CN114695058A - 基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明构思提供了一种基板处理装置和基板处理方法。该基板处理装置包括工艺腔室，在该工艺腔室中具有处理空间；支承单元，其用于在所述工艺腔室中支承基板；气体供应单元，其用于将工艺气体供应到所述工艺腔室内部；以及等离子体产生单元，其用于从所述工艺气体产生等离子体，其中，所述等离子体产生单元包括：顶部电极，其设置在所述基板上方；底部电极，其设置在所述基板下方；边缘电极，其设置在围绕所述基板的边缘处；三个高频电源，其将高频功率施用至所述底部电极；以及边缘阻抗控制电路，其连接至所述边缘电极。

Description

基板处理装置和基板处理方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月29日提交韩国知识产权局的、申请号为10-2020-0186249的韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本文中描述的本发明构思的实施方式涉及一种基板处理装置和基板处理方法。
背景技术
半导体制造工艺可以包括使用等离子体处理基板的工艺。例如，在半导体制造工艺期间，刻蚀工艺可以使用等离子体去除基板上的薄膜。等离子体是指通过非常高的温度、强电场或高频电磁场产生的，并由离子、电子或自由基等形成的离子气体状态。在半导体制造工艺中，使用等离子体执行刻蚀工艺。通过使包含在等离子体中的离子粒子与基板碰撞来执行刻蚀工艺。
例如，容性耦合等离子体(Capacitively Coupled Plasma，CCP)型等离子体源可以用于等离子产生。当将在CCP型等离子体源中执行高深宽比(high aspect ratio，HAR)刻蚀时，需要通过增加射频(RF)功率来获得高离子能量分布(high ion energydistribution，IED)。然而，处于较高射频功率下，诸如产生电弧的射频问题是常见的。因此，需要另一种增加IED的方法。
发明内容
本发明构思的实施方式提供了一种基板处理装置和方法，该基板处理装置和方法能够获得高深宽比和高离子能量分布。
本发明构思的技术目标不限制于以上提及的技术目标，并且对于本领域的技术人员来说，其他未提及的技术目的将从以下描述中变得显而易见。
本发明构思提供了一种基板处理装置。该基板处理装置包括工艺腔室，在该工艺腔室中具有处理空间；支承单元，该支承单元用于在工艺腔室中支承基板；气体供应单元该气体供应单元用于将工艺气体供应到工艺腔室内部；以及等离子体产生单元，该等离子体产生单元用于从工艺气体产生等离子体，其中，等离子体产生单元包括：顶部电极，该顶部电极设置在基板上方；底部电极，该底部电极设置在基板下方；边缘电极，该边缘电极设置在围绕基板的边缘处；三个高频电源，该高频电源将高频功率施用至底部电极；以及边缘阻抗控制电路，该边缘阻抗控制电路连接至边缘电极。
在一实施方式中，三个高频电源包括：第一频率电源；第二频率电源；和第三频率电源；并且其中该第一频率电源具有100kHz至400kHz之间的范围。
在一实施方式中，第二频率电源具有2MHz至10MHz之间的范围。
在一实施方式中，第三频率电源具有60MHz或更高的范围。
在一实施方式中，边缘阻抗控制电路具有一个或多个陷波滤波器、以及可变电容器，该可变电容器并联连接至该一个或多个陷波滤波器。
在一实施方式中，边缘阻抗控制电路具有一个或多个陷波滤波器、以及高通滤波器，该高通滤波器并联连接至该一个或多个陷波滤波器。
在一实施方式中，一个或多个陷波滤波器阻断第一频率电源和第二频率电源的范围内的频率，并且可变电容器控制第三频率电源的阻抗。
在一实施方式中，一个或多个陷波滤波器阻断第一频率电源和第二频率电源的范围内的频率，并且高通滤波器控制第三频率电源的阻抗并分流(shunts)第三频率电源的谐波(harmonics)。
本发明构思提供了一种基板处理装置。该基板处理装置包括工艺腔室，在该工艺腔室中具有处理空间；支承单元，该支承单元用于在工艺腔室中支承基板；气体供应单元，该气体供应单元用于将工艺气体供应到工艺腔室内部；以及等离子体产生单元，该等离子体产生单元用于从工艺气体产生等离子体，其中，等离子体产生单元包括：顶部电极，该顶部电极设置在基板上方；底部电极，该底部电极设置在基板下方；三个高频功率电源，该高频功率电源将高频功率施用至底部电极；并且其中，支承单元包括：边缘环，该边缘环围绕基板；耦接环，该耦接环设置在边缘环的下方，并在该耦接环中包括边缘电极；以及边缘阻抗控制电路，该边缘阻抗控制电路连接至边缘电极。
