為射頻電源或直流脈沖電源的任一種，所述電源的功率為200W 1000W。優選的，上述的反應離子刻蝕設備，其中所述布氣孔均勻地排布在所述布氣管路上，所述布氣孔的直徑為0. 2mm 1. 0mm，所述布氣孔之間的中心距離為18mm 22mm。優選的，上述的反應離子刻蝕設備，其中所述圓管的內徑小于或者等于350mm， 相鄰的螺旋盤繞的圓管之間的空隙距離為15mm 30mm，所述各工作區域上均勻刻蝕的基片尺寸為直徑300mm或者12寸。優選的，上述的反應離子刻蝕設備，其中所述布氣管路固定連接于一平板上，且所述平板的平整度為士0. 5mm，所述平板固定連接于所述真空室內。優選的，上述的反應離子刻蝕設備，其中所述供氣系統供給的氣體包括Ar，O2, CF4 或者 Cl2。優選的，上述的反應離子刻蝕設備，其中所述工作區域的層數為5層 8層，所述各工作區域中相應的陰極和布氣管路之間的距離為60mm 80mm。優選的，上述的反應離子刻蝕設備，其中所述進氣管，布氣管路和平板的材料均為不銹鋼。優選的，上述的反應離子刻蝕設備，其中所述進氣管和布氣管路的材料均為 316L的1/4”管，平板的材料為SUS304不銹鋼。316L材質的1/4”管具有很好的耐腐蝕性， 耐氧化性能，良好的焊接性能；SUS304不銹鋼在真空中放氣率最低，被廣為采用，具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械性能。利用權利要求1所述的反應離子刻蝕設備的方法，包括以下步驟步驟一將待處理的基片放于基片架上，將真空室抽真空，直至真空度達到設定值；步驟二 供氣系統通過進氣管將氣體輸入真空室內，最終由布氣管路的布氣孔噴灑出氣體；步驟三開啟電源放電，電源的功率為200W 1000W，布氣管路中噴灑出的氣體處于陽極電位，基片處于陰極電位，放電時的電位大部分降落在陰極附近，大量帶電粒子受垂直于基片表面的電場加速，垂直入射到基片表面上，同時它們還與基片表面發生強烈的化學反應，從而達到刻蝕作用。本發明的反應離子刻蝕設備，在刻蝕過程中，通過特殊設計的布氣管路、布氣孔的孔徑大小和排布以及陰陽極之間的距離，能夠均勻刻蝕工作區域內的基片，使刻蝕量均勻性控制在士5%范圍之內；此外，基片架上可以同時設有多層電極，使得單一批次即可對多個基片進行刻蝕，有效提高了生產效率。本發明適用于半導體基片和LED基片的反應離子刻蝕工藝和等離子體離子清洗工藝。以下便結合實施例附圖，對本發明的具體實施方式
作進一步的詳述，以使本發明技術方案更易于理解、掌握。
圖1是本發明實施例1的結構示意圖；圖2是本發明實施例1的布氣管路的結構示意圖。
具體實施例方式實施例1本發明的一種反應離子刻蝕設備，如圖1和圖2所示，包括一接地的真空室1，真空室1內的底部設有一自下而上的基片架3，基片架3即為電極；基片架3和電源2之間連接導通，電源2為射頻電源或直流脈沖電源的任一種，電源2的功率為200W 1000W。基片架3上均勻劃分為五層的工作區域；各工作區域的下部為水平架設在基片架3上的陰極 4，各工作區域的上部為布氣管路5，各工作區域中相應的陰極4和布氣管路5之間的距離A 為60mm 80mm。布氣管路5上排布有布氣孔6，布氣孔6均勻地排布在布氣管路上，布氣孔6的直徑為0. 2mm 1. 0mm，布氣孔6之間的中心距離為18mm 22mm。布氣孔6正對相應的陰極4。各布氣管路5分別焊接于平板7上，平板7固定于真空室1內，平板7的平整度為士0. 5mm。布氣管路5是螺旋盤狀的結構，由螺旋盤繞的圓管組成，圓管的的內徑小于或者等于350mm，相鄰的螺旋盤繞的圓管之間的空隙距離B為15mm 30mm，各工作區域上均勻刻蝕的基片尺寸為直徑300mm或者12寸。圓管與一進氣管8連通；進氣管8穿出真空室1 與一供氣系統連接。供氣系統供給的氣體包括Ar，02，CF4或者Cl2。上述進氣管和布氣管路的材料均為316L的1/4”不銹鋼管，平板的材料為SUS304不銹鋼。316L材質的1/4”管具有很好的耐腐蝕性，耐氧化性能，良好的焊接性能；SUS304不銹鋼在真空中放棄率最低， 被廣為采用，具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械性能。本實施例適用于半導體基片和LED基片的反應離子刻蝕工藝和等離子體離子清洗工藝。