CN116387127A - 基板加工装置及基板加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明构思提供了一种基板加工装置。该基板加工装置可以包括：具有内部空间的腔室；在该内部空间中支承基板的支承单元；环单元，当从上方观察时，该环单元设置在该支承单元的边缘区域上；电连接至该环单元的阻抗控制单元、以控制该基板的边缘区域中的等离子体的流动或密度；设置在该环单元与该阻抗控制单元之间的滤波器单元。

Description

基板加工装置及基板加工方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年12月30日提交韩国专利局的、申请号为10-2021-0192279的韩国专利申请的优先权和权益，该专利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案涉及基板加工装置和基板加工方法。
背景技术
为了制造半导体设备，在基板上执行各种工艺(例如，光刻、蚀刻、灰化、离子注入、薄膜沉积和清洁)、以在该基板上形成期望的图案。在这些工艺中，蚀刻工艺为去除在该基板上形成的膜的选定热区域的工艺，并且包括湿法蚀刻和干法蚀刻。对于干法蚀刻，使用了利用等离子体的蚀刻设备。等离子体是指由离子、电子或基团等组成的离子化气体状态。等离子体在非常高的温度或强射频(radio frequency，RF)电磁场下产生。对于射频电磁场，射频发生器将射频电压施加到彼此相对的电极中的一者上。由射频发生器施加的射频功率激发被供应至腔室内的空间中的工艺气体以产生等离子体。
另一方面，为了均匀地去除在基板上(例如，晶圆)形成的膜，将等离子体均匀地输送至基板是很重要的。也就是说，必须均匀地调节基板的顶表面上的等离子体的密度。为此，阻抗控制单元将射频信号传输至能够调节腔室中等离子体密度的导电部件(例如，设置在基板的边缘区域下方的耦合环)，以控制基板的顶表面上的等离子体的密度。另外，阻抗控制单元包括可变电容器，并且可以通过调节该可变电容器的电容来控制等离子体的密度。
然而，在这种情况下，阻抗控制单元可能产生的谐波可能通过导电部件影响腔室中的等离子体的密度。也就是说，谐波可能会使对基板加工的均匀性劣化。此外，随着工艺的进行，将阻抗控制单元与耦合环彼此电连接的电缆的阻抗可能由于劣化而改变。取决于已经改变的电缆的阻抗，对基板加工的均匀性可能会劣化。
发明内容
本发明构思的实施方案提供了一种能够有效地加工基板的基板加工装置和基板加工方法。
此外，本发明构思的实施方案提供了一种能够有效地改善通过等子体对基板加工的均匀性的基板加工装置和基板加工方法。
此外，本发明构思的实施方案提供了一种能够增匹配基板加工装置之间的基板加工程度的基板加工装置和基板加工方法。
此外，本发明构思的实施方案提供了一种即使在电缆的阻抗改变时也能够改善对基板加工的均匀性的基板加工装置和基板加工方法。
本发明构思所要解决的问题不限于上述问题，并且本领域技术人员将从本说明书和附图清楚地理解未提及的问题。
本发明构思提供了一种基板加工装置。该基板加工装置可以包括：腔室，该腔室具有内部空间；支承单元，该支承单元在内部空间中支承基板；环单元，当从上方观察时，该环单元设置在该支承单元的边缘区域上；阻抗控制单元，该阻抗控制单元电连接至该环单元、以控制该基板的边缘区域中的等离子体的流动或密度；以及滤波器单元，该滤波器单元设置在该环单元与该阻抗控制单元之间。
根据实施方案，该基板加工装置还可以包括电缆，该电缆电连接滤波器单元与阻抗控制单元。
根据实施方案，该滤波器单元可以滤出由阻抗控制单元产生的谐波，以防止谐波传送至环单元。
根据实施方案，滤波器单元可以滤出由阻抗控制单元产生的谐波中的三次谐波，以防止三次谐波传送至环单元。
根据实施方案，滤波器单元可以包括壳体以及滤波器，该壳体具有容纳空间，该滤波器设置在容纳空间中以滤出谐波。
根据实施方案，壳体可以形成有消散内部空间中产生的热量的至少一个散热孔。
根据实施方案，阻抗控制单元可以包括射频电源以及阻抗控制电路，该射频电源向环单元发射射频信号，该阻抗控制电路具有用于控制在环单元上方产生的等离子体的流动或密度的可变电容器。
根据实施方案，环单元可以包括边缘环以及耦合环，该边缘环设置在基板的边缘区域的下方和/或基板的边缘区域的外周边中，该耦合环设置在边缘环的下方，并且阻抗控制单元可以电连接至该耦合环。
根据实施方案，耦合环可以包括环电极以及绝缘体，该环电极电连接至阻抗控制单元，该绝缘体围绕环电极并且由绝缘材料制成。
本发明构思提供一种使用等离子体的基板加工装置。该使用等离子体的基板加工装置可以包括：腔室，该腔室具有内部空间；支承单元，该支承单元在内部空间中支承基板；电源单元，该电源单元在内部空间中产生等离子体；导电部件，该导电部件调节传送至基板的等离子体的流动或密度；阻抗控制单元，该阻抗控制单元电连接至导电部件以调节用于控制传送至基板的等离子体的流动或密度的阻抗；以及滤波器单元，该滤波器单元设置在阻抗控制单元与导电部件之间。