在一实施方式中，三个高频电源包括：第一频率电源；第二频率电源；和第三频率电源；并且其中该第一频率电源具有100kHz以及400kHz之间的范围。
在一实施方式中，第二频率电源具有2MHz和10MHz之间的范围。
在一实施方式中，第三频率电源具有60MHz或更高的范围。
在一实施方式中，边缘阻抗控制电路具有一个或多个陷波滤波器、以及可变电容器，该可变电容器并联连接至该一个或多个陷波滤波器。
在一实施方式中，边缘阻抗控制电路具有一个或多个陷波滤波器、以及高通滤波器，该高通滤波器并联连接至该一个或多个陷波滤波器。
在一实施方式中，所述一个或多个陷波滤波器阻断第一频率电源和第二频率电源的范围内的频率，并且可变电容器控制第三频率电源的阻抗。
在一实施方式中，一个或多个陷波滤波器阻断第一频率电源和第二频率电源的范围内的频率，并且高通滤波器控制第三频率电源的阻抗并分流第三频率电源的谐波。
本发明构思提供了一种基板处理方法，该基板处理方法使用基板处理装置以在工艺腔室内产生等离子体。该基板处理方法包括在不控制施用至所述底部电极的第三频率电源的第三频率的情况下，控制第一频率电源的第一频率和第二频率电源的第二频率；以及阻断第一频率和第二频率并控制第三频率的高频阻抗。
在一实施方式中，控制第三频率的高频阻抗包括调谐(tuning)边缘阻抗控制电路。
在一实施方式中，第一频率具有100kHz和400kHz的范围，且第二频率控制在2MHz至10MHz范围内。
在一实施方式中，第一频率通过控制从第一值降低至低于该第一值的第二值。
根据本发明构思，能够获得高深宽比和高离子能量分布。
发明构思的效果不限于以上描述的效果，并且本领域的技术人员将从本说明书和附图中清楚地理解未提及的效果。
附图说明
参考以下附图，以上和其他目的和特征将从以下描述中变得显而易见，其中，除非另有规定，否则贯穿各附图相同的附图标记指代相同的部分，并且其中：
图1为示出了根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的视图。
图2为根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的进一步放大视图。
图3A至图3B为示出了根据本发明构思的实施方式的基板处理装置中的离子能量分布的视图。
图4为示出了当第一频率在根据本发明构思的实施方式的基板处理装置中改变时的离子能量分布的视图。
图5为示出了由于低离子能量导致的3D-NAND刻蚀轮廓斜度的视图。
图6为解释了离子总驱动力的形成的视图。
图7A至图7B为示出了根据本发明构思的实施方式的边缘阻抗控制电路的视图。
具体实施方式
本发明构思可以进行不同地修改并可以具有不同形式，并且本发明构思的具体实施方式将在附图中示出并进行详细描述。然而，根据本发明构思来构思的实施方式并不旨在限制具体公开的形式，并且应当理解的是本发明构思包括包含在本发明构思的精神和技术范围中的全部变体、等同物和替代物。在本发明构思的描述中，在相关的已知技术的详细描述可能使得本发明构思的本质不清楚时，可以省略相关的已知技术的详细描述。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，且并不旨在限制本发明构思。如本文中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”也旨在包括复数形式。还将理解到的是，在本说明书中使用时，术语“包括(comprise)”和/或“包括(comprising)”表示存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其组。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关联列出的项目的任何及全部组合。并且，术语“示例性”旨在涉及实施例或示例。
