天线和利用天线的基板处理装置的制作方法

本公开涉及一种天线和利用该天线的基板处理装置。

背景技术：

等离子体广泛用于半导体工艺中。例如，蚀刻工艺可以通过在基板上产生等离子体、然后使等离子体内的离子加速到基板，从而去除基板上的薄膜。因此，等离子体会影响半导体工艺中的产品制造。

为了产生等离子体，可以向腔室提供高频功率并且使腔室内的气体处于等离子体状态。icp(电感耦合等离子体)是通过向腔室供给高频功率来产生等离子体的方法之一。该icp方法通过向腔室中安装的天线供给rf信号来在腔室内形成感应电磁场，并且使用感应电磁场点燃和维持等离子体。

近来，由于半导体工艺中使用的晶片的尺寸越来越大，所以需要均匀地处理整个晶片。因此，需要新型天线从而通过在基板上均匀地形成电磁场来提高基板处理工艺的生产率。

技术实现要素：

本公开提供了一种可以在采用电感耦合等离子体方法的基板处理工艺中提高生产率的天线和使用该天线的基板处理装置。

本发明的实施方式提供了一种天线，所述天线可以沿着具有预定曲率的虚拟基线延伸。所述天线可以包括所述基线与交点之间的距离根据所述基线上的位置而变化的部分，所述交点为所述天线与垂直于所述基线的竖直线之间的交点。

在示例性实施方式中，所述基线可以包括曲率为0的直线或曲率为正数的曲线。

在示例性实施方式中，所述基线可以包括曲率根据基线上的位置而变化的部分。

在示例性实施方式中，所述基线上的位置和所述距离可以分别是周期函数的自变量和因变量。

在示例性实施方式中，所述基线上的位置和所述距离可以分别是正弦函数的自变量和因变量。

在示例性实施方式中，所述基线上的位置和所述距离可以分别是天线的一些部分中的多项式函数或线性函数的自变量和因变量。

在示例性实施方式中，所述距离的最大值可以等于或小于具有最大距离的基线上的点之间的长度的最小值。

在示例性实施方式中，所述天线还可以包括距离恒定的部分。

在示例性实施方式中，所述天线可以可替选地包括距离变化的部分和距离恒定的部分。

在示例性实施方式中，距离变化的部分的长度可以比距离恒定的部分更长或与其相同。

在示例性实施方式中，所述天线可以包括延伸360°/n方位角的n个绕组线；n可以是自然数。

在示例性实施方式中，n可以是偶数，并且n个绕组线可以布置成使得天线对称。

在示例性实施方式中，所述天线可以包括延伸360°×n方位角的m个绕组线；n可以是大于0的实数，m可以是自然数。

在示例性实施方式中，m可以是偶数，并且m个绕组线可以布置成使得天线对称。

在本发明的其它实施方式中，基板处理装置可以包括：腔室，用于在其中提供基板处理空间；基板支撑组件，用于支撑基板并置于所述腔室内；气体供给单元，用于在腔室内供给气体；和等离子体产生单元，用于使所述气体处于等离子体状态，其中所述等离子体产生单元可以包括：用于提供rf信号的rf电源；和天线，所述天线通过被提供rf信号而从供给在腔室中的气体产生等离子体，沿着具有预定曲率的虚拟基线延伸，并且包括基线点与垂直于基线的竖直线上的天线点之间的距离根据基线上的位置而变化的部分。

