(57)【要約】【課題】基板処理方法を提供する。【解決手段】基板上に形成される薄膜下部のパターン構造物の損傷が位置別に均一に維持される基板処理方法に係り、該基板処理方法は、反応物質と反応するパターン構造物が形成された基板上に、ソース物質を供給する段階、及びプラズマ雰囲気下で、供給ユニットの少なくとも中心流入口を介して、反応物質を供給する段階を含み、反応物質を供給する段階の間、反応物質と異なる遮断物質が、供給ユニットの中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介して供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン構造物が形成された基板上に、第１ガスを供給する段階と、
前記第１ガスをパージする段階と、
前記第１ガスと反応性を有する第２ガス及び第３ガスを、プラズマ雰囲気下で供給し、前記パターン構造物上に薄膜を形成する段階と、
前記第２ガスをパージする段階と、を含み、
前記薄膜を形成する段階の間、前記第２ガスは、ガス供給ユニットの少なくとも中心ガス流入口を介して供給され、前記第３ガスは、前記ガス供給ユニットの前記中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介して供給され、
前記第３ガスは、前記第１ガス及び前記第２ガスと異なるガスであり、非活性ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有する基板処理方法。
【請求項２】
前記第３ガスが前記追加ガス流入口を介して供給され、基板エッジの流量が増加し、それにより、基板中心近辺のラジカル密度が上昇することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記第３ガスは、窒素成分を含むことを特徴とする請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記第３ガスは、亜酸化窒素ガス及び窒素ガスのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記第２ガスは、酸素成分を含み、前記第３ガスは、窒素成分を含み、
前記薄膜は、１００℃以下の温度条件で形成された酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記第２ガスは、酸素であり、前記第３ガスは、亜酸化窒素であり、
前記プラズマ雰囲気において、前記酸素ガスと前記亜酸化窒素ガスとの流量比は、１：０．６２５ないし１：１．２５であることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記第２ガスは、酸素であり、前記第３ガスは、窒素であり、
前記プラズマ雰囲気において、前記酸素ガスと前記窒素ガスとの流量比は、１：０．６２５ないし１：１．２５であることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記プラズマ雰囲気下において、前記パターン構造物の損傷が生じることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記パターン構造物の損傷は、前記追加ガス流入口を介して供給される前記第３ガスによって変化することを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記パターン構造物は、スピンオンハードマスク（ＳＯＨ）を含むことを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記パターン構造物上に形成された前記薄膜を利用して遂行されるダブルパターニング工程またはクワドループルパターニング工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記プラズマ雰囲気下で、前記第２ガスは、イオン化され、前記第３ガスは、イオン化されないことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記第１ガスは、第１温度で、前記第２ガスとは反応し、
前記第１ガスは、前記第１温度で、前記第３ガスとは反応しないことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記第３ガスは、前記第１ガス及び前記第２ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
酸素と反応するパターン構造物が形成された基板上に、シリコン含有ガスを供給する段階と、
前記シリコン含有ガスをパージする段階と、
酸素含有ガス及び窒素含有ガスを１００℃以下のプラズマ雰囲気下で供給し、前記パターン構造物上にシリコン酸化膜を形成する段階と、
前記酸素含有ガスをパージする段階と、を含み、
少なくとも前記シリコン酸化膜を形成する段階の間、前記酸素含有ガスは、ガス供給ユニットの少なくとも中心ガス流入口を介して供給され、前記窒素含有ガスは、前記ガス供給ユニットの前記中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介して供給される基板処理方法。
【請求項１６】
前記酸素と反応するパターン構造物は、スピンオンハードマスクであり、
前記酸素含有ガスは、酸素であり、前記窒素含有ガスは、亜酸化窒素であり、
前記プラズマ雰囲気において、前記酸素ガスと前記亜酸化窒素ガスとの流量比は、１：０．６２５ないし１：１．２５であることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記シリコン酸化膜を形成する段階の間、前記基板の前記パターン構造物上に吸着されたシリコン含有ガスは、酸素含有ガスとは反応し、窒素含有ガスとは反応しないことを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
前記窒素含有ガスが前記追加ガス流入口を介して供給され、基板エッジの流量が増加し、
前記基板エッジの流量増加により、基板エッジ部分でのパターン構造物と反応するラジカル密度は低下し、
前記基板エッジの流量増加により、基板中心近辺でのパターン構造物と反応するラジカル密度は上昇し、
結果として、基板エッジ部分でのパターン構造物の損傷と、基板中心近辺でのパターン構造物の損傷とが均一になることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
【請求項１９】
反応物質と反応するパターン構造物が形成された基板上に、ソース物質を供給する段階と、
プラズマ雰囲気下で、供給ユニットの少なくとも中心流入口を介して、前記反応物質を供給する段階と、を含み、
前記反応物質を供給する段階の間、前記反応物質と異なる遮断物質が、前記供給ユニットの前記中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介して供給され、
前記遮断物質により、基板エッジの流量が増加し、それにより、基板中心近辺の反応物質のラジカル密度が上昇する基板処理方法。
【請求項２０】
