CN111370308A - 一种刻蚀方法及系统、刻蚀控制装置、电子器件及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种刻蚀方法及系统、刻蚀控制装置、电子器件及设备，涉及等离子体刻蚀技术领域，以限制刻蚀基板的刻蚀气体的量，提高刻蚀精度。该刻蚀方法包括至少一个刻蚀周期，每个刻蚀周期均包括，提供一容置有基板的腔体。向腔体内通入刻蚀气体。当基板吸附刻蚀气体，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体。将吸附在基板上的刻蚀气体转换为等离子体，利用等离子体对基板进行刻蚀。本发明还提供一种应用于上述刻蚀方法的刻蚀系统，以及应用于该刻蚀系统的刻蚀控制装置。本发明提供的电子器件由上述刻蚀方法制备而成，本发明提供的电子器件应用在电子设备中。

Description

一种刻蚀方法及系统、刻蚀控制装置、电子器件及设备
技术领域
本发明涉及等离子体刻蚀技术领域，特别是涉及一种刻蚀方法及系统、刻蚀控制装置、电子器件及设备。
背景技术
等离子体刻蚀技术是一种适用于先进电路中小特征尺寸的精细刻蚀技术，常被用于制作电子器件或电子设备所包含的纳米图案化结构。
现有等离子体刻蚀技术的基本原理是：将基板容置在腔体内，根据基板的材料选择并向腔体内通入刻蚀气体；腔体内的刻蚀气体在射频电场的作用下电离成等离子体，以利用等离子体刻蚀基板。
在利用等离子体刻蚀技术刻蚀形成纳米图案化结构时，基板被刻蚀掉的材料非常少。但是，常规的等离子体刻蚀技术难以准确控制基板被刻蚀掉的材料量，导致基板的刻蚀精度比较低。因此，亟待提出一种可以提高基板刻蚀精度的刻蚀方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种刻蚀方法及系统、刻蚀控制装置、电子器件及设备，通过有效地限制基板被刻蚀掉的材料量以提高刻蚀精度。
为了实现上述目的，本发明提供一种刻蚀方法，该刻蚀方法包括至少一个刻蚀周期，每个刻蚀周期包括：
提供一容置有基板的腔体；
向腔体内通入刻蚀气体；
当基板吸附刻蚀气体，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体；
将吸附在基板上的刻蚀气体转换为等离子体，利用等离子体对基板进行刻蚀。
优选地，向腔体内通入刻蚀气体包括：
向腔体内开始通入刻蚀气体；
当腔体的内部压力大于或等于第一最高压力阈值时，停止向腔体内通入刻蚀气体。
优选地，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体包括：
开始排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体；
当腔体的内部压力小于或等于第一最低压力阈值，停止排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体。
优选地，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体后，将吸附在基板上的刻蚀气体转换为等离子体前，刻蚀方法还包括：
向腔体内通入惰性气体。
优选地，向腔体内通入惰性气体包括：
向腔体内开始通入惰性气体；
当腔体的内部压力大于或等于第二最高压力阈值时，停止向腔体内通入惰性气体。
优选地，相邻两个刻蚀周期之间，刻蚀方法还包括：
将腔体内的所有气体排出。
与现有技术相比，本发明提供的刻蚀方法中，在腔体内容置的基板吸附有刻蚀气体时，将腔体内处在自由状态的刻蚀气体从腔体内排出，使得腔体内所保留的刻蚀气体为吸附在基板上的刻蚀气体。在此之后，将吸附在基板上的刻蚀气体激发成等离子体，即可利用等离子体完成对基板的刻蚀。由此可见，本发明提供的刻蚀方法利用基板能够吸附刻蚀气体这一特征，使得从腔体排出的刻蚀气体为处在自由状态的刻蚀气体，保证基板可以利用吸附在其上的刻蚀气体正常进行等离子体刻蚀的同时，也限制了参与刻蚀的刻蚀气体量。此时，本发明提供的刻蚀方法中，直接参与刻蚀的等离子体量得到控制，保证对基板材料的刻蚀量受到约束，从而提高基板的刻蚀精度。
本发明还提供一种刻蚀控制装置，应用于具有腔体和等离子发生器的等离子体刻蚀设备，装置包括：
通信单元，用于向等离子体刻蚀设备发送第一进气控制信号；等离子体刻蚀设备用于根据第一进气控制信号控制容置有基板的腔体的进气口供刻蚀气体通入腔体；
通信单元还用于在基板吸附刻蚀气体时，向等离子体刻蚀设备发送第一排气控制信号；等离子体刻蚀设备用于根据第一排气控制信号控制容置有基板的腔体的排气口排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体；
通信单元还用于向等离子体刻蚀设备发送等离子化控制信号；等离子体刻蚀设备用于根据等离子化控制信号将吸附在基板上的刻蚀气体转换为等离子体，等离子体用于对基板进行刻蚀。
优选地，通信单元还用于接收压力传感器发送的腔体的内部压力；
第一进气控制信号包括第一进气开启信号和第一进气关闭信号；刻蚀控制装置还包括处理单元，用于生成第一进气开启信号；
通信单元具体用于向等离子体刻蚀设备发送第一进气开启信号；等离子体刻蚀设备用于根据第一进气开启信号控制容置有基板的腔体的进气口供刻蚀气体开始通入腔体内；
处理单元还用于当腔体的内部压力大于或等于第一最高压力阈值时，生成第一进气关闭信号；
通信单元具体用于向等离子体刻蚀设备发送第一进气关闭信号；等离子体刻蚀设备用于根据第一进气关闭信号控制腔体的进气口处在关闭状态，腔体的进气口用于停止供刻蚀气体通入腔体内。
优选地，通信单元还用于接收压力传感器发送的腔体的内部压力；
第一排气控制信号包括第一排气开启信号和第一排气关闭信号；刻蚀控制装置还包括处理单元；
