具体实施方式

现在将参照示例实施例，在附图中示出了示例实施例，其中，同样的附图标记始终表示同样的组件。

图1是示出根据示例实施例的用于卡盘组件的聚焦环的透视图。图2是沿着图1中所示的聚焦环的线I-I'的剖视图。

参照图1和图2，根据示例实施例的聚焦环90可以包括具有第一比电阻ρ₁和第一厚度t₁的第一导电层10、堆叠在第一导电层10上并且具有大于第一比电阻ρ₁的第二比电阻ρ₂和大于第一厚度t₁的第二厚度t₂的第二导电层20、以及布置在第一导电层10的下表面和第二导电层20的上表面中的至少一个上的介电层30。例如，如图1和图2中所示，介电层30可以以介电层30、第一导电层10和第二导电层20可以彼此顺序堆叠(例如，第一导电层10可以位于第二导电层20与介电层30之间)的这种构造布置在第一导电层10下面。

在本示例实施例中，聚焦环90可以组合到用于使用氟化氯(Cl_xF_y)作为源气体的等离子体蚀刻工艺的卡盘组件。

在本示例实施例中，高频电力可以被施加到卡盘组件的下部，并且可以通过基底W和聚焦环90传输，从而在基底W和聚焦环90之上的等离子体空间中产生用于等离子体蚀刻工艺的等离子体。通过聚焦环90传输的高频电力可以在基底W的外围部分E和聚焦环90之上产生等离子体，并且通过基底W传输的高频电力可以在基底W的除了外围部分E之外的大部分之上产生等离子体。在下文中，基底W的除了外围部分E之外的部分可以被称为中心部分C，例如，外围部分E可以表示基底的边缘部分。

第一导电层10可以具有这样的比电阻和厚度：使得通过第一导电层10的高频电力的衰减可以与通过基底W的高频电力的衰减基本相同。由于此原因，第一导电层10可以具有第一比电阻ρ₁和第一厚度t₁。相反，第二导电层20可以具有这样的比电阻和厚度：使得通过第一导电层10传输的高频电力可以基本上没有衰减地通过第二导电层20传输。由于此原因，第二导电层20可以具有第二比电阻ρ₂和第二厚度t₂。

例如，第二比电阻ρ₂可以是第一比电阻ρ₁的约10倍至约100倍，第一比电阻ρ₁可以使高频电力的衰减与通过基底W传输的高频电力的衰减基本相同。在本示例实施例中，第一比电阻ρ₁可以在约10Ωcm至约100Ωcm的范围内。

第二导电层20可以堆叠在第一导电层10上，并且高频电力可以顺序地通过聚焦环90的第一导电层10和第二导电层20朝向等离子体空间传输。

详细地，第二导电层20可以具有比第一导电层10的比电阻大得多的比电阻，使得高频电力可以通过第二导电层20传输而基本上没有衰减。因此，高频电力的中心强度(其是在基底W的中心部分C处通过卡盘和基底W传输的高频电力的强度)可以接近高频电力的外围强度(其是在基底W的外围部分E周围通过聚焦环90传输的高频电力的强度)。即，可以通过聚焦环90的第一导电层10和第二导电层20使通过基底W传输的高频电力与通过聚焦环90传输的高频电力的强度差最小化。

第二导电层20可以在等离子体处理工艺中直接暴露于等离子体，即，暴露于聚焦环90的第二导电层20上方的等离子体空间中的等离子体。因此，第二导电层20可以包括抗蚀刻材料(例如，保护第二导电层20免受聚焦环90之上的等离子体影响的抗蚀刻材料)。

第一导电层10可以被第二导电层20覆盖，因此，第一导电层10可以在等离子体处理工艺中不直接暴露于等离子体。因此，尽管重复的等离子体处理工艺，在第一导电层10中也不会发生厚度损失。由于高频电力在通过第一导电层10传输时会衰减，并且在通过第二导电层20传输期间基本上不会发生高频电力的衰减，因此可以仅通过控制第一导电层10和第二导电层20的构造来控制高频电力的整体衰减。即，第一导电层10和第二导电层20可以用作用于控制通过聚焦环90传输的高频电力的整体衰减的复合导电层50。

在本示例实施例中，第一导电层10可以包括具有约100Ωcm的第一比电阻ρ₁的掺杂硅(Si)。第二导电层20可以包括具有约1,000Ωcm至约10,000Ωcm的第二比电阻ρ₂的掺杂碳化硅(SiC)。

然而，第一导电层10和第二导电层20可以包括任何其他导电材料，只要高频电力可以以高受控的衰减充分地传输即可。具体地，第二导电层20可以包括各种导电材料，只要导电材料在高温下具有足够的抗蚀刻性并且不从导电材料产生颗粒即可。

第一导电层10的第一厚度t₁可以以这样的方式与第一比电阻ρ₁相关地确定：可以使通过第一导电层10传输的高频电力的衰减与通过基底W传输的高频电力的衰减基本相同。例如，当第一导电层10包括与基底W相同的材料时，第一导电层10的厚度可以与基底W的厚度基本相同。

第二导电层20可以具有与聚焦环90的总厚度T中除了第一导电层10和介电层30之外的其余部分(例如，剩余部分)对应的第二厚度t₂。例如，如图2中所示，导电层20的第二厚度t₂、第一导电层10的第一厚度t₁和介电层30的第三厚度t₃的总和可以构成聚焦环90的总厚度T。

聚焦环90的总厚度T可以根据等离子体处理工艺的要求和卡盘组件的特性而变化。在本示例实施例中，聚焦环90可以具有约3mm至约6mm的总厚度T。因此，第二导电层20的第二厚度t₂可以被确定为聚焦环90的总厚度T与第一导电层10和介电层30的厚度的和之间的差。

当高频电力通过聚焦环90和基底W传输时，介电层30可以使高频电力的相位差减小。例如，介电层30可以包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化钇(Y₂O₃)、氮化铝(AlN)、石英及其组合物中的至少一种。

详细地，由于卡盘组件的卡盘和基底W可以包括电阻材料和介电材料，并且高频电力可以通过卡盘和基底W朝向等离子体空间传输，所以当高频电力被施加到卡盘组件的下部时，卡盘和基底W可以被简化为RC电路。因此，由于电阻材料的电阻和介电材料的电容，高频电力会在基底W处具有时间延迟。因此，当高频电力通过基底W和聚焦环90传输时，在基底W处的传输的电力与在聚焦环90处的传输的电力之间会发生相位差。在下文中，施加到卡盘组件的下部的高频电力被称为施加电力信号，并且通过基底W或聚焦环90传输的高频电力被称为传输电力信号。

传输电力信号的相位差通常由电阻和电容两者引起。然而，与电阻相比，传输电力信号的相位差会更多地由电容引起。因此，当聚焦环90的电容与卡盘组件的卡盘的电容基本相同时，可以使基底的上部与聚焦环90之间的传输电力信号的相位差最小化。即，当聚焦环90具有与卡盘组件中的卡盘的电容相同的电容时，在聚焦环90处的传输电力信号的相位差可以近似于在基底W处的传输电力信号的相位差，尽管彼此不相同。

在本示例实施例中，可以调整介电层30的第三厚度t₃，使得介电层30的电容可以与卡盘的介电主体的电容基本上相同。因此，聚焦环90的总厚度T可以是第一厚度t₁、第二厚度t₂和第三厚度t₃的总和，并且可以在约3mm至约6mm的范围内。

第一导电层10和第二导电层20可以在没有任何中间体的情况下彼此组合为聚焦环90的复合导电层50。例如，第一导电层10和第二导电层20可以通过扩散结合工艺彼此组合或结合。

详细地，第一导电层10和第二导电层20可以通过压力彼此压紧，然后可以被加热到低于第一导电层10和第二导电层20的熔点的温度。在这种情况下，第一导电层10和第二导电层20的原子可以在第一导电层10与第二导电层20之间的界面处(即，在接触表面上)彼此相互扩散，从而结合或组合成复合导电层50(例如，单个复合导电层50)。

在变型示例实施例中，第一导电层10和第二导电层20可以通过室温结合工艺彼此组合。在这种情况下，第一导电层10和第二导电层20的接触表面中的每个可以通过离子溅射工艺或等离子体处理工艺活化，然后可以彼此接触。然后，第一导电层10和第二导电层20的活化的接触表面可以通过第一导电层10和第二导电层20的固有焊接能量彼此组合或结合。因此，第一导电层10和第二导电层20可以在室温下组合成复合导电层50。

由于导电主体和介电主体可以通过室温结合工艺彼此组合或结合，所以介电层30和复合导电层50可以通过室温结合工艺彼此组合。

在另一变型示例实施例中，第一导电层10和第二导电层20可以通过粘合剂彼此粘附。以相同的方式，复合导电层50和介电层30可以通过粘合剂彼此粘附。详细地，粘合剂可以具有良好的热传递特性，因此当进行等离子体处理工艺时，热可以在聚焦环90中的第一导电层10、第二导电层20和介电层30之间充分良好地传递。在这种情况下，粘合剂的厚度和介电常数可以以这样的方式确定：使得无论高频电力何时通过粘合剂传输，都可以使高频电力的相位损耗最小化。

图3是示出图2中所示的聚焦环的改变的构造的视图。除了介电层30的位置之外，图3中的变型的聚焦环可以具有与图2中所示的聚焦环90基本相同的构造。因此，在图3中，相同的附图标记表示与图2中的元件相同的元件，并且在下文中将省略对相同元件的任何进一步的详细描述。

参照图3，在变型的聚焦环91中，介电层30可以布置在复合导电层50上，即，第二导电层20可以位于介电层30与第一导电层10之间。因此，在等离子体处理工艺期间，等离子体可以与介电层30直接接触。

详细地，变型的聚焦环91可以包括复合导电层50和复合导电层50上的介电层30。因此，第一导电层10、第二导电层20和介电层30可以在变型的聚焦环91中彼此顺序地堆叠。

当在等离子体处理工艺期间需要耐热性而不是抗蚀刻性时，包括碳化硅(SiC)的第二导电层20暴露于等离子体空间，如在图2中所示的聚焦环90中所公开的。相反，当在等离子体处理工艺期间需要抗蚀刻性而不是耐热性时，介电层30(例如包括石英或氧化铝(Al₂O₃))暴露于等离子体空间，如在图3中所示的变型的聚焦环91中所公开的。

介电层30的厚度和材料可以根据相对于等离子体处理工艺中的蚀刻等离子体的电容和抗蚀刻性而变化。例如，当通过使用氯(Cl₂)气体或溴化氢(HBr)气体作为源气体进行等离子体蚀刻工艺时，因为石英的低成本和良好的可加工性，介电层30可以包括石英。

根据聚焦环的示例实施例，通过基底W的传输电力信号的衰减可以与通过聚焦环90或变型的聚焦环91的传输电力信号的衰减基本相同，使得由传输电力信号引起的电场的强度可以从基底W到聚焦环是均匀的。因此，等离子体密度也可以从基底W的中心部分C到外围部分E是基本均匀的，并且等离子体蚀刻可以遍及基底W的整个表面均匀地进行。

图4是示出根据示例实施例的包括图1和图2的聚焦环90的卡盘组件的结构图。虽然图4示出了包括聚焦环90的卡盘组件，但是卡盘组件可以利用图3的聚焦环91进行类似地构造。

参照图4，根据示例实施例的卡盘组件500可以包括卡盘介电板100、卡盘主体200、聚焦环90和绝缘板400，卡盘介电板100包括第一介电材料并且基底W可以固定到卡盘介电板100上，卡盘主体200支撑卡盘介电板100并且包括可以被施加至少一种高频电力的卡盘导电材料，聚焦环90布置在卡盘主体200的外围部分上并且包围基底W，绝缘板400支撑卡盘主体200。如先前参照图1和图2所描述的，聚焦环90可以包括复合导电层50和介电层30，复合导电层50被构造为具有不同电阻的多层结构，介电层30位于复合导电层50的上表面51和下表面52中的至少一个上。

例如，卡盘介电板100可以包括可以通过粘合剂粘附到卡盘主体200的介电块状盘。卡盘介电板100可以包括陶瓷材料，例如氧化铝(Al₂O₃)、氮化铝(AlN)和氧化钇(Y₂O₃)。

基底W可以被固定到卡盘介电板100，并且可以对基底W进行等离子体处理工艺，例如等离子体蚀刻工艺。例如，基底W可以包括硅晶片或玻璃基底，在硅晶片上将形成用于半导体器件的精细图案结构，在玻璃基底上将形成用于平面显示面板的精细图案结构。

卡盘介电板100可以至少设置有固定构件SM，因此可以通过使用固定构件SM将基底W固定到卡盘介电板100。例如，固定构件SM可以包括可以布置在卡盘介电板100中并且与外部直流电源DS连接的固定电极，例如，固定构件SM可以是固定电极。可以从电极产生静电力，并且可以通过静电力将基底W固定到卡盘介电板100。因此，卡盘组件500可以被设置为静电卡盘(ESC)结构。固定电极可以成形为环形形状、半圆形状和至少两个半圆形状的组合中的一种。

固定构件SM还可以包括用于通过使用摩擦力将基底W接合到卡盘介电板100的机械接头。在本示例实施例中，机械接头可以包括夹具，并且卡盘组件500可以设置为摩擦卡盘结构。

还可以在卡盘介电板100中设置加热电极，以用于在等离子体蚀刻工艺期间将基底W加热至预定温度。可以从加热电极产生焦耳热，并且可以通过焦耳热加热基底W。加热电极可以成形为相对于盘状卡盘介电板100的中心点的同心圆或螺旋形状。

卡盘主体200可以成形为块状盘以支撑盘状卡盘介电板100，并且可以包括导电材料，例如铝(Al)、钛(Ti)、钨(W)、不锈钢及其组合物。卡盘主体200的构造可以根据卡盘组件500的要求和具有卡盘组件500的等离子体处理设备的构造而变化。

详细地，卡盘主体200可以具有这样的构造的台阶部分201：中心部分可以突出得高于外围部分。因此，卡盘主体200的突出部分202可以是卡盘主体200的突出到外围部分上方以在突出部分202的外围中(例如，在突出部分202周围)限定台阶部分201的中心部分。突出部分202可以接触卡盘介电板100(例如，卡盘介电板100的底部)，并且卡盘主体200的台阶部分201可以接触聚焦环90(例如，聚焦环90的底部)。

当高频电力被施加到卡盘主体200时，高频电力可以通过基底W和聚焦环90传输到基底W之上的等离子体空间。因此，在等离子体处理工艺期间，可以在等离子体空间中产生等离子体并且将等离子体朝向基底W引导。高频电力可以包括用于产生等离子体的第一电力HF1和用于将等离子体引导至基底W的第二电力HF2。

第一电力HF1可以包括具有约10MHz至约100MHz的频率的交流(AC)电源，并且可以供应足够的能量以将基底W之上的等离子体空间中的源气体改变成等离子体。在本示例实施例中，第一电力HF1可以包括具有约13.56MHz的频率的射频(RF)电力。第二电力HF2可以包括具有高于约1MHz且低于约10MHz的频率的交流(AC)电源，并且可以使等离子体的带电颗粒朝向基底W加速。因此，可以对基底W进行等离子体处理工艺。

被施加到卡盘主体200的高频电力可以作为第一传输电力信号TS1通过卡盘主体200的突出部分202和基底W传输，并且可以作为第二传输电力信号TS2通过具有复合导电层50和介电层30的聚焦环90传输。第一传输电力信号TS1可以在基底W的中心部分C之上产生等离子体，并且第二传输电力信号TS2可以在基底W的外围部分E之上产生等离子体。

因此，卡盘介电板100和基底W可以用作用于从卡盘主体200传输第一传输电力信号TS1的第一传输线(例如，传输路径)。聚焦环90的介电层30和复合导电层50可以用作用于从卡盘主体200传输第二传输电力信号TS2的第二传输线(例如，传输路径)。如下面分别参照图6A和图6B更详细地示出和描述的，第一传输线和第二传输线可以被称为第一传输线TL1和第二传输线TL2。

如图6A和图6B中所示，因为第一传输线TL1(例如，传输路径)和第二传输线TL2(例如，传输路径)中的每个可以被构造成介电材料和导电材料的堆叠结构，所以所施加的高频电力可以经由电阻器-电容器(RC)电路传输到等离子体空间。因此，所施加的高频电力可以与传输线TL1和TL2(例如，传输路径)中的每个的衰减系数相关地衰减，并且第一传输电力信号TS1和第二传输电力信号TS2可以分别在基底W和聚焦环90上具有不同的能量。

