CN113972127A - 基板处理设备及基板处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基板处理设备。所述设备包括其中限定有处理空间的工艺室、用于在所述处理空间中支撑基板的支撑单元、用于将工艺气体供应至所述处理空间中的气体供应单元、及用于供应RF信号以将所述工艺气体激发成等离子体状态的RF电源，其中所述支撑单元包括围绕所述基板的边缘环、及布置在所述边缘环之下且在其中包括电极的耦合环、以及连接至所述电极的边缘阻抗控制电路，其中所述边缘阻抗控制电路包括用于控制由所述RF电源引起的谐波的谐波控制电路单元、及用于控制所述基板的边缘区中的离子通量的离子通量控制电路单元。

Description

基板处理设备及基板处理方法
技术领域
本文描述的发明概念的实施例有关于基板处理设备及基板处理方法。更具体地，本文描述的发明概念的实施例有关于能够控制在基板处理工艺中产生的谐波且同时执行边缘区的离子方向控制的基板处理设备及基板处理方法。
背景技术
为了制造半导体组件，在基板上执行各种工艺，诸如光学微影术、蚀刻、灰化、离子植入、薄膜沉积、及清洁，以在基板上形成所需图案。蚀刻工艺自形成在基板上的膜移除选定的加热区，且包括湿式蚀刻及干式蚀刻。使用等离子体的蚀刻装置用于干式蚀刻。
一般来说，为了产生等离子体，在工艺室的内部空间中产生电磁场，且电磁场将提供至工艺室的工艺气体激发成等离子体状态。等离子体是指由离子、电子、及自由基组成的电离气体状态。等离子体是使用极高的温度、强电场、或射频(RF)电磁场产生的。
随着蚀刻工艺的进行，边缘区的离子通量方向由于边缘环的蚀刻而改变，从而恶化工艺的均匀性，且降低良率。另外，由于等离子体产生的谐波提高了中央区的等离子体密度，从而导致中央区与边缘区之间的蚀刻量的不平衡。
在常规工艺中，为了解决边缘区的离子通量方向由于边缘环的蚀刻而改变的问题，使用布置在边缘环下方的耦合环将边缘区的RF等离子体耦合至边缘环，且使用包括在RF滤波器中的可变组件来控制边缘区的离子通量方向。为此，等离子体鞘的非线性导致中央区与边缘区之间的蚀刻量的不平衡。在常规设计工艺中存在不考虑谐波信号、特别是三次谐波信号的问题。
发明内容
本发明概念的实施例提供一种基板处理设备及基板处理方法，其能够藉由执行离子方向控制及谐波控制两者来改善蚀刻均匀性及增加边缘环的使用时间。
根据本发明概念的目的不限于上述目的。可基于以下描述来理解根据本发明概念的未提及的其他目的及优点，且可基于根据本发明概念的实施例来更清楚地理解。此外，将容易理解，根据本发明概念的目的及优点可使用权利要求中所示的手段及其组合来实现。
揭示根据本发明概念的实施例的基板处理设备。
根据一个实施例，基板处理设备可包括：在其中限定有处理空间的工艺室；用于在处理空间中支撑基板的支撑单元；用于将工艺气体供应至处理空间中的气体供应单元、及用于供应射频(RF)信号以将工艺气体激发至等离子体状态的RF电源，其中支撑单元可包括围绕基板的边缘环、布置在边缘环之下且在其中包括电极的耦合环、及连接至电极的边缘阻抗控制电路，其中边缘阻抗控制电路可包括用于控制由RF电源引起的谐波的谐波控制电路单元及用于控制基板的边缘区中的离子通量的离子通量控制电路单元。
根据一个实例，谐波控制电路单元可包括第一可变电容器，其中离子通量控制电路单元可包括第二可变电容器。
根据一个实例，离子通量控制电路单元可进一步包括至少一个带阻滤波器。
根据一个实例，带阻滤波器可布置在谐波控制电路单元与第二可变电容器之间。
根据一个实例，带阻滤波器可阻断自RF电源产生的谐波信号被阻断的频率范围。
根据一个实例，谐波控制电路单元及离子通量控制电路单元可彼此并联连接。
根据一个实例，可调整谐波控制电路单元的第一可变电容器以控制由RF电源引起的三次谐波，其中可调整离子通量控制电路单元的第二可变电容器以控制边缘环的阻抗，使得离子轨迹均匀。
根据一个实例，谐波控制电路单元可比离子通量控制电路单元更靠近电极。
根据一个实例，基板处理设备可进一步包括布置在边缘环与耦合环之间的绝缘体。
揭示根据本发明概念的另一实施例的基板处理设备。
根据另一实施例，基板处理设备可包括具有界定在其中的处理空间的工艺室；用于在处理空间中支撑基板的支撑单元；用于将工艺气体供应至处理空间中的气体供应单元；及用于供应RF信号以将工艺气体激发至等离子体状态的RF电源，其中支撑单元可包括围绕基板的边缘环、布置在边缘环之下且在其中包括电极的耦合环、包括第一可变电容器的谐波控制电路单元、及包括第二可变电容器的离子通量控制电路单元，其中离子通量控制电路单元可包括布置在谐波控制电路单元与第二可变电容器之间的至少一个带阻滤波器。
