TWI792312B - 靜電卡盤、基板處理裝置以及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種靜電卡盤、基板處理裝置以及基板處理方法。本發明在上側的卡盤主體和下側的卡盤底座之間配置利用導熱流體的導熱層，只是將卡盤主體放置於卡盤底座上以卡盤主體與導熱層物理接觸，因此導熱層在高溫條件下也能够無損壞且穩定地執行導熱，爲了維護，能够將卡盤主體從卡盤底座容易地分離。

Description

靜電卡盤、基板處理裝置以及基板處理方法
本發明的實施例涉及用於保持晶圓（wafer）等基板的靜電卡盤（ESC）、具備該靜電卡盤的基板處理裝置以及利用該基板處理裝置的基板處理方法。
在爲了製造半導體等而執行蝕刻製程等基板處理製程的期間，經常將靜電卡盤用作將基板的位置固定的目的。
通常，靜電卡盤包括透過靜電力卡緊基板的上側的卡盤主體、支承卡盤主體的下側的卡盤底座以及位於卡盤主體和卡盤底座之間的粘接層（bonding layer），從而具有卡盤主體和卡盤底座透過粘接層彼此結合的結構。粘接層提供爲矽膠（silicone）。
這樣的靜電卡盤由於粘接層在材質特性上在約150℃以上的溫度下受到損壞，存在高溫條件下導熱效率降低或無法使用的問題。
另外，卡盤主體結合於卡盤底座這一點，難以將卡盤主體從卡盤底座分離，由此存在維護困難的問題。
專利文獻0001：韓國專利授權公告第10-1430745號（2014.09.23）。
專利文獻0002：韓國公開專利公報第10-2016-0148093號（2016.12.26）。
本發明的實施例的目的在於提供能够在高溫條件下穩定地使用的靜電卡盤、具備其的基板處理裝置等。
本發明的實施例的目的在於提供一種在維護方面有利的靜電卡盤、具備其的基板處理裝置等。
所要解决的課題不限於此，通常的技術人員能够從下面的記載明確地理解未提及的其它課題。
根據本發明的實施例，可提供一種靜電卡盤，包括：卡盤主體，位於上側，並將基板透過靜電力卡緊；卡盤底座，位於下側，並用於調節所述卡盤主體的溫度；以及導熱層，配置於所述卡盤主體和所述卡盤底座之間並利用導熱流體。
所述導熱層可構成爲在所述卡盤主體和所述卡盤底座之間提供容納所述導熱流體的導熱空間。
所述導熱層可包括在所述卡盤主體和所述卡盤底座之間介於外側區域的環形的外密封墊（outer seal），從而在所述卡盤主體和所述卡盤底座之間形成間隙，並且提供透過所述卡盤主體、所述卡盤底座以及所述外密封墊所限定的所述導熱空間。
所述外密封墊可具有與所述導熱空間連通而被導入所述導熱流體的中空。
所述外密封墊可包含耐熱性材質。
根據本發明的實施例的靜電卡盤還可包括：密封墊保護部件，覆蓋所述外密封墊。
可與所述導熱空間連接有導熱流體供應管道。另外，可與所述導熱空間連接有導熱流體回收管道。
根據本發明的實施例，可提供一種靜電卡盤，包括：卡盤主體，位於上側，並將基板透過靜電力卡緊；卡盤底座，位於下側，並用於調節所述卡盤主體的溫度；以及導熱層，配置於所述卡盤主體和所述卡盤底座之間並利用導熱流體，所述卡盤主體在所述卡盤底座上放置成與所述導熱層物理接觸。具體地，所述卡盤主體可僅依賴於自重而放置在所述卡盤底座上而與配置在所述卡盤主體與所述卡盤底座之間的所述導熱層物理接觸。所述導熱層可提供於所述卡盤底座的上方。
在僅依賴於自重而放置在所述卡盤底座上而與所述導熱層物理接觸的所述卡盤主體的下方可提供向下方延伸的嵌件，在所述卡盤底座設置有被插入所述嵌件的對位空間，所述導熱層具有供所述嵌件穿過的貫通空間。可以是，所述嵌件具有被導入電源線的空洞。
在此，所述導熱層可包括在所述卡盤主體和所述卡盤底座之間分別介於相對靠近所述貫通空間周圍的內側區域以及相對遠離所述貫通空間周圍的外側區域的環形的內密封墊（inner seal）以及環形的外密封墊（outer seal），從而在所述卡盤主體和所述卡盤底座之間形成間隙，並且提供透過所述卡盤主體、所述卡盤底座、所述內密封墊以及所述外密封墊所限定且容納所述導熱流體的導熱空間。
根據本發明的實施例的靜電卡盤還可包括：卡盤加壓單元，使得僅依賴於自重而放置的所述卡盤主體以及所述卡盤底座保持爲針對所述導熱層緊貼的狀態。
根據本發明的實施例的靜電卡盤還可包括：卡盤升降單元，使得僅依賴於自重而放置的所述卡盤主體相對於所述卡盤底座在上下方向上移動。所述卡盤升降單元可使所述卡盤主體向下側移動而使所述卡盤主體緊貼於所述導熱層。
所述卡盤底座可包括加熱元件和冷却元件中的至少任一個。
所述導熱流體可以是惰性氣體。所述惰性氣體可以是氦氣。
根據本發明的實施例，可提供一種基板處理裝置，包括：製程腔室，提供基板處理空間；以及靜電卡盤，配置於所述基板處理空間，所述靜電卡盤包括：卡盤主體，位於上側，並將基板透過靜電力卡緊；卡盤底座，位於下側，並用於調節所述卡盤主體的溫度；以及導熱層，配置於所述卡盤主體和所述卡盤底座之間並利用導熱流體。
在根據本發明的實施例的基板處理裝置中，所述卡盤主體可僅依賴於自重而放置在所述卡盤底座上而與配置在所述卡盤主體與所述卡盤底座之間的所述導熱層物理接觸。
在此，在僅依賴於自重而放置的所述卡盤主體的下方可提供有向下方延伸的嵌件，所述卡盤底座具有供所述嵌件貫通所述導熱層而插入對位空間。
