静电吸盘和包括该静电吸盘的等离子体处理装置的制作方法

本申请要求于2018年11月21日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0144455号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用被完全包含于此。

根据本公开的示例实施例的装置涉及一种用于制造半导体器件的装置，更具体地，涉及一种用于制造半导体器件的等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括基底负载在其上的静电吸盘。

背景技术：

通常，半导体器件通过多个单元工艺制造。例如，多个单元工艺可以包括：包括薄膜沉积工艺的沉积工艺、包括光刻工艺的图案化工艺以及包括蚀刻工艺的去除工艺。这里，蚀刻工艺可以包括其中使用等离子体反应的干蚀刻工艺。干蚀刻装置可以包括其上放置有基底的静电吸盘。基于施加到电极的电压，静电吸盘可以在基底和电极之间产生静电力以支撑基底。

技术实现要素：

公开的一个或更多个示例实施例提供了一种能够增加基底蚀刻均匀性的静电吸盘以及包括所述静电吸盘的等离子体处理装置。

根据示例实施例的一方面，提供一种静电吸盘，所述静电吸盘包括：吸盘基座；上板，设置在所述吸盘基座上；内板，设置在所述吸盘基座和所述上板之间。所述内板的第一直径小于所述上板的第二直径。

根据另一示例实施例的一方面，提供一种等离子体处理装置，所述等离子体处理装置包括：壳体；静电吸盘，设置在所述壳体中，并且被构造为容纳基底；以及边缘环，围绕所述静电吸盘。所述静电吸盘可以包括：吸盘基座；上板，设置在所述吸盘基座上；以及内板，设置在所述吸盘基座和所述上板之间。所述内板的第一直径小于所述上板的第二直径。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将更加清楚地理解以上和/或其他方面，在附图中：

图1示出了根据示例实施例的等离子体处理装置的示意图；

图2示出了根据示例实施例的图1中所示的静电吸盘的示例的剖视图；

图3示出了电场基于图2中所示的内板厚度的强度变化的曲线图；

图4示出了根据示例实施例的图1中所示的静电吸盘的另一个示例的剖视图；

图5示出了根据示例实施例电场基于图4中所示的内板、内部介电环和外部介电环的介电常数变化的强度变化的曲线图；

图6示出了根据示例实施例的图1中所示的静电吸盘的另一个示例的剖视图；

图7示出了根据示例实施例电场基于图6中所示的内板和内部介电环之间的距离的强度变化的曲线图；以及

图8示出了根据示例实施例的使用图1的等离子体处理装置制造半导体器件的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据示例实施例的等离子体处理装置100。

参照图1，等离子体处理装置100可以是电容耦合等离子体(ccp)蚀刻装置。可选地，等离子体处理装置100可以是电感耦合等离子体(icp)蚀刻装置或微波等离子体蚀刻装置。等离子体处理装置100可以包括壳体110、反应气体供应部120、喷头130、电源140、静电吸盘150和边缘环160。

室或壳体110可以提供与等离子体处理装置100的外部隔离的内部空间(即，室)。基底w可以设置在壳体110中。基底w可以包括硅晶片，但是实施例不限于此。壳体110可以包括下壳体112和上壳体114。为了使基底w插入壳体110中，下壳体112可以与上壳体114分离。为了使基底w经历上述多个单元工艺(例如，蚀刻工艺和/或沉积工艺)，下壳体112可以与上壳体114接合。

反应气体供应部120可以将反应气体122供应到壳体110中。反应气体122可以蚀刻基底w或者将氧化硅沉积到基底w上。例如，反应气体122可以包括甲基(ch3)或六氟化硫(sf6)，但实施例不限于此。可选地，反应气体122可以在基底w上沉积薄层(例如，二氧化硅(sio2)、氮化钛(tin)或氧化钛(tio2))。

喷头130可以设置在上壳体114中。喷头130可以连接到反应气体供应部120并且喷头130可以将反应气体122喷射到基底w上。

电源140可以连接到静电吸盘150。电源140可以向静电吸盘150供应高频功率142。高频功率142可以包括源功率(例如，60mhz)或偏置功率(例如，2mhz或400khz)。更具体地，高频功率142的源功率可以在壳体110中诱导等离子体116。高频功率142的偏置功率可以将等离子体116聚焦在基底w上。当基底w或基底w上的(二)氧化硅(sio2)具有比预定阈值大的蚀刻深度时，高频功率142可以以脉冲模式提供。

