CN105655222B - 支撑单元和包括其的基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种基板处理装置。所述基板处理装置包括：处理室，其内具有处理空间；支撑单元，置于处理室内并支撑基板；气体供给单元，将处理气体供给到处理室内；等离子体源，使用处理气体产生等离子体；以及内衬单元，与所述处理室的内侧壁或所述处理室内的所述支撑单元邻近或接触。所述支撑单元包括：上板，在其上放置基板，所述上板的上表面由非导电材料形成；电极板，放置在上板下方并由导电材料形成；和下板，放置在电极板下方并具有环状。在下板中提供冷却构件。

Description

支撑单元和包括其的基板处理装置
技术领域
在此描述的本发明构思的具体实施方式涉及一种用于处理基板的基板处理装置，更具体地，涉及一种使用等离子体的基板处理装置。
背景技术
等离子体由非常高的温度，强电场或RF电磁场产生，并且涉及包括离子，电子，自由基等的电离气体状态。半导体装置的制造工艺使用等离子体用于刻蚀工序。刻蚀工序通过使包含在等离子体中的离子粒子与基板碰撞而进行。
在处理室中进行蚀刻工序。将工艺气体提供在处理室中，并且通过向处理室内供给高频电源，使工艺气体被激发成等离子体状态。
向所述基板处理装置供给电源，以产生等离子体。RF电源被用作所述电源。用于提高基板处理过程的效率的RF电源需要高偏置功率RF。然而，室内温度由于应用高偏置功率RF出现的高功率而升高。特别是，室内的内衬的温度不被控制，因此温度可能会升高到恒定的温度以上。此外，支撑构件下面用于支撑基板的部件由于升高的温度被损坏。
发明内容
本发明构思的实施方式提供一种改进基板处理工艺效率的支撑单元和包括其的基板处理装置。
另外，本发明构思的实施方式提供一种能够避免内衬由在基板处理工艺过程中产生的热而损坏的支撑单元和包括其的基板处理装置。
另外，本发明构思的实施方式提供一种能够避免支撑单元由在基板处理工艺过程中产生的热而损坏的支撑单元和包括其的基板处理装置。
本发明构思的具体实施方式提供用于处理基板的装置。
本发明的构思的实施方式一方面旨在提供一种基板处理装置，包括处理室，其内具有处理空间；支撑单元，置于处理室内并支撑基板；气体供给单元，将处理气体供给到处理室内；等离子体源，使用处理气体产生等离子体；以及内衬单元，与所述处理室的内侧壁或所述处理室内的所述支撑单元邻近或接触。所述支撑单元包括：上板，在其上放置基板，所述上板的上表面由非导电材料形成；电极板，放置在上板下方并由导电材料形成；和下板，放置在电极板下方并具有环状。在下板中提供冷却构件。
所述冷却构件可以包括形成在下板中的下流道，冷却流体流过所述下流道。
所述电极板可以在其中包括上流道，用于冷却上板的冷却流体流过所述上流道。
所述的基板处理装置可以进一步包括：加热处理室的壁的加热器。
所述上板可以在其中包括静电电极，所述静电电极使用静电力吸引基板。
所述内衬单元可以包括：内侧内衬，形成为围绕所述上板，所述电极板和所述下板中的一个，一部分或全部；和外侧内衬，置于处理室内并形成为环状。
本发明的构思的实施方式另一方面旨在提供一种用于支撑基板的支撑单元，所述支撑单元包括：上板，在其上放置基板，所述上板的上表面由非导电材料形成；电极板，放置在所述上板下方并由导电材料形成；和下板，放置在所述电极板下方并具有环状。在所述下板中提供冷却构件。
所述冷却构件可以包括：形成在所述下板中的下流道，冷却流体流过所述下流道；以及在所述电极板中可以包括上流道，用于冷却所述上板的冷却流体流过所述上流道。
在所述上板中形成有用于使用静电力吸引基板的静电电极。
附图说明
从下面参考以下附图的描述，上述和其它目的和特征将变得显而易见，其中除非另外指定，在各附图中同样的参考标号指代同样的部分，并且其中：
图1是示出根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的剖视图。
图2是示出图1中的支撑单元的图；
图3是示出图2中的下板的透视图；以及
图4是示意性地示出当用图1中的基板处理装置进行处理时的热生成部和由冷却流道冷却的部分的图。
具体实施方式
将参考附图对实施方式进行详细描述。然而，本发明的构思，也可以实施为各种不同的形式，并且不应当被解释为仅限于所示实施方式。本发明的构思的实施方式被提供用于向本领域技术人员更全面地说明本发明的构思的范围。因此，在附图的部件的形状可以被夸大，以强调更清楚的描述。
本发明的实施方式将对用于利用等离子体蚀刻基板的基板处理装置进行说明。然而，本发明的构思并不限于此，等离子体被供给在处理室内。本发明的构思可以应用于各种类型的装置以进行处理。
