TWI837617B

TWI837617B - 處理基板之設備及方法

Info

Publication number: TWI837617B
Application number: TW111109698A
Authority: TW
Inventors: 吳承俊; 南鎭祐; 李章熙; 朴永鶴; 崔鎭雨; 徐安娜
Original assignee: 南韓商細美事有限公司
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明提供一種處理基板之方法。前述方法可包括：第一處理操作，在前述第一處理操作中氫自由基被轉移到被調節為具有第一溫度的基板以處理前述基板；及第二處理操作，在前述第二處理操作中前述氫自由基被轉移到被調節為具有不同於前述第一溫度的第二溫度之前述基板以處理前述基板。

Description

處理基板之設備及方法

本發明係關於一種處理基板之設備及方法。

由於半導體裝置被高度集成，因此主動區之大小亦減小。因此，形成在主動區中之MOS電晶體之通道長度亦得以減小。當MOS電晶體之通道長度減小時，電晶體之操作效能由於短通道效應而降低。因此，進行各種研究以便使裝置之效能最大化，同時減小形成在基板上之裝置之大小。

裝置之典型實例係具有鰭式結構之鰭式場效電晶體(Fin Field-Effect Transistor；Fin-FET)裝置。此種Fin-FET裝置可藉由蝕刻包括矽(Si)的基板，諸如晶片，來形成。在該情況下，在蝕刻製程過程中產生的基板之表面之粗糙度可致使電晶體之效能之退化。因此，基板表面之損壞及粗糙度大體上經由退火處理得以改良，其中自由基被轉移到基板表面。然而，當在未自基板恰當去除雜質之狀態下在基板上執行退火處理時，基板中剩餘之雜質致使半導體裝置之效能劣化。

本發明的一個目的係提供一種處理基板之設備及方法，該設備及方法高效地處理基板。

本發明的另一個目的係提供一種處理基板之設備及方法，該設備及方法對基板高效地執行表面處理。

本發明的另一個目的係提供一種處理基板之設備及方法，該設備及方法高效地去除基板上剩餘之雜質。

本發明的另一個目的係提供一種處理基板之設備及方法，該設備及方法高效地改良基板之表面損壞及粗糙度。

本發明之效應不限於前述效應，且本發明所屬技術領域的技藝人士根據本說明書及所附圖式將清楚地理解未提及之效應。

本發明之示例性實施例提供一種用於處理基板之設備，該設備包括：製程室，該製程室具有處理空間；基板支撐單元，該基板支撐單元經配置以將基板支撐在處理空間中且包括用於調節基板之溫度之加熱器；氣體供應單元，該氣體供應單元經配置以將製程氣體供應到處理空間；氣體激發單元，該氣體激發單元經配置以激發製程氣體且產生自由基；及控制單元，其中該控制單元控制氣體供應單元及氣體激發單元，以便藉由將製程氣體供應到處理空間來產生自由基，並控制基板支撐單元，以便將基板之溫度調節到第一溫度，且接著在自由基被轉移到基板之同時將基板之溫度調節到不同於第一溫度的第二溫度。

根據示例性實施例，控制單元可控制基板支撐單元，使得第二溫度比第一溫度更高。

根據示例性實施例，控制單元可控制基板支撐單元，使得第一溫度介於50℃至300℃之間。

根據示例性實施例，控制單元可控制基板支撐單元，使得第二溫度介於400℃至700℃之間。

根據示例性實施例，在製程室中，可形成與用於排放處理空間的排氣線連接之至少一個排氣孔，且控制單元可控制與排氣線連接之減壓構件，使得處理空間的壓力介於10mTorr與4Torr之間。

根據示例性實施例，含有鍺(Ge)之雜質可附著到藉由自由基處理之基板，且基板可由含有矽(Si)之材料製成。

根據示例性實施例，藉由氣體供應單元供應之製程氣體可包括選自氫氣及惰性氣體中之至少一者。

根據示例性實施例，氣體激發單元可包括：微波電源供應器；及微波天線，該微波天線經配置以接收藉由微波電源供應器供應之電力且將微波應用到處理空間。

本發明之另一個示例性實施例提供一種處理表面附著鍺(Ge)之基板之基板處理設備，該基板處理設備包括：製程室，該製程室具有處理空間；基板支撐單元，該基板支撐單元經配置以將基板支撐在處理空間中且包括用於調節基板之溫度之溫度調節構件；氣體供應單元，該氣體供應單元孔徑配置以將含有氫之製程氣體供應到處理空間；氣體激發單元，該氣體激發單元經配置以激發製程氣體且產生氫自由基；及控制單元，其中該控制單元控制氣體供應單元及氣體激發單元以便執行第一處理操作及第二處理操作，在該第一處理操作中氫自由基被轉移到基板以去除鍺，在該第二處理操作中氫自由基被轉移到基板以改良基板之表面粗糙度。

