CN108878250A - 一种干法刻蚀设备及刻蚀方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种干法刻蚀设备及刻蚀方法，该刻蚀设备包括：刻蚀装置，包括电极线圈和调节机构，调节机构与电极线圈连接，用于调整电极线圈与基板之间的距离；检测装置，用于检测基板的刻蚀程度；控制器，耦接调节机构和检测装置，用于获取基板的刻蚀程度，并根据刻蚀程度控制调节机构调整电极线圈与基板之间的距离，以控制刻蚀装置对基板的刻蚀速率。通过上述方式，本申请能够自动控制调节刻蚀装置对基板的刻蚀速率，提升产品良率。

Description

一种干法刻蚀设备及刻蚀方法

技术领域

本申请涉及刻蚀技术领域，特别是涉及一种干法刻蚀设备及刻蚀方法。

背景技术

刻蚀是半导体器件制造工艺中除去不需要的部分的工艺。主要分为用化学溶液进行化学刻蚀的湿法刻蚀，和用气体进行腐蚀的干法刻蚀。其中，干法刻蚀不用化学溶液而用腐蚀性气体或等离子体进行刻蚀，可以实现各向异性刻蚀，使电路图形变得更精细，适用于要求高精度的精细工艺。随着显示技术对半导体制造工艺的要求越来精密，干刻蚀得到越来越广泛的使用，相应的对干法刻蚀设备也要提出较高的标准。

本申请的发明人在长期的研发过程中，发现目前的干法刻蚀设备对上部电极线圈设计为固定人工可调式，具体请参阅图1，图1是现有技术中干法刻蚀设备一实施方式的剖面结构示意图。该刻蚀设备包括用于激发产生等离子体的电极线圈101，电极线圈101由连接杆102固定安装在刻蚀设备的顶部，因为连接杆102是固定不可调节的，因此，若要调整电极线圈101的位置，则需要重新进行吊装、拆卸、安装等一系列动作，造成人力物力上的消耗，增大生产成本。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种干法刻蚀设备及刻蚀方法，能够自动控制调节刻蚀装置对基板的刻蚀速率，提升产品良率。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种干法刻蚀设备，所述刻蚀设备包括：刻蚀装置，刻蚀装置包括电极线圈和调节机构，电极线圈用于激发产生等离子体以对基板进行刻蚀，调节机构与电极线圈连接，用于调整电极线圈与基板之间的距离；检测装置，用于检测基板的刻蚀程度；控制器，分别耦接调节机构和检测装置，用于获取基板的刻蚀程度，并根据刻蚀程度控制调节机构调整电极线圈与基板之间的距离，以控制刻蚀装置对基板的刻蚀速率。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种干法刻蚀方法，所述方法利用上述的干法刻蚀设备对基板进行刻蚀，所述方法包括：将基板置于刻蚀反应室中，利用刻蚀装置对基板进行刻蚀；利用检测装置检测基板的刻蚀程度，并将检测结果发送至控制器；控制器根据刻蚀程度控制调节机构调整电极线圈与基板之间的距离，以控制刻蚀装置对基板的刻蚀速率。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供一种干法刻蚀装置，该装置中设置有调节机构，利用调节机构能够调整电极线圈与基板之间的距离，进而调整刻蚀装置对基板的刻蚀速率。同时，该装置中还包括检测装置和控制器，能够检测基板的刻蚀程度，并根据检测结果控制调节机构运作，以自动控制调节刻蚀装置对基板的刻蚀速率，提升产品良率。

附图说明

图1是现有技术中干法刻蚀设备一实施方式的剖面结构示意图；

图2是本申请干法刻蚀设备第一实施方式的剖面结构示意图；

图3a是本申请干法刻蚀设备第二实施方式的俯视结构示意图；

图3b是本申请干法刻蚀设备第二实施方式的仰视结构示意图；

图4是本申请干法刻蚀方法第一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。

本申请提供一种干法刻蚀设备，该设备中设置有调节机构，能够驱动调节电极线圈与基板之间的距离，进而调整刻蚀装置对基板的刻蚀速率。同时，该设备中还增加了检测基板刻蚀程度的检测装置以及控制器，能够自动调整刻蚀装置对基板的刻蚀速率。