根据一个实例，谐波控制电路单元的远端可接地，其中谐波控制电路单元可与离子通量控制电路单元并联连接。
根据一个实例，离子通量控制电路单元的远端可接地，其中至少一个带阻滤波器及第二可变电容器可彼此串联连接。
根据一个实例，至少一个带阻滤波器可阻断在离子通量控制电路单元的操作期间自RF电源产生的谐波信号被阻断的频率范围。
根据一个实例，由至少一个带阻滤波器阻断的频率可为60MHz或180MHz。
揭示根据本发明概念的另一实施例的基板处理方法。
根据另一实施例的使用基板处理设备处理基板的方法，基板处理设备在工艺室内部产生等离子体，其中所述方法可包括调整离子通量控制电路单元以控制离子通量的方向；及使用谐波控制电路单元调整基板的中央部分中的蚀刻速率。
根据一个实例，调整离子通量控制电路单元以控制离子通量的方向可包括使用带阻滤波器以阻断谐波。
根据一个实例，调整离子通量控制电路单元以控制离子通量的方向可包括调整第二可变电容器以控制离子通量的方向，其中使用谐波控制电路单元调整基板的中央部分中的蚀刻速率可包括调整第一可变电容器以调整蚀刻速率。
附图说明
上述及其他目的及特征将自以下参考图式的描述中变得明显，其中除非另有规定，否则相同的组件符号为指贯穿各个图式的相同部分。
图1为示出根据本发明概念的一个实施例的基板处理设备的示例图。
图2为根据本发明概念的一个实施例的基板处理设备的放大组态图。
图3为示出根据本发明概念的实施例的边缘阻抗控制电路的图。
图4为示出根据本发明概念的另一实施例的边缘阻抗控制电路的图。
图5为图示根据本发明概念的藉由使用边缘阻抗控制电路获得的结果的图。
图6为将使用根据本发明概念的实施例的边缘阻抗控制电路的结果与使用常规解决方案的结果进行比较的图。
图7为图示根据本发明概念的实施例的基板处理方法的流程图。
具体实施方式
参考以下结合图式详细描述的实施例，本发明概念的优点及特征、及达成它们的方法将变得显而易见。然而，本发明概念不限于以下揭示的实施例，而可以各种不同的形式实施。提供本实施例仅用于完成本发明概念的揭示内容，且仅用于将本发明概念的范畴充分告知本发明概念领域的熟练技艺人士。本发明概念仅限于专利申请范围的范畴。
除非另外定义，本文中使用的所有术语，包括技术术语及科学术语，具有与本发明概念所属领域的一般技艺人士通常理解的相同含义。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的术语，应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，且除非在此明确地这样定义，否则不会以理想化或过于正式的意义来解释。
本文使用的术语仅用于描述实施例之目的，并不旨在限制本发明概念。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一(a/an)”亦旨在包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”、及“包括(including)”指定所述特征、整数、操作、组件、及/或组件的存在，但不排除一或多个其他特征、整数、操作、组件、组件、及/或其部分的存在或添加。贯穿本揭示内容，相同的组件符号是指相同的组件。如本文所使用的，术语“及/或”包括相关联的所列项目中之一或多者的任何及所有组合。
尽管术语“第一”、“第二”等用于描述各种组件，但不言而喻，这些组件并不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个组件与另一组件。因此，不言而喻，如下所述的第一组件可为本发明概念的技术思想内的第二组件。
在用于描述本发明概念的实施例的图式中揭示的形状、尺寸、比率、角度、数目等是示例性的，且本发明概念不限于此。
如本文所使用的，“～单元”及“～模块”可指用于处理至少一个功能或操作的手段，且可指例如软件或硬件组件，诸如FPGA或ASIC。然而，“～单元”及“～模块”可不限于软件或硬件。“～单元”及“～模块”可经组态以驻留在可寻址储存媒体上，且可经组态以再制一或多个处理器。
