等离子体边界限制器单元和用于处理基板的设备的制作方法与工艺

本文公开的本发明涉及一种用于处理基板的设备，并且更特别地，涉及一种通过使用等离子体和在其中使用的等离子体边界限制器单元来处理基板的设备。

背景技术：
一般地，可以将半导体制造过程分成多种过程，诸如沉积过程、光刻过程、蚀刻过程、抛光过程以及清洁过程。在这些过程之间，沉积过程或蚀刻过程通过使用等离子体来处理基板。使用等离子体的基板处理设备的一部分可以包括限制等离子体的限制环，以使得处理室内的等离子体在该过程期间保持在晶片的竖直上部空间中。一般地，将限制环设置成围绕基板的竖直上部空间。并且，限制环包括具有圆环形状的集成主体。可以提供多个该限制环。在这里，所述多个限制环相互垂直地间隔开。限制环之间的距离是相对窄的以防止等离子体在其之间泄漏。然而，在使用具有上述结构的限制环的情况下，等离子体泄漏预防效果并不高。并且，当使用具有上述结构的限制环时，可能难以控制限制环的内区域中的每个区域的等离子体密度。并且，限制环在基板被加载到处理室中或从处理室卸载时与基板的移动路径相干扰。因此，限制环移动至备用位置，在该备用位置处，限制环在基板被环驱动器加载到处理室中或从处理室卸载时不与基板的移动路径相干扰。因此，由于限制环在用于对基板进行加载或卸载的开口被打开之前或之后移动到备用位置，所以需要许多过程。并且，由于提供了用于移动限制环的环驱动器，所以设备在结构方面可能是复杂的。并且，由于环驱动器竖直地移动所有限制环，所以大的负荷可能被施加到环驱动器。

技术实现要素：
本发明提供了具有能够防止等离子体泄漏新型结构的等离子体边界限制器 单元和包括该等离子体边界限制器单元的基板处理设备。本发明还提供了能够控制用于基板上的每个区域的等离子体密度的等离子体边界限制器单元和包括该等离子体边界限制器单元的基板处理设备。本发明还提供了能够减少在基板被加载到处理室中或从处理室卸载时所需的过程的数目的基板处理设备。本发明还提供了能够减少在基板被加载到处理室中或从处理室卸载时所需的时间的基板处理设备。本发明还提供了能够减少被用于移动限制环的零件的数目的基板处理设备。本发明还提供了能够减少在限制环沿着竖直方向移动时施加的负荷的基板处理设备和方法。本发明的特征不限于上述，相反，根据以下描述，本领域的技术人员将清楚地理解在本文中未描述的其他特征。本发明的实施例提供了用于处理基板的设备，该设备包括：处理室，其具有开口，基板通过该开口被加载或卸载，该处理室包括用于打开或关闭开口的门组件；支撑单元，其被设置在处理室内以支撑基板；气体供应单元，其用于向处理室中供应处理气体；等离子体生成单元，其用于从处理气体生成等离子体；以及等离子体边界限制器单元，其被设置在处理室内以围绕在支撑单元上面限定的排放空间，该等离子体边界限制器单元使等离子体从排放空间的泄漏最小化，其中，等离子体边界限制器单元包括沿着排放空间的圆周设置的多个板，并且所述多个板沿着排放空间的圆周相互隔开，使得排放空间内的气体通过在相邻板之间提供的通道而流到排放空间外面。在某些实施例中，所述等离子体边界限制器单元还可以包括用于将所述多个板相互耦接的耦接构件。可以将所述耦接构件提供为环状体。可以将该环状体设置在板的上端上。在其他实施例中，环状体可以包括：第一主体；以及第二主体，其可在处理室内相对于第一主体竖直地移动，其中，可以将所述第一主体和所述第二主体相互组合以形成环状。在其他实施例中，可以将第二主体耦接到门组件以与门组件一起竖直地移动。在其他实施例中，所述设备还可以包括用于竖直地驱动第二主体的主体驱动器。在其他实施例中，所述板可以在其之间具有相同距离。在其他实施例中，所述板可以沿着竖直方向具有不同的厚度，使得所述通道沿着竖直方向具有不同的宽度。例如，每个通道可以具有小于其上宽度的下宽度。在其他实施例中，可以将第一主体和第二主体相互组合以形成圆环形状，并且与每个板的环状体的半径方向平行的边的长度可以长于与环状体的半径方向垂直的边的长度。在其他实施例中，可以将第一主体和第二主体相互组合以形成圆环形状，并且该板可以沿着其长度方向具有相同的宽度，使得沿着环状体的半径方向设置的板之间的距离朝着排放空间的外面逐渐地加宽。