图1示出根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的剖视图。图2是示出图1中的支撑单元的图。图3是示出图2中的下板的透视图。
参考图1至3，基板处理装置10可以使用等离子体处理基板W。所述基板处理装置10可以包括处理室100，支撑单元200，喷头单元300，气体供给单元400，等离子体源单元，内衬单元500，以及挡板单元600。
所述处理室100可以具有处理空间，在其中进行基板处理工序。所述处理室100可以具有内部处理空间。所述处理室100可以以其可以被密封的方式被提供。所述处理室100可以由金属材料制成。在示例性实施方式中，所述处理室100可以由铝材料制成。所述处理室100可以是接地的。排放孔102可以穿过所述处理室100的底表面形成。排放孔102可以连接到排放管线151。工序过程中产生的反应副产物和残留在所述处理室的内部空间的气体可以经由排放管线151被排放到外面。所述处理室100的内部压力可以通过排气过程被降低到预定的压力。
可以在处理室100的壁内提供加热器150。所述加热器150可以加热处理室100的壁。所述加热器150可以电连接到加热电源(未示出)。所述加热器150可以利用从加热电源(未示出)供给的电流产生热量。产自所述加热器150的热量可以被传递到内部空间。产自所述加热器150的热量可以使得处理空间具有预定的温度。所述加热器150可以具有线圈状的加热丝。可以在处理室100的壁内提供多个所述加热器150。
支撑单元200可以置于处理室100中。所述支撑单元200可以支撑基板W。所述支撑单元200可以包括用于使用静电力吸引基板W的静电卡盘。另一方面，所述支撑单元200可以使用各种不同的方式例如机械夹紧等支撑基板W。下面，所述支撑单元200将被描述为静电卡盘。
所述支撑单元200可以包括上板210，电极板220，加热器230，下板240，板250，下部板260，和聚焦环280。
基板W可以被放置在所述上板210上。所述上板210可以形成为盘状。所述上板210可以由电介质形成。所述上板210的上表面可以具有比基板小的半径。因此，当基板W被放置在所述上板210上时，基板W的边缘区域可以被定位在所述上板210之外。
当给上板210施加外功率时，可以在上板210和基板W之间表现出静电力。在上板210中可以提供静电电极211。静电卡盘221可以与吸引电源213电连接。吸引电源213可以包括DC电源。可以在静电电极211和吸引电源213之间安装开关212。静电电极211可以通过开关212的开/关与吸引电源213电连接。当开关212打开时，可以向静电电极211供应直流电。通过供给到静电电极211的电流，可以在静电电极211和基板W之间表现出静电力，并且因此可以通过静电力将基板W吸引在上板210上。
可以在上板210中提供加热器230。所述加热器230可以与加热电源233电连接。所述加热器230可以通过抵抗提供自加热电源233的电流产生热量。所产生的热量可以经由上板210被传递到基板W。通过产自所述加热器230的热量，基板W可以保持一定的温度。所述加热器230可以具有线圈状的加热丝。在上板210的区域中，可以提供多个所述加热器230。
可以在上板210的下面设置电极板220。所述电极板220可以形成为盘状。所述电极板220可以由导电材料形成。在示例性实施方式中，所述电极板220可以由铝材料制成。所述电极板220的上表面的面积可以相当于上板210的底表面的面积。
可以在电极板220中提供上流道221。所述上流道221可以主要冷却上板210。可以在所述上流道221中提供冷却流体。在示例性实施方式中，所述冷却流体可以为冷却水或冷却气体。
所述电极板220可以包括金属板。在示例性实施方式中，整个所述电极板220可以由金属板形成。所述电极板220可以与下电源227电连接。所述下电源227可以是用于产生高频功率的高频电源。所述高频功率可以是RF功率。所述RF功率可以是高偏压RF功率。所述高频功率可以从下电源227供给到电极板220，并且因此所述电极板220可以用作电极。所述电极板220可以接地。
可以在电极板220下面形成板250。所述板250可以形成为盘状。所述板250的面积可以相当于电极板220的面积。所述板250可以包括绝缘板。在示例性实施方式中，所述板250可以由电介质形成。
可以在电极板220下面设置下板240。所述下板240可在下部板260的下面形成。所述下板240可被提供为环形。在所述下板240中可提供作为冷却流道的下流道241。
所述下流道241可以接收冷却流体，并且可以降低在工序过程中被加热的处理室100内的温度。所述下流道241可以冷却与其邻近的内侧内衬510。所述下流道241可以以环状形成在下部板240中。
