CN114360995A - 用于处理基板的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于处理基板的装置。所述装置包括射频(RF)电源，其用于施加RF信号以将工艺气体激发为处于等离子体状态。用于支撑基板的支撑单元包括：边缘环，其环绕基板；耦合环，其设置在边缘环下方并且在耦合环中包括电极；和边缘阻抗控制电路，其与电极连接。边缘阻抗控制电路包括：谐波控制电路单元，其用于控制从RF电源产生的谐波；离子流控制电路单元，其用于调节基板的边缘区域的离子流；和线缆阻抗控制电路单元，其用于调节由于RF线缆的长度而产生的阻抗。

Description

用于处理基板的装置和方法
技术领域
本文描述的本发明构思的实施方式涉及用于处理基板的装置和方法。更具体地，本文描述的本发明构思的实施方式涉及用于处理基板的装置和方法，其能够控制在处理基板的过程中产生的谐波分量同时控制边缘区域的离子方向性。
背景技术
为了制造半导体器件，通过各种工艺，例如光刻、蚀刻、灰化、离子注入、薄膜沉积和清洁工艺，在基板上形成期望的图案。其中，蚀刻工艺是从形成在基板上的层中去除选定的加热区域，包括湿法蚀刻工艺和干法蚀刻工艺。其中，采用等离子体的刻蚀装置用于干法刻蚀工艺。
通常，在腔室的内部空间中形成电场以形成等离子体。电场将腔室中提供的工艺气体激发为处于等离子体状态。等离子体是指含有离子、电子和自由基的电离气体的状态。等离子体是由于相当高的温度、强电场或射频电磁场产生的。
当执行蚀刻工艺时，由于使用边缘环进行蚀刻，边缘区域中的离子流的方向可能改变，使得工艺均匀性劣化，并且产率可能降低。此外，由于等离子体产生的谐波分量增加了中心区域的等离子体密度。因此，在中心区域和边缘区域之间产生不规则的蚀刻量。
根据传统工艺，为了解决使用边缘环蚀刻导致边缘区域离子流方向改变的问题，通过边缘环和设置在边缘环下方的耦合环来耦合边缘区域中的射频(RF)等离子体，从而通过使用包括在RF滤波器中的可变装置来控制边缘区域中的离子流的方向。在这种情况下，由于等离子体鞘的非线性，在中心区域和边缘区域之间会导致不规则的蚀刻量。在传统的设计工艺中，没有考虑谐波信号，特别是三次谐波信号。
发明内容
本发明构思的实施方式提供用于处理基板的装置和方法，其能够通过一起控制离子方向性和谐波分量来改善蚀刻均匀性并增加蚀刻环的使用时间。
本发明构思的实施方式提供用于处理基板的装置和方法，其能够调节由于RF线缆的长度差异而造成的蚀刻速率的差异。
本发明构思要解决的技术问题不限于上述问题，本发明构思所属领域的技术人员将从以下描述中清楚地理解本文中未提及的任何其他技术问题。
根据一个实施方式，公开了一种用于处理基板的装置。
所述用于处理基板的装置可以包括：处理室，在所述处理室中具有处理空间；支撑单元，所述支撑单元在所述处理空间中支撑基板；气体供应单元，所述气体供应单元将工艺气体供应至所述处理空间中；和RF电源，所述RF电源用于施加RF信号以将所述工艺气体激发为处于等离子体状态。所述支撑单元包括：边缘环，所述边缘环环绕所述基板；耦合环，所述耦合环设置在所述边缘环下方并在所述耦合环中包括电极；和边缘阻抗控制电路，所述边缘阻抗控制电路与所述电极连接。所述电极可以通过RF线缆与边缘阻抗控制电路连接。所述边缘阻抗控制电路可以包括：谐波控制电路单元，所述谐波控制电路单元用于控制从所述RF电源产生的谐波；离子流控制电路单元，所述离子流控制电路单元用于调节所述基板的边缘区域的离子流；和线缆阻抗控制电路单元，所述线缆阻抗控制电路单元用于调节由于所述RF线缆的长度而产生的阻抗。
根据一个实施方式，所述谐波控制电路单元可以包括第一可变电容器，所述离子流控制电路单元可以包括第二可变电容器，并且所述线缆阻抗控制电路单元可以包括第三可变电容器。
根据一个实施方式，所述离子流控制电路单元还可以包括至少一个带阻滤波器。
根据一个实施方式，所述带阻滤波器可以介于所述谐波控制电路单元和所述第二可变电容器之间。
根据一个实施方式，由所述带阻滤波器截止的频率可以设置在用于阻断从所述RF电源产生的谐波信号的频率范围内。
根据一个实施方式，所述谐波控制电路单元和所述离子流控制电路单元可以彼此并联连接。
根据一个实施方式，所述线缆阻抗控制电路单元可以与所述RF线缆串联连接。
根据一个实施方式，所述线缆阻抗控制电路单元可以与所述谐波控制电路单元串联连接，并且可以与所述离子流控制电路单元并联连接。
根据一个实施方式，所述谐波控制电路单元可以调节所述第一可变电容器以控制从所述RF电源产生的三次谐波，并且所述离子流控制电路单元可以调节所述第二可变电容器以通过调节所述边缘环的阻抗来均匀地控制离子轨迹。所述线缆阻抗控制电路单元可以调节所述第三可变电容器以通过调节因所述RF线缆的长度而产生的阻抗来调节差异。
根据一个实施方式，所述谐波控制电路单元可以被设置为比所述离子流控制电路单元更靠近所述电极，并且所述线缆阻抗控制电路单元可以被设置为比所述谐波控制电路单元更靠近所述电极。
根据一个实施方式，还可以设置绝缘体，所述绝缘体介于所述边缘环和所述耦合环之间。
根据本发明构思的另一实施方式，公开了一种用于处理基板的装置。
