专利名称：一种干法刻蚀坚硬无机材料基板icp刻蚀机的预真空腔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔。
背景技术：
刻蚀是半导体制造工艺、微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺中的一种相当重要的工艺步骤，是与光刻相联系的图形化(pattern)处理的一种主要工艺。所谓刻蚀，实际上狭义理解就是光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理，然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。随着微制造工艺的发展；广义上来讲，刻蚀成了通过溶液、 反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称，成为微加工制造的一种普适叫法。 刻蚀最简单最常用分类是干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀种类很多，包括光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。其优点是各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高。缺点是成本高，设备复杂。干法刻蚀主要形式有纯化学过程(如屏蔽式，下游式，桶式)，纯物理过程(如离子铣)，物理化学过程， 常用的有反应离子刻蚀RIE，离子束辅助自由基刻蚀ICP等。与其它刻蚀技术相比，ICP刻蚀技术结构简单、性价比高、装置的环径比更大、 装置更小型化且操作简单。同时ICP源具有至少在直径20cm范围内的均勻性，可独立控制离子密度和离子能量，已成为目前较为理想的等离子体源。ICP反应可以得到大于 IO11cm-5的高密度等离子体，用以实现先进的加工过程。例如，在常温下深刻蚀硅片，可以获得高刻蚀速率，高刻蚀纵宽比和高选择比，同时保持侧壁陡直。这种刻蚀工艺被广泛应用于各种深刻蚀，如MEMS的制作中。通过在钝化和刻蚀之间加入一个去钝化的步骤，或通过控制聚合薄层的厚度，合理调节其它刻蚀参数，不仅可以刻蚀出各向异性的端面，而且可以使得端面倾角在一定范围内有变化。利用ICP刻蚀技术刻蚀硅基材料和m-ν族化合物同样可以获得良好的刻蚀效果。ICP刻蚀技术广泛应用于微电子、LED及光伏领域。ICP刻蚀技术还用于制备 HB-LED的衬底。蓝宝石衬底是LED的底层支撑，在蓝宝石衬底上通过MOCVD依次生长GaN低温成核层、N型掺杂层、多量子阱(MQW)层、P型掺杂层，再制作电极，就可以制成LED。在蓝宝石衬底上通过光刻和刻蚀做图形就可以得到图形化蓝宝石衬底，即I^tterned Sapphire Substrate，简称PSS。光刻工艺的目的是用光刻胶将需要刻蚀的蓝宝石显露，将不需要刻蚀的蓝宝石掩护；刻蚀的目的是将未被光刻胶保护的那部分蓝宝石刻蚀，以形成图形。与蓝宝石衬底相比，图形化蓝宝石衬底具有显著优势。首先，将蓝宝石衬底进行图形化处理后，在衬底表面生长GaN时，蓝宝石与GaN的晶格失配会减小，从而减少由晶格失配引起的螺位错，就能有效地减少光生电子-空穴对由于螺位错引起的非辐射复合，提高LED的内量子效率，增强LED的亮度；其次，由于从多量子阱产生的光线仅有单一的传播方向，如果光线经过图形化处理的蓝宝石衬底能够增加光线的散射，这就使得光线有多个传播方向。从多量子阱产生的光线传播到空气-蓝宝石界面时，如果入射角大于 《—^·(空气的折
a — 2 ι
射本》2力蓝宝石的折射率)，光线发生全反射，返回LED;如果入射角小于β，光线就会发
生折射，传播到空气中。而LED的设计是单向出光的，不希望光线从蓝宝石衬底一侧射出。 做PSS后，蓝宝石衬底上的图形增加了光线的散射，使得光线有较多的传播方向，就有更多的光线发生全反射返回LED，这些光线将从出光面出光，这样就提高了 LED的光析出率，增强LED的亮度。制作PSS对提高LED的亮度意义重大，而光刻后的蓝宝石片要经过刻蚀才能形成 PSS,因此，刻蚀是制作PSS工艺中的关键工艺步骤。刻蚀的目的在于根据光刻的情况选择
