一种定位图案转移的刻蚀装置及其刻蚀方法与流程

1.本发明涉及精确定位技术领域或图案转移技术领域，尤其涉及一种定位图案转移的刻蚀装置及其刻蚀方法。


背景技术：

2.图案转移技术是将需要留下的图案忠诚地转移到其他材料上，这一步骤在半导体集成电路制造过程中具有相当重要的地位。在硅片制造的过程中，要通过刻蚀从晶片表面去除不需要的材料。最常见的刻蚀方法是湿法刻蚀，湿法刻蚀是利用溶液和薄膜的进行化学反应去除需要刻蚀的部分而达成在各种功能材料上形成微纳米图形结构的技术。
3.现有的刻蚀设备无法对每个硅片滴加的刻蚀液进行精确控制，在刻蚀时定位精度不够，容易造成刻蚀液滴加错位等现象，并且无法进行大规模的刻蚀生产加工。
4.有鉴于此，有必要对现有技术中刻蚀设备予以改进，以解决硅片刻蚀深度的精确难以控制、刻蚀液滴加错位、刻蚀生产加工效率低的问题。


技术实现要素：

5.本发明克服了现有技术的不足，提供一种定位图案转移的刻蚀装置及其刻蚀方法。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种定位图案转移的刻蚀装置，包括：输送装置，以及所述输送装置上方设置的转移组件，其特征在于，所述输送装置的上表面等距设置有若干用于安装硅片的若干凹槽，每个所述硅片根据光刻胶图案黏附有刻蚀腔体；
7.所述刻蚀腔体至少为两层，所述刻蚀腔体每一层的高度依据刻蚀液溶液预定量决定，每一层所述刻蚀腔体的截面大小由上到下依次增大，每层所述刻蚀腔体由若干首尾相接的环状纤维叠加构筑而成，并通过支撑纤维连接每个所述环状纤维以加固；所述支撑纤维向所述刻蚀腔体内侧延伸一定长度；至少在伸长部顶端和尾端分别涂覆有超亲水介质层和超疏水介质层；
8.所述转移组件包括若干精控头，所述精控头包括若干距离传感器、若干喷头、若干伸缩控制杆，所述距离传感器用于保证所述精控头的中心和所述刻蚀腔体的中心重合，每个所述喷头对应不同溶液或不同浓度的溶液；所述伸缩控制杆用于控制伸长部与所述刻蚀腔体顶面的夹角。
9.本发明一个较佳实施例中，所述距离传感器等角度分布在所述喷头的外缘，并且布置在所述精控头水平和竖直的平分线上。
10.本发明一个较佳实施例中，所述喷头以正三角形的结构排布，所述喷头能够自动切换到所述精控头的中心实现下料，下料后复原。
11.本发明一个较佳实施例中，所述精控头上还设置有用于吸湿刻蚀液的吸湿纤维，用于吸湿液体的所述吸湿纤维为异形纤维或中空纤维。
12.本发明一个较佳实施例中，所述吸湿纤维为截面c形、米字形、类三角形、星形、中空结构。
13.本发明一个较佳实施例中，所述输送装置的所述凹槽上方阵列有若干所述精控头，所述精控头的工作状态依据所述刻蚀腔体的排布决定。
14.本发明一个较佳实施例中，所述环状纤维由上到下间隔涂覆有超亲水介质层和超疏水介质层，并且顶层所述环状纤维一定涂覆超疏水介质层。
15.本发明一个较佳实施例中，顶层的所述环状纤维表面涂覆的超亲水介质层，液滴能够与顶层的所述环状纤维的表面形成吸附力，导致液体与所述环状纤维的接触面总比中间液面要高，形成中间低、周围高的内凹液面。
16.本发明还提供了一种定位图案转移的刻蚀装置的刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
17.s1、输送装置运动，带动凹槽中的硅片运动，输送装置运动至转移组件下方停止；
18.s2、精控头以十字形的预定轨迹转动，找到精控头的中心和刻蚀腔体的中心重合的位置；
19.s3、其中一个喷头自动切换到中心按照预定量滴加一定量的刻蚀液至刻蚀腔体，液体表面由于表面张力形成中间低、周围高的内凹；
20.s4、通过精控头上每个伸缩控制杆精确控制对应伸长部与顶层的环状纤维之间的夹角，伸长部顶端部位的超亲水介质层对液体中心的内凹表面形成亲合力，而伸长部尾端部位的超疏水介质层对液体周围表面形成排斥力，两者作用实现补偿内凹中心的空槽和平整液面，并用吸湿纤维吸湿液体，保证平整后高度与每层刻蚀腔体的高度一致；
21.s5、喷头复原后，其他喷头自动切换到中心按照预定量滴加一定量的刻蚀液至刻蚀腔体，重复s3和s4操作，刻蚀液与硅片表面发生刻蚀反应。
22.本发明一个较佳实施例中，在所述s2中，在十字形的预定轨迹内，距离传感器检测精控头的中心与刻蚀腔体的中心连接线，为距离最短的位置，即为中心重合。
