CN117728673B - 等离子体刻蚀电路及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及等离子体刻蚀电路及装置，其中，等离子体刻蚀电路包括：电源电路，所述电源电路用于产生高频电磁场；极性变换电路，所述极性变换电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述极性变换电路的输入端与所述电源的输出端连接，所述极性变换电路的第一输出端与第一电极电连接，所述极性变换电路的第二输出端与第二电极电连接，所述极性变换电路用于周期性变换输出至所述第一电极和第二电极的电源极性。本发明技术方案通过电源极性的周期性变换，以使刻蚀腔室中的等离子体的扩散方向从单向变为双向，从而使蚀刻效率更高，且刻蚀腔室内的各电路板刻蚀均匀，蚀刻效果较好。

Description

等离子体刻蚀电路及装置

技术领域

本申请涉及等离子体刻蚀技术领域，尤其涉及等离子体刻蚀电路及装置。

背景技术

现有的技术采用单向的电源电路对刻蚀腔室中的电路板进行等离子体刻蚀，在刻蚀的过程中，由于电源的极性是单一的，导致等离子体的扩散方向单一，由于刻蚀腔室的两端之间存在较长的距离，而等离子体的扩散需要一定的时间，这就导致了在刻蚀的过程中，出现了靠近等离子体扩散端的电路板容易被过度刻蚀，而在远离的一端往往则会出现刻蚀不足的情况。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种等离子体刻蚀电路，旨在解决现有的等离子体刻蚀电路在刻蚀的过程中出现的刻蚀不足或过度刻蚀的情况。

为实现上述目的，本发明提出的一种等离子体刻蚀电路，包括：

电源电路，所述电源电路用于产生高频电磁场；

极性变换电路，所述极性变换电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述极性变换电路的输入端与所述电源的输出端连接，所述极性变换电路的第一输出端与第一电极电连接，所述极性变换电路的第二输出端与第二电极电连接，所述极性变换电路用于周期性变换输出至所述第一电极和第二电极的电源极性。

在一实施例中，所述电源电路包括极性相反的第一电源和第二电源；

所述极性变换电路包括开关选通电路和控制电路；

所述开关选通电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述开关选通电路的第一输入端与第一电源连接，所述开关选通电路的第一输出端与第一电极连接；所述开关选通电路的第二输入端与第二电源连接，所述开关选通电路的第二输出端与第二电极连接；

控制电路，所述控制电路的输出端与所述开关选通电路的控制端连接，所述控制电路用于控制所述开关选通电路的第一输入端与第一输出端连接，所述开关选通电路的第二输入端与第二输出端连接，或者控制所述开关选通电路的第一输入端与第二输出端连接，所述开关选通电路的第二输入端与第一输出端连接。

在一实施例中，所述开关选通电路包括：第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件；

所述第一开关元件的输入端与所述第一电源连接，所述第一开关元件的输出端与所述第一电极连接，所述第二开关元件的输入端与所述第一电源连接，所述第二开关元件的输出端与所述第二电极连接，所述第三开关元件的输入端与所述第二电源连接，所述第三开关元件的输出端与所述第二电极连接，所述第四开关元件的输入端与所述第二电源连接，所述第四开关元件的输出端与所述第一电极连接；

所述控制电路的输出端分别与所述第一开关元件的控制端、第二开关元件的控制端、第三开关元件的控制端和第四开关元件的控制端连接，当所述第一开关元件导通时，所述第三开关元件导通，所述第二开关元件和所述第四开关元件关闭，当所述第四开关元件导通时，所述第二开关元件导通，所述第一开关元件和所述第三开关元件关闭。

在一实施例中，所述第一电源为射频电源，所述第二电源为直流电源、射频电源或中频电源。

在一实施例中，所述开关选通电路包括第一继电器电路和第二继电器电路；

所述第一继电器电路和第二继电器电路均包括线圈控制回路、动触点、第一静触点和第二静触点；

所述第一继电器电路的动触点与所述第一电源的输出端电连接，所述第一继电器电路的第一静触点与所述第一电极电连接，所述第一继电器电路的第二静触点与所述第二电极电连接；

所述第二继电器电路的动触点与所述第二电源的输出端电连接，所述第二继电器电路的第一静触点与所述第一电极电连接，所述第二继电器电路的第二静触点与所述第二电极电连接。

在一实施例中，所述电源电路用于输出交流电信号，所述极性变换电路包括：

电磁耦合器，所述电磁耦合器包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的两端连接电源电路的正极和负极，所述次级线圈的两端分别连接第一电极和第二电极。

