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CN113675127A - 静电卡盘、基板处理装置以及基板处理方法 - Google Patents

静电卡盘、基板处理装置以及基板处理方法 Download PDF

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CN113675127A
CN113675127A CN202110510580.9A CN202110510580A CN113675127A CN 113675127 A CN113675127 A CN 113675127A CN 202110510580 A CN202110510580 A CN 202110510580A CN 113675127 A CN113675127 A CN 113675127A
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CN
China
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chuck
space
substrate
base
heat transfer
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Application number
CN202110510580.9A
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高炫卓
李相起
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Semes Co Ltd
Original Assignee
Semes Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明公开一种静电卡盘、基板处理装置以及基板处理方法。本发明在上侧的卡盘主体和下侧的卡盘底座之间配置利用导热流体的导热层，只是将卡盘主体放置于卡盘底座上以卡盘主体与导热层物理接触，因此导热层在高温条件下也能够无损坏且稳定地执行导热，为了维护，能够将卡盘主体从卡盘底座容易地分离。

Description

静电卡盘、基板处理装置以及基板处理方法
技术领域
本发明的实施例涉及用于保持晶圆(wafer)等基板的静电卡盘(ESC具备该静电卡盘的基板处理装置以及利用该基板处理装置的基板处理方法。
背景技术
在为了制造半导体等而执行蚀刻工艺等基板处理工艺的期间，经常将静电卡盘用作将基板的位置固定的目的。
通常，静电卡盘包括通过静电力卡紧基板的上侧的卡盘主体、支承卡盘主体的下侧的卡盘底座以及位于卡盘主体和卡盘底座之间的粘接层(bonding layer)，从而具有卡盘主体和卡盘底座通过粘接层彼此结合的结构。粘接层提供为硅胶(silicone)。
这样的静电卡盘由于粘接层在材质特性上在约150℃以上的温度下受到损坏，存在高温条件下导热效率降低或使用其本身就不允许的问题。
另外，卡盘主体结合于卡盘底座这一点，难以将卡盘主体从卡盘底座分离，由此存在维护难的问题。
专利文献0001：韩国专利授权公告第10-1430745号(2014.09.23)
专利文献0002：韩国公开专利公报第10-2016-0148093号(2016.12.26)
发明内容
本发明的实施例的目的在于提供能够在高温条件下稳定地使用的静电卡盘、具备其的基板处理装置等。
本发明的实施例的目的在于提供一种在维护方面有力的静电卡盘、具备其的基板处理装置等。
所要解决的课题不限于此，通常的技术人员能够从下面的记载明确地理解未提及的其它课题。
根据本发明的实施例，可以是，提供一种静电卡盘，包括：卡盘主体，位于上侧，并将基板通过静电力卡紧；卡盘底座，位于下侧，并用于调节所述卡盘主体的温度；以及导热层，配置于所述卡盘主体和所述卡盘底座之间并利用导热流体。
可以是，所述导热层构成为在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间提供容纳所述导热流体的导热空间。
可以是，所述导热层包括在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间介于外侧区域的环形的外密封垫(outer seal)，从而在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间形成间隙，并且提供通过所述卡盘主体、所述卡盘底座以及所述外密封垫所限定的所述导热空间。
可以是，所述外密封垫具有与所述导热空间连通而被导入所述导热流体的中空。
可以是，所述外密封垫包含耐热性材质。
可以是，根据本发明的实施例的静电卡盘还包括：密封垫保护部件，覆盖所述外密封垫。
可以是，与所述导热空间连接有导热流体供应管道。另外，可以是，与所述导热空间连接有导热流体回收管道。
根据本发明的实施例，可以是，提供一种静电卡盘，包括：卡盘主体，位于上侧，并将基板通过静电力卡紧；卡盘底座，位于下侧，并用于调节所述卡盘主体的温度；以及导热层，配置于所述卡盘主体和所述卡盘底座之间并利用导热流体，所述卡盘主体在所述卡盘底座上放置成与所述导热层物理接触。具体地，可以是，所述卡盘主体仅依赖于自重而放置在所述卡盘底座上而与配置在所述卡盘主体与所述卡盘底座之间的所述导热层物理接触。可以是，所述导热层提供于所述卡盘底座的上方。
可以是，在仅依赖于自重而放置在所述卡盘底座上而与所述导热层物理接触的所述卡盘主体的下方提供向下方延伸的嵌件，在所述卡盘底座设置有被插入所述嵌件的对位空间，所述导热层具有供所述嵌件穿过的贯通空间。可以是，所述嵌件具有被导入电源线的空洞。
在此，可以是，所述导热层包括在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间分别介于相对靠近所述贯通空间周围的内侧区域以及相对远离所述贯通空间周围的外侧区域的环形的内密封垫(inner seal)以及环形的外密封垫(outer seal)，从而在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间形成间隙，并且提供通过所述卡盘主体、所述卡盘底座、所述内密封垫以及所述外密封垫所限定且容纳所述导热流体的导热空间。
可以是，根据本发明的实施例的静电卡盘还包括：卡盘加压单元，使得仅依赖于自重而放置的所述卡盘主体以及所述卡盘底座保持为针对所述导热层紧贴的状态。
可以是，根据本发明的实施例的静电卡盘还包括：卡盘升降单元，使得仅依赖于自重而放置的所述卡盘主体相对于所述卡盘底座在上下方向上移动。可以是，所述卡盘升降单元使所述卡盘主体向下侧移动而使所述卡盘主体紧贴于所述导热层。
可以是，所述卡盘底座包括加热元件和冷却元件中的至少任一个。
可以是，所述导热流体是惰性气体。可以是，所述惰性气体是氦气。
根据本发明的实施例，可以是，提供一种基板处理装置，包括：工艺腔室，提供基板处理空间；以及静电卡盘，配置于所述基板处理空间，所述静电卡盘包括：卡盘主体，位于上侧，并将基板通过静电力卡紧；卡盘底座，位于下侧，并用于调节所述卡盘主体的温度；以及导热层，配置于所述卡盘主体和所述卡盘底座之间并利用导热流体。
在根据本发明的实施例的基板处理装置中，可以是，所述卡盘主体仅依赖于自重而放置在所述卡盘底座上而与配置在所述卡盘主体与所述卡盘底座之间的所述导热层物理接触。
在此，可以是，在仅依赖于自重而放置的所述卡盘主体的下方提供有向下方延伸的嵌件，所述卡盘底座具有供所述嵌件贯通所述导热层而插入对位空间。
另外，可以是，根据本发明的实施例的基板处理装置还包括：卡盘加压单元，使所述卡盘主体和所述卡盘底座保持为针对所述导热层紧贴的状态。
在此，可以是，所述对位空间提供为将所述卡盘底座在上下方向上贯通的孔洞，所述嵌件提供为穿过所述对位空间的长度。而且，可以是，所述卡盘加压单元包括：辅助板，配置于所述卡盘底座的下方并连接于所述嵌件的下方；以及施压力产生装置，对所述辅助板向下侧方向施加力。
另一方面，可以是，根据本发明的实施例的基板处理装置还包括使所述卡盘主体相对于所述卡盘底座在上下方向上移动的卡盘升降单元，以替代所述卡盘加压单元。为此，可以是，所述对位空间提供为将所述卡盘底座在上下方向上贯通的孔洞，所述嵌件提供为穿过所述对位空间的长度。而且，可以是，所述卡盘升降单元连接于所述嵌件的下方。
根据本发明的实施例，可以是，提供一种基板处理装置，包括：工艺腔室，提供基板处理空间；基板支承组件，配置于所述基板处理空间；以及等离子体发生器，用于向所述基板处理空间产生等离子体，所述基板支承组件包括：静电卡盘，包括：卡盘主体，位于上侧，并将基板通过静电力卡紧，卡盘底座，位于下侧，并被施加高频电力且用于调节所述卡盘主体的温度；以及导热层，配置于所述卡盘主体和所述卡盘底座之间并构成为提供容纳导热流体的导热空间；聚焦环，配置于所述卡盘主体的周围并提供成环绕所述基板；以及导热流体供应单元，具有：第一压力控制器，向所述导热空间以及所述基板和所述卡盘主体之间分别供应导热流体，并控制供应到所述导热空间中的所述导热流体的压力；以及第二压力控制器，控制供应到所述基板和所述卡盘主体之间的所述导热流体的压力，所述卡盘主体包括用于加热所述基板的加热器，所述卡盘底座包括供用于冷却所述基板的冷却流体流动的冷却流路。
根据本发明的实施例，可以是，提供一种基板处理方法，利用如上所述那样构成的基板处理装置，在处理所述基板的期间，通过所述第一压力控制器控制所述导热空间的所述导热流体的压力，通过所述第二压力控制器控制所述基板和所述卡盘主体之间的所述导热流体的压力。
在此，可以是，在通过所述卡盘主体卡紧所述基板之前，通过所述第一压力控制器将所述导热空间的所述导热流体的压力恒定地控制在要求的水平。
而且，可以是，在通过所述卡盘主体卡紧所述基板之后，通过所述第二压力控制器控制所述基板和所述卡盘主体之间的所述导热流体的压力，在如此通过所述第二压力控制器控制所述基板和所述卡盘主体之间的所述导热流体的所述压力的期间，通过所述第一压力控制器将所述导热空间的所述导热流体的所述压力恒定地控制在要求的水平。
另外，可以是，在对被卡紧的所述基板解除卡紧的期间，也通过所述第一压力控制器将所述导热空间的所述导热流体的所述压力恒定地控制在要求的水平。
课题的解决方案通过下面说明的实施例、附图等会更变得具体且明确。另外，可以追加提出除下面提及的解决方案之外的各种解决方案。
根据本发明的实施例，卡盘主体和卡盘底座之间的导热层构成为利用导热流体执行卡盘主体和卡盘底座间导热，因此即使在高温条件下也能够通过导热流体稳定地执行卡盘主体和卡盘底座间导热，由此能够进一步提高基板处理工艺的可靠性。
根据本发明的实施例，导热层无粘接功能地执行导热功能，卡盘主体无约束地仅靠自重置于卡盘底座上并与导热层物理接触，因此若抬起卡盘主体则能够将卡盘主体从卡盘底座分离，从而能够更方便地执行卡盘底座的维护。
发明的效果不限于此，通常的技术人员能够从本说明书以及所附附图明确地理解未提及的其它效果。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的基板处理装置的结构的截面图。
图2是示出图1所示的静电卡盘的分解图。
图3是示出图1所示的静电卡盘的截面图。
图4是示出图2所示的卡盘底座的平面图。
图5是示出图3所示的内密封垫的放大图。
图6是示出图3所示的外密封垫的放大图。
图7以及图8是示出根据本发明的第二实施例的基板处理装置的结构以及工作的截面图。
图9以及图10是示出根据本发明的第三实施例的基板处理装置的结构以及工作的截面图。
图11是示出根据本发明的实施例的基板处理方法的流程图。
(附图标记说明)
5：基板
10：基板支承组件
11：静电卡盘
12：聚焦环
13：下盖
14：绝缘部件
15：连接体
100：工艺腔室
200：卡盘主体
300：卡盘底座
400：导热层
410：导热空间
420：内密封垫
430：外密封垫
510：嵌件
550：密封垫保护部件
600：喷头
700：工艺气体供应单元
910：卡盘加压单元
950：卡盘升降单元
具体实施方式
以下，参照所附附图来说明本发明的优选实施例。作为参考，在为了说明本发明的实施例而参照的附图中，构成要件的大小、线的厚度等有时为了便于理解而稍微夸张表示。另外，用于说明本发明的实施例的术语是主要考虑本发明中的功能所定义的，可能根据使用者、运营者的意图、惯例等而不同。因此，基于贯穿本说明书整体的内容来解释术语比较合理。
根据本发明的静电卡盘可以在为了制造半导体、平板显示器(flat paneldisplay，FPD)等而用于对晶圆、玻璃(glass)等的基板进行处理的各种基板处理装置中应用。所以，具备根据本发明的静电卡盘的基板处理装置可以是作为基板处理工艺执行蚀刻、去胶(ashing)、蒸镀、清洗等工艺的装置，但是本发明的实施例主要示出利用等离子体的类型的基板处理装置中执行蚀刻工艺的干式蚀刻装置(dry etcher)。
根据本发明的第一实施例的基板处理装置的结构示出于图1。参照图1，根据本发明的第一实施例的基板处理装置构成为作为利用等离子体对基板5进行的处理工艺而执行蚀刻工艺，为此，包括工艺腔室100、基板支承组件(substrate support assembly)10、喷头600(shower head)、工艺气体供应单元700、电磁场形成单元以及缓冲单元(baffle unit)800。工艺气体供应单元700供应要向工艺腔室100的内部提供的工艺气体，电磁场形成单元在工艺腔室100的内部形成电磁场而将提供到工艺腔室100的内部的工艺气体激发成等离子体状态。
工艺腔室100提供可与外部隔断的基板处理空间111，在基板处理空间111中通过等离子体处理基板5。工艺腔室100包括腔室主体110。腔室主体110形成为在内部具有基板处理空间111。腔室主体110可以由金属构成。例如，腔室主体110的材质可以是铝(Al)。这样的腔室主体110可以接地。
在腔室主体110的壁设置有与基板处理空间111连通的至少一个基板出入口112，基板5通过基板出入口112向基板处理空间111搬入或从基板处理空间111搬出。基板出入口112可以通过出入口开闭单元120进行开闭。
在腔室主体110的底部设置有与基板处理空间111连通的至少一个排气口(exhaust port)113，与排气口113接通有执行排气作用的排气单元130。排气单元130可以包括与排气口113连接的排气管道以及与排气管道连接的真空泵(vacuum pump)。通过排气单元130的排气作用，可以将基板处理空间111减压而在真空氛围下执行基板处理工艺，可以将在执行基板处理工艺的过程中产生的副产物或残留在基板处理空间111中的气体排出到外部。
在腔室主体110的内表面可以提供内衬(liner)140。通过内衬140，可以保护腔室主体110的内表面免受在执行基板处理工艺的过程中产生的副产物、残留在基板处理空间111中的气体等的影响。例如，内衬140可以在腔室主体110的内壁沿着腔室主体110的内壁提供，可以在与基板出入口112对应的部分设置与基板出入口112连通而容许基板5的搬入和搬出的开口。
基板支承组件10设置于腔室主体110的内部。基板支承组件10配置于基板处理空间111的下方区域，并支承基板5。基板支承组件10可以位于从腔室主体110的底部向上侧隔开的高度。基板支承组件10包括静电卡盘11、下盖13、绝缘部件14以及连接体15。
在图2至图4中示出静电卡盘11。参照图2至图4，静电卡盘11包括将基板5利用静电力卡紧的上侧的卡盘主体200、支承卡盘主体200的下侧的卡盘底座300以及介于卡盘主体200和卡盘底座300之间的导热层400。
卡盘主体200提供放置基板5的支承上面。卡盘底座300包括用于通过卡盘主体200的温度调节来调节基板5的温度的冷却元件310。导热层400利用导热流体执行卡盘主体200和卡盘底座300间的导热，从而即使在基板处理工艺中基板处理空间111因等离子体等上升到高温也能够稳定地执行导热。
卡盘主体200由非导电性材质构成。卡盘主体200在卡盘底座300上无约束地仅依赖于自重放置且仅依赖于自重保持而与导热层400物理接触。即，卡盘主体200与导热层400以单纯接触的状态保持。所以，若将卡盘主体200向上侧抬起，则卡盘主体200与卡盘底座300分离，当在卡盘主体200因长期使用等而发生污染、损坏等时，可以便利地执行能够容易地更换卡盘主体200的等静电卡盘11的维护。