另外，根據本發明的實施例的基板處理裝置還可包括：卡盤加壓單元，使所述卡盤主體和所述卡盤底座保持爲針對所述導熱層緊貼的狀態。
在此，所述對位空間可提供爲將所述卡盤底座在上下方向上貫通的孔洞，所述嵌件提供爲穿過所述對位空間的長度。而且，所述卡盤加壓單元可包括：輔助板，配置於所述卡盤底座的下方並連接於所述嵌件的下方；以及施壓力産生裝置，對所述輔助板向下側方向施加力。
另一方面，根據本發明的實施例的基板處理裝置還可包括使所述卡盤主體相對於所述卡盤底座在上下方向上移動的卡盤升降單元，以替代所述卡盤加壓單元。爲此，所述對位空間可提供爲將所述卡盤底座在上下方向上貫通的孔洞，所述嵌件提供爲穿過所述對位空間的長度。而且，可以是，所述卡盤升降單元連接於所述嵌件的下方。
根據本發明的實施例，可提供一種基板處理裝置，包括：製程腔室，提供基板處理空間；基板支承組件，配置於所述基板處理空間；以及電漿發生器，用於向所述基板處理空間産生電漿，所述基板支承組件包括：靜電卡盤，包括：卡盤主體，位於上側，並將基板透過靜電力卡緊，卡盤底座，位於下側，並被施加高頻電力且用於調節所述卡盤主體的溫度；以及導熱層，配置於所述卡盤主體和所述卡盤底座之間並構成爲提供容納導熱流體的導熱空間；聚焦環，配置於所述卡盤主體的周圍並提供成環繞所述基板；以及導熱流體供應單元，具有：第一壓力控制器，向所述導熱空間以及所述基板和所述卡盤主體之間分別供應導熱流體，並控制供應到所述導熱空間中的所述導熱流體的壓力；以及第二壓力控制器，控制供應到所述基板和所述卡盤主體之間的所述導熱流體的壓力，所述卡盤主體包括用於加熱所述基板的加熱器，所述卡盤底座包括供用於冷却所述基板的冷却流體流動的冷却流路。
根據本發明的實施例，可提供一種基板處理方法，利用如上所述那樣構成的基板處理裝置，在處理所述基板的期間，透過所述第一壓力控制器控制所述導熱空間的所述導熱流體的壓力，透過所述第二壓力控制器控制所述基板和所述卡盤主體之間的所述導熱流體的壓力。
在此，在透過所述卡盤主體卡緊所述基板之前，可透過所述第一壓力控制器將所述導熱空間的所述導熱流體的壓力恒定地控制在要求的水平。
而且，在透過所述卡盤主體卡緊所述基板之後，可透過所述第二壓力控制器控制所述基板和所述卡盤主體之間的所述導熱流體的壓力，在如此透過所述第二壓力控制器控制所述基板和所述卡盤主體之間的所述導熱流體的所述壓力的期間，透過所述第一壓力控制器將所述導熱空間的所述導熱流體的所述壓力恒定地控制在要求的水平。
另外，在對被卡緊的所述基板解除卡緊的期間，也可透過所述第一壓力控制器將所述導熱空間的所述導熱流體的所述壓力恒定地控制在要求的水平。
課題的解决方案透過下面說明的實施例、附圖等會更變得具體且明確。另外，可以追加提出除下面提及的解决方案之外的各種解决方案。
根據本發明的實施例，卡盤主體和卡盤底座之間的導熱層構成爲利用導熱流體執行卡盤主體和卡盤底座間導熱，因此即使在高溫條件下也能够透過導熱流體穩定地執行卡盤主體和卡盤底座間導熱，由此能够進一步提高基板處理製程的可靠性。
根據本發明的實施例，導熱層無粘接功能地執行導熱功能，卡盤主體無約束地僅靠自重置於卡盤底座上並與導熱層物理接觸，因此若抬起卡盤主體則能够將卡盤主體從卡盤底座分離，從而能够更方便地執行卡盤底座的維護。
發明的效果不限於此，通常的技術人員能够從本說明書以及所附圖式明確地理解未提及的其它效果。
以下，參照所附圖式來說明本發明的優選實施例。作爲參考，在爲了說明本發明的實施例而參照的附圖中，構成要件的大小、線的厚度等有時爲了便於理解而稍微誇張表示。另外，用於說明本發明的實施例的術語是主要考慮本發明中的功能所定義的，可能根據使用者、操作者的意圖、慣例等而不同。因此，基於貫穿本說明書整體的內容來解釋術語比較合理。
根據本發明的靜電卡盤可以在爲了製造半導體、平板顯示器（flat panel display，FPD）等而用於對晶圓、玻璃（glass）等的基板進行處理的各種基板處理裝置中應用。所以，具備根據本發明的靜電卡盤的基板處理裝置可以是作爲基板處理製程執行蝕刻、去膠（ashing）、沉積、清洗等製程的裝置，但是本發明的實施例主要示出利用電漿的類型的基板處理裝置中執行蝕刻製程的乾式蝕刻裝置（dry etcher）。
根據本發明的第一實施例的基板處理裝置的結構示出於圖1。參照圖1，根據本發明的第一實施例的基板處理裝置構成爲作爲利用電漿對基板5進行的處理製程而執行蝕刻製程，爲此，包括製程腔室100、基板支承組件（substrate support assembly）10、噴頭600（shower head）、製程氣體供應單元700、電磁場形成單元以及緩衝單元（baffle unit）800。製程氣體供應單元700供應要向製程腔室100的內部提供的製程氣體，電磁場形成單元在製程腔室100的內部形成電磁場而將提供到製程腔室100的內部的製程氣體激發成電漿狀態。
製程腔室100提供可與外部隔斷的基板處理空間111，在基板處理空間111中透過電漿處理基板5。製程腔室100包括腔室主體110。腔室主體110形成爲在內部具有基板處理空間111。腔室主體110可以由金屬構成。例如，腔室主體110的材質可以是鋁（Al）。這樣的腔室主體110可以接地。
在腔室主體110的壁設置有與基板處理空間111連通的至少一個基板出入口112，基板5透過基板出入口112向基板處理空間111搬入或從基板處理空間111搬出。基板出入口112可以透過出入口開閉單元120進行開閉。
