具体实施方式

现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的附图标记始终表示相同的元件。就这一点而言，本实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于在此阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施例，以解释本说明书的各方面。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。在元素列表之前，诸如“…中的至少一个”之类的表达修饰整个元素列表，而不修饰列表中的各个元素。

就这一点而言，本实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于在此阐述的描述。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并将本公开的范围充分传达给本领域的普通技术人员。

本文中使用的术语是出于描述特定实施例的目的，并且无意于限制本公开。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”也旨在包括复数形式。还将理解的是，本文所使用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、构件、部件和/或组，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、构件、部件和/或组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

可以理解，尽管术语“第一”、“第二”等可以在本文中用来描述各种构件、部件、区域、层和/或部分，这些构件、部件、区域、层和/或部分不应受到这些术语的限制。这些术语不表示任何顺序、数量或重要性，而仅用于区分一个部件、区域、层和/或部分与另一部件、区域、层和/或部分。因此，在不脱离实施例的教导的情况下，下面讨论的第一构件、部件、区域、层或部分可以被称为第二构件、部件、区域、层或部分。

在下文中将参考附图来描述本公开的实施例，在附图中示意性地示出了本公开的实施例。在附图中，由于例如制造技术和/或公差，可以预期图示形状的变化。因此，本公开的实施例不应被解释为限于本文示出的区域的特定形状，而是可以包括例如由制造过程导致的形状偏差。

图1是根据创造性构思的实施例的衬底处理设备的视图。

参考图1，衬底处理设备可以包括供电单元PWR、处理单元110和衬底支撑单元150。

供电单元PWR可以生成功率。功率可以例如是用于生成等离子体的电能。在另一示例中，功率可以是等离子体本身。生成的功率可以被传输给处理单元110。例如，供电单元PWR可以通过RF杆电连接到处理单元110，因此，由供电单元生成的功率(例如，RF功率)可以通过RF杆传输给处理单元110。

处理单元110可以位于配置为支撑衬底的衬底支撑单元150上。反应空间51可以限定在衬底支撑单元150和处理单元110之间。处理单元110可以是导体，且可以用于生成等离子体的电极。即是说，处理单元110可以用作生成等离子体的一个电极。可以通过电连接到供电单元PWR的处理单元110在反应空间51中生成等离子体。换言之，处理单元110可以充当向反应空间51供电的等离子体电极。

处理单元110可以包括根据衬底处理设备的功能执行合适的功能的构件。例如，当衬底处理设备执行沉积功能时，处理单元110可以包括反应物供应器(例如，喷头组件)。在另一实施例中，当反应器执行抛光功能时，处理单元110可以包括抛光垫。在一些实施例中，当处理单元110本身充当喷头组件同时用作电极时，处理单元110可以称为喷头电极。

衬底支撑单元150可以配置为提供区域，在该区域上坐置要处理的衬底S(例如，半导体衬底或显示器衬底)。衬底支撑单元150可以在处理单元110下方。衬底支撑单元150可以由能够上下旋转运动的支撑件(未示出)支撑。另外，衬底支撑单元150可以包括导体，且衬底支撑单元150可以充当使用导体生成等离子体的电极(即，气体供应电极的相对电极)。

衬底支撑单元150可以包括第一接地电极GE1、第二接地电极GE2、第一加热单元HU1、第二加热单元HU2、第一等离子体强度控制器PC1和第二等离子体强度控制器PC2。包括接地电极和加热单元的这种结构在本文中可以称为加热块。

第一接地电极GE1和第二接地电极GE2可以彼此间隔开。例如，第一接地电极GE1可以在衬底支撑单元150的中心，且第二接地电极GE2可以布置为围绕第一接地电极GE1。在示例中，第一接地电极GE1可以是盘的形式(例如，圆形或方形的盘)，且第二接地电极GE2可以是围绕第一接地电极GE1的环的形式(例如，圆环或方环)。

在一些实施例中，衬底支撑单元150可以包括三个或更多个接地电极。例如，三个或更多个接地电极可以包括布置在中心的中心电极、围绕中心电极的第一环电极和围绕第一环电极的第二环电极。

