包括聚焦环的半导体基底处理设备制造技术

提供了一种半导体基底处理设备。半导体基底处理设备包括：壳体，包围工艺室；等离子体源单元，连接到壳体，并包括喷头和定位为支撑喷头的固定环，喷头包括安装在固定环上的上电极，并包括穿过上电极的部分并被构造为将气体注入到工艺室中的注入孔；静电吸盘，连接到壳体并包括下电极，并且用于使半导体基底安装在其上；以及环单元，安装在静电吸盘的边缘部分上，并包括聚焦环和围绕聚焦环的覆盖环。聚焦环具有内侧表面和接触覆盖环的相对的外侧表面，聚焦环的内侧表面和外侧表面之间的宽度是第一宽度。覆盖环具有接触聚焦环的外侧表面的内侧表面和外侧表面，覆盖环的内侧表面和外侧表面之间的宽度是第二宽度。第一宽度是第二宽度的2倍至10倍。

【技术实现步骤摘要】
包括聚焦环的半导体基底处理设备本专利申请要求于2019年8月2日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2019-0094175号韩国专利申请和于2019年4月17日向韩国知识产权局(KIPO)提交的第10-2019-0044635号韩国专利申请两者的优先权和权益，每个韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
与示例性实施例一致的设备和方法涉及一种电容耦合等离子体基底处理设备和一种使用该设备的基底处理方法。
技术介绍
随着半导体器件变得更加复杂，对高纵横比图案结构的需求增加。并且随着基底变得更大，即使在等离子体的微小的均匀性变化的情况下，也会在基底的边缘区域中发生蚀刻缺陷。结果，在等离子体蚀刻工艺中基底边缘区域的良率显著降低。因此，期望一种可以提高等离子体的均匀性的新的等离子体蚀刻设备。
技术实现思路
专利技术构思的一些示例性实施例旨在提供一种电容耦合等离子体基底处理设备和使用该设备的基底处理方法，该电容耦合等离子体基底处理设备用于通过在使用等离子体处理半导体基底的等离子体工艺中使等离子体密度均匀地分散来提高处理速度和生产良率。根据一些实施例，一种半导体基底处理设备包括壳体、等离子体源单元、静电吸盘和环单元。壳体包围工艺室。等离子体源单元连接到壳体，并且包括喷头和定位为支撑喷头的固定环。喷头包括安装在固定环上的上电极，并且包括穿过上电极的一部分并且被构造成将气体注入到工艺室中的注入孔。静电吸盘连接到壳体并包括下电极，并且用于使半导体基底安装在其上。环单元安装在静电吸盘的边缘部分上，并且包括聚焦环和围绕聚焦环的覆盖环。下电极和上电极中的一个连接到高频电源，下电极和上电极中的另一个接地。聚焦环具有内侧表面和接触覆盖环的相对的外侧表面，并且聚焦环的内侧表面和外侧表面之间的宽度是第一宽度。覆盖环具有内侧表面和外侧表面，覆盖环的内侧表面接触聚焦环的外侧表面，并且覆盖环的内侧表面和覆盖环的外侧表面之间的宽度是第二宽度。第一宽度是第二宽度的2倍至10倍。根据一些实施例，一种半导体基底处理设备包括壳体、等离子体源单元、静电吸盘和环单元。壳体包围工艺室。等离子体源单元连接到壳体，并且包括喷头和定位为支撑喷头的固定环。喷头包括安装在固定环上的上电极，并且包括穿过上电极的一部分并且被构造成将气体注入到工艺室中的注入孔。静电吸盘连接到壳体并包括下电极，并且用于使半导体基底安装在其上。环单元安装在静电吸盘的边缘部分上，并且包括聚焦环和围绕聚焦环的覆盖环。下电极和上电极中的一个连接到高频电源，下电极和上电极中的另一个接地。聚焦环具有两层结构，所述两层结构包括作为上层的具有第一厚度的掺杂的硅层和作为下层的具有第二厚度的Al2O3层，并且第一厚度与第二厚度的比在3:1与3:2之间。根据一些实施例，一种使用等离子体处理设备在半导体基底上制造半导体器件的方法。该等离子体处理设备包括：壳体，包围工艺室；等离子体源单元，连接到壳体；静电吸盘，连接到壳体；以及环单元，位于静电吸盘的边缘部分上。等离子体源单元包括喷头，其中，喷头包括上电极，并且包括穿过上电极的一部分并且被构造为将气体注入到工艺室中的注入孔。静电吸盘包括用于在其上安装半导体基底的下电极。环单元至少包括聚焦环和围绕聚焦环的覆盖环。聚焦环在第一高度处具有内侧表面和外侧表面，并且聚焦环的在第一高度处的内侧表面和外侧表面之间的宽度是第一宽度。覆盖环在第一高度处具有内侧表面和外侧表面，并且覆盖环的在第一高度处的内侧表面和外侧表面之间的宽度是第二宽度。第一宽度是第二宽度的2倍至10倍。该方法包括：将半导体基底安装在静电吸盘上；将高频RF电力施加到静电吸盘和喷头中的一个，同时从喷头将气体注入到工艺室中，以在工艺室内部产生等离子体；以及使用等离子体蚀刻半导体基底以在半导体基底的表面上形成图案。