在腔室主體110的底部設置有與基板處理空間111連通的至少一個排氣口（exhaust port）113，與排氣口113接通有執行排氣作用的排氣單元130。排氣單元130可以包括與排氣口113連接的排氣管道以及與排氣管道連接的真空泵（vacuum pump）。透過排氣單元130的排氣作用，可以將基板處理空間111减壓而在真空氛圍下執行基板處理製程，可以將在執行基板處理製程的過程中産生的副産物或殘留在基板處理空間111中的氣體排出到外部。
在腔室主體110的內表面可以提供內襯（liner）140。透過內襯140，可以保護腔室主體110的內表面免受在執行基板處理製程的過程中産生的副産物、殘留在基板處理空間111中的氣體等的影響。例如，內襯140可以在腔室主體110的內壁沿著腔室主體110的內壁提供，可以在與基板出入口112對應的部分設置與基板出入口112連通而容許基板5的搬入和搬出的開口。
基板支承組件10設置於腔室主體110的內部。基板支承組件10配置於基板處理空間111的下方區域，並支承基板5。基板支承組件10可以位於從腔室主體110的底部向上側隔開的高度。基板支承組件10包括靜電卡盤11、下蓋13、絕緣部件14以及連接體15。
在圖2至圖4中示出靜電卡盤11。參照圖2至圖4，靜電卡盤11包括將基板5利用靜電力卡緊的上側的卡盤主體200、支承卡盤主體200的下側的卡盤底座300以及介於卡盤主體200和卡盤底座300之間的導熱層400。
卡盤主體200提供放置基板5的支承上面。卡盤底座300包括用於透過卡盤主體200的溫度調節來調節基板5的溫度的冷却元件310。導熱層400利用導熱流體執行卡盤主體200和卡盤底座300間的導熱，從而即使在基板處理製程中基板處理空間111因電漿等上升到高溫也能够穩定地執行導熱。
卡盤主體200由非導電性材質構成。卡盤主體200在卡盤底座300上無約束地僅依賴於自重放置且僅依賴於自重保持而與導熱層400物理接觸。即，卡盤主體200與導熱層400以單純接觸的狀態保持。所以，若將卡盤主體200向上側抬起，則卡盤主體200與卡盤底座300分離，當在卡盤主體200因長期使用等而發生污染、損壞等時，可以便利地執行能够容易地更換卡盤主體200等的靜電卡盤11的維護。
在卡盤主體200的下方提供有向下延伸的嵌件510，在卡盤底座300設置有被插入嵌件510的對位空間305，導熱層400具有供嵌件510穿過的貫通空間405。嵌件510可以配置於卡盤主體200的下方中央。對位空間305形成爲與嵌件510對應，容許卡盤主體200的上下方向移動但限制卡盤主體200的側方向移動，從而引導能够將卡盤主體200準確地設置到卡盤底座300的上側。
在圖2中示出對位空間305提供爲在卡盤底座300沿著上下方向貫通的孔洞形狀，但是根據嵌件510的長度，也可以將對位空間305提供爲向下側凹陷的槽形狀。
嵌件510可以包括金屬材質，並透過硬焊（brazing）結合於卡盤主體200的下方。例如，可以透過如下方式來執行硬焊，即，在由非導電性材質形成的卡盤主體200的下方，在要結合嵌件510的部分沉積金屬膜之後，在金屬膜和嵌件510之間插入金屬材質的填料並加熱被插入的填料而使其熔融，之後冷却被熔融的填料來形成粘結層。
導熱層400提供於卡盤底座300的上方並被定位。導熱層400構成爲在卡盤主體200和卡盤底座300之間提供用於容納導熱流體的導熱空間410，並包括用於提供氣密性的密封墊（seal）。密封墊介於卡盤主體200和卡盤底座300之間，將卡盤主體200從卡盤底座300向上側隔開大致密封墊厚度而在卡盤主體200和卡盤底座300之間形成與貫通空間405連通且周圍開放的間隙。例如，導熱層400作爲這樣的密封墊包括內密封墊（inner seal）420和外密封墊（outer seal）430。作爲另一例，與圖示不同，導熱層400也可以僅包括外密封墊430。
內密封墊420和外密封墊430都形成爲環形。內密封墊420由於其大小比外密封墊430小而可以位於外密封墊430的內側。內密封墊420在卡盤主體200和卡盤底座300之間介於與嵌件510所穿過的貫通空間405的周圍相對靠近的內側區域而執行氣密作用，外密封墊430執行介於與貫通空間405的周圍相對遠離的外側區域的氣密作用。導熱層400將由這樣的內密封墊420和外密封墊430以及卡盤主體200和卡盤底座300所限定的空間提供爲導熱空間410。容納在導熱空間410中的導熱流體被內密封墊420防止向貫通空間405側泄露，並被外密封墊430防止向間隙（卡盤主體和卡盤底座之間）周圍側泄露。當不提供內密封墊420時，導熱層400也可以將被外密封墊430、卡盤主體200、卡盤底座300以及嵌件510限定的空間提供爲導熱空間410。
