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基板处理装置

阅读:2发布:2020-12-04

专利汇可以提供基板处理装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的 实施例 的 基板 处理装置可以包括: 静电卡盘 ,布置于底座上,并支承基板;聚焦环单元,包括第一环及第二环,第一环和第二环构成为以环绕静电卡盘的外周的方式布置于底座上并构成为能够分别上下相对移动;以及聚焦环驱动单元,构成为为了调节第一环的顶面相对于基板的顶面的 位置 而使第一环上升,并构成为为了更换第一环及第二环而使第一环和第二环一起上升。,下面是基板处理装置专利的具体信息内容。

1.一种基板处理装置,包括:
静电卡盘,布置于底座上,并支承基板;
聚焦环单元,包括第一环及第二环,所述第一环和所述第二环构成为以环绕所述静电卡盘的外周的方式布置于所述底座上并构成为能够分别上下相对移动;以及聚焦环驱动单元,构成为为了调节所述第一环的顶面相对于所述基板的顶面的位置而使所述第一环上升,并构成为为了更换所述第一环及所述第二环而使所述第一环和所述第二环一起上升。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述第一环及所述第二环构由彼此不同材质构成。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
所述聚焦环驱动单元包括:提升销;以及提升销升降组件,构成为使所述提升销升降,所述提升销包括:第一支承部,选择性接触于所述第一环;以及第二支承部,选择性接触于所述第二环。
4.根据权利要求3所述的基板处理装置,其特征在于,
在所述第一环的底面形成有供所述第一支承部局部性嵌入的嵌入沟。
5.根据权利要求3所述的基板处理装置,其特征在于,
在所述第二环的底面形成有供所述第二支承部局部性嵌入的固定沟。
6.根据权利要求3所述的基板处理装置,其特征在于,
在所述第二环形成有供所述第一支承部穿过的穿过孔,所述第二支承部具有相比于所述穿过孔的内径大的外径。
7.根据权利要求3所述的基板处理装置,其特征在于,
在所述第二环形成有供所述第一支承部穿过且宽度相比于长度小的穿过孔,所述第二支承部形成为宽度相比于长度小,所述第二支承部的长度相比于所述穿过孔的长度小且相比于所述穿过孔的宽度大,
所述聚焦环驱动单元还包括使所述提升销以所述提升销的延伸轴为中心旋转的提升销旋转组件。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
在所述第一环和所述第二环中任一个形成有容纳沟,在所述第一环和所述第二环中另一个形成有嵌入到所述容纳沟的凸出部。
9.根据权利要求1所述的基板处理装置,其特征在于,
在所述底座设置有安放并支承所述第二环的支承部件。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置,其特征在于,
在所述第二环和所述支承部件中任一个形成有插入沟,在所述第二环和所述支承部件中另一个形成有嵌入到所述插入沟的插入凸起。

说明书全文

基板处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基板处理装置。

背景技术

[0002] 一般而言,制造半导体装置的工艺包括:用于在半导体晶圆(以下,称为基板)上形成膜的蒸工艺、用于使膜平坦化的化学/机械研磨工艺、用于在膜上形成光刻图案的光刻工艺、用于利用光刻图案将膜形成为具有电特性的图案的蚀刻工艺、用于在基板的预定区域注入特定离子的离子注入工艺、用于去除基板上的杂质的清洗工艺以及用于检查形成有膜或图案的基板的表面的检查工艺等。
[0003] 蚀刻工艺是用于去除在基板上通过光刻工艺形成的光刻图案的暴露区域的工艺。一般而言,蚀刻工艺的种类可以分为干式蚀刻(dry etching)和湿式蚀刻(wet etching)。
[0004] 在干式蚀刻工艺中,向在进行蚀刻工艺的密闭的内部空间以预定间隔隔开设置的上电极及下电极施加高频电而形成电场,对向密闭空间内部供给的反应气体施加电场而使反应气体激活而成为等离子体状态之后,等离子体内的离子对位于下电极上的基板进行蚀刻。
[0005] 此时,需要在基板的顶面整体均匀形成等离子体。为了在基板的顶面整体均匀形成等离子体而具备聚焦环。
[0006] 聚焦环设置成环绕在下电极上布置的静电卡盘的边缘。
[0007] 在静电卡盘的上方通过施加高频电力而形成电场,聚焦环将形成电场的区域扩大成比基板所存在的区域大。因此,基板位于形成等离子体的区域中心,由此,能够均匀蚀刻基板。
[0008] 在这种过程中,由于聚焦环的一部分也暴露于等离子体,因此聚焦环的一部分被蚀刻。若聚焦环的一部分持续被蚀刻,则聚焦环的顶面相对于基板及静电卡盘的高度降低。随着聚焦环的顶面的高度降低,等离子体在聚焦环的上方变得不均匀,由此,等离子体在基板的上方不会均匀形成,因此产生基板的蚀刻精度下降的问题。
[0009] 因此,根据聚焦环的蚀刻磨耗,需要周期性更换聚焦环。由于基板处理工艺需要中断更换聚焦环所需的时间,因此存在基板处理装置的运转率下降的问题。另外,聚焦环的周期性更换引发聚焦环的消耗导致费用增加,由此,存在使基板制造成本上升的问题。