根據示例性實施例，控制單元可控制基板支撐單元，使得基板之溫度在第一處理操作中變為第一溫度，且基板之溫度在第二處理操作中變為不同於第一溫度的第二溫度。

根據示例性實施例，控制單元可控制基板支撐單元，使得第二溫度高於第一溫度。

根據示例性實施例，控制單元可控制基板支撐單元，使得第一溫度介於50℃至300℃之間，且第二溫度介於400℃至700℃之間。

根據示例性實施例，基板可由含有矽(Si)之材料製成。

本發明之另一個示例性實施例提供一種處理基板之方法，該方法包括：第一處理操作，在該第一處理操作中氫自由基被轉移到溫度被調節到第一溫度的基板以處理基板；及第二處理操作，在該第二處理操作中氫自由基被轉移到溫度被調節到不同於第一溫度的第二溫度之基板以處理基板。

根據示例性實施例，第二溫度可高於第一溫度。

根據示例性實施例，第一溫度可為50℃或更高及300℃或更低。

根據示例性實施例，第二溫度可為400℃或更高及700℃或更低。

根據示例性實施例，提供基板在其中處理之空間的真空室內的壓力可為10mTorr或更多及4Torr或更少。

根據示例性實施例，在第一處理操作中，可去除附著到基板上之含有鍺(Ge)之雜質，且可在第一處理操作之後執行第二處理操作，且在第二處理操作中，可改良由含有矽(Si)之材料製成之基板之表面粗糙度。

根據示例性實施例，包括氫自由基之電漿可為直接電漿及遠程電漿中之任一者。

根據本發明之示例性實施例，有可能高效地處理基板。

此外，根據本發明之示例性實施例，有可能藉由調節在基板之周邊區中產生之電場使雜質到基板之轉移最小化。

100:製程室

101:處理空間

102:排氣孔

105:氣體供應孔

121:排氣線

123:減壓構件

200:基板支撐單元

210:介電板

211:第一供應路徑

220:下部電極

221:下部電源供應器

222:下部電源開關

230:加熱器

231:加熱器電源供應器

232:加熱器電源開關

240:支撐板

241:第一循環流動路徑

242:第二循環流動路徑

243:第二供應流動路徑

251:傳熱介質供應線

252:傳熱介質儲存單元

261:冷卻流體供應線

262:冷卻流體儲存單元

263:冷卻器

270:絕緣板

280:聚焦環

280:外部部分

280a:外部部分

280b:外部部分

300:氣體供應單元

400:微波應用單元

410:微波電源供應器

420:波導

430:微波天線

431:天線

432:狹槽孔

433:天線桿

434:外部導體

436:微波適配器

441:連接器

443:冷卻板

445:天線高度調節單元

470:介電板

480:冷卻板

500:控制單元

A₁:第一角度

A₂:第二角度

H:氫自由基

I:雜質

P:圖案

S10:第一處理操作

S20:第二處理操作

T₁:第一溫度

T₂:第二溫度

T_2-1:第2-1溫度

T_2-2:第2-2溫度

T₃:第三溫度

W:基板

圖1係示出根據本發明之示例性實施例的基板處理設備之圖。

圖2係示出根據本發明之示例性實施例的基板處理方法之流程圖。

圖3係示出執行圖2之第一處理操作之基板處理設備之圖。

圖4係示出在執行圖2之第一處理操作之後的基板之圖。

圖5係示出執行圖2之第二處理操作之基板處理設備之圖。

圖6係示出在執行圖2之第二處理操作之後的基板之圖。

圖7係表示根據基板之溫度藉由自由基去除附著到基板的雜質之效率之圖。

圖8係示出在鰭片形成在基板上的情況下於其上執行第一處理操作之基板之圖。

圖9係示出在鰭片形成在基板上的情況下已經於其上執行第一處理操作之基板之圖。

圖10係示出在鰭片形成在基板上的情況下於其上執行第二處理操作之基板之圖。

圖11係示出在鰭片形成在基板上的情況下已經於其上執行第二處理操作之基板之圖。

圖12係示出在片狀結構形成在基板上的情況下於其上執行第一處理操作之基板之圖。

圖13係示出在片狀結構形成在基板上的情況下已經於其上執行第一處理操作之基板之圖。

圖14係示出在片狀結構形成在基板上的情況下於其上執行第二處理操作之基板之圖。

圖15係示出在片狀結構形成在基板上的情況下已經於其上執行第二處理操作之基板之圖。

在下文中，下文將參照所附圖式更全面地描述本發明之示例性實施例，圖中展示本發明之示例性實施例。然而，本發明可被不同地實施且不限於以下實施例。在本發明之以下描述中，本文所併入之已知功能及組態之詳細描述被省略以避免使本發明之標的不清楚。另外，相同附圖標號貫穿圖式用於具有類似功能及動作之部分。

