TWI771102B - 基板處理方法、使用該方法的基板處理裝置及半導體器件製造方法 - Google Patents

基板處理方法、使用該方法的基板處理裝置及半導體器件製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種利用基板處理裝置的基板處理方法，所述基板處理裝置包括：腔室，形成用於處理基板的處理空間；基板支撐部，設置在腔室，以支撐基板；氣體噴射部，設置在基板支撐部上部，以噴射用於執行製程的氣體；排氣部，排放處理空間的氣體，並包括用於控制壓力的閥門；加熱器，設置在腔室的外側；所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟，其中，所述變壓步驟包括：增壓步驟，向處理空間注入製程氣體，將腔室的內部壓力從第一壓力增壓至高於常壓的第二壓力；降壓步驟，將腔室的內部壓力從第二壓力降壓至第三壓力；其中，降壓步驟中的製程氣體的供應量小於增壓步驟的製程氣體的供應量，所述第三壓力為常壓。

Description

基板處理方法、使用該方法的基板處理裝置及半導體器件製造方法
本發明涉及基板處理方法，更詳細地說，涉及在用於改善薄膜特性的變壓製程中調節降壓步驟的製程氣體流量的基板處理方法、使用該基板處理方法的基板處理裝置及半導體器件製造方法。
半導體、LCD基板、OLED基板等器件通過包含一個以上的沉積製程及蝕刻製程等半導體製程製造而成。
尤其是，半導體器件可通過沉積製程在基板表面形成薄膜以形成電路圖案等，這可通過CVD、PVD、ALD等各種半導體製程執行。
另一方面，通過沉積製程在基板形成薄膜之後（例如專利文獻1），可執行在密封的腔室反復增壓及降壓以清除薄膜內的雜質及改善薄膜特性的基板處理製程。
然而，在如上所述的基板處理製程中，不僅是增壓腔室內部壓力的步驟，在降壓步驟也執行對腔室內部持續供應製程氣體及排放氣體，從而增加了用以處理排放的製程氣體的洗滌器的容量，並且也增加了製程氣體使用量，因此存在提高基板處理成本的問題。
《專利文獻1》 KR10-2020-0006422 A
《要解決的問題》
本發明的目的在於提供一種基板處理方法及半導體製造方法，以解決如上所述的問題，在製造過程中對腔室執行增壓和降壓的製程時，減少在降壓步驟供應的製程氣體的流量，進而改善薄膜的面電阻，減少洗滌器處理容量負擔及製程氣體用量，因此可明顯降低基板處理成本。 《解決問題的手段》
本發明的目的是為了解決如上所述問題的而提出的，本發明提供一種基板處理方法，其利用基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：一腔室，形成用於處理一基板的一處理空間；一基板支撐部，設置在所述腔室，以支撐所述基板；一氣體噴射部，設置在所述基板支撐部的上部，以噴射用於執行製程的氣體；以及一排氣部，用於排放所述處理空間的氣體，並包括用於控制壓力的閥門；其中：所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟，其中，所述變壓步驟包括：一增壓步驟，向所述處理空間注入一製程氣體，將所述腔室的內部壓力從一第一壓力增壓至高於常壓的一第二壓力；以及一 降壓步驟，將所述腔室的內部壓力從所述第二壓力降壓至一第三壓力，其中，所述降壓步驟中的所述製程氣體的供應量小於所述增壓步驟的所述製程氣體的供應量，所述第三壓力為常壓。
另外，本發明提供一種基板處理方法，其利用基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：一腔室，形成用於處理一基板的處理空間；一基板支撐部，設置在所述腔室，以支撐所述基板；一氣體噴射部，設置在所述基板支撐部的上部，以噴射用於執行製程的氣體；以及一排氣部，用於排放所述處理空間的氣體，並包括用於控制壓力的閥門；其中，所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟，所述變壓步驟包括：一增壓步驟，向所述處理空間注入一製程氣體，將所述腔室的內部壓力從一第一壓力增壓至高於常壓的一第二壓力；以及一降壓步驟，將所述腔室的內部壓力從所述第二壓力降壓至一第三壓力，其中，所述降壓步驟中的所述製程氣體的供應量小於所述增壓步驟的所述製程氣體的供應量，所述第三壓力小於常壓。
所述降壓步驟包括：一第一降壓步驟，將所述腔室的內部壓力從所述第二壓力降壓至所述常壓；以及一第二降壓步驟，將所述腔室的內部壓力從所述常壓降壓至低於所述常壓的所述第三壓力，其中，所述第二降壓步驟利用一真空泵調節所述腔室的內部壓力。