前記遮断物質は、非活性ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することを特徴とする請求項１９に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理方法に係り、さらに具体的には、薄膜層の特性を改善させることができる基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上において、薄膜に対して、蒸着及びエッチングを行う基板処理過程において、基板各部分の均一度を一定に維持することは、半導体素子の収率（yield）を高めるために非常に重要である。特に、プラズマ工程において、活性ラジカルによる下部膜損傷が発生してしまうが、基板の各部分別に、損傷程度が異なるという場合が生じる。そのような損傷の不均一性により、薄膜及び素子の特性が、位置別に均一ではなくなってしまう。すなわち、全体的に損傷均一度が低下する場合、素子の収率管理に大きい影響を及ぼすことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０２７５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、基板上に均一な特性の薄膜を蒸着する方法を開示し、具体的には、プラズマ蒸着工程において、基板上各部分別に、プラズマ密度を制御し、基板上各部分別に、薄膜特性を均一に制御することができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の技術的思想による実施形態の一側面によれば、基板処理方法は、パターン構造物が形成された基板上に、第１ガスを供給する段階と、前記第１ガスをパージする段階と、前記第１ガスと反応性を有する第２ガス及び第３ガスを、プラズマ雰囲気下で供給し、前記パターン構造物上に薄膜を形成する段階と、前記第２ガスをパージする段階と、を含み、前記薄膜を形成する段階の間、前記第２ガスは、ガス供給ユニットの少なくとも中心ガス流入口を介して供給され、前記第３ガスは、前記ガス供給ユニットの前記中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介して供給され、前記第３ガスは、前記第１ガス及び前記第２ガスと異なるガスであり、非活性ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することができる。
前記基板処理方法の一例によれば、前記第３ガスが前記追加ガス流入口を介して供給され、基板エッジの流量が増加し、それにより、基板中心近辺のラジカル密度が上昇することができる。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記第３ガスは、窒素成分を含んでもよい。
前記第３ガスは、亜酸化窒素ガス及び窒素ガスのうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記第２ガスは、酸素成分を含み、前記第３ガスは、窒素成分を含み、前記薄膜は、１００℃以下の温度条件で形成された酸化膜でもある。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記第２ガスは、酸素であり、前記第３ガスは、亜酸化窒素であり、前記プラズマ雰囲気において、前記酸素ガスと前記亜酸化窒素ガスとの流量比は、１：０．６２５ないし１：１．２５でもある。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記第２ガスは、酸素であり、前記第３ガスは、窒素であり、前記プラズマ雰囲気において、前記酸素ガスと前記窒素ガスの流量費は１：０．６２５ないし１：１．２５でもある。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記プラズマ雰囲気下において、前記パターン構造物の損傷が生じうる。
前記パターン構造物の損傷は、前記追加ガス流入口を介して供給される前記第３ガスによって変化することができる。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記パターン構造物はスピンオンハードマスク（ＳＯＨ）を含んでもよい。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記基板処理方法は、前記パターン構造物上に形成された前記薄膜を利用して遂行されるダブルパターニング工程またはクワドループルパターニング工程をさらに含んでもよい。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記プラズマ雰囲気下で、前記第２ガスは、イオン化され、前記第３ガスは、イオン化されない。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記第１ガスは、第１温度で、前記第２ガスとは反応し、前記第１ガスは、前記第１温度で、前記第３ガスとは反応しない。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記第３ガスは、前記第１ガス及び前記第２ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することができる。
本発明の技術的思想による実施形態の他の側面によれば、基板処理方法は、酸素と反応するパターン構造物が形成された基板上に、シリコン含有ガスを供給する段階と、前記シリコン含有ガスをパージする段階と、酸素含有ガス及び窒素含有ガスを１００℃以下のプラズマ雰囲気下で供給し、前記パターン構造物上にシリコン酸化膜を形成する段階と、前記酸素含有ガスをパージする段階と、を含み、少なくとも前記シリコン酸化膜を形成する段階の間、前記酸素含有ガスは、ガス供給ユニットの少なくとも中心ガス流入口を介して供給され、前記窒素含有ガスは、前記ガス供給ユニットの前記中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介しても供給される。
前記基板処理方法の一例によれば、前記酸素と反応するパターン構造物は、スピンオンハードマスクであり、前記酸素含有ガスは、酸素であり、前記窒素含有ガスは、亜酸化窒素であり、前記プラズマ雰囲気において、前記酸素ガスと前記亜酸化窒素ガスとの流量比は、１：０．６２５ないし１：１．２５でもある。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記シリコン酸化膜を形成する段階の間、前記基板の前記パターン構造物上に吸着されたシリコン含有ガスは、酸素含有ガスとは反応し、窒素含有ガスとは反応しない。
前記基板処理方法の他の例によれば、前記窒素含有ガスが前記追加ガス流入口を介して供給され、基板エッジの流量が増加し、前記基板エッジの流量増加により、基板エッジ部分でのパターン構造物と反応するラジカル密度は低下し、前記基板エッジの流量増加により、基板中心近辺でのパターン構造物と反応するラジカル密度は上昇し、結果として、基板エッジ部分でのパターン構造物の損傷と、基板中心近辺でのパターン構造物の損傷とが均一にもなる。
本発明の技術的思想による実施形態のさらに他の側面によれば、基板処理方法は、反応物質と反応するパターン構造物が形成された基板上に、ソース物質を供給する段階と、プラズマ雰囲気下で、供給ユニットの少なくとも中心流入口を介して、前記反応物質を供給する段階と、を含み、前記反応物質を供給する段階の間、前記反応物質と異なる遮断物質が、前記供給ユニットの前記中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介して供給され、前記遮断物質により、基板エッジの流量が増加し、それにより、基板中心近辺の反応物質のラジカル密度が上昇することができる。
