基板处理装置及使用该装置的基板处理方法

技术领域

本发明涉及一种基板处理装置及使用该基板处理装置的基板处理方法。更具体地，本发明涉及一种使用等离子体处理基板的基板处理装置以及使用该基板处理装置的基板处理方法。

背景技术

可以通过在基板上形成预定图案来制造半导体器件。当在基板上形成预定图案时，可以在用于半导体制造工艺的设备中连续地执行诸如沉积工艺(depositingprocess)、光刻工艺(lithography process)和蚀刻工艺(etching process)等的多种工艺。

在制造半导体器件时，可以在对基板板(例如，晶片)执行工艺处理之后，执行清洗工艺以去除残留在基板的表面上的残留物。这种清洗工艺可以在进行蚀刻工艺之后，以干式清洗(dry clean)方式在等离子体反应室(plasma reaction chamber)内部执行。

然而，在等离子体反应室内的喷头(shower head)暴露于等离子体的情况下，会在喷头单元的孔(hole)中产生金属污染。

发明内容

解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，提供一种基板处理方法，其通过使提供给布置在支承单元内部的下部电极的电压的大小大于提供给布置在喷头单元上部的上部电极的电压的大小，能够防止因处理空间中产生的等离子体而引起的金属污染。

另外，本发明要解决的技术问题是，提供一种基板处理装置，其通过使提供给布置在支承单元内部的下部电极的电压的大小大于提供给布置在喷头单元上部的上部电极的电压的大小，能够防止因处理空间中产生的等离子体而引起的金属污染。

本发明的目的不限于上述目的，本领域的技术人员通过下面的描述可以清楚地理解未提及的其他目的。

解决方法

为了解决上述技术问题，根据本发明的一方面，基板处理方法使用基板处理装置，所述基板处理装置包括：第一电极，布置在用于向腔室的内部提供清洗气体的喷头单元的上部；以及第二电极，布置在支承基板的支承单元的内部，所述基板处理方法可以包括：向所述腔室的内部提供所述清洗气体；以及可以向所述第一电极提供第一大小的电压以及向所述第二电极提供大于所述第一大小的第二大小的电压。

在向所述腔室的内部提供所述清洗气体之前，基板处理方法可以包括：将所述基板放置在所述支承单元上。

清洗气体可以包括Ar。

清洗气体可以包括CF

清洗气体可以包括O

清洗气体可以包括Ar、CF

可以向所述第一电极提供源功率，并且可以向所述第二电极提供偏置功率。

为了解决上述技术问题，根据本发明的另一方面的基板处理方法使用基板处理装置，所述基板处理装置包括：腔室；第一电极，布置在所述腔室的内部上侧；以及第二电极，布置在所述第一电极的下方，在所述基板处理方法中，可以向所述腔室的内部提供清洗气体，通过向所述第一电极提供具有第一大小的源功率，以及向所述第二电极提供具有大于所述第一大小的第二大小的偏置功率来形成等离子体，并且使用等离子体来去除腔室的内部上侧的污染物。

基板处理装置还可以包括：喷头单元，向所述腔室的内部提供所述清洗气体；以及支支承单元，支承基板。

在向所述腔室的内部提供所述清洗气体之前，所述基板处理方法可以包括：将所述基板放置在所述支承单元上。

清洗气体可以包括Ar。

清洗气体可以包括CF

清洗气体可以包括O

清洗气体可以包括Ar、CF

可以向第一电极提供1500W的功率，并且可以向第二电极提供2000W的功率。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一方面提供了一种基板处理装置，其包括：第一电极，布置在向腔室的内部提供清洗气体的喷头单元的上部；第二电极，布置在支承基板的支承单元的内部；第一电源，向所述第一电极提供第一电压；以及第二电源，向所述第二电极提供第二电压，其中，所述第二电压的大小大于所述第一电压的大小。

清洗气体可以包括Ar。

清洗气体可以包括CF

清洗气体可以包括O

清洗气体可以包括Ar、CF

第一电源可以向第一电极提供1500W的源功率，并且第二电源可以向第二电极提供2000W的偏置功率。

其他实施例的具体事项包含在详细的说明及附图中。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明一些实施例的基板处理装置的图。