在卡盘主体200的下方提供有向下延伸的嵌件510，在卡盘底座300设置有被插入嵌件510的对位空间305，导热层400具有供嵌件510穿过的贯通空间405。嵌件510可以配置于卡盘主体200的下方中央。对位空间305形成为与嵌件510对应，容许卡盘主体200的上下方向移动但限制卡盘主体200的侧方向移动，从而引导能够将卡盘主体200准确地布置到卡盘底座300的上侧。
在图2中示出对位空间305提供为在卡盘底座300沿着上下方向贯通的孔洞形状，但是根据嵌件510的长度，也可以将对位空间305提供为向下侧凹陷的槽形状。
嵌件510可以包括金属材质，并通过硬焊(brazing)结合于卡盘主体200的下方。例如，可以通过如下方式来执行执行硬焊，即，在由非导电性材质形成的卡盘主体200的下方，在要结合嵌件510的部分蒸镀金属膜之后，在金属膜和嵌件510之间插入金属材质的填料并加热被插入的填料而使其熔融，之后冷却被熔融的填料来形成粘结层。
导热层400提供于卡盘底座300的上方并被定位。导热层400构成为在卡盘主体200和卡盘底座300之间提供用于容纳导热流体的导热空间410，并包括用于提供气密性的密封垫(seal)。密封垫介于卡盘主体200和卡盘底座300之间，将卡盘主体200从卡盘底座300向上侧隔开大致密封垫厚度而在卡盘主体200和卡盘底座300之间形成与贯通空间405连通且周围开放的间隙。例如，导热层400作为这样的密封垫包括内密封垫(inner seal)420和外密封垫(outer seal)430。作为另一例，与图示不同，导热层400也可以仅包括外密封垫430。
内密封垫420和外密封垫430都形成为环形。内密封垫420由于其大小比外密封垫430小而可以位于外密封垫430的内侧。内密封垫420在卡盘主体200和卡盘底座300之间介于与嵌件510所穿过的贯通空间405的周围相对靠近的内侧区域而执行气密作用，外密封垫430执行介于与贯通空间405的周围相对远离的外侧区域的气密作用。导热层400将由这样的内密封垫420和外密封垫430以及卡盘主体200和卡盘底座300所限定的空间提供为导热空间410。容纳在导热空间410中的导热流体被内密封垫420防止向贯通空间405侧泄露，并被外密封垫430防止向间隙(卡盘主体和卡盘底座之间)周围侧泄露。当不提供内密封垫420时，导热层400也可以将被外密封垫430、卡盘主体200、卡盘底座300以及嵌件510限定的空间提供为导热空间410。
在图5中示出有内密封垫420。参照图5，内密封垫420包括上面与卡盘主体200的下面接触的环形的上部件421、配置成与上部件421隔开上下间隔相对且下面与卡盘底座300的上面接触的环形的下部件422、将上部件421的内侧和下部件422的内侧连接的环形的连接部件423，从而具有在内部设置有环形的中空424且在上部件421的外侧和下部件422的外侧之间设置有将中空424与导热空间410连通的连接开口425的结构。内密封垫420可以是上部件421、下部件422以及连接部件423为一体式。内密封垫420是下部件422通过粘着部件426结合于卡盘底座300而被定位。内密封垫420以及粘着部件426由对在基板处理工艺中产生的高温能够充分耐热的耐热性材质形成。例如，内密封垫420可以包含耐热性、耐久性、弯曲弹性模量等优异的聚四氟乙烯(polytetrafluoroeth ylene，PTFE)材质。
图6中示出外密封垫430。参照图6，外密封垫430包括上面与卡盘主体200的下面接触的环形的上部件431、配置成与上部件431隔开上下间隔相对且下面与卡盘底座300的上面接触的环形的下部件432、将上部件431的外侧和下部件432的外侧连接的环形的连接部件433，从而具有在内部设置有环形的中空434且在上部件431的内侧和下部件432的内侧之间设置有将中空434与导热空间410连通的连接开口435的结构。外密封垫430可以是上部件431、下部件432以及连接部件433为一体式。外密封垫430是下部件432通过粘着部件436结合于卡盘底座300而被定位。外密封垫430以及粘着部件436由对在基板处理工艺中产生的高温能够充分耐热的耐热性材质形成。例如，外密封垫430可以包含耐热性、耐久性、弯曲弹性模量等优异的聚四氟乙烯(PTFE)材质。
与导热空间410连接有导热流体供应单元。导热流体供应单元可以向导热空间410以按照设定控制的量提供导热流体，并可以将被供应的导热流体从导热空间410以按照设定控制的量回收。另外，由此从导热空间410排出使用过的导热流体并将新的导热流体向导热空间410继续供应而能够防止导热层400的导热效率降低。导热流体可以是气体。具体地，导热流体可以包括惰性气体。作为一例，惰性气体可以包括氦气(He)。
参照图3，导热流体供应单元可以包括导热流体供应源325、第一压力控制器415、第一导热流体供应管道416以及第一粗抽管道(first roughing line)417。第一压力控制器415可以从导热流体供应源325接收导热流体的供应，并可以将接收供应的导热流体的一部分或者全部通过第一粗抽管道417向排气单元130提供并排出。第一粗抽管道417可以连接于第一压力控制器415和排气单元130之间。第一压力控制器415可以将来自导热流体供应源325的导热流体的一部分或者全部通过第一导热流体供应管道416向导热空间410供应。导热流体供应单元还包括从导热空间410回收导热流体的导热流体回收管道419，导热流体回收管道419连接于导热空间410和第一压力控制器415之间，从而能够在执行基板处理工艺的期间将导热流体向导热空间410连续供应，通过第一压力控制器415对导热流体的供应流量以及回收流量的控制而能够将导热空间410的导热流体的压力适当地调整为基板处理工艺所要求的水平。通过导热流体回收管道419从导热空间410向第一压力控制器415提供的导热流体可以在排气单元130的作用下沿着第一粗抽管道417向基板处理空间111的外部排出。
通过导热流体供应单元向导热空间410供应的流体填充于导热空间410，还通过内密封垫420和外密封垫430的连接开口425、435向内密封垫420和外密封垫430的中空424、434导入而填充中空424、434。填充到内密封垫420和外密封垫430的中空424、434中的导热流体将内密封垫420与外密封垫430的上部件421、431及下部件422、432向彼此隔开的方向加压而提高内密封垫420和外密封垫430带来的气密性。
静电卡盘11还包括保护外密封垫430免受在基板处理工艺中产生的等离子体等的影响的密封垫保护部件550。密封垫保护部件550配置于外密封垫430的外侧并呈环形形成来覆盖外密封垫430。密封垫保护部件550可以提供为垫带、密封垫(seal)等形态。
卡盘主体200可以提供为具有通过电介质(dielectric substance)放置基板5的支承上面的板状。卡盘主体200包括卡盘电极210以及加热元件220。
卡盘电极210提供于卡盘主体200的内部，并通过卡盘电源线217与卡盘电源215电连接。卡盘电源215可以包括直流电源。可以是，在卡盘电极210和卡盘电源215之间应用卡盘电源开关216，卡盘电极210和卡盘电源215通过卡盘电源开关216的接通(on)、断开(off)工作而相互电连接或解除相互电连接。若卡盘电源开关216工作为接通，则在基板5和卡盘电极210之间产生静电力，基板5可以被所产生的静电力卡紧于卡盘主体200。
作为加热元件220的加热器提供于卡盘主体200的内部。加热器220可以配置于卡盘电极210的下方。加热器220通过加热器电源线237与加热器电源235电连接。加热器220可以构成为阻抗来自加热器电源235电流来产生热。加热器220可以包括螺旋线圈。在加热器220和加热器电源235之间可以应用加热器电源开关236。加热器220和加热器电源235可以通过加热器电源开关236的接通、断开工作而相互电连接或解除相互电连接。若加热器电源开关236工作为接通，则在加热器220中产生热，所产生的热通过卡盘主体200向基板5传递，基板5可以通过所传递的热而保持在基板处理工艺所需的温度。所以，加热器220构成基板加热单元。
卡盘底座300可以包括金属板。根据一例，卡盘底座300可以整体由金属板提供。卡盘底座300通过高频电源线337与作为电源产生高频电力的高频电源335电连接。高频电源335可以提供为RF电源。可以是，在卡盘底座300和高频电源335之间应用高频电源开关336，卡盘底座300和高频电源335通过高频电源开关336的接通、断开工作而相互电连接或解除相互电连接。若高频电源开关336工作为接通，则卡盘底座300从高频电源335接收高频电力的供应。所以，卡盘底座300可以以构成电磁场形成单元的下电极发挥功能。
冷却元件310应用于卡盘底座300的内部，并提供为供冷却流体流动的冷却流路。冷却流路310通过冷却流体供应管道317与冷却流体供应源315连接。在冷却流体供应源315或者冷却流体供应管道317中设置有冷却冷却流体的冷却器。在冷却流体供应管道317中可以设置有开闭阀316。可以是，供应到冷却流路310的冷却流体冷却卡盘底座300，卡盘底座300被冷却流体冷却并与卡盘主体200一起冷却基板5而将基板5保持在工艺所需的温度。虽未图示，冷却流体可以沿着冷却流体回收管道从冷却流路310回收到冷却流体供应源315。
在卡盘主体200中设置有向放置于卡盘主体200的基板5的下面供应导热流体的多个上供应路201。上供应路201提供为彼此隔开且将卡盘主体200向上下方向贯通的形状。在卡盘底座300中设置有多个下供应路301。下供应路301提供为从卡盘底座300的内部向卡盘底座的上面延伸的形状，并设置有与上供应路201对应的数量以及设置于与上供应路201对应的位置而与上供应路201连接。在卡盘底座300的内部中设置有连接下供应路301的分配流路302。在上供应路201和下供应路301之间的每个中可以介有提供气密性的密封部件。密封部件可以应用于下供应路301的上端侧。
参照图3，分配流路302通过第二导热流体供应管道326与导热流体供应源325连接。如前面所提及那样，导热流体可以包括惰性气体，惰性气体可以包括氦气。在基板5卡紧在卡盘主体200上之前，第二压力控制器329可以从导热流体供应源325接收导热流体的供应，可以将导热流体通过第二粗抽管道328向排气单元130提供并排出。第二粗抽管道328可以连接于第二压力控制器329和排气单元130之间。若基板5卡紧于卡盘主体200，则第二压力控制器329可以将来自导热流体供应源325的导热流体通过第二导热流体供应管道326向分配流路302供应。导热流体依次经由下供应路301和上供应路201而向基板5的下面供应。另外，导热流体可以通过第二粗抽管道328还向排气单元130流动。供应到基板5的下面的导热流体可以起到将从等离子体传递到基板5的热向静电卡盘11传递的媒介体作用。例如，第二压力控制器329可以控制向基板5的下面供应的导热流体的压力。为了将基板5解除卡紧，第二压力控制器329可以将提供到基板5的下面的导热流体通过上供应路201、下供应路301、第二导热流体供应管道326以及排出管道(dump line)327向排气单元130排出。在基板5的下面残存的导热流体可以通过排出管道327向排气单元130排出或回收。