在其他实施例中，可以将第一主体和第二主体相互组合以形成圆环形状，并且每个板可以具有沿着其长度方向朝着排放空间的外面逐渐增加的宽度，使得沿着环状体的半径方向设置的板在其之间具有相同的距离。在其他实施例中，沿着环状体的长度方向设置的板可以在其之间具有不同的距离。在其他实施例中，可以接近于支撑单元的上端设置板的下端。在其他实施例中，可以将板的下端设置在支撑单元的上端下面。在其他实施例中，可以使每个板沿着远离排放空间的方向弯曲。在其他实施例中，可以使每个板竖直地弯曲。在其他实施例中，可以将耦接构件耦接到门组件以与门组件一起竖直地移动。在其他实施例中，所述门组件可以包括：外门，其设置在处理室外面；内门，其设置在处理室内部以面对外门，内门被耦接到所述耦接构件；以及连接板，其将外门连接至内门，其中，所述外门可以被门驱动器竖直地驱动。在其他实施例中，所述等离子体边界限制器单元可以由导电材料形成，并且所述等离子体边界限制器单元可以与上电极接触，使得等离子体边界限制器单元被电连接至上电极。本发明的实施例提供了等离子体边界限制器单元，其被用于使设备中的等 离子体从排放空间到外面的泄漏最小化以便通过使用等离子体来处理基板，该等离子体边界限制器单元包括：多个板，其沿着排放空间的圆周设置，其中，所述多个板被沿着排放空间的圆周相互间隔开，使得排放空间内的气体通过在相邻板之间提供的通道流到排放空间外面。附图说明包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且其被结合在本说明书中并构成其一部分。附图出本发明的示例性实施例并连同描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：图1是根据本发明的实施例的基板处理设备的横截面图；图2和3是示出图1的等离子体边界限制器单元的示例的透视图；图4是示出图1的等离子体边界限制器单元与门组件之间的耦接状态的示意性平面图；图5至图8是连续地图示出通过使用图1的基板处理设备来处理基板的过程的视图；图9至图11是示出图1的基板处理设备的修改示例的视图；以及图12至图22是根据本发明的另一实施例的等离子体边界限制器单元的视图。具体实施方式在下文中，将参考附图来详细地描述根据本发明的示例性实施例的基板处理设备。在本发明的描述中，将排除关于众所周知的功能或配置的详细描述，以避免不必要地使本发明的主题含糊难懂。图1是根据本发明的实施例的基板处理设备10的视图。基板处理设备10通过使用等离子体来处理基板W。在本发明的当前实施例中，将描述用于通过使用等离子体来处理基板W的设备作为示例。然而，本发明的技术特征不限于此。例如，可以将本发明的技术特征应用于能够通过使用等离子体来处理基板W的各种设备。参考图1，基板处理设备10包括处理室100、支撑单元200、气体供应单元300、等离子体生成单元400以及等离子体边界限制器单元500。处理室100提供其中执行处理的空间。在处理室100的底部中限定了排气孔103。排气孔103被连接到其中安装了泵122的排气线路121。在处理期间产生的反应副产物和留在处理室100中的气体可以通过排气线路121被排出到外面。并且，处理室100的内部空间通过排气过程被减压至预定压力。排气孔103被限定在直接与处理室100中的等离子体边界限制器单元500（稍后将描述）的外部空间连通的位置。根据实施例，可以将排气孔103限定在直接设置在等离子体边界限制器单元500下面的位置。在处理室100的侧壁中限定了开口104。开口104充当通道，基板（参见图6的参考标号W）通过该通道被加载到处理室100中或从处理室100卸载。开口104被门组件140打开或关闭。根据实施例，门组件140包括外门142、内门144以及连接板146。外门142被设置在处理室100的外壁上。内门144被设置在处理室100的内壁上。外门142和内门144被连接板146固定地相互耦接。连接板146通过开口104从处理室100的侧面延伸到外面。门驱动器148竖直地移动外门142。门驱动器148可以包括液压气动汽缸或电动机。支撑单元200被设置在处理室100内的下区域中。支撑单元200通过使用静电力来支撑基板W。可替选地，支撑单元200可以通过诸如机械夹持的各种方法来支撑基板W。