在一实施例中，所述电磁耦合器为变压器、互感器或旋转变压器。

在一实施例中，所述电源电路包括：

第三电源，所述第三电源的输出端与所述初级线圈电连接。

本发明还提出了一种等离子体刻蚀装置，包括如上所述的等离子体刻蚀电路。

在一实施例中，所述等离子体刻蚀装置包括用于电离的密闭腔室，所述第一电极和所述第二电极分别设于所述密闭腔室的相对两侧上，所述密闭腔室的外侧接地。

本发明实施例通过采用电源电路产生高频电磁场，再输送至极性变换电路的输入端，并通过第一输出端输出至第一电极，并通过第二输出端输出至第二电极，且极性变换电路周期性变换输出至所述第一电极和第二电极的电源极性，通过电源极性的周期性变换，以使刻蚀腔室中的等离子体的扩散方向从单向变为双向，从而使蚀刻效率更高，且刻蚀腔室内的各电路板刻蚀均匀，蚀刻效果较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1为本发明等离子体刻蚀电路一实施例的结构示意图；

图2为本发明等离子体刻蚀电路另一实施例的结构示意图；

图3为本发明等离子体刻蚀电路又一实施例的结构示意图；

图4为本发明等离子体刻蚀电路再一实施例的结构示意图；

图5为本发明等离子体刻蚀电路还一实施例的结构示意图；

图6为本发明等离子体刻蚀电路另一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在电路板制作工艺中，等离子体蚀刻是通过使用等离子体工艺从衬底表面清洗或去除材料的过程，通过在刻蚀腔室上施加两个极性相反的电源，并通入相应的刻蚀气体进行电离，以产生等离子体，再通过气体的扩散作用，扩散到刻蚀腔室的各个电路板中，以实现对电路板的刻蚀作业。

但在构思及实现本申请过程中，发明人发现至少存在如下问题：

现有的技术采用单向的电源电路对刻蚀腔室中的电路板进行等离子体刻蚀，在刻蚀的过程中，由于电源的极性是单一的，导致等离子体的扩散方向单一，由于刻蚀腔室的两端之间存在较长的距离，而等离子体的扩散需要一定的时间，这就导致了在刻蚀的过程中，出现了靠近等离子体扩散端的电路板容易被过度刻蚀，而在远离的一端往往则会出现刻蚀不足的情况。

在本发明一实施例中，如图1所示，所述等离子体刻蚀电路包括电源电路100和极性变换电路200：

所述电源电路100用于产生高频电磁场；所述极性变换电路200具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述极性变换电路200的输入端与所述电源的输出端连接，所述极性变换电路200的第一输出端与第一电极310电连接，所述极性变换电路200的第二输出端与第二电极320电连接，所述极性变换电路200用于周期性变换输出至所述第一电极310和第二电极320的电源极性。

在本实施例中，所述电源电路100可以为射频电源，所述极性变换电路200可以为开关元件、继电器或电磁耦合器230，所述电源电路100输出的电源通过极性变换电路200流向第一电极310和第二电极320，具体地，极性变换电路200包括有控制电路210和开关选通电路220，通过控制电路210控制开关选通电路220选通不同的输出端，以便在第一电极310和第二电极320上施加不同极性的电源，或者利用电磁耦合器230自身的电源周期性，使得施加在第一电极310和第二电极320上的电源极性周期性变换，从而实现使刻蚀腔室中的等离子体的扩散方向从单向变为双向，有效避免刻蚀腔室中的电路板过度刻蚀或刻蚀不足。

本发明技术方案通过采用电源电路100产生高频电磁场，再输送至极性变换电路200的输入端，并通过第一输出端输出至第一电极310，并通过第二输出端输出至第二电极320，且极性变换电路200周期性变换输出至所述第一电极310和第二电极320的电源极性，以使刻蚀腔室中的等离子体的扩散方向从单向变为双向，通过周期性变换，以使蚀刻效率更高，且刻蚀腔室内的各电路板刻蚀均匀，蚀刻效果较好。