下部板260可以放置在板250的下面。所述下部板260可以由铝材料制成。所述下部板260可以形成为从顶部看时的圆形形状。将基板W从外部传送构件移动到上板210的升降销模块(未示出)等可以设置在所述下部板260的内部空间中。
可以在支撑单元200的边缘区域设置聚焦环280。所述聚焦环280可以具有环状。所述聚焦环280可以被提供为包围上板210上部。所述聚焦环280可以包括内侧部282和外侧部281。所述内侧部282可以置于所述聚焦环280的内部。所述内侧部282可被形成为低于所述外侧部281。所述内侧部282的上表面可与上板210的上表面处于同样的高度。所述内侧部282可以支撑放置于支撑板210之外的基板W的边缘区域。所述外侧部281可以位于所述内侧部282的外面。当基板被放置于支撑板210上时，所述外侧部281可以被设置为面向基板的侧部。所述外侧部281可以被形成为围绕基板W的边缘区域。
喷头单元300可以位于处理室100中的支撑单元200上方。所述喷头单元300可以被设置为面向支撑单元200。
喷头单元300可以包括喷头310，气体排放板320和支持单元330。所述喷头310可以朝向处理室100的底部与处理室100的顶端部间隔恒定距离。在所述气体排放板320和处理室100的顶表面之间可以形成恒定空间。所述喷头310可以形成为具有恒定厚度的板的形状。所述喷头310的底表面可以被阳极化以避免由于等离子体而出现弧光。所述喷头310的形状和横截面积可以与支撑单元200的形状和横截面积相同。所述喷头310可以包括多个排放孔311。所述排放孔311可以在垂直方向上穿过所述喷头310的顶表面和底表面。所述喷头310可以由金属材料形成。
所述气体排放板320可以被放置在喷头310的顶表面上。所述气体排放板320可以与处理室100的顶表面间隔恒定距离。所述气体放电板320形成为具有恒定厚度的板的形状。在所述气体排放板320中可以提供排放孔321。所述排放孔321可以在垂直方向上穿过气体排放板320的上表面和底表面。所述排放孔321可以面向喷头310的排放孔311放置。所述气体排放板320可以具有金属材料。
喷头310可以与上电源351电连接。所述上电源351可以是高频电源。与此相反，喷头310可以电接地。喷头310可以与所述上电源351电连接。与此相反，喷头310可以电接地，并且可以用作电极。
支撑单元330可以支撑喷头310和气体排放板320的侧部。所述支撑单元330可以与处理室100的顶表面连接，所述支撑单元330的底端部可以与喷头310和气体排放板320的侧部连接。所述支撑单元330可以由非金属材料形成。
气体供给单元400可以将工艺气体供入处理室100内。所述气体供给单元400可以包括气体供给喷嘴410，气体供给管线420和气体存储单元430。所述气体供给喷嘴410可以安装在处理室100的顶表面的中心部分。在所述气体供给喷嘴410的底表面处可形成有排放孔。所述排放孔可以将工艺气体供入处理室100内。所述气体供给管线420可以将气体供给喷嘴410连接到气体存储单元430。所述气体供给管线420可以将存储在气体存储单元430内的工艺气体供入到气体供给喷嘴410内。所述气体供给管线420处可安装有阀门421。所述阀门421可以打开或关闭所述气体供给管线420并且可以调节流过所述气体供给管线420的工艺气体的流速(例如流量)。
等离子体源可以激发处理室100内的工艺气体成等离子体状态。在本发明构思的示例性实施方式中，电容耦合等离子体(CCP)装置可以用来作为等离子体源。电容耦合等离子体(CCP)装置可以包括在处理室100内的上电极和下电极，并且所述上电极和下电极可以彼此平行地垂直地设置在处理室100内。可以向两个电极中的一个供给高频功率，而将另一个接地。在两个电极之间的空间可以形成电磁场，并且供给到所述空间的工艺气体可以被激发成等离子体状态。使用所述等离子体可以进行基板处理工序。在示例性实施方式中，上电极可以被提供有喷头单元300，并且下电极可以被提供有电极板。可以向下电极供给高频功率，而将上电极接地。与此相反，可以被同时向上电极和下电极供给高频功率。因此，在上电极和下电极之间可以产生电磁场。所产生的电磁场可以将在处理室100内提供的工艺气体激发为等离子体状态。
内衬单元500可以防止在处理过程中支撑单元200和处理室100的内壁被损坏。所述内衬单元500可以防止处理过程中出现的杂质沉积在支撑单元200和处理室100的内侧壁上。所述内衬单元500可以包括在处理室内的内侧内衬510和外侧内衬530。
所述外侧内衬530可以形成于处理室100的内侧壁上。所述外侧内衬530可以具有顶表面和底表面都打开的空间。所述外侧内衬530可以形成为圆柱形。所述外侧内衬530的半径可以相当于处理室100的内侧表面所定义的空间的半径。所述外侧内衬530可以沿处理室100的内表面形成。