所述装置可以包括：处理室，在所述处理室中具有处理空间；支撑单元，所述支撑单元在所述处理空间中支撑基板；气体供应单元，所述气体供应单元将工艺气体供应至所述处理空间中；和RF电源，所述RF电源用于施加RF信号以将所述工艺气体激发为处于等离子体状态。所述支撑单元包括：边缘环，所述边缘环环绕所述基板；耦合环，所述耦合环设置在所述边缘环下方并且在所述耦合环中包括电极；谐波控制电路单元，所述谐波控制电路单元包括第一可变电容器；离子流控制电路单元，所述离子流控制电路单元包括第二可变电容器；和线缆阻抗控制电路单元，所述线缆阻抗控制电路单元包括第三可变电容器。所述离子流控制电路单元包括：至少一个带阻滤波器，所述至少一个带阻滤波器介于所述谐波控制电路单元与所述第二可变电容器之间。
根据一个实施方式，所述谐波控制电路单元的一端可以接地，所述谐波控制电路单元可以与所述离子流控制电路单元并联连接。
根据一个实施方式，所述离子流控制电路单元的一端可以接地，并且所述至少一个带阻滤波器与所述第二可变电容彼此串联连接。
根据一个实施方式，当所述离子流控制电路单元运行时，所述至少一个带阻滤波器可以将频率范围设置为在不受所述RF电源的谐波影响的范围内。
根据一个实施方式，由所述至少一个带阻滤波器截止的频率可以是所述RF电源的三次谐波或所述RF电源的频率。
根据一个实施方式，所述谐波控制电路单元、所述离子流控制电路单元和所述线缆阻抗控制电路单元可以与所述电极电连接。
根据本发明构思的另一实施方式，提供一种用于在处理基板的装置中处理基板的方法，所述装置通过使用所述用于处理基板的装置在处理室内产生等离子体。
所述方法可以包括通过调节线缆阻抗控制电路单元来调节线缆差异，通过调节离子流控制电路单元来控制离子流的方向，以及通过使用谐波控制电路单元来调节基板中心部分的蚀刻速率。
根据一个实施方式，通过调节离子流控制电路单元来控制离子流的方向可以包括通过使用带阻滤波器来截止谐波。
根据一个实施方式，通过调节线缆阻抗控制电路单元来调节线缆差异可以包括通过调节第三可变电容器来调节线缆相等性，通过调节离子流控制电路来控制离子流的方向可以包括通过调节第二可变电容器来控制离子流的方向，并且通过使用谐波控制电路单元来调节基板中心部分的蚀刻速率可以包括通过调节第一可变电容器来调节蚀刻速率。
附图说明
以上和其他目的和特征将通过参考以下附图的以下描述变得显而易见，其中，除非另有说明，否则相同的附图标记在全部各个附图中指代相同的部分，并且其中：
图1图示出根据本发明构思的实施方式的用于处理基板的装置；
图2是示出根据本发明构思的实施方式的用于处理基板的装置的分解图；
图3图示出根据本发明构思的实施方式的边缘阻抗控制电路；
图4图示出根据本发明构思的另一实施方式的边缘阻抗控制电路；
图5图示出根据本发明构思的实施方式的使用边缘阻抗控制电路的结果；
图6是示出使用根据本发明构思的实施方式的边缘阻抗控制电路的结果与传统结果之间的比较的坐标图；和
图7是示出根据本发明构思的实施方式的用于处理基板的方法的流程图。
具体实施方式
根据以下参考附图的描述和参考附图详细描述的实施方式，本发明构思的优点和特征及其实现方法将变得显而易见。然而，本发明构思可以以各种不同的形式体现，并且不应被解释为仅限于所示出的实施方式。而是，提供这些实施方式作为示例以使得本发明构思将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明构思的思想。本发明构思可由权利要求的范围限定。
除非另有说明，否则本文使用的所有术语，包括技术或科学术语，与本发明构思所属领域的技术人员通常理解的那些术语具有相同的含义。将进一步理解，本文中使用的术语应被解释为具有与其在本发明构思和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且不会被解释为理想化或过于正式的含义，除非在本发明构思中明确如此定义。
在本发明构思中使用的术语是出于说明的目的而提供的，但本发明构思不限于此。如本文所用，单数术语也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，将进一步理解，术语“包括”和/或各种修改，例如“包括有”、“包含”和/或“包含有”，当在本文中使用时，指定所述组合物、成分、组分、步骤、操作和/或元件的存在，但不排除一种或多种其他组合物、成分、组分、步骤、操作和/或元件的存在或添加。在本发明构思中，术语“和/或”指示关联的列出项目中的每一个并且包括关联的列出项目中的一个或多个的各种可能的组合。
尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种部件，但是这些部件不应受这些术语的限制。这些术语用于将一个部件与另一个部件区分开来。例如，在不脱离本发明构思的技术范围的情况下，下面讨论的第一部件可以被称为第二部件。类似地，第二部件可被称为第一部件。
单数形式旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。另外，为了更清楚地描述，附图中元件的形状和尺寸将被夸大。