23.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
24.(1)本发明提供了一种基于图案转移技术的刻蚀设备，该设备能够根据硅片表面的光刻胶图案，将刻蚀液忠诚地喷涂于刻蚀腔体内；通过精控头的精确定位，减少刻蚀液滴加错位的问题，并且精确控制液面的平整度，实现对液体厚度的精确控制，保证刻蚀深度在预定范围内。
25.(2)本发明使用的精控头以十字形的预定轨迹转动，距离传感器检测精控头的中心和刻蚀腔体的中心，找到最短距离，进而使喷头喷射中心的位置于刻蚀腔体中心重合，有利于提高装置定位的准确率。
26.(3)本发明环状纤维由上到下间隔涂覆有超亲水介质层和超疏水介质层，这种结构有利于构筑成亲疏水性相间变化的合围空间，有利于构筑更加立体的液柱结构。这种结构虽然在液柱侧表面形成凹凸，采用一亲一疏的排布方式，凸面可以为凹面补偿，可以完全忽视凹凸面造成的误差，厚度计算时可以完全不计这种误差。
附图说明
27.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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
28.图1是本发明的优选实施例的立体结构图；
29.图2是本发明的优选实施例的刻蚀腔体的立体结构图；
30.图3是本发明的优选实施例的精控头的立体结构图；
31.图中：1、输送装置；2、硅片；3、刻蚀腔体；31、环状纤维；32、支撑纤维；33、伸长部；
32.4、转移组件；41、精控头；411、距离传感器；412、喷头；413、伸缩控制杆；414、吸湿纤维。
具体实施方式
33.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，本领域普通技术人员在没有做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。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
35.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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技术和简化描述，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技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.在本技术的描述中，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；可以直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.如图1所述，示出了一种定位图案转移的刻蚀装置的立体结构图。该刻蚀设备能够根据硅片2表面的光刻胶图案，将刻蚀液忠诚地喷涂于刻蚀腔体3内；通过精控头41的精确定位，减少刻蚀液滴加错位的问题，并且精确控制液面的平整度，实现对液体厚度的精确控制，保证刻蚀深度在预定范围内。
38.刻蚀设备包括：输送装置1，以及输送装置1上方设置的转移组件4，其特征在于，输送装置1的上表面等距设置有若干用于安装硅片2的若干凹槽，每个硅片2根据光刻胶图案黏附有刻蚀腔体3。输送装置1的凹槽上方阵列有若干精控头41，精控头41的工作状态依据刻蚀腔体3的排布决定。
39.如图2所示，刻蚀腔体3至少为两层，刻蚀腔体3每一层的高度依据刻蚀液溶液预定量决定，每一层刻蚀腔体3的截面大小由上到下依次增大，每层刻蚀腔体3由若干首尾相接的环状纤维31叠加构筑而成，并通过支撑纤维32连接每个环状纤维31以加固；支撑纤维32向刻蚀腔体3内侧延伸一定长度；至少在伸长部33顶端和尾端分别涂覆有超亲水介质层和超疏水介质层。
40.环状纤维31由上到下间隔涂覆有超亲水介质层和超疏水介质层，并且顶层环状纤维31一定涂覆超疏水介质层。顶层的环状纤维31表面涂覆的超亲水介质层，液滴能够与顶层的环状纤维31的表面形成吸附力，导致液体与环状纤维31的接触面总比中间液面要高，形成中间低、周围高的内凹液面。
