CN103915304A - 一种等离子体刻蚀装置及干法刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体刻蚀装置及干法刻蚀设备，用以在大范围内控制等离子体的刻蚀分布，实现对刻蚀率的独立和均匀控制。所述等离子体刻蚀装置包括：气体输入端、下部电极和上部电极，其中：所述上部电极包括多个上部子电极，所述装置还包括：整流板、升降螺杆以及绝缘隔板，所述整流板位于所述气体输入端和所述上部子电极之间，用于将所述气体输入端输入的反应气体均匀分布在每个上部子电极表面；所述升降螺杆与每个上部子电极连接，用于控制每个上部子电极与所述下部电极之间的距离；所述绝缘隔板位于相邻的两个上部子电极之间，使得相邻的上部子电极之间绝缘。

Description

一种等离子体刻蚀装置及干法刻蚀设备

技术领域

本发明涉及显示器技术领域，尤其涉及一种等离子体刻蚀装置及干法刻蚀设备。

背景技术

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；另一方面，还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现刻蚀的目的，干法刻蚀是晶圆片表面物理和化学两种过程平衡的结果。

现有技术中用作干法刻蚀的等离子体反应器，包括室，封入所述室内的底部电极和顶部电极；大体上平行于所述底部电极和所述顶部电极的第一约束环组，并围绕所述底部电极和所述顶部电极之间的第一体积；大体上平行于所述底部电极和所述顶部电极的第二约束环组，并围绕所述底部电极和所述顶部电极之间的第二体积，所述第二体积大于所述第一体积；邻近并围绕所述底部电极的接地扩展部，其中，所述第一约束环组和所述第二约束环组能够被独立地升高和降低，以延伸到所述接地扩展部之上的区域内。

综上所述，现有技术通过调节中心和边缘面积比来调节刻蚀率，采用该方法进行调节时，等离子场的分布只能在有限范围内通过气体和射频功率来轻微变化，可调范围有限。同时，采用该方法调节刻蚀率时，无法克服刻蚀率不均匀的现象。

发明内容

本发明实施例提供了一种等离子体刻蚀装置及干法刻蚀设备，用以在大范围内控制等离子体的刻蚀分布，实现对刻蚀率的独立和均匀控制。

本发明实施例提供的一种等离子体刻蚀装置，包括气体输入端、下部电极和上部电极，其中：所述上部电极包括多个上部子电极，所述装置还包括：整流板、升降螺杆以及绝缘隔板，

所述整流板位于所述气体输入端和所述上部子电极之间，用于将所述气体输入端输入的反应气体均匀分布在每个上部子电极表面；

所述升降螺杆与每个上部子电极连接，用于控制每个上部子电极与所述下部电极之间的距离；

所述绝缘隔板位于相邻的两个上部子电极之间，使得相邻的上部子电极之间绝缘。

由本发明实施例提供的等离子体刻蚀装置，包括气体输入端、下部电极和上部电极，其中：所述上部电极包括多个上部子电极，所述装置还包括：整流板、升降螺杆以及绝缘隔板，所述整流板位于所述气体输入端和所述上部子电极之间，用于将所述气体输入端输入的反应气体均匀分布在每个上部子电极表面；所述升降螺杆与每个上部子电极连接，用于控制每个上部子电极与所述下部电极之间的距离；所述绝缘隔板位于相邻的两个上部子电极之间，使得相邻的上部子电极之间绝缘，因此，本发明实施例提供的等离子体刻蚀装置能够在大范围内控制等离子体的刻蚀分布，实现对刻蚀率的独立和均匀控制。

较佳地，所述上部电极包括9个上部子电极。

这样，将上部子电极的个数设置为9个，在实际生产中简单、方便。

较佳地，所述装置还包括设置有开孔的氧化铝挡板，所述氧化铝挡板位于所述气体输入端和所述整流板之间，用于将所述气体输入端输入的气体从所述氧化铝挡板的开孔处输出。

这样，当所述装置还包括设置有开孔的氧化铝挡板时，在实际生产中更容易得到均匀的气体分布。

较佳地，所述氧化铝挡板上设置有9个开孔，分别位于所述氧化铝挡板的中心区域、四角区域和四边中心区域。

这样，由于氧化铝挡板上设置的开孔分别位于该氧化铝挡板的中心区域、四角区域和四边中心区域，在实际生产中更加简单、方便。

较佳地，所述整流板设置有150*150个开孔。

这样，当整流板设置有150*150个开孔，在实际生产中更加简单、方便。

较佳地，所述整流板上的开孔的孔径，是根据所述整流板上的开孔与所述氧化铝挡板上的开孔之间的距离设置的，所述距离越大，所述整流板上的开孔的孔径越大。

这样，当整流板上的开孔与所述氧化铝挡板上的开孔之间的距离越大，所述整流板上的开孔的孔径越大时，在实际生产中能够更好的得到均匀分布的反应气体。

较佳地，所述整流板上的开孔的最大孔径为5毫米。

这样，当将整流板上的开孔的最大孔径设置为5毫米时，在实际生产中更加简单、方便。

较佳地，所述整流板上的开孔的最小孔径为3毫米。

这样，当将整流板上的开孔的最小孔径设置为3毫米时，在实际生产中更加简单、方便。

较佳地，所述绝缘隔板为陶瓷隔板。

这样，当绝缘隔板为陶瓷隔板时，在实际生产中方便、易行。

本发明实施例还提供了一种干法刻蚀设备，所述设备包括上述的等离子体刻蚀装置。

由本发明实施例提供的一种干法刻蚀设备，由于该干法刻蚀设备包括上述的等离子体刻蚀装置，因此本发明实施例提供的干法刻蚀设备能够在大范围内控制等离子体的刻蚀分布，实现对刻蚀率的独立和均匀控制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种等离子体刻蚀装置示意图；

图2为本发明实施例提供的一种等离子体刻蚀装置中的氧化铝挡板开孔位置示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种等离子体刻蚀装置示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种等离子体刻蚀装置及干法刻蚀设备，用以在大范围内控制等离子体的刻蚀分布，实现对刻蚀率的独立和均匀控制。

如图1所示，本发明具体实施例提供了一种等离子体刻蚀装置，所述装置包括：气体输入端10、下部电极14和上部电极，其中，所述上部电极包括多个上部子电极15，所述装置还包括：整流板11、升降螺杆12以及绝缘隔板13，其中：

所述整流板11位于所述气体输入端10和所述上部子电极15之间，用于将所述气体输入端10输入的反应气体均匀分布在每个上部子电极15表面；

所述升降螺杆12与每个上部子电极15连接，用于控制每个上部子电极15与所述下部电极14之间的距离；

所述绝缘隔板13位于相邻的两个上部子电极15之间，使得相邻的上部子电极15之间绝缘。

较佳地，本发明具体实施例提供的等离子体刻蚀装置中的上部子电极的个数为9个，本发明具体实施例并不对上部子电极的个数做具体限定，上部子电极的个数可以根据实际的生产工艺要求进行设置。另外，整流板11上的开孔的孔径根据整流板11上的开孔与气体输入端10之间的距离进行设置，该距离越大，整流板11上的开孔的孔径也越大。

如图2所示，本发明具体实施例提供的一种等离子体刻蚀装置还包括设置有开孔的氧化铝挡板20，所述氧化铝挡板20位于所述气体输入端10和所述整流板11之间，用于将所述气体输入端10输入的气体从所述氧化铝挡板20的开孔处输出。本发明具体实施例中的氧化铝挡板20也可以是塑料的挡板，本发明并不对其进行具体限定。本发明具体实施例中的氧化铝挡板20设置有9个开孔，包括位于该氧化铝挡板20中心区域的开孔21、位于该氧化铝挡板20四角区域的开孔22、23、24和25、位于该氧化铝挡板20四边区域的开孔26、27、28和29，其中，这里的开孔26、27、28和29位于该氧化铝挡板20四边的中心区域，当然开孔26、27、28和29也可以不位于其四边的中心区域。本发明具体实施例并不具体限定氧化铝挡板20的开孔数量和开孔位置，具体可以根据实际的生产工艺要求设置氧化铝挡板20的开孔数量和开孔位置。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的等离子体刻蚀装置中等离子束分布控制方法。

本发明具体实施例提供的等离子体刻蚀装置以上部电极为阳极，下部电极为阴极为例介绍，其中等离子体刻蚀装置中射频的施加是靠上部电极和下部电极的平板形成的电容耦合平板电极进行的。本发明具体实施例提供的等离子体刻蚀装置以其应用在干法刻蚀设备为例进行具体的介绍。

如图3所示，本发明具体实施例提供的等离子体刻蚀装置中的反应气体通过气体输入端10输入到等离子体刻蚀装置的腔室内，位于腔室内的氧化铝挡板20通过其开孔将输入到腔室内的气体分隔为中心区域的气体输入、四角区域的气体输入和四边区域的气体输入，这样的气体输入分布更有利于反应气体均匀的分布在上部子电极15的表面。而在实际生产过程中，通过氧化铝挡板20后，反应气体均匀分布还是比较困难的，离氧化铝挡板20开孔位置近的区域，气体流量较大，离氧化铝挡板20开孔位置远的区域，气体流量较小，因此反应在等离子体浓度上，离氧化铝挡板20开孔位置近的区域，等离子体浓度较高，离氧化铝挡板20开孔位置远的区域，等离子体浓度较低，进一步地反应在由该等离子体刻蚀装置组成的干法刻蚀设备的刻蚀率的分布上，离氧化铝挡板20开孔位置近的区域，刻蚀率较高，离氧化铝挡板20开孔位置远的区域，刻蚀率较低。

如图3所示，本发明具体实施例提供的等离子体刻蚀装置中的反应气体通过氧化铝挡板20中的开孔喷淋到上部子电极15之前，需要经过本发明具体实施例中的整流板11，整流板11上设置有150*150个开孔，可以将气体尽可能在上部子电极15表面均匀分布，这些开孔可以设置为垂直于整流板11的开孔，也可以设置为倾斜的开孔，具体可以根据实际生产的情况进行设置。另外，整流板11上的开孔的孔径，是根据整流板11上的开孔与氧化铝挡板20上的开孔之间的距离设置的，该距离越大，整流板11上的开孔的孔径越大，即距离氧化铝挡板20上的开孔距离最近的整流板11上的开孔的孔径最小，距离氧化铝挡板20上的开孔距离最远的整流板11上的开孔的孔径最大，本发明具体实施例中可以将整流板11上的开孔的最小孔径设置为3毫米，整流板11上的开孔的最大孔径设置为5毫米，当然，本发明具体实施例并不对整流板11开孔的孔径的尺寸做具体的限定，可以根据实际的生产情况设置整流板11上的开孔的孔径尺寸。

如图3所示，本发明具体实施例提供的等离子体刻蚀装置中的上部子电极15与下部电极14之间的距离并不相同。本发明具体实施例提供的等离子体刻蚀装置中的上部子电极15的个数为9个，9个上部子电极15通过与其连接的升降螺杆12的上下运动，可以单独控制每个上部子电极15与下部电极14之间的距离，本发明具体实施例中上部子电极15与下部电极14之间的距离范围为250毫米到300毫米，当然，本发明具体实施例并不对上部子电极15与下部电极14之间的距离范围作具体限定。由于在上部子电极15与下部电极14之间的距离不同的情况下，在包括该等离子体刻蚀装置的干法刻蚀设备进行等离子体刻蚀的过程中，位于上部子电极15与下部电极14之间的等离子场的分布也不同，上部子电极15与下部电极14之间的等离子体类似于椭圆形，在等离子体刻蚀的过程中，本发明具体实施例控制每个上部子电极15与下部电极14之间的距离均不相同，这样就形成独立的9个等离子场，同时，本发明具体实施例中相邻的两个上部子电极15之间设置有绝缘隔板13，这样可以有效的避免各个等离子场之间的相互作用。优选地，本发明具体实施例中的绝缘隔板13为陶瓷隔板。当然，这里也可以根据实际的生产需要将其中几个上部子电极15与下部电极14之间的距离设置为相同。本发明具体实施例中将单一的上部电极分为9个上部子电极，能够在9个相对独立区域内控制等离子体刻蚀的分布，实现单独控制等离子体刻蚀反应的刻蚀率，克服了单一电极造成的刻蚀不均匀，同时，9个上部子电极对应的区域中的等离子场的叠加是整个等离子场分布，这样能在大范围内控制等离子体的刻蚀分布。例如：在实际生产的等离子体刻蚀过程中，如果被刻蚀的基板四角区域位置处的刻蚀率较低，则可以调整四角区域对应位置处的四个上部子电极15下降，上部子电极15下降可以提高等离子体的刻蚀率，具体下降的距离根据实际生产过程中需要的刻蚀率进行调整。

因此，本发明具体实施例提供的包括上述等离子体刻蚀装置的干法刻蚀设备能够实现刻蚀率的独立和均匀控制，独立的刻蚀控制，解决了玻璃基板上的膜厚度差过大造成的无法刻蚀到均一厚度的问题，为刻蚀工艺调试在更大范围内提供了调试的方法。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种等离子体刻蚀装置，包括气体输入端、下部电极和上部电极，其特征在于，所述上部电极包括多个上部子电极，所述装置还包括：整流板、升降螺杆以及绝缘隔板，其中：

所述整流板位于所述气体输入端和所述上部子电极之间，用于将所述气体输入端输入的反应气体均匀分布在每个上部子电极表面；

所述升降螺杆与每个上部子电极连接，用于控制每个上部子电极与所述下部电极之间的距离；

所述绝缘隔板位于相邻的两个上部子电极之间，使得相邻的上部子电极之间绝缘。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上部电极包括9个上部子电极。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置有开孔的氧化铝挡板，所述氧化铝挡板位于所述气体输入端和所述整流板之间，用于将所述气体输入端输入的气体从所述氧化铝挡板的开孔处输出。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述氧化铝挡板上设置有9个开孔，分别位于所述氧化铝挡板的中心区域、四角区域和四边中心区域。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流板设置有150*150个开孔。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述整流板上的开孔的孔径，是根据所述整流板上的开孔与所述氧化铝挡板上的开孔之间的距离设置的，所述距离越大，所述整流板上的开孔的孔径越大。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述整流板上的开孔的最大孔径为5毫米。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述整流板上的开孔的最小孔径为3毫米。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘隔板为陶瓷隔板。

10.一种干法刻蚀设备，其特征在于，所述设备包括权利要求1-9任一权项所述的等离子体刻蚀装置。