本文使用的术语“单元”和“模块”可以指软件或硬件元件，例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)，并且是用于执行至少一个功能或操作的基本元件。术语“～单元”和“～模块”不限于软件或硬件。术语“～单元”和“～模块”可以被配置为存在于要被分配地址的存储介质中并且可以被配置为再现一个或多个处理器。
例如，“～单元”和“～模块”可以包括部件，例如软件部件、面向对象的软件部件、类部件和任务部件、进程、功能、属性、程序、子例程、程序代码段、驱动程序、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、排列或变量。针对部件所提供的功能“～单元”和“～模块”可以由多个部件单独执行，“～单元”和“～模块”可以与另一个附加部件集成。
图1图示出根据本发明构思的实施方式的用于处理基板的装置10。
参考图1，用于处理基板的装置10通过使用等离子体来处理基板“W”。例如，用于处理基板的装置10可以对基板“W”执行蚀刻工艺。用于处理基板的装置10包括腔室100、基板支撑单元200、气体供应单元300、等离子体产生单元400和加热单元500。
在腔室100内部形成内部空间101。内部空间101可以用作对基板“W”执行等离子体工艺处理的空间。基板“W”的等离子体处理包括蚀刻工艺。在腔室100的底部形成排气孔102。排气孔102与排气管线121连接。在工艺期间产生的反应副产物和停留在腔室100的内部空间中的气体可以排放到通过排气管线121被排出到外部。腔室100的内部空间101的压力可以降低到特定压力。
基板支撑单元200位于腔室100内部。基板支撑单元200支撑基板“W”。基板支撑单元200包括静电卡盘以通过使用静电卡盘吸附和固定基板“W”。基板支撑单元200可以包括介电板210、下电极220、加热器230、支撑板240和绝缘板270。
介电板210位于基板支撑单元200的上部。介电板210设置为盘形。基板“W”可以放置在介电板210上。介电板210的顶表面的直径小于基板“W”的直径。因此，介电板210的外部位于基板“W”的边缘。在介电板210中形成第一供应流体通道211。第一供应流体通道211从介电板210的顶表面延伸至介电板210的底表面。第一供应流体通道211形成有多个同时彼此间隔开，并用作供应用于将热传递到基板“W”的底表面的介质的通道。可以在介电板210中埋设附加电极以将基板“W”吸附到介电板210上。可以向电极施加直流电。通过施加的电流可以在电极和基板之间施加静电力，并且由于静电力，基板“W”可以被吸附到介电板210上。
下电极220与下电源221连接。下电源221向下电极220供电。下电源221包括下射频(RF)电源222和223以及下阻抗匹配单元225。可以设置多个下RF电源222和223，如图1所示，或者，可以只设置一个下RF电源。下RF电源222和223可以调节等离子体的密度。下RF功率源222和223可以主要调节离子轰击能量。多个下RF电源222和223中的每一个可以产生具有2MHz至20MHz范围内的频率的功率。下阻抗匹配单元225与下RF电源222和223电连接以将具有相互不同大小的频率功率相互匹配并将匹配结果应用到下电极220。
加热器230与外部电源(未示出)电连接。加热器230通过抵抗从外部电源向其施加的电流来发热。发射的量通过介电板210被传递到基板“W”。基板“W”通过加热器230发射的热量保持在特定温度。加热器230包括螺旋形线圈。加热器230可以埋设在介电板210内部。
支撑板240位于介电板210下方。介电板210的底表面可以通过粘合剂236结合到支撑板240的顶表面。支撑板240可以包含铝(Al)。支撑板240的顶表面可以是阶梯状的，使得支撑板240的中心区域定位为高于支撑板240的边缘区域。支撑板240的顶表面的中心区域具有与介电板210底表面的面积对应的面积，并与介电板210的底表面结合。支撑板240包括第一循环流体通道241、第二循环流体通道242和第二供应流体通道243。
第一循环流体通道241用作供用于传递热的介质循环通过的通道。第一循环流体通道241可以在支撑板240内部形成为螺旋形状。或者，第一循环流体通道241可以包括同心布置的具有相互不同半径的环形流体通道。第一循环流体通道241可以彼此连通。第一循环流体通道241以相等的高度形成。
第二循环流体通道242用作供冷却流体循环通过的通道。第二循环流体通道242可以在支撑板240内部形成为螺旋形状。或者，第二循环流体通道242可以包括同心布置的具有相互不同的半径的环形流体通道。第二循环流体通道242可以彼此连通。第二循环流体通道242的截面积大于第一循环流体通道241的截面积。第二循环流体通道242以相等的高度形成。第二循环流体通道242可位于第一循环流体通道241下方。
第二供应流体通道243设置到支撑板240的顶表面同时从第一循环流体通道241向上延伸。第二供应流体通道243的数量对应于第一供应流体通道211的数量。第二供应流体通道243将第一循环流体通道241与第一供应流体通道211连接。
