静电卡盘与基板处理装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用等离子体的基板处理装置。该装置包括：室，其中具有处理空间；基板支撑组件，其定位在室中并且包括支撑基板的静电卡盘；气体供给单元，其将气体供给到所述室中；以及电源，其施加功率以便由供给到室中的气体产生等离子体。静电卡盘包括：电介质板，其包括通过使用静电力吸附基板的电极；本体，其定位在电介质板下方并且包括高频电源连接到其上的金属板；以及结合单元，其定位在电介质板与本体之间并且将电介质板与本体紧固在一起。结合单元形成为多层结构。
【专利说明】静电卡盘与基板处理装置
【技术领域】
[0001]这里公开的本发明涉及一种基板处理装置，并且更具体地，涉及一种利用等离子体的基板处理装置。
【背景技术】
[0002]在基板上执行诸如光刻、蚀刻、灰化、离子注入、薄膜汽相沉积和清洗的各种处理以在基板上形成期望的图案，以制造半导体器件。在各种处理中，蚀刻处理是用于将形成在基板上的薄膜的选定部分移除的处理并且包括湿蚀刻与干蚀刻。
[0003]使用利用等离子体的蚀刻装置来执行干燥蚀刻。通常，为了形成等离子体，在室的内部空间中形成电磁场并且将提供到室中的处理气体激发到等离子体状态。
[0004]等离子体表示由离子、电子与原子团形成的电离气体的状态。通过非常高的温度、强电场、或者射频电磁场产生等离子体。在半导体器件的制造过程中，通过利用等离子体执行蚀刻处理。基于容纳在等离子体中的与基板碰撞的离子颗粒执行蚀刻处理。
[0005]通常地，静电卡盘包括电介质板与金属本体。电介质板与本体通过硅或丙烯(acryl)彼此相连。硅具有卓越的耐热性能但是具有低热阻。因此，硅不会被处理基板时产生的热量损坏。然而，硅不能有效地阻挡热量在本体与电介质板之间的传递。丙烯具有卓越的热阻。然而，丙烯的耐热性能较低。丙烯可以防止电介质板与本体之间的热损失但是会被处理基板时产生的热量损坏。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种静电卡盘与一种基板处理装置，它们能够减少在利用等离子体处理基板的过程中使用的静电卡盘中的热损失并且具有卓越的耐热性能。
[0007]本发明的实施方式提供了基板处理装置，其包括:室，其中具有处理空间；基板支撑组件，其定位在室中并且包括支撑基板的静电卡盘；气体供给单元，其将气体供给到室中；以及电源，其施加功率以便由供给到室中的气体产生等离子体。静电卡盘包括:电介质板，其包括通过使用静电力吸附基板的电极；本体，其定位在电介质板下方并且包括高频电源连接到其上的金属板；以及结合单元，其定位在电介质板与本体之间并且将电介质板与本体紧固在一起。结合单元形成为多层结构。
[0008]多层结构可以包括丙烯层与硅层。
[0009]硅层可以定位在丙烯层的上方。
[0010]多层结构可以进一步包括设置在硅层与丙烯层之间以允许硅层与丙烯层相应地结合到其上的结合中间层。
[0011]多层结构可以包括多个硅层与设置在多个硅层之间以使多个硅层相应地结合到其上的结合中间层。
[0012]结合中间层可以包括陶瓷。
[0013]结合中间层可以包括石英。[0014]结合中间层可以包括金属。
[0015]在本发明的其它实施方式中，静电卡盘包括:电介质板，其包括通过利用静电力吸附基板的电极；本体，其定位在电介质板下方并且包括高频电源连接到其上的金属板；以及结合单元，其定位在电介质板与本体之间并且将电介质板与本体紧固在一起。结合单元形成为多层结构。
[0016]多层结构可以包括丙烯层、硅层以及结合中间层，所述结合中间层设置在硅层与丙烯层之间以使硅层与丙烯层分别结合到其上。
[0017]硅层可以定位在丙烯层上方。
[0018]多层结构可以包括多个硅层与设置在多个硅层之间以使多个硅层相应地结合到其上的结合中间层。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图用以提供对本发明的进一步理解，并且将这些附图并入说明书中并且构成本说明书的一部分。此附图图示说明了本发明的示例性实施方式，其连同【专利附图】
【附图说明】一起用于说明本发明的原理。在附图中:
[0020]图1示出了根据本发明的实施方式的基板处理装置的横截面视图；
[0021]图2是示出在图1的静电卡盘中使用的结合单元的实例的放大视图；以及
[0022]图3是示出图2的结合单元的另一个实例的视图。
【具体实施方式】
[0023]下面将参照附图更加详细地描述本发明的优选实施方式。然而，本发明可以以不同的形式体现并且不应构造为对在这里阐述的实施方式的限定。相反，这提供些实施方式使得对本领域中的技术人员而言，本公开将是全面与完整的，并且将充分地表达本发明的范围。因此，在附图中，为了清楚起见，放大了元件的形状。