前記基板処理方法の一例によれば、前記遮断物質は、非活性ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、プラズマ蒸着工程において、基板中心部と基板エッジ部との間の周辺領域に、反応ガス及びキャリアガスよりイオン化エネルギーが高いガスを供給することにより、周辺部領域でのラジカル発生が、中心部とエッジ部とに比べ、相対的に抑制され、周辺部での下部膜損失を制御することにより、基板全体的に下部膜損失均一度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の技術的思想による実施形態による基板処理方法を概略的に示したフローチャートである。
【図２】本発明の技術的思想による他の実施形態による基板処理方法を概略的に示した断面図である。
【図３】本発明の技術的思想による実施形態による基板処理方法が適用されるガス供給ユニット、及びそれを含む基板処理装置を概略的に示す図面である。
【図４】本発明の技術的思想による実施形態による基板処理方法が適用されるガス供給ユニット、及びそれを含む基板処理装置を概略的に示す図面である。
【図５】本発明の技術的思想による実施形態による基板処理方法が適用されるガス供給ユニット、及びそれを含む基板処理装置を概略的に示す図面である。
【図６】本発明の技術的思想による実施形態による基板処理方法が適用されるガス供給ユニット、及びそれを含む基板処理装置を概略的に示す図面である。
【図７】基板上のＳＯＨ膜上にＳｉＯ２膜を蒸着するとき、プラズマラジカルによる下部ＳＯＨ膜の損傷程度を示す図面である。
【図８】２７ＭＨｚ、６００ワットのプラズマ条件下において、基板上のＳＯＨ構造物上に、ＳｉＯ２膜を蒸着するとき、基板の各領域別にＳＯＨ損失程度を示す図面である。
【図９】他の実施形態として、Ｎ２Ｏの代わりに、Ｎ２ガスを供給したとき、基板上において、ＳＯＨ損失の均一性が変わることを示す図面である。
【図１０】本発明の技術的思想による他の実施形態による基板処理方法を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態は、当該技術分野において当業者に、本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、以下の実施形態は、さまざまに異なる形態にも変形され、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されるものではない。むしろ、それら実施形態は、本開示を、さらに忠実であって完全なものにし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるのである。
【０００９】
本明細書で使用された用語は、特定実施形態について説明するために使用され、本発明を制限するためではない。本明細書で使用されているように、単数形態は、文脈上、取り立てての場合を確かに指すものではないならば、複数の形態を含んでもよい。また、本明細書で使用される場合である「含む（comprise）」及び／または「含む（comprising）」は、言及した形状、数、段階、動作、部材、要素、及び／またはそれらグループの存在を特定するものであり、１以上の他の形状、数、動作、部材、要素、及び／またはグループの存在または付加を排除するものではない。本明細書で使用されているように、用語「及び／または」は、当該列挙された項目のうちいずれか一つ、及び１以上の全ての組み合わせを含む。
【００１０】
本明細書において、第１、第２のような用語は、多様な部材、領域及び／または部位について説明するために使用されるが、それらの部材、部品、領域、層及び／または部位は、それら用語によって限定されるものではないということは、自明である。それら用語は、特定順序、上下または優劣を意味するものではなく、１つの部材、領域または部位を、他の部材、領域または部位と区別するためにのみ使用される。従って、以下で説明する第１の部材、領域または部位は、本発明の教えからはずれなくとも、第２の部材、領域または部位を指すことができる。
【００１１】
本明細書において、「ガス」は、蒸発された固体及び／または液体を含んでもよく、単一ガス、またはガスの混合物によっても構成される。本明細書において、ガス供給ユニットを介して反応チャンバに導入された工程ガスは、前駆体ガス及び付加性ガスを含んでもよい。前記前駆体ガス及び前記付加性ガスは、典型的には、混合ガスとして、または別途に、反応空間にも導入される。前記前駆体ガスは、不活性ガスのようなキャリアガスとも共に導入される。前記付加性ガスは、反応物ガス及び不活性ガスのような希釈ガスを含んでもよい。前記反応物ガス及び前記希釈ガスは、混合され、または別途に反応空間にも導入される。該前駆体は、２以上の前駆体からも構成され、該反応物ガスは、２以上の反応物ガスからも構成される。前記前駆体は、基板上に化学吸着（chemisorption）され、誘電体膜のマトリックス主要構造を構成する、典型的には、メタロイド（metalloid）または金属元素を含むガスであり、堆積のための前記反応物ガスは、前記ガスが、前記基板上において、原子層または単層（monolayer）を固定するために励起されるとき、基板上に化学吸着された前記前駆体と反応するガスである。「化学吸着」は、化学的飽和吸着を指す。前記工程ガス以外のガス、すなわち、前記ガス供給ユニットを介して、通過せずに導入されたガスが、前記反応空間をシーリング（sealing）するためにも使用され、それは、不活性ガスのようなシールガス（seal gas）を含む。一部実施形態において、「膜（film）」は、全体ターゲットまたは関連表面を被覆させるように、実質的にピンホールなしに、厚み方向に垂直した方向に連続的に延長される層、または単に、ターゲットまたは関連表面を被覆する層を指す。一部実施形態において、「層（layer）」は、表面上に形成されたある厚みを有する構造物、または膜の同義語、または非膜（non-film）構造物を指す。膜または層は、ある特性を有する不連続的単一膜または単一層、または多重の膜または層によっても構成され、隣接した膜または層の境界は、明らかでもあり、明らかではなくもあり、物理的、化学的、及び／またはある他の特性、形成工程またはシーケンス、及び／または隣接した膜または層の機能または目的に基づいても設定される。
【００１２】
本明細書において、「同一物質」という表現は、主要構成成分が同一であるということを意味すると解釈されなければならない。例えば、第１層と第２層は、いずれもシリコン窒化層であり、同一物質から形成される場合、第１層は、Ｓｉ２Ｎ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４及びＳｉ２Ｎ３を含む群からも選択され、第２層も、前記群からも選択されるが、その具体的な膜質は、第１層と異なってもいる。
【００１３】
さらには、本明細書において、遂行可能な範囲が、定例的な作業に基づいて決定されるということにより、ある２つの変数が、前記変数の遂行可能な範囲を構成することができ、ある指示された範囲は、終了点を含んだり排除したりすることができる。さらには、ある指示された変数値（それらが、「約（about）」と指示されていても、されていなくても）は、正確な値または近似値を指し、等価物を含んでもよく、また一部実施形態において、平均値、中央値、代表値、多数値などを指すことができる。