第一循环流体通道241通过传热介质供应管线251与传热介质存储单元252连接。用于传热的介质存储在传热介质存储单元252中。用于传热的介质包括惰性气体。根据一个实施方式，用于传热的介质包括氦气(He)。氦(He)气通过传热介质供应管线251被供应至第一循环流体通道241，并通过依次通过第二供应流体通道243和供应流体通道211被供应至基板“W”的底表面。氦(He)气用作将基板“W”从等离子体接收的热传递到基板支撑单元200的介质。包含在等离子体中的离子粒子被由基板支撑单元200形成的电力吸引以移动到基板支撑单元200。在移动过程中，离子粒子与基板“W”碰撞从而执行蚀刻工艺。当离子粒子与基板“W”碰撞时，从基板“W”产生热。从基板“W”发射的热通过在基板“W”的底表面和介电板210的顶表面之间供应的氦气传递到基板支撑单元200。因此，基板“W”可以保持在特定温度。
第二循环流体通道242通过冷却流体供应管线261与冷却流体存储单元262连接。冷却流体存储在冷却流体存储单元262中。在冷却流体存储单元262内部可以设置冷却器263。冷却器263将冷却流体冷却到特定温度。或者，冷却器263可以安装在冷却流体供应管线261上。通过冷却流体供应管线261接收在第二循环流体通道242中的冷却流体沿着第二循环流体通道242循环以冷却支撑板240。冷却的支撑板240将介电板210和基板“W”一起冷却，从而将基板“W”保持在特定温度。
绝缘板270设置在支撑板240下方。绝缘板270的尺寸设置为对应于支撑板240的尺寸。绝缘板270介于支撑板240和腔室100的底表面之间。绝缘基板270包括绝缘材料以将支撑板240与腔室100电绝缘。
在基板支撑单元200的边缘区域中放置边缘环280。边缘环280设置为环形并沿着介电板210的周向布置。边缘环280可以是阶梯状的，使得边缘环280的顶表面的外部280a高于边缘环280的顶表面的内部280b。边缘环280的顶表面的内部280b位于等于介电板210的顶表面的高度处。边缘环280的顶表面的内部280b支撑位于介电板210的外部的基板“W”的边缘区域。边缘环280的外部280a设置为围绕基板“W”的边缘区域。边缘环280扩展具有电场的区域，使得基板“W”位于等离子体的中心区域。因此，等离子体可以遍及基板“W”的整个区域均匀地形成，使得基板“W”的每个区域被均匀地蚀刻。可以在边缘环280下方设置耦合环(未示出)。从RF电源441、222和223产生的离子流和谐波分量的方向可以通过与耦合环连接的边缘阻抗控制电路600来控制，边缘阻抗控制电路600通过RF线缆700与耦合环连接。稍后将参考图2描述其细节。
气体供应单元300将工艺气体供应至腔室100中。气体供应单元300包括气体储存单元310、气体供应管线320和气体入口330。气体供应单元320连接气体储存单元310和气体入口330，以将储存在气体储存单元320中的工艺气体供应至气体入口330。气体入口330与形成在上电极410中的气体供应孔412连接。
等离子体产生单元400激发停留在腔室100中的工艺气体。等离子体产生单元400包括上电极410、分配板420和上电源440。
上电极410设置为盘形并且位于基板支撑单元200上。上电极410包括上板410a和下板410b。上板410a设置为盘形。上板410a与上RF电源441电连接。上板410a将从上RF电源441产生的第一RF功率施加到停留在腔室100中的工艺气体以激发工艺气体。工艺气体被激发并转化为等离子体状态。上板410a的底表面是阶梯状的，使得上板410a的底表面的中心区域定位成高于上板410a的底表面的边缘区域。在上板410a的中心区域中形成气体供应孔412。气体供应孔412与气体入口330连接以将工艺气体供应至缓冲空间414。在上板410a内部可以形成冷却流体通道411。冷却流体通道411可以形成为螺旋形状。冷却流体通道411可以包括同心布置的具有相互不同的半径的环形流体通道。冷却流体通道411通过冷却流体供应管线431与冷却流体存储单元432连接。冷却流体存储在冷却流体存储单元432中。存储在冷却流体存储单元432中的冷却流体通过冷却流体供应管线431被供应至冷却流体通道411中。冷却流体在循环通过冷却流体通道411的同时冷却上板410a。
下板410b位于上板410a下方。下板410b的尺寸设置为对应于上板410a的尺寸，并且定位成面对上板410a。下板410b的顶表面是阶梯状的，使得下板410b的顶表面的中心区域被定位成低于下板410b的顶表面的边缘区域。下板410b的顶表面与上板410a的底表面结合以形成缓冲空间414。缓冲空间414设置作为供通过气体供应孔412供应的气体在被供应至腔室100之前暂时停留的空间。在下板410b的中心区域中形成气体供应孔413。多个气体供应孔413形成为彼此间隔开特定距离。气体供应孔413与缓冲空间414连接。
分配板420位于下板410a下方。分配板420设置成盘形。在分配板420中形成分配孔421。分配孔421从分配板420的顶表面延伸至分配板420的底表面。分配孔421的数量对应于气体供应孔413的数量。分配孔421定位成对应于气体供应孔413所定位的点。停留在缓冲空间414中的工艺气体通过气体供应孔413和分配孔421被均匀地供应至腔室100中。
