TW202234459A - 基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種基板處理方法，特別係一種用於移除形成在基板上的氧化物膜之基板處理方法。根據一示例性實施例，處理被裝載至腔體中的基板之基板處理方法包含：將含氮氣體供應至設置於腔體之外的電漿產生器之內部空間、在內部空間中激發含氮氣體、將含氫氣體供應至內部空間，以及將含氫氣體以及在內部空間中被激發的含氮氣體供應至基板上。

Description

基板處理方法
本發明關於一種基板處理方法，特別係關於一種用於將形成在基板上的氧化物膜移除的基板處理方法。
一般來說，係藉由在基板上以薄膜形式沉積各種材料並接著將薄膜圖案化，來製造半導體元件或顯示裝置。
然，當基板暴露於大氣並同時為了各個製程而移動時，自然氧化物膜會因氧氣或水氣而形成在基板的表面上。因為自然氧化物膜具有不完美的結晶性(crystallinity)，所以自然氧化物膜的薄膜品質比由熱氧化形成的氧化矽膜的薄膜品質還差，而造成各種缺陷，如半導體元件或顯示裝置的連接不穩定及線路阻抗。
通常，會在獨立的裝置中進行濕式清洗製程以將自然氧化物膜移除。並且，已經過清洗製程的基板會被傳送到基板處理設備，且會在基板上進行如薄膜沉積的基板處理製程。然，當自然氧化物膜在獨立的裝置中被移除以進行濕式清洗製程時，會因為高價格裝置的添加而使生產成本增加。並且，因為自然氧化物膜會在已經進行過清洗製程的基板被傳送時再次形成在基板的表面上，所以可能無法有效地移除自然氧化物膜。
[相關技術文件]
[專利文件]
(專利文件1) KR10-2010-0112888 A
本發明提供一種能有效移除形成在基板上的氧化物膜之基板處理方法。
根據一示例性實施例，處理被裝載至腔體中的基板之基板處理方法包含：將含氮氣體供應至設置於腔體之外的電漿產生器之內部空間、在內部空間中激發含氮氣體、將含氫氣體供應至內部空間，以及將含氫氣體以及在內部空間中被激發的含氮氣體供應至基板上。
含氮氣體可包含氮氣(N 2)以及氨氣(NH 3)其中至少一者。
含氫氣體可包含氫氣(H 2)。
含氫氣體的供應可為將含氫氣體供應至被激發的含氮氣體被移動到腔體中所經過的路徑上。
被供應至內部空間的含氫氣體至少有部分於被激發的含氮氣體被移動到腔體中所經過的路徑上被激發。
將氣體供應到基板上可為將被激發的含氮氣體以及含氫氣體供應至基板上。
基板處理方法可更包含使含氮氣體以及含氫氣體能與形成在基板上的氧化物膜反應以移除氧化物膜。
基板處理方法可更包含將含氟氣體供應至內部空間。
含氟氣體可包含氟氣(F 2)、氫氟酸氣體(HF)及三氟化氮氣體(NF 3)其中至少一者。
含氟氣體的供應可為將含氟氣體供應至含氫氣體被移動到腔體所經過的路徑上。
以下，將參照相關圖式詳細描述具體實施例。然而，本發明可以不同的形式實施且不應被解釋為以於此闡述的實施例為限。這些實施例反而是被提供而使本發明變得透徹以及完整，且將完整地傳達本發明的範圍給本領域具通常知識者。於圖式中，為了清楚描述，層體以及區域的厚度係被誇大的。於圖式中，通篇相似的標號指相似的元件。
圖1為繪示根據一示例性實施例的基板處理設備之示意圖。
請參閱圖1，根據一示例性實施例用於處理基板的基板處理設備包含：腔體10、設置於中腔體10中以支撐提供於腔體10中的基板S之基板支撐單元30，以及設置於腔體10中以面對基板支撐單元30並朝基板支撐單元30噴射製程氣體的氣體噴射單元20。並且，基板處理設備可更包含連接於氣體噴射單元20並設置於腔體10之外的電漿產生器40。