除非明確地相反描述，詞語「包含(comprise)」及諸如「包含(comprises)」或「包含(comprising)」之變化形式將被理解為暗示包括所述元件，但不排除任何其他元件。將瞭解，術語「包括」及「具有」旨在指定本說明書中所描述之特性、數目、步驟、操作、組成元件及組件或其組合之存在，且不排除預先存在或除了一或多個其他特性、數目、步驟、操作、組成元件及組件或其組合之外之可能性。

本文所用之單數表達包括複數表達，除非其在上下文中具有完全相反之含義。因此，圖式中之元件之形狀、大小及類似者可被誇大以便更清楚地描述。

術語諸如第一及第二用於描述各種組成元件，但組成元件不受限於術語。術語僅用於區別一個組成元件與另一個組成元件。例如，在不脫離本發明之範圍的同時，第一組成元件可命名為第二組成元件，且類似地，第二組成元件可命名為第一組成元件。

應當理解，當一個組成元件被稱為「耦合到」或「連接到」另一個組成元件時，一個組成元件可直接耦合到或連接到另一個組成元件，但亦可存在居間元件。相比之下，當一個組成元件「直接耦合到」或「直接連接到」另一個組成元件時，應當理解不存在居間元件。表述組成元件之間的關係之其他表達諸如「介於......之間」及「恰好介於......之間」或「與......相鄰」及「直接與......相鄰」應當被類似地解譯。

本文所用之所有術語包括技術或科學術語具有與熟習此項技術者通常所理解的相同之含義，除非它們以不同方式定義。在常用詞典中定義之術語應當被解釋為它們具有匹配相關領域之上下文中那些之含義，且不應當被解釋為理想或過於正式含義，除非它們在本申請中被清楚地定義。

在下文中，本發明之示例性實施例將參照圖1至圖15詳細描述。

圖1係示出根據本發明之示例性實施例的基板處理設備之圖。

參照圖1，基板處理設備在基板W上執行電漿製程處理。基板處理設備包括製程室100、基板支撐單元200、氣體供應單元300、微波應用單元400及控制單元500。

製程室100可具有處理空間101。處理空間101可為基板W在其中處理之空間。開口(未例示)可形成在製程室100之一個側壁中。開口被設置為路徑，基板W能夠穿過該路徑進入製程室100。開口藉由門(未例示)打開/關閉。排氣孔102形成在製程室100之底表面中。排氣孔102與排氣線121連接。排氣線121可與減壓構件123連接。減壓構件123可為泵。在製程過程中產生之反應副產品及在製程室100內側剩餘之氣體可經由排氣線121排放到外側。

此外，處理空間101的壓力可藉由減壓構件123經由排氣線121所提供的壓力減小維持在設定壓力下。處理空間101的壓力可維持在接近真空的壓力下。亦即，製程室100可為真空室，其中處理空間101的壓力在基板W被處理之同時維持在接近真空的壓力下。例如，以下將描述之控制單元500可控制減壓構件，使得處理空間101的壓力係介於10mTorr至4Torr之間(例如，10mTorr或更多及4Torr或更少)的壓力。

基板支撐單元200位於製程室100之內側。基板支撐單元200支撐基板W。基板支撐單元200包括用於藉由使用靜電力吸收基板W之靜電卡盤。

靜電卡盤200包括介電板210、下部電極220、加熱器230、支撐板240、絕緣板270及聚焦環280。

介電板210定位在靜電卡盤之上部部分處。介電板210被設置為碟形介電物質。基板W被放置在介電板210之上表面上。介電板210之上表面具有比基板W之半徑更小之半徑。因此，基板W之邊緣區定位於介電板210之外側。第一供應路徑211形成於介電板210中。第一供應路徑211被設置於自介電板210之上表面至底表面。複數個第一供應路徑211形成為同時與彼此間隔開，且被設置為通道，傳熱介質穿過該通道供應到基板W之底表面。