根据实施方案，阻抗控制单元可以包括射频电源以及阻抗控制电路，该射频电源向该导电部件发射射频信号，该阻抗控制电路调节传输至基板的等离子体的密度。
根据实施方案，滤波器单元可以滤出信号，该信号所具有的频率为由射频电源发射的射频信号的频率的整数倍。
根据实施方案，滤波器单元可以滤出信号，该信号所具有的频率为由该射频电源发射的射频信号的频率的三倍。
根据实施方案，该基板加工装置还包括电连接滤波器单元与阻抗控制单元的射频电缆。
根据实施方案，滤波器单元可以包括壳体以及滤波器，该壳体具有容纳空间，该滤波器设置于容纳空间中、以过滤由阻抗控制单元产生的谐波，使其不被传输至导电部件。
根据实施方案，壳体可以形成有将由滤波器生成的热量消散至外部的至少一个散热孔。
根据实施方案，基板加工装置还可以包括设置于支承单元的边缘区域上且具有导电部件的环单元。
根据实施方案，环单元可以包括边缘环，当从上方观察时，边缘环围绕基板的边缘区域或基板的边缘区域的外周边，并且导电部件可以具有环形形状并且设置在边缘环的下方。
本发明构思提供了一种基板加工方法。该基板加工方法可以包括：向腔室的内部空间供应工艺气体，并且通过激发工艺气体来产生等离子体以加工该基板；通过调节阻抗控制单元的可变电容器来调节传送至该基板的等离子体的密度或流动，该阻抗控制单元电连接至设置于该基板的边缘区域下方的环单元；并且通过滤波器滤出由该阻抗控制单元产生的谐波，以防止谐波被传送至环单元，该滤波器设置在阻抗控制单元与环单元之间。
根据实施方案，滤波器与阻抗控制单元可以通过射频电缆彼此连接，并且由滤波器滤出的谐波具有的频率可以为由阻抗控制单元产生的射频信号的频率的三倍。
附图说明
参照以下附图，上述和其他目的以及特征将从以下描述中变得显而易见，除非另有说明，否则贯穿各个附图的相同的附图标记指代相同的部件，且附图中：
图1示出了根据本发明构思的实施方案的基板加工装置；
图2为示意性示出了图1中的阻抗控制单元和滤波器单元的示意图；
图3为图2中的滤波器单元的壳体的示意图；
图4为示意性示出了图2中的滤波器单元的阻抗控制电路的示意图；
图5为示出了根据本发明构思的实施方案的滤波器单元未安装时，电缆的劣化程度与基板处理程度的曲线图；
图6为示出了根据本发明构思的实施方案的滤波器单元安装时，电缆的劣化程度与基板处理程度的曲线图。
具体实施方式
本发明构思的其他优点和特征以及实现它们的方法，将结合附图参考以下详细描述的实施方案而变得显而易见。然而，本发明构思不限于以下公开的实施方案，而是可以以各种形式实现，并且这些实施方案将使本发明构思的公开完整，并且被提供以使得本公开是彻底且完整的，并且将向本领域的技术人员完全传达本发明的范围，本发明的范围仅由权利要求的范围限定。
除非本文另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)具有与本发明所属现有技术中的常用技术所普遍接受的相同的含义。通用词典中定义的术语可以理解为与相关领域中使用的术语和/或本申请的文本含义相同，并且即使有些术语没有明确定义，也不应理解为概念性的或过于正式的。
本文中使用的术语仅是为了描述特定实施方案的目的，且不旨在限制本发明构思。除非上下文另有明确指示，否则单数表达包括复数表达。在说明书的整个描述和权利要求书中，术语“包括”和该术语的变体，例如“包含”等，指定所描述的组合物、成分、组分、步骤、操作和/或元件的存在，并且不排除一种或多种其它组合物、成分、组分、步骤、操作和/或元件的存在或添加。在说明书中，术语“和/或”表示列出的各组件或其各种组合。
诸如第一、第二等的术语可以用于描述不同的部件，但是该部件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件进行区分。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一组件可以称为第二组件，类似地，第二组件也可以称为第一组件。
如本文中所使用的，除非上下文另有明确指示，单数形式也包括复数形式。此外，为了更清楚地描述，图中元件的形状和尺寸等可以被夸大。
如整个本说明书所使用的，“～单元”或“模块”是处理至少一个功能或操作的单元，例如，其可以指软件组件或硬件组件，例如，现场可编程门阵列(field-programmablegate array，FPGA)或专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)。然而，“～单元”或“模块”并非意味着限于软件或硬件。“～单元”或“模块”可以被配置为设置于可寻址的存储介质中，或者可以被配置为再生一个或多个处理器。
作为示例，“～单元”或“模块”可以包括各种组件，例如，软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件、工艺、功能、属性、程序、子程序、程序代码的片段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表格、阵列和变量。由组件和“～单元”或“模块”提供的功能可以通过多个组件和“～单元”或“模块”来分别执行，或者可以与其他额外的组件集成。