腔體10提供預設的處理空間且維持處理空間的密封。並且，腔體10可包含本體12以及蓋體14，本體12包含具有大致上為圓形或矩形之外形的平坦部以及沿垂直方向從平坦部延伸並具有預設處理空間的側牆部，蓋體14具有大致上為圓形或矩形的外形且設置於本體12上以密封腔體10。然而，實施例並不以腔體10的外形為限。舉例來說，腔體10可被製造成對應於基板S的外形之各種外形。
排氣孔(未繪示)可形成於腔體10的底面之預設區域中，且連接於排氣孔的排氣管(未繪示)可設置於腔體10之外。並且，排氣管可連接於排氣裝置(未繪示)。可使用真空幫浦作為排氣裝置。因此，可藉由排氣裝置將腔體10的內部真空抽氣成預設的減壓氣氛，如0.1毫托(mTorr)或更低的預設壓力。除了腔體10的底面之外，排氣管還可安裝於將於以下描述的基板支撐單元30之下的腔體10的側面上。並且，可進一步安裝多個排氣管及與其連接的多個排氣裝置以減少排氣時間。
被提供於用於基板處理製程(如氧化物膜移除製程)的腔體10中之基板S可設置於基板支撐單元30上。於此，基板S可為沒有形成薄膜的基板或是形成預設薄膜的基板。並且，如線路的預設結構可形成於基板S上。於此，自然氧化物膜可能形成於基板上。舉例來說，因為基板S暴露於大氣，所以可能形成自然氧化物膜。當形成有自然氧化物膜的基板S被裝載到腔體10的處理空間中時，經裝載的基板S可設置於基板支撐單元30上。於此，基板支撐單元30可包含靜電吸盤以藉由使用靜電力吸引並維持基板S而使基板S被設置以及支撐或可藉由使用真空吸引或機械力支撐基板S。
基板支撐單元30可具有對應於基板S的外形之外形，如圓形或矩形。基板支撐單元30可包含設置有基板S的基板支撐件32以及設置於基板支撐件32之下方以沿垂直方向移動基板支撐件32的升降器34。於此，基板支撐件32可被製造成比基板S還大，且升降器34可支撐基板支撐件32的至少一區域(如中心部)並在基板S設置於基板支撐件32上時將基板支撐件32移動至鄰近於氣體噴射單元20之處。並且，可將加熱器(未繪示)安裝於基板支撐件32中。加熱器以預設溫度產生熱而加熱基板支撐件以及設置於基板支撐件上的基板S，而使得薄膜均勻地沉積於基板S上。
氣體噴射單元20設置於腔體10的內頂側且朝基板噴射製程氣體。氣體噴射單元20可具有預設內部空間。氣體噴射單元20可具有連接於電漿產生器40的頂部以及界定有用於將製程氣體噴射到基板S上的多個噴射孔之底部。氣體噴射單元20可具有對應於基板S的外形之外形，如大致上圓形或矩形。於此，氣體噴射單元20可與腔體10的蓋體14及側牆部以預設距離相分離。
電漿產生器40可安裝於腔體10之外且具有預設內部空間。電漿產生器40的內部空間連通於腔體的處理空間。電漿產生器40接收製程氣體以在內部空間中激發製程氣體，並將受激發的製程氣體提供至氣體噴射單元20。被提供至氣體噴射單元20的受激發的製程氣體會透過噴射孔被噴射並被供應至基板S上。
線圈部52環繞電漿產生器40的內部空間之至少一部分。也就是說，線圈部52設置於電漿產生器40之外以環繞沿垂直方向延伸的電漿產生器40之內部空間的頂部。線圈部52可從射頻功率54接收電源並藉由感應耦合電漿(Inductively coupled plasma，ICP)方法在內部空間的頂部產生電漿P。於此，線圈部52可具有連接於射頻功率54的一端以及接地的另一端。
