CN109801841A - 衬底的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种衬底的处理方法，其使用衬底处理设备处理所述衬底，所述衬底处理设备包括反应腔室以及围绕所述反应腔室的辅助腔室，其中所述衬底的处理方法包括：将所述衬底置于所述反应腔室内；进行提升所述反应腔室及所述辅助腔室内的压力的工艺，以使所述辅助腔室内的压力介于一大气压与所述反应腔室内的压力之间；提高所述反应腔室内的温度；以及使衬底于所述反应腔室内经受所述超临界流体处理。

Description

衬底的处理方法
技术领域
本发明涉及一种衬底的处理方法，更具体而言，涉及一种使用超临界流体处理衬底方法。
背景技术
由于超临界流体具有高渗透性与高溶解度等优点，因此，在半导体工业中，超临界流体常被应用于对具有缺陷的半导体衬底的内部进行修补。然而，超临界流体由于具有极大的临界压力(以超临界二氧化碳为例，超临界二氧化碳的临界压力为72.8atm)，因此用来容纳超临界流体的反应腔室也需因应设计以承受高压，进而使得反应腔室的表面积难以增大而仅能处理表面积较小的半导体衬底。目前现有的反应腔室的表面积仅为370mm x470mm。
发明内容
[要解决的技术问题]
本发明提供一种可提升衬底处理设备的反应腔室的表面积的衬底的处理方法。
本发明的其他目的和优点将通过以下描述得到理解，并且通过本发明公开的具体实施方式将使本发明更加明显。
[技术方案]
本发明是针对一种衬底的处理方法，其使用衬底处理设备处理所述衬底，所述衬底处理设备包括反应腔室以及围绕所述反应腔室的辅助腔室，其中所述衬底的处理方法包括：将所述衬底置于所述反应腔室内；进行提升所述反应腔室及所述辅助腔室内的压力的工艺，以使所述辅助腔室内的压力介于一大气压与所述反应腔室内的压力之间，包括进行以下步骤的至少一循环：将超临界流体与反应料供应至所述反应腔室内，以使所述反应腔室内的压力上升；以及提高所述辅助腔室内的压力；提升所述反应腔室内的温度；以及使衬底于所述反应腔室内经受所述超临界流体处理。
根据本发明的实施例，所述衬底处理设备还包括反应腔室供应口及反应腔室排放口，其各自与所述反应腔室连接；以及辅助腔室供应口及辅助腔室排放口，其各自与所述辅助腔室连接。
根据本发明的实施例，所述超临界流体与所述反应料通过所述反应腔室供应口而供应至所述反应腔室内。
根据本发明的实施例，将空气通过所述辅助腔室供应口供应至所述辅助腔室内以提高所述辅助腔室内的压力。
根据本发明的实施例，使衬底于所述反应腔室内经受所述超临界流体处理之后，所述衬底的处理方法还包括：降低所述反应腔室内的温度；降低所述反应腔室与所述辅助腔室内的压力；以及将经处理的所述衬底自所述反应腔室内取出。
根据本发明的实施例，使残余的所述超临界流体与所述反应料自所述反应腔室内排出以降低所述反应腔室内的压力。
根据本发明的实施例，在降低所述反应腔室与所述辅助腔室内的压力的过程中，使所述反应腔室内的压力大于所述辅助腔室内的压力。
根据本发明的实施例，在进行提升所述反应腔室及所述辅助腔室内的压力的工艺后，使所述辅助腔室内的压力介于四分之一的所述反应腔室内的压力与四分之三的所述反应腔室内的压力之间。
根据本发明的实施例，所述反应腔室为多个。
根据本发明的实施例，所述辅助腔室为多个。
[有益效果]
本发明通过使衬底处理设备中的辅助腔室围绕反应腔室且控制反应腔室与辅助腔室间的压差可提升反应腔室的表面积，通过使用所述衬底处理设备及其操作条件可处理具有较大表面积的缺陷的衬底，以提升衬底处理设备的应用性。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明的一实施例的衬底的处理方法的流程图；
