具体实施方式

现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出，其中，相似的附图标记始终表示相似的元件。就这一点而言，本实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施例以解释本说明书的各方面。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。当诸如“...中的至少一个”之类的表达在元件列表之前时，修饰整个元件列表并且不修饰列表的各个元件。

将理解，尽管术语“第一”、“第二”等在本文中可用于描述各种构件、部件、区域、层和/或部分，但是这些构件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语不表示任何顺序、数量或重要性，而仅用于区分一个部件、区域、层和/或部分与另一部件、区域、层和/或部分。因此，在不脱离实施例的教导的情况下，下面讨论的第一构件、部件、区域、层或部分可以被称为第二构件、部件、区域、层或部分。

在本说明书中，术语“气体”可以包括蒸发的固体和/或液体，并且可以包括单一气体或气体混合物。在本说明书中，通过喷淋头引入到反应室中的工艺气体可以包括前体气体和添加气体。前体气体和添加气体通常可以作为混合气体引入，或者可以独立地引入反应空间。可以将前体气体与诸如惰性气体的载体气体一起引入。添加剂气体可以包括稀释气体，诸如反应气体和惰性气体。反应气体和稀释气体可以混合或分别引入反应空间。前体可包括两种或更多种前体，并且反应气体可包括两种或更多种反应气体。前体是被化学吸附到基底上并且通常包含构成介电膜的基质的主要结构的准金属(metalloid)或金属元素的气体，并且用于沉积的反应气体是当被激发以在基底上固定原子层或单层时与被化学吸附到基底上的前体反应的气体。术语“化学吸附”可以指化学饱和吸附。除了工艺气体以外的气体，即不经过喷淋头而被引入的气体，可以用于密封反应空间，并且可以包括诸如惰性气体的密封气体。在一些实施例中，术语“膜”可以指在垂直于厚度方向的方向上连续延伸而基本上不具有小孔以覆盖整个靶标或相关表面的层，或者可以指仅覆盖靶标或相关表面的层。在一些实施例中，术语“层”可以指具有在表面上形成的任何厚度的膜或非膜结构的结构或同义词。膜或层可以包括具有某些特性的离散的单个膜或层或多个膜或层，并且相邻膜或层之间的边界可以是清晰的或不清晰的，并且可以基于相邻膜或层的物理、化学和/或一些其他特性、形成过程或顺序和/或功能或目的来设置。

在本公开中，表述“包含Si-N键”可以被称为以Si-N键为特征，其具有主要由Si-N键构成的主骨架和/或具有主要由Si-N键构成的取代基。氮化硅层可以是包含Si-N键的介电层，并且可以包括氮化硅层(SiN)和氧氮化硅层(SiON)。

在本公开中，表述“相同材料”应解释为意味着主要成分(构成)相同。例如，当第一层和第二层都是氮化硅层并且由相同的材料形成时，第一层可以选自Si₂N，SiN，Si₃N₄和Si₂N₃，并且第二层也可以是选自上述组，但是其特定的膜质量可以不同于第一层的膜质量。

另外，在本公开中，根据可操作范围可基于常规作业来确定，任何两个变量可构成变量的可操作范围，并且任何指示的范围可包括或排除端点。另外，任何指示的变量的值都可以指精确值或近似值(无论它们是否被指示为“大约”)，可以包括等效项，并且可以指平均值、中值、代表值、多数值等。

在本公开中，在未指定条件和/或结构的情况下，根据本公开，依照常规实验，本领域普通技术人员可以容易地提供这些条件和/或结构。在所有描述的实施例中，出于预期目的，实施例中使用的任何部件可以用其等效部件替换，包括本文明确、必要或本质上描述的部件，并且此外，本公开可以类似地应用于装置和方法。

在下文中，将参考附图描述本公开的实施例。在附图中，例如由于制造技术和/或公差导致的图示形状的变化是可以预期的。因此，本公开的实施例不应被解释为限于在此示出的区域的特定形状，而可以包括例如由制造过程引起的形状偏差。

图1是根据本发明实施例的基底处理方法的流程图。

参照图1，基底处理方法可以包括形成至少一层的操作S110和在第一处理条件下施加等离子体的操作S120。操作S110和S120可以作为一个组循环重复多次，并且可以通过重复在基底上形成薄膜。基底处理方法还可包括在不同于第一处理条件的第二处理条件下施加等离子体的操作S150。

在形成至少一层的操作S110期间，可以在阶梯结构上形成薄膜。即，可以在具有上表面、下表面以及在上表面和下表面之间的侧表面的阶梯结构上形成薄膜。阶梯结构可以是具有高纵横比的结构，并且纵横比可以例如大于或等于宽度：高度＝1：10。为了在这样的高纵横比的阶梯结构上形成保形薄膜，可以使用原子层沉积(ALD)工艺。特别地，可以使用等离子体原子层沉积工艺(PEALD)。

在形成至少一层的操作S110期间，可以设置气氛以使得等离子体离子的平均自由路径减小并且等离子体离子没有方向性(即，使得等离子体离子的随机运动增加)。这样的气氛可以有助于在具有高纵横比的阶梯结构上形成保形薄膜。为了实现上述气氛，可以形成高压气氛(例如10至20Torr)。在另一实施例中，为了实现上述气氛，可以形成低功率气氛(例如200W至500W)。在另一实施例中，为了实现上述气氛，可以形成高温气氛。

在形成至少一层的操作S110期间，可以使用等离子体形成层。例如，操作S110可以包括供应第一气体、吹扫第一气体、以及供应第二气体和施加等离子体以形成第一层。通过施加等离子体，可以激发第二气体以使其变得具有反应性，并且具有反应性的第二气体可以与第一气体反应以形成第一层。

