CN111430212B - 一种蚀刻设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蚀刻设备，包括一腔室、一上部电极以及一下部电极；其中所述下部电极包括电极本体、复数个感应线圈以及偏压电极，其中电极本体为承载所述被处理基板，感应线圈配置为将所述蚀刻气体转变为蚀刻等离子。偏压电极配置为诱导所述蚀刻等离子对所述被处理基板的上表面进行蚀刻处理；本发明所述蚀刻设备能提高蚀刻等离子浓度，还能单独控制蚀刻等离子的轰击方向和能量。
Description
技术领域
本发明涉及显示面板技术领域，尤其涉及一种蚀刻设备。
背景技术
在半导体显示制造领域，干法刻蚀是一种常见的刻蚀工艺。干法刻蚀是将特定的刻蚀气体通入反应腔室中，通过射频(Radio Frequency，RF)电场产生等离子体对待刻蚀工件进行刻蚀的一种工艺。
半导体显示领域常见的干法刻蚀主要有四种模式，分别为PE mode、RIE mode、ICPmode以及ECCP mode。图1A-图1D分别为PE mode、RIE mode、ICP mode以及ECCP mode的示意图。
如图1A-图1D所示，在上述干法蚀刻四种常见刻蚀模式中，基板均放置于在下部电极上，从而不可避免的会因为颗粒物或相应的固态产物而产生颗粒物坠落在基板上，造成产品不良。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种蚀刻设备，通过在所述下部电极的电极本体内设置感应线圈和偏压电极，能提高蚀刻等离子浓度，还能单独控制蚀刻等离子的轰击方向和能量。
为了实现上述目的，本发明所述蚀刻设备采取了以下技术手段。
本发明提供一种蚀刻设备，包括：一腔室，用于收容被处理基板并对所述被处理基板进行蚀刻处理的场所；一上部电极，设置于所述腔室内并配置为向所述腔室内喷射用于执行蚀刻处理的蚀刻气体；以及，一下部电极，与所述上部电极相对设置，并且所述下部电极包括：一电极本体，与所述上部电极相对设置并配置为承载所述被处理基板；复数个感应线圈，设置于所述电极本体内并配置为将所述蚀刻气体转变为蚀刻等离子；以及一偏压电极，设置于所述电极本体内并配置诱导所述蚀刻等离子对所述被处理基板的上表面进行蚀刻处理。
进一步，所述蚀刻设备还包括一射频电源，所述射频电源包括：一源射频电源，耦合于所述感应线圈,用于提供源射频电力至所述感应线圈；以及，一偏压射频电源，与所述偏压电极电连接，用于提供偏压射频电力至所述偏压电极。
进一步，所述偏压电极还配置有换热管道，所述换热管道与一换热介质源相连通，用于将所述偏压电极的温度维持在一定范围内。
进一步，所述下部电极还包括一静电吸盘，所述静电吸盘容置于所述上电极内，用于对承载于所述电极本体的所述被处理基板进行静电吸附。
进一步，所述静电吸盘还包括：复数个气孔，贯穿所述静电吸盘厚度方向，用于向所述被处理基板喷射换热气体；以及，至少一通气槽，位于所述静电吸盘的下表面并与所述气孔相互通，用于向所述气孔提供换热气体。
进一步，所述下部电极还包括复数个支撑件，所述支撑件设置于电极本体上并位于相邻的感应线圈之间，并且所述支撑件支撑所述被处理基板并带动所述被处理基板远离或靠近所述电极本体。
进一步，所述上部电极接地。
进一步，所述上部电极包括一上电极，所述上电极与所述电极本体相对设置，并且所述上电极上分布有复数个通气孔，所述通气孔配置为与所述腔室流体连接。
进一步，所述蚀刻设备还包括一排气系统，所述排气系统被配置为于所述腔室流体连接，用以至少排放所述腔室内的气体。
进一步，所述排气系统的包括分子泵和泵线管路，所述分子泵与所述腔室流体连接，所述泵线管路与所述分子泵相流体连接。
本发明所述蚀刻设备具有以下有益效果：
(1)通过在下部电极的电极本体内设置感应线圈，本发明所述蚀刻设备使蚀刻电子水平方向震荡从而能增大蚀刻等离子浓度。