鉴于等离子体处理工艺中的侵蚀，聚焦环90可以被构造为高于基底W。例如，如图4中所示，聚焦环90的上表面51(例如，第二导电层20的最上表面)可以相对于卡盘主体200的底部比基底W的上表面高。因此，第二传输线TL2的长度(即，介电层30与复合导电层50的堆叠结构的总厚度(或高度))会长于第一传输线TL1的长度(即，卡盘介电板100和基底W的堆叠结构的总厚度(或高度))。因此，高频电力通过第二传输线TL2会比通过第一传输线TL1衰减得多，并且第二传输电力信号TS2的强度会小于第一传输电力信号TS1的强度。结果，聚焦环90上的等离子体密度会小于基底W上的等离子体密度。

聚焦环90可以包括介电层30和复合导电层50，复合导电层50中可以布置有具有不同比电阻的第一导电层10和第二导电层20。因此，可以通过介电层30和复合导电层50的构造和性质来使通过第二传输线TL2的衰减变化。因此，通过改变聚焦环90的构造和性质，可以使第二传输电力信号TS2的强度接近第一传输电力信号TS1的强度，并且可以通过控制聚焦环90的构造和性质来使第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差最小化。注意的是，聚焦环90的介电层30可以被称为环介电层，以用于与卡盘介电板100进行比较。

当交流电力被施加到RC电路时，相对于由RC电路的电阻引起的传输损耗以及由RC电路的电阻和电容引起的时间延迟，在RC电路中发生能量损耗。传输损耗通常被检测为在RC电路的电阻器的表面区域处的导体损耗，并且时间延迟可以被检测为在RC电路的电阻器和电容器处的相位差。

在本示例实施例中，卡盘介电板100和聚焦环90的环介电层30可以被构造为具有相同的电容。

交流电力传输中的能量损耗主要由导体损耗而不是由相位差引起，并且RC电路的电容对相位差具有更大的影响而不是对RC电路的电阻的影响大。因此，当卡盘介电板100与环介电层30具有相同的电容时，第二传输电力信号TS2的相位差可以接近第一传输电力信号TS1的相位差。

因此，由相位差引起的能量损耗在第一电力信号TS1与第二电力信号TS2之间可以基本上相同，并且第一电力信号TS1与第二电力信号TS2之间的强度差可以主要由第一传输线TL1和第二传输线TL2的导体损耗确定。即，通过以使第二传输电力信号TS2的导体损耗可以接近第一传输电力信号TS1的导体损耗这样的方式实验式地确定聚焦环90的复合导电层50的电阻，可以使第一电力信号TS1与第二电力信号TS2之间的强度差最小化。

图5是示出图4中所示的卡盘组件中的卡盘介电板100和聚焦环90的环介电层30的平面图。

参照图5，环介电层30可以布置在卡盘主体200的台阶部分201上，并且可以成形为包围卡盘介电板100的环。因此，当环介电层30与卡盘介电板100之间的间隙可忽略时，卡盘介电板100可以具有卡盘半径r_c，并且环介电层30可以具有环半径r₃。

当卡盘介电板100具有卡盘厚度t_c、卡盘介电常数ε_c和表面积A_c，并且环介电层30具有第三厚度t₃、环介电常数ε₃和环表面积A₃时，卡盘介电板100和环介电层30的电容可以分别按下面的等式(1)和等式(2)获得。在下面的等式(1)和等式(2)中，C_c表示卡盘介电板100的电容，并且C₃表示环介电层30的电容。

相应地，环介电层30的第三厚度t₃可以以使环介电层30的电容C₃可以与卡盘介电板100的电容C_c基本相同这样的方式通过下面的等式(3)获得。

具体地，当卡盘介电板100和环介电层30包括相同的介电材料时，环介电层30的第三厚度t₃可以小于卡盘介电板100的厚度。例如，环介电层30可以包括氧化铝(Al₂O₃)、石英、氧化钇(Y₂O₃)及其组合物中的任意一种。

图6A是示出卡盘介电板100和基底W在其中堆叠的第一传输线(例如，传输路径)TL1的透视图。图6B是示出环介电层30和复合导电层50在其中堆叠的第二传输线(例如，传输路径)TL2的透视图。

参照图4、图6A和图6B，高频电力可以被施加到卡盘主体200，并且通过位于卡盘主体200的中心部分C处的第一传输线TL1和位于卡盘主体200的外围部分E处的第二传输线TL2传输到基底W之上的等离子体空间。因此，高频电力可以在基底W之上被转变为第一传输电力信号TS1并且在聚焦环90之上被转变为第二传输电力信号TS2。

在这种情况下，基底W之上的第一传输电力信号TS1的强度可以按下面的等式(4)获得。聚焦环90之上的第二传输电力信号TS1的强度可以按下面的等式(5)获得。

在上面的等式(4)和等式(5)中，z是沿着卡盘组件500的高度方向的位置，x是沿着卡盘组件500的径向方向的位置，t是高频电力HF1被施加到卡盘主体200之后的任意时间，ω是高频电力HF1的角速度，S₁和S₂分别是第一强度和第二强度，α₁和α₂分别是第一传输线TL1和第二传输线TL2的衰减系数，并且β₁和β₂分别是第一传输线TL1和第二传输线TL2的相位系数。传输线的任意内部位置可以由径向方向x上的坐标确定，使得传输线的趋肤深度的位置可以由x坐标值确定。例如，S₀表示在高频电力HF1被施加到卡盘主体200时的时刻的高频电力HF1的初始强度，并且S_1x表示在任意时间和第一传输线TL1的任意径向位置x处的第一传输电力信号TS1的任意强度。以相同的方式，S_2x表示在任意时间和第二传输线TL2的任意径向位置x处的第二传输电力信号TS2的任意强度。