发明内容

[0010] 本发明用于解决上述的以往技术的问题,本发明的目的在于提供一种能够在能够缩减聚焦环的更换周期的同时能够容易执行聚焦环的更换的基板处理装置。
[0011] 用于达到上述的目的的本发明的实施例的基板处理装置可以包括:静电卡盘,布置于底座上,并支承基板;聚焦环单元,包括第一环及第二环,第一环和第二环构成为以环绕静电卡盘的外周的方式布置于底座上并构成为能够分别上下相对移动;以及聚焦环驱动单元,构成为为了调节第一环的顶面相对于基板的顶面的位置而使第一环上升,并构成为为了更换第一环及第二环而使第一环和第二环一起上升。
[0012] 可以是,第一环及第二环构由彼此不同材质构成。
[0013] 聚焦环驱动单元可以包括:提升销;以及提升销升降组件,构成为使提升销升降,提升销可以包括:第一支承部,选择性接触于第一环;以及第二支承部,选择性接触于第二环。
[0014] 可以是,在第一环的底面形成有供第一支承部局部性嵌入的嵌入沟。
[0015] 可以是,在第二环的底面形成有供第二支承部局部性嵌入的固定沟。
[0016] 在第二环可以形成供有第一支承部穿过的穿过孔,第二支承部可以具有相比于穿过孔的内径大的外径。
[0017] 在第二环可以形成有供第一支承部穿过且宽度相比于长度小的穿过孔,第二支承部可以形成为宽度相比于长度小,第二支承部的长度可以相比于穿过孔的长度小且相比于穿过孔的宽度大,聚焦环驱动单元可以还包括使提升销以提升销的延伸轴为中心旋转的提升销旋转组件。
[0018] 在第一环和第二环中任一个可以形成有容纳沟,在第一环和第二环中另一个可以形成有嵌入到容纳沟的凸出部。
[0019] 在底座可以设置有安放并支承第二环的支承部件。
[0020] 在第二环和支承部件中任一个可以形成有插入沟,在第二环和支承部件中另一个可以形成有嵌入到插入沟的插入凸起。
[0021] 根据本发明的实施例的基板处理装置,聚焦环单元由具有彼此不同材质的第一环和第二环构成。而且,第一环由能够缩减与等离子体的反应导致生成异物的材质构成,第二环由能够缩减等离子体导致的磨耗的材质构成。因此,包括具有彼此不同材质的第一环及第二环的聚焦环单元相比于具备由一种材质构成的一个聚焦环的结构,在缩减等离子体导致的异物生成并缩减等离子体导致的磨耗的点上具有效果。
[0022] 另外,根据本发明的实施例的基板处理装置,根据第一环的磨耗而使第一环上升,将第一环的顶面的高度相对于基板的顶面的高度一直保持一定,从而将等离子体鞘层一直保持一定,能够整体上均匀蚀刻基板。
[0023] 另外,根据本发明的实施例的基板处理装置,能够选择性仅使第一环上升,或者能够选择性使第一环和第二环一起上升,因此无需单独设置用于调节第一环的高度的提升销和用于调节第一环及第二环的高度的提升销,从而能够简化基板处理装置的结构。附图说明
[0024] 图1是简要示出本发明的第一实施例的基板处理装置的截面图。
[0025] 图2是简要示出本发明的第一实施例的基板处理装置的一部分的截面图。
[0026] 图3是简要示出本发明的第一实施例的基板处理装置的提升销的立体图。
[0027] 图4至图6是简要示出本发明的第一实施例的基板处理装置的一部分的截面图。
[0028] 图7及图8是简要示出本发明的第二实施例的基板处理装置的一部分的立体图。
[0029] 附图标记说明
[0030] 10:腔室;20:上电极;30:下电极;70:静电卡盘;80:聚焦环单元;90:聚焦环驱动单元;91:提升销;92:提升销升降组件;93:提升销旋转组件。