(2)通过在下部电极的电极本体内设置偏压电极，本发明所述蚀刻设备能单独控制蚀刻等离子的轰击方向和能量。
(3)通过设置静电吸盘并将静电吸盘配置为向所述被处理基板喷射换热气体，本发明所述蚀刻设备能提高蚀刻均匀性及蚀刻速度，保障比较好的产品加工质量。
(4)通过在所述偏压电极上配置换热管道，本发明所述所述蚀刻设备能将偏压电极维持在预设的温度范围内，防止影响蚀刻效果。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1A-图1D分别为干法蚀刻的PE mode、RIE mode、ICP mode以及ECCP mode的示意图。
图2为本发明所述蚀刻设备的结构示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图2所示，本发明提供一种蚀刻设备，所述蚀刻设备100包括一腔室10、一上部电极20以及一下部电极30。其中，所述上部电极20设置于所述腔室10内并配置为向所述腔室10内提供用于执行蚀刻处理的蚀刻气体，所述下部电极30与所述上部电极20相对设置并配置为承载所述被处理基板40。
请继续参考图2，本发明所述下部电极30包括一电极本体31、复数个感应线圈32以及一偏压电极33。其中，所述感应线圈32位于所述电极本体31内并配置为将所述蚀刻气体转变为蚀刻等离子；所述偏压电极33位于所述电极本体31内并配置为相对所述上部电极20负向偏压。
其中，所述感应线圈32经配置产生感应电磁场，在所述感应电磁场中，所述蚀刻等离子中的电子或离子会在水平方向震荡或螺旋运动，因此蚀刻气体的电离率相较于其他的激励方式会提高，进而蚀刻等离子的浓度提高。所述偏压电极33经配置相对所述上部电极30产生偏压电位，进而会吸引蚀刻等离子中的离子或电子轰击承载于所述电极本体31上的被处理基板40，进行蚀刻处理，从而实现能实现单独控制蚀刻等离子轰击方向和能量。
可见，本发明所述蚀刻设备通过在电极本体31内设置感应线圈32和偏压电极33能提高蚀刻等离子浓度，还能单独控制蚀刻等离子的轰击方向和能量。
请参考图2，所述电极本体31位于所述腔室10内，并与所述上部电极20的下表面相对间隔设置。并且，所述电极本体31配置为承载所述被处理基板40。其中，所述被处理基板40通过其下表面放置在所述电极本体31上午上表面，所述被处理基板40的上表面为其被处理面。
请参考图2，在本实施例中，所述下部电极30为呈平板状，所述下部电极30具有中空的内腔34。在具体实施时，所述下部电极30经配置以通过支撑其下表面设置于所述腔室10底部。
请参考图2，所述感应线圈32设置于所述内腔34内并配置为将所述蚀刻气体转变为蚀刻等离子。其中所述感应线圈32使电子水平方向震荡从而增大蚀刻等离子浓度的作用。具体地，通过控制通入感应线圈32的电流大小可控制电磁场强度的大小，可使得腔室10内的蚀刻等离子的密度和均匀性提高，并提高蚀刻等离子处理的速率。
请继续参考图2，在本实施例中，所述感应线圈32为螺旋状线圈，所述感应线圈32相互间隔地设置在所述电极本体31的内腔34内。
请继续参考图2，所述偏压电极33设置在所述电极本体31内并配置为相对所述上部电极20负向偏压，进而诱导所述蚀刻等离子对所述被处理基板40的上表面进行蚀刻处理。通过对所述偏压电极33的偏压控制，用来调整等蚀刻等离子对被处理基板40轰击的能量，以达到工艺优化的目的。
具体地，所述偏压电极33位于所述感应线圈32的下方。详细地说。所述内腔34形成于所述偏压电极33的上方。
具体地，所述偏压电极33配置有换热管道，所述换热管道与一换热介质源相连通，用于将所述偏压电极33的温度维持在一定范围内。
如图2所示，所述下部电极30还包括一静电吸盘(ESC)34，所述静电吸盘34容置于所述电极本体31内，用于对承载于所述电极本体31的所述被处理基板40进行静电吸附。其中，所述静电吸盘34能够具有单极或多极吸附电极并通过库仑效应或Johnsen-Rahbek效应来提供吸附力。