在圖5中示出有內密封墊420。參照圖5，內密封墊420包括上面與卡盤主體200的下面接觸的環形的上部件421、配置成與上部件421隔開上下間隔相對且下面與卡盤底座300的上面接觸的環形的下部件422、將上部件421的內側和下部件422的內側連接的環形的連接部件423，從而具有在內部設置有環形的中空424且在上部件421的外側和下部件422的外側之間設置有將中空424與導熱空間410連通的連接開口425的結構。內密封墊420可以是上部件421、下部件422以及連接部件423爲一體式。內密封墊420是下部件422透過粘著部件426結合於卡盤底座300而被定位。內密封墊420以及粘著部件426由對在基板處理製程中産生的高溫能够充分耐熱的耐熱性材質形成。例如，內密封墊420可以包含耐熱性、耐久性、彎曲彈性模量等優異的聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）材質。
圖6中示出外密封墊430。參照圖6，外密封墊430包括上面與卡盤主體200的下面接觸的環形的上部件431、配置成與上部件431隔開上下間隔相對且下面與卡盤底座300的上面接觸的環形的下部件432、將上部件431的外側和下部件432的外側連接的環形的連接部件433，從而具有在內部設置有環形的中空434且在上部件431的內側和下部件432的內側之間設置有將中空434與導熱空間410連通的連接開口435的結構。外密封墊430可以是上部件431、下部件432以及連接部件433爲一體式。外密封墊430是下部件432透過粘著部件436結合於卡盤底座300而被定位。外密封墊430以及粘著部件436由對在基板處理製程中産生的高溫能够充分耐熱的耐熱性材質形成。例如，外密封墊430可以包含耐熱性、耐久性、彎曲彈性模量等優異的聚四氟乙烯（PTFE）材質。
與導熱空間410連接有導熱流體供應單元。導熱流體供應單元可以向導熱空間410以按照設定控制的量提供導熱流體，並可以將被供應的導熱流體從導熱空間410以按照設定控制的量回收。另外，由此從導熱空間410排出使用過的導熱流體並將新的導熱流體向導熱空間410繼續供應而能够防止導熱層400的導熱效率降低。導熱流體可以是氣體。具體地，導熱流體可以包括惰性氣體。作爲一例，惰性氣體可以包括氦氣（He）。
參照圖3，導熱流體供應單元可以包括導熱流體供應源325、第一壓力控制器415、第一導熱流體供應管道416以及第一粗抽管道（first roughing line）417。第一壓力控制器415可以從導熱流體供應源325接收導熱流體的供應，並可以將接收供應的導熱流體的一部分或者全部透過第一粗抽管道417向排氣單元130提供並排出。第一粗抽管道417可以連接於第一壓力控制器415和排氣單元130之間。第一壓力控制器415可以將來自導熱流體供應源325的導熱流體的一部分或者全部透過第一導熱流體供應管道416向導熱空間410供應。導熱流體供應單元還包括從導熱空間410回收導熱流體的導熱流體回收管道419，導熱流體回收管道419連接於導熱空間410和第一壓力控制器415之間，從而能够在執行基板處理製程的期間將導熱流體向導熱空間410連續供應，透過第一壓力控制器415對導熱流體的供應流量以及回收流量的控制而能够將導熱空間410的導熱流體的壓力適當地調整爲基板處理製程所要求的水平。透過導熱流體回收管道419從導熱空間410向第一壓力控制器415提供的導熱流體可以在排氣單元130的作用下沿著第一粗抽管道417向基板處理空間111的外部排出。
透過導熱流體供應單元向導熱空間410供應的流體填充於導熱空間410，還透過內密封墊420和外密封墊430的連接開口425、435向內密封墊420和外密封墊430的中空424、434導入而填充中空424、434。填充到內密封墊420和外密封墊430的中空424、434中的導熱流體將內密封墊420與外密封墊430的上部件421、431及下部件422、432向彼此隔開的方向加壓而提高內密封墊420和外密封墊430帶來的氣密性。
靜電卡盤11還包括保護外密封墊430免受在基板處理製程中産生的電漿等的影響的密封墊保護部件550。密封墊保護部件550配置於外密封墊430的外側並呈環形形成來覆蓋外密封墊430。密封墊保護部件550可以提供爲墊帶、密封墊（seal）等形態。
卡盤主體200可以提供爲具有透過介電物質（dielectric substance）放置基板5的支承上面的板狀。卡盤主體200包括卡盤電極210以及加熱元件220。
卡盤電極210提供於卡盤主體200的內部，並透過卡盤電源線217與卡盤電源215電連接。卡盤電源215可以包括直流電源。在卡盤電極210和卡盤電源215之間可應用卡盤電源開關216，卡盤電極210和卡盤電源215透過卡盤電源開關216的接通（on）、斷開（off）工作而相互電連接或解除相互電連接。若卡盤電源開關216工作爲接通，則在基板5和卡盤電極210之間産生靜電力，基板5可以被所産生的靜電力卡緊於卡盤主體200。
作爲加熱元件220的加熱器提供於卡盤主體200的內部。加熱器220可以配置於卡盤電極210的下方。加熱器220透過加熱器電源線237與加熱器電源235電連接。加熱器220可以構成爲阻抗來自加熱器電源235電流來産生熱。加熱器220可以包括螺旋線圈。在加熱器220和加熱器電源235之間可以應用加熱器電源開關236。加熱器220和加熱器電源235可以透過加熱器電源開關236的接通、斷開工作而相互電連接或解除相互電連接。若加熱器電源開關236工作爲接通，則在加熱器220中産生熱，所産生的熱通過卡盤主體200向基板5傳遞，基板5可以透過所傳遞的熱而保持在基板處理製程所需的溫度。所以，加熱器220構成基板加熱單元。