多個製程氣體供應管安裝於電漿產生器40中，且透過製程氣體供應管供應的製程氣體被引入到電漿產生器40的內部空間中。舉例來說，第一製程氣體供應管42以及第二製程氣體供應管44可安裝於電漿產生器40中。除此之外，第三製程氣體供應管46可安裝於電漿產生器40中。
第一製程氣體供應管42可安裝於電漿產生器40的頂端且將製程氣體供應至電漿產生器40的內部空間。於此，從第一製程氣體供應管42供應來的製程氣體可為含氮氣體，且含氮氣體可包含氮氣(N 2)以及氨氣(NH 3)其中至少一者。從第一製程氣體供應管42供應來的含氮氣體在受線圈部52環繞的內部空間的頂部被激發，且受激發的含氮氣體透過內部空間的底部被供應至腔體10中的處理空間。
第二製程氣體供應管44可安裝於電漿產生器40的側部且將製程氣體供應至電漿產生器40的內部空間。於此，從第二製程氣體供應管44供應來的製程氣體可為含氫氣體，且含氫氣體可包含氫氣(H 2)。第二製程氣體供應管44可設置於線圈部52的下方且將含氫氣體供應至電漿產生器40的內部空間。也就是說，第二製程氣體供應管44可將含氫氣體供應至內部空間的底部，且透過這樣的方式，第二製程氣體供應管44可在由線圈部52激發的含氮氣體被移動到腔體10的處理空間所經過的路徑上供應含氫氣體。
第三製程氣體供應管46可安裝於電漿產生器40的側部且將製程氣體供應至電漿產生器40的內部空間。從第三製程氣體供應管46供應來的製程氣體可為含氟氣體，且含氟氣體可包含氟氣(F 2)、氫氟酸氣體(HF)及三氟化氮氣體(NF 3)其中至少一者。於此，第三製程氣體供應管46可設置於第二製程氣體供應管44的下方且將含氟氣體供應至電漿產生器40的內部空間。也就是說，第三製程氣體供應管46可將含氟氣體供應至內部空間的最底部，且透過這樣的方式，第三製程氣體供應管46可在透過第二製程氣體供應管44供應的含氫氣體被移動到腔體10的處理空間所經過的路徑上供應含氟氣體。
以下，將參照圖2詳細說明根據一實施例的基板處理方法。在描述根據一示例性實施例的基板處理方法時，將省略與以上對基板處理設備進行的描述重複之描述。
圖2為呈現根據一示例性實施例的基板處理方法的示意性流程圖。
請參閱圖2，作為用於處理被裝載到腔體10中的基板S之基板處理方法的根據一示例性實施例的基板處理方法包含：將含氮氣體供應至設置於腔體10之外的電漿產生器40之內部空間的製程S100、在內部空間中激發含氮氣體的製程S200、將含氫氣體供應至內部空間的製程S300，以及將含氫氣體以及在內部空間中被激發的含氮氣體供應到基板S上的製程S400。
於此，作為用於處理被裝載到腔體10中的基板S之基板處理方法的根據一示例性實施例的基板處理方法可移除形成於基板S上的氧化物膜，即因基板暴露於大氣而形成的自然氧化物膜。
於此，可藉由將基板S裝載到腔體10的處理空間中來進行基板S的裝載。於此，被裝載到處理空間中的基板S可設置於基板支撐單元30上。於此，基板支撐單元30可包含靜電吸盤以藉由使用靜電力吸附及維持基板S，而使得基板S被設置及支撐或可藉由使用真空吸附或機械力支撐基板S，這已於上方說明過。
供應含氮氣體的製程S100將含氮氣體供應至設置於腔體10之外的電漿產生器40之內部空間。也就是說，電漿產生器40可安裝於腔體10之外且具有與腔體10的處理空間連通的預設內部空間。
係藉由從安裝於電漿產生器40的頂端之第一製程氣體供應管42將含氮氣體供應至電漿產生器40的內部空間，來進行供應含氮氣體的製程S100。於此，含氮氣體可包含氮氣(N 2)以及氨氣(NH 3)其中至少一者。
