基板处理设备、其覆盖环及该覆盖环的制造方法与流程

基板处理设备、其覆盖环及该覆盖环的制造方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年9月8日提交韩国知识产权局的、申请号为10-2020-0114922的韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
3.本文中描述的本发明概念的实施例涉及基板处理设备，且尤其涉及用于通过使用等离子体来处理基板的设备，以及为边缘环组合件设置的覆盖环，该覆盖环将等离子体限于基板的上部区域。


背景技术：

4.等离子体可用于基板处理工艺。例如，等离子体可用于蚀刻、沉积或干清洁工艺。等离子体通过极高温度、强电场或射频(radio frequency；rf)静电场产生，且等离子体是指包括离子、电子及自由基的游离气态。使用等离子体的干清洁、灰化或耐磨工艺由于包括在等离子体中的离子或自由基粒子与基板碰撞而执行。
5.使用等离子体的基板处理设备可包括腔室、基板支承单元以及等离子体源。该基板支承单元可包括边缘环组合件，该边缘环组合件安置成围绕基板以使得等离子体面对基板。该边缘环组合件例如可包括构造，该构造包括石英材料。尽管由石英材料制造的构造(例如，覆盖环)在蚀刻工艺装备中造成少量的工艺副产物且几乎不影响工艺，但该构造具有低抗等离子体性质，由于离子的产生而具有短的部件更换周期，且在等离子体集中在石英的表面的有缺陷部分中时造成局部蚀刻，且因此，装备的寿命可能缩短。
6.石英材料的构造可随着石英材料在等离子体环境中与氟气反应且在产生具有低升华点的sif4后升华而被快速地熔蚀，且可由等离子体磨损。当石英在等离子体环境中被蚀刻时，位于该边缘环组合件的下部部分处的腔室部件暴露于等离子体，且腔室部件的寿命可减小且腔室部件的更换周期可缩短。此外，磨损的边缘环组合件可使输入至基板的等离子体的分布不均匀。等离子体的不均匀分布可导致不能均匀地处理基板。


技术实现要素：

7.本发明概念的实施例提供：为边缘环组合件提供的覆盖环，该覆盖环可均匀地处理基板且形成等离子体分布以提高基板处理效率；以及包括该覆盖环的基板处理设备。
8.本发明概念的实施例也可提供：为边缘环组合件设置的覆盖环，该覆盖环具有高抗等离子体性能，几乎不产生粒子，且可增大部件更换周期；以及包括该覆盖环的基板处理设备。
9.本发明概念的实施例也可提供用于制造具有改良的抗等离子体性质的石英部件的方法，该石英部件暴露于包括氟的等离子体，通过该方法，生产成本可由于石英部件在相对低的温度条件下制造而降低。
10.本发明概念的实施例也提供：为边缘环组合件设置的覆盖环，该覆盖环的表面在
宽广表面区域中被均匀地强化；以及包括该覆盖环的基板处理设备。
11.本发明概念的方面不限于此，且本发明的其他未提及方面可由本领域技术人员从以下描述清楚地了解。
12.本发明概念提供一种基板处理设备。该基板处理设备包括：工艺腔室，该工艺腔室在其内部提供处理空间；支承单元，该支承单元在该处理空间中支承基板；气体供应单元，该气体供应单元将工艺气体供应至该处理空间中；以及等离子体源，该等离子体源自该工艺气体产生等离子体，该支承单元包括：支承板，该基板定位在该支承板上；以及边缘环组合件，该边缘环组合件围绕支承在该支承板上的该基板且在该基板中形成该等离子体，且该边缘环组合件包括：聚焦环，该聚焦环由第一材料形成且在该基板中形成该等离子体的分布；以及设置在该基板的区域中的覆盖环，该覆盖环在该聚焦环的外侧上，由具有网状结构的第二材料形成，且包括通过将网状改质剂注入至该网状结构的空白部位中提供的强化表面层。
13.根据一实施例，该第一材料可为导电材料，且该第二材料可为绝缘性能高于该第一材料的绝缘性能的材料。
14.根据一实施例，该第一材料可为碳化硅(sic)，且该第二材料可为具有非晶形网状结构(amorphous network structure)的石英。
15.根据一实施例，该网状改质剂的离子半径可大于si
4+
的离子半径。
16.根据一实施例，该网状改质剂可为na
+
、k
+
、ca
2+
及mg
2+
中的任一者或多者。
17.根据一实施例，该强化表面层可具有10μm至500μm的厚度。
18.根据一实施例，该边缘环组合件可进一步包括内覆盖环，该内覆盖环设置在该覆盖环与该聚焦环之间且位于该聚焦环的外区域的上方，且该内覆盖环可由第三材料形成，在该第三材料中，sio2及al2o3以第一比率混合。
19.根据一实施例，该内覆盖环可包括96.0重量％至99.5重量％的sio2及0.5重量％至4.0重量％的al2o3。
20.根据一实施例，该工艺气体可为含氟气体。