卡盤底座300可以包括金屬板。根據一例，卡盤底座300可以整體由金屬板提供。卡盤底座300透過高頻電源線337與作爲電源産生高頻電力的高頻電源335電連接。高頻電源335可以提供爲RF電源。在卡盤底座300和高頻電源335之間可應用高頻電源開關336，卡盤底座300和高頻電源335透過高頻電源開關336的接通、斷開工作而相互電連接或解除相互電連接。若高頻電源開關336工作爲接通，則卡盤底座300從高頻電源335接收高頻電力的供應。所以，卡盤底座300可以以構成電磁場形成單元的下電極發揮功能。
冷却元件310應用於卡盤底座300的內部，並提供爲供冷却流體流動的冷却流路。冷却流路310通過冷却流體供應管道317與冷却流體供應源315連接。在冷却流體供應源315或者冷却流體供應管道317中設置有冷却冷却流體的冷却器。在冷却流體供應管道317中可以設置有開閉閥316。供應到冷却流路310的冷却流體可冷却卡盤底座300，卡盤底座300被冷却流體冷却並與卡盤主體200一起冷却基板5而將基板5保持在製程所需的溫度。雖未圖示，冷却流體可以沿著冷却流體回收管道從冷却流路310回收到冷却流體供應源315。
在卡盤主體200中設置有向放置於卡盤主體200的基板5的下面供應導熱流體的多個上供應路201。上供應路201提供爲彼此隔開且將卡盤主體200向上下方向貫通的形狀。在卡盤底座300中設置有多個下供應路301。下供應路301提供爲從卡盤底座300的內部向卡盤底座的上面延伸的形狀，並設置有與上供應路201對應的數量以及設置於與上供應路201對應的位置而與上供應路201連接。在卡盤底座300的內部中設置有連接下供應路301的分配流路302。在上供應路201和下供應路301之間的每個中可以介有提供氣密性的密封部件。密封部件可以應用於下供應路301的上端側。
參照圖3，分配流路302透過第二導熱流體供應管道326與導熱流體供應源325連接。如前面所提及那樣，導熱流體可以包括惰性氣體，惰性氣體可以包括氦氣。在基板5卡緊在卡盤主體200上之前，第二壓力控制器329可以從導熱流體供應源325接收導熱流體的供應，可以將導熱流體透過第二粗抽管道328向排氣單元130提供並排出。第二粗抽管道328可以連接於第二壓力控制器329和排氣單元130之間。若基板5卡緊於卡盤主體200，則第二壓力控制器329可以將來自導熱流體供應源325的導熱流體透過第二導熱流體供應管道326向分配流路302供應。導熱流體依次經由下供應路301和上供應路201而向基板5的下面供應。另外，導熱流體可以透過第二粗抽管道328還向排氣單元130流動。供應到基板5的下面的導熱流體可以起到將從電漿傳遞到基板5的熱向靜電卡盤11傳遞的媒介體作用。例如，第二壓力控制器329可以控制向基板5的下面供應的導熱流體的壓力。爲了將基板5解除卡緊，第二壓力控制器329可以將提供到基板5的下面的導熱流體透過上供應路201、下供應路301、第二導熱流體供應管道326以及排出管道（dump line）327向排氣單元130排出。在基板5的下面殘存的導熱流體可以透過排出管道327向排氣單元130排出或回收。
另一方面，分配流路302也可以透過第二導熱流體供應管道326連接於與導熱流體供應源325不同的另一導熱流體供應源325。
卡盤主體200以放置基板5的支承上面比基板5小的大小形成，被卡盤主體200支承的基板5的邊緣區域可以位於支承上面的外側。在卡盤主體200的周圍中可以配置有聚焦環（focus ring）12。聚焦環12可以具有臺階以上面外側部分比上面內側部分高。聚焦環12的上面內側部分位於與卡盤主體200的支承上面相同的高度。聚焦環12的上面內側部分支承基板5中從卡盤主體200的支承上面脫離的邊緣區域。聚焦環12的上面外側部分提供爲環繞基板5。聚焦環12控制電磁場以在基板5的整個區域中均勻分布電漿的密度。所以，跨基板5的整個區域均勻形成電漿，能够更均勻地蝕刻基板5。
下蓋13配置於靜電卡盤11的下側。下蓋13構成基板支承組件10的下端部分。下蓋13位於從腔室主體110的底部向上側隔開處。下蓋13在內部形成有上方開放的空間。下蓋13的底面可以由金屬材質提供。
絕緣部件14配置於靜電卡盤11和下蓋13之間。絕緣部件14覆蓋下蓋13的開放的上方。絕緣部件14包含絕緣體。絕緣部件14將卡盤底座300和下蓋13電絕緣。
連接體15連接下蓋13的外部和腔室主體110的壁而在腔室主體110的內部中支承基板支承組件10，並將下蓋13接地。連接體15可以具備多個，並沿著下蓋13的周圍間隔設置成彼此隔開。
連接體15提供爲具有空內部的結構。與導熱空間410連接的第一導熱流體供應管道416及導熱流體回收管道419、與冷却流路310連接的冷却流體供應管道317及冷却流體回收管道、與分配流路302連接的第二導熱流體供應管道326、與卡盤電極210連接的卡盤電源線217、與加熱器220連接的加熱器電源線237、與卡盤底座300連接的高頻電源線337等可以透過連接體15的空內部向下蓋13的內部導入。另外，如此導入的管道可以穿過絕緣部件14之後通過嵌件510向靜電卡盤11的內部導入。爲此，嵌件510可以具有向內部被導入管道的空洞511在上下方向上設置的結構。
