专利名称：干法刻蚀均匀性优化装置及方法
技术领域：
本发明涉及刻蚀技术领域，尤其涉及干法刻蚀均匀性优化装置及方法。
背景技术：
刻蚀是半导体制造工艺、微电子IC(Integrate ci rcuit,集成电路)制造工艺中的一个重要步骤，是与光刻相联系的图形化处理的一种主要工艺，包括干法刻蚀和湿法刻蚀。其中，干法刻蚀是用气体辉光放电产生等离子体进行薄膜移除的技术，图I示出了现有的干法刻蚀装置的剖面结构图，主要包括反应室12，设置于反应室12中的上电极板13和下电极板15。上电极板13上具有通气孔17，用于向反应室12内通入气体。下电极板 15上设有放置基片的基台16。源极功率发生器11与上电极板13电连接，用于提供源极功率，以激发反应室12内的气体产生等离子体。偏置功率发生器14与下电极板15电连接，用于提供偏置功率，以在下电极板15与上电极板13之间形成电势差，从而促使等离子体向下运动，对基片进行刻蚀。在使用上述干法刻蚀装置的过程中，经常会出现反应室内等离子体的密度分布不均匀，这会使反应室中不同位置的刻蚀速率不同，尤其是反应室中间的刻蚀速率与反应室边缘的刻蚀速率之间的差异较大。这种刻蚀速率之间的差异会带来一系列的不利后果。尤其是在进行沟道内欧姆接触层刻蚀时，刻蚀速率的不均匀将导致刻蚀后沟道内剩余有源层的厚度不均匀，从而影响TFT(薄膜晶体管)的稳定性。当玻璃基板的面积较大时，刻蚀均匀性的控制就更加重要，例如如果刻蚀均匀性控制不好，在玻璃边缘部分的一些面板可能由于刻蚀速率过大，致使TFT的沟道内的a-S i被刻完，从而造成沟道开路(Channe I Open)。为了优化刻蚀均匀性，现有技术提出了一种方法首先要收集需要优化刻蚀均匀性的刻蚀图形的刻蚀条件和关键尺寸等数据，确定好优化方向，改变最初的刻蚀条件得到一个或多个新的刻蚀条件，在每个新的刻蚀条件下刻蚀出测试图形，根据测试图形的形貌，再来决定哪个条件为最优条件，然后将这个最优条件对应的参数应用到上述干法刻蚀装置中，即控制反应室中的参数等于最优条件对应的参数(如上电极板与下电极板之间的距离)，进行批量刻蚀。这种方法中，由于前期生成测试图形所耗费的时间过多，因此大大增加了刻蚀成本。
发明内容
本发明的实施例提供一种干法刻蚀均匀性优化装置及方法，解决了现有技术在基片批量刻蚀前需要生成大量测试图形，导致刻蚀成本高的问题。一种干法刻蚀均匀性优化的装置，包括反应室，设置于所述反应室中的上电极板和下电极板，还包括等离子体密度检测装置，设置于所述反应室的中心和边缘处，用于检测所述反应室的中心和边缘处的等离子体密度；控制装置，用于获取所述等离子体密度检测装置检测的所述反应室中心和边缘处的等离子体的密度，并在所述中心处的等离子体密度不等于所述边缘处的等离子体密度时，直接调整所述反应室的参数，以使所述中心处的等离子体密度等于所述边缘处的等离子体密度。
优选地，所述上电极板的中心设置有中心通气孔，所述上电极板的边缘设有第一组边缘通气孔和第二组边缘通气孔；所述控制装置包括质量流量控制器，用于从所述中心通气孔、第一边缘通气孔、第二边缘通气孔向所述反应室中通入气体，并且交替地控制经所述第一组边缘通气孔和第二组边缘通气孔的气体流量。其中，所述控制装置包括升降单元，用于当所述中心处的等离子体密度大于所述边缘处的等离子体密度时，使所述上电极板沿所述反应室的内壁下降；当所述中心处的等离子体密度小于所述边缘处的等离子体密度时，使所述上电极板沿所述反应室的内壁上升。优选地，所述的干法刻蚀均匀性优化的装置，还包括设置于所述反应室内的压力传感器；所述控制装置包括自适应压力控制器，用于获取所述压力传感器检测的气体压力；并且当所述中心处的等离子体密度大于所述边缘处的等离子体密度时，增大对所述反应室中气体的抽取量或减少所述反应室中气体的供应量，以降低所述反应室中的气体压力；当 所述中心处的等离子体密度小于所述边缘处的等离子体密度时，减少对所述反应室中气体的抽取量或增大所述反应室中气体的供应量，以增大所述反应室中的气体压力。