21.本发明概念提供一种边缘环组合件的覆盖环，该边缘环组合件围绕基板且在用于通过等离子体来处理该基板的设备中在该基板中形成该等离子体。该覆盖环可包括强化表面层，该强化表面层具有大于该基板的直径的内径以与该基板间隔分开特定距离，由包括网状结构的材料形成，且通过将网状改质剂注入至该网状结构的空白部位中来提供。
22.根据一实施例，该覆盖环的材料可为具有非晶形网状结构的石英。
23.根据一实施例，该网状改质剂的离子半径可大于si
4+
的离子半径。
24.根据一实施例，该网状改质剂可为na
+
、k
+
、ca
2+
及mg
2+
中的任一者或多者。
25.根据一实施例，该强化表面层可具有10μm至500μm的厚度。
26.根据一实施例，用于形成该等离子体的工艺气体可为含氟气体，且该强化表面层可暴露于自该工艺气体激发的氟自由基。
27.本发明概念提供一种用于制造边缘环组合件的覆盖环的方法，该边缘环组合件围绕基板且在用于通过等离子体来处理该基板的设备中在该基板中形成该等离子体。该方法可包括：制备包括网状改质剂的盐浴，该网状改质剂的离子半径大于si
4+
的离子半径；以及在第一温度下将该覆盖环浸没在该盐浴中，该覆盖环的形状是以包括网状结构的材料加工
而成的。
28.根据一实施例，该第一温度可为室温。
29.根据一实施例，该盐浴可具备包括cacl2、kcl、nacl或mgcl2的水溶液。
30.根据本发明概念的另一方面的一种用于制造边缘环组合件的覆盖环(该边缘环组合件围绕基板且在用于通过等离子体来处理该基板的设备中在该基板中形成该等离子体)的方法包括：制备包括网状改质剂的糊状物材料，该网状改质剂的离子半径大于si
4+
的离子半径；以及使该覆盖环的表面与该糊状物材料在第二温度下彼此反应，该覆盖环的形状是以包括网状结构的材料加工而成的，该第二温度是为该糊状物材料的熔点或更高的温度。
31.根据一实施例，该糊状物材料可包括cacl2、kcl、nacl及mgcl2中的一者或多者。
附图说明
32.以上及其他目标及特征将参考以下附图从以下描述了解，其中除非另有规定，否则相似参考数字在各图中是指相似部件，且其中：
33.图1是图示根据本发明概念的一实施例的基板处理设备的截面视图；
34.图2是图1的部分“a”的放大视图，且是构成根据本发明概念的实施例的基板处理设备的边缘环组合件的截面视图；
35.图3示意性地图示图2的覆盖环247的强化表面层247b与材料层247a之间的分子的键结结构；
36.图4是图示根据本发明概念的另一实施例的基板处理设备的视图；
37.图5是图4的部分“b”的放大视图，且是构成根据本发明概念的另一实施例的基板处理设备的边缘环组合件的截面视图；
38.图6是图示根据本发明概念的一实施例的使用石英材料的润湿型离子强化方法的流程图；以及
39.图7是图示根据本发明概念的另一实施例的使用石英材料的干燥型离子强化方法的流程图。
40.附图标记列表
41.10：基板处理设备
42.100：工艺腔室
43.110：外壳
44.102：排放孔
45.120：盖
46.130：衬套
47.131：支承环
48.151：排放管路
49.200：支承单元
50.220：支承板
51.221：第一供应通路
52.223：静电电极
53.223a：第一下部电源
coupled plasma；icp)方案产生等离子体来处理基板的基板处理设备。然而，本发明概念不限于此，且可应用于通过使用等离子体(例如，通过使用传导耦合等离子体(conductively coupled plasma；ccp)方案或远程等离子体方案)来处理基板的多种设备。
88.此外，在本发明概念的实施例中，静电卡盘将被描述为支承单元的实例。然而，本发明概念不限于此，且支承单元可通过机械夹持或通过使用真空来支承基板。
89.根据本发明概念的实施例的基板处理设备包括边缘环组合件，该边缘环组合件具有极佳的抗等离子体性质(抗蚀刻性质)。该边缘环组合件包括：覆盖环，该覆盖环具有抗蚀刻性质且被配置为围绕基板，同时与该基板间隔分开；以及聚焦环，该聚焦环具有抗蚀刻性质且设置在该覆盖环的内侧部分处以在该基板中形成等离子体分布。此外，边缘环包括设置在其内侧部分及下部部分处的聚焦环。
90.图1是图示根据本发明概念的实施例的基板处理设备的截面视图。参考图1，基板处理设备10通过使用等离子体来处理基板“w”。例如，基板处理设备10可对基板“w”执行蚀刻工艺。在本发明概念的实施例中，将描述用于通过使用等离子体来处理基板的基板处理设备。然而，本发明概念不限于此，且可应用于通过将等离子体供应至腔室来执行工艺的多种设备。
91.基板处理设备10可包括工艺腔室100、支承单元200、气体供应单元300、等离子体源400和排放单元500。
92.工艺腔室100具有处理空间，基板在该处理空间的内部中进行处理。工艺腔室100包括外壳110、盖120及衬套130。