下部電極220及加熱器230嵌入介電板210中。下部電極220定位在加熱器230上方。下部電極220與下部電源供應器221電連接。下部電源供應器221包括直流電源。下部電源開關222安裝在下部電極220與下部電源供應器221之間。下部電極220可藉由下部電源開關222之接通/斷開而與下部電源供應器221電連接。當下部電源開關222被接通時，DC電流被供應到下部電極220。電力藉由施加到下部電極220之電流作用於下部電極220與基板W之間，且基板W藉由電力被吸收到介電板210。

加熱器230可為將基板W之溫度調節至設定溫度之溫度調節構件。此外，基板W藉由加熱器230所產生之熱量被維持在預定溫度下。加熱器230包括螺線形線圈。加熱器230可以固定間隔嵌入介電板210中。加熱器230可藉由自加熱器電源供應器231接收電力以加熱。此外，加熱器電源開關232可安裝在加熱器230與加熱器電源供應器231之間。加熱器230可藉由加熱器電源開關232之接通/斷開而與加熱器電源供應器231電連接。此外，加熱器230之溫度可根據藉由加熱器電源供應器231施加到加熱器230之電力之大小而改變。例如，加熱器230之溫度亦可與施加到加熱器230之電力之大小成比例增加。此外，加熱器230可與感測加熱器230之溫度之加熱器感測器(未例示)連接。加熱器感測器可即時檢測加熱器230之溫度，且將加熱器230之檢測到的即時溫度轉移到控制單元500。控制單元500可基於藉由加熱器感測器檢測到的加熱器230之溫度來改變轉移到加熱器230之電力之大小。

支撐板240位於介電板210下方。介電板210之底表面及支撐板240之上表面可藉由黏著劑236結合。支撐板240可由鋁製成。支撐板240之上表面可為階梯狀的，使得中心區高於邊緣區。支撐板240之上表面之中心區具有與介電板210之底表面對應之區域，且結合到介電板210之底表面。第一循環流動路徑241、第二循環流動路徑242及第二供應流動路徑243形成在支撐板240中。

第一循環流動路徑241被設置為傳熱介質在其中循環之通道。第一循環流動路徑241可以螺線形狀形成在支撐板240之內側。另一方面，第一循環流動路徑241可設置成使得具有不同半徑之環形流動路徑具有同一中心。第一循環流動路徑241中之每一者可與彼此連通。第一循環流動路徑241以同一高度形成。

第二循環流動路徑242被設置為冷卻流體在其中循環之通道。第二循環流動路徑242可以螺線形狀形成在支撐板240之內側。另一方面，第二循環流動路徑242可設置成使得具有不同半徑之環形流動路徑具有同一中心。第二循環流動路徑242中之每一者可與彼此連通。第二循環流動路徑242可具有比第一循環流動路徑241之橫截面積更大之橫截面積。第二循環流動路徑242以同一高度形成。第二循環流動路徑242可定位在第一循環流動路徑241下方。

第二供應流動路徑243在上部方向上自第一循環流動路徑241延伸且設置到支撐板240之上表面。第二供應流動路徑243以與第一供應流動路徑211之數目對應之數目設置，且連接第一循環流動路徑241及第一供應流動路徑211。

第一循環流動路徑241經由傳熱介質供應線251與傳熱介質儲存單元252連接。傳熱介質儲存在傳熱介質儲存單元252中。傳熱介質包括惰性氣體。根據示例性實施例，傳熱介質包括氦(He)氣。氦氣經由供應線251供應到第一循環流動路徑241，且藉由依序穿過第二供應流動路徑243及第一供應流動路徑211供應到基板W之底表面。氦氣充當一介質，自電漿轉移到基板W之熱量藉由該介質被轉移到靜電卡盤。電漿區域中所含之離子顆粒被吸引到在靜電卡盤中形成之靜電力且移動到靜電卡盤，且在移動之製程中與基板W碰撞，且執行蝕刻製程。在離子顆粒與基板W碰撞之製程中，熱量在基板W中產生。在基板W中產生之熱量經由在基板W之底表面與介電板210之上表面之間供應之氦氣被轉移到靜電卡盤。因此，基板W可維持在設定溫度下。

第二循環流動路徑242經由冷卻流體供應線261與傳熱介質儲存單元262連接。冷卻流體儲存在冷卻流體儲存單元262中。冷卻器263可設置在冷卻流體儲存單元262之內側。冷卻器263將冷卻流體冷卻到預定溫度。與之相反，冷卻器263可安裝在冷卻流體供應線261上。經由冷卻流體供應線261供應到第二循環流動路徑242之冷卻流體在沿著第二循環流動路徑242循環的同時使支撐板240冷卻。支撐板240之冷卻使介電板210及基板W一起冷卻以使基板W維持在預定溫度下。

