聚焦环和包括其的基板处理装置的制作方法

[0001]
本发明涉及聚焦环和具有上述聚焦环的基板处理装置。


背景技术：

[0002]
在制造半导体装置或显示装置时，可以实施摄像、蚀刻、灰化、离子注入、薄膜沉积、清洗等各种工艺。在这里，摄像工艺包括涂覆、曝光和显影工艺。将感光液涂覆到基板上(即，涂覆工艺)，在形成有感光膜的基板上进行曝光而形成电路图案(即，曝光工艺)，并且对基板的经曝光处理的区域进行选择性显影(即，显影工艺)。
[0003]
通常，在半导体制造工艺中，可以利用等离子体来蚀刻形成在晶片或基板上的薄膜。通过在工艺腔室内部形成的电场，等离子体可以与晶片或基板碰撞，从而进行对薄膜的蚀刻。
[0004]
为了提高集中在晶片或基板的边缘的等离子体的浓度，可以沿着晶片或基板的边缘设置环构件。等离子体通过环构件集中到晶片或基板的边缘，从而不仅可以对晶片或基板的中央部分，而且还可以对边缘进行高质量的蚀刻。


技术实现要素：

[0005]
解决的技术问题
[0006]
本发明要解决的问题是提供聚焦环和具有上述聚焦环的基板处理装置。
[0007]
本发明的问题不限于在上文中提及的问题，并且本领域的技术人员将通过下面的记载可以清楚地理解未提及的问题或其他问题。
[0008]
解决方法
[0009]
为解决上述问题的本发明的基板处理装置的一个方面包括工艺腔室、卡盘和聚焦环，其中：工艺腔室提供用于基板的工艺处理空间；卡盘支承基板；聚焦环布置为围绕卡盘的边缘，其中，聚焦环包括具有不同性质的多个层，并且多个层之间的接合表面形成为预先设定的规定图案。
[0010]
多个层包括保护层和静电力产生层，其中：保护层作为多个层中的最上侧层，并且由耐蚀刻性的材质构成；静电力产生层布置在保护层的下侧，并且由产生静电力的材质构成。
[0011]
保护层由碳化硅(sic)、氧化铝(al2o3)、氧化钇(y2o3)或氮化铝(aln)材料制成。
[0012]
静电力产生层由硅(si)材料制成。
[0013]
静电力产生层由介电常数高于保护层的介电常数的材质构成。
[0014]
静电力产生层是单层，或者包括具有不同的介电常数的多个层。
[0015]
多个层之间的接合表面具有相对于地面倾斜的形状。
[0016]
接合表面具有相对于地面倾斜的形状，使得多个层中的一个层的厚度随着远离基板而变小，并且多个层中的另一个层的厚度随着远离基板而变大。
[0017]
接合表面为平面或曲面。
[0018]
为解决上述问题的本发明的聚焦环的一个方面包括保护层和静电力产生层，其中：保护层布置为围绕支承基板的卡盘的边缘，具有环形状，并且由耐蚀刻性的材质构成；静电力产生层布置在保护层的下侧，具有环形状，并且由产生静电力的材质构成，其中，保护层与静电力产生层之间的接合表面形成为预先设定的规定图案。
[0019]
保护层由碳化硅(sic)、氧化铝(al2o3)、氧化钇(y2o3)或氮化铝(aln)材料制成。
[0020]
静电力产生层由硅(si)材料制成。
[0021]
静电力产生层由介电常数高于保护层的介电常数的材质构成。
[0022]
静电力产生层是单层，或者包括具有不同的介电常数的多个层。
[0023]
接合表面具有相对于地面倾斜的形状。
[0024]
接合表面具有相对于地面倾斜的形状，使得保护层和静电力产生层中的一个层的厚度随着远离基板而变小，并且保护层和静电力产生层中的另一个的厚度随着远离基板而变大。
[0025]
接合表面为平面或曲面。
[0026]
为解决上述问题的本发明的基板处理装置的另一方面包括工艺腔室、卡盘和聚焦环，其中：工艺腔室提供用于基板的工艺处理空间；卡盘支承基板；聚焦环布置为围绕卡盘的边缘，其中，聚焦环包括具有不同性质的多个层，并且多个层之间的接合表面具有相对于地面倾斜的形状，使得接合表面被确定为减小随着聚焦环被蚀刻而改变的电场的变化。
[0027]
接合表面具有相对于地面倾斜的形状，使得多个层中的一个层的厚度随着远离基板而变小，并且多个层中的另一个层的厚度随着远离基板而变大。
[0028]
接合表面为平面或曲面。
[0029]
其他实施方式的具体细节包含在详细的描述和附图中。
附图说明
[0030]
图1是示出根据本发明的一个实施方式的基板处理装置的图。
[0031]
图2是示出图1所示的聚焦环的图。
[0032]
图3是示出图2所示的聚焦环的截面的图。
[0033]
图4至图7是示出根据本发明的另一实施方式的聚焦环的截面的图。
具体实施方式
[0034]