噴頭600設置於腔室主體110的頂棚側。噴頭600在基板處理空間111的上方區域配置成與靜電卡盤11相對。噴頭600將來自製程氣體供應單元700的製程氣體向基板處理空間111噴出。噴頭600包括淋浴板610以及支承部件620。
淋浴板610位於從腔室主體110的頂棚向下側隔開的高度處。淋浴板610具有將製程氣體向下側噴出的噴口611。噴口611可以形成爲將淋浴板610向上下方向貫通的形狀，並提供爲能够向基板處理空間111均勻供應製程氣體的數量以及結構。淋浴板610包含金屬材質。爲了防止電漿引起産生電弧，可以對淋浴板610的表面選擇性或者整體地實施陽極化處理。這樣的淋浴板610與作爲電源産生高頻電力的高頻電源電連接或接地。所以，淋浴板610可以作爲構成電磁場形成單元的上電極發揮功能。
支承部件620以安裝於腔室主體110的頂棚的狀態支承淋浴板610的邊緣部分。支承部件620形成爲隔斷腔室主體110的頂棚和淋浴板610的上面之間的周圍。支承部件620可以由非金屬材質構成。
製程氣體供應單元700向基板處理空間111提供製程氣體。製程氣體供應單元700包括製程氣體供應源710、製程氣體供應噴嘴720、製程氣體供應管道730以及流量控制閥740。製程氣體供應噴嘴720在腔室主體110的頂棚設置成具有與噴頭600連接的結構而向噴頭600供應製程氣體。製程氣體供應管道730連接製程氣體供應源710和製程氣體供應噴嘴720。流量控制閥740設置於製程氣體供應管道730。透過製程氣體供應管道730向製程氣體供應噴嘴720提供的製程氣體流量可以透過流量控制閥740來調節。
電磁場形成單元與噴頭600以及製程氣體供應單元700一起構成電漿發生器。電磁場形成單元包括在基板處理空間111上下配置成彼此平行的上電極和下電極，從而構成爲將電漿透過CCP（capacitive coupled plasma，電容耦合電漿）方式産生。上電極可以提供爲淋浴板610，下電極可以提供爲卡盤底座300。與此不同，電磁場形成單元可以構成爲將電漿透過ICP（inductively coupled plasma，電感耦合電漿）方式産生，爲此可以包括天線。
緩衝單元800可以包括擋板。擋板可以沿著基板支承組件10的周圍設置並配置在腔室主體110的壁和靜電卡盤11的周圍之間。在擋板中可以形成有製程氣體穿過孔洞。供應到基板處理空間111中的製程氣體可以穿過擋板的製程氣體穿過孔洞而向排氣口113排出。基板處理空間111中的製程氣體流動可以根據擋板以及製程氣體穿過孔洞的形狀等來控制。
另一方面，根據本發明的第一實施例的基板處理裝置可以還包括使卡盤主體200和卡盤底座300以與導熱層400緊貼的狀態保持的卡盤加壓單元。雖未圖示，卡盤加壓單元可以包括應用於卡盤主體200而增加卡盤主體200自重的重物（weight）。透過重物，將卡盤主體200針對卡盤底座300加壓而加强卡盤主體200和卡盤底座300針對導熱層400的接觸壓力，從而可以使卡盤主體200和卡盤底座300更緊密地緊貼於導熱層400。優選的是，在執行基板處理製程的期間，導熱空間410的內壓透過第一壓力控制器415保持在導熱流體不泄露的水平。若應用重物，則可以提高卡盤主體200針對導熱層400的施壓力，由此可以將導熱空間410的內壓保持在更高壓而提高導熱流體帶來的導熱效率。
根據本發明的第二實施例的基板處理裝置的結構概要示出於圖7以及圖8。如圖7以及圖8所示，當與本發明的第一實施例比較時，根據本發明的第二實施例的基板處理裝置構成爲卡盤加壓單元910利用汽缸等施壓力産生裝置912，加强卡盤主體200和卡盤底座300針對導熱層400的接觸壓力而使卡盤主體200和卡盤底座300保持爲緊貼於導熱層400的狀態，僅在此方面不同，其它結構以及作用都相同。關於此如下。
嵌件510將卡盤底座300以及絕緣部件14在上下方向上依次貫通而下端部分位於下蓋13的內部。卡盤加壓單元910包括輔助板911和施壓力産生裝置912。輔助板911在下蓋13的內部配置成與卡盤底座300相對，並連接於嵌件510的下端部分。施壓力産生裝置912可以對輔助板911向下側方向施加力而將卡盤主體200向卡盤底座300加壓。
作爲一例，施壓力産生裝置912可以包括配置在輔助板911和卡盤底座300之間的氣壓式或者油壓式的汽缸。汽缸可以一側支承於輔助板911而另一側支承於絕緣部件14。若汽缸伸長，則在絕緣部件14和輔助板911中向絕緣部件14和輔助板911彼此隔開的方向施加力。所以，以嵌件510作爲介質在與輔助板911連接的卡盤主體200中向下側方向作用有力，在卡盤底座300中向上側方向作用有力，從而卡盤主體200和卡盤底座300可以對中間的導熱層400加壓（參照圖8）。當然，若汽缸收縮，則解除卡盤主體200和卡盤底座300針對導熱層400的加壓（參照圖7）。
作爲另一例，也可以彈簧等彈性部件以壓縮的狀態介於在輔助板911和卡盤底座300之間而替代汽缸，也可以應用具有透過馬達伸縮的滾珠螺桿的裝置。當除去絕緣部件14時，施壓力産生裝置912可以支承於卡盤底座300的下面。當除去下蓋13時，施壓力産生裝置912可以提供於腔室主體110的底部與靜電卡盤11之間。
嵌件510可以可分離地結合於輔助板911。所以，若將嵌件510與輔助板911分離，抬起卡盤主體200，則卡盤主體200可以與卡盤底座300分離。