请参阅图2，图2是本申请干法刻蚀设备第一实施方式的剖面结构示意图。在该实施方式中，刻蚀设备20包括刻蚀装置201、检测装置202和控制器(图未示)。其中，刻蚀装置201包括电极线圈2011和调节机构2012，电极线圈2011用于激发产生等离子体以对基板进行刻蚀，调节机构2012与电极线圈2011连接，用于调整电极线圈2011与基板之间的距离。检测装置202用于检测基板的刻蚀程度。控制器分别耦接调节机构2012和检测装置202，控制器用于获取基板的刻蚀程度，并根据刻蚀程度控制调节机构2012调整电极线圈与基板之间的距离，以控制刻蚀装置202对基板的刻蚀速率。

具体地，该干法刻蚀设备利用等离子体对基板进行溅射刻蚀，溅射过程中，改变等离子体与基板之间的距离能够改变溅射轰击力度，以改变刻蚀装置对基板的刻蚀速率。如减小等离子体与基板之间的距离，能够增大溅射轰击力度，进而加快刻蚀装置对基板的刻蚀速率。该实施方式中，设置有调节机构，能够驱动调节电极线圈的位置，改变电极线圈与基板之间的距离，以灵活控制刻蚀装置对基板的刻蚀速率。相较于现有技术中固定结构的电极线圈，能够减少调整安装工序，省去人工调节的成本，实现电极线圈的自动调节。另外通过设置检测装置和控制器，能够实时准确检测刻蚀程度，监控刻蚀进程，并根据检测的刻蚀程度自动控制调节机构调节电极线圈的位置，进而控制刻蚀速率。降低生产成品，提高产品良率。

可选地，在一实施方式中，检测装置202为光感传感器，光感传感器用于检测基板的透光率，以根据透光率判断基板的刻蚀程度。

其中，该刻蚀设备用于对基板表面的金属层进行刻蚀，金属层具有遮光性，不同厚度的金属层遮光程度不同，也就使基板表面的透光率不同。因此，通过判断透光率的大小，能够判断金属层的厚度，进而也就能够判断基板的刻蚀程度。如随着基板刻蚀程度的增大，金属层变薄，基板的透光性变大，金属覆盖区域由暗变亮，这种光线亮度变化能够被光传感器检测到，因此，本申请利用光传感器检测基板的刻蚀程度。

具体地，刻蚀设备还包括机台203，机台203用于承载待刻蚀基板204，光感传感器202设置在机台203上，在对基板进行刻蚀时，将基板置于光感传感器202上方，随着刻蚀反应进行，光感传感器202能够检测到基板的透光性变化。

请参阅图3，图3a是本申请干法刻蚀设备第二实施方式的俯视结构示意图，图3b是本申请干法刻蚀设备第二实施方式的仰视结构示意图。在该实施方式中，电极线圈301和光感传感器302为多个，光感传感器302与电极线圈301的个数相同，并一一相对应设置，多个光感传感器302阵列排布在机台上。通过将光传感器与电机线圈一一对应设置，控制器能够根据不同传感器发来的信号，对应调整相对应电极线圈的位置，提高控制的精确性。

可选地，在一实施方式中，该刻蚀设备能够实现基板表面不同区域的均一性刻蚀。具体地，控制器为PID(比例(proportion)-积分(integral)-微分(derivative))控制器，能够基于检测装置的反馈实现闭环控制。

具体地，将基板置于刻蚀反应室中，利用刻蚀装置对基板进行刻蚀，利用多个光传感器检测基板多个区域的刻蚀程度，并将检测数据发送给控制器；控制器用于比较不同区域的刻蚀程度是否均等，并在至少两个刻蚀区域的刻蚀程度不均等时，控制调节机构调整电极线圈与基板之间的距离，以控制刻蚀装置对基板表面不同区域的刻蚀速率。如，光传感器检测到第一区域的透光率大于第二区域的透光率，说明第一区域的刻蚀程度大于第二区域的刻蚀程度，此时，应控制调整加快第二区域的刻蚀速率，或减慢第一区域的刻蚀速率。具体控制调节机构驱动调节电极线圈的位置，以增大对应第二区域的电极线圈与基板之间的距离，加快第二区域的刻蚀速率；或者控制调节机构驱动调节电极线圈的位置，以减小对应第一区域的电极线圈与基板之间的距离，减慢第一区域的刻蚀速率。不断循环反馈，实现基板表面不同区域的刻蚀程度均等。