一种干法刻蚀均匀性优化方法，包括在利用干法刻蚀装置反应室中等离子体对所述反应室中的基片进行刻蚀的过程中，获取所述反应室中心和边缘处的所述等离子体的密度；当所述中心处的等离子体密度不等于所述边缘处的等离子体密度时，直接调整所述反应室的参数，以使所述中心处的等离子体密度等于所述边缘处的等离子体密度。优选地，所述调整所述反应室的参数具体包括下述步骤当刻蚀一张基板时，通过所述质量流量控制器经所述反应室中的上电极板上的中心通气孔、第一边缘通气孔而向所述反应室通入气体，并且关闭经所述反应室中的上电极板上的第二边缘通气孔的气体流量；获取刻蚀过程中的所述中心处和所述边缘处的等离子体密度的差异，依据所述差异调节所述第二边缘通气孔的预定流量；当刻蚀下一张基板时，通过所述质量流量控制器经所述中心通气孔、第二边缘通气孔而通入所述气体，并且关闭经所述第一边缘通气孔的气体流量；获取刻蚀过程中的所述中心处和所述边缘处的等离子体密度的差异，依据所述差异调节所述第一边缘通气孔的预定流量。其中，所述调整所述反应室的参数具体包括调整所述反应室中上电极板与下电极板之间的距离，用于当所述中心处的等离子体密度大于所述边缘处的等离子体密度时，使所述上电极板沿所述反应室的内壁下降；当所述中心处的等离子体密度小于所述边缘处的等离子体密度时，使所述上电极板沿所述反应室的内壁上升。优选地，所述调整所述反应室的参数具体包括调整所述反应室内的气体压力，当所述中心处的等离子体密度大于所述边缘处的等离子体密度时，增大对所述反应室中气体的抽取量或减少所述反应室中气体的供应量，以降低所述反应室中的气体压力；当所述中心处的等离子体密度小于所述边缘处的等离子体密度时，减少对所述反应室中气体的抽取量或增大所述反应室中气体的供应量，以增大所述反应室中的气体压力。本发明实施例提供的干法刻蚀均匀性优化装置及方法中，由于在利用干法刻蚀装置反应室中等离子体对反应室中的基片进行刻蚀的过程中，能获取反应室中心和边缘处的等离子体的密度，因此在干法刻蚀过程中当出现反应室内等离子体在中心和边缘处密度分布不均匀并导致中心和边缘处的刻蚀速率之间的差异较大的情况时，通过调整反应室的参数，使中心处的等离子体密度等于边缘处的等离子体密度，这样不仅能使得刻蚀均匀性得到优化，还能实现反应室内等离子体密度的实时调整。避免了现有技术中由于前期生成测试图形所耗费的时间过多，导致刻蚀成本大大增加的问题。
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。图I为现有技术中干法刻蚀装置的剖面结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种干法刻蚀均匀性优化方法的流程图；图3为本发明实施例提供的一种干法刻蚀均匀性优化方法的流程图；图4为本发明实施例提供的一种干法刻蚀均匀性优化装置的结构示意图；·图5为本发明实施例提供的一种干法刻蚀均匀性优化装置中通气孔的排布示意图；图6为本发明实施例提供的另一种干法刻蚀均匀性优化装置的结构示意图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种干法刻蚀均匀性优化的装置，如图6所示，包括反应室61，设置于反应室61中的上电极板611和下电极板612，该装置还包括等离子体密度检测装置62，设置于反应室61的中心614和边缘615处，用于检测所述反应室61的中心614和边缘615处的等离子体密度；控制装置63，用于获取等离子体密度检测装置62检测的反应室61中心614和边缘615处的等离子体的密度，并在中心处614的等离子体密度不等于边缘615处的等离子体密度时，直接调整反应室61的参数，以使所述中心614处的等离子体密度等于边缘615处的等离子体密度。