支撑单元200包括底座220、静电卡盘240以及环组件260。静电卡盘240通过使用其静电力将基板W支撑在其顶面上。静电卡盘240被固定地耦接到底座220。环组件260围绕静电卡盘240。根据实施例，环组件260包括聚焦环262和绝缘环264。聚焦环262围绕静电卡盘240以使等离子体集中到基板W上。绝缘环264围绕聚焦环262。可替选地，环组件260可以包括边缘环（未示出），该边缘环被紧密地附着于聚焦环262的圆周以防止静电卡盘240的侧表面被等离子体损坏。不同于上述结构，环组件260可以在结构方面不同。根据实施例，静电卡盘240可以由陶瓷材料形成，并且聚焦环262可以由硅材料形成。并且，绝缘环264可以由石英材料形成。可以将在处理期间将基板W保持在处理温度的加热构件282和冷却构件284设置在静电卡盘240或底座220内。可以将加热构件282提供为加热导线。可以将冷却构件284提供为冷却线路，制冷剂通过该冷却线路流动。根据实施例，可以将加热构件282设置在静电卡盘240中，并且可以将冷却构件284设置在底座220中。气体供应单元300向处理室100中供应处理气体。气体供应单元300包括气体储存部分310、气体供应线路320以及气体流入端口330。气体供应线路320将气体储存部分310连接到气体流入端口330。供应线路320将存储在气体储存部分310中的处理气体供应到气体流入端口330中。可以在气体供应线路320中设置用于打开或关闭气体供应线路320或调整流入气体供应线路320中的流体的流量的阀322。等离子体生成单元400从留在排放空间102中的处理气体生成等离子体。排放空间102对应于处理室100内的支撑单元200的上区域。等离子体生成单元400可以具有电容耦接等离子体源。等离子体生成单元400包括上电极420、下电极440以及高频电源460。上电极420和下电极440被竖直地设置成彼此面对。上电极420包括莲蓬头422和环构件424。莲蓬头422被设置成面对静电卡盘240。并且，莲蓬头422可以具有比静电卡盘240的直径大的直径。在莲蓬头422中限定了孔422a，气体通过该孔422a而被喷射。环构件424围绕莲蓬头422。环构件424可以与莲蓬头422接触，并且因此被电连接至莲蓬头422。可以将环构件424紧密地附着到莲蓬头422。根据实施例，莲蓬头422可以由硅材料形成。可替选地，莲蓬头422可以由金属材料形成。环构件424可以由与莲蓬头422相同的材料形成。可以将下电极440设置在静电卡盘240内。根据实施例，可以将上电极420接地429，并且可以将高频电源460连接到下电极440。可替选地，可以将高频电源460连接到上电极420，并且可以将下电极440接地。可替选地，可以将高频电源460连接到所有的上电极420和下电极440。根据实施例，高频电源460可以连续地向上电极420或下电极440施加功率，或者以脉冲的形式向上电极420或下电极440施加功率。等离子体边界限制器单元500具有环状以围绕排放空间102。等离子体边界限制器单元500防止等离子体从排放空间泄漏到外面。等离子体边界限制器单元500包括第一主体520和第二主体540。图2和3是示出等离子体边界限制器单元500的示例的透视图。图2示出其中将第一和第二主体520和540设置在相同高度的状态。图3示出其中将第一和第二主体520和540设置在相互不同的高度的状态。参考图2和图3，将第一和第二主体520和540相互组合以形成环状。在基板W是具有圆板形状的半 导体晶片的情况下，可以将第一和第二主体520和540相互组合以形成圆环形状。第二主体540被设置在处理室100内的区域中以面对开口，基板W通过该开口被加载或卸载。第一和第二主体520和540中的每一个可以具有圆弧形状。第一主体520可以具有比第二主体540大的中心角。第一和第二主体520和540中的每一个包括作为环的一部分而提供的环状体562和被耦接到环状体562的多个板。可以将环状体562提供为将所述多个板相互耦接的耦接构件。环状体562具有以圆弧形状成圆形的杆状。并且，可以将环状体562设置在基本上同一平面中。板564可以从环状体562的底部向下突出。每个板564可以具有矩形薄板形状。