结合参照图2所示，进一步地，本发明另一实施例提供了一种等离子体刻蚀电路，基于上述图1所示的实施例，所述电源电路100包括极性相反的第一电源110和第二电源120，电路包括开关选通电路220和控制电路210；所述开关选通电路220具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述开关选通电路220的第一输入端与第一电源110连接，所述开关选通电路220的第一输出端与第一电极310连接；所述开关选通电路220的第二输入端与第二电源120连接，所述开关选通电路220的第二输出端与第二电极320连接；控制电路210，所述控制电路210的输出端与所述开关选通电路220的控制端连接，所述控制电路210用于控制所述开关选通电路220的第一输入端与第一输出端连接，所述开关选通电路220的第二输入端与第二输出端连接，或者控制所述开关选通电路220的第一输入端与第二输出端连接，所述开关选通电路220的第二输入端与第一输出端连接。

在本实施例中，为了确保第一电极310和第二电极320两者之间输入的电极是相反的，通过设有极性相反的第一电源110和第二电源120，且第一电源110和第二电源120经开关选通电路220与第一电极310连接，第一电源110和第二电源120经开关选通电路220与第二电极320连接，使第一电极310和第二电极320能够在开关选通电路220的控制下，切换不同极性的电源，可以理解的是，第一电源110与第一电极310和第二电极320的连接关系之间是互锁的，即当第一电源110与第一电极310连通时，第一电源110就不能与第二电极320连通，第二电源120同理，以避免第一电源110或第二电源120同时供应第一电极310和第二电极320，导致第一电极310和第二电极320中的一个电极同时连通第一电源110和第二电源120，导致出现短路故障，同理，第一电源110和第二电源120连接第一电极310时，第一电源110和第二电源120连接第二电极320时，只能有一个是导通的，即只能是，当第一电源110连接第一电极310时，第二电源120只能连接第二电极320，当第一电源110连接第二电极320时，第二电源120只能连接第一电极310，为互锁关系，从而避免出现短路故障，使电路运行更加稳定可靠。

可以理解的是，所述控制电路210可以采用主控芯片来实现，例如MCU（Microcontroller Unit，微控制单元）、DSP（Digital Signal Process，数字信号处理芯片）、FPGA（Field Programmable Gate Array，可编程逻辑门阵列芯片）、SOC（System OnChip，系统级芯片）等来实现。

结合参照图3所示，进一步地，本发明又一实施例提供了一种等离子体刻蚀电路，基于上述图2所示的实施例，所述开关选通电路220包括：第一开关元件221、第二开关元件222、第三开关元件223和第四开关元件224；所述第一开关元件221的输入端与所述第一电源110连接，所述第一开关元件221的输出端与所述第一电极310连接，所述第二开关元件222的输入端与所述第一电源110连接，所述第二开关元件222的输出端与所述第二电极320连接，所述第三开关元件223的输入端与所述第二电源120连接，所述第三开关元件223的输出端与所述第二电极320连接，所述第四开关元件224的输入端与所述第二电源120连接，所述第四开关元件224的输出端与所述第一电极310连接；所述控制电路210的输出端分别与所述第一开关元件221的控制端、第二开关元件222的控制端、第三开关元件223的控制端和第四开关元件224的控制端连接，当所述第一开关元件221导通时，所述第三开关元件223导通，所述第二开关元件222和所述第四开关元件224关闭，当所述第四开关元件224导通时，所述第二开关元件222导通，所述第一开关元件221和所述第三开关元件223关闭。

在本实施例中，开关选通电路220具体设置为四个开关元件，第一开关元件221、第二开关元件222、第三开关元件223和第四开关元件224均可以是MOS管、IGBT或三极管四个开关元两两一组，第一组为第一开关元件221和第二开关元件222，第一开关元件221的输入端和第二开关元件222的输入端跟第一电源110的输出端连接，用于接入第一电源110的高频电源信号，具体地，所述第一电源110为射频电源，第三开关元件223的输入端和第四开关元件224的输入端跟第二电源120的输出端连接，用于接入第二电源120，第二电源120可以是直流电源、射频电源或中频电源等，控制电路210通过控制各开关元件的导通与关闭，以实现开关元件的选择性导通，具体地，控制电路210控制第一开关元件221导通时，会控制第三开关元件223导通，同时会关闭第二开关元件222和第四开关元件224，控制电路210控制第二开关元件222导通时，会控制第四开关元件224导通，同时会关闭第一开关元件221和第三开关元件223，第三开关元件223和第四开关元件224同理，该设置能够避免第一电源110或第二电源120同时施加到第一电极310和第二电极320上，能够有效避免第一电极310或第二电极320出现短路故障的情况，通过控制电路210的选通，电路运行的稳定性显著提升，使电路蚀刻过程的稳定性更强，刻蚀的效果更佳。