【００１４】
条件及び／または構造が特定されていない本明細書において、当業者は、慣例的な実験の問題として、本明細書の見地から、そのような条件及び／または構造を容易に提供することができる。全ての開示された実施形態において、１つの実施形態で使用されたある構成要素は、意図された目的のために、ここに、明示的に、必然的にまたは本質的に開示されたものを含み、それに等価的なある構成要素に代替され、さらに、本発明は、装置及び方法にも同一に適用される。
【００１５】
以下、本発明の技術的思想による実施形態について、概略的に図示する図面を参照して説明する。図面において、例えば、製造技術及び／または公差によって、図示された形状の変形が予想される。従って、本発明の実施形態は、本明細書に図示された領域の特定形状に制限されたものであると解釈されるものではなく、例えば、製造上、もたらされる形状変化を含むものである。
【００１６】
図１は、本発明の技術的思想による実施形態による基板処理方法を概略的に示したフローチャートである。
【００１７】
図１を参照すれば、パターン構造物が形成された基板上に、第１物質が供給される（Ｓ１０）。該第１物質は、例えば、ソース物質でもあり、追って供給される第２物質と反応性を有する物質を含んでもよい。該第１物質は、ガスでもあり、選択的な実施形態において、液体でもあり、それ以外に、ガスと液体との間の状態の物質でもある。該第１物質は、パターン構造物が形成された基板上にも供給される。従って、該第１物質は、パターン構造物の上下面、及び上面と下面とを連結する側面の上にも塗布される。
【００１８】
その後、基板上に第２物質が供給される（Ｓ２０）。該第２物質は、例えば、反応物質でもあり、パターン構造物は、該反応物質と反応性を有する物質を含んでもよい。例えば、前記パターン構造物は、フォトレジストを含んでもよい。該第２物質は、ガスでもあり、選択的な実施形態において、液体でもあり、それ以外に、ガスと液体との間の状態の物質でもある。該第２物質は、プラズマ雰囲気下でも供給される。また、第２物質は、供給ユニット（例えば、ガス供給ユニット）を介して、少なくとも基板中心近辺にも供給される。例えば、該第２物質は、供給ユニットの中心流入口を介して、基板中心部分にも供給される（Ｓ２３）。さらには、該第２物質は、供給ユニットの他の流入口を介して、基板中心以外の部分にも供給される。
【００１９】
該第２物質が供給される間、該第２物質と異なる遮断物質も基板上に供給される（Ｓ２０）。該遮断物質は、反応物質が基板のエッジ近辺に集中する現象（及び、それにより、基板上のパターン構造物のエッジ近辺が多く損傷される現象）を防止する機能を遂行することができる。該遮断物質は、第１物質及び第２物質と異なる物質を含んでもよい。
【００２０】
例えば、該遮断物質は、第１物質のイオン化エネルギー、及び第２物質のイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することができる。選択的な実施形態において、該遮断物質は、非活性ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することができる。そのような高いイオン化エネルギーを有する遮断物質の供給を介して、基板上のパターン構造物のエッジ近辺でのラジカル生成が抑制される。従って、前記ラジカルと反応性を有するパターン構造物の損傷が防止される。
【００２１】
前述のように、該遮断物質は、基板エッジ近辺での反応物質の集中（及び、それによるラジカル生成）を遮断するために供給される物質である。そのために、例えば、該遮断物質は、供給ユニットの中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介しても供給される（Ｓ２５）。追加ガス流入口は、供給ユニットの中心ガス流入口と、供給ユニットのエッジとの間に位置することができる。該遮断物質により、基板エッジの流量が増加する。従って、エッジ近辺の反応物質のラジカル密度が、相対的に低下する。一方、該遮断物質が基板エッジに供給されることにより、基板中心近辺の反応物質のラジカル密度に対する遮蔽効果が生じうる。従って、基板中心近辺の反応物質のラジカル密度が上昇する。
【００２２】
図２は、本発明の技術的思想による他の実施形態による基板処理方法を概略的に示したフローチャートである。該実施形態による基板処理方法は、前述の実施形態による基板処理方法の変形例でもある。以下、実施形態間の重複説明は、省略する。
図２を参照すれば、まず、パターン構造物が形成された基板上に、第１ガスが供給される（Ｓ５０）。例えば、該パターン構造物は、酸素と反応する物質を含んでもよく、前記反応により、該パターン構造物の一部が除去される。他の実施形態において、該パターン構造物は、酸素以外の物質（例えば、窒素）と反応する物質を含んでもよい。例えば、該パターン構造物は、スピンオンハードマスク（ＳＯＨ）を含んでもよい。
【００２３】
該第１ガスは、前述のように、ソースガスであり、該第１ガスが反応空間に供給されれば、該第１ガスは、基板上にも吸着される。その後、該第１ガスがパージされる（Ｓ６０）。該第１ガスは、基板上に形成しようとする薄膜の構成成分を含んでもよい。例えば、基板上に、シリコン酸化膜を形成しようとする場合、該第１ガスは、シリコン含有ガスでもある。
【００２４】
該第１ガスがパージされた後、第２ガス及び第３ガスが供給される（Ｓ７０）。該第２ガス及び該第３ガスは、プラズマ雰囲気下でも供給される。前記プラズマ雰囲気の温度は、１００℃以下でもあり、さらに具体的な例として、５０℃以下でもある。前記プラズマの周波数は、例えば、２７Ｍｈｚでもあり、該プラズマの電力は、６００Ｗでもある。しかし、本発明は、前述のパラメータに制限されるものではなく、多様なパラメータによっても調節されるということに留意する。
【００２５】
該第２ガスは、該第１ガスと反応性を有する反応ガスでもある。一方、該第３ガスは、該第１ガスと反応しないガスでもある。基板上に吸着された第１ガスが、該第２ガスの供給により、該第２ガスと反応することにより、パターン構造物上に薄膜が形成される。基板上に吸着された第１ガスは、該第３ガスとは反応しないために、パターン構造物上に形成された薄膜は、該第３ガスの成分を含まない。
【００２６】
該第３ガスは、該第１ガス及び該第２ガスと異なるガスでもある。薄膜に、該第３ガスの成分を含めないために、該第３ガスは、高いイオン化エネルギーを有する物質によっても選択される。例えば、該第３ガスは、該第１ガスのイオン化エネルギー、及び／または該第２ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することができる。選択的な実施形態において、該第３ガスは、非活性ガスのイオン化エネルギーより高いイオン化エネルギーを有することができる。それにより、薄膜形成段階の間、プラズマ雰囲気下で、該第２ガスは、イオン化され、一方、該第３ガスは、イオン化されない。
【００２７】
例えば、該第１ガスがシリコン含有ガスによって形成しようとする薄膜が、シリコン酸化膜である場合、該第２ガスは、酸素含有ガスでもあり、該第３ガスは、窒素含有ガスでもある。例えば、該第３ガスは、亜酸化窒素ガス及び窒素ガスのうち少なくとも一つを含んでもよい。
【００２８】