在刻蝕過程中，包括以下步驟步驟一將待處理的基片放于基片架上，將真空室抽真空，直至真空度達到設定值；步驟二 供氣系統通過進氣管將氣體輸入真空室內，最終由布氣管路的布氣孔噴灑出氣體；步驟三開啟電源放電，電源的功率為200W 1000W，布氣管路中噴灑出的氣體處于陽極電位，基片處于陰極電位，放電時的電位大部分降落在陰極附近，大量帶電粒子受垂直于基片表面的電場加速，垂直入射到基片表面上，同時它們還與基片表面發生強烈的化學反應，從而達到刻蝕作用。本實施例通過特殊設計的布氣管路、布氣孔的孔徑大小和排布以及陰陽極之間的距離，能夠均勻刻蝕工作區域內的基片，使每個基片的刻蝕量均勻性控制在士5%范圍之內；此外，基片架上可以同時設有多層電極，使得單一批次即可對多個基片進行刻蝕，有效提高了生產效率。每層電極上能夠均勻刻蝕的尺寸為直徑300mm或者12寸。本發明尚有多種實施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種反應離子刻蝕設備，包括一接地的真空室，所述真空室內的底部設有一自下而上的基片架；所述基片架即為電極，所述基片架和一電源之間連接導通，其特征在于所述基片架上均勻劃分為至少兩層的工作區域；所述各工作區域的下部為水平架設在所述基片架上的陰極，所述各工作區域的上部為布氣管路，所述布氣管路上排布有布氣孔，所述布氣孔正對相應的陰極；所述各布氣管路分別固定連接在所述真空室內，所述布氣管路是螺旋盤狀的結構，由螺旋盤繞的圓管組成，所述圓管與一進氣管連通；所述進氣管穿出所述真空室與一供氣系統連接。
2.根據權利要求1所述的反應離子刻蝕設備，其特征在于所述電源為射頻電源或直流脈沖電源的任一種，所述電源的功率為200W 1000W。
3.根據權利要求1所述的反應離子刻蝕設備，其特征在于所述布氣孔均勻地排布在所述布氣管路上，所述布氣孔的直徑為0. 2mm 1. 0mm，所述布氣孔之間的中心距離為 18mm 22mm。
4.根據權利要求1所述的反應離子刻蝕設備，其特征在于所述圓管的內徑小于或者等于350mm，螺旋盤繞的相鄰的圓管之間的空隙距離為15mm 30mm，所述各工作區域上均勻刻蝕的基片尺寸為直徑300mm或者12寸。
5.根據權利要求1所述的反應離子刻蝕設備，其特征在于所述布氣管路固定連接于一平板上，且所述平板的平整度為士0. 5mm，所述平板固定連接于所述真空室內。
6.根據權利要求1所述的反應離子刻蝕設備，其特征在于所述供氣系統供給的氣體包括 Ar，O2，CF4 或者 Cl2。
7.根據權利要求1所述的反應離子刻蝕設備，其特征在于所述工作區域的層數為5 層 8層，所述各工作區域中相應的陰極和布氣管路之間的距離為60mm 80mm。
8.根據權利要求1所述的反應離子刻蝕設備，其特征在于所述進氣管和布氣管路的材料均為316L的1/4”管，平板的材料為SUS304不銹鋼。
9.利用權利要求1所述的反應離子刻蝕設備的方法，其特征在于包括以下步驟步驟一將待處理的基片放于基片架上，將真空室抽真空，直至真空度達到設定值；步驟二 供氣系統通過進氣管將氣體輸入真空室內，最終由布氣管路的布氣孔噴灑出氣體；步驟三開啟電源放電，電源的功率為200W 1000W，布氣管路中噴灑出的氣體處于陽極電位，基片處于陰極電位，放電時的電位大部分降落在陰極附近，大量帶電粒子受垂直于基片表面的電場加速，垂直入射到基片表面上，同時它們還與基片表面發生強烈的化學反應，從而達到刻蝕作用。
全文摘要
本發明揭示了一種反應離子刻蝕設備及方法，包括一接地的真空室，所述真空室內的底部設有一自下而上的基片架；所述基片架即為電極，所述基片架和一電源之間連接導通，所述基片架上均勻劃分為至少兩層的工作區域；所述各工作區域的下部為水平架設在所述基片架上的陰極，所述各工作區域的上部為布氣管路，所述布氣管路上排布有布氣孔，所述布氣孔正對相應的陰極；所述各布氣管路分別固定連接在所述真空室內，所述布氣管路是螺旋盤狀的結構，由螺旋盤繞的圓管組成，所述圓管與一進氣管連通；所述進氣管穿出所述真空室與一供氣系統連接。本發明能夠均勻刻蝕工作區域內的基片，基片架上可以同時設有多層電極，有效提高了生產效率。
文檔編號H01L21/00GK102280337SQ20111014899
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者趙紅艷, 錢濤 申請人:星弧涂層科技(蘇州工業園區)有限公司