图2为本发明的一实施例的衬底处理设备的剖面图；
图3为本发明的又一实施例的衬底处理设备的剖面图；
图4为本发明的再一实施例的衬底处理设备的剖面图；
图5为本发明的未经处理的具有缺陷的薄膜晶体管数组衬底的漏极电流与栅极电压的关系曲线图；
图6为本发明的经超临界流体处理后的薄膜晶体管数组衬底的漏极电流与栅极电压的关系曲线图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1为本发明的一实施例的衬底的处理方法的流程图，且图2为本发明的一实施例的衬底处理设备的剖面图。
请同时参照图1与图2，在步骤S10中，将衬底(未示出)置于衬底处理设备10的反应腔室100内。本发明的衬底处理设备10可包括反应腔室100、辅助腔室200、反应腔室供应口110、反应腔室排放口120、辅助腔室供应口210以及辅助腔室排放口220。反应腔室100可经配置以容纳具有缺陷的衬底(未示出)，且可经配置以至少耐受所用的超临界流体的临界温度和临界压力。衬底可例如是欲处理的薄膜晶体管数组衬底，但不以此为限。辅助腔室200经配置以围绕反应腔室100。反应腔室供应口110及反应腔室排放口120与反应腔室100连接。辅助腔室供应口210及辅助腔室排放口220与辅助腔室200连接。
在步骤S20中，进行提升反应腔室100及辅助腔室200内的压力的工艺，以使辅助腔室200内的压力Pc介于1atm与反应腔室100内的压力PR之间。步骤S20包括进行步骤S20a及步骤S20b的至少一循环，而步骤S20a及步骤S20b各自为：将超临界流体与反应料供应至反应腔室100内，以使反应腔室100内的压力PR上升；以及提高辅助腔室200内的压力Pc。超临界流体与反应料通过反应腔室供应口110而供应至反应腔室100内。超临界流体可例如为超临界二氧化碳，但本发明不以此为限。反应料可例如为H2O、H2O2或其组合，但本发明不以此为限。由于超临界流体具有高溶解性的特性，因此可溶解微量的反应料，并且，通过超临界流体的高渗透性可使超临界流体携带着反应料进入衬底的例如悬键的(dangling bond)缺陷结构中，以使反应料与悬键键结而使其消失。提高辅助腔室200内的压力Pc可例如是通过辅助腔室供应口210注入空气于辅助腔室200内，但本发明不以此为限。
在进行提升反应腔室100及辅助腔室200内的压力的工艺过程中，反应腔室100内的压力PR始终保持高于辅助腔室200内的压力Pc，也即PR>Pc>1atm。使反应腔室100内的压力PR始终保持高于辅助腔室200内的压力Pc可确保反应腔室100与辅助腔室200的压差(即，(PR-Pc))为正值，可因此避免辅助腔室200内的气体因压差而进入反应腔室100内，使得反应腔室100内的衬底受污染。并且，当反应腔室100内的压力PR与辅助腔室200内的压力Pc处于上述关系时，可因于操作衬底处理设备时使反应腔室与外界的压差降低(与现有的衬底处理设备相比，即，(PR-Pc)<(PR-1atm))而可因此设计较大的反应腔室的表面积来处理具有大表面积的衬底。更佳地，可使反应腔室100内的压力PR与辅助腔室200内的压力Pc满足此关系式：3/4PR>Pc>1/4PR，而在本实施例中的最佳关系式为PR≈2Pc。当重复进行步骤S20a及步骤S20b的至少一循环而使得反应腔室100内的压力PR至少大于超临界流体的临界压力时，即可停止于反应腔室100内供应超临界流体与反应料。举例来说，在一实施例中，选用超临界二氧化碳作为超临界流体使用。由于超临界二氧化碳的临界压力为72.8atm，因此至少需使反应腔室100内的压力PR大于72.8atm。在本实施例中，较佳地使反应腔室100内的压力PR满足此关系式：72.8atm<PR<300atm。