具体实施方式

[0031] 以下,参照附图,说明本发明的实施例的基板处理装置。
[0032] 如图1所示,本发明的第一实施例的基板处理装置可以包括腔室10、上电极20、下电极30、气体供给单元60、静电卡盘70、聚焦环单元80及聚焦环驱动单元90。
[0033] 腔室10提供用于使用等离子体来处理基板S的处理空间。在基板S的顶面可以以预定的图案形成膜及/或掩膜。在腔室10的侧壁形成通路11。通过通路11,基板S可以向腔室10内的处理空间运入,基板S可以从腔室10内的处理空间向外部运出。通路11构成为通过闸12能够开闭。
[0034] 上电极20设置于腔室10的处理空间的上侧。上电极20可以支承于腔室10。上电极20具备气体扩散室21及与气体扩散室21连通的多个气体流出孔22。因此,向气体扩散室21流入的工艺气体能够在气体扩散室21均匀扩散之后,通过气体流出孔22向腔室10内的处理空间流入。
[0035] 在上电极20通过第一匹配器41电连接有第一高频电源51。第一高频电源51起到向上电极20施加具有用于生成等离子体的频率的第一高频电力的作用。供给到腔室10内的处理空间的工艺气体通过从第一高频电源51施加的第一高频电力而转变成等离子体状态。转变成等离子体状态的工艺气体蚀刻形成在基板S上的特定膜。
[0036] 下电极30支承于在腔室10的下侧设置的底座15上。在下电极30通过第二匹配器42电连接有第二高频电源52。第二高频电源52起到向下电极30施加用于向基板S注入离子的第二高频电力(偏压用高频电力)的作用。
[0037] 气体供给单元60包括:供给工艺气体的气体供给器61;将气体供给器61连接于上电极20的气体扩散室21的气体供给管62。例如,气体供给器61可以包括多个气体源和将多个气体源与气体供给管62分别连接的多个开闭阀。
[0038] 静电卡盘70设置于下电极30上。在静电卡盘70的顶面可以搭载基板S。静电卡盘70连接于直流电源71。若从直流电源71向静电卡盘70施加电力,则基板S与静电卡盘70之间产生静电引力。通过产生的静电引力,基板S能够静电吸附于静电卡盘70的顶面。
[0039] 在腔室10的底部形成有排出口17。排出口17连接于干式之类真空泵18。因此,在基板处理工艺中生成的聚合物之类生成物能够通过排出口17向外部排出。
[0040] 聚焦环单元80布置于下电极30的外周边沿。聚焦环单元80布置成环绕基板S的外周。聚焦环单元80起到提高对基板S的等离子体处理的均匀性的作用。
[0041] 若在静电卡盘70周围施加高频电力,则在基板S的上侧形成电场,聚焦环单元80将形成电场的区域进一步扩大而使基板S位于形成等离子体的区域的中心。由此,能够整体上均匀蚀刻基板S。另外,为了防止基板处理工艺期间产生的高分子化合物渗透到静电卡盘70,聚焦环单元80覆盖并保护静电卡盘70的边缘。
[0042] 如图2所示,聚焦环单元80包括:朝向腔室10内的处理空间布置的第一环(上环)81;布置于第一环81与底座15之间的第二环(下环)82。第一环81布置成相比于第二环82靠近腔室10内的处理空间。
[0043] 第一环81及第二环82可以构成为能够分别上下相对移动。
[0044] 第一环81及第二环82由彼此不同材质构成。例如,第一环81可以由石英(quartz)构成,第二环82可以由(SiC)构成。
[0045] 在第一环81及第二环82均由碳化硅构成的情况下,碳化硅在基板处理工艺中与硅(Si)反应而生成黑硅(black silicon)之类异物,存在这种异物成为使基板处理工艺效率下降的原因的问题。同样,在第一环81及第二环82均由石英构成的情况下,等离子体蚀刻导致在相同条件下第一环81及第二环82的磨耗程度增加,从而存在第一环81及第二环82的更换周期变短的问题。