[0024]在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施方式。本发明的实施方式可以被修改成多种形式，并且本发明的范围不限于下面的实施方式。提供此实施方式以便为本领域中的普通技术人员更完全地说明本发明。因此，在附图中，为了更加精确地表述，放大了元件的形状。
[0025]图1示出了根据本发明的实施方式的基板处理装置10的横截面视图；
[0026]参照图1，基板处理装置10通过利用等离子体处理基板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包括室100、基板支撑组件200、喷头300、气体供给单元400、等离子体源、以及导流件单元500。
[0027]室100提供在其中执行基板处理过程的处理空间。室100设置为其中具有处理空间的密封形状。室100由金属材料形成。室100可以由铝形成。室100可以接地。在室100的底面中形成排放孔102。排放孔102连接到排放管路151。在处理过程中产生的副产物与保持在室100的内部空间中的气体可以通过排放管路151向外排放。室100的内部通过排放过程被减压到一定的压力等级。
[0028]作为实例，可以在室100中设置内衬130。内衬130具有顶部与顶部敞开的缸体形状。内衬130可以与室100的内表面接触。内衬130保护室100的内壁并且防止室100的内壁被电弧放电损坏。此外，防止在基板处理过程中产生的杂质汽相沉积在室100的内壁上。选择性地，可以不设置内衬130。
[0029]基板支撑组件200定位在室100中。基板支撑组件200支撑基板W。基板支撑组件200可以包括利用静电力吸附基板W的静电卡盘210。不同地，基板支撑组件200可以利用诸如机械夹紧的多种方法支撑基板W。在下文中，将要描述包括静电卡盘210的基板支撑组件200。
[0030]基板支撑组件200包括静电卡盘210、下覆盖件250与板270。基板支撑组件200定位在室100中以便将其从室100的底面向上分离。
[0031]静电卡盘210包括电介质板220、本体230和聚焦环240。静电卡盘210支撑基板I
[0032]电介质板220定位在静电卡盘210的顶部上。电介质板220设置为由电介质物质形成的圆形板。基板W布置在绝缘板220的顶面上。电介质板220的顶面的半径小于基板W的半径。因此，基板W的边缘部分定位在电介质板220的外部。
[0033]电介质板220包括在其内部的第一电极223、加热器225、以及第一供给流体通道221。第一供给通道221设置为从电介质板220的顶面到底面。第一供给流动通道221形成为彼此分离的多个并且设置为用于将热传递介质供给到基板W的底面的路径。
[0034]第一电极223电连接到第一电源223a。第一电源223a包括直流电源。开关223b安装在第一电极223与第一电源223a之间。根据打开/关闭开关223b，第一电极223可以电连接到第一电源223a。当打开开关223b时，直流电施加到第一电极223。由于施加到第一电极223的电流,因此静电力作用在第一电极223与基板W之间。基板W由于静电力而吸附在电介质板210上。
[0035]加热器225定位在第一电极223的下方。加热器225电连接到第二电源225a。加热器225阻抗从第二电源225a施加的电流，由此产生热量。产生的热量通过电介质板220传递到基板W。通过加热器225产生的热量将基板W保持在一定温度。加热器225包括螺旋状线圈。
[0036]本体230定位在电介质板220的下方。电介质板220的底面与本体230的顶面可以通过结合单元236结合。本体230可以由铝形成。本体230的顶面可以分层以使中间部分定位为比边缘部分更高。本体230的顶面的中间部分具有与电介质板220的底面相应的区域并且结合到电介质板220的底面。本体230包括形成在其中的第一循环流体通道231、第二循环流体通道232、第二供给流体通道233。
[0037]第一循环流体通道231设置为热传递介质循环通过的路径。第一循环流体通道231可以在本体230中形成为螺旋状。另选地，第一循环流体通道231可以布置为:流体通道具有环形形状并且相互不同的半径具有相同的中心。相应的第一循环流体通道231可以连接到彼此。第一循环流体通道231形成为彼此平齐。