在一个实例中，“～单元”及“～模块”可指诸如软件组件、面向对象软件组件、类别组件及任务组件、过程、函数、性质、程序、次例程、程序代码段、驱动程序、韧体、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组、及变量。由组件(“～单元”及“～模块”)提供的功能可使用复数个组件、复数个“～单元”或复数个“～模块”以分离方式执行。组件(“～单元”或“～模块”)可与额外组件整合。
图1为图示根据本发明概念的一个实施例的基板处理设备10的示例图。
参考图1，基板处理设备10使用等离子体处理基板W。举例而言，基板处理设备10可在基板W上执行蚀刻工艺。基板处理设备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、及加热单元500。
在腔室100中限定有内部空间101。内部空间101充当在基板W上进行等离子体工艺处理的空间。在基板W上的等离子体处理包括蚀刻工艺。在腔室100的底表面中形成排气孔102。排气孔102连接至排气线121。在工艺期间产生的反应副产物及留在腔室100中的气体可经由排气线121排放至外部。腔室100的内部空间101经由排气工艺解压缩至预定压力。
基板支撑单元200位于腔室100之内。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，静电卡盘使用静电力来抽吸及固定基板W。基板支撑单元200可包括介电板210、下部电极220、加热器230、支撑板240、及电绝缘板270。
介电板210位于基板支撑单元200的上部末端。介电板210充当圆盘形介电板。基板W可布置在介电板210的顶表面上。介电板210的顶表面具有比基板W的半径更小的半径。因此，基板W的边缘区位于介电板210之外。在介电板210中形成第一供应通道211。第一供应通道211自介电板210的顶表面延伸至其底表面。多个第一供应通道211彼此间隔开，且被设置为通路，传热媒介经由通路供应至基板W的底表面。用于将基板W抽吸至介电板210的分离电极可嵌入介电板210中。可向电极施加直流电。在所施加的电流下，静电力作用于电极与基板之间，使得基板W可经由静电力被抽吸至介电板210。
下部电极220连接至下部电力供应221。下部电力供应221供电至下部电极220。下部电力供应221包括下部RF电源222及223以及下部阻抗匹配单元225。可提供多个下部RF电源222及223，如图1中所示，或替代地，可仅提供一个下部RF电源。下部RF电源222及223可控制等离子体密度。下部RF电源222及223主要控制离子轰击能量。多个下部RF电源222及223可分别产生2MHz及13.56Hz的频率电源。下部阻抗匹配单元225电连接至下部RF电源222及223，且彼此匹配不同大小的频率电源，且将所匹配频率电源施加至下部电极220。
加热器230电连接至外部电源(未示出)。加热器230藉由抵抗自外部电源施加的电流而产生热量。所产生的热量经由介电板210传递至基板W。使用由加热器230产生的热量将基板W保持在预定温度下。加热器230包括螺旋管。多个加热器230可嵌入介电板210中，且彼此间隔均匀的间距。
支撑板240位于介电板210下方。介电板210的底表面及支撑板240的顶表面可经由黏合剂236彼此接合。支撑板240可由铝材料制成。支撑板240的顶表面可呈阶梯形，使得其中央区高于其边缘区。支撑板240的顶表面的中央区具有与介电板210的底表面面积对应的面积，且黏附至介电板210的底表面。在支撑板240中形成第一循环通道241、第二循环通道242、及第二供应通道243。
第一循环通道241充当传热媒介沿其循环的通路。第一循环通道241可形成为螺旋形且在支撑板240之内。替代地，第一循环通道241可经构造使得具有不同半径的环形通道可布置在同一中心周围。第一循环通道241可彼此通信。第一循环通道241可位于相同的垂直水平处。
第二循环通道242用作冷却液沿其循环的通路。第二循环通道242可形成为螺旋形且在支撑板240之内。替代地，第二循环通道242可经构造使得具有不同半径的环形通道可布置在同一中心周围。第二循环通道242可彼此通信。第二循环通道242可具有比第一循环通道241的横截面积更大的横截面积。第二循环通道242可位于相同的垂直水平处。第二循环通道242可位于第一循环通道241之下。
第二供应通道243自第一循环通道241向上延伸且延伸至支撑板240的顶表面。提供多个第二供应通道243，使得其数目对应于第一供应通道211的数目。第二供应通道243将第一循环通道241及第一供应通道211彼此连接。
