这里描述的本发明构思的实施方式涉及等离子体生成单元以及包括该等离子体生成单元的基板处理装置。
背景技术：
等离子体涉及包括离子、电子和自由基的离子化气体状态。等离子体通过非常高的温度、强电场、或者射频(RF)电磁场产生。在半导体设备制造工艺中，通过使用等离子体执行蚀刻处理。当包含在等离子体中的离子颗粒与基板碰撞时执行蚀刻处理。
用于产生等离子体的等离子体单元包括在室中使用上电极和下电极的电容耦合等离子体(CCP)式等离子体生成单元，以及使用安装在室内或室外的线圈的电感耦合等离子体(ICP)式等离子体生成单元。
图1是示出包括ICP式等离子体生成单元的基板处理装置1的剖面图。如图1中所示，现有的等离子体生成单元3可以包括用于感应电磁场的多个线圈4。然而，在这个情形中，由于线圈的相互耦合的影响不能预测多个线圈的电力的分布，并且因此，等离子体的密度不能均匀地形成。
技术实现要素：
本发明构思的实施方式提供了等离子体生成单元，其可以降低由于设置在等离子体生成单元中的多个线圈的相互耦合的影响并且可以独立地控制线圈，以及包括该等离子体生成单元的基板处理装置。
本发明构思的目的不限于上述那些。通过本发明构思所属的本领域中的技术人员的以下描述将会清楚地理解未提及的其它技术目的。
根据本发明构思的方面，提供了基板处理装置，该基板处理装置包括：处理室，该处理室在其内部具有处理空间；基板支撑单元，其构造为支撑在处理空间中的基板；气体供给单元，其构造为将处理气体供给到处理空间；以及等离子体生成单元，其布置在处理室的外部并且构造为使处理室中的处理气体生成等离子体，其中等离子体生成单元包括：天线单元，其包括构造为使处理气体生成等离子体的多个天线线圈；以及磁结构，其包括布置在多个天线线圈之间的磁壁，并且其中天线单元包括具有环形形状的第一天线线圈；以及布置在第一天线线圈外侧并且具有环形形状的第二天线线圈。
磁壁的上端可以高于天线线圈的上端。
磁结构可以包括：第一磁壁，其布置为与靠近第二天线线圈相比更靠近第一天线线圈；以及第二磁壁，其布置为与靠近第一天线线圈相比更靠近第二天线线圈，并且第一磁壁和第二磁壁可以布置在第一天线线圈和第二天线线圈之间。
第一磁壁的上端可以高于第一天线线圈的上端。第二磁壁的上端可以高于第二天线线圈的上端。
第一天线线圈与第二天线线圈可以设置在相同高度处，并且第一磁壁与第二磁壁可以设置在相同高度处。
磁壁可以具有环形形状。
磁壁的中心轴线与天线线圈的中心轴线可以是相同的。
磁壁的高度可以是磁壁的厚度的20以上。
第一磁壁与第一天线线圈之间的距离可以不大于第一天线线圈的厚度，并且第二磁壁与第二天线线圈之间的距离可以不大于第二天线线圈的厚度。
磁结构可以由具有不小于10的磁导率的铁磁材料形成。
磁结构还可以包括布置在第二天线线圈外侧的第三磁壁。
第三磁壁可以靠近第二天线线圈布置。
磁结构还可以包括上磁壁，该上磁壁连接第二磁壁的上表面和第三磁壁的上表面。
第一磁壁的上侧可以朝向第一天线线圈倾斜，并且第二磁壁的上侧可以朝向第二天线线圈倾斜。
根据本发明构思的另一个方面，提供了等离子体生成单元，其包括：天线单元，其具有构造为使处理气体生成等离子体的多个天线线圈的；以及磁结构，其包括布置在多个天线线圈之间的磁壁，并且其中天线单元包括具有环形形状的第一天线线圈，以及布置在第一天线线圈外侧并且具有环形形状的第二天线线圈。
磁壁的上端可以高于第一天线线圈和第二天线线圈的上端。
磁结构可以包括：第一磁壁，其布置为与靠近第二天线线圈相比更靠近第一天线线圈；以及第二磁壁，其布置为与靠近第一天线线圈相比更靠近第二天线线圈，并且第一磁壁和第二磁壁可以布置在第一天线线圈和第二天线线圈之间。
第一天线线圈与第二天线线圈可以设置在相同高度处，并且第一磁壁与第二磁壁可以设置在相同高度处。
磁壁可以具有环形形状。
磁壁的中心轴线与天线线圈的中心轴线可以是相同的。
第一磁壁与第一天线线圈之间的距离可以不大于第一天线线圈的厚度，并且第二磁壁与第二天线线圈之间的距离可以不大于第二天线线圈的厚度。