静电吸盘150可以安装在下壳体112中。静电吸盘150可以支撑基底w。也就是说，基底w可以设置在静电吸盘150上来进行生产。静电吸盘150可以使用外部静电电压来牢固地支撑基底w。当高频功率142被供应到静电吸盘150时，可以在静电吸盘150和基底w上产生等离子体116。等离子体116可以具有与高频功率142成比例增加的密度。此外，等离子体116的密度可以与在静电吸盘150上产生的电场e的强度成比例。静电吸盘150可以利用被设置在一个或更多个冷却剂孔155中的冷却剂冷却。

边缘环160可以设置在静电吸盘150的边缘处。边缘环160可以围绕基底w。边缘环160可以防止等离子体116被施加到基底w的外周表面和/或侧壁。可选地，边缘环160可用于将等离子体116聚焦在基底w上。边缘环160可包括硅(si)或碳化硅(sic)。

等离子体116可用于蚀刻基底w或在基底w上沉积薄层。当等离子体116的密度增加时，基底w可以具有增加的蚀刻深度。此外，当等离子体116在基底w的整个顶表面上方具有均匀的密度时，基底w的蚀刻均匀性可以被提高。当电场e在静电吸盘150的整个顶表面上具有均匀的强度时，基底w的蚀刻均匀性可以被提高。

现在将描述能够增加基底w的这种蚀刻均匀性的静电吸盘150的示例。

图2示出了根据示例实施例的图1中所示的静电吸盘150的示例。

参照图2，静电吸盘150可以包括吸盘基座152、上板154和内板156。

在平面图中，吸盘基座152可以比基底w宽或大。吸盘基座152可以包括铝或铝合金。吸盘基座152可以包括第一下板151和第二下板153。

第一下板151可以是平坦的。

第二下板153可以设置在第一下板151上并且可以由第一下板151支撑。第二下板153的直径可以等于或小于第一下板151的直径。第二下板153可以包括凹槽159。更具体地，凹槽159可以设置在第二下板153的顶表面中。凹槽159可以设置在第二下板153的中心中。边缘环160可以设置在第二下板153的边缘上。冷却剂孔155可以形成在第一下板151和第二下板153之间，以冷却静电吸盘150。

上板154可以设置在第二下板153上并且可以由第二下板153支撑。上板154可以设置在边缘环160内。上板154可以包括与边缘环160的内侧壁接触的侧壁。基底w可以设置在上板154上并且可以由上板154支撑。上板154可以包括陶瓷介电材料(例如氧化铝(al2o3))，并且具有约0.3mm(例如，0.3mm±0.1mm)至约1.7mm(例如，1.7mm±0.1mm)的厚度t1。当上板154上设置有基底w时，上板154可以使基底w与吸盘基座152绝缘。在平面图中，上板154可以具有与基底w相同的尺寸或宽度。例如，上板154可以具有约297mm至约300mm的直径d1，基底w可以具有约150mm(例如，150mm±1mm)的半径r。

上板154中可以包括静电电极。静电电极可以使用外部静电电压将基底w牢固地定位在上板154上。上板154可以包括形成在其顶表面上的电介质突起。电介质突起可以接触基底w的底表面。

内板156可以设置在第二下板153和上板154之间。在平面图中，内板156可以设置在边缘环160内。内板156可以设置成与第二下板153的凹槽159相配合。如图2中所示，内板156可以具有与第二下板153的顶表面共面的顶表面。内板156可以与上板154的底表面的中心接触或附接。可选地，内板156和上板154可以集成为单个主体。内板156可以包括氧化铝(al2o3)的陶瓷。内板156的直径d2可以比上板154的直径d1小。例如，内板156的直径d2可落在约40mm(例如，40mm±1mm)至约80mm(例如，80mm±1mm)的范围内。内板156可以与上板154一样厚或者比上板154厚。在示例性实施例中，内板的厚度可以是上板154的厚度的一倍至三倍。上板154可以比边缘环160薄。例如，内板156可具有约1.7mm(例如，1.7mm±0.1mm)至约5mm(例如，5mm±0.1mm)的厚度t2。边缘环160可具有大于或等于约7mm(例如，7mm±0.1mm)的厚度t3。