[0038]第二循环流体通道232设置为冷却流体循环通过的路径。第二循环流体通道232可以在本体230中形成为螺旋形状。另选地，第二循环流体通道232可以布置为:流体通道具有环形形状并且相互不同的半径具有相同的中心。相应的第二循环流体通道232可以连接到彼此。第二循环流体通道232可以具有比第一循环流体通道231更大的横截面。第二循环流体通道232形成为彼此平齐。第二循环流体通道232可以定位在第一循环流体通道231下方。
[0039]第二供给流体通道233从第一循环流体通道231向上延伸并且设置到本体230的顶面上。第二供给流动通道233设置为与第一供给流动通道221相应的数量并且将第一循环流体通道231与第一供给流体通道221相连接。
[0040]第一循环流体通道231通过热传递介质供给管路231b连接到热传递介质存储单元231a。热传递介质存储单元231a存储热传递介质。热传递介质包括惰性气体。根据实施方式，热传递介质包括氦气。氦气通过热传递介质供给管路231b供给到第一循环流动通道231，随后经过第二供给流动通道233与第一供给流动通道221，供给到基板W的底面。氦气可以起着将从等离子体传递到基板W的热量传递到静电卡盘210的介质的作用。
[0041]第二循环流体通道232通过冷却流体供给管路232c连接到冷却流体存储单元232a。冷却流体存储单元232a存储冷却流体。冷却流体存储单元232a可以包括设置在其中的冷却器232b。冷却器232b将冷却流体冷却到一定温度。另选地，冷却器232b可以安装在冷却流体供给管路232c上。通过冷却流体供给管路232c供给到第二循环流体通道232的冷却流体循环通过第二循环流体通道232并且使本体230冷却。本体230被冷却并且使电介质板220与基板W —起冷却，由此使基板W保持在一定温度。
[0042]本体230可以包括金属板。作为实例，整个本体230都可以由金属板形成。本体230可以电连接到第三电源235a。第三电源235a可以设置为用于产生高频功率的高频电源。高频电源可以设置为射频(RF)电源。本体230接收来自第三电源235a的射频功率。基于此,本体230可以起到电极的作用。
[0043]图2是示出在图1的静电卡盘210中使用的结合单元236的实例的放大视图。
[0044]参照图2，结合单元2360定位在电介质板220与本体230之间。结合单元2360分别结合到电介质板220与本体230。作为实例，结合单元2360设置为多层结构。结合单元2360可以包括硅层2361与丙烯层2365。硅层2361可以定位在丙烯层2365的上方。
[0045]结合中间层2363可以设置在硅层2361与丙烯层2365之间。硅层2361与丙烯层2365彼此未能良好结合。结合中间层2363分别结合到硅层2361与丙烯层2365。通过此，可以保持结合单元2360的多层结构。结合中间层2363由待良好结合到陶瓷与硅的材料形成。作为实例，结合中间层2363可以由陶瓷、石英与金属材料中的一种形成。
[0046]图3是示出结合单元2360的另一个实例的视图。
[0047]参照图3，结合单元3360定位在电介质板220与本体230之间。结合单元3360分别结合到电介质板220与本体230。作为实例，结合单元3360设置为多层结构。结合单元3360可以包括多个硅层3361。
[0048]结合中间层3363设置在多个娃层3361之间。娃具有卓越的耐热性能但是具有低热阻。当提供具有很大厚度的硅时，能够提供一定热阻。然而，硅很难设置为大于一定厚度。作为实例，硅层3361以设置为多个。结合中间层3363设置在多个硅层3361之间。通过利用如上所述的方法，可以提供具有预设热阻的结合单元3360。作为实例，结合中间层3363可以由陶瓷、石英与金属材料中的一种形成。
[0049]在上述实施方式与修改中，结合单元3360设置为具有三层的多层结构。然而，此多层结构可以为三层以上。
[0050]聚焦环240布置在静电卡盘210的边缘部分中。聚焦环240具有环形形状，并且沿着电介质板220的周边布置。聚焦环240的顶面可以分层以使外部240a比内部240b高。聚焦环240的顶面的内部240b定位为与电介质板220的顶面平齐。聚焦环240的顶面的内部240b支撑定位在电介质板220的外侧的基板W的边缘部分。聚焦环240的外部240a可以设置为围绕基板W的边缘部分。聚焦环240控制电磁场以允许等离子体的密度均匀地分布在基板W的整个区域中。基于此，等离子体均匀地形成在基板W的整个区域上方，由此均匀地蚀刻基板W的每个区域。
[0051]下覆盖件250定位在基板支撑组件200的下端上。下覆盖件250与室100的底面向上地分开。下覆盖件250中形成有顶部敞开的空间。下覆盖件250的外径可以设置为与本体230的外径具有相同的长度。在下覆盖件250的空间中，提升销模块(未示出)等可以定位为将基板W从外部传递元件传递到静电卡盘210。下覆盖件250的底面可以由金属材料形成。