その場合、シリコン酸化膜を形成する間、基板のパターン構造物上に吸着されたシリコン含有ガスは、酸素含有ガスとは反応し、窒素含有ガスとは反応しない。それは、窒素含有ガスが、シリコン含有ガスのイオン化エネルギー、及び酸素含有ガスのイオン化エネルギーより高いエネルギーを有するからである。すなわち、プラズマ雰囲気下において、酸素含有ガスだけがイオン化されることにより、基板上に吸着されたシリコン含有ガスと反応し、シリコン酸化膜が形成され、シリコン窒化膜及び／またはシリコン酸窒化膜は、形成されない。
【００２９】
一例において、該第２ガスが酸素ガスであり、該第３ガスが亜酸化窒素ガスである場合、酸素ガスと亜酸化窒素ガスとの流量比は、１：０．６２５ないし１：１．２５でもある。例えば、酸素ガスが供給される流量が１６０ｓｃｃｍである場合、亜酸化窒素ガスの流量は、１００ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍでもある。他の例において、該第２ガスが酸素ガスであり、該第３ガスが窒素ガスである場合、酸素ガスと窒素ガスとの流量比は、１：０．６２５ないし１：１．２５でもある。例えば、酸素ガスが供給される流量が１６０ｓｃｃｍである場合、窒素ガスの流量は、１００ｓｃｃｍないし２００ｓｃｃｍでもある。しかし、本発明は、前述のパラメータに制限されるものではなく、多様なパラメータによっても調節されるということに留意する。
【００３０】
たとえ、前述の実施形態がシリコン酸化膜を形成するための工程を基準に説明されたとしても、それは本発明を制限するものではないということに留意する。本発明は、任意の酸化膜を形成するための工程でもあり、その場合、該第２ガスは、酸素成分を含み、該第３ガスは、窒素成分を含んでもよい。他の実施形態において、本発明は、任意の窒化膜を形成するための工程でもある。
【００３１】
選択的な実施形態において、プラズマ雰囲気の温度パラメータは、該第３ガスの反応性を制限する要素にもなる。例えば、該プラズマ雰囲気は、第１温度にも設定されるが、その場合、該第１ガス（すなわち、パターン構造物上に吸着された第１ガス）は、第１温度で第２ガスと反応し、一方、該第１ガスは、第１温度で該第３ガスと反応しない。前記第１温度は、例えば、１００℃以下の温度でもある。
【００３２】
例えば、１００℃以下の温度条件のプラズマ雰囲気で供給される酸素ガスは、基板のパターン構造物上に吸着されたシリコン含有ガスと反応し、シリコン酸化膜を形成することができる。一方、１００℃以下の温度条件のプラズマ雰囲気で供給される窒素ガス及び／または亜酸化窒素ガスは、基板のパターン構造物上に吸着されたシリコン含有ガスと反応しない。
【００３３】
薄膜を形成する段階の間、該第２ガスは、ガス供給ユニットの少なくとも中心ガス流入口を介しても供給される（Ｓ７３）。一方、該第３ガスは、ガス供給ユニットの中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介しても供給されることができる（Ｓ７５）。該第３ガスが追加ガス流入口を介して供給されることにより、基板エッジの流量が増加し、それにより、基板中心近辺のラジカル密度が上昇する。それは、基板中心部分の損傷増加に帰結される。
【００３４】
さらに具体的には、プラズマ雰囲気下において、パターン構造物と反応性を有する第２ガスが供給される場合、該第２ガスのラジカルが、パターン構造物と反応することにより、パターン構造物が除去される。そのようなパターン構造物の損傷は、第２ガスが供給される位置によっても影響を受けるが、反応に関与しない第３ガスが供給される位置によっても影響を受ける。特に、第３ガスが、追加ガス流入口を介して供給される場合、エッジでパターン構造物と反応することができるラジカルの生成が抑制され、従って、基板エッジに位置するパターン構造物の損傷が低減される。
【００３５】
例えば、該第１ガスがシリコン含有ガスであり、該第２ガスが酸素含有ガスであり、該第３ガスが窒素含有ガスである場合、酸素含有ガスは、少なくとも中心ガス流入口を介しても供給される。窒素含有ガスは、ガス供給ユニットの中心ガス流入口と離隔された追加ガス流入口を介しても供給される。
【００３６】
その場合、窒素含有ガスが、前記追加ガス流入口を介して供給され、基板エッジの流量が増加する。そのような基板エッジの流量増加により、基板エッジ部分でのパターン構造物と反応するラジカル密度は、低下する。一方、基板エッジの流量増加により、基板中心近辺でのパターン構造物と反応するラジカル密度は、上昇する。結果として、基板エッジ部分でのパターン構造物の損傷は、低減され、基板中心近辺でのパターン構造物の損傷は、増加し、結果として、両者が均一にもなる。
【００３７】
選択的な実施形態において、酸素含有ガスは、中心ガス流入口だけではなく、追加ガス流入口を介しても供給される。すなわち、基板中心近辺とエッジ近辺とのパターン構造物の損傷偏差を調節するために、追加ガス流入口を介して、パターン構造物と反応性を有する第２ガス（例えば、酸素含有ガス）を供給することもでき、パターン構造物と反応性を有さない第３ガス（例えば、窒素含有ガス）を供給することもできる。
【００３８】
該第２ガス及び該第３ガスが供給され、パターン構造物上に薄膜が形成された後、該第２ガス及び該第３ガスがパージされる。それにより、パターン構造物上に薄膜を形成するための１サイクルが完了して、前記サイクルは、所定回数反復される。前記サイクルが反復されることにより、パターン構造物上に形成された薄膜の厚みが増大する。
【００３９】
パターン構造物上に形成された薄膜は、ダブルパターニング工程またはクワドループルパターニング工程にも利用される。すなわち、追っての工程において、パターン構造物は、除去され、パターン構造物の側壁に形成された前記薄膜が、マスクの役割を行い、基板がパターニングされる。
【００４０】
前述の実施形態で説明したように、パージガスの供給は、ガスを転換する過程において、断続的に行われる。例えば、該第１ガスパージのためのパージガスは、第１ガスの供給段階と、該第２ガス及び該第３ガス供給段階との間に、断続的に供給される。また、該第２ガス及び該第３ガスのパージのためのパージガスは、該第２ガス及び該第３ガス供給段階と、次のサイクルでの第１ガスの供給段階との間にも供給される。
【００４１】
選択的な実施形態において、パージガスの供給は、薄膜形成工程全般にわたり、連続して遂行される。例えば、該第１ガスパージのためのパージガスは、工程過程において、継続して供給される。その場合、該第１ガス供給段階後、該第２ガス及び該第３ガスの供給段階まで、所定期間の間、他のガスを供給しないことにより、該第１ガスパージが行われる。また、該第２ガス及び該第３ガスの供給段階後、次のサイクルの第１ガス供給段階まで所定期間の間、他のガスを供給しないことにより、該第２ガス及び該第３ガスパージが行われる。
【００４２】
パージガスと同様に、該第３ガスの供給も、断続して行われる。例えば、該第３ガスは、該第２ガス供給段階と、次サイクルでの該第１ガス供給段階との間にも供給される。また、該第３ガスの供給は、連続しても行われる。言い換えれば、該第３ガスは、薄膜形成工程全般にわたって連続しても供給される。
【００４３】
図３は、本発明の技術的思想による実施形態による基板処理方法が適用されるガス供給ユニット、及びそれを含む基板処理装置を概略的に示す。
【００４４】