在另一实施方式中，控制器用于分别单独控制基板表面不同区域的刻蚀速率。控制器接收检测装置的检测数据，将该数据与预设的刻蚀程度进行比较，判断是否达到预设刻蚀程度，或者控制是否在预定时间内达到预设刻蚀程度。

可选地，在另一实施方式中，光感传感器活动设置在机台上，以根据基板的大小或位置调整检测点。具体地，基板大小类型不同，需要刻蚀的区域将不同，将光感传感器活动设置，能够适应检测不同大小类型的基板，增强该设备的通用性。另外，也可以设置光传感器按照预定速率沿基板移动，以活动检测某一区域范围内的刻蚀程度，不仅能够减少光传感器的数量，同时还能够更大区域，更大程度的检测基板的刻蚀程度，确保刻蚀均一性。

可选地，在一实施方式中，调节机构为升降机构，升降机构包括升降部和驱动部，升降部为与驱动部驱动连接的升降杆，升降部与电极线圈连接，能够在驱动部的驱动下带动电极线圈升降，以调整电极线圈与基板之间的距离。在其他实施方式中，调节机构还可以驱动调节电极线圈前后左右活动，以实现对基板不同区域的刻蚀。

在一实施方式中，刻蚀设备还包括显示装置，显示装置与控制器连接，用于显示基板表面的刻蚀程度。另外，刻蚀设备还包括设置在电极线圈下方的陶瓷天板，用于围设待刻蚀基板的陶瓷边框，通气孔等其他部件。

基于上述干法刻蚀设备，本申请还提供一种干法刻蚀方法。请参阅图4，图4是本申请干法刻蚀方法第一实施方式的结构示意图。在该实施方式中，干法刻蚀方法包括：

S401：将基板置于刻蚀反应室中，利用刻蚀装置对基板进行刻蚀。

具体地，刻蚀反应室为真空反应室，可以利用驱动传送装置将基板送入刻蚀反应室，并在刻蚀完成后输出刻蚀好的基板。

S402：利用检测装置检测基板的刻蚀程度，并将检测结果发送至控制器。

其中，检测装置为光感传感器，光感传感器用于检测基板的透光率，以根据透光率判断基板的刻蚀程度。

具体地，该方法用于对基板表面的金属层进行刻蚀，金属层具有遮光性，不同厚度的金属层遮光程度不同，也就使基板表面的透光率不同。随着刻蚀程度增大，金属层变薄，遮光性减弱，金属覆盖区域由暗变亮，基板表面透光率变大。

S403：控制器根据刻蚀程度控制调节机构调整电极线圈与基板之间的距离，以控制刻蚀装置对基板的刻蚀速率。

其中，控制调节机构减小电极线圈与基板之间的距离，以增大刻蚀装置对基板的刻蚀速率；或控制调节机构增大电极线圈与基板之间的距离，以减小刻蚀装置对基板的刻蚀速率。

利用该方法能够实现基板表面不同区域的刻蚀程度均等，具体地，利用多个光传感器检测基板多个区域的刻蚀程度，并将检测数据发送给控制器；控制器用于比较不同区域的刻蚀程度是否均等，并在至少两个刻蚀区域的刻蚀程度不均等时，控制调节机构调整电极线圈与基板之间的距离，以控制刻蚀装置对基板表面不同区域的刻蚀速率。如，光传感器检测到第一区域的透光率大于第二区域的透光率，说明第一区域的刻蚀程度大于第二区域的刻蚀程度，此时，应控制调整加快第二区域的刻蚀速率，或减慢第一区域的刻蚀速率。具体控制调节机构驱动调节电极线圈的位置，以增大对应第二区域的电极线圈与基板之间的距离，加快第二区域的刻蚀速率；或者控制调节机构驱动调节电极线圈的位置，以减小对应第一区域的电极线圈与基板之间的距离，减慢第一区域的刻蚀速率。不断循环反馈，实现基板表面不同区域的刻蚀程度均等。