本发明实施例提供的干法刻蚀均匀性优化装置中，由于在利用干法刻蚀装置反应室61中等离子体对反应室61中的基片进行刻蚀的过程中，等离子体密度检测装置62能检测反应室61中心614和边缘615处的等离子体的密度，因此在干法刻蚀过程中当出现控制装置63获取到的反应室61内等离子体在中心614和边缘615处密度分布不均匀，导致中心614和边缘615处的刻蚀速率之间的差异较大的情况时，通过控制装置63直接调整反应室61的参数，使中心614处的等离子体密度等于边缘615处的等离子体密度，这样不仅能使得刻蚀均匀性得到优化，还能实现反应室61内等离子体密度的实时调整。避免了现有技术中由于前期生成测试图形所耗费的时间过多，导致刻蚀成本大大增加的问题。上述实施例提供的干法刻蚀均匀性优化装置中，参见图3、图4和图5，上电极板611的中心设置有中心通气孔，上电极板611的边缘可以设有第一组边缘通气孔A和第二组边缘通气孔B ;控制装置63可以包括质量流量控制器631，用于从中心通气孔X、第一边缘通气孔A、第二边缘通气孔B向反应室61中通入气体，并且交替地控制经第一组边缘通气孔A和第二组边缘通气孔B的气体流量。当刻蚀一张基板时，可以通过质量流量控制器631经反应室61中的上电极板611上的中心通气孔X、第一边缘通气孔A而向反应室61中通入气体，并且关闭经上电极板611上的第二边缘通气孔B的气体流量。然后获取该刻蚀过程中的中心614处和边缘处的等离子体密度的差异，依据该差异调节第二边缘通气孔B的预定流量。
由于交替地控制经第一组边缘通气孔A和第二组边缘通气孔B的气体流量，因此，当刻蚀下一张基板时，可以通过质量流量控制器631，以减小出现中心614处和边缘615处等离子体密度差异的可能性。并且关闭经第一边缘通气孔A的气体流量，然后获取该刻蚀过程中的中心614处和边缘615处的等离子体密度的差异，依据该差异调节第一边缘通气孔A的预定流量。如上述过程中，由于可以通过质量流量控制器631交替地控制经第一组边缘通气孔A和第二组边缘通气孔B的气体流量，并且根据其中一组通气孔的表现，来调节另外一组通气孔的预定流量，因此最大程度低减小了出现中心614处和边缘615处等离子体密度差异的可能性。而且，交替地控制经第一组边缘通气孔A和第二组边缘通气孔B的气体流量，具有程序设置操作相对简单的效果。然而，上述实施例仅为优选的实施例，实际中，边缘通气孔的组数不限于两组，还可以为一组或者三组以上。例如，在一组边缘通气孔的情况下，质量流量控制器631始终控制经边缘通气孔和中心通气孔X向反应室61通入上述气体，其与上述实施例的不同之处在 于需要在刻蚀当前基板时对下一次刻蚀过程中的边缘或者中心气体流量进行计算，将计算出的下次刻蚀过程中的目标流量暂存于缓存器中，在下次刻蚀过程中再输出给质量流量控制器631。而在三组以上通气孔时，只需三组轮替即可。这些变化都是上述两组通气孔的实施例的等同变化。作为替代，控制装置63还可以包括升降单元632，用于当中心614处的等离子体密度大于边缘615处的等离子体密度时，使上电极板611沿反应室61的内壁下降；当中心614处的等离子体密度小于边缘615处的等离子体密度时，使上电极板611沿反应室61的内壁上升。当中心614处的等离子体密度大于边缘615处的等离子体密度时，升降单元632可以使上电极板611沿反应室61的内壁下降，这样使得中心614处的等离子体密度减小，边缘615处的等离子体密度增加，从而使得中心614处和边缘615处的等离子体密度相等。当中心614处的等离子体密度小于边缘615处的等离子体密度时，升降单元632可以使上电极板611沿反应室61的内壁上升，这样使得中心614处的等离子体密度增加，边缘615处的等离子体密度减小，从而使得中心614处和边缘615处的等离子体密度相等。