图2是示意性地示出根据本发明一些实施例的基板处理装置的喷头单元的图。

图3是示出沿图2的线A-A’截取的剖面的图。

图4是示出利用现有的基板处理方法的基板处理装置的喷头单元上产生污染物的图。

图5至图7是示出与现有技术相比，利用根据本发明一些实施例的基板处理方法的基板处理装置的喷头单元中污染物减少的图。

图8是示出根据本发明一些实施例的基板处理方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。参考结合附图在下文详细叙述的实施例，本发明的优点和特征以及实现优点和特征的方法将变得明确。然而，本发明并不受限于在下文中公布的实施例，而是可以以各种不同的形式实现，并且本实施例仅是为了使本发明的公开内容完整并向本发明所属技术领域的普通技术人员完整告知发明的范围而提供的，并且本发明仅由权利要求的范围限定。在整个说明书中，相同的参考标号指代相同的构成要素。

元件或层被称为在另一元件或层的“上方”或“上”时，其不仅包括在另一元件或另一层的直接上方，还包括中间介入有另一层或另一元件的情况。相反，元件被称为“直接在上方”或“在正上方”时，其表示中间不存在介入的另一元件或层。

可以使用“下方”、“下面”、“下部”、“上方”、“上部”等空间相对术语以便于描述如图中所示的一个元件或构成要素与其他元件或构成要素的相互关系。空间相对术语应当理解为除了图中所示的方向之外还包括元件在使用时或操作时的不同方向的术语。例如，在图中所示的元件翻转的情况下，被描述为在另一元件的“下方”或“下面”的元件可以定位成在另一元件的“上方”。因此，示例性术语“下方”可以包括下方和上方两种方向。元件也可以定向为另外的方向，且因此空间相对术语可以依据定向进行解释。

虽然使用了第一、第二等来叙述各种元件、构成要素和/或部分，但显然这些元件、构成要素和/或部分不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、构成要素或部分与其他元件、构成要素或部分区分开。因此，在本发明的技术思想内，下文中提到的第一元件、第一构成要素或第一部分显然也可以是第二元件、第二构成要素或第二部分。

本说明书中使用的术语是用于描述实施例的，而不是旨在限制本发明。在本说明书中，除非句子中特别说明，否则单数形式还包括复数形式。说明书中使用的“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”表示包括所提到的构成要素、步骤、操作和/或元件，而不排除一个以上的其他构成要素、步骤、操作和/或元件的存在或添加。

除非另有定义，否则本说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以被用作本发明所属技术领域的普通技术人员通常可以理解的含义。此外，除非明确特别地进行定义，否则在通常使用的字典中定义的术语不应以理想化或过度地进行解释。

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例，并且在参考附图进行描述时，与图号无关地，相同或对应的构成要素给予相同的参考标号，并省略对其的重复描述。

图1是示意性地示出根据本发明一些实施例的基板处理装置的图。图2是示意性地示出根据本发明一些实施例的基板处理装置的喷头单元的图。图3是示出沿图2的线A-A’截取的剖面的图。

参照图1，基板处理装置1000可以包括第一电极610、第二电极510、第一电源620以及第二电源520。

腔室100是指用于执行等离子体工艺的内部空间。等离子体工艺例如可以包括蚀刻、灰化、离子注入、薄膜沉积、清洗等，但不限于此。例如，腔室100可以是圆筒形真空腔室，且腔室100可以包括诸如铝、不锈钢的金属，但不限于此。

参照图1至图3，喷头单元600、支承单元500、第一电极610及第二电极510布置在腔室100内。喷头单元600可以包括主体611及气体喷射孔612。

第一电极610可以布置在支承单元500和喷头单元600上方。第一电极610和喷头单元600可以在腔室100内部基于竖直方向(Z方向)布置在上侧。

第一电极610可连接到第一电源620。第一电源620可以向第一电极610提供高频电力。第一电源620可以向第一电极610施加上述电力，从而在腔室100内形成等离子体。