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。参考结合附图在下文详细叙述的实施方式，本发明的优点和特征以及实现优点和特征的方法将变得明确。然而，本发明并不受限于在下文中公布的实施方式，而是可以以各种不同的形式实现，并且本实施方式仅是为了使本发明的公开内容完整并向本发明所属技术领域的普通技术人员完整告知发明的范围而提供的，并且本发明仅由权利要求的范围限定。在整个说明书中，相同的参考标号指代相同的构成要素。
[0035]
元件或层被称为在另一元件或层的“上方”或“上”时，其不仅包括在另一元件或另一层的正上方，还包括中间介入有另一层或另一元件的情况。相反，元件被称为“直接在上方”或“在正上方”时，其表示中间不存介入的另一元件或层。
[0036]
可以使用“下方”、“下面”、“下部”、“上方”、“上部”等空间相对术语以便于描述如
图中所示的一个元件或构成要素与其他元件或构成要素的相互关系。空间相对术语应当理解为除了图中所示的方向之外还包括元件在使用时或操作时的不同方向的术语。例如，在图中所示的元件翻转的情况下，被描述为在另一元件的“下方”或“下面”的元件可以定位成在另一元件的“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括下方和上方两种方向。元件也可以定向为另外的方向，且因此空间相对术语可以依据定向进行解释。
[0037]
虽然使用了第一、第二等来叙述各种元件、构成要素和/或部分，但显然这些元件、构成要素和/或部分不受这些术语的限制。这些术语仅是用于将一个元件、构成要素或部分与其他元件、构成要素或部分区分开。因此，在本发明的技术思想内，下文中提到的第一元件、第一构成要素或第一部分显然也可以是第二元件、第二构成要素或第二部分。
[0038]
本说明书中使用的术语是用于描述实施方式的，而不是旨在限制本发明。在本说明书中，除非句子中特别说明，否则单数形式还包括复数形式。说明书中使用的“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”表示包括所提到的构成要素、步骤、操作和/或元件，而不排除一个以上的其他构成要素、步骤、操作和/或元件的存在或添加。
[0039]
除非另有定义，否则本说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以被用作本发明所属技术领域的普通技术人员通常可以理解的含义。此外，除非明确特别地进行定义，否则在通常使用的字典中定义的术语不应以理想化或过度地进行解释。
[0040]
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式，并且在参考附图进行描述时，与附图标号无关地，相同或对应的构成要素给予相同的参考标号，并省略对其的重复描述。
[0041]
图1是示出根据本发明的一个实施方式的基板处理装置的图。
[0042]
参考图1，基板处理装置10包括工艺腔室100、基板支承部200、喷头300、第一气体罐410、第二气体罐420、第一电力供应部510、第二电力供应部520、第三电力供应部530、加热器600、热媒供应部710和冷媒供应部720。
[0043]
工艺腔室100提供用于基板w的处理空间101。工艺腔室100的底表面上可以设置有排出口120。排出口120与排出管线121连接。在针对基板w的工艺处理中产生的副产物和气体可以通过排出口120和排出管线121排出到外部。
[0044]
工艺腔室100的内部可以设置有衬垫130。衬垫130可以防止因电弧而对工艺腔室100的内侧表面造成损伤，并且可以防止在执行针对基板w的工艺时产生的杂质沉积到工艺腔室100。为此，衬垫130可以附着到工艺腔室100的内侧表面，以围绕基板支承部200。
[0045]
基板支承部200起到支承基板w的作用。基板支承部200可以布置在处理空间101的下部。
[0046]
基板支承部200包括基础板210、主体220、卡盘230、聚焦环240和环支承体250。
[0047]
基础板210起到支承主体220、卡盘230、聚焦环240和环支承体250的作用。基础板210可以是绝缘体。
[0048]
主体220可以设置在基础板210与卡盘230之间。主体220的内部可以设置有热媒循环管221和冷媒循环管222。热媒可以通过热媒循环管221循环，并且冷媒可以通过冷媒循环管222循环。热媒循环管221和冷媒循环管222可以在主体220的内部以螺旋形状布置。随着热媒通过热媒循环管221进行循环，主体220可以被加热，并且随着冷媒通过冷媒循环管222进行循环，主体220可以被冷却。