所述外侧内衬530可以由铝材料形成。所述外侧内衬530可以保护处理室100的内表面。当工艺气体被激发时在处理室100内可以发生电弧放电。电弧放电可以损坏处理室100。所述外侧内衬530可以保护处理室100的内表面，从而防止处理室100的内表面由电弧放电造成损坏。
所述内侧内衬510可以形成为围绕支撑单元200。所述内侧内衬510可以被提供为环状。所述内侧内衬510可以形成为围绕上板210，电极板220和下板240中的全部。与此相反，所述内侧内衬510可以形成为围绕上板210，电极板220和下板240中的一个，一部分或全部。所述内侧内衬510可以由铝材料形成。所述内侧内衬510可以保护支撑单元200的外表面。
在处理室100的内侧壁和支撑单元200之间可以设置挡板单元600。所述挡板单元600可以被形成为环孔(annular ring)形状。多个通孔可以形成在所述挡板单元600中。在处理室100中提供的工艺气体可以通过挡板单元600的通孔被排放到排放孔102中。根据挡板单元600的形状和通孔形状可以调节工艺气体的流动。
根据本发明构思的示例性的实施方式的基板处理装置被描述为电容耦合等离子体(CCP)装置。相反，本发明构思的示例性的实施方式可以适用于例如电感耦合等离子体(ICP)装置等使用等离子体的基板处理装置。
图4示意性示出当使用图1中的基板处理装置进行处理时的热生成部和由冷却流道冷却的部分。参考图4，在基板处理工序中提供的等离子体可通过基板的上表面和由支撑单元200和处理室100所定义的空间。所述等离子体可以是高温材料。在等离子体停留的区域周围，温度可升高。在上板210，支撑单元200的外表面和处理室100的内侧壁上，温度可升高。尽管内衬单元500围绕处理室100的内侧壁和支撑单元200，由于等离子体在内衬单元500处温度也可以升高。
然而，在处理室100内升高的温度可以通过提供在支撑单元200内的上流道221和下流道241而降低。使用上流道221和下流道241的冷却可以降低处理室100内的温度。此外，可以保护内衬单元500和支撑单元200的部件免受热损坏。
根据本发明构思的示例性的实施方式，可以将冷却流道提供在支撑单元的下部，从而提高基板处理工艺的效率。
此外，根据本发明构思的示例性的实施方式，可以将冷却流道提供在支撑单元的下部，从而防止基板处理装置中的部件在工艺过程中被损坏。
虽然参考示例性实施方式对本发明的构思进行了说明，但是对本领域技术人员来说，不背离本发明构思的精神和范围可以做出的各种变化和修改将是显而易见的。因此，应当理解，上述实施方式不是限制性的，而是说明性的。

Claims (6)

1.一种基板处理装置，包括：
处理室，其内具有处理空间；
支撑单元，置于处理室内并支撑基板；
气体供给单元，将处理气体供给到处理室内；
等离子体源，使用处理气体产生等离子体；以及
内衬单元，与所述处理室的内侧壁或所述处理室内的所述支撑单元邻近或接触，
其中，所述支撑单元包括：
上板，在其上放置基板，所述上板的上表面由非导电材料形成；
电极板，放置在上板下方并由导电材料形成；和
下板，放置在电极板下方并具有环状，并且
其中在下板中提供冷却构件，所述冷却构件包括形成在下板中的下流道，冷却流体流过所述下流道，且在所述电极板中包括上流道，用于冷却上板的冷却流体流过所述上流道。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，进一步包括：
加热处理室的壁的加热器。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其中，所述上板在其中包括静电电极，所述静电电极使用静电力吸引基板。
4.根据权利要求2所述的基板处理装置，其中，所述内衬单元包括：
内侧内衬，形成为围绕所述上板，所述电极板和所述下板中的一个，一部分或全部；和
外侧内衬，置于处理室内并形成为环状。
5.一种用于支撑基板的支撑单元，所述支撑单元包括：
上板，在其上放置基板，所述上板的上表面由非导电材料形成；
电极板，放置在所述上板下方并由导电材料形成；和
下板，放置在所述电极板下方并具有环状，
其中在所述下板中提供冷却构件，所述冷却构件包括形成在所述下板中的下流道，冷却流体流过所述下流道，且在所述电极板中包括上流道，用于冷却所述上板的冷却流体流过所述上流道。
6.根据权利要求5所述的支撑单元，其中，在所述上板中形成有用于使用静电力吸引基板的静电电极。
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