第一接地电极GE1和第二接地电极GE2可以分别选择性地电连接到接地GND。即是说，衬底支撑单元150中的接地电极GE1和GE2不连接到提供功率的供电单元PWR，而是连接到接地GND。因此，路径(通过该路径，通过处理单元110提供的功率(例如，RF功率)移动到接地GND)可以包括穿过第一接地电极GE1的第一通道和穿过第二接地电极GE2的第二通道。

第一通道和第二通道中的至少一个可以包括杆。例如，当第一通道包括杆时，第一通道可以包括单个杆。在一些实施例中，第一通道可以包括多个杆。第二通道可以包括杆，且在一些示例中，第一通道和第二通道可以包括单独的杆。

当第一通道包括多个杆时，第一通道可以包括第一电极杆和第一连接杆。第一电极杆可以接触第一接地电极GE1。第一连接杆可以将第一电极杆电连接到接地GND。在一些实施例中，第一缓冲杆可以布置在第一电极杆和第一连接杆之间。

在另外的实施例中，第一缓冲杆可以包括第一电极杆和第一连接杆的合金成分。例如，当第一电极杆包括钼(Mo)且第一连接杆包括镍(Ni)时，第一缓冲杆可以包括Mo-Ni合金。

第一等离子体强度控制器PC1可以连接在第一接地电极GE1和接地GND之间。因此，可以由第一等离子体强度控制器PC1控制通过第一通道移动到接地GND的功率。第二等离子体强度控制器PC2可以连接在第二接地电极GE2和接地GND之间。因此，可以由第二等离子体强度控制器PC2控制通过第二通道移动到接地GND的功率。

在一些实施例中，等离子体强度控制器(例如，第一等离子体强度控制器PC1和/或第二等离子体强度控制器PC2)可以包括L-C电路，该L-C电路包括电感器、电容器和可变电容器。在一些实施例中，L-C电路可以仅包含在第一等离子体强度控制器PC1中，而在其他实施例中，L-C电路可以仅包含在第二等离子体强度控制器PC2中。在另一实施例中，L-C电路可以被包含在第一等离子体强度控制器PC1和第二等离子体强度控制器PC2两者中。

第一等离子体强度控制器PC1和第二等离子体强度控制器PC2可以具有不同的参数。通过控制这些参数，可以在反应空间中调节等离子体的密度和强度。在另外的示例中，等离子体强度控制器可以包括除了L-C电路以外的电路配置(例如，带通滤波器)。

在一些实施例中，第一接地电极GE1和第二接地电极GE2(或它们中的任何一个)可以包括板状接地电极。例如，第一接地电极GE1可以包括圆形板或方形板，而第二接地电极GE2可以是围绕第一接地电极GE1的圆形盘或方形盘。

在一些其他实施例中，第一接地电极GE1和第二接地电极GE2(或它们中的任何一个)可以包括网状接地电极。例如，第一接地电极GE1可以是盘形的网状接地电极，多个导体线在其中交叉，且第二接地电极GE2可以是环形的网状接地电极i，多个导体线在其中交叉。在第一接地电极GE1包括第一网状接地电极且第二接地电极GE2包括第二网状接地电极的示例中，第一网状接地电极和第二网状接地电极可以具有不同的网格密度。由于网格密度的这种差异，可以调节衬底上的等离子体密度或强度。

在关于网状接地电极的一些实施例中，参考图2和图3，网状接地电极可以包括在第一方向上延伸的第一接地线C1和在不同于第一方向的第二方向上延伸的第二接地线C2。此外，第一接地线C1和第二接地线C2可以彼此电连接。第一接地线C1和第二接地线C2可以布置为插入衬底支撑单元150中。

在一些示例中，参考图2，第一接地线C1和第二接地线C2可以在第一接地线C1和第二接地线C2相交的部分P处接触。可以通过交叉处的接触实现其中第一接地线C1和第二接地线C2电连接的网状接地电极。

在另一示例中，参考图3，第一接地线C1和第二接地线C2可以在第一接地线C1和第二接地线C2相交的部分P’处彼此间隔开。在这种情况下，第一接地线C1和第二接地线C2可以在边缘处接触。例如，导电构件C3可以将第一接地线C1的端部连接至第二接地线C2的端部。可以通过边缘处的接触实现其中第一接地线C1和第二接地线C2电连接的网状接地电极。