図３を参照すれば、基板処理装置は隔壁１１０、ガス供給ユニット１２０、ＲＦロッド１３０及び排気通路１４０を含んでもよい。本明細書で説明された基板処理装置の例として、半導体基板またはディスプレイ基板の蒸着装置を有することができるが、本発明は、それに制限されるものではないということに留意する。該基板処理装置は、薄膜形成のための物質堆積を行うのに必要ないかなる装置でもあり、物質のエッチングないし研磨のための原料が均一に供給される装置を指すこともできる。以下では、便宜上、該基板処理装置が、半導体基板蒸着装置であるということを前提に説明する。
【００４５】
隔壁１１０は、反応器の構成要素でもある。言い換えれば、隔壁１１０構造により、基板の処理（例えば、蒸着、エッチング、研磨）のための反応空間が形成される。例えば、隔壁１１０は、反応器側壁及び／または反応器上壁を含んでもよい。隔壁１１０において、反応器上壁部分は、ガス供給チャネル１５０を提供することができ、前記ガス供給チャネル１５０を介して、ソースガス、パージガス及び／または反応ガスが供給される。
【００４６】
ガス供給ユニット１２０は、ガス供給チャネル１５０にも連結される。ガス供給ユニット１２０は、反応器にも固定される。例えば、ガス供給ユニット１２０は、固定部材（図示せず）を介して、隔壁１１０にも固定される。ガス供給ユニット１２０は、反応空間（１６０）内の被処理体にガスを供給するようにも構成される。例えば、ガス供給ユニット１２０は、シャワーヘッドアセンブリでもある。
【００４７】
ガス供給ユニット１２０内部には、ガス供給チャネル１５０と連通するガスフローチャネル１７０が形成される。ガスフローチャネル１７０は、ガス供給ユニット１２０のガスチャネル１２５（上部）と、ガス供給ユニット１２０のガス供給プレート１２７（下部）との間にも形成される。たとえ図面には、ガスチャネル１２５とガス供給プレート１２７とが別個の構造に図示されているにしても、ガスチャネル１２５とガス供給プレート１２７は、一体化された構造にも形成される。
【００４８】
ガスチャネル１２５は、ガス供給チャネル１５０と連結された中心注入口を提供することができる。該中心注入口は、ガスフローチャネル１７０と連結され、従って、ガスフローチャネル１７０は、中心注入口を介して、ガス供給チャネル１５０と連結される。
【００４９】
前述のように、隔壁１１０には、ガス供給チャネル１５０が形成される。前記ガス供給チャネル１５０に追加し、第１貫通ホール１８０が、隔壁１１０の少なくとも一部を貫通するようにも形成される。例えば、第１貫通ホール１８０は、隔壁１１０において、反応器上壁を貫通するようにも形成される。望ましい実施形態において、第１貫通ホール１８０の直径は、ガス供給チャネル１５０の直径よりも小さい。
【００５０】
第２貫通ホール１８５は、ガス供給ユニット１２０の少なくとも一部を貫通するようにも形成される。例えば、第２貫通ホール１８５は、ガスチャネル１２５を貫通し、ガスフローチャネル１７０と連結されるようにも形成される。従って、第１貫通ホール１８０が、第２貫通ホール１８５を介して、前記ガスフローチャネル１７０と連通することができる。
【００５１】
第２貫通ホール１８５は、ガスフローチャネル１７０の中心とエッジとの間にも配置される。特に、第２貫通ホール１８５は、ガスフローチャネル１７０のエッジから離隔されても配置される。そのような第２貫通ホール１８５の位置構造を介して、基板の特定部分（すなわち、第２貫通ホール１８５が配置された部分と相応する部分）での薄膜蒸着が制御される。
【００５２】
例えば、第２貫通ホール１８５を介して供給されたガスは、基板の中心とエッジとの間の部分に蒸着される薄膜下部のパターン構造物の損傷程度に影響を及ぼす。前記ガスが高いイオン化エネルギーを有する遮断ガスである場合、基板の中心とエッジとの間のパターン構造物の損傷は、低減される。
【００５３】
シャワーヘッド構造は、一般的に、中心部分を介して反応ガスが供給され、エッジを介して排気される構造を採用するが、そのような構造により、基板エッジ部分のパターン構造物の損傷と、基板中心部分のパターン構造物の損傷とが均一ではなくなるという問題が生じうる。しかし、本発明によれば、別途のガス供給通路を追加し、それを介して、反応空間の中心部分とエッジとの間に遮断ガスが供給される。そのように供給された遮断ガスは、反応空間の周辺部でのラジカル生成を制限する遮蔽効果（blocking effect）を誘導することができ、結果として、基板の周辺部に形成されたパターン構造物の損傷が低減される。従って、基板の中心とエッジとの間に生じるパターン構造物の損傷偏差問題が改善される。
【００５４】
選択的な実施形態において、第２貫通ホール１８５は、中心注入口の中心から一定間隔離隔された円周に沿って、複数個配置される。他の選択的な実施形態において、第２貫通ホール１８５は、中心注入口の中心から一定間隔離隔された円周に沿い、連続しても配置される。その場合、ガスチャネル１２５は、前記第２貫通ホール１８５によって分離された複数の部品からも構成される。
【００５５】
第２貫通ホール１８５は、ガス供給プレート１２７に対して（または、ガスフローチャネル１７０に対して）、垂直方向、または傾いた方向に、ガスチャネル１２５を貫通するようにも形成される。例えば、第２貫通ホール１８５は、ガス供給プレート１２７の延長方向（すなわち、水平方向）に対して、ガス供給プレート１２７の中心に向かい、１５〜４５°の角度で貫通するようにも形成される。言い換えれば、ガスチャネル１２５を貫通する第２貫通ホール１８５の貫通角度を調節することにより、基板上そして薄膜下部に位置するパターン構造物のプラズマによる損傷の均一度が制御される。
【００５６】
例示的な実施形態において、第２貫通ホール１８５は、ガス供給プレート１２７の延長方向（すなわち、水平方向）に対して、３０°の角度で貫通するようにも形成される。その場合、第２貫通ホール１８５は、ガスチャネル１２５の第１面（例えば、上部表面）上において第１径を有する第１円周に沿い、配置または形成され、第２貫通ホール１８５は、前記ガスチャネル１２５の第２面（例えば、下部表面）上において第２径を有する第２円周に沿い、配置または形成され、前記第１径と前記第２径は、異なりもする。
【００５７】
そのように、第２貫通ホール１８５の個数、形状及び配列位置、及び第２貫通ホール１８５に供給されるガスの種類、流量などを調節することにより、パターン構造物の損傷均一度がさらに精密に制御され、結果として、所望の形態と所望の品質の薄膜が蒸着される。
【００５８】
選択的な実施形態において、第１貫通ホール１８０と第２貫通ホール１８５との間に、バッファ空間１９０がさらに形成される。前記バッファ空間１９０は、第１貫通ホール１８０を介して供給されたガスが、第２貫通ホール１８５に均一に供給されるように、ガスを一時的に保有する役割を行うことができる。従って、前記バッファ空間１９０の直径ないし幅は、第１貫通ホール１８０の直径ないし幅より大きく、第２貫通ホール１８５の直径ないし幅よりも大きい。また、バッファ空間１９０は、ガス供給チャネル１５０の中心から一定間隔離隔された円周に沿い、連続しても形成される。
【００５９】
該基板処理装置は、ガス供給チャネル１５０と連結された第１ガス供給部（図示せず）、及び第１貫通ホール１８０と連結された第２ガス供給部（図示せず）をさらに含んでもよい。また、該基板処理装置は、前記第１ガス供給部及び前記第２ガス供給部を制御するように構成された制御部（図示せず）をさらに含んでもよい。一実施形態において、前記制御部は、前記第１ガス供給部及び前記第２ガス供給部を独立的に制御するようにもさらに構成される。例えば、該第１ガス供給部は、ソースガス及び／または反応ガスを供給するようにも構成され、該第２ガス供給部は、遮断ガスを供給するようにも構成される。