性地去除部分蓝宝石衬底材料。即利用处于等离子体状态€12和605对蓝宝石衬底进行物
理轰击和化学腐蚀，将未被光刻胶覆盖的蓝宝石衬底刻蚀掉，而被光刻胶覆盖的那部分蓝宝石衬底不被刻蚀。这样，经过刻蚀机处理后，就在蓝宝石衬底上形成图形，制成蓝宝石衬底。蓝宝石刻蚀机的刻蚀速率和刻蚀均勻性对蓝宝石衬底的制作至关重要。首先，刻蚀速率快，对于相同的刻蚀深度所需的刻蚀时间就少，生产效率就能够得到提高。其次，刻蚀均勻性对于提高PSS产品的良率有决定性的作用。如果片内均勻性好，那么在保证发光效率统一性的基础上，在同一片蓝宝石片上就可以分割出较多的LED衬底；如果蓝宝石片片间均勻性较好，那么23片蓝宝石片都可以用作高亮度LED的衬底，不会出现废片。预真空腔是刻蚀系统的重要组成部分，其在ICP刻蚀设备中有三个重要作用，一是为机械手的运动提供轨迹，使机械手在特定的轨迹上运动；二是作为人机交流的窗口，即操作人员在刻蚀过程开始前从预真空腔的开口处片放入片盘，等刻蚀过程结束后，从预真空腔中取出片盘。现有的用于制作PSS的蓝宝石刻蚀机的预真空腔存在诸多问题。首先刻蚀的吞吐量较小，甚至是单片刻蚀，不能实现衬底片的批量刻蚀；其次，机械手在预真空腔中的运动机制过于复杂。
发明内容
本发明要解决现有的用于制作PSS的蓝宝石刻蚀机的预真空腔存在机械臂运输机制复杂、成本高的问题，提供了一种机械臂运输机制简单、成本低的干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔。本发明采用的技术方案是
一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，包括腔体，所述腔体上安装有腔盖，所述腔盖上开有片盘取放口，所述片盘取放口处设置有盖子，所述腔体的一侧面上开有片盘进出口，所述片盘进出口处设有阀门，所述腔体上设有用于与机械泵连接的机械泵接口、用于与进气管道连接的进气管道接口，其特征在于所述腔体内底面上开有导轨槽，所述导轨槽内安装有沿其运动的导轨器，所述导轨器上连接有输送片盘的机械手；所述导轨器与带动其运动的丝杆连接，所述丝杆可转动的安装在腔体内，其一端穿出腔体与伺服电机连接，所述伺服电机固定在腔体的底部。进一步，所述导轨器的宽度与导轨槽相等，所述导轨器的长度小于导轨槽的长度。
进一步，所述腔盖与腔体通过螺钉固定，并通过密封圈密封。进一步，所述腔盖与盖子之间设有密封槽。进一步，所述丝杆与腔体之间是采用磁流体密封。进一步，所述丝杆固定安装在腔体内的丝杆固定器上。进一步，所述腔体与伺服电机、机械泵、丝杆固定器、进气管道、阀门均是螺纹连接。本发明的使用过程
1、连接腔盖与腔体、盖子与腔盖、机械泵与腔体、气体管道与腔体、阀门与腔体、伺服电机与腔体，丝杆与腔体、导轨器与导轨槽；
2、机械泵对腔体开始抽真空；
3、片盘进出口处的阀门开启；
4、丝杆转动带动导轨器在沿着导轨槽运动，将片盘送往刻蚀腔；
5、刻蚀过程结束后，丝杆转动带动导轨器在沿着导轨槽运动，将片盘从刻蚀腔中取
出；
6、片盘进出口处的阀门关闭；
7、对预真空腔抽真空；
8、腔体与进气管道的接口处阀门开启，向预真空腔充气，使得预真空腔中的压强与大气压相当；
9、打开盖子，取出片盘。本发明的有益效果机械手的运输机制更简单可靠、成本低。
图1是本发明的立体结构示意图一。图2是本发明的立体结构示意图二。图3是本发明去除盖子后的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式
。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。参照图1-3，一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，包括腔体1， 所述腔体1上安装有腔盖2，所述腔盖2上开有片盘取放口 3，所述片盘取放口 3处设置有盖子，所述腔体1的一侧面上开有片盘进出口 4，所述片盘进出口 4处设有阀门，所述腔体1 上设有用于与机械泵连接的机械泵接口 5、用于与进气管道连接的进气管道接口 6，所述腔体1内底面上开有导轨槽7，所述导轨槽7内安装有沿其运动的导轨器，所述导轨器上连接有输送片盘的机械手；所述导轨器与带动其运动的丝杆连接，所述丝杆可转动的安装在腔体1内，其一端穿出腔体1与伺服电机连接，所述伺服电机固定在腔体1的底部。所述导轨器的宽度与导轨槽7相等，所述导轨器的长度小于导轨槽7的长度。所述腔盖2与腔体1通过螺钉固定，并通过密封圈密封。