第一气体可以包括作为源气体化学吸附在基底上的材料。第二气体可以包括与第一气体具有反应性的材料，特别是在等离子体气氛下与第一气体具有反应性的材料。在替代实施例中，第二气体的供应和等离子体的施加可以同时执行。在另一实施例中，在供应第二气体之后，可以执行等离子体的施加。

可以执行多次(例如，a个循环)形成至少一层的操作S110。更详细地，可以多次执行包括形成至少一层的操作S110和在第一处理条件下施加等离子体的操作S120的组循环GC。可以在一个组循环GC期间多次执行形成至少一层的操作S110。因此，在一个循环期间，可以执行多次包括在形成至少一层的操作S110中的供应第一气体、吹扫第一气体、以及供应第二气体和施加等离子体以形成第二层。

在形成至少一层的操作S110之后，执行在第一处理条件下施加等离子体的操作S120。在第一处理条件下施加等离子体的操作S120可以执行持续特定时间(例如b秒)。通过在第一处理条件下施加等离子体，可以改变至少一层的一部分的结合结构。在第一处理条件下施加等离子体的操作S120期间，可以将等离子体离子设置为定向的。另一方面，如上所述，在形成至少一层的操作S110期间，可以将等离子体离子设置为不具有方向性。

定向等离子体离子可以改变一部分薄膜的结合结构。例如，在具有高纵横比的阶梯结构上形成薄膜的情况下，可以将等离子体离子的方向性设定为面对阶梯结构的上表面或下表面。在这种情况下，等离子体离子可以改变形成在阶梯结构的上表面或下表面上的薄膜的结合结构。相反，定向等离子体离子可以不影响在阶梯结构的侧面上形成的薄膜的结合结构。

如上所述，在形成至少一层的操作S110中，可以在供应第二气体并施加等离子体的同时将反应空间中的压力保持在第一压力(例如，高压)，以使反应气体的随机运动可以增加。相反，在第一处理条件下施加等离子体的操作S120中，反应空间中的压力可以保持在小于第一压力的第二压力(例如，低压)下，使得反应气体的运动为定向的。

此外，在形成至少一层的操作S110中，可以将在操作S110期间供应的功率维持在第一功率值(例如，低功率值)，使得反应气体受功率的影响较小(即，等离子体离子变得没有方向性)。相反，在第一处理条件下施加等离子体的操作S120中，可以将在操作S120期间供应的功率维持在高于第一功率值的第二功率值(例如，高功率值)，使得反应气体受功率的影响更大(即，等离子体离子变成定向的)。

形成至少一层的操作S110和在第一处理条件下施加等离子体的操作S120可以被定义为一个组循环GC，并且可以重复地执行该组循环GC。换句话说，在操作S100中，在执行组循环GC之前将X值设置为1，并且在操作S140中，在执行包括形成至少一层的操作S110和在第一处理条件下施加等离子体的操作S120的组循环GC之后，增加X值，并且在操作S130中当X值达到特定值时，终止组循环GC并执行后续操作。

作为后续操作，执行在第二处理条件下施加等离子体的操作S150。在第二处理条件下施加等离子体的操作S150可以执行持续特定时间(例如，y秒)。通过在第二处理条件下施加等离子体，可以进一步改变至少一层的一部分的结合结构。在第二处理条件下施加等离子体的操作S150期间，可以将等离子体离子设置为定向的。

例如，可以将等离子体离子设置为指向至少一层。在这种情况下，由于等离子体离子至少朝向该层入射，因此至少一层的结合结构改变的部分将是形成在图案结构的上表面和下表面上的部分。当等离子体的功率高于阈值时，形成在至少一层的上表面和下表面上的部分将被弱化，并且当等离子体的功率低于阈值时，形成在至少一层的上表面和下表面上的部分将是致密的。

在第一处理条件下施加等离子体的操作S120和在第二处理条件下施加等离子体的操作S150的共同点在于它们改变了薄膜的结合结构。但是，由于第一处理条件和第二处理条件不同，因此通过第一处理条件改变了结合结构的薄膜的厚度范围与通过第二处理条件改变了结合结构的薄膜的厚度范围不同。

更详细地，当重复包括形成至少一层的操作S110和在第一处理条件下施加等离子体的操作S120的循环时，在初始形成的层(即，邻近阶梯结构的薄膜的第一部分)的情况下，由于等离子体施加而导致的结合结构的变化可以被累积。同时，在后来形成的层(即，远离阶梯结构的薄膜的第二部分)的情况下，仅执行少量等离子体施加(或一次等离子体施加)，因此结合结构的变化可能相对较小。

为了抵消结合结构中的这种局部差异，可以施加在第二处理条件下的等离子体。例如，在第二处理条件下的等离子体可被施加以引起远离阶梯结构的薄膜的第二部分的结合结构的变化，并且不影响邻近阶梯结构的薄膜的第一部分的结合结构。通过在第二处理条件下施加等离子体，可以减小第一部分的结合结构和第二部分的结合结构之间的差异。

在一实施例中，可在第二处理条件下施加等离子体的操作S150期间供应含氢气体。通过使用含氢气体进行等离子体处理，可以在远离阶梯结构的薄膜的第二部分中形成更多的Si-H键。因此，可以在随后的蚀刻工艺中增加相应部分的蚀刻速率。

在另一实施例中，可以在第二处理条件下施加等离子体的操作S150期间供应与在形成至少一层的操作S150中供应的气体相同的气体。例如，可以在形成至少一层的步骤S110期间执行供应第一气体(例如，源气体)、吹扫第一气体、以及供应第二气体(例如，反应气体)和施加等离子体以形成第一层。可以在第二处理条件下施加等离子体的操作S150期间供应第一气体(例如，源气体)。

在这种情况下，可以通过在第二处理条件下施加等离子体，而在形成于阶梯结构的上表面和下表面的薄膜的表面上保持离子轰击效应的同时，在阶梯结构的侧表面上另外形成薄膜。在弱化薄膜的结合结构的情况下这是特别有利的，因为在阶梯结构的侧表面上进一步形成薄膜，而在上表面和下表面上形成的薄膜被定向等离子体弱化，从而增加蚀刻选择性。此外，由于在等离子体施加期间供应的源气体，可以减小等离子体离子对在侧表面上形成的薄膜的离子轰击作用。

在第二处理条件下施加等离子体的操作S150之后，进行在通过执行多个组循环形成的薄膜上进行各向同性蚀刻的操作S160。例如，可以执行薄膜的湿蚀刻。例如，可以通过将其上沉积有诸如薄膜的半导体器件的基底浸入液体蚀刻溶液中并通过化学反应蚀刻表面来执行湿蚀刻。由于这种湿蚀刻是各向同性蚀刻，因此这样的各向同性蚀刻本身可以不显著影响形成在阶梯结构上的薄膜的选择性蚀刻。

在各向同性蚀刻的操作S160期间，可以实现薄膜的结合结构被改变的部分与薄膜的其余部分之间的蚀刻选择性。换句话说，通过执行在第一处理条件下施加等离子体的操作S120和在第二处理条件下施加等离子体的操作S150，在阶梯结构上的薄膜的一部分(阶梯结构的上表面和下表面上的薄膜)的结合结构改变，从而在各向同性蚀刻期间可以去除一部分薄膜，而保留其他部分。通过去除阶梯结构上的一部分薄膜，阶梯结构的表面可以被暴露。因此，可以通过随后的蚀刻工艺来实现薄膜的选择性蚀刻。因此，可以形成在阶梯结构的一区域上形成的图案化薄膜而无需单独的额外光刻工艺。

根据本发明构思的实施例，利用了在第一处理条件下施加等离子体的操作S120和在与第一处理条件不同的第二处理条件下施加等离子体的操作S150的组合。与仅施加一种处理条件的等离子体的情况相比，通过组合并施加具有不同处理条件的等离子体，可以在形成于阶梯结构上的薄膜的整个厚度范围上实现均匀的蚀刻选择性。

当仅执行在第一处理条件下施加等离子体的操作S120时，随着循环的重复，出现多次施加等离子体的区域。因此，通过多次施加等离子体，在薄膜的深部分中蚀刻选择性增加，而在薄膜的表面中蚀刻选择性相对降低。在在表面处的蚀刻选择性低的情况下，由于为了形成适当厚度的侧部膜而需要将薄膜的厚度沉积为比目标厚度更厚，因此降低了生产率。

当仅执行在第二处理条件下施加等离子体的操作S150时，可以通过离子轰击效应和/或反应性物质(例如，氢离子)渗透到薄膜中来实现高蚀刻选择性。然而，通过轰击效应和反应性物质的渗透增加了基底中缺陷的可能性。为了防止这种情况，当降低等离子体功率或降低反应性物质的穿透力时，出现如下问题：在薄膜的深部分(即，与堆叠结构和/或基底邻近的部分)处的蚀刻选择性降低。结果，为了形成适当厚度的侧部膜，需要将薄膜的厚度沉积为比目标厚度更厚，从而降低了生产率。

通过执行在第一处理条件下施加等离子体的操作S120和在与第一处理条件不同的第二处理条件下施加等离子体的操作S150的组合，可以弥补它们各自的缺点。换句话说，通过组合，与仅执行单独的等离子体施加处理的情况相比，可以实现明显改善的效果。

等离子体离子导致的薄膜的一部分的结合结构的变化可以是结合结构的弱化，或者可以是结合结构的致密化。在下文中，将在弱化结合结构的前提下更详细地描述实施例。

可以设置气氛，使得在第一处理条件下施加等离子体的操作S120和在第二处理条件下施加等离子体的操作S150期间，等离子体离子具有方向性。通过定向的等离子体离子的离子轰击作用可以弱化一部分薄膜的结合结构。

更详细地，等离子体离子可具有垂直于阶梯结构的上表面和下表面的方向。因此，薄膜的上表面和下表面的结合结构可以被弱化。结果，通过后续的各向同性蚀刻的操作S160，可以去除阶梯结构的上表面和下表面上的薄膜，并且可以保留阶梯结构的侧表面上的薄膜。

在第一组循环期间，可以执行形成至少一层的操作S110以具有多个子循环。在各个子循环期间，可以执行供应第一气体、吹扫第一气体、以及供应第二气体和施加等离子体以形成第一层。

在第一组循环期间和子循环之后，可以在第一处理条件下施加等离子体持续特定时间。通过在第一处理条件将等离子体施加到第一层，由于等离子体离子的离子轰击效应，第一层的一部分的湿蚀刻速率(WER)可以增加。

这将结束第一组循环并开始第二组循环。在第二组循环期间，可以执行形成至少一层的操作S110以具有多个子循环。在第二组循环期间形成的第二层将形成在第一层上。在第二组循环的各个子循环中，可以执行供应第一气体、吹扫第一气体、以及供应第二气体和施加等离子体以形成第二层。

在第二组循环期间以及在用于形成第二层的子循环之后，可以在第一处理条件下施加等离子体持续特定时间。通过在第一处理条件下将等离子体施加到第二层，由于等离子体离子的离子轰击效应，第二层的一部分的WER可以增加。同时，施加的等离子体不仅可以影响第二层，而且可以影响第二层下方的第一层。因此，第一层的一部分的WER可以进一步增加，因此，第一层的WER可以大于第二层的WER。