在示例性实施方式中，基线可以包括曲率为0的直线或曲率为正数的曲线。

在示例性实施方式中，基线可以包括曲率根据基线上的位置而变化的部分。

在示例性实施方式中，所述基线上的位置和所述距离可以分别是周期函数的自变量和因变量。

在示例性实施方式中，所述基线上的位置和所述距离可以分别是正弦函数的自变量和因变量。

在示例性实施方式中，所述基线上的位置和所述距离可以分别是天线的一些部分中的多项式函数或线性函数的自变量和因变量。

在示例性实施方式中，所述距离的最大值可以等于或小于具有与最大值相关的距离的基线上的点之间的长度的最小值。

在示例性实施方式中，天线还可以还包括距离恒定的部分。

在示例性实施方式中，天线可以可替选地包括距离变化的部分和距离恒定的部分。

在示例性实施方式中，距离变化的部分的长度可以比距离恒定的部分更长或与其相同。

在示例性实施方式中，天线可以包括延伸360°/n方位角的n个绕组线；n可以是自然数。

在示例性实施方式中，天线可以包括延伸360°×n方位角的m个绕组线；n可以是大于0的实数，m可以是自然数。

根据示例性实施方式，由于由天线形成的电磁场的分布得以改善，可以减少使等离子体点燃和离子化的时间。

根据示例性实施方式，可以减少在点燃等离子体时从天线反射而返回到rf电源的反射功率。

根据示例性实施方式，由于可以减少在点燃等离子体时产生的尖峰，所以可以减少由颗粒引起的产品损坏和基板污染。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方式的基板处理装置的示例性图。

图2是根据本发明的示例性实施方式的天线的示例性平面图。

图3是图2的a部分的放大图。

图4是根据另一示例性实施方式的天线的示例性平面图。

图5是根据另一示例性实施方式的天线的示例性平面图。

图6是图5的b部分的放大图。

图7是根据另一示例性实施方式的天线的示例性平面图。

图8是图7的c部分的放大图。

图9和图10是根据另一示例性实施方式的天线的示例性平面图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更全面地描述各种示例性实施方式，在附图中示出了一些示例性实施方式。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中所述的实施方式。相反，提供这些实施方式从而使得本公开将是彻底和完全的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。此外，本发明仅由权利要求的范围限定。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的具有相同的含义。还应当理解，例如在通常使用的字典中定义的那些术语应该被解释为与它们在相关技术的上下文中的含义具有一致的含义，并且不应以理想化或过度形式化的含义来解释，除非在本文中明确地定义。

本文中所使用的术语仅用于描述特定示例性实施方式的目的，而不意在限制示例性实施方式。如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一种”和“所述”旨在也包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。

图1是根据本发明的示例性实施方式的基板处理装置10的示例性图。

参考图1，基板处理装置10使用等离子体处理基板w。例如，基板处理装置10可以对基板w进行蚀刻处理。基板处理装置10可以包括腔室100、基板支撑组件200、喷淋头300、气体供给单元400、挡板单元500以及等离子体产生单元600。

腔室100可以提供空间用于在其中进行处理基板的工艺。腔室100可以在其中具有处理空间，并且可以被设置为密封形式。腔室100可以设置有金属材料。腔室100可以设置有铝材料。腔室100可以接地。可以在腔室100的底表面上形成排气孔102。排气孔102可以连接至排气管线151。在工艺步骤中产生的反应副产物和存在于腔室的内部空间中的气体可以通过排气管线151排出。腔室100的内部空间可以通过排气过程被减压到预定压力。

根据示例，可以在腔室100中设置衬层130。衬层130可以具有顶端部和底端部开口的圆柱形状。衬层130可以设置成与腔室100的内侧壁接触。衬层130可以保护腔室100的内侧壁，从而可以防止腔室100的内侧壁发生电弧放电。此外，衬层130可以防止在处理基板的工艺期间产生的杂质沉积在腔室100的内侧壁上。可选地，可以不设置衬层130。

基板支撑组件200可以位于腔室100中。基板支撑组件200可以支撑基板w。基板支撑组件200可以包括用于使用静电力保持基板w的静电卡盘210。另一方面，基板支撑组件200可以以各种方法(例如机械夹持)支撑基板w。包括静电卡盘210的基板支撑组件200可以描述如下。