根據本發明的第三實施例的基板處理裝置的結構概要示出於圖9以及圖10。如圖9以及圖10所示，當與本發明的第一實施例或者第二實施例比較時，根據本發明的第三實施例的基板處理裝置應用卡盤升降單元950而替代卡盤加壓單元，僅在此方面不同，其它結構以及作用都相同。關於此如下。
嵌件510將卡盤底座300以及絕緣部件14在上下方向上依次貫通而下端部分位於下蓋13的內部。卡盤升降單元950設置於下蓋13的內部而連接於嵌件510的下端部分。卡盤升降單元950既可以包括利用氣壓或油壓的汽缸，也可以包括將馬達的旋轉運動轉換爲直線運動並向嵌件510傳遞的傳動裝置。
若卡盤主體200透過卡盤升降單元950上升，則卡盤主體200從卡盤底座300向上側隔開（參照圖9）。可以在卡盤主體200上升之前，切斷來自導熱層400的導熱流體的供應，從導熱層400回收導熱流體。若卡盤主體200從卡盤底座300隔開，則可以當在冷却卡盤主體200之後用卡盤主體200內加熱器進行加熱時，更迅速地加熱卡盤主體200。
若卡盤主體200透過卡盤升降單元950下降，則卡盤主體200被放置於卡盤底座300上，在卡盤主體200和卡盤底座300之間的間隙提供構成導熱層400的導熱空間。當使卡盤主體200下降時，卡盤升降單元950可以設置成使卡盤主體200緊貼於導熱層400（參照圖10）。
另一方面，卡盤升降單元950可以與嵌件510可分離地結合。
圖11是例示出透過根據本發明的第一至第三實施例的基板處理裝置中的任一個執行的基板處理方法的流程圖。參照圖1至圖10來說明圖11。
在S110步驟中，第一壓力控制器415可以將來自導熱流體供應源325的導熱流體向在卡盤主體200和卡盤底座300之間提供的導熱層400的導熱空間410供應。第一壓力控制器415可以控制供應到導熱空間410中的導熱流體的壓力。第二壓力控制器329可以將來自導熱流體供應源325的導熱流體不向裝載在卡盤主體200上的基板5的下面（即，基板5和卡盤主體200之間）供應而透過第二粗抽管道328排出。S110步驟也可以指稱爲閒置（idle）步驟。
在S120步驟中，首先，基板5可以透過靜電力卡緊在卡盤主體200上。之後，第二壓力控制器329可以將導熱流體向基板5的下面供應，可以控制卡盤主體200和基板5之間空間的導熱流體的壓力。在第二壓力控制器329控制卡盤主體200和基板5之間空間的導熱流體的壓力的期間，第一壓力控制器415可以與S110步驟類似地向導熱空間410繼續供應導熱流體並控制導熱空間410的導熱流體的壓力。S120步驟也可以指稱爲卡緊步驟。
在S130步驟中，可以執行針對基板5的製程。在S130步驟中，第二壓力控制器329也可以將導熱流體向基板5的下面供應並控制卡盤主體200和基板5之間間隙的導熱流體的壓力。在S130步驟中，第一壓力控制器415也可以向導熱空間410供應導熱流體並控制導熱空間410的導熱流體的壓力。S130步驟也可以指稱爲基板處理製程的執行步驟。
在S140步驟中，爲了基板5的解除卡緊（dechucking），第二壓力控制器329可以將卡盤主體200和基板5之間空間的導熱流體卸載或排出。在基板5被解除卡緊的期間，第一壓力控制器415也可以向導熱空間410供應導熱流體並控制導熱空間410的導熱流體的壓力。S140步驟也可以指稱爲解除卡緊步驟。
以上，說明了本發明，本發明不限於所公開的實施例以及所附附圖，通常的技術人員可以在不脫離本發明的技術構思的範圍內進行各種變形。另外，在本發明的實施例中說明的技術構思既可以各自獨立實施，也可以組合兩個以上來實施。
5:基板 10:基板支承組件 11:靜電卡盤 12:聚焦環 13:下蓋 14:絕緣部件 15:連接體 100:製程腔室 110:腔室主體 111:基板處理空間 112:基板出入口 113:排氣口 120:出入口開閉單元 130:排氣單元 140:內襯 200:卡盤主體 201:上供應路 210:卡盤電極 215:卡盤電源 216:卡盤電源開關 217:卡盤電源線 220:加熱元件 235:加熱器電源 236:加熱器電源開關 237:加熱器電源線 300:卡盤底座 301:下供應路 302:分配流路 305:對位空間 310:冷却元件 315:冷却流體供應源 316:開閉閥 317:冷却流體供應管道 325:導熱流體供應源 326:第二導熱流體供應管道 327:排出管道 328:第二粗抽管道 329:第二壓力控制器 335:高頻電源 336:高頻電源開關 337:高頻電源線 400:導熱層 405:貫通空間 410:導熱空間 415:第一壓力控制器 416:第一導熱流體供應管道 417:第一粗抽管道 419:導熱流體回收管道 420:內密封墊 421:上部件 422:下部件 423:連接部件 424:中空 425:連接開口 426:粘著部件 430:外密封墊 431:上部件 432:下部件 433:連接部件 434:中空 435:連接開口 436:粘著部件 510:嵌件 511:空洞 550:密封墊保護部件 600:噴頭 610:淋浴板 611:噴口 620:支承部件 700:製程氣體供應單元 710:製程氣體供應源 720:製程氣體供應噴嘴 730:製程氣體供應管道 740:流量控制閥 800:緩衝單元 910:卡盤加壓單元 911:輔助板 912:施壓力産生裝置 950:卡盤升降單元