磁结构可以由具有不小于10的磁导率的铁磁材料形成。
磁结构还可以包括布置在第二天线线圈外侧的第三磁壁。
第三磁壁可以靠近第二天线线圈布置。
磁结构还可以包括上磁壁，该上磁壁连接第二磁壁的上表面和第三磁壁的上表面。
第一磁壁的上侧可以朝向第一天线线圈倾斜，并且第二磁壁的上侧可以朝向第二天线线圈倾斜。
附图说明
通过参照以下附图的下面的描述，以上和其它目的和特征将变得显而易见，其中除非另外具体指明，贯穿各种附图相同附图标记表示相同部件，并且在附图中：
图1是示出了根据现有技术的基板处理装置的剖面图；
图2是示出根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的剖面图；
图3是示出根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元的视图；
图4是示出根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元的天线线圈和磁壁的布置结构的平面图；
图5是示出根据本发明构思的另一个实施方式的等离子体生成单元的天线线圈和磁壁的布置结构的平面图；
图6是示出根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元的天线线圈和磁壁的布置结构的前视图；
图7是示出根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元的磁场的分布的视图；
图8至图10是示出根据本发明构思的另一个实施方式的磁壁的结构的视图；以及
图11是示出根据本发明构思的另一个实施方式的等离子体生成单元的磁场的分布的视图。
具体实施方式
通过结合附图给出的下面实施方式的以下描述，本发明的上述和其它方面、特征、和优点将变得显而易见。然而，本发明构思不限于下面公开的实施方式，而且可以以各种形式实施。本发明构思的实施方式设置为使得本发明构思的公开内容完全且充分地告知本发明构思的范围所属的本发明构思技术领域中的技术人员。
尽管未限定，这里使用的全部术语(包括科技或科学术语)都可以具有通常由发明构思所属领域中的普通技术所接受的相同的含义。由常用词典定义的术语可以解释为与在相关技术和/或申请的公开中表示的这些具有相同的含义，并且既不应成为概念也不应理解为过于正式，即使在这里未清楚地限定。这里使用的术语提供为描述实施方式而不是限定本发明构思。
在本说明书中，除非特别地提及单数形式包括复数形式。表述“包括”和/或其各种结合形式，比如“包括”，其在说明书中的使用不排除一个或多个组件、物质、元件、步骤、操作、和/或装置的存在或增加。此外，比如“包括”和“具有”的表述需要以相同方式理解。
图2是示出根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的剖面图。
参照图2，基板处理装置10通过使用等离子体来处理基板W。例如，基板处理装置10可以在基板W上执行蚀刻处理。基板处理装置10可以包括室100、支撑单元200、气体供给单元300、等离子体生成单元400、以及排放单元500。
室100具有在其中处理基板的处理空间。室100包括壳体110、窗单元120与内衬130。
壳体110在其内部具有开放顶部式空间。壳体110的内部空间设置为在其中执行基板处理过程的处理空间。壳体110由金属材料形成。壳体110可以由铝形成。壳体110可以接地。排放孔102形成在壳体110的底表面上。排放孔102连接到排放管线151。在处理中产生的反应副产物与留在壳体的内部空间中的气体可以通过排放管线151排放到外部。通过排放处理，壳体110的内部的压力减小到特定压力。
窗单元120覆盖壳体110的敞开的上表面。窗单元120具有板状，并且壳体110的内部空间被闭合。窗单元120可以包括介电窗。