另一方面，分配流路302也可以通过第二导热流体供应管道326连接于与导热流体供应源325不同的另一导热流体供应源325。
卡盘主体200以放置基板5的支承上面比基板5小的大小形成，被卡盘主体200支承的基板5的边缘区域可以位于支承上面的外侧。在卡盘主体200的周围中可以配置有聚焦环(focus ring)12。聚焦环12可以具有台阶以上面外侧部分比上面内侧部分高。聚焦环12的上面内侧部分位于与卡盘主体200的支承上面相同的高度。聚焦环12的上面内侧部分支承基板5中从卡盘主体200的支承上面脱离的边缘区域。聚焦环12的上面外侧部分提供为覆盖基板5。聚焦环12控制电磁场以在基板5的整个区域中均匀分布等离子体的密度。所以，跨基板5的整个区域均匀形成等离子体，能够更均匀地蚀刻基板5。
下盖13配置于静电卡盘11的下侧。下盖13构成基板支承组件10的下端部分。下盖13位于从腔室主体110的底部向上侧隔开处。下盖13在内部形成有上方开放的空间。下盖13的底面可以由金属材质提供。
绝缘部件14配置于静电卡盘11和下盖13之间。绝缘部件14覆盖下盖13的开放的上方。绝缘部件14包含绝缘体。绝缘部件14将卡盘底座300和下盖13电绝缘。
连接体15连接下盖13的外部和腔室主体110的壁而在腔室主体110的内部中支承基板支承组件10，并将下盖13接地。连接体15可以具备多个，并沿着下盖13的周围隔开间隔设置成彼此隔开。
连接体15提供为具有内部空的结构。与导热空间410连接的第一导热流体供应管道416、与导热流体回收管道419、冷却流路310连接的冷却流体供应管道317、与冷却流体回收管道、分配流路302连接的第二导热流体供应管道326、与卡盘电极210连接的卡盘电源线217、与加热器220连接的加热器电源线237、与卡盘底座300连接的高频电源线337等可以通过连接体15的空内部向下盖13的内部导入。另外，如此导入的管道可以穿过绝缘部件14之后通过嵌件510向静电卡盘11的内部导入。为此，嵌件510可以具有向内部被导入管道的空洞511在上下方向上设置的结构。
喷头600设置于腔室主体110的顶棚侧。喷头600在基板处理空间111的上方区域配置成与静电卡盘11相对。喷头600将来自工艺气体供应单元700的工艺气体向基板处理空间111喷出。喷头600包括淋浴板610以及支承部件620。
淋浴板610位于从腔室主体110的顶棚向下侧隔开的高度处。淋浴板610具有将工艺气体向下侧喷出的喷口611。喷口611可以形成为将淋浴板610向上下方向贯通的形状，并提供为能够向基板处理空间111均匀供应工艺气体的数量以及结构。淋浴板610包含金属材质。为了防止等离子体引起产生电弧，可以对淋浴板610的表面选择性或者整体地实施阳极化处理。这样的淋浴板610与作为电源产生高频电力的高频电源电连接或接地。所以，淋浴板610可以作为构成电磁场形成单元的上电极发挥功能。
支承部件620以安装于腔室主体110的顶棚的状态支承淋浴板610的边缘部分。支承部件620形成为隔断腔室主体110的顶棚和淋浴板610的上面之间的周围。支承部件620可以由非金属材质构成。
工艺气体供应单元700向基板处理空间111提供工艺气体。工艺气体供应单元700包括工艺气体供应源710、工艺气体供应喷嘴720、工艺气体供应管道730以及流量控制阀740。工艺气体供应喷嘴720在腔室主体110的顶棚设置成具有与喷头600连接的结构而向喷头600供应工艺气体。工艺气体供应管道730连接工艺气体供应源710和工艺气体供应喷嘴720。流量控制阀740设置于工艺气体供应管道730。通过工艺气体供应管道730向工艺气体供应喷嘴720提供的工艺气体流量可以通过流量控制阀740来调节。
电磁场形成单元与喷头600以及工艺气体供应单元700一起构成等离子体发生器。电磁场形成单元包括在基板处理空间111上下配置成彼此平行的上电极和下电极，从而构成为将等离子体通过CCP(capacitive coupled plasma，电容耦合等离子体)方式产生。上电极可以提供为淋浴板610，下电极可以提供为卡盘底座300。与此不同，电磁场形成单元可以构成为将等离子体通过ICP(inductively coupled plasma，电感耦合等离子体)方式产生，为此可以包括天线。
缓冲单元800可以包括挡板。挡板可以沿着基板支承组件10的周围设置并配置在腔室主体110的壁和静电卡盘11的周围之间。在挡板中可以形成有工艺气体穿过孔洞。供应到基板处理空间111中的工艺气体可以穿过挡板的工艺气体穿过孔洞而向排气口113排出。基板处理空间111中的工艺气体流动可以根据挡板以及工艺气体穿过孔洞的形状等来控制。