基板支撑组件200可以包括静电卡盘210、底盖250和板270。基板支撑组件200可以在腔室100中安装成与腔室100的底表面间隔开。

静电卡盘210可以包括电介质板220、本体230和聚焦环240。静电卡盘210可以支撑基板w。电介质板220可以位于静电卡盘210上。电介质板220可以是具有圆形形状的电介质。基板w可以放置在电介质板220的上表面上。电介质板220的上表面的半径可以小于基板w的半径。从而，基板w的边界区域可以位于电介质板220之外。

电介质板220可以包括第一电极223、加热器225和第一供给路径221。第一供给路径221可以设置成从电介质板220的上侧220到底表面。第一供给路径221可以包括彼此间隔开的多个路径，并且被用作将传热介质供给到基板w的底表面的路径。

第一电极223可以与第一电源223a电连接。第一电源223a可以包括直流电。开关223b可以安装在第一电极223和第一电源223a之间。响应于开关223b的激活，第一电极223可以电连接至第一电源223a。当开关223b接通时，直流电可以施加到第一电极223。由施加到第一电极223的电流产生的静电力可以在第一电极223和基板w之间操作。基板可以通过静电力被保持在电介质板220上。

加热器225可以位于第一电极223的底部。加热器225可以电连接至第二电源225a。加热器225可以通过抵抗来自第二电源225a的电流而产生热。热可以通过电介质板220传递至基板w。基板w可以通过从加热器225产生的热而保持预定温度。加热器225可以包括螺旋线圈。

本体230可以位于电介质板220下方。电介质板220的底表面和本体230的顶表面可以通过粘合剂236粘合。本体230可以由铝材料制成。本体230的顶表面的中心区域可以高于边界区域。本体230的顶表面的中心区域可以对应于电介质板220的底表面，并且可以粘附至电介质板220的底表面。第一循环路径231、第二循环路径232和第二供给路径233可以形成在本体230中。

第一循环路径231可以用作传热介质循环的路径。第一循环路径231可以以螺旋形状形成在本体230中。或者，第一循环路径231可以包括具有不同半径的环形路径。该路径可以布置成使得路径的中心具有相同的高度。第一循环路径231可以彼此连接。第一循环路径231可以以相同的高度形成。

第二循环路径232可以用作冷却流体循环的路径。第二循环路径232可以以螺旋形状形成在本体230中。或者，第二循环路径232可以包括具有不同半径的环形路径。该路径可以布置成使得路径的中心具有相同的高度。第二循环路径232可以彼此连接。第二循环路径232可以具有大于第一循环路径231的横截面积。第二循环路径232可以以相同的高度形成。第二循环路径232可以位于第一循环路径231的下方。

第二供给路径233可以从第一循环路径231向上延伸并且可以设置在本体230上。第二供给路径233的数量可以对应于第一供给路径221的路径数量。第二供给路径233可以将第一循环路径231和第一供给路径221连接。

第一循环路径231可以经由供给管线231b连接至传热介质储存单元231a。传热介质储存单元231a可以储存传热介质。传热介质可以包括惰性气体。在实施方式中，传热介质可以包括氦气。氦气可以经由供给管线231b供给至第一循环路径231。此外，氦气可以通过第二供给路径233和第一供给路径221供给至基板w的底表面。氦气可以是从等离子体传递到基板w的热借以传递到静电卡盘210的介质。

第二循环路径232可以经由冷却流体供给管线232c连接至冷却流体储存单元232a。冷却流体储存单元232a可以储存冷却流体。冷却流体储存单元232a可以包括冷却器232b。冷却器232b可以降低冷却流体的温度。另一方面，冷却器232b可以安装在冷却流体供给管线232c上。经由冷却流体供给管线232c供给到第二循环路径232的冷却流体可以沿着第二循环路径232循环，从而使得可以冷却本体230。随着冷却，本体230可以冷却电介质板220和基板w，以使得基板w保持在预定温度。