内衬130设置在壳体110的内部。内衬130具有敞开的内部空间、上表面及下表面。内衬130可以具有圆柱形形状。内衬130可以具有与壳体110的内表面对应的半径。内衬130沿壳体110的内表面设置。支撑环131形成在内衬130的上端处。支撑环131是环状板，并且沿内衬130的周边突出到内衬130的外部。支撑环131定位在壳体110的上端处，并且支撑内衬130。内衬130可以由与壳体110相同的材料形成。内衬130可以由铝形成。内衬130保护壳体110的内表面。在激发处理气体的过程中，在室100的内部产生电弧放电。电弧放电损坏周边设备。内衬130可以通过保护壳体110的内表面防止壳体110的内表面因电弧放电而引起的损坏。此外，防止基板处理过程中产生的反应副产物沉积在壳体110的内壁上。内衬130不那么昂贵，并且与壳体110相比可以容易地更换。因此，当内衬130因电弧放电而损坏时，操作可以将内衬130替换以新的内衬130。
支撑单元200在室100的内部支撑处理空间中的基板。例如，支撑单元200布置在室壳体110的内部。支撑单元200支撑基板W。支撑单元200可以包括静电卡盘，该静电卡盘通过使用静电力吸住基板W。与此不同，支撑组件200可以以比如机械夹紧等各种方法支撑基板W。在下文中，将描述包括静电卡盘的支撑单元200。
支撑单元200包括静电卡盘和下覆盖件270。支撑单元200可以位于室100的内部以与室壳体110的底表面向上分隔开。
静电卡盘具有本体和绝缘板250。本体包括内介电板220、电极223、加热器225、支撑板230、以及聚焦环240。
内介电板220位于静电卡盘的上端处。内介电板220可以由圆盘状的介电物质形成。基板W定位在内介电板220的上表面上。内介电板220的上表面具有的直径小于基板W的直径。用作通道的第一供给通道221形成在内介电板220中，热传送气体通过该第一供给通道供给到基板W的底表面。电极223和加热器225嵌入在内介电板220中。
电极223位于加热器225上方。电极223电连接到第一下电源223a。可以通过施加到电极223的电流在电极223与基板W之间施加静电力，并且可以通过静电力将基板W吸附到内介电板220。
加热器225电连接到第二下电源225a。加热器225基于施加到第二电源225a的电流由电阻产生热量。产生的热量通过内介电板220传送到基板W。基板W通过由加热器225产生的热量保持在特定温度。加热器225包括螺旋线圈。支撑板230位于内介电板220下方。内介电板220的底表面和支撑板230的上表面可以由粘结剂236结合到彼此。
支撑板230具有第一循环通道231、第二循环通道232和第二供给通道233。第一循环通道231设置为热传送气体循环通过的通道。第二循环通道232设置为冷却流体循环通过的通道。第二通道233连接第一循环通道231和第二循环通道221。第一循环通道231设置为热传送气体循环通过的通道。第一循环通道231可以形成在支撑板230的内部以具有螺旋形状。此外，第一循环通道231可以布置为使得具有不同半径的环形形状的通道具有相同中心。第一循环通道231可以相互连通。第一循环通道231形成在相同高度处。
第一循环通道231通过热传送介质供给管线231b连接到热传送介质储存器231a。热传送介质储存在热传送介质储存器231a中。热传送介质包括惰性气体。根据实施方式，热传送介质包括氦(He)气。氦气可以通过供给管线231b供给到第一循环通道231，并且可以在顺序地经过第二供给通道233和第一供给通道221之后供给到基板W的底表面。氦气用作有助于基板W与静电卡盘210之间的热交换的介质。因此，基板W的温度整体上是均匀的。
第二循环通道232通过冷却流体供给管线232c连接到冷却流体储存器232a。冷却流体储存器232a可以储存冷却流体。可以在冷却流体储存器232a中设置冷却器232b。冷却器232b使冷却流体冷却到特定温度。与此不同，冷却器232b可以安装在冷却流体供给管线232c上。通过冷却流体供给管线232c供给到第二循环通道232的冷却流体在沿着第二循环通道232循环时冷却支撑板230。支撑板230可以在被冷却的同时使内介电板220和基板W一起冷却，以使基板W保持在特定温度。