所述降壓步驟為，在所述第一降壓步驟的內部壓力達到常壓轉換為所述第二降壓步驟之前包括一常壓保持步驟，所述常壓保持步驟將所述腔室的內部壓力以所述常壓保持一預設的時間。
本發明的基板處理方法為，在所述增壓步驟達到所述第二壓力轉換為所述降壓步驟之前包括一壓力保持步驟，所述壓力保持步驟將所述腔室的內部壓力以所述第二壓力保持一預設的時間。
所述降壓步驟為，切斷向所述處理空間供應所述製程氣體，並排放氣體，以降低所述腔室內部的壓力。
所述壓力保持步驟中的所述製程氣體的供應量小於所述增壓步驟中的所述製程氣體的供應量。
在所述基板形成的薄膜可使用Ti、TiN、W及WN中的任意一種來構成。
所述製程氣體可以是H2 、D2 及NH3 中的任意一種或者這些的組合。
所述變壓步驟可在400℃至800℃的溫度下執行。
本發明的基板處理裝置，執行請求項1至4中任意一項的基板處理方法，包括一氣體公用設備，用於控制所述處理空間的壓力，以執行所述變壓步驟。
另外，本發明提供一種基板處理方法，其利用一基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：一腔室，形成用於處理一基板的處理空間；一基板支撐部，設置在所述腔室，以支撐所述基板；一氣體噴射部，設置在所述基板支撐部的上部，以噴射用於執行製程的氣體；以及一排氣部，排放所述處理空間的氣體，並包括用於控制壓力的閥門，其中，所述腔室包括：一外管，在其內部形成保護空間，並在其下部形成有一第一入口；以及一內管，在其內部形成所述處理空間，在其下部形成有一第二入口，並且其一部分容納於所述外管，形成所述第二入口的部分向所述外管外側凸出；其中，所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟，所述變壓步驟包括：一增壓步驟，向所述處理空間注入一製程氣體，將所述內管的內部壓力從一第一壓力增壓至高於常壓的一第二壓力；以及一降壓步驟，將所述內管的內部壓力從所述第二壓力降壓至一第三壓力；其中，在所述降壓步驟中向所述內管供應的所述製程氣體的供應量小於在所述增壓步驟中向所述內管供應的所述製程氣體的供應量，所述第三壓力為常壓。
另外，本發明提供一種基板處理方法，其利用基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：一腔室，形成用於處理一基板的處理空間；一基板支撐部，設置在所述腔室，以支撐所述基板；一氣體噴射部，設置在所述基板支撐部的上部，以噴射用於執行製程的氣體；以及一排氣部，排放所述處理空間的氣體，並包括用於控制壓力的閥門；其中，所述腔室包括：一外管，在其內部形成保護空間，並在其下部形成有一第一入口；以及一內管，在其內部形成具有內部壓力的所述處理空間，在其下部形成有一第二入口，並且其一部分容納於所述外管，形成所述第二入口的部分向所述外管外側凸出。所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟，所述變壓步驟包括：一增壓步驟，向所述處理空間注入一製程氣體，將所述內管的內部壓力從一第一壓力增壓至高於常壓的一第二壓力；以及一降壓步驟，將所述內管的內部壓力從所述第二壓力降壓至一第三壓力，其中，在所述降壓步驟中向所述內管供應的所述製程氣體的供應量小於在所述增壓步驟中向所述內管供應的所述製程氣體的供應量，所述第三壓力小於常壓。
所述降壓步驟包括：一第一降壓步驟，將所述內管的內部壓力從所述第二壓力降壓至常壓；以及一第二降壓步驟，將所述內管的內部壓力從常壓降壓至低於常壓的所述第三壓力，其中，所述第二降壓步驟利用一真空泵調節所述內管的內部壓力。
所述降壓步驟為在所述第一降壓步驟的內部壓力達到常壓轉換為所述第二降壓步驟之前包括一常壓保持步驟，所述常壓保持步驟將所述內管的內部壓力以常壓保持一預設的時間。
本發明的基板處理方法為，在所述增壓步驟的內部壓力達到所述第二壓力轉換為所述降壓步驟之前包括一壓力保持步驟，所述壓力保持步驟為將所述內管的一第一內部壓力以所述第二壓力保持一預設的時間。
所述降壓步驟為，切斷向所述處理空間供應所述製程氣體，並排放氣體，以降低所述內管的內部壓力。
在所述壓力保持步驟中向所述內管供應的所述製程氣體的供應量小於在所述增壓步驟中向所述內管供應的所述製程氣體的供應量。
在所述基板形成的薄膜可使用Ti、TiN、W及WN中的任意一種來構成。
所述製程氣體可以是H2 、D2 及NH3 中的任意一種或者這些的組合。
所述變壓步驟可在400℃至800℃的溫度下執行。