处理单元还用于在基板吸附刻蚀气体时，生成第一排气开启信号；
通信单元具体用于向等离子体刻蚀设备发送第一排气开启信号，等离子体刻蚀设备用于根据第一排气开启信号控制容置有基板的腔体的排气口开始排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体；
处理单元还用于当腔体的内部压力小于或等于第一最低压力阈值时，生成第一排气关闭信号；
通信单元具体用于向等离子体刻蚀设备发送第一排气关闭信号，等离子体刻蚀设备用于根据第一排气关闭信号控制腔体的排气口处在关闭状态，腔体的排气口处在关闭状态，腔体的排气口用于停止排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体；
处理单元还用于当腔体的内部压力小于或等于第一最低压力阈值时，生成等离子化控制信号。
优选地，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体后，通信单元还用于向等离子体刻蚀设备发送等离子化控制信号前，向等离子体刻蚀设备发送第二进气控制信号，等离子体刻蚀设备用于根据第二进气控制信号控制容置有基板的腔体的进气口向腔体通入惰性气体。
优选地，通信单元还用于接收压力传感器发送的腔体的内部压力；
第二进气控制信号包括第二进气开启信号和第二进气关闭信号；刻蚀控制装置还包括处理单元，处理单元还用于生成第二进气开启信号；
通信单元具体用于向等离子体刻蚀设备发送第二进气开启信号，等离子体刻蚀设备用于根据第二进气开启信号控制容置有基板的腔体的进气口处在打开状态，腔体的进气口处在打开状态，腔体的进气口用于在排出腔体内处于自由状态的刻蚀气体后，通信单元还用于向等离子体刻蚀设备发送等离子化控制信号前，向腔体内通入惰性气体；
处理单元还用于当腔体的内部压力大于或等于第二最高压力阈值时，生成第二进气关闭信号；
通信单元具体用于向等离子体刻蚀设备发送第二进气关闭信号；等离子体刻蚀设备还用于根据第二进气关闭信号控制腔体的进气口处在关闭状态，腔体的进气口用于停止供惰性气体通入腔体。
优选地，等离子体用于对基板进行刻蚀后，通信单元还用于向等离子体刻蚀设备发送第二排气控制信号，等离子体刻蚀设备用于根据第二排气控制信号控制腔体的排气口排出腔体内的气体。
优选地，刻蚀控制装置应用在具有至少一个刻蚀周期的刻蚀方法中，当刻蚀周期为多个时，通信单元用于向等离子体刻蚀设备发送第一进气控制信号前，处理单元还用于确定基板的刻蚀图案未满足预设图案规格。
与现有技术相比，本发明提供的刻蚀控制装置的有益效果与上述技术方案的刻蚀方法的有益效果相同，在此不做赘述。
本发明还提供一种的刻蚀系统，包括刻蚀控制装置以及分别与刻蚀控制装置通信的等离子体刻蚀设备和压力传感器。
与现有技术相比，本发明提供的刻蚀系统的有益效果与上述技术方案的刻蚀控制装置的有益效果相同，在此不再赘述。
本发明还提供一种电子器件，该电子器件包括采用上述刻蚀方法制备的图案化结构。
优选地，图案化结构为纳米图案化结构。
与现有技术相比，本发明提供的电子器件的有益效果与上述技术方案的刻蚀方法的有益效果相同，在此不再赘述。
本发明还提供一种电子设备，该电子设备包括本发明提供的电子器件。
与现有技术相比，本发明提供的电子设备的有益效果与上述技术方案的电子器件的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的刻蚀系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的等离子体刻蚀设备的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的刻蚀方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的基板被刻蚀前的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的基板被刻蚀后的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的刻蚀控制装置的结构框图。
其中：
1.刻蚀控制装置，10.通信单元，11.处理单元；
2.等离子体刻蚀设备，20.腔体，200.进气口，201.排气口，21.等离子体发生装置，22.进气装置，220.进气管路，221.进气阀门，23.排气装置，230.排气管路，231.排气阀门；
3.压力传感器；
4.基板，40.衬底，41.纳米柱，410.第一材料部，411.第二材料部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在附图中示出本发明实施例的各种示意图，这些图并非按比例绘制。其中，为了清楚明白的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本发明中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义，应当能理解到，这些方向性术语是相对概念，它们用于相对的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位变化而相应地发生变化。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。
图1示出了本发明实施例提供的刻蚀系统的结构示意图。如图1所示，该刻蚀系统包括：刻蚀控制装置1以及分别与刻蚀控制装置1通信的等离子体刻蚀设备2和压力传感器3。
上述刻蚀控制装置1用于根据压力传感器3所感应的压力信号控制等离子体刻蚀设备2进行刻蚀。