结合参照图4所示，进一步地，本发明再一实施例提供了一种等离子体刻蚀电路，基于上述图2所示的实施例，所述开关选通电路220包括第一继电器电路225和第二继电器电路226；所述第一继电器电路225和第二继电器电路226均包括线圈控制回路、动触点、第一静触点和第二静触点；所述第一继电器电路225的动触点与所述第一电源110的输出端电连接，所述第一继电器电路225的第一静触点与所述第一电极310电连接，所述第一继电器电路225的第二静触点与所述第二电极320电连接；所述第二继电器电路226的动触点与所述第二电源120的输出端电连接，所述第二继电器电路226的第一静触点与所述第一电极310电连接，所述第二继电器电路226的第二静触点与所述第二电极320电连接。

在本实施例中，采用继电器电路作为开关选通电路220，通过动触点与电源连接，具体地，第一继电器电路225的动触点与第一电源110连接，第二继电器电路226的动触点与第二电源120连接，静触点则分别连接第一电极310和第二电极320，此外，线圈控制回路包括线圈和开关串联于一个电源回路，线圈的控制端与控制电路210连接，由于在本方案中，继电器的两个触点是互锁的，也就是说，当第一静触点与动触点连接时，第二静触点与动触点分离，当第二静触点与动触点连接时，第一静触点与动触点分离，不会出现第一电源110或第二电源120同时连接到第一电极310和第二电极320的情况，但是控制电路210仍需要控制第一继电器电路225和第二继电器电路226的触点不会同时连接到同一个电极上，以避免第一电源110和第二电源120之间短路，从而使电源电路100运行更加稳定可靠。

结合参照图5所示，进一步地，本发明还一实施例提供了一种等离子体刻蚀电路，基于上述图1所示的实施例，所述电源电路100用于输出交流电信号，所述极性变换电路200包括：电磁耦合器230，所述电磁耦合器230包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的两端连接电源电路100的正极和负极，所述次级线圈的两端分别连接第一电极310和第二电极320。

在本实施例中，具体通过电磁耦合器230作为极性变换电路200，具体地，所述电磁耦合器230为变压器、互感器或旋转变压器，通过利用电磁耦合器230自身会周期性的变换极性的特点，通过将输出交流电信号的电源电路100与其初级线圈连接，以使其将初级绕组的电源变换为固定周期运行的稳定的电源，再将次级线圈的两端分别连接到第一电极310和第二电极320上，通过设置电磁耦合器230来控制输入到第一电极310和第二电极320上的电源极性，其稳定性和可靠性更强，且电磁耦合器230不会使第一电源110或第二电源120在第一电极310和第二电极320上同时导通，电磁耦合器230只需要使用一个电源即可实现电源极性的变换，其可靠性和稳定性较强，能够更好地控制第一电极310和第二电极320间断地发出相反极性的电源，使得刻蚀效果更佳。

结合参照图6所示，进一步地，本发明另一实施例提供了一种等离子体刻蚀电路，基于上述图5所示的实施例，所述电源电路100包括：第三电源130，所述第三电源130的输出端与所述初级线圈电连接。

在本实施例中，第三电源130具体可以为射频电源，射频电源本身是一种高频的交流电信号，能够较为稳定可靠地产生高频电磁场，并将射频电源信号传输到初级线圈的两端上，以供电磁耦合器230进行电源变换，其可靠性和稳定性较强，能够更好地控制第一电极310和第二电极320间断地发出相反极性的电源，使得刻蚀效果更佳。

本发明还提出一种等离子体刻蚀装置，该等离子体刻蚀装置包括等离子体刻蚀电路，该等离子体刻蚀电路的具体结构参照上述实施例，由于本等离子体刻蚀装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在本实施例中，所述等离子体刻蚀装置包括用于电离的密闭腔室，所述第一电极310和所述第二电极320分别设于所述密闭腔室的相对两侧上，所述密闭腔室的外侧接地。