圖1是示出根據本發明的第一實施例的基板處理裝置的結構的截面圖。 圖2是示出圖1所示的靜電卡盤的分解圖。 圖3是示出圖1所示的靜電卡盤的截面圖。 圖4是示出圖2所示的卡盤底座的平面圖。 圖5是示出圖3所示的內密封墊的放大圖。 圖6是示出圖3所示的外密封墊的放大圖。 圖7以及圖8是示出根據本發明的第二實施例的基板處理裝置的結構以及工作的截面圖。 圖9以及圖10是示出根據本發明的第三實施例的基板處理裝置的結構以及工作的截面圖。 圖11是示出根據本發明的實施例的基板處理方法的流程圖。
200:卡盤主體
210:卡盤電極
215:卡盤電源
216:卡盤電源開關
217:卡盤電源線
220:加熱元件
235:加熱器電源
236:加熱器電源開關
237:加熱器電源線
300:卡盤底座
301:下供應路
302:分配流路
305:對位空間
310:冷却元件
335:高頻電源
336:高頻電源開關
337:高頻電源線
400:導熱層
405:貫通空間
410:導熱空間
420:內密封墊
430:外密封墊
510:嵌件

Claims (20)

  1. 一種靜電卡盤，包括：卡盤主體，位於上側，並將基板透過靜電力卡緊；卡盤底座，位於下側，並用於調節該卡盤主體的溫度；導熱層，配置於該卡盤主體和該卡盤底座之間並利用導熱流體；以及卡盤升降單元，使該卡盤主體相對於該卡盤底座在上/下方向上移動。
  2. 根據請求項1所述的靜電卡盤，其中，該導熱層構成為在該卡盤主體和該卡盤底座之間提供容納該導熱流體的導熱空間。
  3. 根據請求項2所述的靜電卡盤，其中，該導熱層包括在該卡盤主體和該卡盤底座之間介於外側區域的環形的外密封墊，從而在該卡盤主體和該卡盤底座之間形成間隙，並且提供透過該卡盤主體、該卡盤底座以及該外密封墊所限定的該導熱空間。
  4. 根據請求項3所述的靜電卡盤，其中，該外密封墊具有與該導熱空間連通而被導入該導熱流體的中空。
  5. 根據請求項3所述的靜電卡盤，其中，該外密封墊包含耐熱性材質。
  6. 根據請求項3所述的靜電卡盤，其中，該靜電卡盤還包括：密封墊保護部件，覆蓋該外密封墊。
  7. 根據請求項2所述的靜電卡盤，其中，與該導熱空間連接有導熱流體供應管道。
  8. 根據請求項7所述的靜電卡盤，其中，與該導熱空間連接有導熱流體回收管道。
  9. 根據請求項1所述的靜電卡盤，其中，該卡盤主體在該卡盤底座上放置成與該導熱層物理接觸。
  10. 根據請求項9所述的靜電卡盤，其中，在該卡盤主體的下方提供有向下方延伸的嵌件，在該卡盤底座設置有被插入該嵌件的對位空間，該導熱層具有供該嵌件穿過的貫通空間。
  11. 根據請求項10所述的靜電卡盤，其中，該導熱層包括在該卡盤主體和該卡盤底座之間分別介於相對靠近該貫通空間周圍的內側區域以及相對遠離該貫通空間周圍的外側區域的環形的內密封墊以及環形的外密封墊，從而在該卡盤主體和該卡盤底座之間形成間隙，並且提供透過該卡盤主體、該卡盤底座、該內密封墊以及該外密封墊所限定且容納該導熱流體的導熱空間。
  12. 根據請求項10所述的靜電卡盤，其中，該嵌件具有被導入電源線的空洞。
  13. 根據請求項9所述的靜電卡盤，其中，該導熱層提供於該卡盤底座的上方。
  14. 根據請求項10所述的靜電卡盤，其中，該對位空間提供為將該卡盤底座在該上/下方向貫通的孔洞，該嵌件具有穿過該對位空間的長度，以及該卡盤升降單元連接於該嵌件的下端部分。
  15. 根據請求項1所述的靜電卡盤，其中，該卡盤升降單元使該卡盤主體在該上方向上移動，使該卡盤主體與該卡盤底座隔開並與該卡盤底座分離。
  16. 根據請求項1所述的靜電卡盤，其中，該卡盤升降單元使該卡盤主體向下側移動而使該卡盤主體緊貼於該導熱層。
  17. 根據請求項1所述的靜電卡盤，其中，該卡盤底座包括加熱元件和冷却元件中的至少任一個。
  18. 根據請求項1所述的靜電卡盤，其中，該導熱流體是惰性氣體。
  19. 一種基板處理裝置，包括：製程腔室，提供基板處理空間；以及靜電卡盤，配置於該基板處理空間，該靜電卡盤包括：卡盤主體，位於上側，並將基板透過靜電力卡緊；卡盤底座，位於下側，並用於調節該卡盤主體的溫度；導熱層，配置於該卡盤主體和該卡盤底座之間並利用導熱流體；以及卡盤升降單元，使該卡盤主體相對於該卡盤底座在上/下方向上移動。
  20. 一種基板處理裝置，包括：製程腔室，提供基板處理空間；基板支承組件，配置於該基板處理空間；以及電漿發生器，用於向該基板處理空間產生電漿，該基板支承組件包括：靜電卡盤，包括：卡盤主體，位於上側，並將基板透過靜電力卡緊； 卡盤底座，位於下側，並被施加高頻電力且用於調節該卡盤主體的溫度；導熱層，配置於該卡盤主體和該卡盤底座之間並構成為提供容納導熱流體的導熱空間；以及卡盤升降單元，使該卡盤主體相對於該卡盤底座在上/下方向上移動；聚焦環，配置於該卡盤主體的周圍並提供成環繞該基板；以及導熱流體供應單元，具有：第一壓力控制器，向該導熱空間以及該基板和該卡盤主體之間分別供應該導熱流體，並控制供應到該導熱空間中的該導熱流體的壓力；以及第二壓力控制器，控制供應到該基板和該卡盤主體之間的該導熱流體的壓力，該卡盤底座包括供用於冷却該基板的冷却流體流動的冷却流路。
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