[0049]
主体220可以由金属构成。与主体220紧贴的卡盘230可受到主体220的温度的影
响。随着主体220被加热，卡盘230可被加热，并且随着主体220被冷却，卡盘230可被冷却。
[0050]
热媒循环管221可以与用于将热媒供应到卡盘230的上部的热媒供应管221a连接。热媒可以通过热媒供应管221a被供应到基板w。
[0051]
热媒供应部710将热媒供应到热媒循环管221，并且冷媒供应部720可以将冷媒供应到冷媒循环管222。在本发明中，热媒，作为惰性气体，可以是氦气，但本发明的热媒不限于氦气。
[0052]
卡盘230起到支承基板w的作用。在本发明中，卡盘230可以是静电卡盘。即，卡盘230可以通过静电力吸附基板w。然而，本发明的卡盘230不限于静电卡盘，并且卡盘230也可以以机械的方式夹持并支承基板w。在下文中，将以卡盘230为静电卡盘的情况为主进行描述。
[0053]
卡盘230的主体可以是介电体。卡盘230的内部可以设置有静电电极231和加热单元232。静电电极231可以电连接到第二电力供应部520。静电电极231可以通过由第二电力供应部520供应的电力产生静电力。基板w可以通过该静电力被吸附到卡盘230上。
[0054]
加热单元232可以电连接到第三电力供应部530。加热单元232可以通过由第三电力供应部530供应的电力而被加热。加热单元232的热量可以传递到基板w。基板w可以通过加热单元232的热量而保持一定的温度。加热单元232可以提供为线圈形状，并在卡盘230的内部以螺旋形状进行布置。
[0055]
第二电力供应部520将电力供应到静电电极231，并且第三电力供应部530可以将电力供应到加热单元232。在这里，由第二电力供应部520供应的电力可以是直流电力。
[0056]
聚焦环240可以提供为环形状，并且布置为围绕卡盘230的边缘。聚焦环240起到调节形成在卡盘230的边缘处的电场的作用。为此，聚焦环240可以由具有一定大小的介电常数的材质形成。
[0057]
环支承体250可以相对于基础板210支承聚焦环240。聚焦环240可以通过环支承体250相对于基础板210保持一定的高度，从而保持围绕卡盘230的边缘的状态。环支承体250可以由绝缘材质形成。
[0058]
在通过等离子体对基板w执行工艺的同时，可发生对聚焦环240的蚀刻。如前所述，聚焦环240具有一定的介电常数，并且调节在卡盘230的边缘处形成的电场，其中，在聚焦环240被蚀刻的情况下，整体的介电常数可能会改变，由此使电场的形状发生变化。电场可以确定进入基板w的等离子体的方向。随着电场的形状发生变化，进入基板w的等离子体的方向会改变，并且可能无法正确地对基板w执行工艺。无法形成适当电场的聚焦环240可以用新的聚焦环240替换。
[0059]
根据本发明的实施方式的聚焦环240可以构成为包括具有不同性质的多个层。在此，多个层之间的接合表面可以形成为预先设定的规定图案。多个层之间的接合表面可以确定以使得减小随着聚焦环240被蚀刻而改变的电场的变化。例如，在上侧层因为蚀刻而被去除的情况下，高度减小的聚焦环240可以产生与先前类似的电场。在下文中，将通过图2至图7对聚焦环240进行详细描述。
[0060]
喷头300起到向基板w喷射用于针对基板w执行工艺的工艺气体的作用。喷头300可以布置在处理空间101的上部。从喷头300喷射的工艺气体朝下侧方向被喷射从而到达基板w。
[0061]
在本发明中，用于处理基板w的工艺气体可以包括第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2。第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2可以通过工艺气体流入口110流入处理空间101。第一流入管线111和第二流入管线112可以连接到工艺气体流入口110。第一工艺气体gs1通过第一流入管线111移动而流入处理空间101，并且第二工艺气体gs2可以通过第二流入管线112移动而流入处理空间101。
[0062]
第一工艺气体gs1与第二工艺气体gs2可以彼此反应从而被喷射到基板w。例如，第一工艺气体gs1可以充当反应气体，并且第二工艺气体gs2可以充当源气体。即，第一工艺气体gs1可以激活第二工艺气体gs2。
[0063]