尽管高频电力HF1的传输损耗会沿着卡盘组件500的径向方向x以及卡盘组件500的高度方向z发生，但是沿着径向方向x的传输损耗不会对基底W之上的等离子体的产生有影响。因此，为了使第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差最小化，沿着径向方向x的传输损耗可以忽略不计。

因此，第一传输电力信号TS1的强度可以主要由第一传输线TL1的衰减系数α₁确定。第二传输电力信号TS2的强度可以主要由第二传输线TL2的衰减系数α₂确定。

因此，当第一传输线TL1的衰减系数α₁与第二传输线TL2的衰减系数α₂基本相同时，第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差可以最小化。结果，等离子体空间中的等离子体密度的均匀性可以增加。

衰减系数α通常表示为下面的等式(6)。在等式(6)中，B是根据传输线的介电常数和磁导率确定的常数，f是通过传输线传输的高频电力的频率，ω是高频电力的角速度，并且ρ是传输线的比电阻。

在本示例实施例中，由于相同的高频电力可以被施加到第一传输线TL1和第二传输线TL2，所以高频电力的角速度在第一传输线TL1和第二传输线TL2中可以相同。因此，第一传输线TL1和第二传输线TL2的衰减系数α₁和α₂可以与相应传输线的比电阻ρ的平方根成反比。

因此，当聚焦环90的复合导电层50具有足够大的比电阻时，第二传输线TL2的衰减系数α₂可以充分地减小。因此，第二传输电力信号TS2的强度可以接近第一传输电力信号TS1的强度。

聚焦环90可以成形为布置在卡盘主体200的台阶部分201上并且以比基底W的厚度大的厚度包围基底W的环。这样，聚焦环90会难以沿整个主体具有均匀的比电阻。由于此原因，聚焦环90的导电材料可以被构造成具有相对较小厚度和较小比电阻的第一导电层10以及具有相对较大厚度和较大比电阻的第二导电层20。因此，聚焦环90可以包括包含第一导电层10和第二导电层20复合导电层50。

由于第一导电层10的比电阻相对小因而如等式(6)中所示第一导电层10的衰减系数α相对大，所以当高频电力HF1通过聚焦环90传输时，在第一导电层10处可能发生相对大量的导体损耗。相反，由于第二导电层20的比电阻相对大因而如等式(6)中所示第二导电层20的衰减系数α相对小，所以当高频电力HF1通过聚焦环90传输时，在第二导电层20处可能发生相对小量的导体损耗。具体地，第二导电层20可以具有在第二导电层20处基本上不会发生衰减这样的构造。

因此，高频电力HF1在卡盘介电板100和环介电层30处的衰减可以是可忽略的，并且高频电力HF1的大部分衰减可以发生在基底W和聚焦环90的第一导电层10处。当高频电力HF1在高度方向z上通过卡盘组件500传输时，可以通过下面的等式(7)获得高频电力HF1在基底W处的总衰减，并且可以通过下面的等式(8)获得高频电力HF1在第一导电层10处的总衰减。

因此，可以以这样的方式确定第一导电层10的第一厚度t₁：使得高频电力HF1在基底W处的总衰减可以尽可能接近高频电力HF1在第一导电层10处的总衰减，如等式(9)中所表示。

因此，当选择第一导电层10的导电材料并且因此确定第一导电层10的比电阻时，可以通过上述等式(9)获得第一导电层10的第一厚度t₁。即，当第一导电层10的第一厚度t₁满足等式(9)时，可以在基底W和聚焦环90上使第一传输电力信号TS1和第二传输电力信号TS2之间的强度差最小化。

在这种情况下，第二导电层20可以具有比第一导电层10大的比电阻，使得在第二导电层20中基本上不会发生衰减。例如，第二导电层20的比电阻可以是第一导电层10的比电阻的约10倍至约100倍。因此，第二传输电力信号TS2的强度可以与通过第一导电层10传输的高频电力HF1的强度基本相同。

由于环介电层30的第三厚度t₃可以通过等式(3)获得，并且第一导电层10的第一厚度t₁可以通过等式(9)获得，所以第二导电层20的第二厚度t₂可以作为聚焦环90的总厚度T与第一厚度t₁和第三厚度t₃的和之间的差来获得，如下面的等式(10)中所描述。根据等离子体处理工艺的要求和具有卡盘组件500的等离子体处理设备的腔室特性，聚焦环90的总厚度T可以被设置为卡盘组件500的规格。

t₂＝T-(t₁+t₃) (10)

在本示例实施例中，基底W可以包括硅晶片，第一导电层10可以包括硅(Si)，从而第一导电层10可以具有与基底W的厚度相同的厚度。此外，第二导电层20可以包括高电阻导电材料，例如碳化硅(SiC)，并且聚焦环90的总厚度T可以在约3mm至约6mm的范围内。

从等式(9)获得的第一厚度t₁是基于以下假设：沿着第二传输线TL2的径向方向x的传输损耗和由电阻引起的相位差是可忽略的，使得第二传输电力信号TS2的强度会稍微偏离第二传输电力信号TS2的实际强度。

因此，第一导电层10的第一厚度t₁和第一比电阻ρ₁可以通过基于等式(4)和等式(5)的模拟而实验式地获得。因此，第二传输电力信号TS2的强度可以变得更接近第一传输电力信号TS1的强度，从而更精确地使第一传输电力信号TS1和第二传输电力信号TS2之间的强度差最小化。