在第一组循环和第二组循环之后，可以朝向第一层和第二层施加在第二处理条件下的等离子体。如上所述，第二处理条件可以不同于第一处理条件。特别地，第二处理条件可以是弱化上部的第二层但不显着影响下部的第一层的处理条件。例如，第二处理条件可以产生具有低渗透性的反应性物质，并且该反应性物质可以仅弱化上面的第二层并且不显着影响下面的第一层。结果，通过施加第二处理的等离子体，可以减小第一层的WER和第二层的WER之间的差异。

虽然在本公开中描述了在第二组循环之后施加第二处理条件下的等离子体，但是可以在第二组循环和第二处理条件下施加等离子体之间执行附加的组循环。例如，可以在第二组循环之后执行第三组循环。在第三组循环期间，可以执行形成至少一层的操作S110以具有多个子循环。在第三组循环期间形成的第三层将形成在第一层和第二层上。

随后，将在第一处理条件下的等离子体施加到第三层，并且由于等离子体离子的离子轰击效应，部分(阶梯结构的上表面和下表面上的部分)的WER可以增加(请参见图6)。随着循环的重复，与基底邻近的薄膜的第一部分(例如，第一层)将具有比远离基底的薄膜的第二部分(例如，第二层)更高的WER。

为了减小WER的差异的目的，在组循环之后进行的第二处理条件下的等离子体施加被执行。换句话说，通过重复组循环，重复施加第一处理条件下的等离子体以增加薄膜深部分的蚀刻选择性，而降低薄膜表面的蚀刻选择性。因此，施加在第二处理条件下的等离子体以解决该问题。通过在第二处理条件下施加等离子体，可以增加薄膜表面的蚀刻选择性，并且因此可以实现均匀的蚀刻选择性，而与薄膜的厚度(或深度)无关。

图2是根据实施例的基底处理方法的视图。根据实施例的基底处理方法可以是根据上述实施例的基底处理方法的变型。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。

根据本发明构思的实施例，可以提出基底处理方法以增加沉积在阶梯结构的上部和下部上的膜的WER，并使WER随时间恒定。例如，可以进行在阶梯结构上均匀地沉积硬且均匀的薄膜的第一子步骤，进行等离子体处理以增加沉积在阶梯结构的侧部、上部和下部的薄膜的蚀刻选择性的第二子步骤，以及使用含氢气体(例如H₂)进行等离子体处理的第三子步骤。

参照图2，在第一子步骤(步骤1)期间，将硬且均匀的SiN膜均匀地沉积在阶梯结构上。例如，可以通过等离子体原子层沉积来沉积SiN膜。可以重复第一子步骤(步骤1)多次，并且可以形成具有特定厚度的SiN膜。在第二子步骤(步骤2)期间，执行等离子体处理b秒(秒)。将第一子步骤和第二子步骤组成一个组循环，并根据所需厚度将重复沉积膜多次(x个循环)。在第一子步骤(步骤1)中，施加高处理压力和低等离子体功率以弱化等离子反应性物质的方向性(直线性)，并在阶梯结构中均匀沉积硬而均匀的SiN膜。在第二子步骤(步骤2)中，通过提供低处理压力和高等离子体功率以提高等离子体反应性物质的方向性(直线性)来增加沉积在阶梯结构的侧部、上部和下部的薄膜的蚀刻选择性。

第三子步骤(步骤3)是使用含氢气体的等离子体处理步骤，其保持y秒(秒)。维持低压力和高等离子体功率，使得由含氢气体产生的H离子容易渗透到薄膜中。H离子可与SiN形成弱键或弱化Si-N结合结构。通过H离子弱化结合结构可以使在直接进行等离子体处理的表面处的效果最大化。在此，保持低的H₂流量以防止H离子堆积(即，防止在深部分中的薄膜的弱化)。例如，在第三子步骤(步骤3)中，可以在100sccm以下的条件下执行H₂流量。第三子步骤(步骤3)是将沉积膜的表面处的蚀刻选择性调整为与沉积膜的深部分处的蚀刻选择性相似的步骤。

在替代实施例中，在第三子步骤(步骤3)的等离子体处理中，除了含氢气体之外，还可以使用易于渗透到薄膜中的其他气体。可以使用诸如He到Ar的气体。然后执行湿蚀刻以在侧壁上保留SiN膜，并去除在上壁和下壁上的SiN膜。

图3是根据实施例的基底处理方法的视图。图4是在其中进行基底处理方法的基底处理装置的图；根据实施例的基底处理方法可以是根据上述实施例的基底处理方法的变型。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。

参照图4，基底处理装置可以包括至少一个反应器。连接到RF发生器的上电极(例如，喷淋头)和与上电极相对设置的下电极可以设置在反应器中。可以将基底装载在诸如加热块的下电极上，并且可以在基底上执行等离子体工艺。在一些实施例中，反应器可以是直接等离子体反应器。

使用基底处理装置在基底上形成的层可以是氮化硅层。等离子体原子层沉积(PEALD)工艺可以用于形成氮化硅层。作为Si源，可以使用二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、氨基硅烷或碘硅烷的前体。作为氮气源，可以使用氮气。氮气在被等离子体激活时会与基底上的物理吸附硅源反应，但在未被等离子体激活时不会与硅源反应，可以用作吹扫气体。

参照图3，组循环包括第一子步骤(步骤1)和第二子步骤(步骤2)两个子步骤，并且每个子步骤可以分别a个循环和b个循环重复。这些子步骤可以包括在组循环中，该组循环可以被重复。第一子步骤(步骤1)是在图案结构上均匀地沉积SiN膜的步骤，第二子步骤(步骤2)是等离子体处理步骤。