上电源440向上板410a施加RF功率。上电源440包括上RF电源441和匹配电路442。
加热单元500加热下板410b。加热单元500包括加热器510、第二上电源520和滤波器530。加热器510安装在下板410b内部。加热器510可以设置在下板410b的边缘区域中。加热器510可以包括加热线圈并且可以设置为围绕下板410b的中心区域。第二上电源520与加热器510电连接。第二上电源520可以产生直流电。或者，第二上电源520可产生交流电。从第二上电源520产生的具有第二频率的电力被施加到加热器510并且加热器510通过抵抗所施加的电流而发射热。从加热器510发射的热加热下板410b，被加热的下板410b将位于下板410b下方的分配板420加热到特定温度。下板410b可以被加热到60℃的温度。滤波器530在第二上电源520和加热器510之间的部分中与第二上电源520和加热器510电连接。
图2是示出根据本发明构思的一个实施方式的用于处理基板的装置的分解图。
根据本发明构思，基板支撑单元200可以包括围绕基板“W”的边缘环280和设置在边缘环280下方的耦合环290。可以在边缘环280和耦合环290之间插入绝缘体281和282。两个绝缘体281和282可以根据图2的实施方式提供。或者，两个绝缘体281和282可以彼此集成并以单一形式提供。
在耦合环290中可以包括电极291。边缘阻抗控制电路600可以与耦合环290中包括的电极291连接。边缘阻抗控制电路600和耦合环中包括的电极291290可以通过RF线缆700彼此电连接。边缘阻抗控制电路600可以为在基板“W”的边缘区域中接收的RF信号提供接地的阻抗路径。RF信号可以通过边缘环280和电极291之间的电容器流向电极291。RF电极291可以输出RF信号。
参考图2，边缘阻抗控制电路600中包含的可变器件被控制以控制由于RF线缆的长度差异而产生的阻抗，从而控制基板边缘区域的离子流的方向，并控制由等离子体鞘产生的谐波分量。由边缘阻抗控制电路600控制的谐波分量可以是具有100MHz或更高频率的谐波分量。这是因为100MHz或更高的频率对中心区域的等离子体密度的浓度产生更大的影响。
由于采用了根据本发明构思的边缘阻抗控制电路600，边缘区域中的离子流的方向和从等离子体鞘层产生的谐波分量被一起控制，从而改善了蚀刻均匀性。因此，本发明构思可以解决当仅考虑边缘区域中的离子流时产生的谐波分量所引起的蚀刻不规则性的传统问题。此外，可以控制由于RF线缆的长度差异而导致的蚀刻速率差异。
传统上，即使在设备和设备之间产生中心区域和边缘区域的蚀刻量的差异，因为具有100MHz或更高频率的谐波分由于由与耦合环内部的电极291连接的RF线缆和与线缆连接的边缘阻抗控制电路之间产生的阻抗差异而增加或减少。根据本发明构思，边缘阻抗控制电路600包括用于控制谐波分量的谐波控制电路单元610和离子流控制电路单元620，从而控制了边缘区域中离子流的方向，并且也控制了谐波分量。此外，根据本发明构思，边缘阻抗控制电路600包括线缆阻抗控制电路单元630，用于校正由线缆长度差异引起的阻抗差异。因此，可以校正由长度差异引起的设备与设备之间的差异。
性能或阻抗甚至根据RF线缆的长度而变化。因此，当为设备和设备提供具有不同长度的RF线缆时，RF线缆之间的长度差异对阻抗控制结果产生影响。根据本发明构思，可以通过线缆阻抗控制电路单元630控制阻抗来消除设备和设备之间的差异。
在下文中，将参考图3和图4更详细地描述边缘阻抗控制电路600。
图3图示出根据本发明构思的一个实施方式的边缘阻抗控制电路600。
在参考图3进行的以下描述中，将省略对与图2中部件相同的部件的重复描述。
参考图3，边缘阻抗控制电路600可以包括谐波控制电路单元610、离子流控制电路单元620和线缆阻抗控制电路单元630。谐波控制电路单元610可以包括第一可变电容器C1。离子流控制电路单元620可以包括第二可变电容器C2。离子流控制电路单元620可以包括一个或多个带阻滤波器621a和621b。带阻滤波器621a和621b可以截止特定频率范围。由带阻滤波器621a和621b截止的频率范围可以是RF功率的谐波分量。带阻滤波器621a和621b可以是陷波滤波器。根据参考图3作出的实施方式，带阻滤波器621a和621b可以具有其中电容器和电感器彼此并联连接的结构。然而，设置这些结构是为了说明的目的，可以以各种组合形式设置构成带阻滤波器621a和621b的电抗装置。
线缆阻抗控制电路单元630可以包括第三可变电容器C3。谐波控制电路单元610可以与离子流控制电路单元620并联。谐波控制电路单元610的一端可以接地，谐波控制电路单元610的相反端可以与一个或多个带阻滤波器621a并联。谐波控制电路单元610的相反端可以与线缆阻抗控制电路单元630串联。离子流控制电路单元620的一端可以接地，并且包括在离子流控制电路单元620中的包括第二可变电容器C2的电路单元622可以与一个或多个带阻滤波器621b串联。
根据一个实施方式，线缆阻抗控制电路单元630可以与RF线缆700连接。根据一个实施方式，线缆阻抗控制电路单元630可以与谐波控制电路单元610串联，并且与离子流控制电路单元620并联。