93.外壳110在其内部中具有顶部开口的空间。外壳110的内部空间作为处理空间提供，基板处理工艺在该处理空间中执行。外壳110由金属材料形成。外壳110可由铝形成。外壳110可接地。排放孔102形成于外壳110的底表面上。排放孔102连接至排放管路151。在工艺中产生的反应副产物及留在外壳110的内部空间中的气体可通过排放管路151排放至外部。在排放工艺中，外壳110的内部的压力减小至特定压力。
94.盖120覆盖外壳110的开放式上表面。盖120具有板形状，且外壳110的内部空间被封闭。盖120可包括介电窗。
95.衬套130设置在外壳110的内部中。衬套130具有内部空间，该内部空间的上表面及下表面是开放式的。衬套130可具有圆柱形状。衬套130可具有对应于外壳110的内表面的半径。衬套130沿着外壳110的内表面设置。
96.支承环131可在衬套130的上部部分处形成。支承环131为环形状板，且沿着衬套130的圆周突出至衬套130外。支承环131定位在外壳110的上部末端处，且支承衬套130。衬套130与外壳110可由相同材料形成。衬套130可由铝形成。衬套130保护外壳110的内表面。例如，在激发工艺气体的工艺中，弧放电在工艺腔室100的内部中产生。弧放电损害周边装置。衬套130可通过保护外壳110的内表面来防止外壳110的内表面由于弧放电而受损害。此外，防止在基板处理工艺中产生的反应副产物沉积在外壳110的内壁上。与外壳110相比，衬套130不昂贵且可容易更换。因此，当衬套130由于弧放电而损坏时，操作者可用新的衬套130来更换衬套130。
97.支承单元200在工艺腔室100内部中支承在处理空间中的基板。例如，支承单元200安置在外壳110的内部中。支承单元200支承基板“w”。支承单元200可以通过使用静电力来
吸引基板“w”的静电卡盘方案设置。与此不同，支承单元200可以诸如机械夹持的各种方法来支承基板“w”。在下文中，将描述以静电卡盘方案设置的支承单元200。
98.支承单元200包括支承板220、静电电极223、通路形成板230、边缘环组合件240、绝缘板250及下部盖270。支承单元200可位于工艺腔室100的内部中以与腔室外壳110的底表面向上间隔分开。支承板220位于支承单元200的上部末端处。支承板220可由圆盘形状的介电物质形成。基板“w”定位在支承板220的上表面上。用作通路的第一供应通路221形成在支承板220中，传热气体通过第一供应通路221供应至基板“w”的底表面。
99.静电电极223埋入支承板220中。静电电极223电连接至第一下部电源223a。静电力可通过施加至静电电极223的电流而被施加在静电电极223与基板“w”之间，且基板“w”可由静电力吸引至支承板220。
100.通路形成板230位于支承板220的下部部分处。支承板220的底表面及通路形成板230的上表面可通过黏合剂236彼此结合。通路形成板230具有第一循环通路231、第二循环通路232和第二供应通路233。第一循环通路231作为通路提供，传热气体通过第一循环通路231循环。第二循环通路232作为通路提供，冷却流体通过第二循环通路232循环。第二供应通路233连接第一循环通路231和第一供应通路221。第一循环通路231可形成于通路形成板230的内部中以具有螺旋型形状。此外，可安置第一循环通路231，使得具有半径不同的环形状的通路具有同一中心。第一循环通路231可彼此连通。第一循环通路231在相同高度处形成。
101.第一循环通路231通过传热介质供应管路231b连接至传热介质储存器231a。传热介质储存于传热介质储存器231a中。传热介质包括惰性气体。传热介质可包括氦(he)气。氦气通过供应管路231b供应至第一循环通路231，且在顺序地通过第二供应通路233和第一供应通路221后供应至基板“w”的底表面。氦气充当帮助基板“w”与支承板220之间的热交换的介质。因此，基板“w”的温度整体上是均匀的。
102.第二循环通路232通过冷却流体供应管路232c连接至冷却流体储存器232a。冷却流体储存器232a可储存冷却流体。冷却器232b可设置在冷却流体储存器232a中。冷却器232b使冷却流体冷却至特定温度。与此不同，冷却器232b可安装在冷却流体供应管路232c上。通过冷却流体供应管路232c供应至第二循环通路232的冷却流体在沿着第二循环通路232循环时使通路形成板230冷却。通路形成板230可在经冷却时将支承板220和基板“w”一起冷却以将基板“w”维持在特定温度。由于上述原因，支承板220和边缘环组合件240的下部部分的温度通常低于支承板220和边缘环组合件240的上部部分的温度。
103.边缘环组合件240安置在支承单元200的边缘区域处。边缘环组合件240具有环形状，且被配置为围绕支承板220和支承于支承板220上的基板。例如，边缘环组合件240沿着支承板220的圆周安置以支承基板“w”的外区域。边缘环组合件240允许工艺腔室100中的等离子体集中在面向基板“w”的区域中。