本發明的基板處理裝置，用於執行請求項12至15中任意一項的基板處理方法，可包括：一外歧管，支撐所述外管的下部，形成與所述保護空間連接的一第一內部空間，在側壁周圍形成有一外供氣口及一外排氣口；一內歧管，支撐所述內管的下部，形成與所述保護空間連接的一第二內部空間，並且在側壁周圍形成有一內供氣口及一內排氣口；以及一氣體公用設備，分別控制所述處理空間及保護空間的壓力，以執行所述變壓步驟。
本發明的半導體器件製造方法，包括：一沉積步驟，在表面形成薄膜；以及一基板處理步驟，在執行所述沉積步驟之後改善薄膜特性；所述基板處理步驟執行一次以上，並且通過請求項1至4及12至15中任意一項所述的基板處理方法執行。 《發明的效果》
本發明的基板處理方法為，在製造過程中對腔室內部執行增壓和降壓的製程時，減少在降壓步驟中向處理空間供應製程氣體的供應量，將腔室內部的壓力降壓至低於第二壓力的第三壓力，進而具有可明顯節省洗滌器處理容量和製程氣體用量成本的優點。
另外，本發明的基板處理方法為，在製造過程中對腔室內部執行增壓和降壓的製程時在降壓步驟中切斷向處理空間供應製程氣體，並且排放處理空間的製程氣體，將腔室的內部壓力降壓至低於第二壓力的第三壓力，進而具有可更加節省洗滌器處理容量和製程氣體用量成本的優點。
另外，本發明的基板處理方法為，在降壓步驟中切斷供應或者供應少量的製程氣體，進而完全排放殘留於腔室內部的氣體，因此具有有效移動殘留於基板的雜質的優點。
另外，本發明的基板處理方法為，在降壓步驟中切斷供應或者供應少量的製程氣體，進而具有相比於以往可向外部排放更多量的腔室內的雜質。
另外，本發明的基板處理方法為，在降壓步驟中切斷供應或者供應少量的製程氣體，可向外部排放更多量的薄膜內的雜質，進而降低薄膜內面的電阻，具有可改善薄膜特性的優點。
以下，參照附圖說明本發明的基板處理方法。本發明的基板處理方法係利用基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：腔室10，形成用於處理基板的處理空間S；基板支撐部，設置在所述腔室10以支撐基板1；氣體噴射部，設置在所述基板支撐部上部，以噴射用於執行製程的氣體；排氣部，排放所述處理空間S的氣體，並包括用於控制壓力的閥門。所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟S1，其中，所述變壓步驟S1包括：增壓步驟S10，向所述處理空間S注入製程氣體，以將所述腔室10的內部壓力從第一壓力Pi 增壓至高於常壓的第二壓力Ph ；降壓步驟S30，將所述腔室10的內部壓力從所述第二壓力Ph 降壓至第三壓力Pf 。
在此，基板1為通過半導體製程製造的LCD基板、OLED基板等的器件的基板，可以是增加薄膜沉積製程及用於改善薄膜特性的基板處理製程而構成的基板，也可以是任何一種基板。
尤其是，所述基板1可以是要求在通過沉積製程在表面形成薄膜之後改善薄膜特性的基板，也可以是任何一種基板。
另外，在所述基板1形成的薄膜的種類可以是各種各樣的，例如，在包含金屬的薄膜的情況下，可包含Ti、TiN、W、WN及Ru等。
在此，所述薄膜可通過PVD、CVD、PECVD、ALD等各種沉積製程執行，較佳為，可利用ALD製程執行。
另一方面，對於供應於所述處理空間S的製程氣體的種類沒有限制，可以是根據基板及在基板表面形成的薄膜的物理性質通過改變壓力可改善薄膜特性的製程氣體，也可以是任何一種製程氣體。
作為一示例，在所述基板及在所述基板表面形成的薄膜可包含可通過本發明的基板處理方法清除的雜質，較佳為供應可通過本發明的基板處理方法清除雜質的製程氣體。
例如，供應於所述處理空間S的製程氣體可使用各種種類的氣體。例如，製程氣體可以是包含H2 、D2 及NH3 的氣體，可以是含氫的氣體，也可以是任何一種氣體。
在此，包含所述金屬的薄膜可以是包含Ti、TiN、W、WN、Ru等各種金屬的薄膜。
另外，對於所述預先設定的溫度，可根據薄膜特性改善條件、薄膜及製程氣體的種類進行各種改變。
例如，利用ALD方式沉積的TiN薄膜的情況下，製程溫度可設定為400℃至800℃，較佳為，可設定為550℃。
另一方面，本發明的基板處理方法可通過如上所述的製程條件執行，用於執行該基板處理方法的基板處理裝置可由形成密封的處理空間S的腔室10構成。
所述腔室10可具有單晶片式結構或者批量式結構等各種結構，在批量式結構中可具有單管或者雙重管等各種結構。
例如，如圖2a至圖2b所示，所述腔室10可具有單晶片式結構，但是如圖3a至圖3b所示，在執行變壓製程的本發明的基板處理方法較佳具有批量式雙重管結構。
