[发明专利]一种离子束刻蚀设备及其刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种离子束刻蚀设备及其刻蚀方法，该离子束刻蚀设备包括装卸片腔室、用传送基片的传送腔室和至少一个用于刻蚀腔室，装卸片腔室和刻蚀腔室分别连接在传送腔室上，装卸片腔室、刻蚀腔室与传送腔室之间设有隔离阀，传送腔室内设有转运机构。刻蚀方法是采用上述的设备对基片进行刻蚀。本发明离子束刻设备，包括：装卸片腔室，用于存放不同类型的基片，一次装卸即可放入多种不同类型的基片，传送腔室，实现基片在装卸片腔室和刻蚀腔室之间的传送，至少一个的刻蚀腔室，可实现对多个基片进行同时刻蚀，该设备能够满足基片(如红外器件)对大尺寸、低损伤、低温刻蚀工艺的要求，可实现连续生产，提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种离子束刻蚀设备及及其刻蚀方法。

背景技术

离子束刻蚀技术是各类刻蚀技术中最重要技术之一，由于其属于物理刻蚀，可以刻蚀多种材料，因此广泛应用于光学元件、微电子器件和材料表面处理领域中。

基片表面存在杂质材料，因而可采用离子束刻蚀来实现材料去除，如碲镉汞红外器件芯片接触电极材料是Pt等不活泼金属材料，需要采用离子束刻蚀来实现基片表面杂质材料去除。然而，现有常用的离子束刻蚀设备仍然存在以下缺陷：(1)仅能实现对单个基片的刻蚀，不能同时对多个基片进行刻蚀，无法批量生产；(2)不具备独立装卸片室功能，每次刻蚀完成需要打开工艺腔室，建立真空时间长，有效工作时间短；(3)现有离子束刻蚀设备大都是为小尺寸衬底、手动型科研型设备，不具备刻蚀角度自动调节、刻蚀膜层在线监控等功能；(4)无温控装置和降温装置，无法确保在较低温度条件下对红外器件进行刻蚀，容易造成红外器件损失，这是因为红外器件基片材料碲镉汞具有特殊性，受等离子体轰击升温到一定温度后汞原子很容易逸出，从而会导致芯片损伤。上述缺陷的存在，使得现有离子束刻蚀设备难以满足基片(如红外器件)对大尺寸、低损伤、低温刻蚀工艺的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对基片形状和大小适应性强、生产效率高、刻蚀成本低的离子束刻蚀设备及及其刻蚀方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种离子束刻蚀设备，包括装卸片腔室、用传送基片的传送腔室和至少一个用于刻蚀基片的刻蚀腔室；所述装卸片腔室和刻蚀腔室分别连接在传送腔室上；所述装卸片腔室与传送腔室之间设有隔离阀；所述传送腔室与刻蚀腔室之间设有隔离阀；所述传送腔室内设有用于传送基片的转运机构。

上述的离子束刻蚀设备，进一步改进的，所述传送腔室为球体，所述装卸片腔室和刻蚀腔室分布在传送腔室的周围；或，所述传送腔室为多面体，所述装卸片腔室和刻蚀腔室分布在传送腔室的各个面上。

上述的离子束刻蚀设备，进一步改进的，所述转运机构真空机械手为真空机械手；所述装卸片腔室的数量为1个～2个；所述刻蚀腔室的数量为1个～5个。

上述的离子束刻蚀设备，进一步改进的，每个所述刻蚀腔室内设有用于放置基片的可旋转工件台和用于调节可旋转工件台摆动角度的调控装置；所述可旋转工件台上连接有用于调节基片温度的控温装置；所述控温装置包括冷却管和在冷却管内循环的冷却液，所述冷却管设置在可旋转工件台的内部或表面；所述冷却液为硅油；所述硅油的温度为-40℃～150℃；所述可旋转工件台上还连接有用于监控基片刻蚀程度的监控装置；每个所述刻蚀腔室内还设有离子源，所述离子源与可旋转工件台平行同心布置；所述可旋转工件台与离子源之间设有可旋转基片挡板机构；所述可旋转基片挡板机构与离子源之间设有可移动束流修正板。

上述的离子束刻蚀设备，进一步改进的，每个所述刻蚀腔室上设有维护门，所述离子源安装在维护门上；所述离子源位于刻蚀腔室内的一侧设有发散型或平行型的栅网；所述栅网上连接有用于发射电子、中和带正电离子束的中和器。