104.绝缘板250位于通路形成板230的下部部分处。绝缘板250由绝缘材料形成，且使通路形成板230及下部盖270电绝缘。
105.下部盖270位于支承单元200的下部末端处。下部盖270与外壳110的底表面向上间隔分开。顶部开口的空间形成于下部盖270的内部中。下部盖270的上表面由绝缘板250覆盖。因此，下部盖270的截面的外半径与绝缘板250的外半径相同。提升销模块(未图示)可位
于下部盖270的内部空间中，该提升销模块接收自在外部的转移构件至静电卡盘的已转移基板“w”且将基板“w”定位在支承板上。
106.下部盖270具有连接构件273。连接构件273连接下部盖270的外表面以及外壳110的内壁。多个连接构件273可以特定间隔设置在下部盖270的外表面上。连接构件273支承在工艺腔室100内部中的支承单元200。此外，连接构件273连接至外壳110的内壁，使得下部盖270电接地。
107.连接至第一下部电源223a的第一电力线223c、连接至传热介质储存器231a的传热介质供应管路231b、以及连接至冷却流体储存器232a的冷却流体供应管路232c可穿过连接构件273的内部空间延伸至下部盖270中。
108.气体供应单元300将气体供应至在工艺腔室100内部中的处理空间中。由气体供应单元300供应的气体包括用于基板处理的工艺气体。此外，由气体供应单元300供应的气体可包括用于清洁工艺腔室100的内侧的清洁气体。
109.气体供应单元300包括气体供应喷嘴310、气体供应管路320、以及气体储存单元330。气体供应喷嘴310安装在盖120的中心部分处。射出孔形成在气体供应喷嘴310的底表面上。射出孔位于盖120下面，且将气体供应至工艺腔室100的内部中。气体供应管路320连接气体供应喷嘴310与气体储存单元330。气体供应管路320将储存在气体储存单元330中的气体供应至气体供应喷嘴310中。阀321安装在气体供应管路320中。阀321打开且关闭气体供应管路320，且调整通过气体供应管路320供应的气体的流动速率。
110.等离子体源400自供应至在工艺腔室100内部中的处理空间中的气体产生等离子体。等离子体源400设置在工艺腔室100的处理空间外。根据实施例，感应耦合等离子体(icp)源可用作等离子体源400。等离子体源400包括天线密封件410、天线420、以及射频(rf)电源430。
111.天线密封件410具有底部开放的圆柱形状。天线密封件410在其内部具有空间。天线密封件410具有对应于工艺腔室100的直径。天线密封件410的下部末端可以可拆卸方式设置在盖120中。天线420安置于天线密封件410的内部中。天线420为缠绕多次的螺旋型线圈，且连接至rf电源430。天线420被供应有来自rf电源430的电力。rf电源430可位于工艺腔室100外。电力已经供应至的天线420可在工艺腔室100的处理空间中形成电磁场。工艺气体是通过电磁场激发至等离子体状态。
112.排放单元500位于外壳110的内壁与支承单元200之间。排放单元500包括具有贯穿孔511的排放板510。排放板510具有环圈形状。排放板510具有多个贯穿孔511。提供至外壳110中的工艺气体穿过排放板510的贯穿孔511且通过排放孔102排出。工艺气体的流量可根据排放板510的形状及贯穿孔511的形状来控制。
113.加热器是埋入支承板220中。加热器225位于静电电极223下。加热器225通过对抗由加热器缆线225c施加的放热电源(电流)而产生热。产生的热通过支承板220传递至基板“w”。基板“w”由通过加热器225产生的热维持在特定温度下。
114.加热器电源供应单元225a经设置以将加热电源施加至加热器225。用于打扰高频波以免引入至加热器电源供应单元225a中的滤波器单元(图解被省略)可设置在加热器电源供应单元225a与加热器225之间。作为实例，当13.5mhz的高频电源由等离子体源400施加以产生等离子体时，该高频电源可经设计以例如导致为60hz的ac电源的放热电源通过加热
器缆线225c且防止13.56mhz的rf被引入至加热器电源供应单元225a中。滤波器单元可具备诸如电容器、电感器及类似的部件。
115.在下文中，将描述根据本发明概念的实施例的基板处理设备的边缘环组合件240。图2是图1的部分“a”的放大视图，且是构成根据本发明概念的实施例的基板处理设备的边缘环组合件的截面视图。本发明概念的实施例将参考图1及图2来描述。
116.边缘环组合件240可包括聚焦环245、绝缘环246和覆盖环247。支承板220的外表面、以及聚焦环245的内表面可彼此间隔分开预设距离。聚焦环245调整护套以及等离子体界面。