第一循环通道241经由传热媒介供应线251连接至传热媒介储存器252。传热媒介储存器252在其中储存传热媒介。传热媒介包括惰性气体。根据一个实施例，传热媒介包括氦(He)气。氦气经由传热媒介供应线251供应至第一循环通道241，且顺序流经第二供应通道243及第一供应通道211，且接着供应至基板W的底表面。氦气充当媒介，经由媒介将自等离子体传递至基板W的热传递至基板支撑单元200。含在等离子体中的离子粒子使用基板支撑单元200中产生的电力经吸引且移动至基板支撑单元200，且在移动期间与基板W碰撞以执行蚀刻工艺。当离子粒子与基板W碰撞时，在基板W中产生热量。自基板W产生的热量经由供应至基板W的底表面与介电板210的顶表面之间的空间的氦气被传递至基板支撑单元200。因此，基板W可保持在设定温度下。
第二循环通道242经由冷却液供应线261连接至冷却液储存器262。冷却液储存器262在其中储存冷却液。冷却器263可设置在冷却液储存器262内。冷却器263将冷却液冷却至预定温度。替代地，冷却器263可安装在冷却液供应线261上。经由冷却液供应线261供应至第二循环通道242的冷却液沿着第二循环通道242循环且冷却支撑板240。支撑板240的冷却将介电板210及基板W一起冷却以使基板W保持在预定温度。
电绝缘板270设置在支撑板240下方。电绝缘板270具有与支撑板240的尺寸对应的尺寸。电绝缘板270位于支撑板240与腔室100的底表面之间。电绝缘板270由绝缘材料制成，且将支撑板240与腔室100彼此电绝缘。
边缘环280布置在基板支撑单元200的边缘区中。边缘环280具有环形形状且沿着介电板210的周边延伸。边缘环280的顶表面可呈阶梯形，使得其外部部分280a可高于其内部部分280b。边缘环280的顶表面的内部部分280b定位在与介电板210的顶表面的垂直水平相同的垂直水平处。边缘环280的顶表面的内部部分280b支撑定位于介电板210之外的基板W的边缘区。边缘环280的外部部分280a设置成围绕基板W的边缘区。边缘环280扩展电场产生区，使得基板W位于等离子体产生区的中央。因此，等离子体在基板W的整个区域上方均匀地产生，使得基板W的区域可均匀地蚀刻。耦合环(未示出)可布置在边缘环280之下。连接至耦合环的边缘阻抗控制电路600可执行离子通量的方向控制，且可控制自RF电源441、RF电源222、及RF电源223产生的谐波。其详细描述将在后面参考图2进行描述。
气体供应单元300供应工艺气体至腔室100。气体供应单元300包括气体储存器310、气体供应线320、及进气口330。气体供应线320将气体储存器310及进气口330彼此连接，且将储存在气体储存器310中的工艺气体供应至进气口330。进气口330连接至形成在上部电极410中的气体供应孔412。
等离子体产生单元400激发留在腔室100之内的工艺气体。等离子体产生单元400包括上部电极410、分布板420、及上部电力供应440。
上部电极410具有圆盘形状，且位于基板支撑单元200之上。上部电极410包括上部板410a及下部板410b。上部板410a具有圆盘形状。上部板410a电连接至上部RF电源441。上部板410a藉由将自上部RF电源441产生的第一RF功率施加至留在腔室100中的工艺气体来激发工艺气体。工艺气体被激发且转换为等离子体状态。上部板410a的底表面呈阶梯形，使得其中央区高于其边缘区。气体供应孔412形成在上部板410a的中央区中。气体供应孔412连接至进气口330且将工艺气体供应至缓冲空间414。冷却通道411可形成在上部板410a之内。冷却通道411可形成为螺旋形状。替代地，冷却通道411可经构造使得具有不同半径的环形通道可布置在同一中心周围。冷却通道411经由冷却液供应线431连接至冷却液储存器432。冷却液储存器432在其中储存冷却液。储存在冷却液储存器432中的冷却液经由冷却液供应线431供应至冷却通道411。冷却液沿着冷却通道411循环且冷却上部板410a。
下部板410b定位于上部板410a之下。下部板410b具有与上部板410a的尺寸对应的尺寸，且被定位为朝向上部板410a。下部板410b的顶表面呈阶梯形，使得其中央区低于其边缘区。下部板410b的顶表面及上部板410a的底表面彼此耦合以形成缓冲空间414。缓冲空间414充当经由气体供应孔412供应的气体在被供应至腔室100之前暂时停留的空间。气体供应孔413形成在下部板410b的中央区中。多个气体供应孔413经布置且彼此间隔规则间距。气体供应孔413连接至缓冲空间414。