喷头300可以将第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2喷射到基板w。第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2可以按顺序进行喷射。在从喷头300喷射之后，第一工艺气体gs1与第二工艺气体gs2可以彼此冲突从而进行反应。此外，通过第一工艺气体gs1激活的第二工艺气体gs2到达基板w，从而对基板w执行工艺处理。例如，激活的第二工艺气体gs2可以以薄膜的形式沉积在基板w上。
[0064]
喷头300包括电极板310、喷射部320和环形介电板330。电极板310可以接收rf电力。rf电力可以由第一电力供应部510提供。电极板310的一侧较宽的表面可以布置为紧贴于工艺腔室100的内部上侧表面。
[0065]
喷射部320布置在电极板310的下侧，并起到喷射第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2的作用。为此，喷射部320可以具有喷射第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2的喷射孔sh。第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2可以穿过喷射孔sh从而流入处理空间101中。
[0066]
环形介电板330起到将电极板310与喷射部320电隔离的作用。为此，环形介电板330可以由电介质材料构成，并且设置在电极板310与喷射部320之间。环形介电板330可以以环形布置在电极板310与喷射部320之间的边缘处。另外，电极板310和喷射部320的除了边缘之外的其余部分可以彼此间隔开一定距离。因此，电极板310与喷射部320之间可以形成一定的空间。在下文中，将形成在电极板310与喷射部320之间的空间称为扩散空间102。
[0067]
扩散空间102可以与喷射孔sh连通。在扩散空间102中扩散的第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2可以通过喷射孔sh被喷射到处理空间101。
[0068]
在第一电力供应部510向电极板310供应rf电力的情况下，喷射到处理空间101的第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2可以被激发为等离子体。第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2可以在被激发为等离子体的状态下相互反应。
[0069]
第一气体罐410可以容纳第一工艺气体gs1，并且第二气体罐420可以容纳第二工艺气体gs2。连接第一气体罐410和工艺气体流入口110的第一流入管线111上可以设置有第一阀门v1，并且与此相同地，连接第二气体罐420和工艺气体流入口110的第二流入管线112上可以设置有第二阀门v2。在对基板w执行工艺处理的情况下，第一阀门v1和第二阀门v2可被打开，从而将第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2注入到工艺腔室100的处理空间101。另外，在针对基板w的工艺处理结束的情况下，第一阀门v1和第二阀门v2可被关闭，从而阻断第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2被注入到工艺腔室100的内部。
[0070]
加热器600起到加热喷射部320的作用。注入到喷射部320的第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2可以在经过加热后通过喷射孔sh喷射。随着第一工艺气体gs1和第二工艺气体gs2被加热，相互间的反应可以更活跃地进行。
[0071]
图2是示出图1所示的聚焦环的图，图3是示出图2所示的聚焦环的截面的图，并且图4至图7是示出根据本发明的另一实施方式的聚焦环的截面的图。
[0072]
参考图2和图3，聚焦环240包括多个层241和242。多个层可以包括保护层241和静电力产生层242。
[0073]
作为设置在聚焦环240中的多个层中的最上侧层，保护层241可以由耐蚀刻性的材质构成。例如，保护层241可以由碳化硅(sic)、氧化铝(al2o3)、氧化钇(y2o3)或氮化铝(aln)材料制成。
[0074]
作为布置在最上侧层之下的层，静电力产生层242可以由产生静电力的材质构成。例如，静电力产生层242可以由硅(si)材料制成。