117.聚焦环245由导电材料形成。聚焦环245可包括硅(si)、碳化硅(sic)及类似物。第一层241和第二层242可形成于聚焦环245的上表面上。第一层241和第二层242可参考聚焦环245的高度来划分。第一层241的上表面在聚焦环245的内部区域中暴露。第一层241可设置在对应于支承板220的上表面的高度处，且可支承基板“w”的外部区域。作为实例，第一层241可设置成与支承板220的上表面同高度，且可接触基板“w”的外侧的下表面。此外，第一层241可设置成比支承板220的上表面低预设大小，且预设间隙可形成在基板的外侧的下表面与第一层241之间。第一层241可具有平行于基板“w”的下表面的平坦表面。第二层242可形成为高于第一层241，且可向上突出于第一层241的外部末端。根据实施例，第二层242的高度可至少与装载在支承板220上的基板“w”的上表面相同或高于该上表面。由于第一层241与第二层242的高度差，调整护套、等离子体接口及电场，使得等离子体可经导引以集中在基板“w”上。
118.绝缘环246可设置在聚焦环245下面。绝缘环246使通路形成板230和聚焦环245电绝缘。绝缘环246可包括介电材料，例如，石英、陶瓷、氧化钇(y2o3)、氧化铝(al2o3)或聚合物。同时，绝缘环246可省略，且聚焦环245可定位成直接接触通路形成板230。
119.在该实施例中，覆盖环247可位于聚焦环245的向外方向上。覆盖环247可具有环形状以围绕聚焦环245的外区域。覆盖环247防止聚焦环245的侧表面直接暴露于等离子体或防止等离子体被引入至聚焦环245的侧面中。
120.覆盖环247包括石英材料，石英材料的表面经离子强化以改良防腐蚀性质(抗等离子体性质)。覆盖环247的强化表面层247b经离子强化以改良防腐蚀性质(抗等离子体性质)。图3示意性地图示图2的覆盖环247的强化表面层247b与材料层247a之间的分子的键结结构。
121.参考图3，覆盖环247可包括主要物质为石英(sio2)的材料层247a，以及具有10μm至500μm的厚度h1的经离子强化的强化表面层247b。主要物质为石英(sio2)的材料层247a可由非晶形玻璃石英形成。强化表面层247b通过在由于由石英(sio2)形成的分子的键结而形成于网状结构之间的空白部位处注入网状改质剂来形成。例如，网状改质剂选择na
+
、k
+
、ca
2+
或mg
2+
离子作为表面强化离子，且将离子注入至根据由石英(sio2)形成的分子的键结的网状结构的空白部位中。在网状改质剂中，na
+
、k
+
、ca
2+
或mg
2+
的半径大于si
4+
的半径。离子的半径根据论文和量测条件有微小差别，但考虑到r.d.shannon(1976)的“revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides[修正的有效离子半径和卤化物和硫族化合物中原子间距离的系统研究]”的有效离子半径，网状改质剂的半径大于si
4+
的半径，na
+
的离子半径为
102pm，k
+
的离子半径为138pm，ca
2+
的离子半径为100pm，mg
2+
的离子半径为72pm，且si
4+
的离子半径为40pm。压缩应力在覆盖环247的表面上的网状结构周围产生，其中强化表面层247b是根据本发明概念的实施例通过注入网状改质剂而形成的，因此石英材料的机械强度及防腐蚀性质增强。由于覆盖环247具有极佳的机械强度以及极佳的防腐蚀性质，因此覆盖环247的更换周期可得到改良。
[0122]
在常规离子强化中，已论述了由大半径的离子交换构成材料层(例如，石英材料层)的表面的离子的技术。例如，这是在烧结石英时将铝(al)或钇(y)粉末包括于石英材料粉末中以交换石英的离子的技术。因为该技术需要高熔融温度，所以生产性能降低且成本增加，增加了高温熔融必需的模具制造以及维护成本，多部件系统的均匀分散由于熔融期间的高黏性而变得困难，且生产性能低，此是因为加工残余物由于根据其形状需要额外加工而留下。
[0123]
然而，根据本发明概念的实施例的石英构件(实施例中的覆盖环)的表面可在低温环境下被强化，且具有强化表面的石英构件的更换周期可由于防腐蚀性质得到改良而被改良。此外，根据本发明概念的实施例制造的具有强化表面的覆盖环247可保护位于覆盖环247的下部末端处的聚焦环245及绝缘环246以免暴露于等离子体。
[0124]
此外，因为根据本发明概念的实施例的石英构件(根据实施例，覆盖环)与sio4的1,418℃升华点相比具有极高的升华点，例如，caf2的升华点为1,418℃，naf的升华点为1,695℃，kf的升华点为1,502℃，且mgf2的升华点为2,260℃，所以当暴露于包括氟(“f”)的等离子体环境时，石英构件在等离子体反应期间甚至不升华且施加至石英材料的表面构成组分，使得可防止通过f自由基的蚀刻。图4为图示根据本发明概念的另一实施例的基板处理设备的视图。图5为图4的部分“b”的放大视图，且是构成根据本发明概念的另一实施例的基板处理设备的边缘环组合件的截面视图。根据本发明概念的另一实施例的边缘环组合件1240将参考图4和图5来描述。