图3示出了根据示例实施例在上板154上产生的电场e基于图2中所示的内板156的厚度t2的强度变化。

参照图3，当静电吸盘150中不包括内板156时(曲线10)，电场e可以具有随着从上板154的边缘区域接近中心区域而逐渐增加的强度。在电场e具有随着从上板154的边缘区域接近中心区域而增加的强度的情况下，基底w的蚀刻均匀性可能因为电场e的强度变化而降低。基底w可以具有约150mm(例如，150mm±1mm)的半径r。基底w可以被划分为基底w的中心区域和基底w的边缘区域，基底w的中心区域可以占据从基底w的中心到距中心约75mm(例如，75mm±1mm)的位置的区域(即，一半)，基底w的边缘区域可以占据从距中心约75mm的位置到距中心约150mm的位置的区域。也就是说，在基底w的径向方向上，边缘区域围绕中心区域。

当内板156的厚度t2为约1.7mm(例如，1.7mm±0.1mm)、3.3mm(例如，3.3mm±0.1mm)或5mm(例如，5mm±0.1mm)时(曲线12、14或16)，在上板154的中心区域上产生的电场e可以具有与内板156的厚度t2成反比的逐渐减小(电场e的)的强度。在电场e在上板154的中心区域上具有减小的强度的情况下，电场e可以在上板154的中心区域和边缘区域之间具有减小的强度差异。电场e的强度差异的减小可以使电场e具有均匀的强度，并且可以使基底w的蚀刻均匀性提高。

当内板156的厚度t2为约7mm(例如，7mm±1mm)或20mm(例如，20mm±1mm)(曲线22或24)时，电场e在上板154的中心部分上可以具有饱和的强度，而在上板154的中心部分上基本没有衰减。在电场e在上板154的中心区域上具有饱和强度的情况下，基底w的蚀刻均匀性不会再增加。

基底w的边缘区域上的电场e可以具有取决于边缘环160的介电常数或边缘环160的厚度的强度。例如，当边缘环160的介电常数增加时，电场e可以在基底w的边缘区域上具有增加的强度。当边缘环160的厚度减小时，电场e可以在基底w的边缘区域上具有增加的强度。

图4示出了根据示例实施例的图1中所示的静电吸盘150的另一个示例。

参照图4，静电吸盘150可以包括内部介电环157和外部介电环158，内部介电环157和外部介电环158沿着静电吸盘150的径向方向设置在内板156外侧或周围。也就是说，内部介电环157和外部介电环158围绕内板156。吸盘基座152、上板154和边缘环160可以被构造为与参照图2所讨论的元件相同。

内板156可以包括与上板154的材料不同的材料。内板156可以具有比上板154的介电常数小的介电常数。例如，上板154可以具有约9.1的介电常数，内板156可以具有约2的介电常数。上板154可以包括氧化铝，内板156可以包括已知商标名为teflon^tm的聚四氟乙烯(ptfe)。

内部介电环157可以设置在内板156和外部介电环158之间。内部介电环157可以具有与内板156的顶表面共面的顶表面。内部介电环157可以具有比边缘环160的厚度小的厚度，并且可以具有与内板156的厚度t2相同的厚度。内部介电环157的厚度可以落在约1.7mm(例如，1.7mm±0.1mm)至约5mm(例如，5mm±0.1mm)的范围内。内部介电环157可以接触内板156。内板156的直径d2可以对应于内部介电环157的内径。内部介电环157可以具有约60mm(例如，60mm±1mm)的宽度w1。内部介电环157可以具有约240mm的外径d3。内部介电环157可以具有比内板156的介电常数大并且比上板154的介电常数小的介电常数。例如，内部介电环157可以具有约3的介电常数。内部介电环157可以包括聚醚醚酮(peek)、已知商标名为celazole^tm的聚苯并咪唑(pbi)、或已知商标名为mylar^tm的双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯(bopet)。

外部介电环158可以设置在内部介电环157外部或周围。外部介电环158可以具有与内部介电环157的顶表面共面的顶表面。外部介电环158可以具有比边缘环160的厚度小的厚度，并且可以具有与内板156的厚度t2相同的厚度。外部介电环158的厚度可落在约1.7mm至约5mm的范围内。外部介电环158可以接触内部介电环157。也就是说，外部介电环158可以具有与内部介电环157的外径d3对应的内径。外部介电环158可以具有与上板154的直径d1相等的外径。外部介电环158可以具有约30mm(30mm±1mm)的宽度w2。外部介电环158可以具有比内部介电环157的介电常数大并且比上板154的介电常数小的介电常数。例如，外部介电环158可以具有约4的介电常数。外部介电环158可以包括石英。