在第二子步骤(步骤2)期间，可以弱化在与自由基的行进方向垂直的方向上沉积在图案结构的上表面上的SiN膜的结合结构。因此，在第二子步骤(步骤2)中，为了增强等离子体离子轰击效果，与第一子步骤(步骤1)相比，可以设置具有较低处理压力和较高等离子体功率的气氛。组循环后，在100：1稀释的氟化氢(DHF)溶液中进行基底上的湿蚀刻，结果去除了沉积在图案结构上表面上的SiN膜，并保留了沉积在图案侧表面上的SiN膜。

同时，在湿蚀刻期间，不仅沉积在阶梯结构的上表面上的SiN膜，而且沉积在阶梯结构的侧表面上的SiN膜被同时蚀刻。然而，上表面上的SiN膜的蚀刻速率高，结果，保留在侧表面上的SiN膜。即，为了实现期望厚度的侧壁上的SiN膜，当实际沉积SiN膜时，需要形成更厚的SiN膜。换句话说，当图案结构的上表面上的SiN膜的蚀刻速率较快时，即使在沉积期间形成厚度较小的SiN膜，也可以以相同的厚度实现侧壁上的SiN膜。这将节省处理时间并加快每小时的基底处理速度。图5示出了这样的过程，其中图5(a)示出了在阶梯结构上形成的SiN膜，图5(b)示出了在湿蚀刻之后保留的在阶梯结构的侧壁上的SiN膜。

参照图5(a)，将SiN膜以均匀的厚度沉积在图案结构上(图5A中的上部膜d＝侧部膜c)。由于通过图3的第二子步骤(步骤2)破坏了上SiN膜的结合结构，因此在湿蚀刻期间上SiN膜d比侧SiN膜c被更快地蚀刻。侧SiN膜上的厚度也被去除了一定程度，但是侧SiN膜的蚀刻速率比上SiN膜的蚀刻速率慢。因此，在湿蚀刻之后仅保留侧SiN膜(图5(b)中的a)(参见图5(b))。即，为了实现期望厚度的侧部膜a，需要考虑上部膜d的蚀刻速率来形成附加膜b。

换句话说，上部膜d的蚀刻速率Ed和侧部膜c的蚀刻速率Ec决定了选择性，并且上表面上的蚀刻速率Ed越快，选择性就越好。如图5所示，考虑到上部膜d和侧部膜c的蚀刻速率的差异，沉积比所需厚度的侧部膜a厚的膜(a+b)。

图6示出了根据图3的实施例的基底处理方法。参照图6，根据原子层沉积方法顺序地形成第一SiN层a、第二SiN层b和第三SiN层c。在一个循环期间对每一层进行氮等离子体处理(步骤2)。为了便于理解，在本实施例中，示出了执行三个组循环GC1、GC2和GC3(x＝3)，并且对于每一层仅执行一次氮等离子体处理(步骤2)(b＝1)。

在图6中，对每个组循环进行的氮等离子体处理用星号表示。第一标记GC1显示在沉积第一层a的组循环期间施加的氮自由基，第二标记GC2显示在沉积第二层b的组循环期间施加的氮自由基，第三标记GC3显示在沉积第三层c的组循环期间施加的氮自由基。

例如，由于通过施加高于临界等离子体功率的等离子体功率来执行氮等离子体处理，所以氮自由基破坏了沉积在图案的上表面上的SiN层的结合结构。尽管在上述实验中施加氮等离子体，但是通过施加具有大而重元素的Ar等离子体可以更容易地破坏膜的结合结构。

如图6所示，应该注意的是，当沉积每个膜时，在第二子步骤(步骤2)(其为等离子体处理步骤)中施加的等离子体也影响下层膜。即，在形成每个层时，在组循环中的第二子步骤(步骤2)中，氮等离子体处理仅进行一个循环(b＝1)，但是下层进一步经受了等离子体处理。换句话说，当依次沉积第一层a、第二层b和第三层c时，与图案结构邻近的第一层a经受了三次等离子体处理，第一层a上的第二层b经受了两次等离子体处理，远离图案结构的第三层c经受了一次等离子体处理。这意味着整个块状膜(a+b+c)的蚀刻特性不均匀，并且WER朝着薄膜的下部更高(Ea<Eb<Ec)。

图7示出了SiN薄膜中的湿蚀刻速率的变化，该SiN薄膜是根据图6的块状膜。横轴表示蚀刻时间的变化，纵轴表示根据蚀刻时间的蚀刻速率的变化。横轴和纵轴之间的关系对应于在膜内部从块状膜的表面到内部的蚀刻速率的变化。如曲线图所示，从SiN薄膜的表面到深部分，蚀刻速率不均匀。即，可以看出，在施加有较少等离子体的SiN薄膜的表面部分，WER较小，而在通过重复组循环而施加有大量等离子体的SiN薄膜的深部分，WER较大。

当块状膜的湿蚀刻特性不均匀时，上表面和侧表面之间的选择性降低。例如，当在沉积工艺之后的湿蚀刻工艺的初始阶段上表面上的薄膜的蚀刻速率较小时，侧表面上的薄膜被蚀刻的量与上表面上的薄膜被蚀刻的量一样多。相反，当在沉积工艺之后的后期湿蚀刻工艺中薄膜的深部分的蚀刻速率较小时，侧表面上的薄膜被蚀刻的量与薄膜的深部分被蚀刻的量一样多。结果，如图8所示，当蚀刻图案结构的上部上的薄膜时，仅具有小于或等于期望厚度a的厚度e的薄膜保留在侧表面上，并且结果，降低了上薄膜和侧薄膜之间的选择性。

因此，考虑到该问题，需要在薄膜形成操作中将薄膜沉积为具有相对较厚的厚度。这意味着增加的源和气体消耗会增加装置的拥有成本(COO)，并降低每单位时间的基底通量。

图9是根据实施例的基底处理方法的视图。根据实施例的基底处理方法可以是根据上述实施例的基底处理方法的变型。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。

参照图9，公开了一种基底处理方法，其能够通过使块状膜的蚀刻速率在其整个厚度上均匀而改善块状膜的选择性。可以在由上电极和下电极组成的直接等离子体沉积装置中执行此基底处理方法，如图4所示。

在图9所示的实施例中，与图3的实施例相比，增加了用于执行等离子体后处理的第三子步骤(步骤3)。首先，将两个子步骤(步骤1和步骤2)重复几次。即，第一子步骤(步骤1)重复a个循环，第二子步骤(步骤2)重复b个循环。然后，执行组循环，以便将该重复重复几次(x个循环重复)。在完成组步骤之后，执行用于后等离子体处理的第三子步骤(步骤3)。后等离子体处理可以重复几次(例如，y个循环)。每个步骤将在下面更详细地描述。

1、第一子步骤(步骤1)：保形沉积

作为第一子步骤，该步骤是在图案上沉积SiN膜的步骤。由于沉积了均匀厚度的SiN膜，因此沉积在图案的上部和侧部上的SiN膜的厚度相同。卤化物系列(例如二氯硅烷(DCS))或氨基硅烷或碘硅烷系列的源气体可以用作硅源，而氮气可以用作氮源。当用等离子体活化时，氮气与硅源反应而成为膜的成分，但是当未用等离子体活化时，氮气可以用作吹扫气体而不与硅源反应。

在第一子步骤期间，将SiN膜均匀地施加在图案结构上，同时通过PEALD方法交替地供应源气体、反应器气体和等离子体并重复几次(a个循环)。减弱等离子体功率以允许将自由基提供给到图案的内部。等离子体功率从200瓦到900瓦，优选为500瓦。

另外，通过增加处理压力以弱化自由基的直线性，从而允许比图案底表面提供更多的自由基到图案侧表面，从而促进在侧部上形成SiN膜。在该步骤中，维持约10Torr至约20Torr的处理压力。

2、第二子步骤(步骤2)：循环等离子体处理

作为第二子步骤，该步骤是对沉积在图案上的SiN膜执行氮等离子体处理的步骤。特别地，该步骤是为了增加沉积在上表面和侧表面上的膜之间的蚀刻选择性。如上所述，施加高于临界等离子体功率的等离子体功率以沿垂直于自由基行进方向的方向破坏图案结构的上表面上的膜的结合结构，从而在上部上的薄膜的蚀刻速率高于在侧部上的薄膜的蚀刻速率。

在本公开中，尽管使用与膜的成分相同的氮气，但是可以使用较重的元素Ar气体以更容易地破坏膜的结合结构。在该步骤中，以比第一子步骤(步骤1)中高的约700瓦特至约1000瓦特，优选地约700瓦特的等离子体功率执行等离子体处理，以增强自由基直线性和离子轰击效果。

另外，为了加强在上表面和下表面而不是图案侧面的离子轰击，将处理压力设置为低于第一子步骤(步骤1)的压力。在本公开中，等离子体处理在约1Torr至约5Torr，优选约3Torr的处理压力下进行。此步骤也重复几次(b个循环)。另外，将第一子步骤和第二子步骤组合在一起的组步骤重复几次(x个循环)。

3、第三子步骤(步骤3)：后等离子体处理

该步骤是为了解决SiN薄膜中湿蚀刻特性不均匀的问题。在此步骤中，添加氢气以通过RF功率活化氮气和氢气的混合气体。为了促进自由基渗透到图案的上表面和下表面上的膜中，处理压力低于沉积步骤(步骤1)，等离子体功率高于沉积步骤(步骤1)。该步骤以比沉积步骤(步骤1)的等离子体功率高的700瓦至1000瓦，优选为700瓦的等离子体功率执行，以增强自由基直线性和离子轰击效果。

另外，将处理压力设置为低于沉积步骤(步骤1)，以增强在上表面和下表面而不是图案侧面上的离子轰击。在本公开中，等离子体处理在约1Torr至约5Torr，优选约3Torr的处理压力下进行。氢自由基与SiN薄膜形成弱结合或弱化SiN薄膜的结合结构，并且氢自由基对结合结构的弱化效果在直接经受等离子体处理的表面上被最大化。因此，膜表面的耐蚀刻性会变弱。

另外，通过一起供应氮自由基，可增强上表面和下表面上的SiN薄膜的离子轰击以及由此导致的结合结构的弱化。在本公开中，尽管使用比其他元素更小和更轻的氢，但是也可以使用氦。在另一实施例中，可以仅供应氢气而不供应氮气。

下表1显示了应用于每个步骤的示例性实验条件。

表1

通过采用上述表1所示的处理条件，可以提高在图案结构上沉积薄膜时在图案的上表面和侧表面上沉积的膜之间的蚀刻选择性。另外，通过利用PEALD方法在图案上沉积均匀膜的过程(第一子步骤(步骤1))，破坏在图案的上表面上的膜的结合结构的过程(第二子步骤(步骤2))，以及实现均匀蚀刻特性和高蚀刻速率的过程(第三子步骤(步骤3))，与常规技术相比，对于RTS过程可以实现更高的蚀刻选择性和效率。