具体地，所述静电吸盘34包括复数个气孔和通气槽。其中所述气孔贯穿所述静电吸盘34厚度方向，用于向所述被处理基板40喷射换热气体，所述通气槽位于所述静电吸盘34的下表面并与所述气孔相互通，用于向所述气孔提供所述换热气体。
通过在所述静电吸盘34上设置所述气孔和通气槽，可以降低被处理基板40在蚀刻处理过程中产生的热量，进而确保被处理基板40的蚀刻均匀性好，蚀刻速度高，保障比较好的产品加工质量。
在具体实施时，所述静电吸盘34由平板状的陶瓷部件构成。所述换热气体可选用氦气，氦气的热传导性能良好，能将所述被处理基板40均匀冷却。
进一步，所述下部电极30还包括复数个支撑件，所述支撑件设置于电极本体31上并位于相邻的感应线圈32之间，并且所述支撑件31经配置以支撑所述被处理基板40并带动所述被处理基板40远离或靠近所述电极本体31。通过设置所述支撑件，能方便于被处理基板40的用于装卸。
在本实施例中，所述支撑件为升降pin。
如图2所示，所述蚀刻设备100还包括一射频电源50，所述射频电源50包括源射频电源51和偏压射频电源52。
请继续参考图2，所述源射频电源51耦合于所述感应线圈32，用于提供源射频电力至所述感应线圈31，以配置所述感应线圈31产生感应电磁场，进而激励所述腔室10内的蚀刻气体转变为蚀刻等离子。
请继续参考图2，所述偏压射频电源52与所述偏压电极32电连接，用于提供偏压射频电力至所述偏压电极32，以配置所述偏压电极32相对所述上部电极20的偏压，进而诱导由腔室10内的蚀刻等离子向承载于所述电极本体31的被处理基板40的被处理表面进行蚀刻。
具体地，所述源射频电源51经由一第一匹配器与所述感应线圈32连接；所述偏压射频电源52经由一第二匹配器与所述偏压电极33连接。
如图2所示，所述上部电极20在所述腔室10的上方以与所述下部电极30相对的方式设置。
在本实施例中，所述上部电极20通过其上表面设置于所述腔室10的顶部。
请继续参考图2，所述上部电极20包括一上电极21，所述上电极21在所述腔室10的上方以与所述电极本体31相对的方式配置有复数个均匀分布的通气孔。所述通气孔配置为与所述腔室10以及一用于提供蚀刻气体的供气管路22流体连通，以将所述供气管路22提供的所述蚀刻气体提供给所述腔室10内。也就是说，所述通气孔接收来自所述供气管路22的蚀刻气体并将所述蚀刻气体提供给所述腔室10内。
通过将所述上部电极20配置为蚀刻气体的喷射端，能使上述蚀刻气体的喷射更均匀化，还能使所述蚀刻气体形成朝向所述承载于下部电极30的被处理基板40的上表面进行喷射的动作，与所述腔室10内整体的气流趋势一致。
具体地，所述上电极21为平面状电极，所述通气孔均匀分布在所述上电极21。
在具体实施时，所述上电极21为一平板电极。所述蚀刻气体可以使用由含有卤素的气体例如卤素化合物构成的气体、氧气和氩气等。
具体地，所述上部电极21或所述上电极21接地。
如图2所示，所述腔室10用于收容被处理基板40并对所述被处理基板40进行蚀刻处理的场所。
请继续参考图2，在本实施例中，所述腔室10为一中空的腔体，所述腔体具有相对的顶部和底部，以及位于所述部和底部之间的侧壁。在具体实施时，所述上部电极20和所述下部电极30分别位于所述腔体的顶部和底部并相对设置。
如图2所示，所述蚀刻设备100还包括一排气系统60，所述排气系统60配置为于所述腔室10流体连接，至少用于将腔室10内的气体排出。通过所述排气系统60能用于将所述腔室10内调整为预定压力。
在具体实施时，来自所述上部电极20的蚀刻气体供给动作和所述排气系统60的气体排出动作在整个蚀刻过程中持续进行，通过上述动作的配合与协作，能将所述腔室10的压力维持在预定压力范围内
具体地，所述排气系统60设置在所述腔室10的底部。
如图2所示，所述排气系统60的包括分子泵61及泵线管路62，所述分子泵61与所述腔室10流体连接，所述泵线管路62与所述分子泵61流体连接。