另一方面，根据本发明的第一实施例的基板处理装置可以还包括使卡盘主体200和卡盘底座300以与导热层400紧贴的状态保持的卡盘加压单元。虽未图示，卡盘加压单元可以包括应用于卡盘主体200而增加卡盘主体200自重的重物(weight)。通过重物，将卡盘主体200针对卡盘底座300加压而加强卡盘主体200和卡盘底座300针对导热层400的接触压力，从而可以使卡盘主体200和卡盘底座300更紧密地紧贴于导热层400。优选的是，在执行基板处理工艺的期间，导热空间410的内压通过第一压力控制器415保持在导热流体不泄露的水平。若应用重物，则可以提高卡盘主体200针对导热层400的施压力，由此可以将导热空间410的内压保持在更高压而提高导热流体带来的导热效率。
根据本发明的第二实施例的基板处理装置的结构概要示出于图7以及图8。如图7以及图8所示，当本发明的第一实施例比较时，根据本发明的第二实施例的基板处理装置构成为卡盘加压单元910利用汽缸等施压力产生装置912，加强卡盘主体200和卡盘底座300针对导热层400的接触压力而使卡盘主体200和卡盘底座300保持为紧贴于导热层400的状态，仅在此方面不同，其它结构以及作用都相同。关于此如下。
嵌件510将卡盘底座300以及绝缘部件14在上下方向上依次贯通而下端部分位于下盖13的内部。卡盘加压单元910包括辅助板911和施压力产生装置912。辅助板911在下盖13的内部配置成与卡盘底座300相对，并连接于嵌件510的下端部分。施压力产生装置912可以对辅助板911向下侧方向施加力而将卡盘主体200向卡盘底座300加压。
作为一例，施压力产生装置912可以包括配置在辅助板911和卡盘底座300之间的气压式或者油压式的汽缸。汽缸可以一侧支承于辅助板911而另一侧支承于绝缘部件14。若汽缸伸长，则在绝缘部件14和辅助板911中向绝缘部件14和辅助板911彼此隔开的方向施加力。所以，以嵌件510作为介质在与辅助板911连接的卡盘主体200中向下侧方向作用有力，在卡盘底座300中向上侧方向作用有力，从而卡盘主体200和卡盘底座300可以对中间的导热层400加压(参照图8)。当然，若汽缸收缩，则解除卡盘主体200和卡盘底座300针对导热层400的加压(参照图7)。
作为另一例，也可以弹簧等弹性部件以压缩的状态介于在辅助板911和卡盘底座300之间而替代汽缸，也可以应用具有通过马达伸缩的滚珠丝杠的装置。当除去绝缘部件14时，施压力产生装置912可以支承于卡盘底座300的下面。当除去下盖13时，施压力产生装置912可以提供于腔室主体110的底部与静电卡盘11之间。
嵌件510可以可分离地结合于辅助板911。所以，若将嵌件510与辅助板911分离，抬起卡盘主体200，则卡盘主体200可以与卡盘底座300分离。
根据本发明的第三实施例的基板处理装置的结构概要示出于图9以及图10。如图9以及图10所示，当与本发明的第一实施例或者第二实施例比较时，根据本发明的第三实施例的基板处理装置应用卡盘升降单元950而替代卡盘加压单元，仅在此方面不同，其它结构以及作用都相同。关于此如下。
嵌件510将卡盘底座300以及绝缘部件14在上下方向上依次贯通而下端部分位于下盖13的内部。卡盘升降单元950设置于下盖13的内部而连接于嵌件510的下端部分。卡盘升降单元950既可以包括利用气压或油压的汽缸，也可以包括将马达的旋转运动转换为直线运动并向嵌件510传递的传动装置。
若卡盘主体200通过卡盘升降单元950上升，则卡盘主体200从卡盘底座300向上侧隔开(参照图9)。可以在卡盘主体200上升之前，切断来自导热层400的导热流体的供应，从导热层400回收导热流体。若卡盘主体200从卡盘底座300隔开，则可以当在冷却卡盘主体200之后用卡盘主体200内加热器进行加热时，更迅速地加热卡盘主体200。
若卡盘主体200通过卡盘升降单元950下降，则卡盘主体200被放置于卡盘底座300上，在卡盘主体200和卡盘底座300之间的间隙提供构成导热层400的导热空间。当使卡盘主体200下降时，卡盘升降单元950可以设置成使卡盘主体200紧贴于导热层400(参照图10)。
另一方面，卡盘升降单元950可以与嵌件510可分离地结合。
图11是例示出通过根据本发明的第一至第三实施例的基板处理装置中的任一个执行的基板处理方法的流程图。参照图1至图10来说明图11。
在S110步骤中，第一压力控制器415可以将来自导热流体供应源325的导热流体向在卡盘主体200和卡盘底座300之间提供的导热层400的导热空间410供应。第一压力控制器415可以控制供应到导热空间410中的导热流体的压力。第二压力控制器329可以将来自导热流体供应源325的导热流体不向装载在卡盘主体200上的基板5的下面(即，基板5和卡盘主体200之间)供应而通过第二粗抽管道328排出。S110步骤也可以指称为重置(idle)步骤。
在S120步骤中，首先，基板5可以通过静电力卡紧在卡盘主体200上。之后，第二压力控制器329可以将导热流体向基板5的下面供应，可以控制卡盘主体200和基板5之间空间的导热流体的压力。在第二压力控制器329控制卡盘主体200和基板5之间空间的导热流体的压力的期间，第一压力控制器415可以与S110步骤类似地向导热空间410继续供应导热流体并控制导热空间410的导热流体的压力。S120步骤也可以指称为卡紧步骤。
在S130步骤中，可以执行针对基板5的工艺。在S130步骤中，第二压力控制器329也可以将导热流体向基板5的下面供应并控制卡盘主体200和基板5之间间隙的导热流体的压力。在S130步骤中，第一压力控制器415也可以向导热空间410供应导热流体并控制导热空间410的导热流体的压力。S130步骤也可以指称为基板处理工艺的执行步骤。