图10是示出根据本公开的处理之后的薄膜的蚀刻特性的图。如图10所示，当应用根据本公开的条件时，即，当执行第一至第三子步骤(步骤1+步骤2+步骤3)时，WER与时间无关而恒定。即，不管SiN薄膜中的位置如何，都可以确保恒定的WER。

同时，在第一子步骤和第三子步骤(步骤1+步骤3)的实施例的情况下，可以看出，尽管在第三子步骤期间供应的氢自由基(H₂后等离子体处理)在破坏薄膜表面的结合结构方面是有效的，但是薄膜的深部分的结合结构不改变，使得WER随时间降低。

在第一和第二子步骤(步骤1+步骤2)的实施例的情况下，可以看出，尽管在第二子步骤期间供应的氮自由基(N₂循环等离子体处理)在破坏薄膜的深部分的结合结构方面是有效的，但是薄膜表面的结合结构不会改变，使得在蚀刻开始时WER较低，这降低了蚀刻选择性。

因此，根据本发明构思的实施例，通过结合由氮自由基引起的离子轰击效应(N₂循环等离子体处理)以及由氢自由基引起的薄膜表面(后等离子体处理)的耐蚀刻性的弱化，可以通过进一步弱化在上薄膜的整个厚度上的耐蚀刻性，可以进一步改善蚀刻速率。

表2

表2示出了在图10的实施例中在80秒的湿蚀刻时间内SiN薄膜的蚀刻选择性的结果。蚀刻在100：1DHF溶液中进行。根据上面的图10和表2，与使用氮自由基的循环等离子体处理(N₂循环等离子体处理)的结果6.3相比，根据本公开的结果增加到21.5，从而将选择性提高了3.4倍或更多。即，除了使用氮自由基的循环等离子体处理(N₂循环等离子体处理)以外，还通过使用氢混合气体(后等离子体处理)另外进行等离子体处理(Post PT)，图案结构上的膜表面的耐蚀刻性被弱化，并且然后可以以均匀且高的蚀刻速率蚀刻上表面膜。即，可以在图案结构的侧面上留下更厚的膜，从而可以实现有效的处理性能。

图11示意性地示出了上表2的结果。可以看出，通过执行根据本公开的第一至第三子步骤(步骤1+步骤2+步骤3)，蚀刻选择性大大提高(参见图11B)。在仅执行第一子步骤和第二子步骤的情况下，侧表面膜保留在期望厚度以下，而整个上表面膜被蚀刻(参见图11A)。然而，当执行第一至第三子步骤(步骤1+步骤2+步骤3)时，保留了期望厚度的膜。

图12是根据实施例的基底处理方法的视图。根据实施例的基底处理方法可以是根据上述实施例的基底处理方法的变型。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。

参照图12，可以在第三子步骤(步骤3)期间供应源气体。在该步骤中，通过供应源气体来进一步沉积SiN薄膜。然而，由于在第三子步骤期间供应了高等离子体功率，所以离子轰击效应变得占优势，并且在上表面上新沉积的SiN薄膜的密度被弱化。同时，在侧表面上新沉积的SiN薄膜具有相对弱的离子轰击效应和相对较高的密度。

另外，由于在第三子步骤期间形成低压气氛，所以除了上表面之外，离子轰击效应还施加到图案结构的底表面。即，由于在顶表面和底表面上新沉积的SiN薄膜的密度被弱化，并且在侧表面上的SiN薄膜的密度相对地增加，因此可以在随后的各向同性蚀刻操作(例如，湿蚀刻操作)中提高蚀刻选择性。

图13是根据实施例的基底处理方法的视图。根据实施例的基底处理方法可以是根据上述实施例的基底处理方法的变型。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。

参考图13，执行形成第一层的操作S310。第一层可以形成为在图案结构上具有均匀的厚度。第一层可以包括多个层，并且可以通过重复执行原子层沉积工艺的循环来形成该多个层。例如，第一层可以是绝缘层。

此后，执行改变第一层的一部分的特性的操作S320。例如，可以通过在第一处理条件下施加定向能量来改变第一层的一部分的结合结构。更详细地，可以在与形成在图案结构的上表面和下表面上的第一层基本垂直的方向上施加第一处理条件的第一等离子体，并且由于第一等离子体，可以改变第一层的形成在图案结构的上表面和下表面上的部分的结合结构。

此后，执行在第一层上形成第二层的操作S330。在示例中，可以在第一层和第二层之间插入至少一层。第二层可以形成为在第一层上具有均匀的厚度。第二层可以包括多个层，并且可以通过重复执行原子层沉积工艺的循环来形成该多个层。例如，第二层可以由与第一层相同的材料形成。

此后，执行改变第一层和第二层的部分的特性的操作S340。例如，可以通过在第一处理条件下施加定向能量来改变第一层和第二层的部分的结合结构。更详细地，可以在与形成在图案结构的上表面和下表面上的第二层基本垂直的方向上施加第一处理条件的第二等离子体，并且由于第二等离子体，可以改变第一层的形成在图案结构的上表面和下表面上的部分以及第二层的形成在图案结构的上表面和下表面上的部分的结合结构。

此后，执行减小第一层的部分的特性与第二层的部分的特性之间的差异的操作S350。当重复上述特性改变操作时，下层重复接收能量，导致上层和下层之间的特性差异。例如，下部第一层的一部分的结合结构的改变程度可以大于上部第二层的一部分的结合结构的改变程度。因此，可执行附加操作S350以减小第一层的一部分的特性和第二层的一部分的特性之间的差异。

作为附加操作S350的示例，可以在与形成在图案结构的上表面和下表面上的第二层基本上垂直的方向上施加能量(例如，第三等离子体)，并且该能量可以进一步改变第二层的形成在图案结构的上表面和下表面上的部分的结合结构。更详细地，可以通过在第二处理条件下施加定向能量来改变第二层的一部分的结合结构。