主体611可以构成喷头单元600的本体部。主体611可以包括沿竖直方向(Z方向)贯通形成的多个气体喷射孔612。

虽然未具体图示，但主体611可以包括喷射板、下部板和上部板。

喷射板可以将用于处理基板W的工艺气体直接喷射到腔室100的内部空间。为此，喷射板可以形成为其底面暴露于腔室100的内部空间。

下部板可以层叠设置在喷射板的上部。该下部板可以形成为与喷射板相同的形状，并且可以包括沿竖直方向(Z方向)贯通形成的多个气体喷射孔612。

上部板可以层叠设置在下部板上。该上部板可以将从外部流入的工艺气体分配并提供给下部板上的多个气体喷射孔612。

气体喷射孔612可以向腔室100的内部提供工艺气体。在一些实施例中，可以使用通过气体喷射孔612提供到腔室100内部的清洗气体来清洗基板W和腔室100的内部等。

气体喷射孔612可沿竖直方向(Z方向)贯穿主体611而形成。可以在主体611中形成多个气体喷射孔612。

在支承单元500上放置待执行等离子体工艺的基板W。支承单元500起到支承基板W的基座的作用。例如，支承单元500可包括静电吸盘，静电吸盘布置在支承单元500的上部，并用于通过静电吸引力来保持基板W。

第二电极510可以布置在支承单元500内部。第二电极510可以在腔室100的内部基于竖直方向(Z方向)相比于第一电极610布置在更下方。

支承单元500可以在静电吸盘下方包括第二电极510。第二电极510可以设置成能够通过驱动部530沿竖直方向(Z方向)移动。当支承单元500如上所述形成为能够在竖直方向上移动时，可将基板W定位在呈现更均匀的等离子体分布的区域中。

第二电极510可以连接到第二电源520。第二电源520向腔室100提供用于控制等离子体的离子能量的电力。当该电力被提供给支承单元500的第二电极510时，在布置于第二电极510上的基板W上可以感应出电压。根据上述电力来控制基板W的电压，由此可以控制腔室100内形成的等离子体的离子能量。

通过上述的第一电源620可以向第一电极610提供RF源功率，并且通过第二电源520可以向第二电极510提供RF偏置功率。

通过第一电源620可以向第一电极610提供具有第一大小的源电压，且通过第二电源520可以向第二电极510提供具有第二大小的偏置电压。在一些实施例中，第二大小可以大于第一大小。例如，第一大小可以是1500W，且第二大小可以是2000W。然而，本发明的技术思想不限于此。

根据一些实施例，为了防止诸如铜(Cu)的污染物沉积在喷头单元600上，可以使提供给下部电极(即，第二电极510)的电压的大小大于提供给上部电极(即，第一电极610)的电压的大小。结果，在利用等离子体的清洗工艺中，可以防止喷头单元600的主体611和气体喷射孔612受到污染。

在支承单元500的上部，可以包括布置在基板W周边以支承基板W的环540。虽然未详细示出，但是环540可包括聚焦环(focus ring)和围绕聚焦环的边缘环(edge ring)。

环540可以包括绝缘材料。例如，环540可以包括陶瓷、碳化硅(SiC)等，但不限于此。

虽然未详细示出，但是驱动部530可连接到安装在腔室100下部的排气部。排气部可以包括真空泵，例如涡轮分子泵，以将腔室100内部的处理空间调节为期望的真空度的压力。另外，可以通过排气部排出腔室100内产生的工艺副产物及剩余工艺气体。

屏蔽构件550可布置在支承单元500的侧部。屏蔽构件550用于防止腔室100与支承单元500之间的电连接。

为此，屏蔽构件550可以包括绝缘材料或电介质材料(dielectric material)。例如，屏蔽构件550可以包括陶瓷或聚合物材料，但不限于此。

气体供应单元800可以包括第一至第三气体供应单元810、820、830以及第一至第三流量控制器811、821、831。第一至第三气体供应单元810、820、830可以将各种气体提供给腔室100的上部和/或侧部。例如，第一至第三气体供应单元810、820、830可以包括气体供应管，气体供应管穿过腔室100的上壁以将清洗气体提供到腔室100内部。第一至第三气体供应单元810、820、830可以将各种气体均匀地提供到腔室100中的等离子体空间中的基板W的各个区域。