具體地說，如圖3a至圖3b所示，具有批量式雙重管結構的腔室10可包括：外管11，在內部形成保護空間，並在下部形成有第一入口；內管12，在內部形成處理空間S，在下部形成第二入口，而且一部分容納於所述外管11，形成有所述第二入口的部分向所述外管11外側凸出。
在此，所述外管11不使內管12直接暴露在外部環境，進而可防止因為外部環境而損壞內管12，即使內管12因為不明原因而受損，也將由內管12引起的損壞範圍限於外管11內部，因此具有可確保基板處理裝置的可靠性的優點。
尤其是，由內管12及外管11構成的腔室10為對應於伴隨後述的製程條件（例如內管12高於常壓的壓力及低於常壓的真空壓等的壓力變化）來改變外管11的內部壓力，進而能夠更加穩定地執行本發明的基板處理方法。
例如，在執行變壓步驟S1時，若內管12的內部壓力低於常壓，則控制所述外管11的內部壓力低於常壓且高於處理空間S的壓力，或者可恆定地保持常壓。
另外，在內管12的內部壓力高於常壓的情況下，可控制所述外管11的內部壓力高於所述內管12的內部壓力。
另一方面，所述基板處理裝置可包括氣體公用設備，所述氣體公用設備控制所述處理空間S的壓力，進而能夠執行所述變壓步驟S1。
亦即，所述氣體公用設備控制供氣部及排氣部以調節供氣量和排氣量，進而可執行所述變壓步驟S1。
此時，在所述腔室10由內管12及外管11構成的情況下，所述氣體公用設備當然可分別控制所述處理空間S和保護空間的壓力。
另一方面，在所述腔室10的外部還可設置加熱器（圖未顯示）。
以下，本發明的變壓製程為在單管結構中調節腔室10的內部壓力，以及在雙重管結構中調節內管12的內部壓力；以下舉例係說明腔室10，但是這包含在雙重結構中調節內管12的內部壓力的含義。
本發明的基板處理方法包括變壓步驟S1，所述變壓步驟S1包括增壓步驟S10及降壓步驟S30，所述變壓步驟S1可反復一次以上。
在此，如圖1a和圖1c所示，所述增壓步驟S10為注入製程氣體將所述腔室10的內部壓力從第一壓力Pi 增壓至第二壓力Ph 的步驟，可在不同的時間t及壓力P下執行。
具體地說，所述增壓步驟S10為，通過供應製程氣體及調節排氣閥門將處理空間S的內部壓力從第一壓力Pi 提高至第二壓力Ph ，是為了執行後述的降壓步驟S30而提高壓力的步驟。
在此，所述增壓步驟S10可通過控制對處理空間S供應製程氣體及排氣來執行。
亦即，所述增壓步驟S10能夠以提高處理空間S的壓力（亦即以增加製程氣體的滯留量的方向）控制製程氣體的供應及排放來執行。
作為一示例，所述增壓步驟S10在切斷排氣的狀態下保持恆定的製程氣體的供應量M1，或者也可以在達到第二壓力Ph 的同時隨時間減少製程氣體的供應量M1。
另外，在所述增壓步驟S10中的製程氣體的供應量M1的變化可隨著時間連續性或者分階段（亦即，不連續）變化。
所述第一壓力Pi 在執行本發明的基板處理方法時作為初始壓力，可設定為各種不同壓力，設定為低於第二壓力Ph 的壓力。
圖1a至圖1c所示，所述降壓步驟S30為，將腔室10的內部壓力從所述第二壓力Ph 降低至第三壓力Pf 的步驟，能夠以各種不同的時間t及壓力P執行。
具體地說，所述降壓步驟S30是通過供應製程氣體及調節排氣閥門將處理空間S內部的壓力從第二壓力Ph 降壓至第三壓力Pf 的步驟。
在此，所述降壓步驟S30可通過控制對處理空間S供應製程氣體及排氣來執行。
亦即，所述降壓步驟S30為，以降低處理空間S的壓力（亦即以減少製程氣體的滯留量的方向）控制製程氣體的供應及排氣來執行。
作為一示例，所述降壓步驟S30為，保持恆定的製程氣體的供應量M3的同時將製程氣體排氣量大於製程氣體的供應量M3，或者在切斷製程氣體的供應的狀態下保持恆定的製程氣體排氣量，進而可降低處理空間S的壓力。
另外，在所述降壓步驟S30中的製程氣體的供應量M3的變化可隨著時間而連續性或者分階段（亦即，不連續）變化。
另一方面，所述降壓步驟S30中，所述第三壓力Pf 可以是與常壓相同的壓力，可以是低於常壓的壓力。
在所述第三壓力Pf 為與常壓相同的壓力的情況下，所述降壓步驟S30通過自然排氣（有害氣體結合洗滌器的情況下）可降低壓力。
在所述第三壓力Pf 為低於常壓的壓力的情況下，所述降壓步驟S30可利用真空泵（有害氣體結合洗滌器的情況下）調節所述腔室10的內部壓力。
亦即，所述降壓步驟S30包括：第一降壓步驟S31，將所述腔室10的內部壓力從所述第二壓力Ph 降壓至常壓；第二降壓步驟S33，將所述腔室10的內部壓力從常壓降壓至低於常壓的所述第三壓力Pf ；在所述第二降壓步驟S33中可利用真空泵（有害氣體結合洗滌器的情況下）調節所述腔室10的內部壓力。