作为替代，还可以包括设置于反应室61内的压力传感器616 ;控制装置63可以包括自适应压力控制器633，用于获取压力传感器616检测的气体压力；当中心614处的等离子体密度大于边缘615处的等离子体密度时，增大对反应室61中气体的抽取量，或者减小反应室61中气体的供应量，以降低反应室61中的气体压力；当中心614处的等离子体密度小于边缘615处的等离子体密度时，减少对反应室61中气体的抽取量，或者增大反应室61中气体的供应量，以增大反应室61中的气体压力。当中心614处的等离子体密度大于边缘615处的等离子体密度时，自适应压力控制器633能增大对反应室61中气体的抽取量，或者减小反应室61中气体的供应量，以降低反应室61中的气体压力，使得反应室61内中心614处的等离子体密度减小，而边缘615处的等离子体密度增加，从而使得中心614处和边缘615处的等离子体密度相等。当中心614处的等离子体密度小于边缘615处的等离子体密度时，自适应压力控制器633能减少对反应室61中气体的抽取量，或者增大反应室61中气体的供应量，以增大反应室61中的气体压力，使得反应室61内中心614处的等离子体密度增加，而边缘615处的等离子体密度减小，从而使得中心614处和边缘615处的等离子体密度相等。根据本发明的另一优选实施例，干法刻蚀均匀性优化的装置可以包括上述多孔的上电极板611、升降单元632以及压力传感器616和自适应压力控制器633中方案的两项以上。本发明实施例提供了一种干法刻蚀均匀性优化方法，如图2和图6所示，包括如下步骤。201、在利用干法刻蚀装置反应室61中等离子体对反应室61中的基片进行刻蚀的过程中，获取反应室61中心614和边缘615处的等离子体的密度。
202、当中心614处的等离子体密度不等于边缘615处的等离子体密度时，调整反应室61的参数，以使中心614处的等离子体密度等于边缘615处的等离子体密度。本发明实施例提供的一种干法刻蚀均匀性优化方法中，由于在利用干法刻蚀装置反应室61中等离子体对反应室61中的基片进行刻蚀的过程中，能获取反应室61中心614和边缘615处的等离子体的密度，因此在干法刻蚀过程中当出现反应室61内等离子体在中心614和边缘615处密度分布不均匀导致中心614和边缘615处的刻蚀速率之间的差异较大的情况时，通过直接调整(不必生成测试图形)反应室61的参数，使中心614处的等离子体密度等于边缘615处的等离子体密度，这样不仅能使得刻蚀均匀性得到优化，还能实现反应室61内等离子体密度的实时调整。避免了现有技术中由于前期生成测试图形所耗费的时间过多，导致刻蚀成本大大增加的问题。本发明实施例提供的干法刻蚀均匀性优化方法中，如图3和图6所示，调整反应室61的参数具体包括下述步骤301、当刻蚀一张基板时，通过质量流量控制器631经反应室61中的上电极板611上的中心通气孔X、第一边缘通气孔A而向反应室61通入气体，并且关闭经反应室61中的上电极板611上的第二边缘通气孔B的气体流量。302、获取刻蚀过程中的中心614处和边缘615处的等离子体密度的差异，依据该
差异调节第二边缘通气孔B的预定流量。303、当刻蚀下一张基板时，通过质量流量控制器631经中心通气孔X、第二边缘通气孔B而通入上述气体，并且关闭经第一边缘通气孔A的气体流量。304、获取刻蚀过程中的中心614处和边缘615处的等离子体密度的差异，依据该差异调节第一边缘通气孔A的预定流量。在上述实施例提供的装置中已经对该方法进行了详细的描述，因此不再赘述。由于可以通过质量流量控制器631交替地控制经第一组边缘通气孔A和第二组边缘通气孔B的气体流量，并且根据在刻蚀一张基板时其中一组通气孔的表现，来调节刻蚀下一张基板时另外一组通气孔的预定流量，因此最大程度低减小了出现中心614处和边缘615处等离子体密度差异的可能性，从而改善刻蚀均匀性。