根据一些实施例，一种使用等离子体处理设备在半导体基底上制造半导体器件的方法。该等离子体处理设备包括：壳体，包围工艺室；等离子体源单元，连接到壳体；静电吸盘，连接到壳体；以及环单元，位于静电吸盘的边缘部分上。等离子体源单元包括喷头，其中，喷头包括上电极，并且包括穿过上电极的一部分并被构造为将气体注入到工艺室中的注入孔。静电吸盘包括用于在其上安装半导体基底的下电极。环单元至少包括聚焦环和围绕聚焦环的覆盖环。聚焦环具有两层结构，所述两层结构包括作为上层的具有第一厚度的掺杂的硅层和作为下层的具有第二厚度的绝缘层。第一厚度与第二厚度的比在3:1与3:2之间。该方法包括：将半导体基底安装在静电吸盘上；将高频RF电力施加到静电吸盘和喷头中的一个，同时从喷头将气体注入到工艺室中以在工艺室内部产生等离子体；以及使用等离子体蚀刻半导体基底以在半导体基底的表面上形成图案。附图说明图1是根据专利技术构思的示例性实施例的基底处理设备的示意性剖视图。图2是示出根据专利技术构思的示例性实施例的包括在图1的基底处理设备中的聚焦环、覆盖环、突出电极和固定环的透视剖视图。图3是示出根据在传统基底处理设备中的基底的面积的蚀刻速率的曲线图。图4是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图5A是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图5B是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图6A是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图6B是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图7A是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图7B是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图8A是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图8B是根据示例性实施例的区域P的放大的剖视图。图9是示出根据专利技术构思的示例性实施例的通过操作基底处理设备来处理基底的方法的流程图。图10是示出根据图4、图5B、图6B、图7A和图8A的实施例的高密度等离子体区域的产生位置变化的比较的曲线图。图11A、图11B和图11C是示出根据传统基底处理设备以及图4、图5B、图6B、图7A和图8A的示例性实施例的等离子体密度分布的模拟结果。图12A、图12B、图13A、图13B、图14A和图14B是示出根据基底处理设备中的聚焦环的上层和下层的厚度比的基底和聚焦环相对于高频电力的阻抗相位的曲线图，以及示出等离子体密度分布的模拟结果。具体实施方式图1是根据专利技术构思的示例性实施例的基底处理设备的示意性剖视图。图2是示出包括在图1的基底处理设备中的聚焦环、覆盖环、突出电极和固定环的透视剖视图。在图1和图2中，同样的附图标记表示同样的元件。根据专利技术构思的示例性实施例的基底处理设备10可以使用等离子体来处理基底W。例如，基底处理设备10可以是能够对基底W执行蚀刻工艺的电容耦合等离子体(CCP)基底处理设备。参照图1，基底处理设备10可以包括工艺室100、支撑件200和等离子体源单元400。基底处理设备10还可以包括排气单元105、电源单元300和气体供应单元500。工艺室100可以具有内部空间。例如，工艺室100可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体基底处理设备，所述半导体基底处理设备包括：/n壳体，包围工艺室；/n等离子体源单元，连接到壳体，等离子体源单元包括：喷头；以及固定环，定位为支撑喷头，其中，喷头包括安装在固定环上的上电极，并且包括穿过上电极的一部分并且被构造为将气体注入到工艺室中的注入孔；/n静电吸盘，连接到壳体并且包括下电极，静电吸盘用于使半导体基底安装在其上；以及/n环单元，安装在静电吸盘的边缘部分上，并且包括聚焦环和围绕聚焦环的覆盖环，/n其中：/n下电极和上电极中的一个连接到高频电源，下电极和上电极中的另一个接地，/n聚焦环具有内侧表面和接触覆盖环的相对的外侧表面，聚焦环的内侧表面和外侧表面之间的宽度为第一宽度，/n覆盖环具有内侧表面和外侧表面，覆盖环的内侧表面接触聚焦环的外侧表面，覆盖环的内侧表面和外侧表面之间的宽度为第二宽度，并且/n第一宽度是第二宽度的2倍至10倍。/n