另一方面，如圖1c所示，所述降壓步驟S30為在第一降壓步驟S31與所述第二降壓步驟S33之間可包括常壓保持步驟S32，所述常壓保持步驟S32將所述腔室10的內部壓力以常壓保持一預設的時間。
所述常壓保持步驟S32為，在具有高於常壓的內部壓力的第一降壓步驟S31轉換為具有低於常壓的內部壓力的第二降壓步驟S33之前以常壓保持一預設的時間的步驟，可將在排放H2 等製程氣體時一次性排放高濃度的製程氣體而引起的爆炸或者起火等的危險最小化。
另一方面，在所述變壓步驟S1中，在從所述增壓步驟S10轉換為所述降壓步驟S30之前可包括以第二壓力Ph 保持一預設的時間的壓力保持步驟S20。
如圖1b至圖1c所示，所述壓力保持步驟S20為，將腔室10的內部壓力以第二壓力Ph 保持一預設的時間的步驟，能夠以各種不同的時間t及壓力P執行。
具體地說，所述壓力保持步驟S20是通過供應製程氣體及調節排氣閥將處理空間S內部的壓力保持在第二壓力Ph 的步驟。
在此，所述壓力保持步驟S20可通過控制對處理空間S供應製程氣體及排氣來執行。
亦即，所述壓力保持步驟S20是以保持處理空間S的壓力（亦即以恆定地保持製程氣體的滯留量的方向）控制製程氣體的供應及排氣來執行。
另外，所述壓力保持步驟S20是為了保持第二壓力Ph 而控制製程氣體的供應及排氣，以及保持恆定的製程氣體的供應量M2（理想地控制供應及排氣比例）的同時執行，或者可隨著時間細微改變製程氣體的供應量M2。
作為一示例，所述壓力保持步驟S20中的製程氣體的供應量M2可與增壓步驟S10中的製程氣體的供應量M1相同，但是較佳為小於增壓步驟S10中的製程氣體的供應量M1，其有助於節省洗滌器處理容量和使用製程氣體的成本。
另外，在所述壓力保持步驟S20中的製程氣體的供應量M2的變化可隨著時間連續性或者分階段（亦即，不連續）變化。
另一方面，在所述壓力保持步驟S20中對於所述第二壓力Ph 可根據薄膜特性改善條件進行各種設定，較佳為大於常壓的情況。
例如，所述第二壓力Ph 可設定在1atm至30atm，在處理TiN薄膜時可以是2atm。
然後，所述壓力保持步驟S20的執行時間可根據薄膜特性改善條件來設定。
另一方面，在所述降壓步驟S30中，為了將腔室10內部的壓力降低至低於第二壓力Ph 的第三壓力Pf ，可減少向處理空間S供應製程氣體的供應量M3，較佳為可切斷製程氣體供應。
具體地說，所述降壓步驟S30中的製程氣體的供應量M3可小於增壓步驟S10及壓力保持步驟S20中的製程氣體的供應量M1、M2中的至少任意一個。
更具體地說，所述降壓步驟S30中的製程氣體的供應量M3可為在增壓步驟S10中的製程氣體的供應量M1的30%以下。
此時，更佳為，在降壓步驟S30切斷製程氣體的供應，以使所述降壓步驟S30中的製程氣體的供應量M1達到0L來執行製程。
如上所述，通過在降壓步驟S30中減少製程氣體的供應量M3來減少氣體使用量及處理氣體洗滌器的容量，具有節省基板處理成本的優點。
另一方面，執行所述變壓步驟S1，可排放薄膜內的雜質，或者可改善組成、顆粒大小等薄膜特性。
具體地說，在所述增壓步驟S10及壓力保持步驟S20中，在增壓的同時供應用於清除薄膜內的雜質的反應性製程氣體，進而也可深入地滲透至具有高縱橫比（high aspect ratio）的薄膜內部。
藉此，相比於在常壓下供應反應性製程氣體的情況，能夠與薄膜內部的更多雜質結合。
在所述降壓步驟S30中，可執行向薄膜外部排放（Out diffusion）在增壓步驟S10及壓力保持步驟S20中與薄膜內的雜質結合的製程氣體原子的過程。
具體地說，在所述降壓步驟S30中，通過向外部排放處理空間S內的氣體，可向外部排放與薄膜內的雜質結合的製程氣體原子。
但是，如圖2a和圖3a所示，以往在降壓步驟S30中也供應氣體，因此在降壓步驟S30中排放氣體時殘留於處理空間S內的氣體未完全排放，因此存在無法有效排放薄膜內的雜質（△）的問題。
據此，本發明為，相比於以往在所述降壓步驟S30中更加減少製程氣體的供應量M3，進而可使處理空間S內的氣體最大限度地完全排放。
亦即，本發明為，在所述降壓步驟S30中切斷對所述處理空間S供應製程氣體並排放氣體，或者將所述降壓步驟S30中的所述氣體供應量M3以少於在增壓步驟S10或者在所述壓力保持步驟S20中供應的氣體供應量M1、M2的量供應。
作為一示例，如圖2b和圖3b所示，在降壓步驟S30中切斷製程氣體的供應，以使殘留於腔室10內部的氣體完全排放，進而有效排放薄膜內的雜質△。