[0046] 相反,在第一环81由石英构成且第二环82由碳化硅构成的情况下,即在第一环81由能够缩减与等离子体的反应导致的异物生成的材质构成且第二环82由能够缩减等离子体导致的磨耗的材质构成的情况下,相比于设置具有一种材质的一个聚焦环的结构,能够最小化上述的问题。
[0047] 第一环81直接暴露于等离子体,因此被等离子体蚀刻而磨耗。因此,随着进行使用等离子体而处理基板的工艺,第一环81磨耗而第一环81的厚度会减少。在第一环81的厚度减少的情况下,第一环81的顶面的高度相对于基板S的顶面的高度(静电卡盘70的顶面的高度)减少。若在基板S的顶面的高度没有变化的状态下,第一环81的顶面的高度减少,则等离子体鞘层(sheath)产生变化,由此,离子向基板S的边缘侧的入射严重变化。由此,可能产生在基板S的边缘处的蚀刻截面轮廓变形的问题。
[0048] 作为用于防止这种现象的方案,虽可以考虑更换第一环81的方案,但第一环81的频繁更换引发基板处理工艺的中断所带来的基板处理装置的运转率下降,第一环81的消耗导致费用增加。
[0049] 因此,本发明的实施例的基板处理装置根据第一环81的磨耗程度使第一环81上升而微细地调节第一环81的顶面的高度,从而将第一环81的顶面的高度相对于基板S的顶面的高度保持一定。另外,本发明的实施例的基板处理装置在第一环81的磨耗进行到相当准而需要更换第一环81的情况下,使第二环82与第一环81一起上升,以使得能够通过机械臂更换第一环81。
[0050] 如图1及图2所示,聚焦环驱动单元90布置于底座15的下方。聚焦环驱动单元90可以包括提升销91和构成为使提升销91升降的提升销升降组件92。
[0051] 在底座15可以形成有供提升销91以能够升降的方式插入的贯通孔151。提升销91贯通贯通孔151并与聚焦环单元80连接。因此,随着提升销91升降,聚焦环单元80能够升降。提升销91可以设置多个,以使得能够稳定地支承聚焦环单元80。多个提升销91的数量、排列间隔及排列位置可以以能够稳定地支承聚焦环单元80的方式适当设定。
[0052] 提升销91可以包括:构成为能够与第一环81的第一支承部911;构成为能够与第二环82选择性接触的第二支承部912。在第二环82形成有供第一支承部911穿过的穿过孔821。第一支承部911能够通过穿过孔821暴露并接触于第一环81的底面。接触于第一环81的第一支承部911的部分与接触于第二环82的第二支承部912的部分之间的间隔相比于形成有穿过孔821的第二环82的部分的厚度大。因此,在提升销91的升降路径中能够存在以下区间:
虽然第一支承部911接触于第一环81的底面,但第二支承部912不接触于第二环82的底面。
[0053] 作为一例,如图2及图3所示,第二支承部912可以具有相比于穿过孔821的内径大的外径。由此,在第二支承部912接触于第二环82的底面的状态下,随着提升销91上升,第二环82能够上升。
[0054] 例如,如图3所示,第一支承部911及第二支承部912可以构成为单独部件。在第一支承部911可以沿其长度方向形成有多个紧固沟913,在第二支承部912形成与多个紧固沟913中任一个对应的紧固孔914。在紧固孔914与多个紧固沟913中任一个对应的状态下,螺栓之类紧固部件915插入于紧固孔914及紧固沟913,由此第二支承部912能够紧固于第一支承部911。另外,随着紧固部件915插入于多个紧固沟913中任一个,能够确定第二支承部912的位置。因此,能够调节接触于第一环81的第一支承部911的部分与接触于第二环82的第二支承部912的部分之间的间隔,由此,通过提升销91的上升,能够调节第一支承部911接触于第一环81时的时间点与第二支承部912接触于第二环82时的时间点之间的时间间隔。