絕緣板270設置在支撐板240下方。絕緣板270之大小被設置為與支撐板240之大小對應。絕緣板270定位在支撐板240與製程室100之底表面之間。絕緣板270由絕緣材料製成，且使支撐板240與製程室100電絕緣。

聚焦環280佈置在靜電卡盤之邊緣區中。聚焦環280具有環形狀，且沿著介電板210之圓周佈置。聚焦環280之上表面可為階梯狀的，使得外部部分280a高於內部部分280b。聚焦環280之內部部分280b定位在與介電板210之上表面之高度同一高度下。聚焦環280之內部部分280b支撐定位在介電板210之外側處之基板W之邊緣區。聚焦環280之外部部分280a被設置成以便環繞基板W之邊緣區。聚焦環280擴大電場形成區，使得基板W定位在其中形成電漿之區之中心處。因此，電漿貫穿基板W之整個區均勻地形成，且基板W之每個區可被均勻地蝕刻。

氣體供應單元300將製程氣體供應到製程室100之處理空間101。氣體供應單元300可經由形成在製程室100之側壁中之氣體供應孔105將製程氣體供應到製程室100中。藉由氣體供應單元300供應到處理空間101之製程氣體可含有選自氫氣及惰性氣體之至少一種氣體。惰性氣體可包括氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)及類似者。

微波應用單元400可為氣體激發單元，該氣體激發單元將微波應用到製程室100之處理空間101以激發製程氣體。例如，微波應用單元400可藉由激發製程氣體來產生電漿。自該製程激發之電漿可包含氫自由基。氫自由基可被轉移到基板W以去除附著到基板W之雜質或改良基板W之表面之粗糙度。

微波應用單元400包括微波電源供應器410、波導420、微波天線430、介電塊450、電極板460、介電板470及冷卻板480。

微波電源供應器410產生微波。波導420連接到微波電源供應器410，且提供路徑，在微波電源供應器410中產生之微波經由該路徑被轉移。

微波天線430定位在波導420之前端之內側。微波天線430將經由波導420轉移之微波應用到製程室100。例如，微波天線430可接收藉由微波電源供應器410應用之電力且將微波應用到處理空間101。

微波天線430包括天線431、天線桿433、外部導體434、微波適配器436、連接器441、冷卻板443及天線高度調節單元445。

天線431被設置為薄碟，且複數個狹槽孔432得以形成。狹槽孔432提供微波穿過其中之通道。狹槽孔432可設置成各種形狀。狹槽孔432可設置成一形狀，諸如「×」、「+」及「-」。狹槽孔432可與彼此組合且設置成複數個環形狀。環具有同一中心及不同半徑。

天線桿433被設置為圓柱桿。天線桿433之縱向方向設置在垂直方向上。天線桿433定位在天線431之上部部分中，且天線桿433之下端插入且固定到天線431之中心。天線桿433使微波傳播到天線431。

外部導體434定位在波導420之前端下方。與波導420之內部空間連接之空間在垂直方向上形成在外部導體434之內側。天線桿433之局部區定位在外部導體434之內側。

微波適配器436位於波導420之前端之內側。微波適配器436具有圓錐形狀，其上端具有比下端之半徑更大之半徑。在微波適配器436之下端處，形成具有開口底部之接收空間437。接收空間437之入口438具有比內部區之半徑相對更小之半徑。

連接器441定位在接收空間437中。連接器441設置成環形。連接器441之外表面具有與接收空間437之內表面之半徑對應之半徑。連接器441之外表面與接收空間437之內表面接觸且固定定位。連接器441可由導電材料形成。天線桿433之上端定位在接收空間437之內側且配合到連接器441之內部區。天線桿433之上端強制配合到連接器441，且經由連接器441與微波適配器436電連接。

冷卻板443耦合到微波適配器436之上端。冷卻板443可被設置為一板，該板具有比微波適配器436之上端之半徑更大之半徑。冷卻板443可具有一材料，該材料具有比微波適配器436優異之熱導率。冷卻板443可由銅(Cu)或鋁(Al)材料形成。冷卻板443促進微波適配器436之冷卻以防止微波適配器436之熱變形。