[0125]
边缘环组合件1240包括聚焦环1245、绝缘环1246、内覆盖环1248和外覆盖环1247。
[0126]
聚焦环1245定位在绝缘环1246上。内覆盖环1248定位在聚焦环1245的外部上表面上，且保护聚焦环1245的外部上表面。外覆盖环1247设置在聚焦环1245和内覆盖环1248的外侧上。
[0127]
聚焦环1245由导电材料形成。聚焦环1245可包括硅(si)、碳化硅(sic)及类似物。聚焦环1245的上表面可在不同高度处形成。聚焦环1245的内区域可设置在对应于支承板220的上表面的高度，且可支承基板“w”的外区域。作为实例，聚焦环1245的内区域可设置在与支承板220的上表面相同的高度，且可接触基板“w”的外侧的下表面。此外，聚焦环1245的内区域可设置成比支承板220的上表面低预设大小，且预设间隙可形成于基板“w”的外部下表面与聚焦环1245的内区域之间。聚焦环1245可随着该聚焦环自内区域朝着该聚焦环的外区域走向而向上突出。根据实施例，聚焦环1245可包括自内区域朝着外区域倾斜以比内区域更突出的部分。由于聚焦环1245的内区域与突出部分的高度差，调整护套、等离子体接口及电场，使得等离子体可经导引以集中在基板“w”上。聚焦环1245的外区域可凹陷内覆盖环1248的高度，使得内覆盖环1248可定位在聚焦环1245的外区域上。
[0128]
内覆盖环1248可保护聚焦环1245的外部上部部分。内覆盖环1248的接触聚焦环1245的部分可包括非晶形抗等离子体高硅石材料，该材料含有96.0重量％至99.5重量％的
非晶形sio2且含有0.5重量％至4.0重量％的al2o3。在该实施例中，内覆盖环1248的电容率可高于外覆盖环1247的电容率。内覆盖环1248的第一电容率可低于聚焦环1245的电容率。
[0129]
内覆盖环1248的主要物质为非晶形sio2且含有0.5重量％至4.0重量％的防腐蚀al2o3，使得可实现具有非晶形特性以及极佳的抗等离子体抗性的玻璃材料特性。非晶形玻璃材料由于晶粒边界不存在而不被选择性地熔蚀，且因此在等离子体蚀刻环境中具有极佳的防腐蚀性质且可使在工艺期间产生的粒子减少。当内覆盖环1248含有96.0重量％至99.5重量％的非晶形sio2时，在展示出诸如石英等类似物质的同时，抗蚀刻性质可通过均匀地分布防腐蚀al2o3(0.5重量％至4.0重量％)而在等离子体蚀刻工艺期间得到显著改良。当使用96.0重量％至99.5重量％的高硅石非晶形玻璃材料时，可防止工艺由于在低温下蒸发的sif4反应物而受到严重影响，且腔室的寿命及设施的更换周期可由于抗等离子体特性的改良而得到改良。
[0130]
外覆盖环1247包括石英材料，石英材料的表面经离子强化以改良防腐蚀性质(抗等离子体性质)。外覆盖环1247的强化表面层1247b经离子强化以改良防腐蚀性质(抗等离子体性质)。外覆盖环1247的强化表面层1247b与材料层1247a之间的分子的键结结构与图3的实施例的键结结构相同，且因此通过图3中所图示的实施例的描述来替换。
[0131]
外覆盖环1247的外周边部分可弯曲以防止外覆盖环1247与其他辅助部件之间的放电。即，外覆盖环1247的上表面及外壁可弯曲，使得外覆盖环1247的截面具有弯曲扇形状。
[0132]
尽管材料与内覆盖环1248的材料相同的覆盖环具有高防腐蚀性质，而由于当混合且使用96.0重量％至99.5重量％的高硅石非晶形玻璃及0.5重量％至4.0重量％的al2o3时所产生的高黏性，难以在制造覆盖环时均匀分散(混合)材料，但由于当覆盖环如在本发明概念的实施例中设置在外覆盖环1247内且定位在聚焦环1245上时，对大小及形状的限制减少，因此可达成均匀分散。
[0133]
因为外覆盖环1247以及基板“w”由于内覆盖环1248而彼此间隔分开，所以可防止基板“w”受在外覆盖环1247中可被蚀刻的诸如na、ca、k或mg的网状改质剂严重影响的可能性。
[0134]
绝缘环1246可设置在聚焦环1245下面。绝缘环1246使通路形成板230以及聚焦环1245电绝缘。绝缘环1246可以包括介电材料，例如，石英、陶瓷、氧化钇(y2o3)、氧化铝(al2o3)或聚合物。同时，绝缘环1246可省略，且聚焦环1245可定位成直接接触通路形成板230。
[0135]
图6是图示根据本发明概念的实施例的使用石英材料的润湿型离子强化方法的流程图；且根据本发明概念的实施例的制造石英材料的方法将参考图6来说明。根据实施例，制备包括cacl2、kcl、nacl或mgcl2的盐浴(步骤s110)。将经加工的石英材料(例如，针对覆盖环加工的石英材料)浸没在处于第一温度条件下的已制备盐浴中(步骤s120)。第一温度可为室温。在另一实施例中，第一温度可为高于室温的温度。因为cacl2、kcl、nacl或mgcl2可溶解，所以诸如ca