通過在如上所述的降壓步驟S30中控制氣體供應量M3來減少薄膜內的雜質△的量，進而降低薄膜的面電阻，據此可確認到改善薄膜特性。
另一方面，如圖4所示，通過實驗確認到了與上述相關的定量的效果。
在圖4顯示的所述實驗的實施例為利用H2 製程氣體在TiN薄膜排放薄膜內的雜質的製程，其在600℃的溫度下在1atm至2atm的變壓製程中執行。
此時，所述增壓步驟S10及所述壓力保持步驟S20的製程氣體的供應量M1、M2固定為40L，在所述降壓步驟S30中只改變製程氣體的供應量M3。
具體地說，實施例1為在所述降壓步驟S30中將製程氣體的供應量M3設定為20L，在該情況下，面電阻從101.7Ω/sq降低至89.94Ω/sq左右，進而在所述降壓步驟S30之後降低約12%。
實施例2為，在所述降壓步驟S30中將製程氣體的供應量M3設定為10L，在該情況下面電阻從101.34Ω/sq降低至88.24Ω/sq，進而在所述降壓步驟S30之後降低約13%。
實施例3為，在所述降壓步驟S30中切斷製程氣體的供應，將製程氣體的供應量M3設定為0L，在該情況下，面電阻從102.05Ω/sq降低至87.09Ω/sq，進而在所述降壓步驟S30之後降低約15%。
綜上所述，考慮通過將所述降壓步驟S30中的製程氣體的供應量M3分別變更為20L、10L及0L，所述降壓步驟S30之後的薄膜的面電阻降低12%、13%及15%左右的傾向時，所述降壓步驟S30中的製程氣體的供應量M3越少則清除越多的薄膜內的雜質，據此可定量地確認到面電阻改善。
另一方面，作為包含在表面形成薄膜的沉積步驟和在執行所述沉積步驟之後改善薄膜特性的基板處理步驟的半導體製造方法，所述基板處理步驟執行一次以上，可通過如上所述的基板處理方法執行。
以上，僅是可由本發明實現的較佳實施例的一部分的相關說明，眾所周知，不得由上述的實施限定本發明的範圍，以上說明的本發明的技術思想及其根本的技術思想全部包括在本發明的範圍內。
1:基板 10:腔室 11:外管 12:內管 S:處理空間 S1:變壓步驟 S10:增壓步驟 S20:壓力保持步驟 S30:降壓步驟 S31:第一降壓步驟 S32:常壓保持步驟 S33:第二降壓步驟 P:壓力 Pi :第一壓力 Ph :第二壓力 Pf :第三壓力 t:時間
圖1a是顯示根據本發明的基板處理方法之執行對比製程執行時間的腔室內部壓力變化的曲線圖； 圖1b為圖1a的基板處理方法的變化例，是顯示對比製程執行時間的腔室內部壓力變化的曲線圖； 圖1c為圖1a的基板處理方法的變化例，是顯示對比製程執行時間的腔室內部壓力變化的曲線圖； 圖2a是顯示在單晶片式腔室結構中通過以往的基板處理方法在降壓步驟中持續供應製程氣體以清除薄膜內的雜質的概念圖； 圖2b是顯示通過本發明的基板處理方法在降壓步驟中切斷製程氣體的供應以清除薄膜內的雜質的概念圖； 圖3a顯示在批量式雙重管腔室結構中通過以往的基板處理方法在降壓步驟中持續供應製程氣體以清除薄膜內的雜質的概念圖； 圖3b是顯示在批量式雙重管腔室結構中通過本發明的基板處理方法在降壓步驟中切斷製程氣體的供應以清除薄膜內的雜質的概念圖；以及 圖4是顯示通過本發明的基板處理方法形成的薄膜的面電阻降低效果的圖表。
S1:變壓步驟
S10:增壓步驟
S20:壓力保持步驟
S30:降壓步驟
S31:第一降壓步驟
S32:常壓保持步驟
S33:第二降壓步驟
P:壓力
Pi :第一壓力
Ph :第二壓力
Pf :第三壓力
t:時間

Claims (23)

  1. 一種基板處理方法，利用一基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：一腔室(10)，形成用於處理一基板(1)的一處理空間(S)；一基板支撐部，設置在所述腔室(10)，以支撐所述基板(1)；一氣體噴射部，設置在所述基板支撐部的上部，以噴射用於執行製程的氣體；以及一排氣部，用於排放所述處理空間(S)的氣體，並包括用於控制壓力的閥門；其特徵在於：所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟(S1)，其中，所述變壓步驟(S1)包括：一增壓步驟(S10)，向所述處理空間(S)注入一製程氣體，將所述腔室(10)的內部壓力從一第一壓力(Pi)增壓至高於常壓的一第二壓力(Ph)；以及一降壓步驟(S30)，將所述腔室(10)的內部壓力從所述第二壓力(Ph)降壓至一第三壓力(Pf)而執行基板處理，其中，所述降壓步驟(S30)中的所述製程氣體的供應量(M3)小於所述增壓步驟(S10)的所述製程氣體的供應量(M1)，所述第三壓力(Pf)為常壓。