所述腔盖2与盖子之间设有密封槽8。所述丝杆与腔体1之间是采用磁流体密封。所述丝杆固定安装在腔体1内的丝杆固定器上。所述腔体1与伺服电机、机械泵、丝杆固定器、进气管道、阀门均是螺纹连接。本发明的使用过程
1、连接腔盖2与腔体1、盖子与腔盖2、机械泵与腔体1、气体管道与腔体1、阀门与腔体 1、伺服电机与腔体1，丝杆与腔体1、导轨器与导轨槽7 ；
2、机械泵对腔体1开始抽真空；
3、片盘进出口4处的阀门开启；
4、丝杆转动带动导轨器在沿着导轨槽7运动，将片盘送往刻蚀腔；
5、刻蚀过程结束后，丝杆转动带动导轨器在沿着导轨槽7运动，将片盘从刻蚀腔中取
出；
6、片盘进出口4处的阀门关闭；
7、对预真空腔抽真空；
8、腔体1与进气管道的接口处阀门开启，向预真空腔充气，使得预真空腔中的压强与大气压相当；
9、打开盖子，取出片盘。
权利要求
1.一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，包括腔体，所述腔体上安装有腔盖，所述腔盖上开有片盘取放口，所述片盘取放口处设置有盖子，所述腔体的一侧面上开有片盘进出口，所述片盘进出口处设有阀门，所述腔体上设有用于与机械泵连接的机械泵接口、用于与进气管道连接的进气管道接口，其特征在于所述腔体内底面上开有导轨槽，所述导轨槽内安装有沿其运动的导轨器，所述导轨器上连接有输送片盘的机械手；所述导轨器与带动其运动的丝杆连接，所述丝杆可转动的安装在腔体内，其一端穿出腔体与伺服电机连接，所述伺服电机固定在腔体的底部。
2.根据权利要求1所述的一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，其特征在于所述导轨器的宽度与导轨槽相等，所述导轨器的长度小于导轨槽的长度。
3.根据权利要求1或2所述的一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，其特征在于所述腔盖与腔体通过螺钉固定，并通过密封圈密封。
4.根据权利要求3所述的一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，其特征在于所述腔盖与盖子之间设有密封槽。
5.根据权利要求4所述的一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，其特征在于所述丝杆与腔体之间是采用磁流体密封。
6.根据权利要求5所述的一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，其特征在于所述丝杆固定安装在腔体内的丝杆固定器上。
7.根据权利要求6所述的一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，其特征在于所述腔体与伺服电机、机械泵、丝杆固定器、进气管道、阀门均是螺纹连接。
全文摘要
一种干法刻蚀坚硬无机材料基板ICP刻蚀机的预真空腔，包括腔体，所述腔体上安装有腔盖，所述腔盖上开有片盘取放口，所述片盘取放口处设置有盖子，所述腔体的一侧面上开有片盘进出口，所述片盘进出口处设有阀门，所述腔体上设有用于与机械泵连接的机械泵接口、用于与进气管道连接的进气管道接口，所述腔体内底面上开有导轨槽，所述导轨槽内安装有沿其运动的导轨器，所述导轨器上连接有输送片盘的机械手；所述导轨器与带动其运动的丝杆连接，所述丝杆可转动的安装在腔体内，其一端穿出腔体与伺服电机连接，所述伺服电机固定在腔体的底部。本发明的有益效果机械手的运输机制更简单可靠、成本低。
文档编号H01L21/67GK102368473SQ201110279580
公开日2012年3月7日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者李超波, 陈波, 饶志鹏, 黄成强 申请人:嘉兴科民电子设备技术有限公司