图7是示出对于各种厚度的第一导电层10，聚焦环90的第一导电层10的比电阻与第一传输电力信号TS1和第二传输电力信号TS2之间的强度差之间的关系的曲线图。在图7中，根据具有特定的第一厚度t₁的第一导电层10的比电阻的变化示出强度差的变化，并且提供具有不同比电阻的多个第一导电层10用于模拟以检测比电阻与强度差之间的关系。假设第一导电层10由磁导率与介电常数相同的材料制成，则对于其中第一厚度t₁分别设定为约2mm、3mm和4mm的三个第一导电层10进行三次模拟。

如图7中所示，第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差在第一导电层10中的每个的比电阻的特定点处最小化。当第一导电层10的第一厚度t₁为约2mm时，强度差在第一最小点MP1处最小化，并且当第一导电层10的第一厚度t₁为约3mm时，强度差在第二最小点MP2处最小化。以相同的方式，当第一导电层10的第一厚度t₁为约4mm时，强度差在第三最小点MP3处最小化。在三个最小点MP1、MP2和MP3之中，当第一厚度t₁为约2mm时，强度差最小。

因此，图7中的模拟结果表明，在强度差最小化的最小点处同时获得比电阻和厚度。在下文中，将强度差最小的最小点处的比电阻和厚度称为最小比电阻和最小厚度。因此，当第一导电层10可以被构造为具有最小比电阻和最小厚度作为第一比电阻ρ₁和第一厚度t₁时，第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差可以在基底W和聚焦环90之上最小化。在本示例实施例中，当第一导电层10具有约2mm的第一厚度t₁和约25Ωcm的第一比电阻ρ₁时，第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差可以最小化。

根据上述模拟，可以通过使用计算机系统单独地计算第一传输电力信号TS1的强度和第二传输电力信号TS2的强度，并且可以在每个比电阻下获得强度之间的算术差。因此，在图7中所示的计算机模拟的结果中可以反映出为了等式(9)的有效性而可以被忽略的沿径向方向的传输损耗和由电阻引起的相位差。

因此，通过计算机模拟确定的第一导电层10的第一厚度t₁和第一比电阻ρ₁可以比通过等式(9)计算的第一导电层10的第一厚度t₁和第一比电阻ρ₁使强度差减小得更多。

环介电层30的第三厚度t₃可以通过等式(3)获得，并且第一导电层10的第一厚度t₁可以通过如图7中所示的模拟结果获得，于是第二导电层20的第二厚度t₂可以通过等式(10)确定。

例如，绝缘板400可以布置在卡盘主体200下面并且可以支撑卡盘主体200。绝缘板400可以具有与卡盘主体200对应的表面区域，使得卡盘主体200可以由绝缘板400支撑(例如，完全由绝缘板400支撑)。因此，卡盘主体200可以通过绝缘板400与接地板充分绝缘，接地板可以布置在卡盘组件500的下部处。具体地，绝缘板400可以被构造为具有可以使卡盘主体200与绝缘板400之间的电容最小化这样的形状和材料。

绝缘板400可以包括单个绝缘体或具有介电常数不同的至少两个绝缘层的多层结构。因此，可以充分防止通过绝缘板400的漏电流，并且等离子体密度不会随时间劣化。

屏蔽环SR可以以使卡盘主体200的侧表面和聚焦环90的侧表面可以被屏蔽环SR包围这样的构造从绝缘板400延伸。屏蔽环SR可以具有足够大的介电常数，使得可以在卡盘主体200与屏蔽环SR之间出现足够的阻抗，因此可以防止高频电力HF1朝向卡盘组件500的侧部损失。例如，屏蔽环SR可以包括介电常数小于约5的介电材料，例如石英、碳化硅(SiC)和氧化硅(SiO₂)。

此外，由于屏蔽环SR可以包围卡盘主体200和聚焦环90。因此，可以充分地防止卡盘主体200和聚焦环90被等离子体处理工艺的等离子体、残留源气体和各种颗粒损坏。

接地板也可以布置在绝缘板400下面。接地板可以成形为与绝缘板400相同的形状，使得接地板可以被绝缘板400覆盖(例如完全被绝缘板400覆盖)。高频电力HF1可以经由穿透接地板的电力线施加到卡盘主体200。

虽然本示例实施例公开了环介电层30可以布置在第一导电层10下面，但是根据等离子体处理工艺的要求，环介电层30也可以如参照图3详细描述的布置在第二导电层20上。

根据卡盘组件500的示例实施例，聚焦环90的第一导电层10的第一厚度t₁和第一比电阻ρ₁可以以第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差可以被最小化这样的方式通过理论计算或通过计算机模拟获得。因此，当可以对基底W进行等离子体蚀刻工艺时，基底W之上的等离子体的密度可以遍及基底W足够均匀，从而改善基底W从中心部分到外围部分的蚀刻均匀性。

图8是示出根据示例实施例的具有图4的卡盘组件500的等离子体处理设备的结构图。

参照图8，根据示例实施例的等离子体处理设备1000可以包括处理腔室600、源供应器700、卡盘组件500和电源800，处理腔室600具有在其中可以进行等离子体处理工艺的处理空间PS，源供应器700布置在处理腔室600的上部处并且供应用于等离子体处理工艺的源气体G，卡盘组件500布置在处理腔室600的下部处并且夹持将要通过等离子体处理工艺处理的基底W，电源800将至少一种高频电力施加到卡盘组件500并且在处理空间PS中产生用于等离子体处理工艺的等离子体。在下文中，因为用于等离子体处理工艺的等离子体在基底W之上的处理空间中产生，所以处理腔室600的处理空间PS通常可以被称为等离子体空间。

等离子体处理设备1000的卡盘组件500可以具有与参照图4至图7详细描述的结构基本相同的结构。因此，在图8中，相同的附图标记表示与图4至图7中的元件相同的元件，并且在下文中将省略对相同元件的任何进一步的详细描述。