板564具有长度边L、宽度边W以及高度边H。板564的长度边L基本上平行于环状体562的半径方向。板564的宽度边W在从上侧看时基本上垂直于环状体562的半径方向。板564的高度边H垂直于环状体562而竖直地设置。板564的长度边L长于板564的宽度边。板564可以沿着板564的长度方向具有相同的宽度。提供了多个板564。板564具有相同的形状和尺寸。板564是沿着排放空间102的圆周设置的。可以使板564沿着排放空间102的圆周相互间隔开。根据实施例，可以使板564沿着环状体562的半径方向相互间隔开。在相邻板564之间提供的空间被提供为通道，排放空间102内的气体通过该通道被排出。板564可以在其之间具有基本上相同的距离。板564可以在其之间具有足以约束排放空间102内的等离子体通过在板564之间提供的空间的泄漏的距离。在图示中，板之间的距离可能比板之间的实际距离更夸大。可以将板564的下端设置在与支撑单元200的顶面相同的高度或邻近于支撑单元200的顶面的高度。例如，可以将板564的下端设置在与绝缘环264的顶面相同的高度或邻近于绝缘环264的顶面的高度。可替选地，可以将板564的下端设置在比支撑单元200高的高度。根据图1的实施例，可以将相邻板564之间的空间沿着半径方向或向下方向打开。因此，从排放空间102引入到板564之间的空间中的气体的一部分沿着环状体562的半径方向流动，并且然后被排放到板564的外面。并且，气体的其他部分可以在板564之间的空间中向下流动，并且然后被排放到板564的外面。因此，当与其中将多个环间隔开地相互堆叠的一般限制环相比时，可以进一步平稳地排放出气体。并且，基板W通过开口104从处理室100的外面而被加载到处理室100内的排放空间102中。然后，将基板W放置在可提升升降销170上。其后，升降销170下降至支撑单元200上的基板W。可以将第一主体520和第二主体540相互耦接以形成环状，从而与基板W的移动路径相干扰。在当前实施例中，第二主体540和第一主体520可以具有可变的相对高度。例如，第一主体520被固定地设置在处理室100内，并且第二主体540可沿着竖直方向活动。如图3中所示，当基板W穿过开口104时，第二主体540被设置成使得第二主体540不与基板W的移动路径相干扰。并且，如图2中所示，在处理期间，第二主体540被设置成使得第二主体540被耦接到第一主体520。图4是示出图1的等离子体边界限制器单元500与门组件140之间的耦接状态的示意性平面图。参考图4，可以将第二主体540固定地耦接到门组件140以与门组件140一起竖直地移动。根据实施例，可以将第二主体540固定地耦接到内门144。在这种情况下，门组件140和第二主体540可以在没有用于驱动第二主体540的单独驱动器的情况下由门驱动器148移动。在开口104被门组件140关闭的情况下，第二主体540被设置在基本上与第一主体520相同的高度。另一方面，在开口104被门组件140打开的状态下，第二主体540被设置在与第一主体520不同的高度。例如，在开口104被打开的状态下，可以将第二主体540设置在比第一主体520低的高度。并且，等离子体边界限制器单元500可以与上电极420接触，使得等离子体边界限制器单元500被电连接至上电极420。根据实施例，第一主体510的顶面可以与环构件424的底面接触。等离子体边界限制器单元500可以由导电材料形成。根据实施例，等离子体边界限制器单元500可以由与上电极420相同的材料形成。例如，等离子体边界限制器单元500可以由硅或金属材料形成。在这种情况下，等离子体边界限制器单元500可以执行与上电极420类似的功能。由于等离子体边界限制器单元500和上电极420的面积的和大于下电极440的面积，所以可以使等离子体进一步集中到邻近于下电极440的区域中。因此，可以改善基板W的蚀刻速率。根据另一实施例，等离子体边界限制器单元500可以由绝缘材料形成。例如，等离子体边界限制器单元500可以由石英形成。并且，等离子体边界限制器单元500可以与上电极420间隔开。图5至图8是连续地图示出通过使用图1的基板处理设备10来处理基板的过程的视图。在图1的基板处理设备10中处理基板W的方法的示例如下。