  2. 一種基板處理方法，其利用一基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：一腔室(10)，形成用於處理一基板(1)的處理空間(S)；一基板支撐部，設置在所述腔室(10)，以支撐所述基板(1)；一氣體噴射部，設置在所述基板支撐部的上部，以噴射用於執行製程的氣體；以及一排氣部，用於排放所述處理空間(S)的氣體，並包括用於控制壓力的閥門；其特徵在於：所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟(S1)，所述變壓步驟(S1)包括：一增壓步驟(S10)，向所述處理空間(S)注入一製程氣體，將所述腔室(10)的內部壓力從一第一壓力(Pi)增壓至高於常壓的一第二壓力(Ph)；以及 一降壓步驟(S30)，將所述腔室(10)的內部壓力從所述第二壓力(Ph)降壓至一第三壓力(Pf)而執行基板處理，其中，所述降壓步驟(S30)中的所述製程氣體的供應量(M3)小於所述增壓步驟(S10)的所述製程氣體的供應量(M1)，所述第三壓力(Pf)小於常壓。
  3. 根據請求項2所述的基板處理方法，其中，所述降壓步驟(S30)包括：一第一降壓步驟(S31)，將所述腔室(10)的內部壓力從所述第二壓力(Ph)降壓至所述常壓；以及一第二降壓步驟(S33)，將所述腔室(10)的內部壓力從所述常壓降壓至低於所述常壓的所述第三壓力(Pf)，其中，所述第二降壓步驟(S33)利用一真空泵調節所述腔室(10)的內部壓力。
  4. 根據請求項3所述的基板處理方法，其中，所述降壓步驟(S30)為，在所述第一降壓步驟(S31)的內部壓力達到常壓轉換為所述第二降壓步驟(S33)之前包括一常壓保持步驟(S32)，所述常壓保持步驟(S32)將所述腔室(10)的內部壓力以所述常壓保持一預設的時間。
  5. 根據請求項1至4中任意一項所述的基板處理方法，其中，在所述增壓步驟(S10)達到所述第二壓力(Ph)轉換為所述降壓步驟(S30)之前包括一壓力保持步驟(S20)，所述壓力保持步驟(S20)將所述腔室(10)的內部壓力以所述第二壓力(Ph)保持一預設的時間。
  6. 根據請求項1至4中任意一項所述的基板處理方法，其中，所述降壓步驟(S30)為，切斷向所述處理空間(S)供應所述製程氣體，並排放氣體，以降低所述腔室(10)內部的壓力。
  7. 根據請求項5所述的基板處理方法，其中，所述壓力保持步驟(S20)中的所述製程氣體的供應量(M2)小於所述增壓步驟(S10)中的所述製程氣體的供應量(M1)。
  8. 根據請求項1至4中任意一項所述的基板處理方法，其中，在所述基板(1)形成的薄膜為使用Ti、TiN、W及WN中的任意一種來構成。
  9. 根據請求項1至4中任意一項所述的基板處理方法，其中，所述製程氣體為H2、D2及NH3中的任意一種或者這些的組合。
  10. 根據請求項1至4中任意一項所述的基板處理方法，其中，所述變壓步驟(S1)在400℃至800℃的溫度下執行。
  11. 一種基板處理裝置，用於執行請求項1至4中任意一項所述的基板處理方法，包括：一氣體公用設備，用於控制所述處理空間(S)的壓力，以執行所述變壓步驟(S1)。
  12. 一種基板處理方法，利用一基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：一腔室(10)，形成用於處理一基板(1)的處理空間(S)；一基板支撐部，設置在所述腔室(10)，以支撐所述基板(1)；一氣體噴射部，設置在所述基板支撐部的上部，以噴射用於執行製程的氣體；以及一排氣部，排放所述處理空間(S)的氣體，並且包括用於控制壓力的閥門，其中，所述腔室(10)包括：一外管(11)，在其內部形成保護空間，並在其下部形成有一第一入口；以及一內管(12)，在其內部形成所述處理空間(S)，在其下部形成有一第二入口，並且其一部分容納於所述外管(11)，形成所述第二入口的部分向所述外管(11)外側凸出；其特徵在於：所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟(S1)，所述變壓步驟(S1)包括：一增壓步驟(S10)，向所述處理空間(S)注入一製程氣體，將所述內管(12)的內部壓力從一第一壓力(Pi)增壓至高於常壓的一第二壓力(Ph)；以及一降壓步驟(S30)，將所述內管(12)的內部壓力從所述第二壓力(Ph)降壓至一第三壓力(Pf)而執行基板處理，其中，在所述降壓步驟(S30)中向所述內管(12)供應的所述製程氣體的供應量 (M3)小於在所述增壓步驟(S10)中向所述內管(12)供應的所述製程氣體的供應量(M1)，所述第三壓力(Pf)為常壓。