在下文中，将参照图1至图6详细地描述本发明构思的实施方案。
图1示意性地示出了根据本发明构思的实施方案的基板加工装置。
参考图1，基板加工装置10可以使用等离子体对基板“W”进行加工。例如，基板加工装置10可以在基板“W”上执行蚀刻工艺。基板加工装置10可以包括腔室100、支承单元200(下电极单元的实施例)、气体供应单元300、上电极单元400、温度控制单元500、电源单元600、环单元700、阻抗控制单元800、滤波器单元“F”和控制器900。
腔室100可以具有内部空间101。基板“W”可以在内部空间101中加工。在内部空间101中，基板“W”可以由等离子体加工。可以通过等离子体来蚀刻基板“W”。等离子体可以传送至基板“W”以蚀刻在基板“W”上形成的膜。
腔室100的内壁可以涂覆有具有优异等离子抗性的材料。腔室100可以接地。可以在腔室100中形成入口/出口端口(未示出)，通过该入口/出口端口能够将基板“W”运入或运出。入口/出口端口可以通过门(未示出)选择性地打开和关闭。在加工基板“W”的情况下，内部空间101可以由入口/出口端口封闭。另外，在加工基板“W”的情况下，内部空间101可以具有真空压力气氛。
可以在腔室100的底部处形成排放孔102。内部空间101的气氛可以通过排放孔102排放。排放孔102可以连接至排放管线VL，排放管线VL在内部空间101中提供降低的压力。供应至内部空间101的工艺气体、等离子体、处理副产物等可以通过排放孔102和排放线VL排放至基板加工装置10的外部。此外，内部空间101中的压力可以通过由排放管线VL提供的降低的压力来调节。例如，内部空间101中的压力可以通过气体供应单元300与由排放管线VL提供的降低的压力来调节，这将在稍后描述。当内部空间101中的压力需要降低时，由排放管线VL提供的降低的压力可以增加，或者由气体供应单元300每单位时间供应的工艺气体的供应量可以减少。相反地，当内部空间101中的压力进一步升高时，由排放管线VL提供的减压可以减少，或者由气体供应单元300每单位时间供应的工艺气体的供应量可以增加。
支承单元200可以支承基板“W”。支承单元200可以在内部空间101中支承基板“W”。支承单元200可以具有在内部空间101中形成电场的相对电极中的一者。此外，支承单元200可以为能够使用静电力吸附和固定基板“W”的静电卡盘(electrostatic chuck，ESC)。
支承单元200可以包括介电板210、静电电极220、加热器230、下电极240和绝缘板250。
介电板210可以设置在支承单元200的上方。介电板210可以由绝缘材料制成。例如，介电板210可以由包括陶瓷或石英的材料制成。介电板210可以具有支承基板“W”的座表面。当从顶部观察时，介电板210可以具有比基板“W”的底表面更小的座表面。放置在介电板210上的基板“W”的边缘区域的下表面可以面向稍后描述的边缘环710的上表面。
可以在介电板210中形成第一供应通道211。第一供应通道211可以形成为从介电板210的上表面延伸至介电板210的下表面。多个第一供应通道211可以形成为彼此间隔，且可以设置为通过其将传热介质供应至基板“W”的下表面的通道。例如，第一供应通道211可以与稍后描述的第一循环通道241和第二供应通道243流体连通。
此外，用于将基板“W”吸附至介电板210上的单独的电极(未示出)可以包埋在介电板210中。可以将直流电施加到该电极上。通过施加的电流，可以在电极与基板“W”之间形成静电力，并且基板“W”可以通过静电力吸附在介电板210上。
静电电极220通过产生静电力来夹持基板“W”。静电电极220可以设置在介电板210的内部。静电电极220可以嵌入在介电板210中。静电电极220可以电连接至静电电源221。静电电源221可以通过向静电电极220施加功率来选择性地夹持基板“W”。
加热器230电连接至外部电源(未示出)。加热器230通过抵抗从外部电源施加的电流来产生热量。产生的热量可以通过介电板210传送至基板“W”。基板“W”可以通过加热器230产生的热量而保持在预定的温度。加热器230可以包括螺旋形线圈。加热器230可以以固定间隔嵌入在介电板210中。
下电极240设置在介电板210的下方。下电极240可以是在内部空间101中形成电场的电极。下电极240可以是在内部空间101中形成电场的相对电极中的任一者。下电极240可以设置为面向稍后描述的上电极420，上电极420为相对电极中的另一个电极。通过下电极240在内部空间101中形成的电场可以激发从稍后描述的气体供应单元300供应的工艺气体以产生等离子体。下电极240可以设置在介电板210的内部。
下电极240的上表面可以成台阶状，使得中心区域可以定位为高于边缘区域。下电极240的上表面的中心区域可以具有对应于介电板210的下表面的区域，并且可以粘结至介电板210的下表面。第一循环通道241、第二循环通道242和第二供应通道243可以形成在下电极240中。