本发明实施例提供的干法刻蚀均匀性优化方法中，调整反应室61的参数这个步骤也可以具体包括调整反应室61中上电极板611与下电极板612之间的距离，用于当中心614处的等离子体密度大于边缘处615处的等离子体密度时，使上电极板611沿反应室61的内壁下降；当中心614处的等离 子体密度小于边缘615处的等离子体密度时，使上电极板611沿反应室61的内壁上升。当反应室61内等离子体密度中心614处大于边缘615处时，可以使上电极板611沿反应室61的内壁下降，以减小反应室61中上电极板611与下电极板612之间的距离，使得上电极板611与下电极板612之间形成电势差减小，从而促使中心614处的等离子体向反应室61边缘615处运动，进而使得在反应室61内的中心614处和边缘615处的等离子体密度达到相等，因此能改善刻蚀均匀性。当反应室61内等离子体密度中心614处小于边缘615处时，可以使上电极板611沿反应室61的内壁上升，以增大反应室61中上电极板611与下电极板612之间的距离，使得上电极板611与下电极板612之间形成电势差增大，从而促使边缘615处等离子体向反应室61中心614处运动，进而使得在反应室61内的中心614处和边缘615处的等离子体密度达到相等，因此能改善刻蚀均匀性。本发明实施例提供的干法刻蚀均匀性优化方法中，调整反应室61的参数这个步骤也可以具体包括调整反应室61内的气体压力，当中心614处的等离子体密度大于边缘615处的等离子体密度时，增大对反应室61中气体的抽取量或减少反应室61中气体的供应量，以降低反应室61中的气体压力；当中心614处的等离子体密度小于边缘615处的等离子体密度时，减少对反应室61中气体的抽取量或增大反应室61中气体的供应量，以增大反应室61中的气体压力。当反应室61内等离子体密度中心614处大于边缘615处时，可以增大对反应室61中气体的抽取量或减小反应室61中的气体供应量，来降低反应室61中的气体压力，以使反应室61中心614处的气体会向边缘615处扩散，使得边缘615处气体量增加而中心614处气体量减少，从而逐渐达到中心614处和边缘615处等离子体密度相等，进而改善刻蚀均匀性。当反应室61内等离子体密度中心614处小于边缘615处时，可以减少对反应室61中气体的抽取量或增大反应室61中的气体供应量，来降低反应室61中的气体压力，以使反应室61边缘615处的气体会向中心614处集中，使得边缘615处气体量减少而中心614处气体量增加，从而逐渐达到中心614处和边缘615处等离子体密度相等，进而改善刻蚀均匀性。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，可轻易想到的变化或替换，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。
权利要求
1.一种干法刻蚀均匀性优化的装置，包括反应室，设置于所述反应室中的上电极板和下电极板，其特征在于，还包括 等离子体密度检测装置，设置于所述反应室的中心和边缘处，用于检测所述反应室的中心和边缘处的等离子体密度； 控制装置，用于获取所述等离子体密度检测装置检测的所述反应室中心和边缘处的等离子体的密度，并在所述中心处的等离子体密度不等于所述边缘处的等离子体密度时，直接调整所述反应室的参数，以使所述中心处的等离子体密度等于所述边缘处的等离子体密度。
2.根据权利要求I所述的干法刻蚀均匀性优化的装置，其特征在于，所述上电极板的中心设置有中心通气孔，所述上电极板的边缘设有第一组边缘通气孔和第二组边缘通气孔； 所述控制装置包括质量流量控制器，用于从所述中心通气孔、第一边缘通气孔、第二边缘通气孔向所述反应室中通入气体，并且交替地控制经所述第一组边缘通气孔和第二组边缘通气孔的气体流量。