[0055] 另一方面,在第一环81的底面可以形成有供第一支承部911局部性嵌入的嵌入沟811。由于第一支承部911嵌入第一环81的嵌入沟811,因此能够容易且准确地执行提升销91相对于第一环81的位置确定,第一环81不会横向晃动并能够稳定地支承于提升销91。
[0056] 另外,在第二环82的底面可以形成有供第二支承部912局部性嵌入的固定沟823。由于第二支承部912嵌入第二环82的嵌入沟823,因此能够容易且准确地执行提升销91相对于第二环82的位置确定,第二环82不会横向晃动并能够稳定地支承于提升销91。
[0057] 另外,在第一环81可以形成有容纳沟815,在第二环82形成有嵌入到容纳沟815的凸出部825。当安放于第一环81及第二环82上时,凸出部825嵌入容纳沟815,因此能够容易且准确地执行第一环81及第二环82的位置确定,第一环81及第二环82不会横向晃动并能够稳定地保持。另外,包括凸出部825及容纳沟815的结构能够在第一环81上升为预定的高度时,防止等离子体向第一环81与第二环82之间渗透。另一方面,本发明不限定于在第一环81形成有容纳沟815并在第二环82形成有凸出部825的结构,可以在第一环81形成有凸出部并在第二环82形成有供凸出部嵌入的容纳沟。
[0058] 另一方面,在底座15可以设置有安放并支承第二环82的支承部件83。因此,第二环82能够稳定地支承于底座15。在此,在第二环82可以形成有插入沟826,在支承部件83形成有嵌入到插入沟826的插入凸起836。当第二环82安放于支承部件83上时,插入凸起836嵌入插入沟826,因此能够容易且准确地执行第二环82的位置确定,第二环82不会横向晃动而能够稳定地保持。另一方面,本发明不限定于在第二环82形成有插入沟826并在支承部件形成有插入凸起836的结构,可以在第二环82形成有插入凸起并在支承部件83形成有供插入凸起嵌入的插入沟。
[0059] 提升销升降组件92可以由在气压或液压下工作的致动器、在电磁相互作用下工作的线性达或滚珠螺杆机构之类直线移动机构构成。提升销升降组件92可以通过使提升销91上升而仅使第一环81或者使第一环81和第二环82一起上升。
[0060] 如图2所示,在静电卡盘70周围开始暴露于等离子体时,第一环81可以具有第一厚度t1。而且,如图4所示,随着进行使用等离子体而处理基板S的工艺,第一环81暴露于等离子体,被蚀刻并磨耗,由此,第一环81具有相比于第一厚度t1小的第二厚度t2。因此,第一环81的顶面的高度相对于静电卡盘70的顶面的高度减少。
[0061] 在这种情况下,如图5所示,提升销升降组件92使提升销911上升,第一支承部911接触于第一环81的底面,从而能够使第一环81上升。因此,在第一环81磨耗而具有相比于第一厚度t1小的第二厚度t2的情况下,第一环81的顶面的高度也能够相对于静电卡盘70的顶面的高度保持一定。因此,防止等离子体鞘层产生变化,防止蚀刻截面轮廓在基板S的边缘产生变化,从而能够整体上均匀蚀刻基板S。
[0062] 此时,第二环82可以不与第一环81一起上升。因此,通过第一环81与第二环82之间的凸出部825及容纳沟815,能够防止等离子体向第一环81与第二环82之间渗透。另外,在第二环82的内径相比于基板S的外径小的情况(例如,第二环82的内径为297至298mm,基板S的外径为300mm的情况)下,为了防止基板S跟随第二环82的上升而上升,第二环82不与第一环81一起上升。