聚焦环240布置在静电卡盘的周边区域处。聚焦环240具有环形形状，并且沿着内介电板220的周边布置以支撑基板W的周边区域。由于聚焦环240设置为使得聚焦环240的上周边区域以环状突出，因此等离子体可以聚集在基板W上。聚焦环240的表面可以由介电材料形成。例如，聚焦环的表面可以涂覆有氧化钇(Y2O3)。随着处理时间增加，聚焦环240的表面被蚀刻以使得由介电材料形成的层的厚度改变。聚焦环240的表面的介电层的改变厚度影响处理。例如，在基板处理装置10通过使用等离子体蚀刻基板的情形中，如果聚焦环240的表面上的介电层的厚度变小，则蚀刻速率降低。因此，如果聚焦环240的表面上的介电层的厚度不大于特定厚度，那么就以新的聚焦环240替换该聚焦环240。
绝缘板250位于支撑板230下方。绝缘板250由绝缘材料形成，并且使支撑板230与下覆盖件270电绝缘。
下覆盖件270位于支撑单元200的下端处。下覆盖件270与壳体110的底表面向上分隔开。在下覆盖件270内部形成开放顶部式空间。下覆盖件270的上表面由绝缘板250覆盖。因此，下覆盖件270的部分的外半径与绝缘板250的外半径是相同的。将传送基板W从外侧的传送构件移动到静电卡盘的提升销模块(未示出)可以位于下覆盖件270的内部空间中。
下覆盖件270具有连接构件273。连接构件273连接下覆盖件270的外表面和壳体110的内壁。多个连接构件273可以以特定间距设置在下覆盖件270的外表面上。连接构件273在室100的内部支撑支撑单元200。此外，连接构件273连接到壳体110的内壁，使得下覆盖件电接地。连接到第一下电源223a的第一电力线223c、连接到第二下电源225a的第二电力线225c、连接到热传送介质储存器231a的热传送介质供给管线231b以及连接到冷却流体储存器232a的冷却流体供给管线232c可以通过连接构件273的内部空间延伸到下覆盖件270中。
气体供给单元300将处理气体供给到室100的内部的处理空间中。气体供给单元300包括气体供给喷嘴310、气体供给管线320与气体储存单元330。气体供给喷嘴310安装在覆盖件120的中间部分处。在气体供给喷嘴310的底表面上形成有喷射孔。喷射孔位于覆盖件120下方，并且将处理气体供给到室100的内部。气体供给单元320连接气体供给喷嘴310和气体储存单元330。气体供给管线320将储存在气体储存单元330中的处理气体供给到气体供给喷嘴310。阀321安装在气体供给管线320上。阀321打开和闭合气体供给管线320，并且调节通过气体供给管线320供给的处理气体的流速。
等离子体生成单元400将供给到处理空间中的处理气体激发成等离子体状态。根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元400可以具有电感耦合等离子体类型。等离子体生成单元400包括天线密封件410、天线单元420、磁结构以及等离子体电源432、434和436。
天线密封件410具有开放底部的圆柱形形状。天线密封件410在其内部具有空间。天线密封件410具有与室100对应的直径。天线密封件410的下端可以可拆除地设置在窗单元120处。天线单元420布置在天线密封件410的内部。
天线单元420包括具有环形形状的多个天线线圈。作为实施方式，天线单元420可以包括第一天线线圈422和布置在第一天线线圈422外侧的第二天线线圈424。作为另一个实施方式，天线单元420还可以包括布置在第二天线线圈外侧的第三天线线圈426。然而，天线单元420不限于包括三个天线线圈，而是可以包括三个以上天线线圈。