天線高度調節單元445連接微波適配器436與天線桿433。此外，天線高度調節單元445移動天線桿433，使得天線431與微波適配器436之相對高度發生改變。天線高度調節單元445包括螺栓。螺栓在垂直方向上自微波適配器436之頂部之底部插入微波適配器436，且下端位於接收空間437中。螺栓插入微波適配器436之中心區中。螺栓之下端插入天線桿433之上端。在天線桿433之上端中，螺栓之下端插入且緊固到其中之螺釘凹槽被形成為預定長度。天線桿433在垂直方向上沿著螺栓之旋轉移動。例如，當螺栓在順時針方向上旋轉時，天線桿433可向上移動，且當螺栓在逆時針方向上旋轉時，天線桿433可向下移動。天線431可與天線桿433之移動一起在垂直方向上移動。

介電板470位於天線431上方。介電板470具有介電質，諸如氧化鋁及石英。在垂直方向上自微波天線430傳播之微波在介電板470之半徑方向上傳播。傳播到介電板470之微波具有壓縮微波且係諧振的。諧振的微波被傳送到天線431之狹槽孔432。

冷卻板480設置在介電板470上方。冷卻板480使介電板470冷卻。冷卻板480可由鋁材料製成。冷卻板480可藉由時冷卻流體流動穿過形成在其中之冷卻流動路徑(未例示)而使介電板470冷卻。冷卻方法包括水冷式及氣冷式。

介電塊450設置在天線431下方。介電塊450具有介電質，諸如氧化鋁及石英。穿過天線431之狹槽孔432之微波經由介電塊450被輻射到製程室100中。藉由經輻射微波之電場，供應到製程室100中之製程氣體被激發成電漿狀態。介電塊450之上表面可與天線431之底表面以預定間隔間隔開。

在微波天線430之結構中，天線高度調節單元445限制天線桿433之水平移動。在傳播微波之製程中，熱量在微波適配器436及連接器441中產生。經產生熱量使微波適配器436及連接器441變形，且天線桿433與連接器441之配合程度藉由變形鬆動，使得天線桿433可在水平方向上移動。當天線桿433在水平方向上移動時，微波適配器436與天線桿433之間的間隔視區而定可能不同。間隔差使傳播到天線桿433之微波不均勻。此外，當天線桿433由於天線桿433之移動而與微波適配器436接觸時，可形成弧。天線高度調節單元445限制天線桿433相對於微波適配器436之水平移動，使得防止了由於微波適配器436及連接器441之熱變形所致使之前述問題。

此外，天線高度調節單元445可在垂直方向上移動天線桿433，使得天線431與微波適配器436之相對高度發生改變。當天線桿433之配合程度藉由微波適配器436及連接器441之熱變形而鬆動時，天線431可在天線桿433下垂時與介電塊450接觸。天線431與介電塊450之間的接觸亦可藉由天線431之熱形狀而發生。天線431與介電塊450之間的接觸致使經傳播微波之損失。如上所述，當天線431與介電塊450之間的接觸發生時，天線高度調節單元445可在上部方向上移動天線桿433，使得天線431及介電塊450維持預定間隔。此外，天線高度調節單元445可藉由在垂直方向上移動天線桿433而維持天線431與介電塊450之間的適當間隔。

控制單元500可控制基板處理設備。控制單元500可控制基板處理設備之基板支撐單元200、氣體供應單元300及微波應用單元400中之至少一者，使得基板處理設備執行以下所述之基板處理方法。此外，控制單元500可包括：製程控制器，該製程控制器由執行基板處理設備之控制之微處理器(電腦)形成；使用者介面，該使用者介面由鍵盤形成，操作者經由該鍵盤執行命令輸入操控及類似者以用於管理基板處理設備；顯示器，該顯示器用於可視化及顯示基板處理設備之操作情形或類似者；及儲存單元，用於在製程控制器或各種資料及程式之控制下執行在基板處理設備中執行之處理之控制程式，亦即用於根據處理條件對每個組態執行處理之處理程式庫被儲存在該儲存單元中。此外，使用者介面及儲存單元可連接到製程控制器。處理程式庫可儲存在儲存單元中之儲存介質中，且儲存介質可為硬碟，且亦可為可便攜式碟諸如CD-ROM或DVD，或半導體記憶體，諸如快閃記憶體。

此外，控制單元500可藉由調節藉由加熱器電源供應器231轉移到加熱器230之電力之大小使基板W之溫度維持在設定溫度下。例如，控制單元500可識別藉由加熱器感測器實時檢測到的加熱器230之溫度。此外，用於根據加熱器230之溫度改變基板W之溫度之參數(該等參數係提前執行之實驗資料)可被輸入控制單元500。

圖2係示出根據本發明之示例性實施例的基板處理方法之流程圖。參照圖2，根據本發明之示例性實施例的基板處理方法可包括第一處理操作S10及第二處理操作S20。第一處理操作S10及第二處理操作S20可依序執行。例如，在第一處理操作S10被執行之後，第二處理操作S20可被執行。此外，經由第一處理操作S10及第二處理操作S20處理之基板W可由材料包括矽(Si)製成。