首先，如图5中所示，门组件140向下移动以打开处理室100的开口104，并且同时地，第二主体540在第一主体520下面移动。如图6中所示，由用于传递基板W的传递构件190通过开口104和等离子体边界限制器单元500而将基板W引入到排放空间102中。如图7中所示，基板WS坐落在支撑单元200上。然后，传递构件190移动至处理室100的外面。如图8中所示，门组件140向上移动以关闭处理室100的开口104，并且同时地，第二主体540被耦接到第一主体520。结果，等离子体边界限制器单元500可以大体上具有环形状。在这种状态下，向排放空间102中供应处理气体。因此，当在排放空间102内产生等离子体时，通过使用等离子体来处理基板W。根据本发明的实施例，由于等离子体边界限制器单元500被划分成第一主体520和第二主体540，并且当基板W被加载或卸载时，只有第二主体540竖直地移动，所以可以减少当第二主体540沿竖直方向移动时施加的负荷。并且，根据本发明的实施例，由于等离子体边界限制器单元500被划分成第一主体520和第二主体540，并且第二主体540被耦接到门组件140以与门组件140一起竖直地移动，所以可能不需要另外提供用于使第二主体540移动的驱动器。并且，根据本发明的实施例，由于第二主体540的移动和门组件140的移动在结构上是同时执行的，所以可以更容易地控制基板处理设备10。并且，根据本发明的实施例，由于开口104的打开和关闭及第二主体540的移动是同时执行的，所以可以减少过程的数目和从基板W到处理室100的加载至基板从处理室100的卸载所需的时间。图9至图11是示出图1的基板处理设备10的修改示例的视图。图9至图11的基板处理设备10a、10b和10c中的等离子体边界限制器单元500a、500b和500c具有与图1的等离子体边界限制器单元500基本上相同或类似的结构。图9的基板处理设备10a中的等离子体源400a包括电感耦接等离子体源。等离子体源400a包括设置在处理室100a外面的天线420a。可以将高频电源460a连接到天线420a。根据实施例，可以将天线420a设置在处理室100a上面。图10的基板处理设备10b中的门组件140b可以仅包括外门142b而不包括 内门。在这种情况下，可以由连接板146b将第二主体540b直接耦接到外门142b。在图11的基板处理设备10c中，可以将第二主体540c与门组件140c分离。可以由独立于门驱动器140c提供的主体驱动器590c相对于第一主体520c来在相对高度方面调整第二主体540c。在这种情况下，由于主体驱动器590c仅驱动第二主体540c，而不驱动整个等离子体边界限制器单元500c，所以负荷可以较少。图12至图21是根据本发明的另一实施例的等离子体边界限制器单元500d至500j的视图。可以在图1和图9至图11的基板处理设备500、500a、500b和500c中提供图12至21的等离子体边界限制器单元500d至500k和500m。并且，可以分别相对于第一主体520d至520j来在相对高度方面调整图12至17的等离子体边界限制器单元500d至500j的第二主体540d至540j。图12的等离子体边界限制器单元500d中的板564d可以比图1的板564更远地向下延伸。可以将板564d的下端设置在比支撑单元200d的顶面更高的高度处。根据实施例，在第二主体540d向下移动的状态下，可以将第二主体540d的板564d设置在邻近于排气孔103的位置处。当使用图12的等离子体边界限制器单元500d时，沿着高度方向纵向地提供板564d。因此，在板564d之间提供的空间内的板564d的高度方向上的气流可以干扰以更有效地防止等离子体泄漏到等离子体边界限制器单元500d的外面。图13的等离子体边界限制器单元500e中的第一和第二主体520e和540e中的每一个可以包括彼此竖直相对的两个环状体562e和566e。可以将板564e中的每一个设置在环状体562e和566e之间。在这种情况下，其可以高效地防止排放空间102内的等离子体沿着板564e的高度方向泄漏到等离子体边界限制器单元500e的外面。图14的等离子体边界限制器单元500f中的板564f中的每个具有沿着高度方向弯曲的形状。