将理解的是，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中使用以描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应当受这些术语限制。这些术语仅用以区别一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、部件、区域、层或区段。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可以命名为第二元件、部件、区域、层或区段。
下文中，将参照附图详细描述本发明构思的实施方式。
图1为示出了根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的示例性视图。
图1示出了使用容性耦合等离子体(CCP)处理方法的基板处理装置。参考图1，基板处理装置10使用等离子体处理基板S。例如，基板处理装置10可以在基板S上执行刻蚀工艺。基板处理装置10可以包括腔室100、基板支承组件200、等离子体产生单元300、气体供应单元400和隔板单元500。
腔室100可以提供处理空间，在该处理空间中执行基板处理工艺。腔室100在其中可以具有处理空间，并且腔室100可以设置成密封形状。腔室100可以由金属材料制成。腔室100可以由铝材制成。腔室100可以为接地的。排放孔102可以形成在腔室100的底部表面上。排放孔102可以连接至排放管线151。可以通过该排放管线151将工艺期间产生的反应副产物和腔室的内部空间中的气体剩余物排出到外部。可以通过排放工艺将腔室100内部减压至预定压力。
根据一实施方式，衬垫130可以设置在腔室100内部。衬垫130可以具有带有敞开的顶部表面及敞开的底部表面的圆柱形形状。衬垫130可以设置成与腔室100的内表面接触。衬垫130可以保护腔室100的内壁，以防止腔室100的内壁被电弧放电损坏。此外，能够防止基板处理工艺期间产生的杂质沉积在腔室100的内壁上。
基板支承组件200可以定位在腔室100的内部。基板支承组件200可以支承基板S。基板支承组件200可以包括静电卡盘210，该静电卡盘210使用静电力吸附基板S。替代地，基板支承组件200可以以诸如机械夹持的各种方式来支承基板S。下文中，将描述包括静电卡盘210的基板支承组件200。
基板支承组件200可以包括静电卡盘210、底部盖250和板270。基板支承组件200可以定位在腔室100内，以与腔室100的底部表面向上间隔开来。
静电卡盘210可以包括电介质板220、主体230和聚焦环240。静电卡盘210可以支承基板S。
电介质板220可以定位在静电卡盘210的顶部端。电介质板220可以设置成盘状的电介质物质。基板S可以设置在电介质板220的顶部表面。电介质板220的顶部表面可以具有小于基板S半径的半径。因此基板S的边缘区域可以位于电介质板220的外部。
电介质板220在其中可以包括第一电极223、加热器225和第一供应流体通道221。第一供应流体通道221可以从电介质板210的顶部表面设置到电介质板210的底部表面。多个第一供应流体通道221形成为彼此间隔开来，并且可以设置成为通路，热量传输介质通过该通路供应至基板S的底部表面。
第一电极223可以电连接至第一电源223a。第一电源223a可以包括直流(DC)电源。开关223b可以安装在第一电极223与第一电源223a之间。第一电极223可以通过开关223b的开启/关闭而电连接至第一电源223a。当开关223b开启时，可以将直流(DC)电流施用到第一电极223。通过施用到第一电极223的电流而将静电力施用到第一电极223与基板S之间，并且基板S可以通过该静电力吸附到电介质板220。
加热器225可以位于第一电极223的下方。加热器225可以电连接至第二电源225a。加热器225可以通过抵抗来自第二电源225a施用的电流而产生热量。所产生的热量可以通过电介质板220传输至基板S。基板S可以通过由加热器225产生的热量而维持在预定温度。加热器225可以包括螺旋形线圈。
主体230可以定位在电介质板220的下方。电介质板220的底部表面和主体230的顶部表面可以通过胶粘剂236黏合。主体230可以由铝材制成。主体230的顶部表面可以为阶梯式的，使得中心区域定位成高于边缘区域。主体230的顶部表面的中心区域具有对应于电介质板220的底部表面的面积，并且可以粘附至电介质板220的底部表面。主体230可以具有形成在其中的第一循环流体通道231、第二循环流体通道232和第二供应流体通道233。