2+
、k
+
、na
+
或mg
2+
的网状改质剂以离子状态存在于水中，且以离子状态存在的网状改质剂与石英材料的表面反应以渗透至石英材料的网状结构中且强化石英材料的表面。浸没在盐浴中的时间段是网状改质剂渗透至石英材料的网状结构中达到10μm至500μm的厚度所用的时间段。根据通过图6引用的根据实施例的用于制造石英材料的方法，石英材
料的表面可在室温的条件下被强化，使得生产成本可由于不存在高温条件而降低，且与以下情况相比，表面的均匀强化对于宽广区域可为可能的：需要2000℃或更高的高温下的熔化以将al或y与石英混合。
[0136]
图7是图示根据本发明概念的另一实施例的使用石英材料的干燥型离子强化方法的流程图。根据本发明概念的实施例的制造石英材料的方法将参考图7来说明。根据实施例，以糊状物状态制备含有诸如ca
2+
、k
+
、na
+
或mg
2+
的网状改质剂的材料(步骤s210)。作为实例，包括ca
2+
、k
+
、na
+
或mg
2+
的糊状物材料可为cacl2、kcl、nacl或mgcl2。使制备得到的糊状物材料在第二温度下与石英材料(例如，针对覆盖环加工的石英材料)的表面反应，该第二温度为糊状物材料的熔点或更高(步骤s220)。根据实施例，通过将制备得到的糊状物材料沉积在经加工的石英材料(例如，针对覆盖环加工的石英材料)的表面上、以及在熔点或更高温度下加热该糊状物材料而将网状改质剂注入至网状结构的空白部位中。例示性地，因为cacl2的熔点为772℃，kcl的熔点为770℃，nacl的熔点为801℃，且mgcl2的熔点为714℃，所以第二温度可设定为约700℃至850℃。用于表面反应的时间段为网状改质剂渗透至石英材料的网状结构中达到10μm至500μm的厚度所用的时间段。根据通过图7引用的根据实施例的用于制造石英材料的方法，石英材料的表面可在范围是700℃至850℃的温度的条件下被强化，使得生产成本可由于不存在高温条件而降低，且与以下情况相比，表面的均匀强化对于宽广区域可为可能的：需要2000℃或更高的高温下的熔化以将al或y与石英混合。
[0137]
根据根据本发明概念的实施例的为边缘环组合件提供的覆盖环及包括该覆盖环的基板处理设备，可均匀地处理基板，且可分布等离子体，使得基板处理效率可提高。
[0138]
根据本发明概念的实施例的为边缘环组合件提供的覆盖环具有高抗等离子体性质，几乎不产生粒子，且使部件更换周期增大。
[0139]
根据用于制造具有改良的等离子体性质的石英部件的方法，该石英部件暴露于包括氟的等离子体，生产成本由于石英部件是在相对低温条件下制造而可能降低。
[0140]
根据本发明概念的实施例的为边缘环组合件提供的覆盖环可在宽广表面区域中均匀地增强。
[0141]
本发明概念的效果不限于上述效果。未提及的效果将由熟习本发明概念相关技术的人员根据说明书及随附附图清楚地理解。
[0142]
以上详细描述例示本发明概念。此外，上述内容描述了本发明概念的例示性实施例，且本发明概念可在各种其他组合、变化及环境中使用。即，在不背离说明书中所公开的本发明概念的范围、书面公开内容的等效范围和/或本领域技术人员的技术或知识范围的情况下，可修改且校正本发明概念。所写的实施例描述用于实施本发明概念的技术精神的最佳状态，且可作出本发明概念的详细应用领域及目的所需的各种变化。因此，本发明概念的详细描述不旨在限制所公开的实施例状态下的本发明概念。此外，应解释，随附申请专利范围包括其他实施例。

技术特征：
1.一种基板处理设备，其包含：工艺腔室，所述工艺腔室被配置为在其内部中提供处理空间；支承单元，所述支承单元被配置为在所述处理空间中支承基板；气体供应单元，所述气体供应单元被配置为将工艺气体供应至所述处理空间中；以及等离子体源，所述等离子体源被配置为自所述工艺气体产生等离子体，其中所述支承单元包括：支承板，所述基板被定位在所述支承板上；以及边缘环组合件，所述边缘环组合件被配置为围绕支承在所述支承板上的所述基板、且被配置为在所述基板中形成所述等离子体，且其中所述边缘环组合件包括：聚焦环，所述聚焦环由第一材料形成且被配置为在所述基板中形成所述等离子体的分布；以及设置在所述基板的区域中的覆盖环，所述覆盖环在所述聚焦环的外侧上，由具有网状结构的第二材料形成，且包括通过将网状改质剂注入至所述网状结构的空白部位中提供的强化表面层。2.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述第一材料为导电材料，且其中所述第二材料为绝缘性能高于所述第一材料的绝缘性能的材料。3.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述第一材料为碳化硅(sic)，且其中所述第二材料为具有非晶形网状结构的石英。4.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述网状改质剂的离子半径大于si