圖3係示出執行圖2之第一處理操作之基板處理設備之圖。參照圖3，第一處理操作S10可為其中基板W上剩餘之雜質I被去除之雜質去除操作。在第一處理操作S10中去除之雜質I可為在蝕刻基板W時產生之副產品，或基板W上形成之尚未經由蝕刻製程去除之殘餘薄膜。例如，附著到基板W上之雜質I可為化合物，包括鍺(Ge)。例如，雜質I可包括SiGe或GeO。

在第一處理操作S10中，控制單元500可藉由控制基板支撐單元200而使基板W之溫度維持在第一溫度下。第一溫度可為介於50℃至300℃之間(例如，50℃或更高及300℃或更低)之溫度。此外，基板W上剩餘之雜質I可藉由在自製程氣體激發之氫自由基H被轉移到基板W之表面的同時使基板W之溫度維持在第一溫度下被去除。

當第一處理操作S10之執行完成時，附著到基板W上之雜質I可自基板W被去除，如圖4所示。

圖5係示出執行圖2之第二處理操作之基板處理設備之圖。參照圖5，第二處理操作S20可為減少基板W之表面粗糙度之表面粗糙度改良操作。基板W可能夠由材料包括如上所述之矽(Si)製成。

在第二處理操作S20中，控制單元500可藉由控制基板支撐單元200而使基板W之溫度維持在不同於第一溫度的第二溫度下。第二溫度可高於第一溫度。第二溫度可為介於400℃至700℃之間(例如，400℃或更高及700℃或更低)之溫度。此外，基板W之表面粗糙度可藉由以下方式得以改良：將基板W之溫度自第一溫度改變為第二溫度，及在自製程氣體激發之氫自由基H被轉移到基板W之表面的同時使基板W之溫度維持在第二溫度下。

當第二處理操作S20之執行完成時，基板W之表面粗糙度可得以改良，如圖6所示。此外，在第一處理操作S10執行之後，執行第二處理操作S20。亦即，在雜質自基板W被去除之狀態下執行第二處理操作S20，使得有可能使半導體裝置之效能劣化之問題最小化。

圖7係示出根據基板之溫度藉由自由基去除附著到基板的雜質之效率之圖。具體地，圖7係示出當附著到基板W之雜質(I)係含有鍺(Ge)之化合物時，根據基板W之溫度改變藉由氫自由基去除雜質I去除效率(蝕刻率)之圖。

參照圖7，藉由氫自由基進行之含有鍺(Ge)之化合物之蝕刻率在第一溫度T₁與第三溫度T₃之間為高，且特別在第二溫度T₂下為最高。第一溫度 T₁可為約50℃，且第三溫度可為約300℃。此外，第二溫度T₂可為約180℃。亦即，在附著到基板W上之雜質I係含有鍺(Ge)之化合物的情況下，當基板W之溫度被調節到約180℃時，藉由氫自由基進行之雜質I之蝕刻率為最高。因此，在第一處理操作S10中，可能較佳的係基板W之溫度維持在約第2-1溫度(T_2-1，例如，約160℃)或第2-2溫度(T_2-2，例如，約200℃)下。

亦即，在本發明之第一處理操作S10及第二處理操作S20中，基板W之溫度不同地分別維持在第一溫度及第二溫度下。如上所述，第一溫度係50℃至300℃，且第二溫度係400℃至700℃。

第一溫度及第二溫度可根據其中矽(Si)及鍺(Ge)變成揮發性物種(SiH₄、GeH₄)之優勢溫度區來分類。當矽(Si)及鍺(Ge)與氫自由基反應以變成揮發性物種時，矽(Si)及鍺(Ge)可自基板W之表面被去除。

其中鍺(Ge)藉由氫自由基被去除之溫度區可為50℃至300℃。具體地，藉由氫自由基對鍺(Ge)的蝕刻速率之最高溫度係約180℃。現在，在第一處理操作S10中，包括鍺(Ge)之雜質I可自基板W有效地去除。

此外，在第一處理操作S10中，較佳的係基板W之溫度不超出300℃。就形成基板W之矽(Si)而言，其中雜質藉由氫自由基H被去除之溫度區係約300℃至400℃，且當在第一處理操作S10中基板W之溫度不僅由於包含鍺(Ge)之雜質被去除及亦由於基板W自身可能被損壞而超出300℃時，使得基板W之超出300℃之溫度係不適當的。