本体230可以包括金属板。在实施方式中，整个本体230可以设置有金属板。

聚焦环240可以布置在静电卡盘210的边界区域中。聚焦环240可以具有环形，并且可以沿着电介质板220的周边布置。聚焦环240的顶表面可以安装成使得外顶表面240a高于内顶表面240b。聚焦环240的内顶表面240b可以位于与电介质板220的顶表面相同的高度。聚焦环240的内顶表面240b可以支撑基板w的位于电介质板220之外的边界区域。聚焦环240的外顶表面240a可以围绕基板w的边界区域。聚焦环240可以控制电磁场，使得等离子体的密度可以均匀地分布在整个基板w上。据此，等离子体可以均匀地形成在基板w的整个区域，从而均匀地蚀刻基板w的每个区域。

底盖250可以位于基板支撑组件200的下方。底盖250可以安装成与腔室100的底表面间隔开。底盖250可以包括顶表面打开的空间255。底盖250的外半径可以等于本体230的外半径。用于使要从外部返回元件返回到静电卡盘210的基板w移动的左销模块(未示出)可以位于底盖250的内部空间255中。左销模块(未示出)可以放置成与底盖250间隔开。底盖250的底表面可以由金属材料制成。底盖250的内部空间255可以设置有空气。由于空气具有比绝缘体低的介电常数，所以它可以降低基板支撑组件200内的电磁场。

底盖250可以具有连接元件253。连接元件253可以将底盖250的外侧壁和腔室100的内侧壁连接。连接元件253可以包括与底盖250的外侧壁间隔开放置的多个连接元件。连接元件253可以在腔室100中支撑基板支撑组件200。此外，连接元件253可以连接至腔室100的内侧壁，从而可以使得底盖250电接地。连接到第一电源223a的第一电源线223c、连接到第二电源225a的第二电源线225c、连接到传热介质储存单元231a的传热介质供给线231b、以及连接至冷却流体储存单元232的冷却流体供给线232a可以通过连接元件253的内部空间255延伸到底盖250中。

板270可以位于静电卡盘210和底盖250之间。板270可以覆盖底盖250的上表面。板270的横截面积可以对应于本体230。板270可以包括绝缘体。在实施方式中，板270可以设置有一个或多个。板270可增加本体230和底盖250之间的电距离。

喷淋头300可以放置在腔室100中基板支撑组件200的顶侧上。喷淋头300可以与基板支撑组件200相对。

喷淋头300可以包括气体分散板310和支撑部330。气体分散板310可以放置成与腔室100的上表面间隔开。可以在气体分散板310和腔室100的上表面之间形成规则的空间。气体分散板310可以设置成具有恒定厚度的板形式。气体分散板310的底表面可以被极化以防止由等离子体产生的电弧放电。气体分散板310的横截面可以与基板支撑组件200具有相同的形式和横截面积。气体分散板310可以包括多个排出孔311。排出孔311可以竖直地穿透气体分散板310。气体分散板310可以包括金属材料。

支撑部330可以支撑气体分散板310的侧端。支撑部330的顶端可以连接至腔室100的上表面，并且支撑部330的底端可以连接至气体分散板310的侧端。支撑部330可以包括非金属材料。

气体供给单元400可以将工艺气体提供到腔室100中。气体供给单元400可以包括气体供给喷嘴410、气体供给管线420和气体储存单元430。气体供给喷嘴410可以安装在腔室100的中心区域中。注入喷嘴可以形成在气体供给喷嘴410的底表面上。注入喷嘴可以将工艺气体提供到腔室100中。气体供给管线420可以将气体供给喷嘴410和气体储存单元430连接。气体供给管线420可以将储存在气体储存单元430中的工艺气体提供至气体供给喷嘴410。阀421可以安装在气体供给管线420上。阀421可打开或关闭气体供给管线420并调整经由气体供给管线420供给的工艺气体的量。

挡板单元500可安装在腔室100的内侧壁与基板支撑组件200之间。挡板510可以为环形。多个穿透孔511可以形成在挡板510中。设置在腔室100中的工艺气体可以通过挡板510的穿透孔511排出到排气孔102。可以根据挡板510和穿透孔511的形状来控制工艺气体的流动。

等离子体产生单元600可以使腔室100中的工艺气体处于等离子体状态。在实施方式中，等离子体产生单元600可以以icp型实施。在这种情况下，如图1中所示，等离子体产生单元600可以包括用于提供高频功率的rf电源610，和电连接至rf电源并接收rf信号的天线620。

天线620可以与基板w对称。例如，天线620可以安装在腔室100的顶侧。天线620可以从rf电源610接收rf信号并且向腔室诱导随时间变化的磁场，从而可以使在腔室100中提供的工艺气体变成等离子体状态。

使用所述基板处理装置处理基板的方法可以描述如下。

当将基板w放置在基板支撑组件200上时，可以从第一电源223a向第一电极223施加直流电流。由施加到第一电极223的直流电流产生的静电力可以在第一电极223和基板w之间操作。可以通过静电力将基板保持在静电卡盘210上。

当将基板w保持在静电卡盘210上时，可以通过气体供给喷嘴410在腔室100中提供工艺气体。工艺气体可以通过喷淋头300的排放孔311均匀地分散到腔室100的内部区域。可以将在rf电源610上产生的rf信号施加到作为等离子体源的天线620，从而可以在腔室100中产生电磁场。电磁场可以使得基板支撑组件200和喷淋头300之间的工艺气体处于等离子体状态。可以向基板w提供等离子体并处理基板w。等离子体可以进行蚀刻工艺。

图2是天线620的示例性平面图，图3是图2的a部分的放大图。

参考图2，天线620可以沿着具有预定曲率的虚拟基线r延伸。天线620可以包括基线r和天线之间的距离根据基线r上的位置而变化的部分，天线在垂直于基线r的竖直线上。

具体参考图3，天线620可以包括基线r上的第一点p1、在第一点p1处垂直于基线r的第一竖直线l1、第一竖直线l1上的第一天线点q1、基线r上的第二点p2、在第二点p2处垂直于基线r的第二竖直线l2以及在第二竖直线l2上的第二天线点q2。p1和q1之间的距离d1不同于p2和q2之间的距离d2。

基线r与天线620和垂直于基线r的竖直线之间的交点q1、q2之间的距离d1、d2根据基线r上的位置p1、p2而变化。

基线r是虚拟基线并且被用于示出天线620的延伸方向。在图2和图3中，基线r可以是具有固定半径的圆或具有预定曲率的曲线。然而，基线r的形状不限于此。

图4是根据另一示例性实施方式的天线620的示例性平面图。

在一实施方式中，基线r可以是曲率为正数的曲线或曲率为0的直线。

如图4中所示，天线620可以沿着直线的基线r延伸。如先前所述，基线r和天线之间的距离根据基线r上的位置而变化，天线在垂直于基线r的竖直线上。

在另一实施方式中，基线r可以具有实数(0或更大)的曲率，并且曲率的数量可以根据基线r上的位置而变化。例如，在基线r中，曲率可以在第一部分中固定为第一曲率值，在第二部分中曲率可以从第一曲率值变为第二曲率值，并且在第三部分中曲率可以固定为第二曲率值。

根据一实施方式，在天线620中，基线r上的p1和p2可以是周期函数的自变量，而d1和d2可以是周期函数的因变量。d1、d2是基线r和交点q1、q2之间的距离。也就是说，天线620可以具有沿着基线r延伸的周期函数形式。

在一实施方式中，天线620可以具有沿着基线r延伸的正弦函数形式，如图2-4。在天线620中，基线r上的p1和p2可以是正弦函数的自变量，而d1和d2可以是正弦函数的因变量。