第一循环流体通道231可以设置成为通道，热量传输介质通过该通道进行循环。第一循环流体通道231可以在主体230中以螺旋形状形成。替代地，第一循环流体通道231可以设置成使得具有不同半径的环形通道具有相同的中心。第一循环流体通道231的每个可以彼此联通。第一循环流体通道231可以以相同高度形成。第二循环流体通道232可以设置成为通道，冷却流体通过该通道进行循环。第二循环流体通道232可以在主体230中以螺旋形状形成。替代地，第二循环流体通道232可以设置成使得具有不同半径的环形通道具有相同的中心。第二循环流体通道232的每个可以彼此联通。第二循环流体通道232可以具有大于第一循环流体通道231截面积的截面积。第二循环流体通道232可以以相同高度形成。第二循环流体通道232可以位于第一循环流体通道231的下方。
第二供应流体通道233可以从第一循环流体通道231向上延伸，并且可以设置到主体230的顶部表面。第二供应流体通道233可以设置成对应于第一供应流体通道221的数量，并且可以将第一循环流体通道231连接至第一供应流体通道221。
第一循环流体通道231可以通过热量传输介质供应管线231b连接至热量传输介质存储单元231a。热量传输介质可以存储在热量传输介质存储单元231a中。热量传输介质可以包括惰性气体。根据一实施方式，热量传输介质可以包括氦He气。可以通过供应管线231b将氦气供应到第一循环流体通道231，并且可以依序通过第二供应流体通道233和第一供应流体通道221而将氦气供应到基板S的底部表面。氦气可以用作介质，从等离子体传输至基板S的热量通过该介质传输至静电卡盘210。
第二循环流体通道232可以通过冷却流体供应管线232c连接至冷却流体存储单元232a。冷却流体可以存储在冷却流体存储单元232a中。冷却器232b可以设置在冷却流体存储单元232a内。冷却器232b可以将冷却流体冷却至预定温度。替代地，冷却器232b可以安装在冷却流体供应管线232c处。通过冷却流体供应管线232c供应至第二循环流体通道232的冷却流体可以沿着第二循环流体通道232循环以冷却主体230。主体230可以一同冷却电介质板220和基板S以将基板S维持在预定温度。
主体230可以包括金属板。主体230可以用作底部电极。在此情况下，主体230连接至底部功率供应单元239。底部功率供应单元239将功率供应至主体230，即底部电极。底部功率供应单元239包括三个底部电源236a、237a和238a，以及匹配单元235。在一实施方式中，三个底部电源中的两个可以为具有10MHz或更低的频率的第一频率电源236a和第二频率电源237a，且另一个底部电源可以为具有10MHz或更高的频率的第三频率电源238a。开关236b、237b和238b可以连接至待根据开关236b、237b和238b的开启/关闭而电连接至底部电极的三个底部电源236a、237a和238a的每个。第一频率电源236a和第二频率电源237a可以控制离子能量，并且第三频率电源238a可以控制等离子体密度。匹配单元225电连接至第一频率电源至第三频率电源236a、237a和238a，并通过匹配频率功率而将不同大小的频率功率供应至作为底部电极的主体230。
聚焦环240可以设置在静电卡盘210的边缘区域。聚焦环240可以具有环形形状并可以沿着电介质板220的周围设置。聚焦环240的顶部表面可以为阶梯式的，使得外部240a高于内部240b。聚焦环240的顶部表面内部240b可以定位在与电介质板220的顶部表面相同的高度处。聚焦环240的顶部表面内部240b可以支承定位在电介质板220外部的基板S的边缘区域。
聚焦环240的外部240a可以设置成围绕基板S的边缘区域。聚焦环240可以控制电磁场使得等离子体密度均匀分布在基板S的整个区域中。因此，等离子体均匀地形成在基板S的整个区域上方，使得基板S的每个区域可以被均匀刻蚀。边缘阻抗控制电路600可以连接至聚焦环240。边缘阻抗控制电路600可以控制包括在聚焦环240中的边缘电极291的阻抗。下面将描述聚焦环240和边缘阻抗控制电路600的详细配置。
底部盖250可以位于基板支承组件200的底部端处。底部盖250可以定位成与腔室100的底部表面向上间隔开来。底部盖250可以具有空间255，该空间255具有形成在其中的敞开的顶部表面。