在步骤S30中，提高反应腔室100内的温度TR。提高反应腔室100内的温度TR可例如是通过设置于衬底处理设备10内部或外部的加热器(未示出)对反应腔室100进行加热，使得反应腔室100内的温度TR能够至少大于超临界流体的临界温度，但不以此为限。举例来说，在一实施例中，选用超临界二氧化碳作为超临界流体使用。由于超临界二氧化碳的临界压力为31.7℃，因此至少需使反应腔室100内的压力TR大于31.7℃。在本实施例中，较佳地使反应腔室100内的压力TR满足此关系式：31.7℃<TR<200℃。
在步骤S40中，使衬底于反应腔室100内经受超临界流体处理。在使反应腔室内的压力及温度皆至少各自达到超临界流体的临界压力及临界温度后，即可操作衬底处理设备10使衬底经受超临界流体处理。举例来说，在一实施例中，选用超临界二氧化碳作为超临界流体使用。可例如使衬底于所述反应腔室100内经受超临界二氧化碳处理1分钟-100分钟。较佳地，可使衬底于所述反应腔室100内经受超临界二氧化碳处理3分钟-30分钟。
在步骤S50中，降低反应腔室100内的温度TR。衬底经受超临界流体处理后，则可将反应腔室100内的温度TR降至可将衬底取出的温度。举例来说，在一实施例中，选用超临界二氧化碳作为超临界流体使用。可使反应腔室100内的温度TR降至60℃-80℃以利之后将衬底取出。
在步骤S60中，降低反应腔室100与辅助腔室200内的压力。降低反应腔室100内的压力PR例如是通过反应腔室排放口120排放残余的超临界流体与反应料，以使反应腔室100内的压力PR降低。降低辅助腔室200内的压力Pc例如是通过辅助腔室排放口220排放空气，以使辅助腔室200内的压力Pc降低。在进行降低反应腔室100及辅助腔室200内的压力的工艺过程中，反应腔室100内的压力PR始终保持高于辅助腔室200内的压力Pc，也即PR>Pc>1atm。使反应腔室100内的压力PR始终保持高于辅助腔室200内的压力Pc可确保反应腔室100与辅助腔室200的压差为正值，可因此避免辅助腔室200内的气体因压差而进入反应腔室100内，使得反应腔室100内的衬底受污染。更佳地，可使反应腔室100内的压力PR与辅助腔室200内的压力Pc满足此关系式：3/4PR>Pc>1/4PR，而在本实施例中的最佳关系式为PR≈2Pc。
在步骤S70中，将经处理的衬底自反应腔室100内取出。当反应腔室100与辅助腔室200内的压力降至1atm时，即可自反应腔室100内取出经处理的衬底。
本发明通过使衬底处理设备10中的辅助腔室200围绕反应腔室100且控制反应腔室100与辅助腔室200间的压差(PR-Pc)可提升反应腔室100的表面积，通过使用本发明的衬底处理设备10及其操作条件可处理具有较大面积的缺陷的衬底，其可提升衬底处理设备10的应用性。
图3为本发明的又一实施例的衬底处理设备的剖面图。
请参照图3，本发明的衬底处理设备20中的反应腔室100可为两个，反应腔室100包括第一反应腔室100a以及第二反应腔室100b，但不限于此。即，本发明的衬底处理设备20中的反应腔室100可超过两个。相对地，在本实施例中也设置各自与第一反应腔室100a以及第二反应腔室100b连接的反应腔室供应口110a、反应腔室排放口120a以及反应腔室供应口110b、反应腔室排放口120b。当本发明的衬底处理设备20中的反应腔室100为多个时，可提升处理衬底的效率。
图4为本发明的再一实施例的衬底处理设备的剖面图。