  13. 一種基板處理方法，其利用一基板處理裝置，所述基板處理裝置包括：一腔室(10)，形成用於處理一基板(1)的處理空間(S)；一基板支撐部，設置在所述腔室(10)，以支撐所述基板(1)；一氣體噴射部，設置在所述基板支撐部的上部，以噴射用於執行製程的氣體；以及一排氣部，排放所述處理空間(S)的氣體，並包括用於控制壓力的閥門；其中，所述腔室(10)包括：一外管(11)，在其內部形成保護空間，並在其下部形成有一第一入口；以及一內管(12)，在其內部形成具有內部壓力的所述處理空間(S)，在其下部形成有一第二入口，並且其一部分容納於所述外管(11)，形成所述第二入口的部分向所述外管(11)外側凸出；其特徵在於：所述基板處理方法包括反復一次以上的變壓步驟(S1)，所述變壓步驟(S1)包括：一增壓步驟(S10)，向所述處理空間(S)注入一製程氣體，將所述內管(12)的內部壓力從一第一壓力(Pi)增壓至高於常壓的一第二壓力(Ph)；以及一降壓步驟(S30)，將所述內管(12)的內部壓力從所述第二壓力(Ph)降壓至一第三壓力(Pf)而執行基板處理，其中，在所述降壓步驟(S30)中向所述內管(12)供應的所述製程氣體的供應量(M3)小於在所述增壓步驟(S10)中向所述內管(12)供應的所述製程氣體的供應量(M1)，所述第三壓力(Pf)小於常壓。
  14. 根據請求項13所述的基板處理方法，其中，所述降壓步驟(S30)包括：一第一降壓步驟(S31)，將所述內管(12)的內部壓力從所述第二壓力(Ph)降壓至常壓；以及 一第二降壓步驟(S33)，將所述內管(12)的內部壓力從常壓降壓至低於常壓的所述第三壓力(Pf)，其中，所述第二降壓步驟(S33)利用一真空泵調節所述內管(12)的內部壓力。
  15. 根據請求項14所述的基板處理方法，其中，所述降壓步驟(S30)為在所述第一降壓步驟(S31)的內部壓力達到常壓轉換為所述第二降壓步驟(S33)之前包括一常壓保持步驟(S32)，所述常壓保持步驟(S32)將所述內管(12)的內部壓力以常壓保持一預設的時間。
  16. 根據請求項12至15中任意一項所述的基板處理方法，其中，在所述增壓步驟(S10)的內部壓力達到所述第二壓力(Ph)轉換為所述降壓步驟(S30)之前包括一壓力保持步驟(S20)，所述壓力保持步驟(S20)為將所述內管(12)的一第一內部壓力以所述第二壓力(Ph)保持一預設的時間。
  17. 根據請求項12至15中任意一項所述的基板處理方法，其中，所述降壓步驟(S30)為，切斷向所述處理空間(S)供應所述製程氣體，並排放氣體，以降低所述內管(12)的內部壓力。
  18. 根據請求項16所述的基板處理方法，其中，在所述壓力保持步驟(S20)中向所述內管(12)供應的所述製程氣體的供應量(M2)小於在所述增壓步驟(S10)中向所述內管(12)供應的所述製程氣體的供應量(M1)。
  19. 根據請求項12至15中任意一項所述的基板處理方法，其中，在所述基板(1)形成的薄膜為使用Ti、TiN、W及WN中的任意一種來構成。
  20. 根據請求項12至15中任意一項所述的基板處理方法，其中，所述製程氣體為H2、D2及NH3中的任意一種或者這些的組合。
  21. 根據請求項12至15中任意一項所述的基板處理方法，其中，所述變壓步驟(S1)在400℃至800℃的溫度下執行。
  22. 一種基板處理裝置，用於執行請求項12至15中任意一項所述的基板處理方法，包括：一外歧管，支撐所述外管(11)的下部，形成與所述保護空間連接的一第一內部空間，在側壁周圍形成有一外供氣口及一外排氣口； 一內歧管，支撐所述內管(12)的下部，形成與所述保護空間連接的一第二內部空間，並且在側壁周圍形成有一內供氣口及一內排氣口；以及一氣體公用設備，分別控制所述處理空間(S)及保護空間的壓力，以執行所述變壓步驟(S1)。
  23. 一種半導體器件製造方法，包括：一沉積步驟，在表面形成薄膜；以及一基板處理步驟，在執行所述沉積步驟之後改善薄膜特性；其特徵在於：所述基板處理步驟執行一次以上，並且通過請求項1至4及12至15中任意一項所述的基板處理方法執行。
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