分布板420定位于下部板410b之下。分布板420具有圆盘形状。分布孔421形成在分布板420中。分布孔421自分布板420的顶表面延伸至其底表面。分布孔421的数目对应于气体供应孔413的数目，且分布孔421分别位于与气体供应孔413所在位置对应的位置。停留在缓冲空间414中的工艺气体经由气体供应孔413及分布孔421均匀地供应至腔室100中。
上部电力供应440施加RF功率至上部板410a。上部电力供应440包括上部RF电源441及匹配电路442。
加热单元500加热下部板410b。加热单元500包括加热器510、第二上部电源520、及滤波器530。加热器510安装在下部板410b之内。加热器510可布置在下部板410b的边缘区中。加热器510可包括加热管，且可设置成围绕下部板410b的中央区。第二上部电源520电连接至加热器510。第二上部电源520可产生DC功率。替代地，第二上部电源520可产生AC功率。由第二上部电源520产生的第二频率电源被施加至加热器510。因此，加热器510藉由抵抗所施加电流而产生热量。由加热器510产生的热量加热下部板410b，且经加热下部板410b将位于经加热下部板410b之下的分布板420加热至预定温度。下部板410b可加热至约60℃的温度。滤波器530电连接至第二上部电源520及加热器510，且布置在第二上部电源520与加热器510之间。
图2为根据本发明概念的一个实施例的基板处理设备的放大组态图。
根据本发明概念的基板支撑单元200可包括围绕基板W的边缘环280、及布置在边缘环280之下的耦合环290。绝缘体281及282可布置在边缘环280与耦合环290之间。根据图2的实施例提供了两个绝缘体281及282。然而，两者可组合成一个绝缘体。
电极291可包括在耦合环290中。边缘阻抗控制电路600可连接至包括在耦合环290中的电极291。边缘阻抗控制电路600及包括在耦合环290之内的内部电极291可经由RF电缆(未示出)彼此电连接。边缘阻抗控制电路600可为基板W的边缘区中的输入RF信号提供接地的阻抗路径。RF信号可使用边缘环280与电极291之间的电容流动至电极291。电极291可输出RF信号。
根据图2，控制包括在边缘阻抗控制电路600中的可变组件可允许控制基板的边缘区的离子通量的方向，且控制在等离子体鞘中产生的谐波。由边缘阻抗控制电路600控制的谐波可为高于或等于100MHz的谐波。这是由于在高于或等于100MHz的频率下，中央区中的等离子体密度浓度受到很大影响。
使用根据本发明概念的边缘阻抗控制电路600可允许同时控制边缘区的离子通量的方向及在等离子体鞘中产生的谐波，以改善蚀刻均匀性。此外，如在常规方法中仅考虑边缘区的离子通量时，由于谐波而发生的蚀刻不平衡可被移除。
在常规方法中，由于连接至耦合环之内的电极291的RF电缆及连接至其上的边缘阻抗控制电路引起的偏差的影响，频率高于或等于100MHz的谐波增加或减少。因此，在设备的中央区与边缘区之间存在不能控制的蚀刻量的差异。根据本发明概念，边缘阻抗控制电路600包括能够控制谐波的电路***610，从而同时执行边缘区中的离子通量方向控制及谐波控制。在下文中，将基于图3至图4中所示的边缘阻抗控制电路600的实例更详细地描述边缘阻抗控制电路600的实例。
图3为示出根据本发明概念的实施例的边缘阻抗控制电路600的图。
省略关于图3的实施例中与图2的组态重复的组态的描述。
根据图3，边缘阻抗控制电路600可包括谐波控制电路单元610及离子通量控制电路单元620。谐波控制电路单元610可包括第一可变电容器C1。离子通量控制电路单元620可包括第二可变电容器C2。离子通量控制电路单元620可包括至少一个带阻滤波器621a及621b。带阻滤波器621a及621b可用于阻断特定频率范围。由带阻滤波器621a及621b阻断的频率范围可为RF电源的谐波。带阻滤波器621a及621b中的每一个可具体化为陷波滤波器。根据图3中的一个实例，带阻滤波器621a及621b中的每一个可具有其中电容器及电感器彼此并联连接的结构。然而，这仅为一个实例。构成带阻滤波器621a及621b中每一个的电抗组件可在各种组态中彼此组合。