[0052]下覆盖件250包括连接元件253。连接元件253将下覆盖件250的外表面与室100的内壁相连接。多个连接元件253可以以一定间隔设置在下覆盖件250的外表面上。连接元件253在室100中支撑基本支撑组件200。此外，连接元件253连接到室100的内壁，由此允许下覆盖件250电性地接地。连接到第一电源223a的第一电源线路223c，连接到第二电源225a的第二电源线路225c，连接到第三电源235a的第三电源线路235c，连接到热传递介质存储单元231a的热传递介质供给管路231b,以及连接到冷却流体存储单元232a的冷却流体供给管路232c都可以通过连接元件253的内部空间朝向下覆盖件250的内部延伸。
[0053]板270定位在静电卡盘210与下覆盖件250之间。板270覆盖下覆盖件250的顶面。板270设置为与本体230相应的横截面面积。板270可以包括绝缘件。板270使本体230与下覆盖件250彼此电绝缘。
[0054]喷头300在室100中定位在基本支撑组件200上方。喷头300定位为面向基板支撑组件200。
[0055]喷头300包括气体扩散器310与支撑件330。气体扩散器310定位为与室100的顶面分开一定距离。在气体扩散器310与室100的顶面之间形成一定空间。气体扩散器310可以设置为具有一定厚度的板。气体扩散器310的底面可以被极化以防止由于等离子体而发生电弧。气体扩散器310的横截面可以设置为具有与基板支撑组件200相同的形状与横截面面积。气体扩散器310包括多个扩散孔311。扩散孔311垂直地从气体扩散器310的顶面穿透到底面。气体扩散器310包括金属材料。气体扩散器310可以电连接到第四电源351。第四电源351可以设置为高频电源。不同地，气体扩散器310可以电性地接地。气体扩散器310可以电连接到第四电源351或可以接地以起到电极的作用。
[0056]支撑件330支撑气体扩散器310的侧面。支撑件330的顶端连接到室100的顶面并且其底端连接到气体扩散器310的侧面。支撑件330可以包括非金属材料。
[0057]气体供给单元400将处理气体供给到室100中。气体供给单元400包括气体喷嘴410、气体供给管路420、以及气体存储部430。气体供给喷嘴410安装在室100的顶面的中间部分中。注入孔形成在气体供给喷嘴410的底面中。注入孔将处理气体供给到室100中。气体供给管路420使气体供给喷嘴410与气体存储部430相连接。气体供给管路420将存储在气体存储部430中的处理气体供给到气体供给喷嘴410。阀421安装在气体供给管路420上。阀421打开与关闭气体供给管路420并且控制通过气体供给管路420供给的处理气体的流量。
[0058]等离子体源将室100中的处理气体激发到等离子体状态。在本实施方式中，电容耦合等离子体(CCP)被用作等离子体源。CCP可以包括在室100中的上电极与下电极。上电极与下电极可以在室100中平行于彼此垂直地布置。高频功率可以施加到一个电极并且其另一个电极可以接地。电磁场形成在两个电极之间的空间中。供给到空间的处理气体可以被激发成等离子体状态。通过使用等离子体执行基板处理过程。作为实例，上电极设置为喷头300并且下电极可以设置为本体230。高频功率可以施加到下电极，并且上电极可以接地。不同地，高频功率可以施加到上电极与下电极。基于此，在上电极与下电极之间产生的电磁场。产生的电磁场将提供到室100中的处理气体激发到等离子体状态。
[0059]导流件单元500定位在室100的内壁与基板支撑组件200之间。导流件510形成为环状。导流件510包括形成在其中的多个穿孔511。提供到室100中的处理气体通过导流件510的穿孔511并且通过排放孔102排放。可以根据导流件510的形状与穿孔511的相应形状来控制处理气体的流量。
[0060]在下文中，将描述通过使用基板处理装置10处理基板W的过程。
[0061 ] 当将基板W布置在基板支撑组件200上时，将直流电从第一电源223a施加到第一电极223。由于施加到第一电极223的直流电，因此静电力作用在第一电极223与基板W之间。基板W由于静电力而吸附在静电卡盘210上。
[0062]当基板W被吸附到静电卡盘210上时，通过气体供给喷嘴410将处理气体供给到室100中。处理气体通过喷头300的扩散孔311均匀地扩散到室100中。将由第三电源235a产生的高频功率施加到设置为下电极的本体230上。设置为上电极的喷头300的扩散器310接地。在上电极与下电极之间产生电磁力。电磁力将基板支撑组件200与喷头300之间的处理气体激发成等离子体。将等离子体提供到基板W上以对基板进行处理。等离子体可以执行蚀刻处理。