激發含氮氣體的製程S200在電漿產生器40的內部空間中激發含氮氣體。如上所述，線圈部52可設置於電漿產生器40之外以環繞沿垂直方向延伸的電漿產生器40之內部空間的頂部。因此，從第一製程氣體供應管42被供應至電漿產生器40的頂端之含氮氣體可在受線圈部52環繞的內部空間的頂部被激發以產生電漿P。透過這樣的方式，舉例來說，氮氣(N 2)可在內部空間的頂部被激發成N及N 2的離子或自由基，且氨氣(NH 3)可在內部空間的頂部被激發成N、H、NH、NH 2及NH 3的離子或自由基。
激發含氫氣體的製程S300將含氫氣體供應至電漿產生器40的內部空間。也就是說，係藉由從安裝於電漿產生器40的側部之第二製程氣體供應管44將含氫氣體供應至電漿產生器40的內部空間，來進行激發含氫氣體的製程S300。於此，含氫氣體可包含氫氣H 2。
如上所述，第二製程氣體供應管44可設置於線圈部52的下方且將含氫氣體供應至電漿產生器40的內部空間。也就是說，激發含氫氣體的製程S300可在受激發的含氮氣體被移動到腔體10中所經過的路徑上供應含氫氣體。因此，在激發含氫氣體的製程S300中被供應至內部空間中的含氫氣體的至少一部分可在受激發的含氮氣體被移動到腔體10中所經過的路徑上被激發。也就是說，至少一部分的氫氣(H 2)可藉由受激發的含氮氣體被激發成H及H 2的離子或自由基，且以上述方式被激發的含氫氣體可與受激發的含氮氣體反應而形成各種N-H鍵結。
於此，根據一示例性實施例的基板處理方法可更包含將含氟氣體供應至內部空間的製程。
供應含氟氣體的製程將含氟氣體供應至電漿產生器40的內部空間。也就是說，係藉由從安裝於電漿產生器40的側部之第三製程氣體供應管46將含氟氣體供應至電漿產生器40的內部空間，來進行供應含氟氣體的製程。於此，含氟氣體可包含氟氣(F 2)、氫氟酸氣體(HF)及三氟化氮氣體(NF 3)其中至少一者。
如上所述，第三製程氣體供應管46可設置於第二製程氣體供應管44之下方且可將含氟氣體供應至電漿產生器40的內部空間。也就是說，供應含氟氣體的製程可在含氫氣體被移動到腔體10中所經過的路徑上供應含氟氣體。因此，在供應含氟氣體的製程中被供應至內部空間中的含氟氣體之至少一部分可在至少部分被激發的含氫氣體被移動到腔體10中所經過的路徑上被激發。也就是說，至少部分的氟氣(F 2)可藉由至少部分被激發的含氫氣體而被激發成F及F 2的離子或自由基，至少部分的氫氟酸氣體(HF)可藉由至少部分被激發的含氫氣體而被激發成H及HF的離子或自由基，且至少部分的三氟化氮氣體(NF 3)可藉由至少部分被激發的含氫氣體而被激發成N、F、NF、NF 2及NF 3的離子或自由基。以上述方式被激發的含氟氣體可與被激發的含氮氣體以及含氫氣體其中至少一者反應以形成各種鍵結。
將氣體供應至基板S上的製程S400將含氫氣體以及在電漿產生器40的內部空間中被激發的含氮氣體供應至基板S上。因為電漿產生器40的內部空間連通於腔體10的處理空間，所以含氫氣體以及在電漿產生器40的內部空間中被激發的含氮氣體會被供應至氣體噴射單元20並透過噴射孔被提供至基板S上。
於此，將氣體供應至基板S上的製程S400可同時將被激發的含氮氣體以及含氫氣體供應至基板S上。並且，當更包含將含氟氣體供應至內部空間中的製程時，將氣體供應至基板S上的製程S400可同時將被激發的含氮氣體以及含氫氣體供應至基板S上。於此，因為至少部分的被激發的含氮氣體、含氫氣體以及含氟氣體可彼此反應，所以經過反應的氣體可被供應至基板S上而不是以獨立的方式被供應。