底部盖250的外半径可以具有与主体230的外半径相同的长度。在底部盖250的内部空间255中，可以定位有用于将返回的基板S从外部传输构件移动至静电卡盘210的提升销模块(未示出)等。该提升销模块(未示出)可以与底部盖250以预定距离间隔开。底部盖250的底部表面可以由金属材料制成。在底部盖250的内部空间255中，可以提供有空气。由于空气具有低于绝缘体介电常数的介电常数，因此空气可以用于降低基板支承组件200内部的电磁场。
底部盖250可以具有连接构件253。连接构件253可以将底部盖250的外表面连接至腔室100的内壁。可以以固定的间隔将多个连接构件253设置在底部盖250的外表面处。连接构件253可以支承腔室100内部的基板支承组件200。此外，连接构件253可以连接至腔室100的内壁，使得底部盖250电接地。连接至第一电源223a的第一功率线223c，连接至第二电源225a的第二功率线225c，连接至三个底部电源236a、237a、238a的功率线236c、237c、238c，以及连接至热量传输介质存储单元231a的热量传输介质供应管线231b等可以通过连接管线的内部空间255在底部盖250内延伸。
板270可以定位在静电卡盘210与底部盖250之间。板270可以覆盖底部盖250的顶部表面。板270可以设置有对应于主体230的截面积。板270可以包括绝缘体。根据一实施方式，可以设置有一个或多个板270。板270可以用于增加主体230与底部盖250之间的电距离。
等离子体产生单元300可以将腔室100中的工艺气体激发成等离子体状态。等离子体产生单元300可以使用容性耦合等离子体型等离子体源。当使用CCP型等离子体源时，腔室100可以包括顶部电极330和底部电极，即主体230。顶部电极330和底部电极230可以在上/下方向上设置成彼此平行，具有插入其间的处理空间。顶部电极330以及底部电极230可以通过接收来自顶部电源310的射频信号来接收用于产生等离子体的能量，并且施用到各电极的射频信号的数量不限于所示出的一个。电场形成在两个电极之间的空间中，并且供应至该空间的工艺气体可以以等离子体状态激发。使用该等离子体执行基板处理工艺。
气体供应单元400可以将工艺气体供应到腔室100中。气体供应单元400可以包括气体供应喷嘴410、气体供应管线420和气体存储单元430。气体供应喷嘴410可以安装在腔室100的顶部表面的中心处。喷淋孔可以形成在气体供应喷嘴410的底部表面处。注射口可以将工艺气体供应到腔室100中。气体供应管线420可以连接气体供应喷嘴410和气体存储单元430。气体供应管线420可以将存储在气体存储单元430中的工艺气体供应到气体供应喷嘴410。阀421可以安装在气体供应管线420处。阀421可以打开或关闭气体供应管线420并控制通过气体供应管线420供应的工艺气体的流速。
隔板单元500可以定位在腔室100的内壁与基板支承组件200之间。隔板510可以以圆环形状设置。多个通孔511可以形成在隔板510处。在腔室100中提供的工艺气体可以穿过隔板510的通孔511，并可以通过排放孔102进行排放。可以根据隔板510的形状和通孔511的形状来控制工艺气体的流动。
图2为根据本发明构思的实施方式的基板处理装置的进一步放大框图。
根据本发明构思的支承单元200可以包括围绕基板W的聚焦环240以及设置在聚焦环240下方的耦接环290。在聚焦环240与耦接环290之间，可以包括绝缘体281和绝缘体282。根据图2的实施方式，可以设置两个绝缘体281和282，但可以组合以设置成为一个绝缘体。
电极291可以包括在耦接环290中。边缘阻抗控制电路600可以连接至包括在耦接环290内的电极291。边缘阻抗控制电路600和包括在耦接环290中的电极291可以通过射频线缆700彼此电连接。边缘阻抗控制电路600可以向在基板W的边缘区域中接收的射频信号提供到地面的阻抗路径。射频信号可以通过聚焦环240与电极291之间的电容而流向电极291。电极291可以输出射频信号。
根据本发明构思的基板处理装置可以包括：设置成为面向彼此的顶部电极330和底部电极230，该顶部电极和底部电极具有空间，在该空间中等离子体在工艺腔室100中产生；将功率施用至顶部电极330的顶部电源310；以及将每个具有不同频率的高频功率施用到底部电极230的三个底部电源236a、237a和238a。
三个底部电源236a、237a和238a为将高频功率施用至底部电极230的高频率电源，两个高频率电源可以具有10MHz或更低的频率，且另一个高频率电源可以具有10MHz或更高的频率。