在这种情况下，其可以高效地防止排放空间102内的等离子体沿着板564f的高度方向泄漏到等离子体边界限制器单元500f的外面。图15的等离子体边界限制器单元500g中的板564g中的每个具有沿着长度方向弯曲的形状。在这种情况下，其可以高效地防止排放空间102内的等离子体沿着板564g的长度方向泄漏到等离子体边界限制器单元500g的外面。图16的等离子体边界限制器单元500h中的板564h可以具有沿着板564h 的长度方向远离排放空间102逐渐增加的厚度。因此，相邻板564h之间的距离可以沿着半径方向彼此相等。在这种情况下，与图1的等离子体边界限制器单元500相比时，其可以高效地防止排放空间102内的等离子体沿着板564h的长度方向泄漏到等离子体边界限制器单元500h的外面。图17的等离子体边界限制器单元500i中的板564i可以具有根据板564i的高度而可变的宽度。因此，相邻板564i具有相互不同的竖直距离。在这种情况下，可以通过邻近于上电极的区域（参见图1的参考标号420）和邻近于下电极的区域（参见图1的参考标号440）来调整从排放空间102排出的气体的量。根据实施例，板564i可以具有朝着其下部分逐渐增加的宽度以减少通过排放空间102内的上区域而泄漏的等离子体的量。可替选地，类似于图18的等离子体边界限制器单元500j，板564j的宽度可以具有台阶部分且朝着其下部分逐渐地增加。当使用图17和18的等离子体边界限制器单元500i和500j时，可以改善基板W的整个面积上的蚀刻速率。在图19的等离子体边界限制器单元500k中，板564k可以沿着圆周方向具有不同的距离。在这种情况下，可以针对每个面积调整基板W的蚀刻速率。与其中板564k之间的距离为相对窄的区域邻近的区域中的基板W的蚀刻速率可以大于与其中板564k之间的距离为相对宽的区域邻近的区域中的基板W的蚀刻速率。在图20的等离子体边界限制器单元500m中，可以将环状体520m设置在不同于图1的环状体562的位置处。例如，如图20中所示，可以将环状体520m设置在板540m的外上端上。可替选地，可以将环状体520m设置在板540m的内上端上。在图21的等离子体边界限制器单元500n中，除环状体之外，可以将用于将板540n相互耦接的耦接构件提供为单独部分。例如，可以将耦接构件提供为将板540n相互连接的多个连接杆520n。可以将连接杆520n中的每一个设置在板540n之间并耦接到相邻板540n的上端。图22是根据另一实施例的等离子体边界限制器单元500p的视图。在前述实施例中，等离子体边界限制器单元的环状体包括可相互分离的第一和第二主体。然而，如图22的等离子体边界限制器单元500p中所示，可以一体提供环状体520p。在这种情况下，可以使整个等离子体边界限制器单元500p沿着竖直 方向移动。如图1中所示，因为环状体520p耦接到门组件，所以等离子体边界限制器单元500p可以通过门驱动器与门组件一起竖直地移动。可替选地，如图11中所示，等离子体边界可以通过独立于门组件提供的驱动器来竖直地移动。根据本发明的实施例，可以将等离子体边界限制器单元划分成第一主体和第二主体，并且可以将第一主体耦接到门。因此，由于第一主体与门一起竖直地移动，所以可以减少用于使第一主体移动的零件的数目。并且，根据本发明的实施例，可以减少基板被加载到处理室中或从处理室卸载时所需的过程的数目和时间。并且，根据本发明的实施例，可以将等离子体边界限制器单元划分成第一主体和第二主体，并且当基板被加载或卸载时，只有第二主体移动。因此，可以减少在第二主体沿着竖直方向移动时施加的负荷。并且，根据本发明的实施例，由于沿着环状体的长度方向提供了多个板，所以可以平稳地排出排放空间内的气体。并且，根据本发明的实施例，可以根据板的布置和形状来改善基板的整个面积上的蚀刻速率，或者可以针对基板的每个面积来调整基板的蚀刻速率。上述主题应视为说明性而非限制性的，并且所附权利要求意图覆盖所有此类修改、加强以其他实施例，其落在本发明的精神和范围内。应仅在描述意义上且不出于限制目的考虑优选实施例。因此，不是由本发明的详细描述而是由所附权利要求来定义本发明的范围，并且该范围内的所有差异将被理解为包括在本发明中。