第一循环通道241设置为传热介质通过其循环的通道。储存在传热介质储存器GS中的传热介质可以通过介质供应管线GL供应至第一循环通道241。介质供应阀GB可以安装在介质供应管线GL中。根据介质供应阀GB的开启/关闭、或介质供应阀GB的打开率的变化，可以向第一循环通道241供应传热介质，或者可以控制每单位时间向第一循环通道241供应的传热介质的供应流量。传热介质可以包括氦气(He)。
第一循环通道241可以在下电极240内形成为螺旋形状。替代地，在第一循环通道241中，具有不同半径的环形通道可以被布置成具有相同的中心。第一循环通道241可以彼此连通。第一循环通道241可以形成在相同高度处。
第二循环通道242可以用作冷却流体循环的通道。储存在冷却流体存储器CS中的冷却流体可以通过流体供应管线CL供应至第二循环通道242。流体供应阀CB可以安装在流体供应管线CL中。根据流体供应阀CB的开启/关闭、或流体供应阀CB的打开率的变化，可以将冷却流体供应至第二循环通道242，或者可以控制每单位时间供应至第二循环通道242的冷却流体的供应流量。冷却流体可以为冷却水或冷却气体。供应至第二循环通道242的冷却流体可以将下电极240冷却至预定温度。冷却至预定温度的下电极240可以将介电板210和/或基板“W”的温度保持在预定温度。
第二循环通道242可以在下电极240的内部形成为螺旋形状。替代地，在第二循环通道242中，具有不同半径的环形通道可以被布置成具有相同的中心。第二循环通道242可以彼此连通。第二循环通道242可以具有比第一循环通道241更大的截面面积。第二循环通道242形成在相同高度处。第二循环通道242可以位于第一循环通道241的下方。
第二供应通道243可从第一循环通道241向上延伸，并且设置到下电极240的上表面。第二供应通道243的数量可以以对应于第一供应通道211的数量进行设置，并且第一循环通道241与第一供应通道211可以彼此流体连通。
绝缘板250可以设置在下电极240的下方。绝缘板250的尺寸可以以对应于下电极240的尺寸设置。绝缘板250可以布置于下电极240与腔室100的底表面之间。绝缘板250可以由绝缘材料制成，并且将下电极240与腔室100电绝缘。
气体供应单元300可以将工艺气体供应至腔室100中。气体供应单元300可以包括气体储存器310、气体供应管线320和气体入口端口330。气体供应管线320可以连接气体储存器310和气体入口端口330，并将储存在气体储存器310中的工艺气体供应至气体入口端口330。气体入口端口330可以安装在形成于上电极420中的气体供应孔422处。
上电极单元400可以具有面向下电极240的上电极420。此外，上述气体供应单元300可以连接至上电极单元400，以提供由气体供应单元300供应的工艺气体的供应路径的一部分。上电极单元400可以包括支承本体410、上电极420和分配板430。
支承本体410可以紧固于腔室100。支承本体410可以为上电极单元400的上电极420与分配板430所紧固的本体。支承本体410可以为上电极420与分配板430安装在腔室100中的介质。
上电极420可以为面向下电极240的电极。上电极420可以设置为面向下电极240。可以在上电极420与下电极240之间的空间中形成电场。所形成的电场可以通过激发供应至内部空间101的工艺气体来产生等离子体。上电极420可以设置为盘状。上电极420可以包括上板420a和下板420b。上电极420可以接地。然而，并不限于此，射频电源(未示出)可以连接至上电极420以施加射频电压。
上板420a的底表面可以成台阶状，使得其中心区域可以定位为高于边缘区域。气体供应孔422形成于上板420a的中心区域。气体供应孔422可以连接至气体入口端口330，以将工艺气体供应至缓冲空间424。冷却通道421可以形成在上板420a的内部。冷却通道421可以形成为螺旋形。替代地，冷却通道421可以布置为使得具有不同半径的环形通道具有相同的中心。稍后描述的温度控制单元500可以将冷却流体供应至冷却通道421。所供应的冷却流体可以沿冷却通道421循环，并冷却上板420a。
下板420b可以布置在上板420a的下方。下板420b的尺寸可以对应于上板420a的尺寸进行设置，并且定位为面向上板420a。下板420b的上表面可以成台阶状，使得其中心区域定位为低于边缘区域。下板420b的上表面与上板420a的下表面可以彼此结合以形成缓冲空间424。缓冲空间424可以设置为通过气体供应孔422供应的工艺气体在被供应至腔室100前暂时停留在其中的空间。气体供应孔423可以形成在下板420b的中心区域中。多个气体供应孔423可以以固定间隔隔开。气体供应孔423可以连接至缓冲空间424。
分配板430可以布置于下板420b的下方。分配板430可以设置为盘状。分配孔431可以形成在分配板430中。分配孔431可以设置为从分配板430的上表面延伸至下表面。分配孔431的数量可以对应于气体供应孔423的数量进行设置，并且可以对应于气体供应孔423所在的位置定位。停留在缓冲空间424中的工艺气体可以通过气体供应孔423与分配孔431均匀地供应至腔室100中。
温度控制单元500可以控制上电极420的温度。温度控制单元500可以包括加热构件511、加热电源513、滤波器515、冷却流体供应单元521、流体供应通道523和阀525。
加热构件511可以加热下板420b。加热构件511可以为加热器。加热构件511可以为电阻加热器。加热构件511可以嵌入下板420b中。加热电源513可以产生用于对加热构件511加热的功率。加热电源513可以通过对加热构件511加热来加热下板420b。加热电源513可以为直流(direct current，DC)电源。滤波器515可以阻止电源单元600施加的射频电压(功率)传输至稍后描述的加热电源513。
冷却流体供应单元521可以储存用于冷却上板420a的冷却流体。冷却流体供应单元521可以通过流体供应通道523将冷却流体供应至冷却通道421。供应至冷却通道421的冷却流体可以在沿冷却通道421流动的情况下，降低上板420a的温度。此外，流体阀525可以安装在流体供应通道523中、以控制冷却流体是否供应至冷却流体供应单元521或者每单位时间的冷却流体的供应量。流体阀525可以设置为开/关阀或流量控制阀。
电源单元600可以将射频(RF)电压施加至下电极240。电源单元600可以将射频电压施加至下电极240、以在内部空间101中形成电场。在内部空间101中形成的电场可以通过激发供应至内部空间101的工艺气体而产生等离子体。电源单元600可以包括第一电源610、第二电源620、第三电源630和匹配构件640。
第一电源610可以将具有第一频率的电压施加至下电极240。由第一电源610产生的电压的第一频率可以高于由下面描述的第二电源620和第三电源630产生的电压的第二频率和第三频率。第一电源610可以为在内部空间101中产生等离子体的射频源。第一频率可以为60MHz。
第一电源610可以被配置为将具有第一频率的第一维持电压或具有第一频率的第一脉冲电压施加至下电极240。第一维持电压可以为连续波(continuous wave，CW)射频。另外，第一脉冲电压可以为脉冲射频。
第二电源620可以将具有第二频率的电压施加至下电极240。由第二电源620产生的电压的第二频率可以小于由上述第一电源610产生的电压的第一频率，并且大于由第三电源630产生的电压的第三频率。第二电源620可以为在内部空间101中与第一电源610协作而产生等离子体的源射频。第二频率可以为2MHz至9.8MHz。
第二电源620可以被配置为将具有第二频率的第二维持电压或具有第二频率的第二脉冲电压施加至下电极240。第二维持电压可以为连续波(CW)射频。另外，第二脉冲电压可以为脉冲射频。
第三电源630可以将具有第三频率的电压施加至下电极240。由第三电源630产生的电压的第三频率可以小于由第一电源610产生的电压的第一频率和由第二电源620产生的电压的第二频率。第三电源630可以为偏置射频，该偏置射频与第一电源610协作、以加速内部空间101中的等离子体离子。第三频率可以为400kHz。
第三电源630可以被配置为将具有第三频率的第三维持电压或具有第三频率的第三脉冲电压施加至下电极240。第三维持电压可以为连续波(CW)射频。另外，第三脉冲电压可以为脉冲射频。
匹配构件640可以执行阻抗匹配。匹配构件640连接至第一电源610、第二电源620和第三电源630，以执行相对于由第一电源610、第二电源620和第三电源630施加至下电极240的电压的阻抗匹配。
环单元700可以设置在支承单元200的边缘区域上。环单元700可以包括边缘环710、绝缘体720和耦合环730。
边缘环710可以设置在基板“W”的边缘区域的下方。边缘环710的至少一部分可以被配置为设置在基板“W”的边缘区域的下方。边缘环710可以整体具有环形形状。当从顶部观察时，边缘环710可以被配置为使得边缘环710的一部分与基板“W”的边缘区域重叠，并且边缘环710的另一部分围绕基板“W”的外周边。边缘环710的上表面可以包括内上表面、外上表面和倾斜上表面。内上表面可以为与基板“W”的中心区域相邻的上表面。外上表面可以为相比内上表面更远离基板“W”的中心区域的上表面。倾斜上表面可以为设置在内上表面与外上表面之间的上表面。倾斜上表面可以为在远离基板“W”的中心的方向上向上倾斜的上表面。边缘环710可以扩大电场形成区域，使得基板“W”定位于形成等离子体的区域的中心。边缘环710可以为聚焦环。边缘环710可以由包含Si或SiC的材料形成。
绝缘体720可以被配置为当从顶部观察时、围绕边缘环710。绝缘体720可以由绝缘材料制成。绝缘体720可以设置为包含绝缘材料，例如石英或陶瓷。
电线EL(electric line)可以连接至耦合环730。电线EL可以连接至稍后描述的滤波器单元“F”。滤波器单元“F”可以通过射频电缆CA连接至阻抗控制单元800。也就是说，耦合环730可以通过电线EL和射频电缆CA连接至阻抗控制单元800。
耦合环730可以设置在边缘环710与绝缘体720的下方。耦合环730可以由边缘环710、绝缘体720、下电极240和介电板210围绕。耦合环730可以包括环本体731与环电极732(导电部件的实施例)。环本体731可以由绝缘材料制成。例如，环本体731可以由绝缘材料(例如，石英或陶瓷)制成。环本体731可以被配置为围绕环电极732。环电极732可以由导电材料制成，例如，由包括金属的材料制成。
控制器900可以控制基板加工装置10。控制器900可以控制基板加工装置10的部件。控制器900可以控制基板加工装置10、以执行稍后描述的谐波控制方法。
控制器900可以包括工艺控制器，该工艺控制器包括：微处理器(计算机)，该微处理器执行在基板加工装置10上的控制；用户界面，该用户界面包括键盘，操作员通过键盘输入命令以管理基板加工装置10等；显示器，该显示器可视化并显示基板加工装置等的运行状况；存储器，该存储器存储在工艺控制器的控制下执行在基板加工装置10中执行的程序、或使得每个部件根据各种数据和工艺条件(即，工艺配方)执行工艺的程序。另外，用户界面与存储器可以连接至工艺控制器。工艺配方可以存储于存储器的存储介质中，并且存储介质可以为硬盘、便携式盘(例如，CD-ROM或DVD)，或半导体存储器(例如，闪存)。
图2为示意性示出了图1中的阻抗控制单元和滤波器单元的图。参考图2，根据本发明构思的实施方案的阻抗控制单元800可以包括阻抗控制电路810和射频电源820。另外，阻抗控制单元800可以通过射频电缆CA电连接至滤波器单元“F”。此外，滤波器单元“F”可以通过电线EL电连接至耦合环730的环电极732。也就是说，阻抗控制单元800可以电连接至环单元700。
阻抗控制单元800的射频电源820可以将射频信号(射频电压)施加至环电极732。射频电源820可以向环电极732施加射频电压(例如，60MHz)。在基板“W”的边缘区域上方的等离子体的密度可以根据由射频电源820施加的电压的强度或频率来控制。例如，当由射频电源820所施加的电压的强度或频率增大时，等离子体的密度可以增大。
另外，阻抗控制单元800可以具有阻抗控制电路810。阻抗控制电路810可以包括可变电容器。当调节可变电容器的电容时，可以调节边缘环710在上端处的电压。当调节边缘环710在上端处的电压时，可以调节基板“W”的边缘区域处等离子体的离子的入射角。也就是说，可以控制等离子体的流动。等离子体的离子的入射角可以由边缘环710的上端与基板“W”的上端之间的差值来确定。基板“W”的上端的电势可以由电源单元600施加的射频电压确定。阻抗控制电路810可以通过调节边缘环710的上端处的电势来调节基板“W”的边缘区域中的等离子体的离子的入射角。也就是说，阻抗控制单元800可以电连接至环单元700，以调节支承在支承单元200上的基板“W”的边缘区域中的等离子体的流动或密度。
滤波器单元“F”可以阻止由阻抗控制单元800产生的谐波传送至环单元700的环电极732。滤波器单元“F”可以被配置为对具有的频率为阻抗控制单元800的射频电源820所发射的射频信号的频率的整数倍的信号进行过滤。滤波器单元“F”可以被配置为对具有的频率为由射频电源820发射的射频信号的频率的三倍的信号(即，由阻抗控制单元800产生的谐波中的三次谐波)进行过滤。例如，当由阻抗控制单元800的射频电源820产生的信号具有60MHz的频率时，阻抗控制单元800可以被配置为过滤具有180MHz频率的谐波。
滤波器单元“F”可以包括具有容纳空间的壳体HU和设置在壳体HU的容纳空间中的滤波器“C”。如图3所示，至少一个散热孔HO可以形成在壳体HU中。可以形成多个散热孔HO。当谐波被滤波器“C”过滤时，滤波器“C”可以产生热量，并且散热孔HO可以帮助使滤波器“C”产生的热量消散至外部。而且，壳体HU可以用于保护滤波器“C”不受外界影响。
此外，滤波器单元“F”的滤波器“C”可以以带通滤波器、带阻滤波器、低通滤波器、低阻滤波器、高通滤波器和高阻滤波器中的至少一种或多种的组合进行提供。滤波器“C”可以具有能够滤出由阻抗控制单元800产生的谐波分量的截止带。如图4所示，滤波器“C”可以为由电感器和可变电容器组成的电路构成，并且可以被配置为通过接地来去除第n次谐波(对于二次谐波为120MHz，对于三次谐波为180MHz)，第n次谐波可以为由阻抗控制单元800产生的60MHz的整数倍。也就是说，滤波器“C”可以滤出由阻抗控制单元800产生的谐波，以防止谐波被传送至作为导电部件的环电极732。此外，滤波器“C”可以被配置为滤出二次谐波和三次谐波中的至少一个谐波分量。例如，滤波器“C”可以被配置为滤出二次谐波或三次谐波、或同时滤出二次谐波和三次谐波。其原因是，四次谐波或更高次谐波的谐波分量对等离子体的密度或流动的影响非常小。
也就是说，由于提供了根据本发明构思的实施方案的滤波器单元“F”，所以可以将阻抗控制单元800可能产生的谐波分量过滤而不传送至环电极732，以使对控制等离子体的密度或流动的影响最小化。因此，能够使基板“W”的加工均匀性劣化的问题最小化。