在本实施例中，等离子体刻蚀装置包括有用于电离的密闭腔室，在密闭腔室的两个相对的侧壁上，分别设有第一电极310和第二电极320，且第一电极310和第二电极320与密闭腔室的内侧壁之间设有绝缘层，用于防止第一电极310和第二电极320的电源经侧壁导出，引发接地故障或使操作人员误触电的问题，具体地，可以是在内侧壁上全部铺设有绝缘层，但并非具体限定，可以理解的是，密闭腔室的外侧接地，以更好地保护操作人员的人身安全，此外，密闭腔室具体可以是真空腔室，若为真空腔室，其等离子体刻蚀效果更佳，若不是，也可以进行刻蚀作业，在此处并不做具体限定。

如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不认定本申请的具体实施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同，或是对于本申请构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种等离子体刻蚀电路，其特征在于，包括：

电源电路，所述电源电路用于产生高频电磁场；

极性变换电路，所述极性变换电路具有输入端、第一输出端和第二输出端，所述极性变换电路的输入端与所述电源电路的输出端连接，所述极性变换电路的第一输出端与第一电极电连接，所述极性变换电路的第二输出端与第二电极电连接，所述极性变换电路用于周期性变换输出至所述第一电极和第二电极的电源极性，以使密闭腔室中的等离子体的扩散方向从单向变为双向，从而使密闭腔室内的各电路板刻蚀均匀；

所述电源电路包括极性相反的第一电源和第二电源；

所述极性变换电路包括开关选通电路和控制电路；

所述开关选通电路具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述开关选通电路的第一输入端与第一电源连接，所述开关选通电路的第一输出端与第一电极连接；所述开关选通电路的第二输入端与第二电源连接，所述开关选通电路的第二输出端与第二电极连接；

控制电路，所述控制电路的输出端与所述开关选通电路的控制端连接，所述控制电路用于控制所述开关选通电路的第一输入端与所述开关选通电路的第一输出端连接，所述开关选通电路的第二输入端与所述开关选通电路的第二输出端连接，或者控制所述开关选通电路的第一输入端与所述开关选通电路的第二输出端连接，所述开关选通电路的第二输入端与所述开关选通电路的第一输出端连接。

2.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀电路，其特征在于，所述开关选通电路包括：第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件；

所述第一开关元件的输入端与所述第一电源连接，所述第一开关元件的输出端与所述第一电极连接，所述第二开关元件的输入端与所述第一电源连接，所述第二开关元件的输出端与所述第二电极连接，所述第三开关元件的输入端与所述第二电源连接，所述第三开关元件的输出端与所述第二电极连接，所述第四开关元件的输入端与所述第二电源连接，所述第四开关元件的输出端与所述第一电极连接；

所述控制电路的输出端分别与所述第一开关元件的控制端、第二开关元件的控制端、第三开关元件的控制端和第四开关元件的控制端连接，当所述第一开关元件导通时，所述第三开关元件导通，所述第二开关元件和所述第四开关元件关闭，当所述第四开关元件导通时，所述第二开关元件导通，所述第一开关元件和所述第三开关元件关闭。

3.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀电路，其特征在于，所述第一电源为射频电源，所述第二电源为直流电源、射频电源或中频电源。

4.根据权利要求1所述的等离子体刻蚀电路，其特征在于，所述开关选通电路包括第一继电器电路和第二继电器电路；

所述第一继电器电路和第二继电器电路均包括线圈控制回路、动触点、第一静触点和第二静触点；

所述第一继电器电路的动触点与所述第一电源的输出端电连接，所述第一继电器电路的第一静触点与所述第一电极电连接，所述第一继电器电路的第二静触点与所述第二电极电连接；

所述第二继电器电路的动触点与所述第二电源的输出端电连接，所述第二继电器电路的第一静触点与所述第一电极电连接，所述第二继电器电路的第二静触点与所述第二电极电连接。

5.一种等离子体刻蚀装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的等离子体刻蚀电路。

6.根据权利要求5所述的等离子体刻蚀装置，其特征在于，所述等离子体刻蚀装置包括用于电离的密闭腔室，所述第一电极和所述第二电极分别设于所述密闭腔室的相对两侧上，所述密闭腔室的外侧接地。