[0063]通过使用结合单元2360将电介质板220结合到本体230上而形成静电卡盘210。结合单元2360形成为多层结构。结合单元2360包括硅层2361与丙烯层2365。硅层具有卓越的耐热性能，并且丙烯层具有卓越的热阻。通过此，结合单元2360可以具有耐热性能与热阻。结合单元2360可以减小在电介质板220中产生的热损失。基于此，可以提高基板处理过程的效率。
[0064]根据实施方式，能够提供一种静电卡盘和一种基板处理装置，所述静电卡盘用于减少在利用等离子体的基板处理过程中使用的静电卡盘中的热损失并且具有卓越耐热性倉泛。
[0065]上面公开的主题将被认为是例证性的，而非限定性的，随附的权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神与范围内的全部这些修改、增强、以及其它实施方式。因此，在法律允许的最大范围内，本发明的范围将通过对下面权利要求与它们的等效物最宽泛可允许的解释来确定，并且不应被上述详细描述限制或限定。
【权利要求】
1.一种基板处理装置，其包括: 室，其中具有处理空间； 基板支撑组件，其定位在所述室中并且包括支撑基板的静电卡盘； 气体供给单元，其将气体供给到所述室中；以及 电源，其施加功率以便由供给到所述室中的所述气体产生等离子体， 其中，所述静电卡盘包括: 电介质板，其包括通过利用静电力吸附所述基板的电极； 本体，其定位在所述电介质板下方并且包括高频电源连接到其上的金属板；以及结合单元，其定位在所述电介质板与所述本体之间并且将所述电介质板与所述本体紧固在一起， 其中，所述结合单元形成为多层结构。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多层结构包括丙烯层与硅层。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述硅层定位在所述丙烯层上方。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述多层结构还包括设置在所述硅层与所述丙烯层之间以允许所述硅层与所述丙烯层相应地结合到其上的结合中间层。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多层结构包括多个硅层与设置在所述多个硅层之间以允许所述多个硅层相应地结合到其上的结合中间层。`
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述结合中间层包括陶瓷。
7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述结合中间层包括石英。
8.根据权利要求4所述的装置，其中，所述结合中间层包括金属。
9.一种静电卡盘，其包括: 电介质板，其包括通过使用静电力吸附基板的电极； 本体，其定位在所述电介质板下方并且包括高频电源连接到其上的金属板；以及结合单元，其定位在所述电介质板与所述本体之间并且将所述电介质板与所述本体紧固在一起， 其中，所述结合单元形成为多层结构。
10.根据权利要求9所述的静电卡盘，其中，所述多层结构包括丙烯层、硅层与结合中间层，所述结合中间层设置在所述硅层与所述丙烯层之间以允许所述硅层与所述丙烯层相应地结合到其上。
11.根据权利要求10所述的静电卡盘，其中，所述硅层定位在丙烯层上方。
12.根据权利要求9所述的静电卡盘，其中，所述多层结构包括多个硅层与设置在多个硅层之间以允许所述多个硅层相应地结合到其上的结合中间层。
13.根据权利要求9所述的静电卡盘，其中，所述多层结构包括第一结合层与第二结合层， 其中，所述第一结合层由具有比所述第二结合层更卓越的耐热性能的材料形成，并且 其中，所述第二结合层由具有比所述第一结合层更卓越的热阻的材料形成。
14.根据权利要求13所述的静电卡盘，其中，所述第一结合层定位在所述第二结合层下方。
15.根据权利要求14所述的静电卡盘，其中，所述多层结构包括设置在所述第一结合层与所述第二结合层之间以允许所述第一结合层与所述第二结合层相应地结合到其上的结合中间层。
16.根据权利要求10所述的静电卡盘，其中，所述结合中间层包括陶瓷。
17.根据权利要求10所述的静电卡盘，其中，所述结合中间层包括石英。
18 .根据权利要求10所述的静电卡盘，其中，所述结合中间层包括金属。
【文档编号】H01L21/687GK103794540SQ201310529358
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】李元行 申请人:细美事有限公司