谐波控制电路单元610及离子通量控制电路单元620可彼此并联连接。谐波控制电路单元610的远端可接地，且谐波控制电路单元610的相对端可并联连接至至少一个带阻滤波器621a。离子通量控制电路单元620的远端可接地。包括第二可变电容器C2的电路***622可串联连接至至少一个带阻滤波器621b，第二可变电容器C2包括在离子通量控制电路单元620中。
根据图3的一个实例，带阻滤波器621a及621b可彼此串联连接。带阻滤波器621a及621b中的每一个可阻断来自等离子体鞘的谐波。根据一个实例，当由RF电源产生的频率为400KHz及60MHz时，带阻滤波器621可经组态，使得电容器及其电感值设定为使得60MHz及180MHz(60MHz的三次谐波)被阻断的范围。为此，400KHz充当控制边缘区中离子通量方向性的偏置频率，且由离子通量控制电路单元620的第二可变电容C2控制。源频率60MHz的三次谐波的影响比其二次谐波的影响更强。因此，当包括两个带阻滤波器621a及621b时，带阻滤波器621a及621b的阻断范围可设定为使得源频率及三次谐波被阻断的范围。根据一个实例，由带阻滤波器621a及621b阻断的频率范围可主要为RF电源的谐波。为此，谐波可高于或等于100MHz。
然而，当其中包含三个或多于三个带阻滤波器时，其中亦可包括用于阻断二次谐波的带阻滤波器，及/或用于阻断四次谐波的带阻滤波器亦可包括在其中。稍后将基于图4的实施例简要描述这一点。
此即，根据本发明概念，用于消除谐波的带阻滤波器621可包括在离子通量控制电路单元620中，使得在控制离子通量方向时，腔室的180MHz频率特性不发生变化。当使用用于消除谐波的带阻滤波器621控制离子通量方向时，可消除由于源频率60MHz的三次谐波(180MHz)特性的变化而改变中央区的蚀刻速率的不利影响。
根据图3的一个实施例，谐波控制电路单元610可包括第一可变电容器C1及与第一可变电容器C1并联连接的电感器。根据图3的一个实施例，离子通量控制电路单元620可包括第二可变电容器C2及与第二可变电容器C2并联连接的电感器。然而，这仅为一个实例。谐波控制电路单元610及离子通量控制电路单元620的每一个的具体组态可不同于图3的实施例的组态。
根据本发明概念，调整包括在边缘阻抗控制电路600的离子通量控制电路单元620中的第二可变电容器C2，可允许改变边缘环280的400kHz阻抗以控制离子通量的方向。根据一个实例，400kHz可为边缘环中的阻抗值。第二可变电容器C2的值可根据边缘环280的蚀刻量进行调整。可基于包括边缘环280的使用时间与其蚀刻量之间的关系的数据，经验地判定第二可变电容器C2的特定值的调整。可控制第二可变电容器C2的值，以便离子通量垂直地入射至边缘环280。包括在谐波控制电路单元610中的第一可变电容器C1可经控制，以便可调整在等离子体中产生的180MHz分量，从而可调整中央区附近的蚀刻速率。第一可变电容器C1的特定值的调整可基于中央区附近的蚀刻速率与电容器值之间的关系数据经验地判定。此外，当使用包括在离子通量控制电路单元620中的至少一个带阻滤波器621a及621b调整第二可变电容器C2时，可消除腔室中产生的谐波分量的影响，而可以仅调整低频下的阻抗分量。
根据一个实例，当至少一个带阻滤波器621a及621b包括在离子通量控制电路单元620中时，用于阻断在由带阻滤波器621a及621b阻断的频率范围内具有较大影响的频率的带阻滤波器621a可布置成靠近电极291。由于谐波控制电路单元610对较低频率不敏感但控制谐波且对相对较高的频率敏感，离子通量方向使用离子通量控制电路单元620来控制。
根据图3中的边缘阻抗控制电路600，可使用耦合环290将边缘区中的等离子体RF信号耦合至边缘环280，而边缘区中的离子通量方向可经由调整包括在边缘阻抗控制电路600的离子通量控制电路单元620中的第二可变电容器C2来控制。根据图3中的边缘阻抗控制电路600，可藉由使用谐波控制电路单元610控制谐波等离子体密度来改善蚀刻均匀性。根据一个实例，使用谐波控制电路单元610控制的谐波可为三次谐波。
用于调整边缘区中的离子通量的方向的常规技术不考虑60MHz谐波。因此，当使用可变组件调整边缘区中的离子通量时，在等离子体中产生的谐波量被改变，这导致改变工艺蚀刻速率的副作用。然而，本发明概念具有藉由使用包括在谐波控制电路单元610中的可变组件来调整谐波(180MHz)量来控制工艺蚀刻速率的改变的效应。
图4为示出根据本发明概念的另一实施例的边缘阻抗控制电路600的图。