第一至第三气体供应单元810、820、830可以以期望的比率提供不同的气体。第一至第三流量控制器811、821、831可以控制从第一至第三气体供应单元810、820、830流入腔室100内部的气体的供应流量。第一至第三流量控制器811、821、831可以独立或统一控制从第一至第三气体供应单元810、820、830提供至腔室100的气体的供应流量。

第一至第三气体供应单元810、820、830可将不同的清洗气体提供到腔室100中。清洗气体可以包括惰性气体。例如，清洁气体可以包括Ar、CF

根据一些实施例，通过使用CF

虽然未详细示出，但是基板处理装置1000可以包括温度调节部。温度调节部可以包括加热器和/或冷却器。例如，温度调节部可以包括：加热器，布置在支承单元500的内部，并用于调节支承单元500的温度；以及加热器电力提供部，用于向加热器提供电力。

图4是示出利用现有的基板处理方法的基板处理装置的喷头单元上产生污染物的图。图5至图7是示出与现有技术相比，利用根据本发明一些实施例的基板处理方法的基板处理装置的喷头单元中污染物减少的图。图6和图7是利用SEM、EDAX分析将喷头单元600的污染物按区域放大示出的图。

参照图4可知，在现有的等离子体工艺中，在喷头单元600的主体611及气体喷射孔612上会沉积诸如铜(Cu)的污染物。

另外，参照图5可知，在喷头单元600的主体611及气体喷射孔612上沉积的诸如铜(Cu)的污染物减少。具体而言，参照图6可知，与现有技术相比，沉积在喷头单元600的上表面的多个区域A21、A22、A23上的诸如铜(Cu)的污染物减少。另外，参照图7可知，与现有技术相比，沉积在喷头单元600的气体喷射孔612的多个区域A24、A26及主体611的部分区域A25上的诸如铜(Cu)的污染物减少。

即，根据一些实施例，在压力为40mT的条件下，使Ar的流量为200sccm，CF

图8是示出根据本发明一些实施例的基板处理方法的流程图。

根据一些实施例的基板处理方法可以使用上述基板处理装置1000来执行。因此，关于基板处理装置1000的上述描述同样适用于使用基板处理装置1000的基板处理方法。因此，为了便于描述，将省略或简要描述与关于基板处理装置1000的内容重复的内容。

首先，将基板W放置在支承单元500上(S10)。根据一些实施例，在首先将基板W放置在支承单元500上的情况下，可以减少支承单元500被等离子体损坏的情况。即，根据一些实施例，由于提供给第二电极510的电压的大小大于提供给第一电极610的电压大小，因此在先将基板W放置在支承单元500上的状态下，可以执行喷头单元600的污染物去除工艺。

之后，可以向腔室100的内部提供清洗气体(S20)。根据一些实施例，可以使用Ar、CF

根据一些实施例，通过使用CF

之后，向上部电极(即，第一电极610)提供具有第一大小的电压，并且向下部电极(即，第二电极510)提供具有大于第一大小的第二大小的电压，从而形成等离子体(S30)。例如，第一大小可以是1500W，且第二大小可以是2000W。然而，本发明的技术思想不限于此。

根据一些实施例，为了防止在喷头单元600上沉积诸如铜(Cu)的污染物，可以使提供给第二电极510的电压的大小大于提供给第一电极610的电压的大小。结果，在利用等离子体的清洗工艺中，可以防止喷头单元600的主体611及气体喷射孔612受到污染。

以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，本发明在不变更其技术思想或必要特征的情况下，能够以其他具体形态实施。因此，应理解为上述实施例在所有方面都是示例性的，而不是限制性的。