图2示出了本发明实施例提供的等离子体刻蚀设备的结构示意图。如图2所示，该等离子体刻蚀设备2包括腔体20、等离子体发生装置21、进气装置22和排气装置23。等离子体发生装置21用于向腔体20内提供射频电场，以将腔体20内的刻蚀气体转换为等离子体。
上述腔体20的腔壁上开设进气口200，进气口200与进气装置22通过进气管路220连通，且进气管路220上具有用于控制进气管路220开关的进气阀门221。腔体20的腔壁上还开设有排气口201，排气口201与排气装置23通过排气管路230连通，且排气管路230上具有用于控制排气管路230开关的排气阀门231。下面将结合图2所示的等离子体刻蚀设备阐述等离子体刻蚀工艺。
将待刻蚀的基板4容置在腔体20内。打开进气装置22中进气管路220上的进气阀门221，向腔体20内通入用于刻蚀基板的刻蚀气体。打开等离子体发生装置21，在腔体20内产生射频电场，利用射频电场将腔体20内的刻蚀气体转换为等离子体，利用等离子体刻蚀基板4。打开等离子体发生装置21的同时，打开排气装置23中排气管路230上的排气阀门231，将等离子体与基板4的被刻蚀部分材料反应产生的挥发性成分，以及未与基板反应的刻蚀气体从腔体20中排出，完成基板4的刻蚀。
上述等离子体刻蚀工艺中，向腔体20内通入刻蚀气体的同时，利用等离子体发生装置21将其转换为等离子体，利用等离子体完成基板4的刻蚀，且同时将挥发性成分和未反应的刻蚀气体排出。即形成“刻蚀气体通入-刻蚀气体等离子体化-等离子体刻蚀-挥发性成分及未反应刻蚀气体排出”的刻蚀模式，该刻蚀模式因不能精准控制腔体20内参与刻蚀的刻蚀气体的量，而不能精准控制基板4材料被刻蚀掉的量，因此存在基板4刻蚀精度低的问题。
针对上述问题，本发明实施例提供一种刻蚀方法，该刻蚀方法由刻蚀控制装置控制等离子体刻蚀设备实现。图3示出了本发明实施例提供的刻蚀方法的流程图。如图3所示，该刻蚀方法包括至少一个刻蚀周期，每一个刻蚀周期均包括：
S10、提供一容置有基板的腔体。该基板可以选择的范围比较多，具体根据基板所应用的场景决定。
对于常见的半导体器件来说，其在制备过程中需要经常在衬底上形成各种图案化膜层。
需要说明的是，衬底还可以是除硅衬底之外的其他衬底，如锗衬底。例如：对硅衬底或锗衬底等半导体衬底进行刻蚀，形成纳米线、纳米片、量子点等结构。
S11、向腔体内通入刻蚀气体。
在实际应用中，具体参见图1和图2，可以通过刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的进气管路220中的进气阀门221处在打开状态，以使得刻蚀气体经进气管路220和开设在腔体20上的进气口200通入腔体20内。
至于刻蚀气体具体为哪一种刻蚀气体，根据本实施例中待刻蚀的基板的材料确定。例如，当待刻蚀的基板为锗硅基板时，可以向腔体内通入CF4、O2和He混合而成的气体作为刻蚀气体。至于混合气体中三种气体的体积比可根据需要调整，在此不做具体限定。
S12、当基板吸附刻蚀气体，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体。应理解，从分子层面来讲，刻蚀气体分子与基板表面的分子之间存在范德华力。在范德华力的作用下，刻蚀气体分子可以键合在基板表面的分子上，使得基板表面吸附以埃为单位的刻蚀气体分子层。而未被基板吸附的刻蚀气体则处在自由状态。基于此，当排出腔体内的刻蚀气体时，吸附在基板表面的刻蚀气体不会从腔体中排出。
在实际应用中，具体参见图1和图2，当向腔体20内通入刻蚀气体后，且基板4上吸附刻蚀气体时，可以通过刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的排气管路230中的排气阀门231处在打开状态，以使得刻处在自由状态的蚀气体经排气管路230和开设在腔体20上的排气口201从腔体20中排出。
S13、将吸附在基板上的刻蚀气体转换为等离子体，利用等离子体对基板进行刻蚀。
在实际应用中，具体参见图1和图2，可以利用等离子体刻蚀设备2所具有的等离子发生器21向腔体20提供射频电场，使得吸附在基板4上的刻蚀气体转换为等离子体，利用等离子体刻蚀基板4。至于刻蚀气体如何转换为等离子体，则为现有技术，在此不再赘述。
本发明实施例提供的刻蚀方法中，容置在腔体内的基板吸附有刻蚀气体时，将腔体内处在自由状态的刻蚀气体从腔体内排出，即腔体内仅保留吸附在基板上的刻蚀气体，再将吸附在基板上的刻蚀气体转换成等离子体，利用等离子体对基板进行刻蚀。即本发明实施例提供的刻蚀方法，形成“刻蚀气体通入-基板吸附刻蚀气体-自由状态刻蚀气体排出-基板吸附刻蚀气体等离子体化-等离子体刻蚀”的刻蚀模式。相对有现有技术中的“刻蚀气体通入-刻蚀气体等离子体化-等离子体刻蚀”的刻蚀模式。由于被等离子体化的刻蚀气体仅为能够吸附在基板上的刻蚀气体，一方面确保基板能够被刻蚀，另一方面参与基板刻蚀的刻蚀气体的量被限定在一定的范围。此时，本发明实施例提供的刻蚀方法中，直接参与刻蚀的等离子体的量也被限定在一定的范围，最终基板的刻蚀量也被有效地限制，即基板的刻蚀量直接由能够吸附在基板上的刻蚀气体的量决定，不需要精准控制等离子体刻蚀设备，即能确保基板的刻蚀精度。
作为一种可能的实现方式，向腔体内通入刻蚀气体包括：
S110、向腔体内开始通入刻蚀气体。
在实际应用中，具体参见图1和图2，腔体20内容置基板4后，利用刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的进气管路220中的排气阀门221打开，刻蚀气体通过排气管路220和腔体20壁上的进气口200开始向腔体20内通入刻蚀气体。至于单位时间内向腔体20内通入的刻蚀气体的量根据实际工况确定，例如：可以是20标准毫升/分钟～5000标准毫升/分钟。.
S111、当腔体的内部压力大于或等于第一最高压力阈值时，停止向腔体内通入刻蚀气体。
在实际应用中，具体参见图1和图2，刻蚀控制装置1可以根据压力传感器3获取到的腔体20内的内部压力，确定腔体20的内部压力是否大于或等于第一最高压力阈值。当刻蚀控制装置1确定的腔体20的内部压力大于或等于第一最高压力阈值时，刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有排气管路220中的进气阀门221关闭，以停止向腔体20内继续通入刻蚀气体。应理解，当刻蚀控制装置1确定的腔体20的内部压力小于第一最高压力阈值时，保持向腔体20内通入刻蚀气体。
当腔体20内的内部压力大于或等于第一最高压力阈值时，停止向腔体20内通入刻蚀气体，使得在内部压力的作用下基板4上能够充分吸附刻蚀气体，以避免因吸附的刻蚀气体量不足而导致的等离子体对基板4的刻蚀量不足等问题，最终确保基板4的刻蚀精度。
至于第一最高压力阈值可以根据腔体的空间、待刻蚀基板4的预设刻蚀量等确定。例如：第一最高压力阈值为20毫托～1托。且当腔体20内的内部压力大于或等于20毫托～1托之间的任意值后，保持进气阀门221继续开启6秒～3分钟后，再关闭进气阀门221。使得通入腔体20内的刻蚀气体能够充分吸附在基板4上。
在一种可选方式中，向腔体20内开始通入刻蚀气体时或通入刻蚀气体前，可以利用刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2，以使等离子体刻蚀设备2所具有排气装置23中的排气管路230中的排气阀门231关闭。使得腔体20内能够快速地达到内部压力大于或等于第一最高压力阈值的状态，即通过缩短向腔体20内通入满足上述条件的刻蚀气体的时间，缩短一个刻蚀周期的实施时间，提高刻蚀效率。
作为一种可能的实现方式，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体包括：
S120、开始排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体。
具体参见图1和图2，在一种情况下，当向腔体20内通入一定时间的刻蚀气体后，利用刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的排气管路230中的排气阀门231打开，刻蚀气体通过排气管路230和腔体20壁上的排气口201开始从腔体20内排出。此时，采用时间控制的方式控制排出处在自由状态的刻蚀气体的节点。
在另一种情况下，腔体20的内部压力大于或等于第一最高压力阈值后，利用刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的排气管路230中的排气阀门231打开，刻蚀气体通过排气管路230和腔体20壁上的排气口201开始从腔体20内排出。此时，采用压力控制的方式控制排出处在自由状态的刻蚀气体的节点。
在又一种情况下，当检测到基板4上具有至少一层刻蚀气体分子后。利用刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的排气管路230中的排气阀门231打开，刻蚀气体通过排气管路230和腔体20壁上的排气口201开始从腔体20内排出。此时，刻蚀控制装置1需要配合图像采集装置(图中未示出)检测基板4图像，接着刻蚀控制装置1根据基板图像确定基板上具有至少一层刻蚀气体分子时，控制排出处在自由状态的刻蚀气体的节点。
S121、当腔体的内部压力小于或等于第一最低压力阈值，停止排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体。
在实际应用中，具体参见图1和图2，开始从腔体20内排出刻蚀气体过程中，刻蚀控制装置1通过压力传感器3获取的内部压力，确定腔体20的内部压力是否小于或等于第一最低压力阈值。当刻蚀控制装置1确定的腔体20的内部压力小于或等于第一最低压力阈值时，刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的排气管路230中的排气阀门231关闭，以停止从腔体20内继续排出刻蚀气体。应理解，当刻蚀控制装置1确定的腔体的内部压力大于第一最低压力阈值时，保持从腔体20内排出刻蚀气体。
当腔体20内的内部压力小于或等于第一最低压力阈值时，停止从腔体20内排出处在自由状态的刻蚀气体，能够保证腔体20内处在自由状态的刻蚀气体被完全排出，以使腔体20内的刻蚀气体的量被限制，最终确保基板4的刻蚀精度。
至于第一最低压力阈值可以根据腔体20的空间、待刻蚀基板4的预设刻蚀量等确定。例如：第一最低压力阈值不大于1毫托，且当腔体20的内部压力小于或等于1毫托后，保持排气阀门231继续开启3秒～3分钟后，再关闭排气阀门231。使得处在自由状态的刻蚀气体能够完全从腔体20中排出。
需要说明的是，开始排出腔体20内处在自由状态的刻蚀气体前，利用刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的进气管路230中的进气阀门231关闭，以停止向腔体20内通入刻蚀气体，即形成“只排出不通入”的模式。该模式能够快速的在腔体20内形成内部压力小于或等于第一最低压力阈值的状态，进而通过缩短从腔体20中开始排出处在自由状态的刻蚀气体到停止从腔体20中排出处在自由状态的刻蚀气体的时间，缩短一个刻蚀周期所需要的时间，以提高刻蚀效率。
作为一种可能的实现方式，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体后，将吸附在基板上的刻蚀气体转换为等离子体前，该刻蚀方法还包括，
S12′、向腔体内通入惰性气体。应理解，惰性气体可以为氦气、氩气等，在此不做详述。
在实际应用时，具体参见图1和图2，利用刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的进气管路230中的进气阀门231开启，向腔体20内通入惰性气体。
排出腔体20内处在自由状态的刻蚀气体后，腔体20内仅剩余吸附在基板4上的刻蚀气体，在该状态下，利用等离子体刻蚀设备2在腔体20内产生射频电场，射频电场将刻蚀气体转换为等离子体后，由于等离子体的数量有限，因此，会降低等离子体之间的碰撞几率，虽然能提高刻蚀精度，但会降低刻蚀效率。而向腔体20内通入惰性气体，首先，惰性气体能够将原来吸附在基板4上的刻蚀气体置换到腔体20内，也就是将原来吸附在基板4上的刻蚀气体转换为自由状态，处在自由状态的刻蚀气体能够被充分地转换为等离子体，提高等离子体的转换率。其次，会提升腔体20的内部压力，当利用等离子体刻蚀设备2在腔体20内产生射频电场，射频电场将刻蚀气体和惰性气体均转换为等离子体后，腔体4中的内部压力能够大大提高等离子体之间的碰撞概率，最终提高刻蚀效率。再者，虽然腔体20内具有惰性等离子体，但是，由于惰性等离子体在无偏压的情况下，基本不会对基板4进行刻蚀，因此，实际参与刻蚀的仍然是由刻蚀气体转换的等离子体，当吸附在基板4上的刻蚀气体被完全消耗掉时，一个刻蚀周期自然结束，从而最终确保对基板4的刻蚀精度。
需要进一步说明的是，可以利用等离子体刻蚀设备2仅在腔体20内产生用于将刻蚀气体和惰性气体转换为等离子体的射频电场，而不产生偏压电场，以保证惰性等离子体对基板4基本无刻蚀作用，最终确保基板4的刻蚀精度。
当然，也可以利用等离子体刻蚀设备2在腔体20内既产生用于将刻蚀气体和惰性气体转换为等离子体的射频电场，又产生偏压电场。此时，惰性等离子体和刻蚀气体等离子体均对基板4有刻蚀作用。
作为一种可能的实现方式，向腔体内通入惰性气体包括：
S120′、向腔体内开始通入惰性气体。
S121′、当腔体的内部压力大于或等于第二最高压力阈值时，停止向腔体内通入惰性气体。
具体参见图1和图2，在实际应用中，刻蚀控制装置1可以根据压力传感器3获取到的腔体20的内部压力，确定腔体20的内部压力是否大于或等于第二最高压力阈值。当刻蚀控制装置1确定的腔体的内部压力大于或等于第二最高压力阈值时，刻蚀控制装置1控制等离子体刻蚀设备2所具有的进气阀门221关闭，以停止向腔20体内继续通入惰性气体。应理解，当刻蚀控制装置1确定的腔体20的内部压力小于第二最高压力阈值时，保持向腔体20内通入惰性气体。
第二最高压力阈值是能够确保在腔体20内进行电离的最低限值，在此不做具体的限定。
在一种可选方式，具体参见图1和图2，向腔体20内开始通入惰性气体前，停止向腔体20中通入刻蚀气体，并停止从腔体20中排出处在自由状态的刻蚀气体。该方式用于确保向腔体20中通入惰性气体时，原来吸附在基板4上的刻蚀气体的量基本不发生变化，以确保基板4的被刻蚀量不发生变化，最终确保基板4的刻蚀精度。
作为一种可能的实现方式，相邻两个刻蚀周期之间，本发明实施例提供的刻蚀方法还包括，将腔体内的所有气体排出。
在实际应用时，一个刻蚀周期结束后，可以采用如照相机、CCD图像传感器等任意一种图像采集装置采集基板的刻蚀图案的图像信息，并传输至刻蚀控制装置。刻蚀控制装置对基板图像进行识别，以确定基板图形中刻蚀形成的图案是否达到预设图案化规格。如果被刻蚀的基板达到了预设图案化规格刻蚀结束。如果被刻蚀的基板未达到预设图案化规格，则需要再次执行至少一个刻蚀周期。至于图像采集装置的具体设置位置，可以是腔体内，也可以是腔体外，只要能够采集到基板的刻蚀图案的图像信息即可。图像采集装置与刻蚀控制装置通过现有任意一种通信方式连接。
应理解，为了保证腔体内气体完全排出，两个相邻刻蚀周期之间需要利用刻蚀控制装置控制等离子体刻蚀设备所具有的排气管路中的排气阀门处在打开状态，以将腔体内的所有气体排出。所有气体可能包括等离子体与基板被刻蚀部分材料反映产生的挥发性成分以及未反映的刻蚀气体等。
为了更好理解本发明实施例提供的一种刻蚀方法，下面将以纳米结构的刻蚀方法为例，进行详细说明。应理解，以下说明仅用于解释，而不作为限定。
S20、提供一容置有基板的腔体。图4示出的是本发明实施例提供的基板被刻蚀前的结构示意图。如图4所示，该基板4包括硅衬底40，以及形成在硅衬底40上图案化结构。
在衬底40上形成图案化结构的方法是如光刻刻蚀等常规方法，在此不再赘述。该图案化结构包括垂直于衬底的表面且呈阵列分布的纳米柱41。纳米柱41包括形成在衬底40表面的第一材料部410，以及形成在第一材料部410背离衬底40表面的第二材料部411。第一材料部410为锗硅，但不仅限于此。第二材料部411为硅，但不仅限于此。
S21、向腔体内通入刻蚀气体。刻蚀气体可以为CF4、O2、He的混合气体作为刻蚀气体。该混合气体对硅具有较高的刻蚀选择比，即该混合气体只刻蚀锗硅第一材料部410，而不刻蚀衬底和第二材料部411。混合气体中的CF4是后续用于刻蚀基板4的等离子体的气体源。混合气体中的O2能够与硅衬底40以及第二材料部411反应生成二氧化硅。同时能够与第一材料部410反应生成二氧化锗。由于二氧化硅的化学活性较二氧化锗的化学活性低，因此，能够确保后续利用等离子体刻蚀基本4时，仅刻蚀第一材料部410，而不刻蚀硅衬底40和第二材料部411。混合气体中的He则能够提高混合气体的均匀性，使得对基板4具有一致的刻蚀性，从而提高刻蚀后基板4的质量。
S22、当基板吸附刻蚀气体，排出腔体内处在自由状态的刻蚀气体。
S23、将吸附在基板上的刻蚀气体转换为等离子体，利用等离子体对基板进行刻蚀。
利用等离子体对基板进行刻蚀时发现，启动等离子体刻蚀设备5s后，混合气体对第一材料部的刻蚀速率接近0，即吸附在基板上的刻蚀气体被完全消耗，此时，经检测锗硅第一材料部的刻蚀量约为0.9纳米。
图5示出的是本发明实施例提供的基板被刻蚀后的结构示意图，采用由步骤S20至步骤S23形成的一个刻蚀周期，或多个刻蚀周期后，形成如图5所述的纳米结构，即第二材料部411在衬底40表面的正投影完全覆盖第一材料部410在衬底40表面的正投影。
为了确保能够在腔体内有效地实施电离，在本发明实施例提供的步骤S22和步骤S23之间增加步骤S22′，具体为：向腔体中通入Ar气。
图6示出的是本发明实施例提供的刻蚀控制装置1，如图1和图6所示，该刻蚀控制装置1应用于具有腔体20和等离子体发生器21的等离子体刻蚀设备2，该刻蚀控制装置1包括：
通信单元10，用于向等离子体刻蚀设备2发送第一进气控制信号。等离子体刻蚀设备2用于根据第一进气控制信号控制容置有基板4的腔体20的进气口200供刻蚀气体通入腔体20。
通信单元10还用于在基板4吸附刻蚀气体时，向等离子体刻蚀设备发送第一排气控制信号。等离子体刻蚀设备2用于根据第一排气控制信号控制容置有基板4的腔体20的排气口201排出腔体20内处在自由状态的刻蚀气体。
通信单元10还用于向等离子体刻蚀设备2发送等离子化控制信号；等离子体刻蚀设备2用于根据等离子化控制信号将吸附在基板4上的刻蚀气体转换为等离子体，等离子体用于对基板4进行刻蚀。
由上可见，本发明实施例提供的刻蚀控制装置1可执行上述实施例提供的刻蚀方法中，与上述刻蚀方法具有相同的有益效果，在此不再赘述。
作为一种可能的实现方式，上述通信单元10还用于接收压力传感器3发送的腔体20的内部压力。压力传感器3用于实时获取腔体20的内部压力。该压力传感器3可以是压阻式压力传感器、陶瓷压力传感器等现有任意一种满足使用要求的压力传感器3，在此不做具体限定。压力传感器3可以设置在腔体20内，并通过现有任意一种数据传输方式与刻蚀控制装置1所具有的处理单元11通信连接。
上述第一进气控制信号包括第一进气开启信号和第一进气关闭信号。
上述刻蚀控制装置1还包括处理单元11，用于生成第一进气开启信号。通信单元10具体用于向等离子体刻蚀设备2发送第一进气开启信号，等离子体刻蚀设备2用于根据第一进气开启信号控制容置有基板4的腔体20的进气口200供刻蚀气体开始通入腔体20内。
上述处理单元11还用于当腔体20的内部压力大于或等于第一最高压力阈值时，生成第一进气关闭信号。通信单元10具体用于向等离子体刻蚀设备2发送第一进气关闭信号。等离子体刻蚀设备2用于根据第一进气关闭信号控制腔体20的进气口200处在关闭状态，腔体20的进气口200用于停止供刻蚀气体通入腔体20内。
作为一种可能的实现方式，上述通信单元10还用于接收压力传感器3发送的腔体20的内部压力。第一排气控制信号包括第一排气开启信号和第一排气关闭信号。
上述刻蚀控制装置1还包括处理单元11。处理单元11还用于在基板4吸附刻蚀气体时，生成第一排气开启信号。
上述通信单元10具体用于向等离子体刻蚀设备2发送第一排气开启信号，等离子体刻蚀设备2用于根据第一排气开启信号控制容置有基板4的腔体20的排气口201开始排出腔体20内处在自由状态的刻蚀气体。
上述处理单元11还用于当腔体20的内部压力小于或等于第一最低压力阈值时，生成第一排气关闭信号。通信单元10具体用于向等离子体刻蚀设备2发送第一排气关闭信号，等离子体刻蚀设备2用于根据第一排气关闭信号控制腔体20的排气口201处在关闭状态，腔体20的排气口201处在关闭状态，腔体20的排气口201用于停止排出腔体20内处在自由状态的刻蚀气体。