根据根据图4的实施例的边缘阻抗控制电路600，与图3相比，可在其中进一步包括一个带阻滤波器621c。
根据图4的一个实施例，其中可包括总共三个带阻滤波器621a、621b、及621c。附加带阻滤波器621c可额外地阻断在等离子体中产生的在各种范围内的谐波。根据图4的一个实例，三个带阻滤波器621a、621b、及621c可经组态为分别阻断自RF电源产生的基频(60MHz)、其二次谐波、及其三次谐波。为此，带阻滤波器621a、621b、及621c的布置次序可经组态，使得用于阻断具有最大影响的频率的带阻滤波器可最靠近电极291。
图5为用于图示根据本发明概念的使用边缘阻抗控制电路600的结果的图。
根据图5，基板W的中央部分的等离子体密度由于源功率的三次谐波(180MHz)而升高。此外，由于偏置频率(400KHz)的离子轨迹的改变，在边缘部分中发生弯曲蚀刻。
如图5中所示的问题可使用本发明概念的边缘阻抗控制电路600来解决。包括在边缘阻抗控制电路600中的谐波控制电路单元610可用于减少发生如①中所示的中心峰值现象。边缘阻抗控制电路600中的离子通量控制电路单元620可用于控制离子的方向性以降低如②中所示发生的边缘环280的蚀刻速率。
图6为将使用根据本发明概念的实施例的边缘阻抗控制电路600的结果与使用常规方法的结果进行比较的图。
根据图6，可识别到，与常规方法相比，中心峰值现象已显著减少。根据本发明概念的边缘阻抗控制电路600可用于执行边缘区中的离子方向控制及中央区中的等离子体密度控制两者。因此，与常规方法相比，根据本发明概念的边缘区中的离子方向控制可将使用时间增加约3倍。此外，根据本发明概念的中央区中的等离子体密度控制可显著降低RF电缆的替换频率。
图7为图示根据本发明概念的实施例的基板W处理方法的流程图。
根据图7，根据本发明概念的实施例的基板W处理方法包括调整离子通量控制电路单元620以控制离子通量的方向；及使用谐波控制电路单元610调整基板W的中央部分的蚀刻速率。在调整离子通量控制电路单元620以控制离子通量的方向的步骤中，带阻滤波器621可用于阻断谐波以消除由于等离子体鞘的非线性而产生的谐波分量的影响。为此，经阻断谐波可具有高于或等于100MHz的频率。在调整离子通量控制电路单元620以控制离子通量的方向的步骤中，可藉由控制第二可变电容器C2来调整离子通量的方向。在使用谐波控制电路单元610控制基板W的中央部分的蚀刻速率的步骤中，可藉由调整第一可变电容器C1来控制蚀刻速率。
根据本发明概念，可藉由执行离子方向控制及三次谐波控制两者来改善蚀刻均匀性。
根据本发明概念，增加边缘环的使用时间以降低其成本。
本发明概念的效应不限于上述效应，且本领域技术人员将自上述描述清楚地理解其他未提及的效应。
虽然已参考实施例描述了本发明概念，但对本领域技术人员将显而易见地，可进行各种改变及修改而不脱离本发明概念的精神及范畴。因此，应理解，上述实施例不是限制性的，而是说明性的。
符号说明
10：基板处理设备
100：腔室
101：内部空间
102：排气孔
121：排气线
200：基板支撑单元
210：介电板
211：第一供应通道
220：下部电极
221：下部电力供应
222、223：下部RF电源
225：下部阻抗匹配单元
230：加热器
236：黏合剂
240：支撑板
241：第一循环通道
242：第二循环通道
243：第二供应通道
251：传热媒介供应线
252：传热媒介储存器
261：冷却液供应线
262：冷却液储存器
263：冷却器
270：电绝缘板
280：边缘环
280a：外部部分
280b：内部部分
281、282：绝缘体
290：耦合环
291：电极
300：气体供应单元
310：气体储存器
320：气体供应线
330：进气口
400：等离子体产生单元
410：上部电极
410a：上部板
410b：下部板
411：冷却通道
412、413：气体供应孔
414：缓冲空间
420：分布板
421：分布孔
431：冷却液供应线
432：冷却液储存器
440：上部电力供应
441：上部RF电源
442：匹配电路
500：加热单元
510：加热器
520：第二上部电源
530：滤波器
600：边缘阻抗控制电路
610：谐波控制电路单元
620：离子通量控制电路单元
621a、621b、621c：带阻滤波器
622：电路***
①：中央峰值现象
②：蚀刻
C1：第一可变电容器
C2：第二可变电容器
W：基板。

Claims (20)

1.一种基板处理设备，包括：
