使用超临界流体来处理基板的设备和方法与流程

本发明涉及使用超临界流体的基板处理设备和方法。

背景技术：

1、随着半导体器件变得更加高度集成化，各个电路图案变得更加精细，以便在同一区域中实现更多的半导体器件。换句话说，随着半导体器件的集成度的增加，对半导体器件的部件的设计规则减少。

2、在大规模的半导体器件中，沟槽填充工艺正在变得越来越困难。当通过ald(原子层沉积，atomic layer deposition)或cvd(化学气相沉积，chemical vapor deposition)填充金属时，具有高纵横比的沟槽未被充分地填充，并且在沟槽内部可能出现空隙(多个接缝或多个空隙)或夹断(pinch-off)缺陷。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题旨在提供使用超临界流体的基板处理方法，该基板处理方法能够在具有高纵横比的沟槽中沉积保形膜，并且允许无空隙的完全间隙填充。

2、本发明要解决的另一问题是提供用于执行上述方法的基板处理设备。

3、本发明的目的不限于以上提及的目的，并且通过下面的描述，本领域技术人员将清楚地理解其他未提及的目的。

4、本发明的用于解决上述问题的基板处理方法的一个方面包括：通过按顺序重复第一步骤、第一排气步骤、第二步骤和第二排气步骤多次来执行超临界工艺；在所述第一步骤中，向反应器供应含有前体和第一超临界流体的第一工艺流体，使得所述反应器的压力在第一压力范围内重复上升和下降多次；在所述第一排气步骤中，对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低到低于所述第一压力范围；在所述第二步骤中，向所述反应器供应含有还原流体的第二工艺流体，使得所述反应器的压力在与所述第一压力范围不同的第二压力范围内重复上升和下降多次；在所述第二排气步骤中，对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低到低于所述第二压力范围。

5、本发明的基板处理方法的另一方面包括：向反应器供应含有二氧化碳的老化流体，以将所述反应器的压力升高到高于临界压力的第一老化压力；随后，对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低至高于所述临界压力的第二老化压力；随后，向所述反应器供应含有金属前体和二氧化碳的第一工艺流体，使得所述反应器的压力在高于临界压力的第一压力范围内重复上升和下降多次；随后，对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低至低于所述第一压力范围；随后，向所述反应器供应含有氢气的第二工艺流体，使得所述反应器的压力在低于所述临界压力的第二压力范围内重复上升和下降多次；随后，对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低到低于第二压力范围。

6、本发明的用于解决上述问题的用于处理基板的设备的一个方面包括：反应器、第一工艺流体供应单元、第二工艺流体供应单元和排气单元，其中，所述第一工艺流体供应单元向所述反应器供应含有前体和第一超临界流体的第一工艺流体，使得所述反应器的压力在第一压力范围内重复上升和下降多次；随后，所述排气单元对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低到低于所述第一压力范围；随后，所述第二工艺流体供应单元向所述反应器供应含有还原流体的第二工艺流体，使得所述反应器的压力在与所述第一压力范围不同的第二压力范围内重复上升和下降多次；随后，所述排气单元对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低到低于所述第二压力范围。

7、在详细说明和附图中包括其他实施例的具体细节。

技术特征：

1.一种用于处理基板的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一压力范围大于或等于第一谷值压力并且小于或等于第一峰值压力，

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一峰值压力大于临界压力，并且所述第二峰值压力小于所述临界压力。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二峰值压力小于所述第一谷值压力。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一步骤之前执行所述超临界工艺，并且所述超临界工艺还包括用于在所述反应器内部创建一环境的老化步骤，

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述超临界工艺包括按顺序重复所述老化步骤、所述第一步骤、所述第一排气步骤、所述第二步骤和所述第二排气步骤多次。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述老化步骤中，向所述反应器供应第二超临界流体，以将所述反应器的压力升高到第一老化压力，然后对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低到第二老化压力。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二老化压力大于临界压力。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述清洗步骤中，向所述反应器供应所述清洗流体，以将所述反应器的压力升高到高于临界压力，并且然后对所述反应器进行排气，以将所述反应器的压力降低到低于所述临界压力。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，在第一时段期间执行所述第一步骤，在第二时段期间执行所述第二步骤，第一时段大于第二时段。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述前体是mxly，其中m为金属，l为配体，并且x和y为自然数，并且所述还原流体包括h2，

13.一种用于处理基板的设备，包括：

14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一压力范围大于或等于第一谷值压力并且小于或等于第一峰值压力，

15.根据权利要求13所述的设备，还包括：

16.根据权利要求13所述的设备，其中，所述前体为mxly，其中m为金属，l为配体，并且x和y为自然数，并且所述还原流体包括h2，

17.一种用于处理基板的方法，包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一压力范围大于或等于第一谷值压力并且小于或等于第一峰值压力，

技术总结提供一种使用超临界流体的基板处理方法，其能够在具有高纵横比的沟槽中沉积保形膜，并且允许完全填充而没有空隙。基板处理方法包括：通过按顺序重复第一步骤、第一排气步骤、第二步骤和第二排气步骤多次来执行超临界工艺；在第一步骤中向反应器供应含有前体和第一超临界流体的第一工艺流体，使得反应器的压力在第一压力范围内重复上升和下降多次；在第一排气步骤中，对反应器进行排气，以将反应器的压力降低到低于第一压力范围；在第二步骤中，向反应器供应含有还原流体的第二工艺流体，使得反应器的压力在与第一压力范围不同的第二压力范围内重复上升和下降多次；在第二排气步骤中，对反应器进行排气以将反应器的压力降低到低于第二压力范围。技术研发人员：崔海圆,权钟完,徐政业受保护的技术使用者：细美事有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11