[0075]
静电力产生层242可以由介电常数大于保护层241的介电常数的材质构成。因此，静电力产生层242可以产生大于保护层241的静电力。
[0076]
静电力产生层242可以是单层，并且也可以如下所述由多个层构成。在静电力产生层242由多个层构成的情况下，各层可以具有不同的介电常数。
[0077]
保护层241与静电力产生层242的接合表面243可以由预先设定的规定图案形成。具体地，保护层241与静电力产生层242的接合表面243具有相对于地面倾斜的形状，并且可以是平面。保护层241和静电力产生层242的厚度可以随着远离基板w而改变。接合表面243可以形成为相对于地面倾斜，使得保护层241的厚度随着远离基板w而变小，并且静电力产生层242的厚度随着远离基板w而变大。
[0078]
在本发明中，聚焦环240可以具有围绕中心轴线ax的环形状。聚焦环240可以安置在与中心轴线ax垂直的安置表面上。例如，前述环支承体250可以提供与中心轴线ax垂直的安置表面。下文将描述的地面表示由环支承体250提供的安置表面或与安置表面平行的表面。
[0079]
参考图4，聚焦环810构成为包括多个层811和812。多个层可以包括保护层811和静电力产生层812。
[0080]
保护层811与静电力产生层812的接合表面813具有相对于地面倾斜的形状，并且可以是平面。保护层811和静电力产生层812的厚度可随着远离基板w而改变。接合表面813可以形成为相对于地面倾斜，使得保护层811的厚度随着远离基板w而变大，并且静电力产生层812的厚度随着远离基板w而变小。
[0081]
参考图5，聚焦环820构成为包括多个层821和822。多个层可以包括保护层821和静电力产生层822。
[0082]
保护层821与静电力产生层822的接合表面823具有相对于地面倾斜的形状，并且可以是曲面。接合表面823可以具有相对于地面凹陷的形状。保护层821和静电力产生层822的厚度可以随着远离基板w而改变。接合表面823可以形成为相对于地面倾斜，使得保护层821的厚度随着远离基板w而变小，并且静电力产生层822的厚度随着远离基板w而变大。
[0083]
参考图6，聚焦环830构成为包括多个层831和832。多个层可以包括保护层831和静电力产生层832。
[0084]
保护层831与静电力产生层832的接合表面833具有相对于地面倾斜的形状，并且可以是曲面。接合表面833可以具有相对于地面凸起凹陷的形状。保护层831和静电力产生层832的厚度可以随着远离基板w而改变。接合表面833可以形成为相对于地面倾斜，使得保
护层831的厚度随着远离基板w而变小，并且静电力产生层832的厚度随着远离基板w而变大。
[0085]
参考图7，聚焦环840构成为包括多个层841、842a和842b。多个层可以包括保护层841以及静电力产生层842a和842b。静电力产生层842a和842b可以包括多个层。多个静电力产生层842a和842b可以具有不同的介电常数。例如，布置在下侧的静电力产生层842b可以具有比布置在上侧的静电力产生层842a高的介电常数。
[0086]
保护层841与最上侧的静电力产生层842a的接合表面843a可以具有相对于地面倾斜的形状。多个静电力产生层842a和842b之间的接合表面843b可以具有相对于地面倾斜的形状。虽然图7示出了接合表面843a和843b为平面，但根据本发明的一些实施方式，各接合表面可以是曲面。
[0087]
保护层841以及静电力产生层842a和842b的厚度可以随着远离基板w而改变。图7示出了各接合表面843a和843b形成为相对于地面倾斜，使得保护层841的厚度随着远离基板w而变小，并且各个静电力产生层842a和842b的厚度随着远离基板w而变大。然而，根据本发明的一些实施方式，各接合表面843a和843b也可以形成为相对于地面倾斜，使得保护层841的厚度随着远离基板w而变大，并且各静电力产生层842a和842b的厚度随着远离基板w而变小。
[0088]
如上所述，构成本发明的聚焦环240、810、820、830和840的层的数量、层之间的接合表面的图案、各层的材料和介电常数可以根据针对基板w执行工艺处理的工艺处理环境以多种不同的方式进行确定。
[0089]
以上参考附图对本发明的实施方式进行了描述，但本发明所属技术领域的普通技术人员将可以理解，本发明在不变更其技术思想或必要特征的情况下，可以以其他具体的形式进行实施。因此，应理解在上文中记载的实施方式在所有方面都是示例性的，而不是限制性的。