如图2和图3所示，在第一接地线C1和第二接地线C2相交的多个第一部分中，衬底支撑单元150的上表面与第一接地线C1之间的距离F1可以大于衬底支撑单元150的上表面与第二接地线C2之间的距离F2。另一方面，在除了第一部分以外的第二部分中，衬底支撑单元150的上表面与第一接地线C1之间的距离F2’可以与衬底支撑单元150的上表面与第二接地线C2之间的距离F2"(图2)相同，在该第二部分中，第一接地线C1和第二接地线C2不相交。因此，在网状接地电极的中心区域，衬底支撑单元150的上表面与接地电线(即，第一接地线C1和第二接地线C2)之间的距离可以保持恒定。

尽管图1示出了第一接地电极GE1和第二接地电极GE2布置在相同的高度，但第一接地电极GE1可以布置在与第二接地电极GE2不同的水平。换言之，衬底支撑单元150的上表面与第一接地电极GE1之间的距离可以不同于衬底支撑单元150的上表面与第二接地电极GE2之间的距离。

由于第一接地电极GE1和第二接地电极GE2之间的水平差异，可以针对反应空间的每个位置调节等离子体的密度或强度。例如，当反应空间的中心处的第一接地电极GE1布置在比反应空间的边缘处的第二接地电极GE2高的水平时，具有更大强度的等离子体可以被施加至反应空间的中心或边缘。

当第一接地电极GE1布置在与第二接地电极GE2不同的高度时，第一接地电极GE1和第二接地电极GE2在水平方向(即，第一接地电极GE1和第二接地电极GE2的延伸方向)上的距离可以是零。另外，在一些其他实施例中，第一接地电极GE1和第二接地电极GE2可以在水平方向上部分地重叠。

再次参考图1，第一加热单元HU1可以在第一接地电极GE1下方，且第二加热单元HU2可以在第二接地电极GE2下方。第一加热单元HU1的形状可以对应于第一接地电极GE1，且第二加热单元HU2的形状可以对应于第二接地电极GE2。例如，当第一接地电极GE1是盘形的电极时，第一加热单元HU1可以具有盘状。此外，当第二接地电极GE2是环形的电极时，第二加热单元HU2也可以具有环状。

第一加热单元HU1和第二加热单元HU2可以是独立控制的。例如，控制器CON可以电连接至第一加热单元HU1和第二加热单元HU2，且可以从控制器CON生成用于控制第一加热单元HU1的第一信号和用于控制加热单元HU2的第二加热信号。第一信号和第二信号可以通过不同的通道分别传输给第一加热单元HU1和第二加热单元HU2。在上述实施例中，公开了多个加热单元，但本公开不限于此，而是可以配置为单个单元。在这种情况下，控制器CON可以生成单个信号并将单个信号传输给加热单元。

图4A和4B是根据创造性构思的实施例的衬底处理设备，且示出了，并且为了易于理解，示出了省略诸如加热丝之类的加热元件的状态。根据这些实施例的衬底处理设备可以是根据上述实施例的衬底处理设备的修改。在下文中，将不在这里给出实施例的重复描述。

参考图4A和图4B，加热块1在其中包括RF接地电极，其中多个RF接地电极彼此独立地布置。RF接地电极包括第一RF接地电极2和第二RF接地电极3，且第二RF接地电极3配置为围绕第一RF接地电极2。在图4A中，第一RF接地杆4连接到第一RF接地电极2，第二RF接地杆5连接到第二RF接地电极3，且第一RF接地电极2和第二RF接地电极3分别通过第一RF接地杆4和第二RF接地杆5连接到接地。

在加热块在其中包括板状电极的情况下，电极的特性是影响衬底上的过程的过程变量。例如，高温过程期间电极与加热块之间的热膨胀系数差异、板状电极的特定形状等会影响在衬底上进行的过程的过程可重复性和均匀性，例如在薄膜工艺期间沉积的薄膜的均匀性、加热块上的等离子体的均匀性等。通常，加热块中的板状电极包括单层板状电极以在衬底上实现等离子体均匀性。然而，实际上，存在由于热损失、在衬底上供给的气流的不均匀性等而导致衬底工艺的均匀性劣化的问题。例如，由于气体在衬底上的分布不均匀，可能发生等离子体密度的局部偏差，并且薄膜特性的均匀性以及衬底中心和边缘处的厚度可能劣化。然而，在根据创造性构思的衬底处理设备中，第一RF接地电极2和第二RF接地电极3布置为彼此间隔开，使得可以独立地控制衬底的中心和边缘处的等离子体的不均匀性，因此可以改善薄膜特性的均匀性和衬底上的薄膜的厚度。