根据本发明，三个高频率电源可以包括具有频率在50kHz至10MHz范围内的第一频率电源236a和第二频率电源237a，以及具有频率在10MHz至100MHz范围内的第三频率电源238c。在此情况下，第一频率电源236a和第二频率电源237a可以控制入射至基板上的离子能量。10MHz或更少的频率在真空腔室中具有高阻抗并被施用至等离子体鞘，在该等离子体鞘中仅存在有离子，从而增加离子能量以通过入射至基板上的离子来增加刻蚀率。第三频率电源238c可以改进等离子体密度。也就是说，当施用了10MHz或更高的高频时，减少了等离子体鞘区域，并因此也减少了离子能量。因此，离子损失的功率减少，并因而从具有10MHz或更高频率的第三频率电源238c施用的功率可以用于改进等离子体密度。
在本发明构思中，为了获得深宽比刻蚀轮廓的高斜度，可以调节第一频率电源236a和第二频率电源237a以获得更高的离子能量分布。
也就是说，在本发明构思中，可以通过第一频率电源236a和第二频率电源237a的频率调节以及边缘阻抗控制电路600的控制来调节离子能量分布。
参考图4，示出了第一频率电源236a的频率为400kHz和300kHz的情况。根据图4的示例性实施例，可以看出当第一频率电源236a的频率从400kHz降低至300kHz时离子能量增加了约15％。也就是说，根据本发明构思，可以通过将第一频率电源236a的频率调节至预定范围内的更低值来增加离子能量。此外，在它们之中，可以通过模拟确认使用更低的频率可以包括更高的IED。
本发明构思的目的在于控制IED以及刻蚀HAR(高深宽比)。对于不具有诸如弯曲、扭转或倾斜的偏转的HAR刻蚀而言，本发明构思的目的在于获得更高的IED和均匀的等离子体。
在CCP等离子体产生装置中产生谐波会产生改变等离子体均匀性的静波效应(static wave effects，SWE)。因为由于较大的波长而导致低谐波和中频具有轻微SWE，所以由于频率中的这些改变而使得等离子体均匀性的改变并不大。然而，在高频的情况下，即使有小的改变，也会在谐波中产生倍增变化，并因此可能会极大地改变SWE和等离子体均匀性。也就是说，局部不均匀的等离子体可能会产生刻蚀轮廓的扭转或弯曲，并导致芯片架构失效。
因此，在本发明中，在不损害等离子体均匀性的范围内，可以仅通过控制除了来自第三频率电源238a的最高频率以外的第一频率电源236a和第二频率电源237a的频率，来获得更高的离子能量分布。
参考图3，示出了可以通过边缘阻抗控制电路600的调谐来控制IED。参考图3A，可以看出，边缘部分处的离子能量密度是集中的。此外，参考图3B，图表示出了可以通过边缘阻抗控制电路600的调谐来调节IED。图3B的水平轴代表动能，竖直轴代表IED。似乎可以通过将边缘阻抗控制电路600的可变电容器或高通滤波器中的调谐比分别调节至1％、50％和100％来额外得调节动能和IED。
图5为示出了由于低离子能量而导致的3D-NAND刻蚀轮廓斜度的视图。
随着技术的开发，半导体制造的结构变得越来越复杂。传统的平面NAND构架的最高深宽比约为15，但它代表用于第一代的深宽比为25，而用于最新的3D-NAND的深宽比约为100。在100以上的深宽比处，刻蚀轮廓形状采取随机行动(stochastic action)，并在刻蚀期间几乎无法避免意外结果(诸如，扭转、弯曲或倾斜)。当深宽比增加时，可以通过聚合物沉积以及侧壁电荷积聚来任意改变轮廓的指向性和形状，这削弱了竖直刻蚀稳定性。在3D-NAND中，钨字线(tungsten word line)的电荷效应使得HAR刻蚀更加困难，进而扰乱了局部电场。当电场被扰乱时，离子随机驱动，因而导致刻蚀轮廓的偏转和失效。更具体地，包括钨层的3D NAND构架的阶梯结构扰乱了电场。这样的阶梯结构进而改变了力的平衡并使离子轨道偏转。图5示出了由于电荷效应导致的刻蚀轮廓弯曲。在刻蚀期间，特征的底部充满了离子。当刻蚀特征接触钨线时，沿着钨导电层扩散的离子基本上被释放。因此，“C”ê排斥力主导“A”ê力，并因此观察到“B”轮廓的弯曲。也就是说，加强了在HAR中离子从不完整轮廓向完整轮廓倾斜的影响，并且刻蚀轮廓实质上是倾斜的。因此当“B”接触“A”时，3D-NAND生产可能会失效。为了避免图5中讨论的倾斜问题，可以沿着竖直方向增加离子驱动力。
因此，关于HAR，偏转解决方案必须在刻蚀期间精确控制高能离子。
图6为用于解释离子总驱动力的形成的视图。