本实施例中，所述分子泵61为TMP(Turbo Molecular Pump，涡轮分子泵)。
在本发明所述蚀刻设备中，供给到供气管道22的蚀刻气体经由所述上电极21的通气孔进入所述腔室10内；所述进入所述腔室10内的蚀刻气体被施加于所述感应线圈32的源射频电力产生的磁场的激励变成蚀刻等离子；所述蚀刻等离子中的离子被因施加于偏压电极33的偏压电力而产生的偏压电位的吸引向载置于电极本体31上的被处理基板40，由此对所述被处理基板40的上表面实施蚀刻处理。
本发明所述蚀刻设备通过在下部电极30的电极本体31内设置感应线圈32，使蚀刻电子水平方向震荡从而能增大蚀刻等离子浓度；通过在下部电极30的电极本体31内设置偏压电极33，能单独控制蚀刻等离子的轰击方向和能量；通过在所述偏压电极33上配置换热管道，能将偏压电极33维持在预设的温度范围内，防止影响蚀刻效果；通过设置静电吸盘34并将静电吸盘34配置为向所述被处理基板40喷射换热气体，能提高蚀刻均匀性及蚀刻速度，保障比较好的产品加工质量。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种蚀刻设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种蚀刻设备，其特征在于，包括：
一腔室，用于收容被处理基板并对所述被处理基板进行蚀刻处理的场所；
一上部电极，设置于所述腔室内并配置为向所述腔室内提供用于执行蚀刻处理的蚀刻气体；以及，
一下部电极，与所述上部电极相对设置，并且所述下部电极包括：
一电极本体，与所述上部电极相对设置并配置为承载所述被处理基板；
复数个感应线圈，相互间隔地设置于所述电极本体内的空腔内、并配置为将所述蚀刻气体转变为蚀刻等离子；以及
一偏压电极，设置于所述电极本体内并位于所述空腔的下方，所述偏压电极配置为诱导所述蚀刻等离子对所述被处理基板的上表面进行蚀刻处理，并且所述偏压电极还配置有换热管道，所述换热管道与一换热介质源相连通，用于将所述偏压电极的温度维持在一定范围内。
2.根据权利要求1所述的蚀刻设备，其特征在于，所述蚀刻设备还包括一射频电源，所述射频电源包括：
一源射频电源，耦合于所述感应线圈, 用于提供源射频电力至所述感应线圈；以及，
一偏压射频电源，与所述偏压电极电连接，用于提供偏压射频电力至所述偏压电极。
3.根据权利要求1所述的蚀刻设备，其特征在于，所述下部电极还包括一静电吸盘，所述静电吸盘容置于所述电极本体内，用于对承载于所述电极本体的所述被处理基板进行静电吸附。
4.根据权利要求3所述的蚀刻设备，其特征在于，所述静电吸盘还包括：
复数个气孔，贯穿所述静电吸盘厚度方向，用于向所述被处理基板喷射换热气体；以及，
至少一通气槽，位于所述静电吸盘的下表面并与所述气孔相互通，用于向所述气孔提供换热气体。
5.根据权利要求1所述的蚀刻设备，其特征在于，所述下部电极还包括复数个支撑件，所述支撑件设置于电极本体上并位于相邻的感应线圈之间，并且所述支撑件支撑所述被处理基板并带动所述被处理基板远离或靠近所述电极本体。
6.根据权利要求1所述的蚀刻设备，其特征在于，所述上部电极接地。
7.根据权利要求1所述的蚀刻设备，其特征在于，所述上部电极包括一上电极，所述上电极与所述电极本体相对设置，并且所述上电极上分布有复数个通气孔，所述通气孔配置为与所述腔室流体连接。
8.根据权利要求1所述的蚀刻设备，其特征在于，所述蚀刻设备还包括一排气系统，所述排气系统被配置为与所述腔室流体连接，用以至少排放所述腔室内的气体。
9.根据权利要求8所述的蚀刻设备，其特征在于，所述排气系统的包括分子泵和泵线管路，所述分子泵与所述腔室流体连接，所述泵线管路与所述分子泵相流体连接。
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