第一RF接地电极2和第二RF接地电极3可以形成为网格状，并且彼此间隔开距离d1。通常，通过印刷制成嵌入在加热块中的RF接地电极，使其具有完整的板状形状。但是，在高温过程中，由于加热块和嵌入式RF接地电极之间的热膨胀系数不同，可能产生应力差，从而导致加热块损坏。例如，由于包括AlN材料的加热块的热膨胀系数为4.5x10^-6/℃，且包括Mo材料的RF接地电极的热膨胀系数为4.8x10^-6/℃，高温下的应力差异可能导致加热块分离或损坏。

另一方面，在本公开中，由于RF接地电极为网状，加热块的组成材料(例如，AlN)填充在电极线之间以使由于应力差对加热块造成的损坏最小化。更具体地，如图5A所示，其示出了现有加热块中的集成式RF接地电极2，加热块1由RF接地电极2分成上部A和下部B。在高温过程中，由于加热块1和RF接地电极2之间的应力差(见箭头)，加热块的上部和下部可能分离或破裂。然而，在根据本公开的图5B的结构中，加热块的上部A和下部B通过RF接地电极的网格的部分之间的区域C彼此连接，因此，该结构的技术特征在于能够抑制高温过程中加热块1的分离或破裂。

再次参考图4A和4B，第一RF接地杆4连接到第一L-C谐振电路7，且第二RF接地杆5连接到第二L-C谐振电路8。L-C电路包括电感器L、电容器C和可变电容器C_var，并且控制RF接地电极上的等离子体强度。除了LC电路以外，用于控制RF接地电极上的等离子体强度的电路也是适用的。作为该配置的技术特征的示例，可以局部地控制衬底上的薄膜的厚度和特性。在加热块的情况下，外围部分的温度低于中心部分的温度，并且外围部分的薄膜的特性或厚度可能与中心部分不同。替代地，当配备有多个反应器的衬底处理设备的排气口不对称地布置时，在衬底上的特定位置处的薄膜的特性或厚度可能与在中央部分处的薄膜的特性或厚度不同。因此，通过根据本公开的加热块的配置，可以控制并改善薄膜特性和厚度均匀性。

尽管图4A示出了第一L-C谐振电路7和第二L-C谐振电路8被接地(即，连接到接地)，在其他实施例中，第一L-C谐振电路7和第二L-C谐振电路8可以连接到控制器(未示出)。控制器可以接收通过能够实时监控反应器中的等离子体的等离子体探针测得的等离子体强度信息，并可以基于等离子体强度信息控制第一LC谐振电路7或第二LC谐振电路8。

如图4B所示，第一RF接地电极2和第二RF接地电极3彼此间隔开距离d1，从而使得易于分别控制衬底中心和边缘的等离子体。距离d1具有的技术特征是防止第一RF接地电极2和第二RF接地电极3由于热膨胀而彼此接触。优选地，距离d1配置为至少5mm或更大。

同样在图4A中，第一RF接地电极2的直径小于衬底6的直径。因此，便于对除了衬底6的边缘部分之外的内表面部分进行等离子体控制。第二RF接地电极3的内径至少大于衬底6的内径。因此，便于对衬底6的边缘部分进行等离子体控制。

在图4A中，RF接地电极2和3与加热块1的上表面之间的距离d2优选保持为1mm。当距离d2为1mm或更小时，加热块1可能由于RF接地电极在高温下的热膨胀导致的变形而损坏，且当距离d2为1mm或更大时，可以降低衬底上的等离子体强度，并且需要提供更多的RF功率以保持过程均匀性。