以上方案，本申请提供一种干法刻蚀装置，该装置中设置有调节机构，利用调节机构能够调整电极线圈与基板之间的距离，进而调整刻蚀装置对基板的刻蚀速率。同时，该装置中还包括检测装置和控制器，能够检测基板的刻蚀程度，并根据检测结果控制调节机构运作，以自动控制调节刻蚀装置对基板的刻蚀速率，提升产品良率。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种干法刻蚀设备，其特征在于，所述刻蚀设备包括：

刻蚀装置，包括电极线圈和调节机构，所述电极线圈用于激发产生等离子体以对基板进行刻蚀，所述调节机构与所述电极线圈连接，用于调整所述电极线圈与所述基板之间的距离；

检测装置，用于检测所述基板的刻蚀程度；

控制器，分别耦接所述调节机构和所述检测装置，用于获取所述基板的刻蚀程度，并根据所述刻蚀程度控制所述调节机构调整所述电极线圈与所述基板之间的距离，以控制所述刻蚀装置对所述基板的刻蚀速率。

2.根据权利要求1所述的干法刻蚀设备，其特征在于，所述刻蚀设备还包括机台，所述机台用于承载待刻蚀基板，所述检测装置为光感传感器，所述光感传感器设置在所述机台上，用于检测所述基板的透光率，以根据所述透光率判断所述基板的刻蚀程度。

3.根据权利要求2所述的干法刻蚀设备，其特征在于，所述电极线圈和所述光感传感器为多个，所述光感传感器与所述电极线圈的个数相同，并一一相对应设置，多个所述光感传感器阵列排布在所述机台上。

4.根据权利要求2所述的干法刻蚀设备，其特征在于，所述光感传感器活动设置在所述机台上，以根据所述基板的大小或位置调整检测点。

5.根据权利要求1所述的干法刻蚀设备，其特征在于，所述控制器为比例-积分-微分控制器。

6.根据权利要求1所述的干法刻蚀设备，其特征在于，所述调节机构为升降机构，所述升降机构包括升降部和驱动部，所述升降部为与所述驱动部驱动连接的升降杆，所述升降部与所述电极线圈连接，能够在所述驱动部的驱动下带动所述电极线圈升降，以调整所述电极线圈与所述基板之间的距离。

7.根据权利要求1所述的干法刻蚀设备，其特征在于，所述刻蚀设备还包括设置在所述电极线圈下方的陶瓷天板，和用于围设待刻蚀基板的陶瓷边框。

8.一种干法刻蚀方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1-7任一项所述的干法刻蚀设备对基板进行刻蚀，所述方法包括：

将基板置于刻蚀反应室中，利用刻蚀装置对所述基板进行刻蚀；

利用检测装置检测所述基板的刻蚀程度，并将检测结果发送至控制器；

所述控制器根据所述刻蚀程度控制所述调节机构调整所述电极线圈与所述基板之间的距离，以控制所述刻蚀装置对所述基板的刻蚀速率。

9.根据权利要求8所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述检测装置为光感传感器，所述利用检测装置检测所述基板的刻蚀程度包括：

利用所述光感传感器检测所述基板的透光率，以根据所述透光率判断所述基板的刻蚀程度。

10.根据权利要求8所述的干法刻蚀方法，其特征在于，所述控制器根据所述刻蚀程度控制所述调节机构调整所述电极线圈与所述基板之间的距离包括：

控制所述调节机构减小所述电极线圈与所述基板之间的距离，以增大所述刻蚀装置对所述基板的刻蚀速率；或控制所述调节机构增大所述电极线圈与所述基板之间的距离，以减小所述刻蚀装置对所述基板的刻蚀速率。