工艺室，在其中限定有处理空间；
支撑单元，其用于在所述处理空间中支撑基板；
气体供应单元，其用于将工艺气体供应至所述处理空间中；及
射频电源，其用于供应射频信号以将所述工艺气体激发成等离子体状态，
其中所述支撑单元包括：
边缘环，其围绕所述基板；
耦合环，其布置在所述边缘环下方且在其中包括电极；及
边缘阻抗控制电路，其连接至所述电极，
其中所述边缘阻抗控制电路包括：
谐波控制电路单元，其用于控制由所述射频电源引起的谐波；及
离子通量控制电路单元，其用于控制所述基板的边缘区中的离子通量。
2.如权利要求1所述的基板处理设备，其中所述谐波控制电路单元包括第一可变电容器，其中所述离子通量控制电路单元包括第二可变电容器。
3.如权利要求2所述的基板处理设备，其中所述离子通量控制电路单元进一步包括至少一个带阻滤波器。
4.如权利要求3所述的基板处理设备，其中所述带阻滤波器布置在所述谐波控制电路单元与所述第二可变电容器之间。
5.如权利要求4所述的基板处理设备，其中所述带阻滤波器阻断自所述射频电源产生的谐波信号被阻断的频率范围。
6.如权利要求5所述的基板处理设备，其中所述谐波控制电路单元及所述离子通量控制电路单元彼此并联连接。
7.如权利要求2至6中任一项所述的基板处理设备，其中所述谐波控制电路单元的所述第一可变电容器经调整以控制由所述射频电源引起的三次谐波，其中所述离子通量控制电路单元的所述第二可变电容器经调整以控制所述边缘环的阻抗，使得离子轨迹均匀。
8.如权利要求7所述的基板处理设备，其中所述谐波控制电路单元比所述离子通量控制电路单元更靠近所述电极。
9.如权利要求8所述的基板处理设备，其中所述基板处理设备进一步包括布置在所述边缘环与所述耦合环之间的绝缘体。
10.一种基板处理设备，包括：
工艺室，在其中限定有处理空间；
支撑单元，其用于在所述处理空间中支撑基板；
气体供应单元，其用于将工艺气体供应至所述处理空间中；及
射频电源，其用于供应射频信号以将所述工艺气体激发成等离子体状态，
其中所述支撑单元包括：
边缘环，其围绕所述基板；
耦合环，其布置在所述边缘环下方且在其中包括电极；
谐波控制电路单元，其包括第一可变电容器；及
离子通量控制电路单元，其包括第二可变电容器，
其中所述离子通量控制电路单元包括布置在所述谐波控制电路单元与所述第二可变电容器之间的至少一个带阻滤波器。
11.如权利要求10所述的基板处理设备，其中所述谐波控制电路单元的远端接地，
其中所述谐波控制电路单元与所述离子通量控制电路单元并联连接。
12.如权利要求11所述的基板处理设备，其中所述离子通量控制电路单元的远端接地，
其中至少一个所述带阻滤波器及所述第二可变电容器彼此串联连接。
13.如权利要求11或12所述的基板处理设备，其中至少一个所述带阻滤波器阻断在所述离子通量控制电路单元的操作期间自所述射频电源产生的谐波信号被阻断的频率范围。
14.如权利要求13所述的基板处理设备，其中由至少一个所述带阻滤波器阻断的频率为60MHz或180MHz。
15.如权利要求14所述的基板处理设备，其中所述谐波控制电路单元及所述离子通量控制电路单元中的每一个电连接至所述电极。
16.如权利要求15所述的基板处理设备，其中所述谐波控制电路单元比所述离子通量控制电路单元更靠近所述电极。
17.如权利要求16所述的基板处理设备，其中所述基板处理设备进一步包括布置在所述边缘环与所述耦合环之间的绝缘体。
18.一种使用如权利要求10所述的基板处理设备来处理基板的方法，其中所述基板处理设备在所述工艺室内部产生等离子体，
其中所述方法包括以下步骤：
调整所述离子通量控制电路单元以控制离子通量的方向；及
使用所述谐波控制电路单元调整所述基板的中央部分中的蚀刻速率。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述调整所述离子通量控制电路单元以控制所述离子通量的所述方向包括使用所述带阻滤波器以阻断谐波。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述调整所述离子通量控制电路单元以控制所述离子通量的所述方向包括调整所述第二可变电容器以控制所述离子通量的所述方向，
其中所述使用所述谐波控制电路单元调整所述基板的所述中央部分中的所述蚀刻速率包括调整所述第一可变电容器以调整所述蚀刻速率。
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