请参照图4，本发明的衬底处理设备30中的辅助腔室200可为两个，辅助腔室200包括第一辅助腔室200a以及第二辅助腔室200b，但不限于此。即，本发明的衬底处理设备30中的辅助腔室200可超过两个。相对地，在本实施例中也设置各自与第一辅助腔室200a以及第二辅助腔室200b连接的辅助腔室供应口210a、辅助腔室排放口220a以及辅助腔室供应口210b、辅助腔室排放口220b。当本发明的衬底处理设备30中的辅助腔室200为多个时，可进一步地降低辅助腔室200与反应腔室100之间的压差。以图4所示的衬底处理设备30为例，可使第一辅助腔室200a与反应腔室100之间满足关系式：2PR≈3Pc。
图5为本发明的未经处理的具有缺陷的薄膜晶体管数组衬底的漏极电流与栅极电压的关系曲线图，且图6为本发明的经超临界流体处理的具有缺陷的薄膜晶体管数组衬底的漏极电流与栅极电压的关系曲线图。
请同时参照图5及图6，在本实验例中，使用本发明的衬底处理设备10来处理薄膜晶体管数组衬底。首先，可看出包括具有缺陷的薄膜晶体管数组衬底的薄膜晶体管在操作1000秒后的临界电压下降了约15V。接着，可看出包括经由本发明的衬底处理设备10处理后的薄膜晶体管数组衬底的薄膜晶体管在操作1000秒后的临界电压仅仅下降了约5V。意即，本发明的衬底处理设备10可据以实施。并且，本发明的衬底处理设备10可用以处理的衬底表面积至可多达730mm x 920mm，其大大提升了衬底处理设备10的应用性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种衬底的处理方法，其特征在于，使用衬底处理设备处理所述衬底，所述衬底处理设备包括反应腔室以及围绕所述反应腔室的辅助腔室，其中所述方法包括：
将所述衬底置于所述反应腔室内；
进行提升所述反应腔室及所述辅助腔室内的压力的工艺，以使所述辅助腔室内的压力介于一大气压与所述反应腔室内的压力之间，包括进行以下步骤的至少一循环：
将超临界流体与反应料供应至所述反应腔室内，以使所述反应腔室内的压力上升；以及
提高所述辅助腔室内的压力；
提升所述反应腔室内的温度；以及
使衬底于所述反应腔室内经受所述超临界流体处理。
2.根据权利要求1所述的衬底的处理方法，其中所述衬底处理设备还包括：
反应腔室供应口及反应腔室排放口，各自与所述反应腔室连接；以及
辅助腔室供应口及辅助腔室排放口，各自与所述辅助腔室连接。
3.根据权利要求2所述的衬底的处理方法，其中所述超临界流体与所述反应料通过所述反应腔室供应口而供应至所述反应腔室内。
4.根据权利要求2所述的衬底的处理方法，其中将空气通过所述辅助腔室供应口供应至所述辅助腔室内以提高所述辅助腔室内的压力。
5.根据权利要求1所述的衬底的处理方法，其中使衬底于所述反应腔室内经受所述超临界流体处理之后，所述方法还包括：
降低所述反应腔室内的温度；
降低所述反应腔室与所述辅助腔室内的压力；以及
将经处理的所述衬底自所述反应腔室内取出。
6.根据权利要求5所述的衬底的处理方法，其中使残余的所述超临界流体与所述反应料自所述反应腔室内排出以降低所述反应腔室内的压力。
7.根据权利要求5所述的衬底的处理方法，其中在降低所述反应腔室与所述辅助腔室内的压力的过程中，使所述反应腔室内的压力保持大于所述辅助腔室内的压力。
8.根据权利要求1所述的衬底的处理方法，其中在进行提升所述反应腔室及所述辅助腔室内的压力的工艺后，使所述辅助腔室内的压力介于四分之一的所述反应腔室内的压力与四分之三的所述反应腔室内的压力之间。
9.根据权利要求1所述的衬底的处理方法，其中所述反应腔室为多个。
10.根据权利要求1所述的衬底的处理方法，其中所述辅助腔室为多个。
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