【００６０】
該基板処理装置は、ＲＦロッド１３０をさらに含んでもよい。ＲＦロッド１３０は、隔壁１１０の少なくとも一部を貫通し、前記ガス供給ユニット１２０とも連結される。ＲＦロッド１３０は、外部のプラズマ供給部（図示せず）とも連結される。図面には、２個のＲＦロッド１３０が図示されているが、本発明は、それに制限されるものではなく、少なくとも１個以上のＲＦロッド１３０を設け、反応空間１６０に供給されるプラズマパワーの均一性を向上させることができる。
【００６１】
該基板処理装置は、隔壁１１０の下部面と接触するように構成されたサセプタ２００をさらに含んでもよい。サセプタ２００は、サセプタ支持部２１０によっても支持され、サセプタ支持部２１０は、上下動及び回転運動を行うことができる。サセプタ支持部２１０の上下動により、サセプタ２００が隔壁１１０から離隔されたり、隔壁１１０と接触したりすることにより、反応空間１６０が開閉される。
【００６２】
該基板処理装置は、排気部（図示せず）をさらに含んでもよい。反応空間１６０において、基板との化学反応後に残存する残留ガスは、前記排気部により、排気通路１４０を介して外部に排気される。
【００６３】
図４は、本発明の技術的思想による他の実施形態によるガス供給ユニット、及びそれを含む基板処理装置を概略的に示す。該実施形態によるガス供給ユニット及び基板処理装置は、前述の実施形態によるガス供給ユニット及び基板処理装置の変形例でもある。以下、該実施形態間での重複説明は、省略する。
【００６４】
図４を参照すれば、基板処理装置は、隔壁１１０、及び隔壁１１０内に実質的に水平に正しく位置しているガス供給ユニット１２０、隔壁１１０内のガス供給ユニット１２０と実質的に平行に対向するように位置したサセプタ２００を含んでもよい。
隔壁１１０内に設けられ、真空ポンプに連結された排気通路１４０は、隔壁１１０内の反応空間１６０の残留ガスを真空排出させるのにも利用される。
【００６５】
ガス供給ユニット１２０は、シャワーヘッドでもあり、該シャワーヘッドのベースは、原料ガスを噴出させるように形成された多数の微細孔２２０を含んでもよい。該シャワーヘッドは、ガス供給チャネル１５０を介して、原料ガス供給タンクにも連結される。高周波（ＲＦ）電源は、一側電極として機能するシャワーヘッドと電気的にも連結される。
【００６６】
サセプタ２００は、支持台によって支持され、他側電極として機能することができる。サセプタ２００の表面には、半導体基板のような被処理基板がローディングされ、前記被処理基板は、真空吸着などによっても固定される。
【００６７】
また、前述のように、第２貫通ホール１８５は、シャワーヘッドの上部部分の少なくとも一部を貫通するようにも形成される。従って、第１貫通ホール１８０が、第２貫通ホール１８５を介して、シャワーヘッドのガスフローチャネル１７０と連通することができる。
【００６８】
図５は、本発明の技術的思想による他の実施形態によるガス供給ユニット、及びそれを含む基板処理装置を概略的に示す。該実施形態によるガス供給ユニット及び基板処理装置は、前述の実施形態によるガス供給ユニット及び基板処理装置の変形例でもある。以下、該実施形態間の重複説明は、省略する。
【００６９】
図５を参照すれば、隔壁１１０を含む第１蓋２４０及び第２蓋２５０は、サセプタ２００と共に反応空間１６０を形成することができる。さらに具体的には、反応空間１６０の下部は、サセプタ２００により、反応空間１６０の上部は、第１蓋２４０により、反応空間１６０の両側面は、第２蓋２５０によっても形成される。
【００７０】
該基板処理装置が蒸着装置である場合、第１蓋２４０は、シャワーヘッドを含んでもよい。第２蓋２５０は、反応側壁Ｗ及び排気通路１４０を含んでもよい。
【００７１】
該基板処理装置の排気構造は、下流排気構造によっても構成され、そのとき、前記下流排気構造は、第２蓋２５０によっても具現される。その場合、蒸着に利用されるガスは、第１蓋２４０のシャワーヘッドを介して、被処理基板に噴射され、その後、第２蓋２５０の排気通路１４０を介して、下流排気される。
【００７２】
また、前述のように、第２貫通ホール１８５は、ガス供給ユニット１２０の上部部分の少なくとも一部を貫通するようにも形成される。従って、第１貫通ホール１８０が、第２貫通ホール１８５を介して、シャワーヘッドのガスフローチャネル１７０と連通することができる。
【００７３】
図６は、本発明の技術的思想による他の実施形態によるガス供給ユニット、及びそれを含む基板処理装置を概略的に示す。該実施形態によるガス供給ユニット及び基板処理装置は、前述の実施形態によるガス供給ユニット及び基板処理装置の変形例でもある。以下、該実施形態間の重複説明は、省略する。
【００７４】
前述のように、本発明においては、基板上に蒸着される薄膜の各部分別に、特性を制御する方法を開示する。本発明によれば、基板上にガスを供給するガス供給手段を具備した反応器において、基板上にプラズマを利用した薄膜蒸着がなされる。さらに具体的には、前記ガス供給手段は、シャワーヘッドであり、前記プラズマを利用した薄膜蒸着は、プラズマ原子層蒸着法（ＰＥＡＬＤ）、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、パルストプラズマ化学気相蒸着法（pulsed ＰＥＣＶＤ）そしてサイクリックパルストプラズマ化学気相蒸着法（cyclic pulsed ＰＥＣＶＤ）のうち一つ、あるいは前記方法の適切な組み合わせでもあり、あるいは前記方法の適切な変形でもある。
【００７５】
図６を参照すれば、反応器１は、反応器壁２とサセプタ３とが面接触を介して、反応空間１３を形成する。ガスは、反応器中心に位置した第１ガス流入口４、周辺部に位置した第２ガス供給ポート８、第２ガス流入口５，６，７、及びその下部に位置したシャワーヘッド１１ホール（図示せず）を介して反応空間１３に供給される。
【００７６】
反応空間１３に供給されたガスは、サセプタ３上にローディングされた基板（図示せず）表面と反応した後、排気チャネル１４、排気ホール１５、排気通路１６及び排気ポート１８を介して排気される。前記第２ガス流入口５，６，７は、反応器壁２、バックプレート９、ガスチャネル１０を貫通し、ガスフローチャネル１２とも連結される。例えば、ガスチャネル１０を貫通する第２ガス流入口７は、基板表面を基準に、多様な角度にも形成される。それにより、基板上の特定部分に供給されるガスの流量が制御され、基板上の特定部分に蒸着される薄膜の特性が制御される。
【００７７】
前記反応器壁を貫通する第２ガス流入口５は、前記反応器の一面を貫通することができる。他の第２ガス流入口６，７は、反応器の中心を基準に、環状にも配置され、それにより、基板周辺部に均一に第２ガスが供給される。
【００７８】
図７は、図６の反応器において、ＰＥＡＬＤ方法により、基板上のＳＯＨ（フォトレジストの一種）膜上にＳｉＯ２膜を蒸着するとき、プラズマラジカルによる下部ＳＯＨ膜の損傷程度を示す。該損傷程度は、前記蒸着されたＳｉＯ２膜を湿式エッチング（wet etch）して測定した。
【００７９】