RF接地电极2和3与加热块1的上表面之间的距离d2影响衬底上的等离子体分布和等离子体强度。根据本公开的RF接地电极配置为网状，并且由于由于电极线在水平和竖直方向(XY轴)上相交的部分凸出，相交部分与加热块1的表面之间的距离d2可以不同于非相交部分与加热块1的表面之间的距离d2。

图6是RF接地电极和加热块表面之间的距离对于每个位置是不同的情况的视图；在图6(a)和图6(b)中，从布置在X轴方向上的RF接地电极线W2和布置在Y轴方向上的RF接地电极线W3相交的位置到加热块1的上表面的距离不同于从RF接地电极线W2和RF接地电极线W3不相交的位置到加热块1的上表面的距离(d3≠d4)。因此，无论RF接地线是否相交，都必须将RF接地线布置成使得到加热块的上表面的距离恒定。

图7是根据本公开的RF接地线的布置的示例的视图。在图7中，从布置在X和Y轴方向上的RF接地电极线W2和W3相交的部分到加热块1的上表面的距离与从RF接地电极线W2和W3不相交的部分到加热块1的上表面的距离相同(d3＝d4)。因此，图7的实施例的技术特征在于更易于精确地控制衬底上的等离子体。

图8是根据本公开的衬底处理设备的其他实施例的视图。参考图8，第一RF接地电极2与加热块表面之间的距离d5不同于第二RF接地电极3和加热块表面之间的距离d6(d5≠d6)。

根据图8的实施例，与图4A和4B所示的不同，通过使用相应的RF接地电极与加热块的上表面之间的距离差，即使应用单个LC谐振电路，也可以在衬底的中心和外围分开地控制等离子体强度。另外，如图4A和4B所示的不同，由于两个RF接地电极不在相同的平面上，无需考虑热膨胀即可设置距离(g＝0)。

图9是从不同方向观察的根据本公开的加热块的截面图。

参考图9，RF接地电极2和3位于加热元件9与加热块1的上表面之间。第一RF接地电极2和第二RF接地电极3分别连接到第一RF接地杆4和第二RF接地杆5，且加热块1的功率杆10向加热元件9供电。

图10是RF接地电极和RF电极杆之间的连接结构的视图。

参考图10，RF接地电极11是网状的。在图10中，RF接地电极11和RF接地电极杆12包含相同的材料，例如Mo，且RF接地杆14包括导电材料，例如Ni。缓冲电极杆13将RF接地电极杆12连接至RF接地杆14，且包括RF接地电极杆12和RF接地杆14的组成材料。例如，当RF接地电极杆12包括Mo且RF接地杆14包括Ni时，缓冲电极杆13包括Mo-Ni合金。结果，图10的实施例的技术特征在于，可以防止包括具有不同热膨胀系数的金属材料的RF接地电极杆12和RF接地杆14在高温下彼此偏离或分离。

图11示出了图9的加热块1的上表面且示出了RF接地电极2和3以及加热元件9的布置。如上所述，RF接地电极2和3中的每一个是网状，且加热元件9布置为构成两区加热块，其独立地设置在加热块1的中心和外围，并且基于加热块1的中心形成同心形状。划分两区加热块的第二边界线B2对应于划分第一RF接地电极2和第二RF接地电极3的第一边界线B1。第一边界线B1和第二边界线B2可以彼此对称。例如，当第一边界线B1和第二边界线B2是圆时，它们可以具有相同的直径。

图12示出了根据本公开的配备有加热块的反应器中的等离子体强度分布。图12示出了，等离子体强度由布置在中心和外围的RF接地电极单独地控制，并且等离子体强度可以根据衬底处的目的而相同或不同。

由此，根据本发明的实施例，通过在加热块的中心和外围分别布置网型RF接地电极并将LC谐振电路连接到每个RF接地电极，可以在等离子体处理期间局部地控制衬底上的等离子体强度，并且可以改善薄膜特性或厚度均匀性。

应当理解，附图的每个部分的形状是示例性的，以清楚地理解本公开。应当注意的是，除了所示的形状之外，这些部分可以修改为各种形状。

应当理解，本文描述的实施例应仅在描述性意义上考虑，而不是出于限制的目的。每个实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。尽管已经参考附图描述了一个或多个实施例，本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下在其中进行形式和细节上的各种改变。