在图6中，Fatr代表重力的水平力，Fkin代表离子动能的竖直力，且Ft代表作用于离子的总力。
参考图6，可以通过增加离子动能而减小倾斜角。可以通过控制等离子体鞘(增加离子能量)来实现离子动能的这种控制。因此，本发明构思提出了一种用于控制第一频率电源236a和第二频率电源237a的频率的配置，以作为用于以高深宽比增加离子能量分布的方法。
根据本发明构思，可以看出频率从400kHz变化到300kHz将IED增加了约15％。IED增加是因为CCP阻抗以低频率增加。固定功率下CCP电极上的较高电压降对应于较高的负载阻抗，从而导致鞘电压增加，进而导致IED增加。利用相同构思，通过将在9到10MHz的范围内对中频进行调整，具有获得更高IED的效果。
此外，边缘阻抗控制电路600可以控制边缘电极291的阻抗。在浮动边缘电极的情况下，由于静电卡盘与边缘电极之间的耦接而最大化了底部电极的等效面积。当阻抗小时，边缘电极电位趋近于0，使得底部电极的等效面积可以减少。由于顶部电极和底部电极之比与鞘电压成反比，因此该变化能够通过边缘阻抗控制电路600来调谐IED。
图7A至图7B为示出了根据本发明构思的实施方式的边缘阻抗控制电路600的视图。
根据图7A，根据本发明构思的实施方式的边缘阻抗控制电路600可以包括一个或多个陷波滤波器610和串联连接至该一个或多个陷波滤波器610的可变电容器620。
参考图7B，根据本发明构思的实施方式的边缘阻抗控制电路600可以包括一个或多个陷波滤波器610和串联连接至该一个或多个陷波滤波器610的高通滤波器630。
参考图7A和图B，根据本发明构思的边缘阻抗控制电路600可以包括一个或多个陷波滤波器610以避免第一频率和第二频率的阻抗波动。根据图7A和图7B的实施方式，可以包括用于阻断第一频率的第一陷波滤波器611和用于阻断第二频率的陷波滤波器612。
参考图7A，边缘阻抗控制电路600可以包括串联连接至陷波滤波器610的可变电容器620。可以通过调节可变电容器620的电容来控制高频阻抗。
参考图7B，边缘阻抗控制电路600可以包括串联连接至陷波滤波器610的高通滤波器630。高通滤波器630可以包括可控截止频率以对高次谐波进行分类并减少由于静波效应引起的不均匀性。高通滤波器630可以控制高频高次谐波的分流。
在本发明构思中，通过调谐高频阻抗可以调节边缘区域中60MHz的阻抗。此外，可以改变腔室内部的等离子体特性，可以调节IED，并且存在没有观察到IAD变化的效果。
根据本发明构思，使用根据图1的基板处理装置，可以在基板处理装置中处理基板，该基板处理装置在工艺腔室内部产生等离子体。
本发明构思可以包括在不控制施用至所述底部电极的第三频率电源的第三频率的情况下，控制第一频率电源的第一频率和第二频率电源的第二频率；以及阻断第一频率和第二频率、并控制由于第三频率而出现的高频阻抗。
在此情况下，控制由于第三频率而出现的高频阻抗的步骤是调谐边缘阻抗控制电路的步骤。
可以将第一频率控制在100kHz至400kHz的范围内，并将第二频率控制在2MHz至10MHz的范围内。可以通过控制而将第一频率从第一值减少至小于第一值的第二值。由此，具有保持高深宽比并增加离子能量分布的效果。
到目前为止尽管已经说明并描述了本发明构思的优选实施方式，但本发明构思不限于以上描述的特定实施方式，并且值得注意的是，在不脱离权利要求中请求保护的本发明构思的本质的情况下从属于本发明构思领域的普通技术人员可以不同的执行本发明构思，并且修改不应与发明构思的技术精神或前景分开解释。

Claims (20)

1.一种基板处理装置，所述基板处理装置包括：
工艺腔室，在所述工艺腔室中具有处理空间；
支承单元，所述支承单元用于在所述工艺腔室中支承基板；
气体供应单元，所述气体供应单元用于将工艺气体供应到所述工艺腔室内部；以及
等离子体产生单元，所述等离子体产生单元用于从所述工艺气体产生等离子体，
其中，所述等离子体产生单元包括：
顶部电极，所述顶部电极设置在所述基板上方；
底部电极，所述底部电极设置在所述基板下方；
边缘电极，所述边缘电极设置在围绕所述基板的边缘处；
三个高频电源，所述高频电源将高频功率施用至所述底部电极；以及
边缘阻抗控制电路，所述边缘阻抗控制电路连接至所述边缘电极。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，所述三个高频电源包括：
第一频率电源；
第二频率电源；和
第三频率电源；并且