図７を参照すれば、図７の横軸は、直径３００ｍｍ基板の中心から両方向に各位置を示し、縦軸は、プラズマＡＬＤ方式でＳｉＯ２膜を蒸着したとき、前述の図６の第２ガス供給通路を介して供給される酸素あるいは非活性ガス（例えば、Ａｒ）の流量によるＳＯＨ下部膜の損失程度を示す。図６の反応器において、第２ガス流入口を介して、それぞれ酸素を５０ｓｃｃｍ、２５０ｓｃｃｍ、Ａｒを６００ｓｃｃｍ、１，０００ａｃｃｍ供給したが、ガスの種類及び流量にかかわらず、全基板にかけてＳＯＨ膜の損失形態及び程度は同じようであった。
【００８０】
さらに具体的には、図７を参照すれば、ＳＯＨ下部膜の損失均一度（ＳＯＨ loss uniformity）は、全基板にかけて一定ではなく、基板のエッジ部において、ＳＯＨ膜の損失程度が大きかった。それは、プラズマ工程時、反応空間にかけてプラズマラジカル密度が一定ではなく、前記基板のエッジ部でのラジカル密度が特に高いということを意味する。従って、本発明においては、前記エッジ部でのラジカル密度を制御することにより、全体的にＳＯＨ損失均一度を高めることができる方法を開示する。
【００８１】
前記基板周辺部（基板中心部と基板エッジ部との間の領域）でのラジカル密度を制御したり低くしたりするために、本発明においては、ラジカル生成を抑制するガスを供給した。本発明の一実施形態によれば、ＳＯＨ膜上に、プラズマを利用し、ＳｉＯ２膜を蒸着するとき、前記第２ガス流入口を介して、窒素を含むガスを供給した。具体的には、前記第１ガス流入口を介して、ソースガス、酸素反応ガス、及びＡｒキャリアガスあるいはパージガスが供給されるとき、前記第２ガス流入口を介して窒素ガスを供給する。窒素ガスのイオン化エネルギーは、１，５０３ＭＪ／ｍｏｌ、Ａｒガスのイオン化エネルギーは１，５２０．６ＫＪ／ｍｏｌ、そして酸素ガスのイオン化エネルギーは、４９３．４ＫＪ／ｍｏｌであり、窒素ガスの解離エネルギーが、他ガスの解離エネルギーよりはるかに大きい。従って、窒素を供給するとき、アルゴンあるいは酸素を供給する場合に比べ、プラズマ発生が抑制される。窒素以外にも、前記キャリアガスあるいはパージガスそして反応ガスよりイオン化エネルギーの高いガスが、前記第２ガス流入口を介しても供給される。
【００８２】
そのように、本発明の技術的思想によれば、基板の中心部に比べ、第２ガス流入口に対応する基板上の周辺部でのラジカル発生を抑制することにより、周辺部領域でのＳＯＨ損失が防止され、全体的に、さらに均一なＳＯＨ損失均一度が達成される。
【００８３】
2019186541.tif 000003
【００８４】
図８を参照すれば、酸素ガスは、Ａｒガスと共に供給され、第２ガス流入口を介して基板周辺部に供給される窒素含有ガス（例えば、Ｎ２Ｏ）の量によるＳＯＨ損失を測定したとき、窒素含有ガスの流量が増加するほど、基板周辺部でのＳＯＨ損失が低減するということが分かる。すなわち、酸素及びＡｒガスだけを供給したときには、基板上でのＳＯＨ損失の均一性が良好ではなかったが、Ａｒの代わりに、窒素含有ガスの比率を高めたときには、基板周辺部でのプラズマ生成が抑制され、従って、ラジカルによるＳＯＨ侵食が低減される。結果として、ＳＯＨ損失の均一性が全般的に制御され、だんだんと改善されるということが分かる。また、図８を参照すれば、窒素ガスの供給量が増加するほど、基板エッジ部でのＳＯＨ損失は低減するが、中心部のＳＯＨ損失は、むしろ増加するということを示すが、それは、基板周辺部に供給された窒素ガスが、中心部に供給された酸素ガスを取り囲むことにより、相対的に中心部での酸素ラジカルの密度が上昇し、ＳＯＨ損失が増大すると理解することができる。従って、基板周辺部に供給される窒素含有ガスの流量を適切に調節することにより、基板中心部のラジカル密度を調節することができ、ＳＯＨ損失、あるいは下部膜変形の均一度（uniformity）が適切に制御されるということを示す。
【００８５】
図９は、さらに他の実施形態であり、Ｎ２Ｏの代わりに、Ｎ２ガスを供給したとき、基板上において、ＳＯＨ損失の均一性が変わるということを示す。図９を参照すれば、Ｎ２ガスを、第１ガス流入口及び第２ガス流入口を介して、反応空間の周辺部に供給したとき、エッジの窒素ガス（ＥＮ：edge Ｎ２）の流量により、ＳＯＨ損失の均一性が制御されるということが分かる。
【００８６】
図１０は、本発明の技術的思想による他の実施形態による基板処理方法を概略的に示した断面図である。該実施形態による基板処理方法は、前述の実施形態による基板処理方法の変形例でもある。以下、該実施形態間の重複説明は、省略する。
【００８７】
図１０を参照すれば、反応空間の中心に配置された第１ガス流入口を介して、Ｓｉソースガス、酸素ガスそしてＡｒガスが反応空間に供給され、反応空間の周辺に配置された第２ガス流入口を介して、窒素あるいは二酸化窒素が、反応空間の周辺領域に供給される。酸素ガスは、第１ガス流入口を介して、図１０のように、パルス形態にも供給され、連続しても供給される。本発明によれば、基板の周辺領域には、窒素ガスの相対的比率が高く、基板の中心部とエッジ部とに比べ、ラジカル発生率が相対的に低くなる。従って、周辺部でのＳＯＨ損失が低減され、全体的にＳＯＨ損失均一度が向上する（図８及び図９を参照）。
【００８８】
そのように、本発明によれば、プラズマ蒸着工程において、基板中心部と基板エッジ部との間の周辺領域に、反応ガス及びキャリアガスよりイオン化エネルギーが高いガスを供給することにより、周辺部領域でのラジカル発生が、中心部とエッジ部とに比べ、相対的に抑制され、周辺部での下部膜損失を制御することにより、基板全体的に下部膜損失均一度が向上する。
【００８９】
本発明について明確に理解させるために添付された図面の各部位の形状は、例示的なものであると理解されなければならない。図示された形状以外の多様な形状に変形されるということに留意しなければならないのである。
【００９０】
以上で説明した本発明は、前述の実施形態、及び添付された図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内で、さまざまな置換、変形及び変更が可能であるということは、本発明が属する技術分野において当業者において、明白であろう。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の基板処理方法は、例えば、半導体素子収率関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１    反応器
２    反応器壁
３，２００    サセプタ
４    第１ガス流入口
５，６，７    第２ガス流入口
８    第２ガス供給ポート
９    バックプレート
１０，１２５    ガスチャネル
１１    シャワーヘッド
１２，１７０    ガスフローチャネル
１３，１６０    反応空間
１４    排気チャネル
１５    排気ホール
１６，１４０    排気通路
１８    排気ポート
１１０    隔壁
１２０    ガス供給ユニット
１２５    ガスチャネル
１２７    ガス供給プレート
１３０    ＲＦロッド
１５０    ガス供給チャネル
１８０    第１貫通ホール
１８５    第２貫通ホール
１９０    バッファ空間
２１０    サセプタ支持部
２２０    微細孔
２４０    第１蓋
２５０    第１蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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