上述处理单元11还用于当腔体20的内部压力小于或等于第一最低压力阈值时，生成等离子化控制信号。
作为一种可能的实现方式，排出腔体20内处在自由状态的刻蚀气体后，通信单元10还用于向等离子体刻蚀设备2发送等离子化控制信号前，向等离子体刻蚀设备2发送第二进气控制信号，等离子体刻蚀设备2用于根据第二进气控制信号控制容置有基板4的腔体20的进气口200向腔体20通入惰性气体。
作为一种可能的实现方式，通信单元10还用于接收压力传感器3发送的腔体20的内部压力。第二进气控制信号包括第二进气开启信号和第二进气关闭信号。上述刻蚀控制装置1还包括处理单元11。
上述处理单元11还用于生成第二进气开启信号。通信单元10具体用于向等离子体刻蚀设备2发送第二进气开启信号，等离子体刻蚀设备2用于根据第二进气开启信号控制腔体20的进气口200处在打开状态，腔体20的进气口200处在打开状态，腔体20的进气口200用于在排出腔体20内处于自由状态的刻蚀气体后，
上述通信单元10还用于向等离子体刻蚀设备2发送等离子化控制信号前，向腔体20内开始通入惰性气体。处理单元11还用于当腔体20的内部压力大于或等于第二最高压力阈值时，生成第二进气关闭信号。
上述通信单元10具体用于向等离子体刻蚀设备2发送第二进气关闭信号。等离子体刻蚀设备2还用于根据第二进气关闭信号控制腔体20的进气口200处在关闭状态，腔体20的进气口200用于停止供惰性气体通入腔体20。
作为一种可能的实现方式，等离子体用于对基板4进行刻蚀后，上述通信单元10还用于向等离子体刻蚀设备2发送第二排气控制信号，等离子体刻蚀设备2用于根据第二排气控制信号控制腔体20的排气口201排出腔体20内的气体。
作为一种可能的实现方式，上述刻蚀控制装置1应用在具有至少一个刻蚀周期的刻蚀方法中。当刻蚀周期为多个时，上述通信单元10用于向等离子体刻蚀设备2发送第一进气控制信号前，上述处理单元11还用于确定所述基板4的刻蚀图案未满足预设图案规格。
本发明实施例提供的刻蚀系统还包括图像采集装置，且图像采集装置与刻蚀控制装置通信。
本发明实施例提供的刻蚀系统具有与本发明实施例提供的刻蚀控制装置相同的有益效果，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种电子器件，该电子器件包括采用本发明实施例提供的刻蚀方法制备的图案化结构。该图案化结构可以是纳米线、纳米片、纳米管、量子点结构等任意一种。
本发明实施例提供的电子器件具有与本发明实施例提供的刻蚀方法相同的有益效果，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括本发明实施例提供的电子器件。
本发明实施例提供的电子设备具有与本发明实施例提供的电子器件相同的有益效果，在此不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀方法包括至少一个刻蚀周期，每个所述刻蚀周期包括：
提供一容置有基板的腔体；
向所述腔体内通入刻蚀气体；
当所述基板吸附所述刻蚀气体，排出所述腔体内处在自由状态的所述刻蚀气体；
将吸附在所述基板上的刻蚀气体转换为等离子体，利用所述等离子体对所述基板进行刻蚀。
2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，向所述腔体内通入刻蚀气体包括：
向所述腔体内开始通入刻蚀气体；
当所述腔体的内部压力大于或等于第一最高压力阈值时，停止向所述腔体内通入所述刻蚀气体。
3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，排出所述腔体内处在自由状态的所述刻蚀气体包括：
开始排出所述腔体内处在自由状态的所述刻蚀气体；
当所述腔体的内部压力小于或等于第一最低压力阈值，停止排出所述腔体内处在自由状态的所述刻蚀气体。
4.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，排出所述腔体内处在自由状态的所述刻蚀气体后，将吸附在所述基板上的刻蚀气体转换为等离子体前，所述刻蚀方法还包括：
向所述腔体内通入惰性气体。
5.根据权利要求4所述的刻蚀方法，其特征在于，向所述腔体内通入惰性气体包括：
向所述腔体内开始通入惰性气体；
当所述腔体的内部压力大于或等于第二最高压力阈值时，停止向所述腔体内通入所述惰性气体。
6.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，相邻两个所述刻蚀周期之间，所述刻蚀方法还包括：
将所述腔体内的所有气体排出。
7.一种刻蚀控制装置，其特征在于，应用于具有腔体和等离子发生器的等离子体刻蚀设备，所述装置包括：
通信单元，用于向等离子体刻蚀设备发送第一进气控制信号；所述等离子体刻蚀设备用于根据第一进气控制信号控制容置有基板的腔体的进气口供刻蚀气体通入所述腔体；