根据一个实施方式，当RF电源的频率为f1 MHz时，谐波分量的频率为f2(f1×2)MHz、f3(f1×3)MHz和f4(f1×4)，其是f1 MHz的整数倍。在这种情况下，f1可以是100MHz或更高，并且谐波分量的频率可以是100MHz或更高。
根据图3所示的实施方式，带阻滤波器621a和621b可以通过串联连接两个滤波器来提供。带阻滤波器621a和621b中的每一个可以截止从等离子体鞘产生的谐波分量。根据一个实施方式，当从RF电源产生的频率为fb KHz和f1 MHz时，电容器和电感器的值可以在带阻滤波器621中设置为在用于切断f1 MHz和f3 MHz(三次谐波分量)的范围内。在这种情况下，fb KHz是用于控制边缘离子流的方向性的偏置频率，并且是由离子流控制电路单元620的第二可变电容器C2控制的频率。作为源频率的f1 MHz的三次谐波分量的影响强于f1 MHz的二次谐波分量的影响。因此，当包括两个带阻滤波器621a和621b时，可以将带阻滤波器621a和621b的截止范围设置为用于截止源频率和三次谐波分量的范围。根据一个实施方式，带阻滤波器621a和621b截止的频率范围可以主要是RF电源的谐波分量。在这种情况下，谐波分量可以是100MHz或更高。
然而，当包括三个或更多个带阻滤波器时，甚至可以包括提供用于截止二次谐波频率的范围的带阻滤波器，甚至可以包括提供用于截止四次谐波分量的范围的带阻滤波器。稍后将参考图4详细描述其细节。
根据本发明构思，在离子流控制电路单元620中实施用于去除谐波分量的带阻滤波器621，使得在控制离子流的方向性时不改变腔室的f3 MHz频率的特性。带阻滤波器621的实施可以防止在控制离子流的方向性时由于源频率(f1MHz)的三次谐波频率(f3 MHz)的特性变化而改变中心区域的蚀刻速率。
根据一个实施方式，参考图3，谐波控制电路单元610可以包括第一可变电容器C1和与第一可变电容器C1并联的电感器。根据一个实施方式，参考图3，离子流控制电路单元620可以包括第二可变电容器C2和与第二可变电容器C2并联的电感器。根据一个实施方式，参考图3，线缆阻抗控制电路单元630可以包括第三可变电容器C3。然而，本发明构思不限于此，谐波控制电路单元610和离子流控制电路单元620的详细部件可以与图3所示的部件不同。
根据一个实施方式，通过调节包括在边缘阻抗控制电路600的离子流控制电路单元620中的第二可变电容器C2来改变边缘环280的fB KHz阻抗，从而控制离子流的方向。根据一个实施方式，fB KHz可以是边缘环280中的阻抗值。可以根据边缘环280的蚀刻程度来调节第二可变电容器C2的值。第二可变电容器C2的具体值可以通过包括边缘环280的使用时间和蚀刻程度之间的关系的数据经验地确定。通过调节第二可变电容器C2的值，离子流可以垂直入射到边缘环280上。通过调节包括在谐波控制电路单元610中的第一可变电容器C1来调节由等离子体产生的f3 MHz分量，从而调节中心区域附近的蚀刻速率。第一可变电容器C1的具体值可以通过中心区域附近的蚀刻速率数据和与电容器的关系数据经验地确定。另外，当通过使用包括在离子流控制电路单元620中的一个或多个带阻滤波器621a和621b来调节第二可变电容器C2时，可以去除从腔室100产生的谐波分量的影响并且仅处于较低频率的阻抗分量是可调的。
根据一个实施方式，当一个或多个带阻滤波器621a和621b被包括在离子流控制电路单元620中时，截止的频率在由带阻滤波器621a和621b截止的频带中表现出更大影响的带阻滤波器621a可以布置得更靠近电极291。这是因为离子流控制电路单元620在控制离子流的方向时由于较低的频率而不灵敏，但是谐波控制电路单元610由于控制谐波而由于较高的频率而灵敏。
图3的边缘阻抗控制电路600通过使用边缘环280和耦合环290耦合边缘区域中的等离子体RF信号，并且可以通过调节边缘阻抗控制电路600的离子流控制电路单元620中包括的第二可变电容器C2来控制边缘区域中的离子流的方向。图3所示的边缘阻抗控制电路600可以通过谐波控制电路单元610控制谐波等离子体密度，从而改善蚀刻均匀性。根据一个实施方式，通过谐波控制电路单元610控制的谐波频率可以是三次谐波频率。
根据本发明构思，线缆阻抗控制电路单元630可以在设备和设备之间均匀地调节由于RF线缆700的长度差异而产生的60M、120M或180M的阻抗，并消除设备和设备之间的差异。根据本发明构思，线缆阻抗控制电路单元630可以调节由于RF线缆700的长度差异而产生的谐波频率(60M或更高)的阻抗，从而均匀地保持将施加于电极的设备和设备之间的电压，从而可以消除设备和设备之间的工艺差异。线缆阻抗控制电路单元630可以与RF线缆700串联以直接控制RF线缆700的阻抗。
传统上，在不考虑f1 MHz的三次谐波分量的情况下控制边缘区域中的离子流的方向。因此，当通过使用可变装置来调节边缘区域中的离子流时，由等离子体产生的谐波分量的量可能会发生变化，从而导致工艺期间蚀刻速率的变化。根据本发明构思，通过使用包括在谐波控制电路单元610中的可变装置来调节谐波分量(f3 MHz)的量，从而控制了工艺期间蚀刻速率的变化。图4图示出根据本发明构思的一个实施方式的边缘阻抗控制电路600。