参照图8，处理腔室600可以包括在其中具有处理空间PS的三维结构，并且具有用于等离子体处理工艺的足够的强度和刚度。在本示例实施例中，处理腔室600可以包括底部601、与底部601相对的顶板602、以及介于底部601与顶板602之间的多个侧壁603。

可以对侧壁603中的一个设置门610，通过门610可以将基底W装载到处理腔室600中或从处理腔室600卸载。卡盘组件500可以布置在处理腔室600的底部601上，并且基底W可以被固定到卡盘组件500。

详细地，卡盘组件500可以布置在处理腔室600的底部601的中心部分上，并且多个排放孔DH可以在卡盘组件500周围布置为穿过底部601。等离子体处理工艺的残余气体和副产物可以通过排放孔DH从处理腔室600排放。

收集腔室900可以布置在处理腔室600下面并且经由排放孔DH与处理腔室600连通，使得等离子体处理工艺的残余气体和副产物可以被收集在收集腔室900中。泵结构910可以设置在收集腔室900的下部或侧部处，并且可以迫使等离子体处理工艺的残余气体和副产物从处理腔室600排出。在本示例实施例中，泵结构910可以包括流量控制阀V和真空泵P。

虽然本示例实施例公开了处理腔室600被设置为具有用于装载和卸载基底W的单个门610的整个壳体，但是根据等离子体处理设备的特性，可以在处理腔室中嵌入任何其他构造。例如，处理腔室600可以包括可以彼此组合的下壳体和上壳体。因此，当基底W被装载到处理腔室600中或从处理腔室600卸载时，下壳体和上壳体可以彼此分离，并且处理空间PS可以暴露于周围环境。相反，当在处理腔室600中进行等离子体处理工艺时，上壳体和下壳体可以以处理空间PS可以与周围环境分离这样的结构彼此组合。

在本示例实施例中，等离子体处理工艺可以包括等离子体蚀刻工艺，源气体通过等离子体蚀刻工艺可以在处理空间PS中改变为等离子体，可以通过使用等离子体对基底进行蚀刻工艺。然而，可以在等离子体处理设备1000中进行任何其他等离子体处理工艺，只要聚焦环布置在基底W周围并且高频电力被施加到卡盘组件500以在处理腔室600的处理空间PS中产生等离子体即可。

例如，源供应器700可以布置在处理腔室600的背对卡盘组件500的上部处。源供应器700可以包括气体供应器710、源管线720和源罐730，气体供应器710通过多个供应孔SH将源气体G供应到处理空间PS中、源管线720将源气体G转移到气体供应器710，源罐730布置在处理腔室600的外部处并且连接到源管线720。

气体供应器710可以成形为具有比基底W的尺寸大的尺寸的立方体结构，使得基底W可以被气体供应器710充分覆盖。气体供应器710的上部可以连接到源管线720，并且多个供应孔SH可以布置在气体供应器710的面对处理空间PS的下部处。因此，源气体G可以通过源管线720被转移到气体供应器710中，并且可以通过多个供应孔SH被均匀地供应到处理空间PS中。在本示例实施例中，气体供应器710可以包括具有充分覆盖基底W的尺寸的喷头。

源气体G可以根据等离子体处理工艺的特性和要求而变化。例如，源气体G可以包括氟化氯(Cl_xF_y)、氯(Cl₂)气、溴化氢(HBr)等。

卡盘组件500可以布置在处理腔室600的底部上，并且基底W可以被固定到卡盘组件500上。因此，处理空间PS可以设置在基底W与气体供应器710之间。源气体G可以被供应到处理空间PS中并且在基底W之上被改变为等离子体以在处理空间PS中用于等离子体处理工艺，使得处理空间PS可以用作可以在其中产生等离子体的等离子体空间。第一高频电力HF1可以被施加到卡盘组件500以产生等离子体，并且第二高频电力HF2可以被施加到卡盘组件500以将等离子体引导到基底W上。

卡盘组件500可以包括复合导电层50和位于复合导电层50上或下方的环介电层30。复合导电层50可以包括具有相对小的厚度和相对小的比电阻的第一导电层10以及具有相对大的厚度和相对大的比电阻的第二导电层20。

第一高频电力HF1可以通过包括卡盘介电板100和基底W的第一传输线TL1传输到处理空间PS或等离子体空间作为第一传输电力信号TS1，并且通过包括聚焦环90的第二传输线TL2传输到处理空间PS或等离子体空间作为第二传输电力信号TS2。在这种情况下，可以通过控制聚焦环90的第一导电层10的厚度和比电阻来使第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差最小化。

由于可以使强度差在基底W之上最小化，因此等离子体的密度可以从基底W的中心部分到外围部分是均匀的，从而遍及基底W充分增加了等离子体均匀性。

电源800可以布置在处理腔室600的外部处，并且可以连接到卡盘组件500的卡盘主体200。例如，电源800可以包括第一电源810、第二电源820和第三电源830，第一电源810用于产生第一高频电力HF1并且将第一高频电力HF1施加到卡盘主体200以将源气体在处理空间PS中改变为用于等离子体处理工艺的等离子体，第二电源820用于产生第二高频电力HF2并且将第二高频电力HF2施加到卡盘主体200以在处理空间PS中将等离子体的带电颗粒引导到基底W上，第三电源830用于产生直流(DC)电力并且将DC电力施加到卡盘介电板100中的固定电极以将基底W固定到卡盘介电板100。

第一电源810可以包括第一AC产生器811和第一阻抗匹配器813。第一AC产生器811可以产生第一高频电力HF1，并且第一阻抗匹配器813可以包括变压器和用于使第一AC产生器811与卡盘主体200之间的阻抗同步的多个匹配电路。