【技术特征摘要】
20190417 KR 10-2019-0044635;20190802 KR 10-2019-001.一种半导体基底处理设备，所述半导体基底处理设备包括：
壳体，包围工艺室；
等离子体源单元，连接到壳体，等离子体源单元包括：喷头；以及固定环，定位为支撑喷头，其中，喷头包括安装在固定环上的上电极，并且包括穿过上电极的一部分并且被构造为将气体注入到工艺室中的注入孔；
静电吸盘，连接到壳体并且包括下电极，静电吸盘用于使半导体基底安装在其上；以及
环单元，安装在静电吸盘的边缘部分上，并且包括聚焦环和围绕聚焦环的覆盖环，
其中：
下电极和上电极中的一个连接到高频电源，下电极和上电极中的另一个接地，
聚焦环具有内侧表面和接触覆盖环的相对的外侧表面，聚焦环的内侧表面和外侧表面之间的宽度为第一宽度，
覆盖环具有内侧表面和外侧表面，覆盖环的内侧表面接触聚焦环的外侧表面，覆盖环的内侧表面和外侧表面之间的宽度为第二宽度，并且
第一宽度是第二宽度的2倍至10倍。


2.根据权利要求1所述的半导体基底处理设备，其中：
第一宽度为半导体基底的直径的10％至15％。


3.根据权利要求1所述的半导体基底处理设备，其中：
固定环、聚焦环和覆盖环布置为在工艺室内的等离子体处理操作期间致使峰值等离子体浓度发生在从俯视图被安装的半导体基底覆盖的区域的外部。


4.根据权利要求1所述的半导体基底处理设备，其中：
聚焦环包括在安装了半导体基底的区域的外部形成在聚焦环的上表面中的凹部。


5.根据权利要求4所述的半导体基底处理设备，其中：
凹部的体积在形成聚焦环的材料的体积的0.25倍和4倍之间。


6.根据权利要求4所述的半导体基底处理设备，其中：
从俯视图，上电极与聚焦环和覆盖环叠置，并且与其中安装了半导体基底的第一区域叠置，上电极的其中上电极与聚焦环和覆盖环叠置的底表面同上电极的其中上电极与第一区域叠置的底表面共面。


7.根据权利要求1所述的半导体基底处理设备，其中：
覆盖环具有一定的尺寸和位置使得最外圆周侧表面从俯视图与固定环竖直地叠置。


8.根据权利要求1所述的半导体基底处理设备，其中：
聚焦环具有两层结构，所述两层结构包括作为上层的具有第一厚度的掺杂的硅层以及作为下层的具有第二厚度的Al2O3层。


9.根据权利要求8所述的半导体基底处理设备，其中：
第一厚度与第二厚度的比在3:1与3:2之间。


10.根据权利要求1所述的半导体基底处理设备，其中：
静电吸盘包括安装在其上的介电层，使得半导体基底在安装在静电吸盘上时安装在介电层上。


11.根据权利要求10所述的半导体基底处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣钟宇，宋仁哲，尹洪珉，林智贤，友安昌幸，韩济愚，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR