CN116844933A - 处理基板的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于处理基板的设备及方法。所述方法可包括：第一处理操作，在所述第一处理操作中氢自由基被转移到被调节为具有第一温度的基板以处理所述基板；及第二处理操作，在所述第二处理操作中所述氢自由基被转移到被调节为具有不同于所述第一温度的第二温度的所述基板以处理所述基板。

Description

处理基板的设备及方法

技术领域

本发明是关于一种处理基板的设备及方法。

背景技术

由于半导体装置被高度集成，因此主动区的大小亦减小。因此，形成在主动区中的MOS晶体管的通道长度亦得以减小。当MOS晶体管的通道长度减小时，晶体管的操作效能由于短通道效应而降低。因此，进行各种研究以便使装置的效能最大化，同时减小形成在基板上的装置的大小。

装置的典型实例是具有鳍式结构的鳍式场效晶体管(Fin Field-EffectTransistor；Fin-FET)装置。此种Fin-FET装置可通过蚀刻包括硅(Si)的基板，诸如芯片，来形成。在该情况下，在蚀刻工艺过程中产生的基板的表面的粗糙度可致使晶体管的效能的退化。因此，基板表面的损坏及粗糙度大体上经由退火处理得以改良，其中自由基被转移到基板表面。然而，当在未自基板恰当去除杂质的状态下在基板上执行退火处理时，基板中剩余的杂质致使半导体装置的效能劣化。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种处理基板的设备及方法，该设备及方法高效地处理基板。

本发明的另一个目的是提供一种处理基板的设备及方法，该设备及方法对基板高效地执行表面处理。

本发明的另一个目的是提供一种处理基板的设备及方法，该设备及方法高效地去除基板上剩余的杂质。

本发明的另一个目的是提供一种处理基板的设备及方法，该设备及方法高效地改良基板的表面损坏及粗糙度。

本发明的效应不限于所述效应，且本发明所属技术领域的技艺人士根据本说明书及所附图式将清楚地理解未提及的效应。

本发明的示例性实施方案提供一种用于处理基板的设备，该设备包括：工艺腔室，该工艺腔室具有处理空间；基板支承单元，该基板支承单元经配置以将基板支承在处理空间中且包括用于调节基板的温度的加热器；气体供应单元，该气体供应单元经配置以将工艺气体供应到处理空间；气体激发单元，该气体激发单元经配置以激发工艺气体且产生自由基；及控制单元，其中该控制单元控制气体供应单元及气体激发单元，以便通过将工艺气体供应到处理空间来产生自由基，并控制基板支承单元，以便将基板的温度调节到第一温度，且接着在自由基被转移到基板的同时将基板的温度调节到不同于第一温度的第二温度。

根据示例性实施方案，控制单元可控制基板支承单元，使得第二温度比第一温度更高。

根据示例性实施方案，控制单元可控制基板支承单元，使得第一温度介于50℃至300℃之间。

根据示例性实施方案，控制单元可控制基板支承单元，使得第二温度介于400℃至700℃之间。

根据示例性实施方案，在工艺腔室中，可形成与用于排放处理空间的排气线连接的至少一个排气孔，且控制单元可控制与排气线连接的减压构件，使得处理空间的压力介于10毫托(mTorr)与4托(Torr)之间。

根据示例性实施方案，含有锗(Ge)的杂质可附着到通过自由基处理的基板，且基板可由含有硅(Si)的材料制成。

根据示例性实施方案，通过气体供应单元供应的工艺气体可包括选自氢气及惰性气体中的至少一者。

根据示例性实施方案，气体激发单元可包括：微波电源供应器；及微波天线，该微波天线经配置以接收通过微波电源供应器应用的电力且将微波应用到处理空间。

本发明的另一个示例性实施方案提供一种处理表面附着锗(Ge)的基板的基板处理设备，该基板处理设备包括：工艺腔室，该工艺腔室具有处理空间；基板支承单元，该基板支承单元经配置以将基板支承在处理空间中且包括用于调节基板的温度的温度调节构件；气体供应单元，该气体供应单元径配置以将含有氢的工艺气体供应到处理空间；气体激发单元，该气体激发单元经配置以激发工艺气体且产生氢自由基；及控制单元，其中该控制单元控制气体供应单元及气体激发单元以便执行第一处理操作及第二处理操作，在该第一处理操作中氢自由基被转移到基板以去除锗，在该第二处理操作中氢自由基被转移到基板以改良基板的表面粗糙度。

根据示例性实施方案，控制单元可控制基板支承单元，使得基板的温度在第一处理操作中变为第一温度，且基板的温度在第二处理操作中变为不同于第一温度的第二温度。

根据示例性实施方案，控制单元可控制基板支承单元，使得第二温度高于第一温度。

根据示例性实施方案，控制单元可控制基板支承单元，使得第一温度介于50℃至300℃之间，且第二温度介于400℃至700℃之间。

根据示例性实施方案，基板可由含有硅(Si)的材料制成。

本发明的另一个示例性实施方案提供一种处理基板的方法，该方法包括：第一处理操作，在该第一处理操作中氢自由基被转移到温度被调节到第一温度的基板以处理基板；及第二处理操作，在该第二处理操作中氢自由基被转移到温度被调节到不同于第一温度的第二温度的基板以处理基板。

根据示例性实施方案，第二温度可高于第一温度。

根据示例性实施方案，第一温度可为50℃或更高及300℃或更低。

根据示例性实施方案，第二温度可为400℃或更高及700℃或更低。

根据示例性实施方案，提供基板在其中处理的空间的真空腔室内的压力可为10mTorr或更多及4Torr或更少。

根据示例性实施方案，在第一处理操作中，可去除附着到基板上的含有锗(Ge)的杂质，且可在第一处理操作之后执行第二处理操作，且在第二处理操作中，可改良由含有硅(Si)的材料制成的基板的表面粗糙度。

根据示例性实施方案，包括氢自由基的等离子体可为直接等离子体及远程等离子体中的任一者。

根据本发明的示例性实施方案，有可能高效地处理基板。

此外，根据本发明的示例性实施方案，有可能通过调节在基板的周边区中产生的电场使杂质到基板的转移最小化。

本发明的效应不限于所述效应，且本发明所属技术领域的技艺人士根据本说明书及所附图式将清楚地理解未提及的效应。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施方案的基板处理设备的图。

图2是示出根据本发明的示例性实施方案的基板处理方法的流程图。

图3是示出执行图2的第一处理操作的基板处理设备的图。

图4是示出在执行图2的第一处理操作之后的基板的图。

图5是示出执行图2的第二处理操作的基板处理设备的图。

图6是示出在执行图2的第二处理操作之后的基板的图。

图7是表示根据基板的温度通过自由基去除附着到基板的杂质的效率的图。

图8是示出在鳍片形成在基板上的情况下于其上执行第一处理操作的基板的图。

图9是示出在鳍片形成在基板上的情况下已经于其上执行第一处理操作的基板的图。

图10是示出在鳍片形成在基板上的情况下于其上执行第二处理操作的基板的图。

图11是示出在鳍片形成在基板上的情况下已经于其上执行第二处理操作的基板的图。

图12是示出在片状结构形成在基板上的情况下于其上执行第一处理操作的基板的图。

图13是示出在片状结构形成在基板上的情况下已经于其上执行第一处理操作的基板的图。

图14是示出在片状结构形成在基板上的情况下于其上执行第二处理操作的基板的图。

图15是示出在片状结构形成在基板上的情况下已经于其上执行第二处理操作的基板的图。

【符号说明】

100：工艺腔室

101：处理空间

102：排气孔

105：气体供应孔

121：排气线

123：减压构件

210：介电板

211：第一供应路径

220：下部电极

221：下部电源供应器

222：下部电源开关

230：加热器

231：加热器电源供应器

232：加热器电源开关

240：支承板

241：第一循环流动路径

242：第二循环流动路径

243：第二供应流动路径

251：传热介质供应线

252：传热介质储存单元

261：冷却流体供应线

262：冷却流体储存单元

263：冷却器

270：绝缘板

280：聚焦环

280：外部部分

280a：外部部分

280b：外部部分

300：气体供应单元

410：微波电源供应器

420：波导

430：微波天线

431：天线

432：狭槽孔

433：天线杆

434：外部导体

436：微波适配器

441：连接器

443：冷却板

445：天线高度调节单元

470：介电板

480：冷却板

500：控制单元

A₁：第一角度

A₂：第二角度

H：氢自由基

I：杂质

P：图案

S10：第一处理操作

S20：第二处理操作

T₁：第一温度

T₂：第二温度

T_2-1：第2-1温度

T_2-2：第2-2温度

T₃：第三温度

W：基板

具体实施方式

在下文中，下文将参照所附图式更全面地描述本发明的示例性实施方案，图中展示本发明的示例性实施方案。然而，本发明可被不同地实施且不限于以下实施方案。在本发明的以下描述中，本文所并入的已知功能及组态的详细描述被省略以避免使本发明的目标不清楚。另外，相同附图标号贯穿图式用于具有类似功能及动作的部分。

除非明确地相反描述，词语「包含(comprise)」及诸如「包含(comprises)」或「包含(comprising)」的变化形式将被理解为暗示包括所述组件，但不排除任何其他组件。将了解，术语「包括」及「具有」旨在指定本说明书中所描述的特性、数目、步骤、操作、组成组件及组件或其组合的存在，且不排除预先存在或除了一个或多个其他特性、数目、步骤、操作、组成组件及组件或其组合之外的可能性。

本文所用的单数表达包括复数表达，除非其在上下文中具有完全相反的含义。因此，图式中的组件的形状、大小及类似者可被夸大以便更清楚地描述。

术语诸如第一及第二用于描述各种组成组件，但组成组件不受限于术语。术语仅用于区别一个组成组件与另一个组成组件。例如，在不脱离本发明的范围的同时，第一组成组件可命名为第二组成组件，且类似地，第二组成组件可命名为第一组成组件。

应当理解，当一个组成组件被称为「耦合到」或「连接到」另一个组成组件时，一个组成组件可直接耦合到或连接到另一个组成组件，但亦可存在居间组件。相比之下，当一个组成组件「直接耦合到」或「直接连接到」另一个组成组件时，应当理解不存在居间组件。表述组成组件之间的关系的其他表达诸如「介于......之间」及「恰好介于......之间」或「与......相邻」及「直接与......相邻」应当被类似地解译。

本文所用的所有术语包括技术或科学术语具有与熟习此项技术者通常所理解的相同的含义，除非它们以不同方式定义。在常用词典中定义的术语应当被解释为它们具有匹配相关领域的上下文中那些的含义，且不应当被解释为理想或过于正式含义，除非它们在本申请中被清楚地定义。

在下文中，本发明的示例性实施方案将参照图1至图15详细描述。

图1是示出根据本发明的示例性实施方案的基板处理设备的图。

参照图1，基板处理设备在基板W上执行等离子体工艺处理。基板处理设备包括工艺腔室100、基板支承单元200、气体供应单元300、微波应用单元400及控制单元500。

工艺腔室100可具有处理空间101。处理空间101可为基板W在其中处理的空间。开口(未例示)可形成在工艺腔室100的一个侧壁中。开口被设置为路径，基板W能够穿过该路径进入工艺腔室100。开口通过门(未例示)打开/关闭。排气孔102形成在工艺腔室100的底表面中。排气孔102与排气线121连接。排气线121可与减压构件123连接。减压构件123可为泵。在工艺过程中产生的反应副产品及在工艺腔室100内侧剩余的气体可经由排气线121排放到外侧。

此外，处理空间101的压力可通过减压构件123经由排气线121所提供的压力减小维持在设定压力下。处理空间101的压力可维持在接近真空的压力下。亦即，工艺腔室100可为真空腔室，其中处理空间101的压力在基板W被处理的同时维持在接近真空的压力下。例如，以下将描述的控制单元500可控制减压构件，使得处理空间101的压力是介于10mTorr至4Torr之间(例如，10mTorr或更多及4Torr或更少)的压力。

基板支承单元200位于工艺腔室100的内侧。基板支承单元200支承基板W。基板支承单元200包括用于通过使用静电力吸收基板W的静电卡盘。

静电卡盘200包括介电板210、下部电极220、加热器230、支承板240、绝缘板270及聚焦环280。

介电板210定位在静电卡盘200的上部部分处。介电板210被设置为碟形介电物质。基板W被放置在介电板210的上表面上。介电板210的上表面具有比基板W的半径更小的半径。因此，基板W的边缘区定位于介电板210的外侧。第一供应路径211形成于介电板210中。第一供应路径211被设置于自介电板210的上表面至底表面。复数个第一供应路径211形成为同时与彼此间隔开，且被设置为通道，传热介质穿过该通道供应到基板W的底表面。

下部电极220及加热器230嵌入介电板210中。下部电极220定位在加热器230上方。下部电极220与下部电源供应器221电连接。下部电源供应器221包括直流电源。下部电源开关222安装在下部电极220与下部电源供应器221之间。下部电极220可通过下部电源开关222的接通/断开而与下部电源供应器221电连接。当下部电源开关222被接通时，DC电流被供应到下部电极220。电力通过施加到下部电极220的电流作用于下部电极220与基板W之间，且基板W通过电力被吸收到介电板210。

加热器230可为将基板W的温度调节至设定温度的温度调节构件。此外，基板W通过加热器230所产生的热量被维持在预定温度下。加热器230包括螺线形线圈。加热器230可以固定间隔嵌入介电板210中。加热器230可通过自加热器电源供应器231接收电力以加热。此外，加热器电源开关232可安装在加热器230与加热器电源供应器231之间。加热器230可通过加热器电源开关232的接通/断开而与加热器电源供应器231电连接。此外，加热器230的温度可根据通过加热器电源供应器231施加到加热器230的电力的大小而改变。例如，加热器230的温度亦可与施加到加热器230的电力的大小成比例增加。此外，加热器230可与感测加热器230的温度的加热器传感器(未例示)连接。加热器传感器可实时检测加热器230的温度，且将加热器230的检测到的实时温度转移到控制单元500。控制单元500可基于通过加热器传感器检测到的加热器230的温度来改变转移到加热器230的电力的大小。

支承板240位于介电板210下方。介电板210的底表面及支承板240的上表面可通过黏着剂236结合。支承板240可由铝制成。支承板240的上表面可为阶梯状的，使得中心区高于边缘区。支承板240的上表面的中心区具有与介电板210的底表面对应的区域，且结合到介电板210的底表面。第一循环流动路径241、第二循环流动路径242及第二供应流动路径243形成在支承板240中。

第一循环流动路径241被设置为传热介质在其中循环的通道。第一循环流动路径241可以螺线形状形成在支承板240的内侧。另一方面，第一循环流动路径241可设置成使得具有不同半径的环形流动路径具有同一中心。第一循环流动路径241中的每一者可与彼此连通。第一循环流动路径241以同一高度形成。

第二循环流动路径242被设置为冷却流体在其中循环的通道。第二循环流动路径242可以螺线形状形成在支承板240的内侧。另一方面，第二循环流动路径242可设置成使得具有不同半径的环形流动路径具有同一中心。第二循环流动路径242中的每一者可与彼此连通。第二循环流动路径242可具有比第一循环流动路径241的横截面积更大的横截面积。第二循环流动路径242以同一高度形成。第二循环流动路径242可定位在第一循环流动路径241下方。

第二供应流动路径243在上部方向上自第一循环流动路径241延伸且设置到支承板240的上表面。第二供应流动路径243以与第一供应流动路径211的数目对应的数目设置，且连接第一循环流动路径241及第一供应流动路径211。

第一循环流动路径241经由传热介质供应线251与传热介质储存单元252连接。传热介质储存在传热介质储存单元252中。传热介质包括惰性气体。根据示例性实施方案，传热介质包括氦(He)气。氦气经由供应线251供应到第一循环流动路径241，且通过依序穿过第二供应流动路径243及第一供应流动路径211供应到基板W的底表面。氦气充当一介质，自等离子体转移到基板W的热量通过该介质被转移到静电卡盘200。等离子体区域中所含的离子颗粒被吸引到在静电卡盘200中形成的静电力且移动到静电卡盘200，且在移动的工艺中与基板W碰撞，且执行蚀刻工艺。在离子颗粒与基板W碰撞的工艺中，热量在基板W中产生。在基板W中产生的热量经由在基板W的底表面与介电板210的上表面之间供应的氦气被转移到静电卡盘200。因此，基板W可维持在设定温度下。

第二循环流动路径242经由冷却流体供应线261与传热介质储存单元262连接。冷却流体储存在冷却流体储存单元262中。冷却器263可设置在冷却流体储存单元262的内侧。冷却器263将冷却流体冷却到预定温度。与之相反，冷却器263可安装在冷却流体供应线261上。经由冷却流体供应线261供应到第二循环流动路径242的冷却流体在沿着第二循环流动路径242循环的同时使支承板240冷却。支承板240的冷却使介电板210及基板W一起冷却以使基板W维持在预定温度下。

绝缘板270设置在支承板240下方。绝缘板270的大小被设置为与支承板240的大小对应。绝缘板270定位在支承板240与工艺腔室100的底表面之间。绝缘板270由绝缘材料制成，且使支承板240与工艺腔室100电绝缘。

聚焦环280布置在静电卡盘200的边缘区中。聚焦环280具有环形状，且沿着介电板210的圆周布置。聚焦环280的上表面可为阶梯状的，使得外部部分280a高于内部部分280b。聚焦环280的内部部分280b定位在与介电板210的上表面的高度同一高度下。聚焦环280的内部部分280b支承定位在介电板210的外侧处的基板W的边缘区。聚焦环280的外部部分280a被设置成以便环绕基板W的边缘区。聚焦环280扩大电场形成区，使得基板W定位在其中形成等离子体的区的中心处。因此，等离子体贯穿基板W的整个区均匀地形成，且基板W的每个区可被均匀地蚀刻。

气体供应单元300将工艺气体供应到工艺腔室100的处理空间101。气体供应单元300可经由形成在工艺腔室100的侧壁中的气体供应孔105将工艺气体供应到工艺腔室100中。通过气体供应单元300供应到处理空间101的工艺气体可含有选自氢气及惰性气体的至少一种气体。惰性气体可包括氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)及类似者。

微波应用单元400可为气体激发单元，该气体激发单元将微波应用到工艺腔室100的处理空间101以激发工艺气体。例如，微波应用单元400可通过激发工艺气体来产生等离子体。自该工艺激发的等离子体可包含氢自由基。氢自由基可被转移到基板W以去除附着到基板W的杂质或改良基板W的表面的粗糙度。

微波应用单元400包括微波电源供应器410、波导420、微波天线430、介电块450、电极板460、介电板470及冷却板480。

微波电源供应器410产生微波。波导420连接到微波电源供应器410，且提供路径，在微波电源供应器410中产生的微波经由该路径被转移。

微波天线430定位在波导420的前端的内侧。微波天线430将经由波导420转移的微波应用到工艺腔室100。例如，微波天线430可接收通过微波电源供应器410应用的电力且将微波应用到处理空间101。

微波天线430包括天线431、天线杆433、外部导体434、微波适配器436、连接器441、冷却板443及天线高度调节单元445。

天线431被设置为薄碟，且复数个狭槽孔432得以形成。狭槽孔432提供微波穿过其中的通道。狭槽孔432可设置成各种形状。狭槽孔432可设置成一形状，诸如「×」、「+」及「-」。狭槽孔432可与彼此组合且设置成复数个环形状。环具有同一中心及不同半径。

天线杆433被设置为圆柱杆。天线杆433的纵向方向设置在垂直方向上。天线杆433定位在天线431的上部部分中，且天线杆433的下端插入且固定到天线431的中心。天线杆433使微波传播到天线431。

外部导体434定位在波导420的前端下方。与波导420的内部空间连接的空间在垂直方向上形成在外部导体434的内侧。天线杆433的局部区定位在外部导体434的内侧。

微波适配器436位于波导420的前端的内侧。微波适配器436具有圆锥形状，其上端具有比下端的半径更大的半径。在微波适配器436的下端处，形成具有开口底部的接收空间437。接收空间437的入口438具有比内部区的半径相对更小的半径。

连接器441定位在接收空间437中。连接器441设置成环形。连接器441的外表面具有与接收空间437的内表面的半径对应的半径。连接器441的外表面与接收空间437的内表面接触且固定定位。连接器441可由导电材料形成。天线杆433的上端定位在接收空间437的内侧且配合到连接器441的内部区。天线杆433的上端强制配合到连接器441，且经由连接器441与微波适配器436电连接。

冷却板443耦合到微波适配器436是上端。冷却板443可被设置为一板，该板具有比微波适配器436是上端是半径更大是半径。冷却板443可具有一材料，该材料具有比微波适配器436优异是热导率。冷却板443可由铜(Cu)或铝(Al)材料形成。冷却板443促进微波适配器436的冷却以防止微波适配器436的热变形。

天线高度调节单元445连接微波适配器436与天线杆433。此外，天线高度调节单元445移动天线杆433，使得天线431与微波适配器436的相对高度发生改变。天线高度调节单元445包括螺栓。螺栓在垂直方向上自微波适配器436的顶部的底部插入微波适配器436，且下端位于接收空间437中。螺栓插入微波适配器436的中心区中。螺栓的下端插入天线杆433的上端。在天线杆433的上端中，螺栓的下端插入且紧固到其中的螺钉凹槽被形成为预定长度。天线杆433在垂直方向上沿着螺栓的旋转移动。例如，当螺栓在顺时针方向上旋转时，天线杆433可向上移动，且当螺栓在逆时针方向上旋转时，天线杆433可向下移动。天线431可与天线杆433的移动一起在垂直方向上移动。

介电板470位于天线431上方。介电板470具有介电质，诸如氧化铝及石英。在垂直方向上自微波天线430传播的微波在介电板470的半径方向上传播。传播到介电板470的微波具有压缩微波且是谐振的。谐振的微波被传送到天线431的狭槽孔432。

冷却板480设置在介电板470上方。冷却板480使介电板470冷却。冷却板480可由铝材料制成。冷却板480可通过冷却流体流动穿过形成在其中的冷却流动路径(未例示)而使介电板470冷却。冷却方法包括水冷式及气冷式。

介电块450设置在天线431下方。介电块450具有介电质，诸如氧化铝及石英。穿过天线431的狭槽孔432的微波经由介电块450被辐射到工艺腔室100中。通过经辐射微波的电场，供应到工艺腔室100中的工艺气体被激发成等离子体状态。介电块450的上表面可与天线431的底表面以预定间隔间隔开。

在微波天线430的结构中，天线高度调节单元445限制天线杆433的水平移动。在传播微波的工艺中，热量在微波适配器436及连接器441中产生。经产生热量使微波适配器436及连接器441变形，且天线杆433与连接器441的配合程度通过变形松动，使得天线杆433可在水平方向上移动。当天线杆433在水平方向上移动时，微波适配器436与天线杆433之间的间隔视区而定可能不同。间隔差使传播到天线杆433的微波不均匀。此外，当天线杆433由于天线杆433的移动而与微波适配器436接触时，可形成弧。天线高度调节单元445限制天线杆433相对于微波适配器436的水平移动，使得防止了由于微波适配器436及连接器441的热变形所致使的所述问题。

此外，天线高度调节单元445可在垂直方向上移动天线杆433，使得天线431与微波适配器436的相对高度发生改变。当天线杆433的配合程度通过微波适配器436及连接器441的热变形而松动时，天线431可在天线杆433下垂时与介电块450接触。天线431与介电块450之间的接触亦可通过天线431的热形状而发生。天线431与介电块450之间的接触致使经传播微波的损失。如上所述，当天线431与介电块450之间的接触发生时，天线高度调节单元445可在上部方向上移动天线杆433，使得天线431及介电块450维持预定间隔。此外，天线高度调节单元445可通过在垂直方向上移动天线杆433而维持天线431与介电块450之间的适当间隔。

控制单元500可控制基板处理设备。控制单元500可控制基板处理设备的基板支承单元200、气体供应单元300及微波应用单元400中的至少一者，使得基板处理设备执行以下所述的基板处理方法。此外，控制单元500可包括：工艺控制器，该工艺控制器由执行基板处理设备的控制的微处理器(计算机)形成；用户接口，该用户接口由键盘形成，操作者经由该键盘执行命令输入操控及类似者以用于管理基板处理设备；显示器，该显示器用于可视化及显示基板处理设备的操作情形或类似者；及储存单元，用于在工艺控制器或各种数据及程序的控制下执行在基板处理设备中执行的处理的控制程序，亦即用于根据处理条件对每个组态执行处理的处理链接库被储存在该储存单元中。此外，用户接口及储存单元可连接到工艺控制器。处理链接库可储存在储存单元中的储存介质中，且储存介质可为硬盘，且亦可为可便携式碟诸如CD-ROM或DVD，或半导体内存，诸如闪存。

此外，控制单元500可通过调节通过加热器电源供应器231转移到加热器230的电力的大小使基板W的温度维持在设定温度下。例如，控制单元500可识别通过加热器传感器实时检测到的加热器230的温度。此外，用于根据加热器230的温度改变基板W的温度的参数(该等参数是提前执行的实验数据)可被输入控制单元500。

图2是示出根据本发明的示例性实施方案的基板处理方法的流程图。参照图2，根据本发明的示例性实施方案的基板处理方法可包括第一处理操作S10及第二处理操作S20。第一处理操作S10及第二处理操作S20可依序执行。例如，在第一处理操作S10被执行之后，第二处理操作S20可被执行。此外，经由第一处理操作S10及第二处理操作S20处理的基板W可由材料包括硅(Si)制成。

图3是示出执行图2的第一处理操作的基板处理设备的图。参照图3，第一处理操作S10可为其中基板W上剩余的杂质I被去除的杂质去除操作。在第一处理操作S10中去除的杂质I可为在蚀刻基板W时产生的副产品，或基板W上形成的尚未经由蚀刻工艺去除的残余薄膜。例如，附着到基板W上的杂质I可为化合物，包括锗(Ge)。例如，杂质I可包括SiGe或GeO。

在第一处理操作S10中，控制单元500可通过控制基板支承单元200而使基板W的温度维持在第一温度下。第一温度可为介于50℃至300℃之间(例如，50℃或更高及300℃或更低)的温度。此外，基板W上剩余的杂质I可通过在自工艺气体激发的氢自由基H被转移到基板W的表面的同时使基板W的温度维持在第一温度下被去除。

当第一处理操作S10的执行完成时，附着到基板W上的杂质I可自基板W被去除，如图4所示。

图5是示出执行图2的第二处理操作的基板处理设备的图。参照图5，第二处理操作S20可为减少基板W的表面粗糙度的表面粗糙度改良操作。基板W可能够由材料包括如上所述的硅(Si)制成。

在第二处理操作S20中，控制单元500可通过控制基板支承单元200而使基板W的温度维持在不同于第一温度的第二温度下。第二温度可高于第一温度。第二温度可为介于400℃至700℃之间(例如，400℃或更高及700℃或更低)的温度。此外，基板W的表面粗糙度可通过以下方式得以改良：将基板W的温度自第一温度改变为第二温度，及在自工艺气体激发的氢自由基H被转移到基板W的表面的同时使基板W的温度维持在第二温度下。

当第二处理操作S20的执行完成时，附着到基板W上的杂质可如图6所示被去除。此外，在第一处理操作S10执行之后，执行第二处理操作S20。亦即，在杂质自基板W被去除的状态下执行第二处理操作S20，使得有可能使半导体装置的效能劣化的问题最小化。

图7是示出根据基板的温度通过自由基去除附着到基板的杂质的效率的图。具体地，图7是示出当附着到基板W的杂质(I)是含有锗(Ge)的化合物时，根据基板W的温度改变通过氢自由基去除杂质I去除效率(蚀刻率)的图。

参照图7，通过氢自由基进行的含有锗(Ge)的化合物的蚀刻率在第一温度T₁与第三温度T₃之间为高，且特别在第二温度T₂下为最高。第一温度T₁可为约50℃，且第三温度可为约300℃。此外，第二温度T₂可为约180℃。亦即，在附着到基板W上的杂质I是含有锗(Ge)的化合物的情况下，当基板W的温度被调节到约180℃时，通过氢自由基进行的杂质I的蚀刻率为最高。因此，在第一处理操作S10中，可能较佳的是基板W的温度维持在约第2-1温度(T_2-1，例如，约160℃)或第2-2温度(T_2-2，例如，约200℃)下。

亦即，在本发明的第一处理操作S10及第二处理操作S20中，基板W的温度不同地分别维持在第一温度及第二温度下。如上所述，第一温度是50℃至300℃，且第二温度是400℃至700℃。

第一温度及第二温度可根据其中硅(Si)及锗(Ge)变成挥发性物种(SiH₄、GeH₄)的优势温度区来分类。当硅(Si)及锗(Ge)与氢自由基反应以变成挥发性物种时，硅(Si)及锗(Ge)可自基板W的表面被去除。

其中锗(Ge)通过氢自由基被去除的温度区可为50℃至300℃。具体地，通过氢自由基对锗(Ge)的蚀刻速率的最高温度是约180℃。现在，在第一处理操作S10中，包括锗(Ge)的杂质I可自基板W有效地去除。

此外，在第一处理操作S10中，较佳的是基板W的温度不超出300℃。就形成基板W的硅(Si)而言，其中杂质通过氢自由基H被去除的温度区是约300℃至400℃，且当在第一处理操作S10中基板W的温度不仅由于包含锗(Ge)的杂质被去除及亦由于基板W自身可能被损坏而超出300℃时，使得基板W的超出300℃的温度是不适当的。

此外，在第二处理操作S20中，较佳的是基板W的温度维持在约400℃至约700℃下。就硅(Si)而言，当基板W的温度在氢自由基H气氛下维持在400℃约至700℃时，硅(Si)通过表面扩散改良基板W的表面粗糙度。

此外，在第二处理操作S20中，较佳的是基板W的温度超出400℃。就形成基板W的硅(Si)而言，其中杂质通过氢自由基H被去除的温度区是约300℃至400℃，且当基板W的温度在第二处理操作S20中下降到低于400℃时，基板W的表面粗糙度不会得以改良，但可能对基板W自身造成损坏，使得基板W的低于300℃的温度是不适当的。

亦即，在根据本发明的示例性实施方案的处理基板的方法中，在执行第一处理操作S10以去除来自基板W的杂质之后，执行第二处理操作S20来改良基板W的表面粗糙度，使得有可能更加高效地改良基板W的表面粗糙度。此外，有可能通过以下方式更加高效地及有效地处理基板W：将基板W的温度调节到在第一处理操作S10中容易去除杂质的温度下；及将基板W的温度调节到在第二处理操作S20中容易改良基板W的表面粗糙度的温度。

在下文中，将描述本发明的第一处理操作S10及第二处理操作S20的应用实例。如图8所示，具有销结构的图案P可经由图案化及蚀刻工艺形成在基板W上。含有锗(Ge)的杂质I可附着到图案P。

当执行第一处理操作S10时，氢自由基H被转移到基板W，且基板W的温度可维持在第一温度下(参见图8)。当第一处理操作S10的执行完成时，附着到图案P的杂质I可被去除(参见图9)。在该情况下，在图案P的上表面与侧表面之间形成的角度可为第一角度A₁。

当执行第二处理操作S20时，氢自由基H被转移到基板W，且基板W的温度可维持在第二温度下(参见图10)。当第二处理操作S20的执行完成时，基板W的表面粗糙度可得以改良(参见图11)。在该情况下，在图案P的上表面与侧表面之间形成的角度可为接近直角的第二角度A₂。亦即，形成在基板W上的图案P的形式亦可经由第二处理操作S20得以改良。

此外，氢自由基H没有方向性。因此，即使在具有与基板W分离的空间的片状结构中的图案P如图12所示出形成在基板W上的情况下，第一处理操作S10及第二处理操作S20亦可相同地或类似地应用。

当执行第一处理操作S10时，氢自由基H被转移到基板W，且基板W的温度可维持在第一温度下(参见图10)。当第一处理操作S10的执行完成时，附着到图案P的杂质I可被去除(参见图11)。

当执行第二处理操作S20时，氢自由基H被转移到基板W，且基板W的温度可维持在第二温度下(参见图12)。当第二处理操作S20的执行完成时，基板W的表面粗糙度可得以改良(参见图12)。

在示例性实施方案中，描述了基板支承单元200是静电卡盘，但与之相反，基板支承单元可通过各种方法支承基板。例如，基板支承单元200可被设置为吸收基板且使基板维持在真空中的真空卡盘。

包括氢自由基H的等离子体可为直接等离子体或远程等离子体。直接等离子体可直接在处理空间101内产生，且远程等离子体在处理空间101的外侧产生且被引入反应室中。与之相反，产生包括氢自由基H的等离子体的方法可为各种各样的，射频(Radiofrequency；RF)等离子体方法、微波等离子体方法、电感耦合等离子体方法、电容耦合等离子体方法或电子回旋加速器谐振等离子体方法。

此外，在所述实例中，包括氢自由基H的等离子体经由微波产生的情况已经被描述为实例，但本发明不限于此，且所述示例性实施方案可相同地或类似地应用到一装置，该装置包括调节基板的温度的温度调节构件及自工艺气体产生等离子体的等离子体源。

所述详细描述例示本发明。此外，以上内容展示及描述本发明的示例性实施方案，且本发明可以各种其他组合、修改及环境使用。亦即，所述内容可在本说明书中揭示的本发明的概念的范围、与本揭露的范围等效的范围及/或本领域中的技巧或知识的范围内被修改或校正。所述示例性实施方案描述了用于实施本发明的技术精神的最佳状态，且本发明的具体应用领域及使用中所需的各种改变是可能的。因此，以上发明的详细描述并不旨在将本发明限制到所揭示的示例性实施方案。此外，附带的申请专利范围应当被解释为亦包括其他示例性实施方案。

Claims (20)

1.一种用于处理基板的设备，所述设备包含：

工艺腔室，所述工艺腔室具有处理空间；

基板支承单元，所述基板支承单元经配置以将基板支承在所述处理空间中，且所述基板支承单元包括用于调节所述基板的温度的加热器；

气体供应单元，所述气体供应单元经配置以将工艺气体供应到所述处理空间；

气体激发单元，所述气体激发单元经配置以激发所述工艺气体且产生自由基；及

控制单元，

其中所述控制单元控制所述气体供应单元及所述气体激发单元，以便通过将所述工艺气体供应到所述处理空间来产生所述自由基，且

所述控制单元控制所述基板支承单元，以便将所述基板的所述温度调节到第一温度，且接着在所述自由基被转移到所述基板时将所述基板的所述温度调节到不同于所述第一温度的第二温度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元控制所述基板支承单元，使得所述第二温度比所述第一温度更高。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制单元控制所述基板支承单元，使得所述第一温度介于50℃至300℃之间。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制单元控制所述基板支承单元，使得所述第二温度介于400℃至700℃之间。

5.根据权利要求1所述的设备，其中在所述工艺腔室中，形成与用于排放所述处理空间的排气线连接的至少一个排气孔，且

所述控制单元控制与所述排气线连接的减压构件，使得所述处理空间的压力介于10毫托与4托之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中含有锗Ge的杂质附着至经所述自由基处理的所述基板，且

所述基板由含有硅Si的材料制成。

7.根据权利要求6所述的设备，其中通过所述气体供应单元供应的所述工艺气体包括选自氢气及惰性气体中的至少一者。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述气体激发单元包括：

微波电源供应器；及

微波天线，所述微波天线经配置以接收通过所述微波电源供应器应用的电力且将微波应用到所述处理空间。

9.一种基板处理设备，所述基板处理设备处理表面附着有锗Ge的基板，所述基板处理设备包含：

工艺腔室，所述工艺腔室具有处理空间；

基板支承单元，所述基板支承单元经配置以将基板支承在所述处理空间中且包括用于调节所述基板的温度的温度调节构件；

气体供应单元，所述气体供应单元经配置以将含有氢的工艺气体供应到所述处理空间；

气体激发单元，所述气体激发单元经配置以激发所述工艺气体且产生氢自由基；及

控制单元，

其中所述控制单元控制所述气体供应单元及所述气体激发单元，以便执行第一处理操作及第二处理操作，在所述第一处理操作中所述氢自由基被转移到所述基板以去除所述锗，在所述第二处理操作中所述氢自由基被转移到所述基板以改良所述基板的表面粗糙度。

10.根据权利要求9所述的基板处理设备，其中所述控制单元控制所述基板支承单元，使得所述基板的所述温度在所述第一处理操作中变为第一温度，且所述基板的所述温度在所述第二处理操作中变为不同于所述第一温度的第二温度。

11.根据权利要求10所述的基板处理设备，其中所述控制单元控制所述基板支承单元，使得所述第二温度高于所述第一温度。

12.根据权利要求11所述的基板处理设备，其中所述控制单元控制所述基板支承单元，使得所述第一温度介于50℃至300℃之间，且所述第二温度介于400℃至700℃之间。

13.根据权利要求12所述的基板处理设备，其中，

所述基板由含有硅Si的材料制成。

14.一种处理基板的方法，所述方法包含以下步骤：

第一处理操作，在所述第一处理操作中氢自由基被转移到温度被调节到第一温度的基板，以处理所述基板；及

第二处理操作，在所述第二处理操作中所述氢自由基被转移到所述温度被调节到不同于所述第一温度的第二温度的所述基板，以处理所述基板。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二温度高于所述第一温度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一温度是50℃或更高及300℃或更低。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二温度是400℃或更高及700℃或更低。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中提供所述基板在其中处理的空间的真空腔室内的压力是10毫托或更多及4托或更少。

19.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中在所述第一处理操作中，去除附着到所述基板上的含有锗Ge的杂质，且

在所述第一处理操作之后执行所述第二处理操作，且在所述第二处理操作中，改良由含有硅Si的材料制成的所述基板的表面粗糙度。

20.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中包括所述氢自由基的等离子体是直接等离子体及远程等离子体中的任一者。