图5示出了根据示例实施例电场e基于内板156、内部介电环157和外部介电环158的介电常数的强度变化。

参照图5，当内板156、内部介电环157和外部介电环158各自具有约2.0、3.0和4.0的介电常数时(曲线32)，电场e可以在基底w的中心区域和边缘区域之间具有最小的强度差异。在电场e在基底w的中心区域和边缘区域之间具有最小的强度差异的情况下，基底w的蚀刻均匀性可以提高。

当内板156、内部介电环157和外部介电环158分别具有约9.1、5.0和1.0的介电常数时(曲线34)，电场e可以在基底w的中心区域上具有比在基底w的边缘区域上的(电场e的)强度大得多的强度。在这种情况下，电场e会在基底w的中心区域和边缘区域之间具有增大的强度差异，基底w的蚀刻均匀性会减小。

当内板156、内部介电环157和外部介电环158各自具有约1.0、5.0和9.1的介电常数时(曲线36)，电场e可以在基底w的中心区域上具有比在基底w的边缘区域上的强度小得多的强度。在这种情况下，电场e会在基底w的中心区域和边缘区域之间具有增大的强度差异，基底w的蚀刻均匀性也会减小。

图6示出了根据示例实施例的图1中所示的静电吸盘150的另一个示例。

参照图6，静电吸盘150可以包括与内板156分离的内部介电环157。吸盘基座152、上板154和边缘环160可以被构造为与参照图1或图4所讨论的元件相同。在该示例实施例中，静电吸盘150可以不包括图4的任何外部介电环158。在平面图中，为了分离内部介电环157和内板156，吸盘基座152的第二下板153的至少一部分可以插入在内板156和内部介电环157之间。内部介电环157可以与内板156分隔开第一距离d。例如，第一距离d可以是约10mm(例如，10mm±1mm)或更小。

图7示出了电场e基于内板156和内部介电环157之间的第一距离d的强度变化。

参照图7，当把内板156和内部介电环157之间的第一距离d设置成约10mm时(曲线42)，电场e可以在基底w的中心区域上具有最小的(电场e的)强度差异。在电场e在基底w的中心区域上具有最小强度差异的情况下，基底w的蚀刻均匀性可以增加。内板156可以具有约40mm(例如，40mm±1mm)的直径d2，内部介电环157可以具有约60mm(例如，60mm±1mm)的内径d4，约100mm(例如，100mm±1mm)的外径d3，约20mm(例如，20mm±1mm)的宽度w1。

当把内板156和内部介电环157之间的第一距离d设置成约30mm时(曲线44)，电场e可以在基底w的中心区域上与基底w的边缘区域上相比具有(电场e的)增大的强度差异。在电场e具有增大的强度差异的情况下，基底w的蚀刻均匀性会减小。内板156可以具有约40mm(例如，40mm±1mm)的直径d2，内部介电环157可以具有约100mm(例如，100mm±1mm)的内径d4，约140mm(例如，140mm±1mm)的外径d3，和约20mm(例如，20mm±1mm)的宽度w1。

图8示出了使用图1的等离子体处理装置100制造半导体器件的方法。

参照图1和图8，根据示例实施例，制造半导体器件的方法可以包括提供基底w(s100)，提供反应气体122(s200)，和提供高频功率142(s300)。

机器人臂可以将基底w设置在静电吸盘150上(s100)。

反应气体供应部120可以向喷头130供应反应气体122，并且喷头130可以将反应气体122供应到基底w(s200)。

电源140可以将高频功率142供应到静电吸盘150(s300)。静电吸盘150可以使用高频功率142在基底w上产生反应气体122的等离子体116。静电吸盘150的内板156可用于控制电场e以具有均匀的强度和/或控制等离子体116以具有均匀的密度，这样做的结果是基底w的蚀刻均匀性可以提高。

根据示例实施例，静电吸盘可以被构造为使用位于吸盘基座和上板之间的内板并控制电场以产生均匀强度的电场，这可以导致基底的蚀刻均匀性增加。

尽管已经描述了示例实施例，但本领域技术人员将理解，可以在不背离本公开的技术精神和基本特征的情况下进行各种变化和修改。因此，所有这样的修改意图被包括在如在权利要求中所限定的本公开的范围内。