在S140步骤中，为了基板5的解除卡紧(dechucking)，第二压力控制器329可以将卡盘主体200和基板5之间空间的导热流体卸载或排出。在基板5被解除卡紧的期间，第一压力控制器415也可以向导热空间410供应导热流体并控制导热空间410的导热流体的压力。S140步骤也可以指称为解除卡紧步骤。
以上，说明了本发明，本发明不限于所公开的实施例以及所附附图，通常的技术人员可以在不脱离本发明的技术构思的范围内进行各种变形。另外，在本发明的实施例中说明的技术构思既可以各自独立实施，也可以组合两个以上来实施。

Claims (20)

1.一种静电卡盘，包括：
卡盘主体，位于上侧，并将基板通过静电力卡紧；
卡盘底座，位于下侧，并用于调节所述卡盘主体的温度；以及
导热层，配置于所述卡盘主体和所述卡盘底座之间并利用导热流体。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，
所述导热层构成为在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间提供容纳所述导热流体的导热空间。
3.根据权利要求2所述的静电卡盘，其特征在于，
所述导热层包括在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间介于外侧区域的环形的外密封垫，从而在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间形成间隙，并且提供通过所述卡盘主体、所述卡盘底座以及所述外密封垫所限定的所述导热空间。
4.根据权利要求3所述的静电卡盘，其特征在于，
所述外密封垫具有与所述导热空间连通而被导入所述导热流体的中空。
5.根据权利要求3所述的静电卡盘，其特征在于，
所述外密封垫包含耐热性材质。
6.根据权利要求3所述的静电卡盘，其特征在于，
所述静电卡盘还包括：密封垫保护部件，覆盖所述外密封垫。
7.根据权利要求2所述的静电卡盘，其特征在于，
与所述导热空间连接有导热流体供应管道。
8.根据权利要求7所述的静电卡盘，其特征在于，
与所述导热空间连接有导热流体回收管道。
9.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，
所述卡盘主体在所述卡盘底座上放置成与所述导热层物理接触。
10.根据权利要求9所述的静电卡盘，其特征在于，
在所述卡盘主体的下方提供有向下方延伸的嵌件，在所述卡盘底座设置有被插入所述嵌件的对位空间，所述导热层具有供所述嵌件穿过的贯通空间。
11.根据权利要求10所述的静电卡盘，其特征在于，
所述导热层包括在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间分别介于相对靠近所述贯通空间周围的内侧区域以及相对远离所述贯通空间周围的外侧区域的环形的内密封垫以及环形的外密封垫，从而在所述卡盘主体和所述卡盘底座之间形成间隙，并且提供通过所述卡盘主体、所述卡盘底座、所述内密封垫以及所述外密封垫所限定且容纳所述导热流体的导热空间。
12.根据权利要求10所述的静电卡盘，其特征在于，
所述嵌件具有被导入电源线的空洞。
13.根据权利要求9所述的静电卡盘，其特征在于，
所述导热层提供于所述卡盘底座的上方。
14.根据权利要求9所述的静电卡盘，其特征在于，
所述静电卡盘还包括：卡盘加压单元，使所述卡盘主体和所述卡盘底座以针对所述导热层紧贴的状态保持。
15.根据权利要求9所述的静电卡盘，其特征在于，
所述静电卡盘还包括：卡盘升降单元，使所述卡盘主体相对于所述卡盘底座在上下方向上移动。
16.根据权利要求15所述的静电卡盘，其特征在于，
所述卡盘升降单元使所述卡盘主体向下侧移动而使所述卡盘主体紧贴于所述导热层。
17.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，
所述卡盘底座包括加热元件和冷却元件中的至少任一个。
18.根据权利要求1所述的静电卡盘，其特征在于，
所述导热流体是惰性气体。
19.一种基板处理装置，包括：工艺腔室，提供基板处理空间；以及静电卡盘，配置于所述基板处理空间，
所述静电卡盘包括：
卡盘主体，位于上侧，并将基板通过静电力卡紧；
卡盘底座，位于下侧，并用于调节所述卡盘主体的温度；以及
导热层，配置于所述卡盘主体和所述卡盘底座之间并利用导热流体。
20.一种基板处理装置，包括：工艺腔室，提供基板处理空间；基板支承组件，配置于所述基板处理空间；以及等离子体发生器，用于向所述基板处理空间产生等离子体，
所述基板支承组件包括：
静电卡盘，包括：卡盘主体，位于上侧，并将基板通过静电力卡紧，卡盘底座，位于下侧，并被施加高频电力且用于调节所述卡盘主体的温度；以及导热层，配置于所述卡盘主体和所述卡盘底座之间并构成为提供容纳导热流体的导热空间；
聚焦环，配置于所述卡盘主体的周围并提供成环绕所述基板；以及
导热流体供应单元，具有：第一压力控制器，向所述导热空间以及所述基板和所述卡盘主体之间分别供应导热流体，并控制供应到所述导热空间中的所述导热流体的压力；以及第二压力控制器，控制供应到所述基板和所述卡盘主体之间的所述导热流体的压力，
所述卡盘主体包括用于加热所述基板的加热器，
所述卡盘底座包括供用于冷却所述基板的冷却流体流动的冷却流路。
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