磁结构450包括布置在多个天线线圈之间的磁壁。磁结构450可以由具有高磁导率的铁磁材料形成。例如，磁结构450的磁导率可以是10或更多。磁结构450可以包括布置在第一天线线圈422与第二天线线圈424之间的第一磁壁452和第二磁壁454，以及布置在第二天线线圈424外侧的第三磁壁456。在这种情形中，第一磁壁452布置为与靠近第二天线线圈相比更靠近第一天线线圈，并且第二磁壁454布置为与靠近第一天线线圈相比更靠近第二天线线圈。此外，第三磁壁456布置为靠近第二天线线圈。
等离子体电源432、434和436是射频(RF)电源，并且将RF电力供给到天线单元420的天线线圈。等离子体电源432、434和436可以向天线线圈422、424和426施加不同的RF电力。等离子体电源432、434和436可以位于室100外部。被施加以电力的天线单元420可以形成室100的处理空间的电磁场。由电磁场将处理气体激发成等离子体状态。
排放单元500位于壳体110的内壁和支撑单元200之间。排放单元500包括具有通孔511的排气板510。排气板510具有圆环形状。排气板510具有多个通孔511。提供到壳体110中的处理气体经过排气板510的通孔511，并且通过排放孔102排放。可以根据排气板510的形状和通孔511的形状来控制处理气体的流动。
图3是示出根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元的视图。
如图3中所示，根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元可以包括多个天线线圈，以及布置在多个天线线圈之间的多个磁壁。多个天线线圈具有环形形状，并且包括第一天线线圈422和布置在第一天线线圈422外侧的第二线圈424。第一天线线圈422可以从第一等离子体电源432接收第一RF电力，并且可以从第二等离子体电源434接收第二RF电力。在这个情形中，第一RF电力与第二RF电力可以不同。用于屏蔽天线线圈的相互耦合的多个磁壁可以布置在多个天线线圈之间。多个磁壁可以以环形形状布置。多个磁壁可以包括布置为靠近第一天线线圈422的第一磁壁452，以及布置为靠近第二天线线圈424的第二磁壁454。作为实施方式，多个天线线圈和多个磁壁可以具有相同的中心轴线。在下文中，下面将参照图4至图7描述根据本发明构思的天线单元和磁结构的布置结构和关系。
图4是示出根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元的天线线圈和磁壁的布置结构的平面图。
图4是示出了当天线单元包括两个天线线圈时的布置结构的视图。如图4中示出的，当天线单元包括第一天线线圈422和第二天线线圈424时，第一磁壁452和第二磁壁454布置在第一天线线圈422与第二天线线圈424之间。在这个情形中，第一磁壁452布置为与靠近第二天线线圈424相比更靠近第一天线线圈422，并且第二磁壁452布置为与靠近第一天线线圈422相比更靠近第二天线线圈424。
图5示出根据本发明构思的另一个实施方式的等离子体生成单元的天线线圈和磁壁的布置结构的平面图。
图5是示出了当天线单元包括三个天线线圈时的布置结构的视图。如图5中所示，当天线单元包括第一天线线圈422、第二天线线圈424和第三天线线圈426时，可以布置第一磁壁452、第二磁壁454、第三磁壁456和第四磁壁458。第一磁壁452和第二磁壁454布置在第一天线线圈422与第二天线线圈424之间，并且第三磁壁456与第四磁壁458布置在第二天线线圈424与第三天线线圈426之间。在这个情形中，第一磁壁452布置为与靠近第二天线线圈424相比更靠近第一天线线圈422，并且第二磁壁452布置为与靠近第一天线线圈422相比更靠近第二天线线圈424。此外，第三磁壁456布置为与靠近第三天线线圈426相比更靠近第二天线线圈424，并且第四磁壁458布置为与靠近第二天线线圈424相比更靠近第三天线线圈426。
图6是示出根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元的天线线圈和磁壁的布置结构的前视图。