然而，天线的形状不限于此。

图5是根据另一示例性实施方式的天线620的示例性平面图，图6是图5的b部分的放大图。

如图5中所示，天线620可以沿着基线r延伸为三角形形状。在天线620中，p1、p2和d1、d2可以分别是天线620的某些部分中的线性函数的自变量和因变量。

根据实施方式，在天线620中，三角形区域的斜边可以是曲线而不是如图5和图6的直线。在天线620中，p1、p2和d1、d2可以分别是天线620的某些部分中的多项式函数的自变量和因变量。

根据实施方式，基线与天线上的交点之间的距离的最大值可以等于或小于具有最大距离的基线r上的点之间的长度的最小值。

例如，如图3和图6所示，基线r和交点之间的距离的最大值dm可以小于最小值l，或者可以与其相同。最小值1是具有最大距离dm的基线r上的pm1和pm2之间的距离。在与天线620的形状对应的周期函数中，周期函数的振幅可以小于或等于周期函数的周期。

在实施方式中，天线可以还包括距离恒定的部分。

图7是根据另一示例性实施方式的天线620的示例性平面图，图8是图7的c部分的放大图。

参考图7和图8，天线620可以包括距离变化的部分sv和距离恒定的部分sc。

在图7和图8中，sv是天线的形状对应于线性函数的部分，sc是dm是常数的部分；基线r和天线是平行的。

天线620可替选地包括sv和sc。

在天线620中，sv的长度lv可以更长或者与sc的长度1c相同。

图9和图10是根据另一示例性实施方式的天线620的示例性平面图。

在另一个实施方式中，天线620可以包括在360°/n方位角范围内延伸的n个绕组线。n是自然数。

在上述实施方式中，方位角是在天线620所在的平面(例如，平行于腔室100的上表面)上通过c的两条直线之间的角度。

根据上述方位角的定义，延伸360°方位角的绕组线绕点c延伸一圈。延伸180°方位角的绕组线绕点c延伸半圈。延伸720°方位角的绕组线绕点c延伸两圈。

在图9的实施方式中，n＝2，且天线620包括第一绕组线6201和延伸180°方位角的第二绕组线6202。然而，天线620中的绕组线的方位角和数量(即n＝2)不限于此，n可以是1或大于3的自然数。

此外，对于天线620来说，n可以是偶数，并且可以布置n个绕组线以使天线620对称。也就是说，天线620可以包括奇数个绕组线，并且绕组线可以布置在c周围，以使天线620对称。

在另一实施方式中，天线620可以包括延伸360°×n方位角的m个绕组线。在这里，n是大于0的实数，m是自然数。

在实施方式中，当n大于1时，包括在天线620中的每个绕组线可以延伸以围绕点c旋转多于一次。

在图10的实施方式中，n＝1，m＝2，并且天线620包括第一绕组线6201和延伸360°方位角的第二绕组线6202。然而，天线620中的绕组线的方位角和数量(即，n＝1，m＝2)不限于此。

本发明的实施方式提供了具有新的结构和形状的天线，以及利用该天线的基板处理装置。相对于使用icp方式的基板处理装置，其可以改善由天线形成的感应电磁场的分布，从而减少点火和离子化时间，减少在点燃等离子体时从天线反射的返回到rf电源的反射功率，通过减少点燃等离子体时产生的尖峰来减少基板污染和颗粒对产品的损坏，并且提高基板处理工艺的生产率。

前述实施方案是本发明的实施方式。此外，上述内容仅示出和描述了优选实施方式，而实施方式可以包括各种组合、改变和背景。也就是说，本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求及其等同方案限定的范围、原理和精神的情况下，可以对这些实施方式进行替换、修改和改变。此外，本申请的范围并非意在限于这些具体实施方式或其具体特征或益处。相反，意在将本申请的范围仅限于此时所附权利要求及其等同方案。