与图3的配置相比时，根据图4中的实施方式的边缘阻抗控制电路600还可以包括一个带阻滤波器621c。
根据图4中的实施方式，可以包括总共三个带阻滤波器621a、621b和621c。通过使用附加的带阻滤波器621c，可以在各种范围内附加地截止从等离子体产生的谐波分量。根据图4的实施方式，三个带阻滤波器621a、621b和621c可以在能够截止的频率范围内提供由RF电源产生的基频f1 MHZ、基频的二次谐波频率和基频的三次谐波频率。在这种情况下，带阻滤波器621a、621b和621c可以被布置为使得具有较大谐波频率影响的带阻滤波器更靠近电极291。
图5图示出根据本发明构思的一个实施方式的使用边缘阻抗控制电路600的结果。
参考图5，由于电源的三次谐波频率(f3 MHz)的影响，基板“W”的中心部分处的等离子体密度可能增加。此外，由于偏压(fb KHz)的离子轨迹的变化，可能在边缘部分引起边缘失真。
图5所示的问题可以通过根据本发明构思的边缘阻抗控制电路600来解决。可以通过边缘阻抗控制电路600的谐波控制电路单元610控制以减少如附图标记①所示出现的中心峰值现象，可以通过边缘阻抗控制电路600的离子流控制电路单元620控制离子方向性，以降低如附图标记②所示的边缘环280的蚀刻速率。
图6是示出使用根据本发明构思的一个实施方式的边缘阻抗控制电路600的结果与传统结果之间的比较的图线。
从图6可以看出，与传统技术相比，中心峰现象显著减少。通过使用根据本发明构思的边缘阻抗控制电路600，可以一起控制边缘区域中的离子方向性和中心区域中的等离子体密度。根据本发明构思，与传统技术相比，可以在边缘区域控制离子方向性以将使用时间增加到三倍。此外，根据本发明构思，在中心区域中控制等离子体密度以显著减少RF线缆的更换。
图7是示出根据本发明构思的一个实施方式的用于处理基板的方法的流程图。
参考图7，根据本发明构思的一个实施方式，用于处理基板“W”的方法可以包括通过调节线缆阻抗控制电路单元630来消除设备和设备之间的蚀刻速率差异(S10)，通过调节离子流控制电路单元620来控制离子流的方向(S20)，并通过使用谐波控制电路单元610调节基板“W”的中心部分的蚀刻速率(S30)。在通过调节线缆阻抗控制电路单元630来消除设备和设备之间的差异(S10)时，可以通过调节第三可变电容器来消除由于线缆长度差异而造成的设备和设备之间蚀刻速率的差异。在通过调节离子流控制电路单元620来控制离子流的方向(S20)时，可以通过使用带阻滤波器621来截止谐波分量，以避免由于等离子体鞘的非线性而施加的谐波分量的影响。在这种情况下，截止谐波频率可以是100MHz或更高的谐波频率。在通过调节离子流控制电路单元620来控制离子流的方向(S20)时，可以通过调节第二可变电容器C2来控制离子流的方向，并且在通过使用谐波控制电路单元610调节基板“W”的中心部分的蚀刻速率(S30)时，可以通过调节第一可变电容器C1来调节蚀刻速率。
根据本发明构思，可以一起控制离子方向性和三次谐波分量，从而改善蚀刻均匀性。
根据本发明构思，可以通过增加蚀刻环的使用时间来节省成本。
根据本发明构思，可以通过调节由于RF线缆的长度差异而产生的差异来减少设备与设备之间的差异。
在本发明构思中产生的效果不限于上述效果，本发明构思所属领域的技术人员将从详细描述和附图中清楚地理解本文中未提及的任何其他效果。
虽然已经参考实施方式描述了本发明构思，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。因此，应当理解，上述实施方式不是限制性的，而是说明性的。本发明构思中提供的附图示出了本发明构思的最佳模式。因此，本发明构思的技术范围不限于本说明书的详细描述，而应由权利要求书限定。应当理解，本发明构思的技术保护范围不限于权利要求书本身的文字描述，其技术价值实际上甚至延伸至等同范围的发明构思。

Claims (20)

1.一种用于处理基板的装置，所述装置包括：
处理室，在所述处理室中具有处理空间；
支撑单元，所述支撑单元被配置为在所述处理空间中支撑所述基板；
气体供应单元，所述气体供应单元被配置为将工艺气体供应至所述处理空间中；和
射频电源，所述射频电源用于施加射频信号以将所述工艺气体激发为处于等离子体状态，
其中所述支撑单元包括：
边缘环，所述边缘环环绕所述基板；
耦合环，所述耦合环设置在所述边缘环下方并且在所述耦合环中包括电极；和
边缘阻抗控制电路，所述边缘阻抗控制电路与所述电极连接，
其中所述电极通过射频线缆与所述边缘阻抗控制电路连接，并且
其中所述边缘阻抗控制电路包括：
谐波控制电路单元，所述谐波控制电路单元用于控制从所述射频电源产生的谐波；
离子流控制电路单元，所述离子流控制电路单元用于调节所述基板的边缘区域的离子流；和
线缆阻抗控制电路单元，所述线缆阻抗控制电路单元用于调节由于所述射频线缆的长度而产生的阻抗。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述谐波控制电路单元包括第一可变电容器，