[0063] 另一方面,在根据第一环81的蚀刻的磨耗进行到相当水准而通过调节第一环81的高度也难以补偿的情况下,需要将第一环81及第二环82一起上升到机械臂能够夹持并更换第一环81及第二环82的高度。
[0064] 为此,提升销升降组件92使提升销91上升,以使第二支承部912接触于第二环82的底面。由此,第一支承部911接触于第一环81的底面,第二支承部912接触于第二环82的底面。在这种状态下,随着提升销91上升,如图6所示,第一环81及第二环82能够位于通过机械臂能够运出的高度。
[0065] 根据本发明的第一实施例的基板处理装置,聚焦环单元80由具有彼此不同材质的第一环81和第二环82构成。而且,第一环81由能够缩减与等离子体的反应导致生成异物的材质构成,第二环82由能够缩减等离子体导致的磨耗的材质构成。因此,包括具有彼此不同材质的第一环81及第二环82的聚焦环单元80相比于具备由一种材质构成的一个聚焦环的结构,在缩减等离子体导致的异物生成并缩减等离子体导致的磨耗的点上具有效果。
[0066] 另外,根据本发明的第一实施例的基板处理装置,根据第一环81的磨耗而使第一环81上升,通过将第一环81的顶面的高度相对于基板S的顶面的高度一直保持一定,将等离子体鞘层一直保持一定,从而能够整体上均匀蚀刻基板S。
[0067] 另外,根据本发明的第一实施例的基板处理装置,能够选择性仅使第一环81上升,或者能够选择性使第一环81和第二环82一起上升,因此无需单独设置用于调节第一环81的高度的提升销和用于调节第一环81及第二环82的高度的提升销,从而能够简化基板处理装置的结构。
[0068] 以下,参照图7及图8,说明本发明的第二实施例的基板处理装置。对与前述的第一实施例相同的部分标注相同的附图标记,省略对其的详细说明。
[0069] 在第二环82形成有宽度相比于长度小的穿过孔822,第二支承部912形成为宽度相比于长度小,第二支承部912的长度可以相比于穿过孔822的长度小并相比于穿过孔822的宽度大。
[0070] 而且,聚焦环驱动单元90可以还包括使提升销91以提升销91的延伸轴为中心旋转的提升销旋转组件93。
[0071] 因此,如图7所示,在通过提升销91的旋转而穿过孔822的形状与第二支承部912的形状匹配的情况下,第二支承部912能够穿过穿过孔822。
[0072] 而且,如图8所示,在通过提升销91的旋转而穿过孔822的形状与第二支承部912的形状不匹配的情况下,第二支承部912不穿过穿过孔822并能够接触于第二环82的底面。
[0073] 如图7所示,在以第一支承部911接触于第一环81的底面且第二支承部912穿过穿过孔822的状态提升销91上升的情况下,仅第一环81能够上升。
[0074] 而且,如图8所示,在以第一支承部911接触于第一环81的底面且第二支承部912不穿过穿过孔822并接触于第二环82的底面的状态提升销91上升的情况下,第一环81和第二环82能够一起上升。
[0075] 本发明的第二实施例的基板处理装置具有第二支承部912与第二环82不干涉并能够自由选择第一环81的上升高度的效果。即,如图3所示,即使不调节第二支承部912的高度,也能够使第一环81上升至更高位置。为了在第二支承部912穿过穿过孔822而较高上升的状态下更换第一环81和第二环82,使提升销91下降而使第二支承部912重新位于第二环82之下之后,使提升销91旋转而使穿过孔822的形状与第二支承部912的形状不匹配之后使提升销91上升。
[0076] 例示性说明了本发明的优选实施例,但本发明的范围并不限定于这种特定实施例,可以在权利要求书中所记载的范畴内进行适当变更。
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