第一高频电力HF1可以包括具有约10MHz至约100MHz的频率的交流电力，并且可以通过第一传输线TL1传输到处理空间PS作为第一传输电力信号TS1，通过第二传输线TL2传输到处理空间PS作为第二传输电力信号TS2。在本示例实施例中，可以通过控制环介电层30的厚度和介电常数以及第一导电层10的厚度和比电阻来使第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差最小化。

源气体G可以在处理空间PS中通过第一传输电力信号TS1和第二传输电力信号TS2被改变为活性离子和自由基，使得可以在处理空间PS中通过第一传输电力信号TS1和第二传输电力信号TS2产生用于等离子体处理工艺的等离子体。在本示例实施例中，等离子体可以包括用于图案化或蚀刻基底W上的薄层的蚀刻等离子体。

第二电源820可以包括第二AC产生器821和第二阻抗匹配器823。第二AC产生器821可以产生第二高频电力HF2，并且第二阻抗匹配器823可以包括变压器和用于使第二AC产生器821与卡盘主体200之间的阻抗同步的多个匹配电路。

具体地，第二高频电力HF2的频率可以是第一高频电力HF1的频率的约0.01倍至约0.1倍。因此，第二高频电力HF2可以包括具有约1MHz至约10MHz的频率的交流电力。等离子体的活性离子和自由基可以通过第二高频电力HF2被加速到基底W上，并且可以通过等离子体对基底W进行等离子体处理工艺。

由于如等式(6)中所示衰减系数与频率的平方根成正比，并且第二高频电力HF2的频率可以是第一高频电力HF1的频率的约0.01倍至约0.1倍，因此当与第一高频电力HF1的衰减相比时，第二高频电力HF2的衰减可以忽略不计。因此，第二高频电力HF2可以均匀地传输到处理空间PS，因此等离子体的活性离子和自由基可以从中心部分C到外围部分E被均匀地加速到基底W上。

第三电源830可以将DC电力施加到卡盘介电板100中的固定电极。静电力可以从固定电极产生，并且基底W可以被固定到卡盘组件500的卡盘介电板100。

根据等离子体处理设备的本示例实施例，通过控制环介电层30的介电常数和厚度以及聚焦环90的第一导电层10的厚度和比电阻，可以使第二传输电力信号TS2的传输损耗接近第一传输电力信号TS1的传输损耗。因此，可以在等离子体处理设备1000中使第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差最小化，从而改善对基底W的等离子体处理工艺的均匀性。

根据示例实施例，用于将等离子体聚焦到基底W上的聚焦环90和91可以包括复合导电层50和介电层30，其中复合导电层50包括具有相对小的厚度和相对小的比电阻的第一导电层10以及具有相对大的厚度和相对大的比电阻的第二导电层20。介电层30可以具有这样的厚度和介电常数：使得该介电层的电容可以与固定有基底的卡盘介电板的电容基本相同。聚焦环的第一导电层可以具有这样的厚度和比电阻：使得通过聚焦环传输的第二传输电力信号的衰减可以与通过卡盘介电板和基底传输的第一传输电力信号的衰减接近。聚焦环的第二导电层可以具有当高频电力可以通过第二导电层传输时不会发生传输损耗这样大的比电阻。

因此，可以在等离子体处理设备1000中使第一传输电力信号TS1与第二传输电力信号TS2之间的强度差最小化，从而改善对基底W的等离子体处理工艺的均匀性。具体地，当对大直径基底W(例如晶片)进行等离子体处理工艺时，等离子体的密度差会在基底W的中心部分C和外围部分E之间是显著的。然而，根据卡盘组件和等离子体处理设备的本示例实施例，等离子体密度可以从基底W的中心部分C到外围部分E变得足够均匀。

通过总结和回顾，当高频电力被施加到卡盘组件并且经由卡盘和基底以及经由聚焦环传输到等离子体空间时，在通过卡盘传输时和在通过聚焦环传输时高频电力的时间延迟和衰减会是不同的。例如，由于聚焦环由与基底和卡盘的材料不同的材料制成，并且由于聚焦环被构造成与基底和卡盘的结构不同的结构，所以当高频电力经由包括卡盘的卡盘组件的中心部分传输到基底时以及当高频电力传输到包括聚焦环的卡盘组件的外围部分时，高频电力的时间延迟和衰减会不同。

由于聚焦环通常具有比基底的厚度大的厚度，因此考虑到等离子体工艺的侵蚀，在聚焦环处的高频电力的衰减大于在基底处的高频电力的衰减。因此，由高频电力在等离子体空间中产生的电场强度在聚焦环周围比在基底周围小得多。因此，等离子体密度在聚焦环之上比在基底之上小得多，这会在等离子体工艺期间在基底的外围部分处引起工艺缺陷。

因此，已经需要一种改进的聚焦环，其中，当高频电力被施加到卡盘组件时，基底与聚焦环之间的电场强度差可以最小化。因此，示例实施例提供了一种聚焦环，包括高电阻层和低电阻层的复合导电层与介电层彼此堆叠在其上，从而使基底与聚焦环之间的由高频电力产生的电场的强度差最小化。示例实施例还提供了一种具有上述聚焦环的用于等离子体处理工艺的卡盘组件以及一种包括上述卡盘组件的等离子体处理设备。

在此已经公开了示例实施例，虽然采用了特定的术语，但是这些术语仅以一般和描述性含义来使用和解释，而不是为了限制的目的。在一些情况下，如对本领域普通技术人员将明显的，自提交本申请之时起，结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用，或者可以与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元件组合起来使用，除非另外特别指出。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的如由权利要求阐述的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种改变。