所述通信单元还用于在基板吸附刻蚀气体时，向等离子体刻蚀设备发送第一排气控制信号；所述等离子体刻蚀设备用于根据第一排气控制信号控制容置有基板的腔体的排气口排出所述腔体内处在自由状态的刻蚀气体；
所述通信单元还用于向等离子体刻蚀设备发送等离子化控制信号；所述等离子体刻蚀设备用于根据等离子化控制信号将吸附在所述基板上的刻蚀气体转换为等离子体，所述等离子体用于对所述基板进行刻蚀。
8.根据权利要求7所述的刻蚀控制装置，其特征在于，所述通信单元还用于接收压力传感器发送的腔体的内部压力；
所述第一进气控制信号包括第一进气开启信号和第一进气关闭信号；所述刻蚀控制装置还包括处理单元，用于生成所述第一进气开启信号；
所述通信单元具体用于向所述等离子体刻蚀设备发送第一进气开启信号；所述等离子体刻蚀设备用于根据第一进气开启信号控制容置有基板的腔体的进气口供刻蚀气体开始通入腔体内；
所述处理单元还用于当所述腔体的内部压力大于或等于第一最高压力阈值时，生成第一进气关闭信号；
所述通信单元具体用于向所述等离子体刻蚀设备发送第一进气关闭信号；所述等离子体刻蚀设备用于根据第一进气关闭信号控制所述腔体的进气口处在关闭状态，所述腔体的进气口用于停止供所述刻蚀气体通入所述腔体内。
9.根据权利要求7所述的刻蚀控制装置，其特征在于，所述通信单元还用于接收压力传感器发送的腔体的内部压力；
所述第一排气控制信号包括第一排气开启信号和第一排气关闭信号；所述刻蚀控制装置还包括处理单元；
所述处理单元还用于在基板吸附刻蚀气体时，生成所述第一排气开启信号；
所述通信单元具体用于向所述等离子体刻蚀设备发送第一排气开启信号，所述等离子体刻蚀设备用于根据所述第一排气开启信号控制容置有基板的腔体的排气口开始排出所述腔体内处在自由状态的所述刻蚀气体；
所述处理单元还用于当所述腔体的内部压力小于或等于第一最低压力阈值时，生成第一排气关闭信号；
所述通信单元具体用于向所述等离子体刻蚀设备发送第一排气关闭信号，所述等离子体刻蚀设备用于根据第一排气关闭信号控制所述腔体的排气口处在关闭状态，所述腔体的排气口处在关闭状态，所述腔体的排气口用于停止排出所述腔体内处在自由状态的刻蚀气体；
所述处理单元还用于当所述腔体的内部压力小于或等于第一最低压力阈值时，生成等离子化控制信号。
10.根据权利要求7所述的刻蚀控制装置，其特征在于，排出所述腔体内处在自由状态的刻蚀气体后，所述通信单元还用于向等离子体刻蚀设备发送等离子化控制信号前，向等离子体刻蚀设备发送第二进气控制信号，所述等离子体刻蚀设备用于根据第二进气控制信号控制容置有基板的腔体的进气口向所述腔体通入惰性气体。
11.根据权利要求10所述的刻蚀控制装置，其特征在于，所述通信单元还用于接收压力传感器发送的腔体的内部压力；
所述第二进气控制信号包括第二进气开启信号和第二进气关闭信号；所述刻蚀控制装置还包括处理单元，所述处理单元还用于生成所述第二进气开启信号；
所述通信单元具体用于向所述等离子体刻蚀设备发送第二进气开启信号，所述等离子体刻蚀设备用于根据所述第二进气开启信号控制容置有基板的腔体的进气口处在打开状态，所述腔体的进气口处在打开状态，所述腔体的进气口用于在排出所述腔体内处于自由状态的所述刻蚀气体后，所述通信单元还用于向等离子体刻蚀设备发送等离子化控制信号前，向所述腔体内通入惰性气体；
所述处理单元还用于当所述腔体的内部压力大于或等于第二最高压力阈值时，生成所述第二进气关闭信号；
所述通信单元具体用于向等离子体刻蚀设备发送所述第二进气关闭信号；所述等离子体刻蚀设备还用于根据所述第二进气关闭信号控制所述腔体的进气口处在关闭状态，所述腔体的进气口用于停止供所述惰性气体通入所述腔体。
12.根据权利要求11所述的刻蚀控制装置，其特征在于，所述等离子体用于对所述基板进行刻蚀后，所述通信单元还用于向所述等离子体刻蚀设备发送第二排气控制信号，所述等离子体刻蚀设备用于根据所述第二排气控制信号控制所述腔体的排气口排出所述腔体内的气体。
13.根据权利要求7～12任一项所述的刻蚀控制装置，所述刻蚀控制装置应用在具有至少一个刻蚀周期的刻蚀方法中，其特征在于，当所述刻蚀周期为多个时，所述通信单元用于向等离子体刻蚀设备发送第一进气控制信号前，所述处理单元还用于确定所述基板的刻蚀图案未满足预设图案规格。
14.一种刻蚀系统，其特征在于，包括权利要求7至13任一项所述刻蚀控制装置以及分别与所述刻蚀控制装置通信的等离子体刻蚀设备和压力传感器。
15.一种电子器件，其特征在于，包括采用权利要求1至6任一项所述的刻蚀方法制备的图案化结构。
16.根据权利要求15所述的电子器件，其特征在于，所述图案化结构为纳米图案化结构。
17.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求15或16所述的电子器件。
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