此外，如上所述，随着对基板“W”进行等离子体处理，作为同轴电缆的射频电缆CA的阻抗可能由于劣化而改变。通常，射频电缆CA的阻抗可以指射频电缆CA在180MHz(60MHz的三次谐波)频率时的电抗。如上所述，这是因为四次谐波或更高次谐波的谐波对等离子体的密度或流动几乎没有影响。
下面的表1示出了没有安装本发明构思的滤波器单元“F”时的射频电缆CA在三次谐波(180MHz)的频率处的阻抗(更具体地，电抗)、与安装本发明构思的滤波器单元“F”时的射频电缆CA和滤波器“C”在三次谐波(180MHz)的频率处的阻抗(更具体地，电抗)对比的表格。
【表1】
Figure BDA0004030840890000141
当没有安装滤波器单元“F”时，射频电缆CA根据劣化程度可以具有不同的阻抗。例如，可以设置多个基板加工装置10，安装在多个基板加工装置10中的一者中的射频电缆CA的阻抗可以为112欧姆，并且安装在多个基板加工装置10中的另一者中的射频电缆CA的阻抗可以为311欧姆，并且安装在多个基板加工装置10中的又一者中的射频电缆CA的阻抗可以为470欧姆。在这种情况下，如图5所示，基板加工装置10之间的蚀刻速率可以彼此不同。在图5中，X轴表示距基板“W”中心的距离，并且Y轴表示对基板“W”上的膜的蚀刻速率。PA表示安装有阻抗为112欧姆的射频电缆CA的基板加工装置10中的蚀刻速率，PB表示安装有阻抗为311欧姆的射频电缆CA的基板加工装置10中的蚀刻速率，PC表示安装有阻抗为470欧姆的射频电缆CA的基板加工装置10中的蚀刻速率。当安装滤波器单元“F”时，从环电极732处观察，即使射频电缆CA的阻抗根据劣化程度而变化，滤波器“C”+射频电缆CA的差值也可以非常小。这是因为三次谐波分量被去除。例如，提供多个基板加工装置10，并且安装在基板加工装置10的任一者中的射频电缆CA+滤波器“C”的阻抗可以为55.08欧姆，安装在多个基板加工装置10中另一者中的射频电缆CA+滤波器“C”的阻抗可以为55.43欧姆，并且安装在多个基板加工装置10中又一者中的射频电缆CA+滤波器“C”的阻抗可以为55.18欧姆。在这种情况下，如图6所示，基板加工装置10之间的蚀刻速率的差异可以非常小。在图6中，X轴表示距基板“W”中心的距离，并且Y轴表示对基板“W”上的膜的蚀刻速率。RA表示安装有12欧姆阻抗的滤波器“C”+射频电缆CA的基板加工装置10中的蚀刻速率，RB表示安装有311欧姆阻抗的滤波器“C”+射频电缆CA的基板加工装置10中的蚀刻速率，并且RC表示安装有470欧姆阻抗的滤波器“C”+射频电缆CA的基板加工装置10中的蚀刻速率。也就是说，由于安装了滤波器“C”，即使基板加工装置10之间的射频电缆CA的劣化程度存在差异，也能够使基板加工装置10之间的蚀刻速率的偏差的发生最小化。
根据本发明构思的实施方案的基板加工方法可以以控制器900控制基板加工装置10的部件的方式来实现。该基板加工方法可以包括：通过气体供应单元300向腔室100的内部空间101供应工艺气体，并且通过激发工艺气体产生等离子体以加工基板“W”。
在这种情况下，通过调节与设置在基板“W”的边缘区域下方的环单元700电连接的阻抗控制单元800的可变电容器，可以调节输送至基板“W”的等离子体的密度或流动，并且设置于阻抗控制单元800与环单元700之间的滤波器单元“F”可以滤出由阻抗控制单元800产生的谐波，以防止谐波传送至环单元700的环电极732。
此外，滤波器“C”与阻抗控制单元800可以通过射频电缆CA彼此电连接，并且由滤波器“C”滤出的谐波可以为由阻抗控制单元800产生的射频信号的频率的三倍。
在上述实施例中，作为实施例，已经描述了导电部件为环单元700的环电极732，但是不限于此。例如，导电部件可以转变成各种配置，以用于调节输送至基板“W”的等离子体的流动或密度。
上述实施方案是为了帮助理解本发明构思而呈现的，其并不限制本发明的范围，并且应当理解的是，对上述实施方案的各种修改实施方案也包括在本发明构思的范围内。本发明构思中提供的附图仅是本发明构思的最佳实施方案。应当理解的是，本发明构思的技术保护范围应当由权利要求的技术理念确定，并且不限于权利要求的文字描述，而是实际上延伸到技术价值的等同发明构思。
根据本发明构思的实施方案，能够有效地加工基板。
此外，根据本发明构思的实施方案，能够改善通过等离子体对基板进行加工的均匀性。
此外，根据本发明构思的实施方案，能够在基板加工装置之间匹配基板加工程度。
此外，根据本发明构思的实施方案，即使当电缆的阻抗改变时，也能够改善对基板加工的均匀性。
本发明构思的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员能够从目前的说明书和附图中清楚地理解未提及的效果。
虽然已经参照实施方案描述了本发明构思，但对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可以做出各种改变和修改。因此，应当理解，以上实施方案不是限制性的，而是说明性的。

Claims (20)

1.一种基板加工装置，所述基板加工装置包括：
腔室，所述腔室具有内部空间；
支承单元，所述支承单元配置为在所述内部空间中支承基板；
环单元，当从上方观察时，所述环单元设置于所述支承单元的边缘区域上；
阻抗控制单元，所述阻抗控制单元电连接至所述环单元以控制所述基板的边缘区域中的等离子体的流动或密度；以及
滤波器单元，所述滤波器单元设置于所述环单元与所述阻抗控制单元之间。
2.根据权利要求1所述的基板加工装置，所述基板加工装置还包括：
电缆，所述电缆被配置为电连接所述滤波器单元和所述阻抗控制单元。
3.根据权利要求2所述的基板加工装置，其中，所述滤波器单元被配置为滤出由所述阻抗控制单元产生的谐波、以防止所述谐波传送至所述环单元。
4.根据权利要求3所述的基板加工装置，其中，所述滤波器单元被配置为滤出由所述阻抗控制单元产生的所述谐波中的三次谐波、以防止所述三次谐波传送至所述环单元。
5.根据权利要求3或4所述的基板加工装置，其中，所述滤波器单元包括：
壳体，所述壳体具有容纳空间；以及
滤波器，所述滤波器设置于所述容纳空间内、以滤出所述谐波。
6.根据权利要求5所述的基板加工装置，其中，所述壳体形成有消散所述内部空间中产生的热量的至少一个散热孔。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的基板加工装置，其中，所述阻抗控制单元包括：
射频电源，所述射频电源配置为向所述环单元发射射频信号；以及
阻抗控制电路，所述阻抗控制电路具有可变电容器，所述可变电容器用于控制在所述环单元上方产生的所述等离子体的流动或密度。
8.根据权利要求7所述的基板加工装置，其中，所述环单元包括：
边缘环，所述边缘环设置在所述基板的所述边缘区域的下方、和/或所述基板的所述边缘区域的外周边中；以及
耦合环，所述耦合环设置于所述边缘环的下方；
其中，所述阻抗控制单元电性连接至所述耦合环。
9.根据权利要求8所述的基板加工装置，其中，所述耦合环包括：
环电极，所述环电极电连接至所述阻抗控制单元；以及
绝缘体，所述绝缘体配置为围绕所述环电极并且由绝缘材料制成。
10.一种使用等离子体的基板加工装置，所述基板加工装置包括：
腔室，所述腔室具有内部空间；
支承单元，所述支承单元配置为在所述内部空间中支承所述基板；
电源单元，所述电源单元配置为在所述内部空间中产生所述等离子体；
导电部件，所述导电部件配置为调节传送至所述基板的所述等离子体的流动或密度；
阻抗控制单元，所述阻抗控制单元电连接至所述导电部件以调节用于控制传送至所述基板的所述等离子体的流动或密度的阻抗；以及
滤波器单元，所述滤波器单元设置于所述阻抗控制单元与所述导电部件之间。
11.根据权利要求10所述的基板加工装置，其中，所述阻抗控制单元包括：
射频电源，所述射频电源配置为向所述导电部件发射射频信号；以及
阻抗控制电路，所述阻抗控制电路配置为调节传送至所述基板的所述等离子体的密度。
12.根据权利要求11所述的基板加工装置，其中，所述滤波器单元被配置为滤出信号，所述信号所具有的频率为由所述射频电源发射的所述射频信号的频率的整数倍。
13.根据权利要求12所述的基板加工装置，其中，所述滤波器单元被配置为滤出信号，所述信号所具有的频率为由所述射频电源发射的所述射频信号的频率的三倍。
14.根据权利要求13所述的基板加工装置，所述基板加工装置还包括：
射频电缆，所述射频电缆配置为电连接所述滤波器单元和所述阻抗控制单元。
15.根据权利要求10所述的基板加工装置，其中，所述滤波器单元包括：
壳体，所述壳体具有容纳空间；以及
滤波器，所述滤波器设置于所述容纳空间中、以滤出由所述阻抗控制单元产生的谐波，使其不被传输至所述导电部件。
16.根据权利要求15所述的基板加工装置，其中，所述壳体形成有将由所述滤波器产生的热量消散至外部的至少一个散热孔。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的基板加工装置，所述基板加工装置还包括环单元，所述环单元设置于所述支承单元的边缘区域且具有所述导电部件。
18.根据权利要求17所述的基板加工装置，其中，所述环单元包括边缘环，所述边缘环配置为当从上方观察时、围绕所述基板的边缘区域或所述基板的所述边缘区域的外周边；
其中，所述导电部件具有环形形状并且设置于所述边缘环的下方。
19.一种基板加工方法，所述基板加工方法包括：
向腔室的内部空间供应工艺气体，并且通过激发所述工艺气体来产生等离子体以加工所述基板；
通过调节阻抗控制单元的可变电容器来调节传送至所述基板的所述等离子体的密度或流动，所述阻抗控制单元电连接至设置于所述基板的边缘区域下方的环单元；
通过滤波器滤出由所述阻抗控制单元产生的谐波、以防止所述谐波被传送至所述环单元，所述滤波器设置在所述阻抗控制单元与所述环单元之间。
20.根据权利要求19所述的基板加工方法，其中，所述滤波器与所述阻抗控制单元通过射频电缆彼此连接，并且由所述滤波器滤出的所述谐波所具有的频率为由所述阻抗控制单元产生的射频信号的频率的三倍。
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