其中，所述第一频率电源具有100kHz至400kHz之间的范围。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其中，所述第二频率电源具有2MHz至10MHz之间的范围。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置，其中，所述第三频率电源具有60MHz或更高的范围。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其中，所述边缘阻抗控制电路具有一个或多个陷波滤波器、以及可变电容器，所述可变电容器并联连接至所述一个或多个陷波滤波器。
6.根据权利要求4所述的基板处理装置，其中，所述边缘阻抗控制电路具有一个或多个陷波滤波器、以及高通滤波器，所述高通滤波器并联连接至所述一个或多个陷波滤波器。
7.根据权利要求5所述的基板处理装置，其中，所述一个或多个陷波滤波器阻断所述第一频率电源和所述第二频率电源的范围内的频率，并且所述可变电容器控制所述第三频率电源的阻抗。
8.根据权利要求6所述的基板处理装置，其中，所述一个或多个陷波滤波器阻断所述第一频率电源和所述第二频率电源的范围内的频率，并且所述高通滤波器控制所述第三频率电源的阻抗并分流所述第三频率电源的谐波。
9.一种基板处理装置，所述基板处理装置包括：
工艺腔室，在所述工艺腔室中具有处理空间；
支承单元，所述支承单元用于在所述工艺腔室中支承基板；
气体供应单元，所述气体供应单元用于将工艺气体供应到所述工艺腔室内部；以及
等离子体产生单元，所述等离子体产生单元用于从所述工艺气体产生等离子体，
其中，所述等离子体产生单元包括：
顶部电极，所述顶部电极设置在所述基板上方；
底部电极，所述底部电极设置在所述基板下方；以及
三个高频功率电源，所述高频功率电源将高频功率施用至所述底部电极；并且
其中，所述支承单元包括：
边缘环，所述边缘环围绕所述基板；
耦接环，所述耦接环设置在所述边缘环的下方，并且在所述耦接环中包括边缘电极；以及
边缘阻抗控制电路，所述边缘阻抗控制电路连接至所述边缘电极。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其中，所述三个高频电源包括：
第一频率电源；
第二频率电源；和
第三频率电源；并且
其中，所述第一频率电源具有100kHz和400kHz之间的范围。
11.根据权利要求10所述的基板处理装置，其中，所述第二频率电源具有2MHz和10MHz之间的范围。
12.根据权利要求11所述的基板处理装置，其中，所述第三频率电源具有60MHz或更高的范围。
13.根据权利要求12所述的基板处理装置，其中，所述边缘阻抗控制电路具有一个或多个陷波滤波器、以及可变电容器，所述可变电容器并联连接至所述一个或多个陷波滤波器。
14.根据权利要求12所述的基板处理装置，其中，所述边缘阻抗控制电路具有一个或多个陷波滤波器、以及高通滤波器，所述高通滤波器并联连接至所述一个或多个陷波滤波器。
15.根据权利要求13所述的基板处理装置，其中，所述一个或多个陷波滤波器阻断所述第一频率电源和所述第二频率电源的范围内的频率，并且所述可变电容器控制所述第三频率电源的阻抗。
16.根据权利要求14所述的基板处理装置，其中，所述一个或多个陷波滤波器阻断所述第一频率电源和所述第二频率电源的范围内的频率，并且所述高通滤波器控制所述第三频率电源的阻抗并分流所述第三频率电源的谐波。
17.一种基板处理方法，所述基板处理方法使用根据权利要求2所述的基板处理装置来在工艺腔室内产生等离子体，所述基板处理方法包括：
在不控制施用至所述底部电极的所述第三频率电源的第三频率的情况下，控制所述第一频率电源的第一频率和所述第二频率电源的第二频率；以及
阻断所述第一频率和所述第二频率并控制所述第三频率的高频阻抗。
18.根据权利要求17所述的基板处理方法，其中，所述控制所述第三频率的高频阻抗包括调谐所述边缘阻抗控制电路。
19.根据权利要求18所述的基板处理方法，其中，所述第一频率具有100kHz和400kHz的范围，且所述第二频率控制在2MHz至10MHz范围内。
20.根据权利要求19所述的基板处理方法，其中，所述第一频率通过所述控制从第一值减少至低于所述第一值的第二值。
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