3.根据权利要求I所述的干法刻蚀均匀性优化的装置，其特征在于，所述控制装置包括升降单元，用于当所述中心处的等离子体密度大于所述边缘处的等离子体密度时，使所述上电极板沿所述反应室的内壁下降；当所述中心处的等离子体密度小于所述边缘处的等离子体密度时，使所述上电极板沿所述反应室的内壁上升。
4.根据权利要求I所述的干法刻蚀均匀性优化的装置，其特征在于，还包括设置于所述反应室内的压力传感器； 所述控制装置包括自适应压力控制器，用于获取所述压力传感器检测的气体压力；并且当所述中心处的等离子体密度大于所述边缘处的等离子体密度时，增大对所述反应室中气体的抽取量或减少所述反应室中气体的供应量，以降低所述反应室中的气体压力；当所述中心处的等离子体密度小于所述边缘处的等离子体密度时，减少对所述反应室中气体的抽取量或增大所述反应室中气体的供应量，以增大所述反应室中的气体压力。
5.—种干法刻蚀均勻性优化方法,其特征在于,包括 在利用干法刻蚀装置反应室中等离子体对所述反应室中的基片进行刻蚀的过程中，获取所述反应室中心和边缘处的所述等离子体的密度； 当所述中心处的等离子体密度不等于所述边缘处的等离子体密度时，直接调整所述反应室的参数，以使所述中心处的等离子体密度等于所述边缘处的等离子体密度。
6.根据权利要求5所述的干法刻蚀均匀性优化方法，其特征在于，所述调整所述反应室的参数具体包括下述步骤 当刻蚀一张基板时，通过所述质量流量控制器经所述反应室中的上电极板上的中心通气孔、第一边缘通气孔而向所述反应室通入气体，并且关闭经所述反应室中的上电极板上的第二边缘通气孔的气体流量； 获取刻蚀过程中的所述中心处和所述边缘处的等离子体密度的差异，依据所述差异调节所述第二边缘通气孔的预定流量； 当刻蚀下一张基板时，通过所述质量流量控制器经所述中心通气孔、第二边缘通气孔而通入所述气体，并且关闭经所述第一边缘通气孔的气体流量；获取刻蚀过程中的所述中心处和所述边缘处的等离子体密度的差异，依据所述差异调节所述第一边缘通气孔的预定流量。
7.根据权利要求5所述的干法刻蚀均匀性优化方法，其特征在于，所述调整所述反应室的参数具体包括 调整所述反应室中上电极板与下电极板之间的距离，用于当所述中心处的等离子体密度大于所述边缘处的等离子体密度时，使所述上电极板沿所述反应室的内壁下降；当所述中心处的等离子体密度小于所述边缘处的等离子体密度时，使所述上电极板沿所述反应室的内壁上升。
8.根据权利要求7所述的干法刻蚀均匀性优化方法，其特征在于，所述调整所述反应室的参数具体包括 调整所述反应室内的气体压力，当所述中心处的等离子体密度大于所述边缘处的等离子体密度时，增大对所述反应室中气体的抽取量或减少所述反应室中气体的供应量，以降低所述反应室中的气体压力；当所述中心处的等离子体密度小于所述边缘处的等离子体密度时，减少对所述反应室中气体的抽取量或增大所述反应室中气体的供应量，以增大所述反应室中的气体压力。
全文摘要
本发明提供了一种干法刻蚀均匀性优化装置及方法，涉及刻蚀技术领域，解决了现有技术在基片批量刻蚀前需要生成大量测试图形，导致刻蚀成本高的问题。该干法刻蚀均匀性优化的装置包括反应室，设置于反应室中的上电极板和下电极板，该装置还包括等离子体密度检测装置，设置于反应室的中心和边缘处，用于检测反应室的中心和边缘处的等离子体密度；控制装置，用于获取等离子体密度检测装置检测的反应室中心和边缘处的等离子体的密度，并在中心处的等离子体密度不等于边缘处的等离子体密度时，直接调整反应室的参数，以使中心处的等离子体密度等于边缘处的等离子体密度。
文档编号H01L21/67GK102945784SQ201210458930
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者范昭奇, 段献学, 周伯柱, 王一军 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 合肥京东方光电科技有限公司