如图6中所示，根据本发明构思的实施方式的等离子体生成单元可以包括多个天线线圈422、424和426以及多个磁壁452、454、456和458。多个天线线圈422、424和426以及多个磁壁452、454、456和458可以布置在窗单元120上。多个磁壁452、454、456和458可以具有相同高度，并且多个天线线圈422、424和426也可以具有相同高度。磁壁的上端可以比天线线圈的上端更高。例如，第一磁壁452的上端可以比第一天线线圈422的上端更高，并且第二磁壁424的上端可以比第二天线线圈424的上端更高。作为实施方式，磁壁的高度h可以是磁壁的厚度b1的20倍以上。此外，第一磁壁452与第一天线线圈422之间的距离a1不大于第一天线线圈422的厚度a1，并且第二磁壁454与第二天线线圈424之间的距离a4可以不大于第二天线线圈424的厚度a3。此外，尽管未示出，但多个磁壁还可以包括上磁壁，该上磁壁将彼此靠近同时天线线圈介于其间的两个磁壁的上表面连接在一起。例如，多个磁壁可以包括上磁壁，该上磁壁将彼此靠近同时第二天线线圈424介于其间的第二磁壁454和第三磁壁456的上表面连接在一起。因此，多个磁壁可以完全屏蔽因第二天线线圈424引起的磁场，由此防止了与另一个天线线圈的相互耦合。
由于等离子体生成单元的天线单元与磁结构具有上述布置结构，由此可以更有效地屏蔽天线线圈的相互耦合的影响，并且因此可以独立地移除天线线圈。
图7是示出根据发明构思的实施方式的等离子体发生单元的磁场的分布的视图。
图7是示出根据本发明构思的实施方式的在第一磁壁452和第二磁壁454以靠近天线线圈的方式布置在第一天线线圈422和第二天线线圈424之间时因第一天线线圈422和第二天线线圈424引起的磁场的分布的视图。如图7中所示，可以确定的是，因第一天线线圈422引起的磁场和因第二天线线圈424引起的磁场可以通过第一磁壁452和第二磁壁454彼此屏蔽以便相互不影响。
图8至图10是示出根据本发明构思的另一个实施方式的磁壁的结构的视图。
如图8至图10中所示，根据本发明构思的第二实施方式的磁壁可以设置为使得磁壁的上侧朝向靠近磁壁的天线线圈倾斜。作为实施方式，如图8中所示，第一磁壁452的上侧可以朝向天线线圈422以直角倾斜。作为另一个实施方式，如图9中所示，第一磁壁452的上侧可以朝向天线线圈422以大约45度倾斜。作为实施方式，如图10中所示，第一磁壁452的上侧可以朝向天线线圈422以钩状倾斜。
图11是示出根据发明构思的另一个实施方式的等离子体生成单元的磁场的分布的视图。
图11是示出当以靠近天线线圈的方式布置在第一天线线圈422与第二天线线圈424之间的第一磁壁452和第二磁壁454的上侧朝向第一天线线圈422和第二天线线圈424倾斜时因第一天线线圈422和第二天线线圈424引起的磁场的分布的视图。如图11中所示，可以确定的是，因第一天线线圈422引起的磁场和因第二天线线圈424引起的磁场可以通过第一磁壁452和第二磁壁454彼此屏蔽以便相互不影响。此外，可以确认的是，当第一磁壁452和第二磁壁454的上侧朝向第一天线线圈422和第二天线线圈424倾斜时，由于磁壁围绕因天线线圈引起的磁场，所以与磁壁是线性的情形相比，因天线线圈引起的磁场可以更有效地被屏蔽。
根据本发明构思的实施方式，可以减少由于设置在等离子体生产单元中的多个线圈的相互耦合导致的影响并且可以独立地控制线圈。因此，等离子体生成单元的等离子体的密度可以均匀地形成。
本发明的效果不限于上述这些。本发明构思所属领域中的技术人员通过说明书和附图将会清楚地理解未提及的效果。
应该指出的是上面实施方式建议用于理解发明构思并且不限定发明构思的范围，并且各种可修改实施方式也落在发明构思的范围内。应该理解的需要由权利要求的技术精神确定发明构思的技术保护范围，并且发明构思的技术保护范围不限于权利要求的词汇意义，而是甚至达到等效发明。