如上所述，當被激發的含氮氣體及含氫氣體或是被激發的含氮氣體、含氫氣體以及含氟氣體被供應至基板S上時，氣體會與形成在基板S上的氧化物膜反應以移除形成在基板S上的自然氧化物膜。於此，被供應至基板S上的氣體與自然氧化物膜反應時產生的水蒸氣(H 2O)以及沒有反應的殘留氣體可透過排氣單元被排放到腔體10的外部。
根據一示例性實施例的基板處理方法可藉由將含氫氣體以及在設置於腔體之外的電漿產生器中被激發的含氮氣體供應到基板上，而快速地移除形成在基板上的自然氧化物膜並減少製程時間。
並且，因為藉由使用被激發的含氮氣體供應的含氫氣體有至少一部分被激發，所以可產生與形成在基板上的自然氧化物膜反應的製程氣體，以有效地移除形成在基板上的自然氧化物膜。
雖然已描述本發明的實施例，但應理解的是，本發明不應以這些實施例為限，本領域具通常知識者當可在以下所請求的本發明之精神以及範圍內進行各種改變及修改。因此，應理解的是，本發明的實施例之簡單變化可屬於本發明的技術精神。
10:腔體 12:本體 14:蓋體 20:氣體噴射單元 30:基板支撐單元 32:基板支撐件 34:升降器 40:電漿產生器 42:第一製程氣體供應管 44:第二製程氣體供應管 46:第三製程氣體供應管 52:線圈部 54:射頻功率 S:基板 P:電漿 S100,S200,S300,S400:製程
能從以下敘述及相關圖式更詳細地理解示例性實施例，於圖式中： 圖1為繪示根據一示例性實施例的基板處理設備之示意圖。 圖2為呈現根據一示例性實施例的基板處理方法的示意性流程圖。
10:腔體
12:本體
14:蓋體
20:氣體噴射單元
30:基板支撐單元
32:基板支撐件
34:升降器
40:電漿產生器
42:第一製程氣體供應管
44:第二製程氣體供應管
46:第三製程氣體供應管
52:線圈部
54:射頻功率
S:基板
P:電漿

Claims (10)

  1. 一種基板處理方法，處理被裝載到一腔體中的一基板，該基板處理方法包含：將一含氮氣體供應到設置於該腔體之外的一電漿產生器的一內部空間；在該內部空間中激發該含氮氣體；將一含氫氣體供應至該內部空間；以及將該含氫氣體以及在該內部空間中被激發的該含氮氣體供應至該基板上。
  2. 如請求項1所述之基板處理方法，其中該含氮氣體包含氮氣(N 2)以及氨氣(NH 3)其中至少一者。
  3. 如請求項1所述之基板處理方法，其中該含氫氣體包含氫氣(H 2)。
  4. 如請求項1所述之基板處理方法，其中該含氫氣體的供應為將該含氫氣體供應至被激發的該含氮氣體被移動到該腔體中所經過的路徑上。
  5. 如請求項1所述之基板處理方法，其中被供應至該內部空間的該含氫氣體至少有部分於被激發的該含氮氣體被移動到該腔體中所經過的路徑上被激發。
  6. 如請求項1所述之基板處理方法，其中將氣體供應到該基板上為將被激發的該含氮氣體以及該含氫氣體供應至該基板上。
  7. 如請求項1所述之基板處理方法，更包含使該含氮氣體以及該含氫氣體能與形成在該基板上的一氧化物膜反應以移除該氧化物膜。
  8. 如請求項1所述之基板處理方法，更包含將一含氟氣體供應至該內部空間。
  9. 如請求項8所述之基板處理方法，其中該含氟氣體包含氟氣(F 2)、氫氟酸氣體(HF)及三氟化氮氣體(NF 3)其中至少一者。
  10. 如請求項8所述之基板處理方法，其中該含氟氣體的供應為將該含氟氣體供應至該含氫氣體被移動到該腔體所經過的路徑上。
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