其中所述离子流控制电路单元包括第二可变电容器，并且
其中所述线缆阻抗控制电路单元包括第三可变电容器。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述离子流控制电路单元还包括至少一个带阻滤波器。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述至少一个带阻滤波器介于所述谐波控制电路单元和所述第二可变电容器之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其中由所述至少一个带阻滤波器截止的频率被提供为在用于阻断从所述射频电源产生的谐波信号的频率范围内。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述谐波控制电路单元和所述离子流控制电路单元彼此并联连接。
7.根据权利要求2至权利要求6中任一项所述的装置，其中所述线缆阻抗控制电路单元与所述射频线缆串联连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述线缆阻抗控制电路单元与所述谐波控制电路单元串联连接，并与所述离子流控制电路单元并联连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述谐波控制电路单元调节所述第一可变电容器以控制从所述射频电源产生的三次谐波，
其中所述离子流控制电路单元调节所述第二可变电容器以通过调节所述边缘环的阻抗来均匀地控制离子轨迹，并且
其中所述线缆阻抗控制电路单元调节所述第三可变电容器以通过调节因所述射频线缆的长度而产生的阻抗来调节蚀刻速率的差异。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述谐波控制电路单元被设置为比所述离子流控制电路单元更靠近所述电极，并且
其中所述线缆阻抗控制电路单元被设置为比所述谐波控制电路单元更靠近所述电极。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括：
绝缘体，所述绝缘体介于所述边缘环和所述耦合环之间。
12.一种用于处理基板的装置，所述装置包括：
处理室，在所述处理室中具有处理空间；
支撑单元，所述支撑单元被配置为在所述处理空间中支撑基板；
气体供应单元，所述气体供应单元被配置为将工艺气体供应至所述处理空间中；和
射频电源，所述射频电源用于施加射频信号以将所述工艺气体激发为处于等离子体状态，
其中所述支撑单元包括：
边缘环，所述边缘环被配置为环绕所述基板；
耦合环，所述耦合环设置在所述边缘环下方并且在所述耦合环中包括电极；
谐波控制电路单元，所述谐波控制电路单元包括第一可变电容器；
离子流控制电路单元，所述离子流控制电路单元包括第二可变电容器；和
线缆阻抗控制电路单元，所述线缆阻抗控制电路单元包括第三可变电容器，并且
其中所述离子流控制电路单元包括：
至少一个带阻滤波器，所述至少一个带阻滤波器介于所述谐波控制电路单元与所述第二可变电容器之间。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述谐波控制电路单元的一端接地，并且
其中所述谐波控制电路单元与所述离子流控制电路单元并联连接。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述离子流控制电路单元的一端接地，并且
其中所述至少一个带阻滤波器与所述第二可变电容器彼此串联连接。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述电极和所述线缆阻抗控制电路单元通过射频线缆彼此连接，
其中所述线缆阻抗控制电路单元与所述射频线缆串联连接，并且
其中所述线缆阻抗控制电路单元与所述谐波控制电路单元串联连接，并与所述离子流控制电路单元并联连接。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的装置，其中当所述离子流控制电路单元运行时，所述至少一个带阻滤波器将频率范围设置为在不受所述射频电源的谐波影响的范围内。
17.根据权利要求16所述的装置，其中由所述至少一个带阻滤波器截止的频率是所述射频电源的三次谐波或所述射频电源的频率。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述谐波控制电路单元、所述离子流控制电路单元和所述线缆阻抗控制电路单元与所述电极电连接。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述谐波控制电路单元被设置为比所述离子流控制电路单元更靠近所述电极，并且
其中所述线缆阻抗控制电路单元被设置为比所述谐波控制电路单元更靠近所述电极。
20.根据权利要求19所述的装置，还包括：
绝缘体，所述绝缘体介于所述边缘环和所述耦合环之间。
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