此外，在第二處理操作S20中，較佳的係基板W之溫度維持在約400℃至約700℃下。就矽(Si)而言，當基板W之溫度在氫自由基H氣氛下維持在400℃約至700℃時，矽(Si)藉由表面擴散改良基板W之表面粗糙度。

此外，在第二處理操作S20中，較佳的係基板W之溫度超出400℃。就形成基板W之矽(Si)而言，其中雜質藉由氫自由基H被去除之溫度區係約300℃至400℃，且當基板W之溫度在第二處理操作S20中下降到低於400℃時，基板W之表面粗糙度不會得以改良，但可能對基板W自身造成損壞，使得基板W之低於300℃之溫度係不適當的。

亦即，在根據本發明之示例性實施例的處理基板之方法中，在執行第一處理操作S10以去除來自基板W的雜質之後，執行第二處理操作S20來改良基板W之表面粗糙度，使得有可能更加高效地改良基板W之表面粗糙度。此外，有可能藉由以下方式更加高效地及有效地處理基板W：將基板W之溫度調節到在第一處理操作S10中容易去除雜質之溫度下；及將基板W之溫度調節到在第二處理操作S20中容易改良基板W之表面粗糙度之溫度。

在下文中，將描述本發明之第一處理操作S10及第二處理操作S20之應用實例。如圖8所示，具有銷結構之圖案P可經由圖案化及蝕刻製程形成在基板W上。含有鍺(Ge)之雜質I可附著到圖案P。

當執行第一處理操作S10時，氫自由基H被轉移到基板W，且基板W之溫度可維持在第一溫度下(參見圖8)。當第一處理操作S10之執行完成時，附著到圖案P之雜質I可被去除(參見圖9)。在該情況下，在圖案P之上表面與側表面之間形成之角度可為第一角度A₁。

當執行第二處理操作S20時，氫自由基H被轉移到基板W，且基板W之溫度可維持在第二溫度下(參見圖10)。當第二處理操作S20之執行完成時，基板W之表面粗糙度可得以改良(參見圖11)。在該情況下，在圖案P之上表面與側表面之間形成之角度可為接近直角之第二角度A₂。亦即，形成在基板W上之圖案P之形式亦可經由第二處理操作S20得以改良。

此外，氫自由基H沒有方向性。因此，即使在具有與基板W分離的空間的片狀結構中之圖案P如圖12所示出形成在基板W上的情況下，第一處理操作S10及第二處理操作S20亦可相同地或類似地應用。

當執行第一處理操作S10時，氫自由基H被轉移到基板W，且基板W之溫度可維持在第一溫度下(參見圖10)。當第一處理操作S10之執行完成時，附著到圖案P之雜質I可被去除(參見圖11)。

當執行第二處理操作S20時，氫自由基H被轉移到基板W，且基板W之溫度可維持在第二溫度下(參見圖12)。當第二處理操作S20之執行完成時，基板W之表面粗糙度可得以改良(參見圖12)。

在示例性實施例中，描述了基板支撐單元200係靜電卡盤，但與之相反，基板支撐單元可藉由各種方法支撐基板。例如，基板支撐單元200可被設置為吸收基板且使基板維持在真空中之真空卡盤。

包括氫自由基H之電漿可為直接電漿或遠程電漿。直接電漿可直接在處理空間101內產生，且遠程電漿在處理空間101之外側產生且被引入反應室中。與之相反，產生包括氫自由基H之電漿之方法可為各種各樣的，射頻(Radiofrequency；RF)電漿方法、微波電漿方法、電感耦合電漿方法、電容耦合電漿方法或電子迴旋加速器諧振電漿方法。

此外，在前述實例中，包括氫自由基H之電漿經由微波產生之情況已經被描述為實例，但本發明不限於此，且前述示例性實施例可相同地或類似地應用到一裝置，該裝置包括調節基板之溫度之溫度調節構件及自製程氣體產生電漿之電漿源。

前述詳細描述例示本發明。此外，以上內容展示及描述本發明之示例性實施例，且本發明可以各種其他組合、修改及環境使用。亦即，前述內容可在本說明書中揭示之本發明之概念之範圍、與本揭露之範圍等效之範圍及/或本領域中之技巧或知識之範圍內被修改或校正。前述示例性實施例描述了用於實施本發明之技術精神之最佳狀態，且本發明之具體應用領域及使用中所需之各種改變係可能的。因此，以上發明之詳細描述並不旨在將本發明限制到所揭示之示例性實施例。此外，附帶的申請專利範圍應當被解釋為亦包括其他示例性實施例。