41.本发明环状纤维31由上到下间隔涂覆有超亲水介质层和超疏水介质层，这种结构有利于构筑成亲疏水性相间变化的合围空间，有利于构筑更加立体的液柱结构。这种结构虽然在液柱侧表面形成凹凸，采用一亲一疏的排布方式，凸面可以为凹面补偿，可以完全忽视凹凸面造成的误差，厚度计算时可以完全不计这种误差。
42.本发明支撑纤维32采用高强度的纤维材料，优选为芳纶1414，这种纤维强度高、化学性能稳定，适合作为刻蚀腔体3的支柱，在往刻蚀腔体3的合围空间内滴加液体时，保证刻蚀腔体3不形变。
43.本发明的刻蚀腔体3可以滴加具有腐蚀性的液体，如甲酸、醋酸等。本发明刻蚀腔体3层叠的环状纤维31采用聚苯硫醚纤维，保证刻蚀腔体3的耐化学稳定性好，热稳定性优良。该纤维即使在沸点下一周，强度不会发生变化，温度为93℃的甲酸、醋酸也没有影响，只有在强氧化剂的情况下才能对本发明的纤维产生强烈的降解，即本发明的刻蚀腔体3可以检测除一定温度、一定浓度下的强氧化剂外的任何溶液的液厚。
44.本发明往刻蚀腔体3的合围空间内滴加液滴，不限于使用如人手工滴定的滴定管、定量加液器、数字自动滴定管等设备，其目的是通过一定的方式让滴加至刻蚀腔体3内的液滴的数量和体积得到精确控制。可以利用电位滴定、光度滴定、极谱滴定、电导滴定和温度滴定等，精确、自动、可靠地滴加液滴。
45.如图3所示，转移组件4包括若干精控头41，精控头41包括若干距离传感器411、若干喷头412、若干伸缩控制杆413，距离传感器411用于保证精控头41的中心和刻蚀腔体3的中心重合，每个喷头412对应不同溶液或不同浓度的溶液。
46.通过精控头41上每个伸缩控制杆413精确控制对应伸长部33与顶层的环状纤维31之间的夹角，伸长部33顶端部位的超亲水介质层对液体中心的内凹表面形成亲合力，而伸长部33尾端部位的超疏水介质层对液体周围表面形成排斥力，两者作用实现补偿内凹中心的空槽和平整液面，并用吸湿纤维414吸湿液体，保证平整后高度与每层刻蚀腔体3的高度一致。
47.喷头412以正三角形的结构排布，喷头412能够自动切换到精控头41的中心实现下料，下料后复原。距离传感器411等角度分布在喷头412的外缘，并且布置在精控头41水平和竖直的平分线上。精控头41以十字形的预定轨迹转动，找到精控头41的中心和刻蚀腔体3的中心重合的位置。本发明使用的精控头41以十字形的预定轨迹转动，距离传感器411检测精控头41的中心和刻蚀腔体3的中心，找到最短距离，进而使喷头412喷射中心的位置于刻蚀腔体3中心重合，有利于提高装置定位的准确率。
48.精控头41上还设置有用于吸湿刻蚀液的吸湿纤维414，用于吸湿液体的吸湿纤维414为异形纤维或中空纤维。吸湿纤维414为截面c形、米字形、类三角形、星形、中空结构。
49.本发明还提供了一种定位图案转移的刻蚀装置的刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
50.s1、输送装置1运动，带动凹槽中的硅片2运动，输送装置1运动至转移组件4下方停止；
51.s2、精控头41以十字形的预定轨迹转动，找到精控头41的中心和刻蚀腔体3的中心重合的位置；
52.s3、其中一个喷头412自动切换到中心按照预定量滴加一定量的刻蚀液至刻蚀腔体3，液体表面由于表面张力形成中间低、周围高的内凹；
53.s4、通过精控头41上每个伸缩控制杆413精确控制对应伸长部33与顶层的环状纤维31之间的夹角，伸长部33顶端部位的超亲水介质层对液体中心的内凹表面形成亲合力，而伸长部33尾端部位的超疏水介质层对液体周围表面形成排斥力，两者作用实现补偿内凹中心的空槽和平整液面，并用吸湿纤维414吸湿液体，保证平整后高度与每层刻蚀腔体3的高度一致；
54.s5、喷头412复原后，其他喷头412自动切换到中心按照预定量滴加一定量的刻蚀液至刻蚀腔体3，重复s3和s4操作，刻蚀液与硅片2表面发生刻蚀反应。
55.需要说明的是，在s2中，在十字形的预定轨迹内，距离传感器411检测精控头41的中心与刻蚀腔体3的中心连接线，为距离最短的位置，即为中心重合。
56.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。