4+
的离子半径。5.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述网状改质剂为na
+
、k
+
、ca
2+
及mg
2+
中的任一者或多者。6.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述强化表面层具有10μm至500μm的厚度。7.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述边缘环组合件进一步包括：设置在所述覆盖环与所述聚焦环之间的内覆盖环，所述内覆盖环位于所述聚焦环的外区域上方，且其中所述内覆盖环由第三材料形成，在所述第三材料中，sio2和al2o3以第一比率混合。8.根据权利要求7所述的基板处理设备，其中所述内覆盖环包括96.0重量％至99.5重量％的sio2、以及0.5重量％至4.0重量％的al2o3。9.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中所述工艺气体为含氟气体。10.一种边缘环组合件的覆盖环，所述边缘环组合件被配置为围绕基板且在用于通过等离子体来处理所述基板的设备中在所述基板中形成所述等离子体，所述覆盖环包含：强化表面层，其具有大于所述基板的直径的内径以与所述基板间隔分开特定距离，由包括网状结构的材料形成，且通过将网状改质剂注入至所述网状结构的空白部位中来提供。11.根据权利要求10所述的覆盖环，其中所述覆盖环的材料为具有非晶形网状结构的石英。
12.根据权利要求10所述的覆盖环，其中所述网状改质剂的离子半径大于si
4+
的离子半径。13.根据权利要求10所述的覆盖环，其中所述网状改质剂为na
+
、k
+
、ca
2+
及mg
2+
中的任一者或多者。14.根据权利要求10所述的覆盖环，其中所述强化表面层具有10μm至500μm的厚度。15.根据权利要求10所述的覆盖环，其中用于形成所述等离子体的工艺气体为含氟气体，且所述强化表面层暴露于自所述工艺气体激发的氟自由基。16.一种用于制造边缘环组合件的覆盖环的方法，所述边缘环组合件被配置为围绕基板且在用于通过等离子体来处理所述基板的设备中在所述基板中形成所述等离子体，所述方法包含以下步骤：制备包括网状改质剂的盐浴，所述网状改质剂的离子半径大于si
4+
的离子半径；以及在第一温度下将所述覆盖环浸没在所述盐浴中，所述覆盖环的形状是以包括网状结构的材料加工而成的。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一温度为室温。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述盐浴具备包括cacl2、kcl、nacl或mgcl2的水溶液。19.一种用于制造边缘环组合件的覆盖环的方法，所述边缘环组合件被配置为围绕基板且在用于通过等离子体来处理所述基板的设备中在所述基板中形成所述等离子体，所述方法包含以下步骤：制备包括网状改质剂的糊状物材料，所述网状改质剂的离子半径大于si
4+
的离子半径；以及使所述覆盖环的表面及所述糊状物材料在第二温度下彼此反应，所述覆盖环的形状是以包括网状结构的材料加工而成的，所述第二温度是所述糊状物材料的熔点或更高的温度。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述糊状物材料包括cacl2、kcl、nacl及mgcl2中的一者或多者。

技术总结
本发明涉及基板处理设备、其覆盖环和该覆盖环的制造方法。公开了一种基板处理设备。该基板处理设备包括：工艺腔室，在该工艺腔室内部中提供处理空间；支承单元，其在处理空间中支承基板；气体供应单元，其将工艺气体供应至处理空间中；和等离子体源，其自工艺气体产生等离子体，支承单元包括：支承板，基板定位在支承板上；以及边缘环组合件，其围绕支承在支承板上的基板且在基板中形成等离子体，且边缘环组合件包括：聚焦环，其由第一材料形成，且在基板中形成等离子体的分布；以及设置在基板的区域中的覆盖环，该覆盖环在聚焦环的外侧上，由具有网状结构的第二材料形成，且包括通过将网状改质剂注入至网状结构的空白部位中提供的强化表面层。强化表面层。强化表面层。


技术研发人员：金善一 李相起
受保护的技术使用者：细美事有限公司
技术研发日：2021.09.03
技术公布日：2022/3/8