第二处理条件不同于在上述特性改变操作中使用的第一处理条件，并且特别地，可以将第二处理条件设置为仅影响第二层的结合结构而不影响第一层的结合结构。即，可以在第一等离子体的施加和第二等离子体的施加期间使用第一处理条件，并且可以在第三等离子体的施加期间使用与第一处理条件不同的第二处理条件。

通过使用第二处理条件施加第三等离子体，可以仅改变上部第二层的结合结构，而不改变下部第一层的结合结构。因此，可以减小下部第一层的一部分的结合结构的改变程度与上部第二层的一部分的结合结构的改变程度之间的差异。

图14是根据实施例的基底处理方法的视图。根据实施例的基底处理方法可以是根据上述实施例的基底处理方法的变型。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。

参照图14，执行重复循环以形成薄膜的操作S510。薄膜可以包括例如氮化物膜，具体地，氮化硅膜。该循环可包括将第一气体(例如，源气体)供应到基底上以及供应与第一气体具有反应性的第二气体(例如，反应气体)。

在重复循环期间，可以施加能量。由于能量的重复施加，与基底邻近的薄膜的第一部分的WER可以高于远离基底的薄膜的第二部分的WER。即，在与基底邻近的薄膜中，在薄膜形成期间反复施加能量，从而提高了WER。然而，远离基底的薄膜可以在薄膜形成的后半部分中仅被激活有限次数，因此WER不会增加。

因此，可以执行抵消这种WER差异的附加操作S520。即，可以进一步执行减小第一部分的WER与第二部分的WER之间的差异的操作S520。例如，通过设置处理条件使得可以将能量施加到与薄膜的暴露表面邻近的部分，可以增加与薄膜的暴露表面邻近的部分(即，第二部分)的WER。结果，可以减少由循环重复导致的WER因薄膜的位置而引起的变化，并且在随后的湿蚀刻操作S530期间，可以在薄膜的整个厚度范围上实现均匀的WER。

图15示出了根据上述基底处理方法的薄膜蚀刻速率的在阶梯状结构上的SiN薄膜形状。图15(a)示出了湿蚀刻状态之前的薄膜的形状。一定厚度的薄膜均匀地沉积在阶梯结构上。

图15(b)示出了使用第一子步骤和第二子步骤沉积和湿蚀刻薄膜的示例。由于在湿蚀刻开始时阶梯结构的上部和下部的蚀刻速率较低，因此需要增加过蚀刻速率以去除阶梯结构的上部膜和下部膜，从而阶梯结构的侧面上的膜变得更薄。因此，当需要一定厚度的侧部膜时，需要增加膜的沉积厚度并且降低了生产率。

图15(b)示出了使用第一子步骤和第三子步骤沉积和湿蚀刻薄膜的示例。蚀刻速率仅在湿蚀刻开始时高，并且随着蚀刻的进行，蚀刻速率迅速降低并收敛至特定值。因此，仅当侧部膜的厚度薄时才可能进行图案化处理，并且当侧部膜的厚度厚时，薄膜保留在阶梯结构的上部和下部。

图15(d)示出根据本发明构思的实施例的使用第一子步骤、第二子步骤和第三子步骤沉积和湿蚀刻薄膜的示例。由于蚀刻速率随时间是恒定的并且高，因此可以在短时间内蚀刻阶梯状结构的上部膜和下部膜以减少侧部膜损失。另外，由于在湿蚀刻之后保留的侧部膜的厚度变大，因此可以扩展可以应用该工艺的应用。

图16是图示根据实施例的基底处理方法的图。根据实施例的基底处理方法可以是根据上述实施例的基底处理方法的变型。在下文中，这里将不给出对实施例的重复描述。

参照图16，基底处理方法可包括形成至少一层(S110)、在第一处理条件下施加等离子体(S120)、在与第一处理条件不同的第二处理条件下施加等离子体(S150)以及在第二处理条件下吹扫等离子体(S155)，随后进行各向同性蚀刻操作(S160)。这里所说的等离子体吹扫是指吹扫等离子体产物，如等离子体产生的离子或自由基。等离子体吹扫操作(S155)可以对应于图9的步骤18。

通过在第二种处理条件下执行等离子体净化操作(S155)，可以提高在图案结构上形成的薄膜的蚀刻选择性。更详细地，实施施加等离子体的操作(S150)以改变图案结构上薄膜的一部分的结合结构，并且激活保持在图案结构之间的离子或自由基。通过执行等离子吹扫的操作(S155)，可以去除图案结构之间残留的等离子体产物。

在一些实施例中，在第二种处理条件下，可在施加等离子体的过程中提供含氢气体。在这种情况下，在第二个处理条件下的等离子体吹扫操作(S155)期间，可以从反应空间中除去含氢气体。氢气削弱了图案结构上薄膜的结合结构，但也在图案结构之间提供氢气，并在一定程度上影响沉积在图案结构一侧的薄膜。这些图案结构之间残留的氢气可能是提高刻蚀选择性的一个抑制因素。因此，通过在第二种处理条件下进行等离子体吹扫(S155)，并通过去除图案结构之间残留的氢，可以通过最小化氢气对图案结构的一侧上的薄膜的影响来提高蚀刻选择性。

在一些实施例中，在第二处理条件(S150)下施加等离子体和在第二处理条件(S155)下的等离子体吹扫可以在一个循环中进行。也就是说，可以多次重复包括操作(S150和S155)的一个循环，以形成满足特定条件的薄膜。

图17示出了在第二处理条件下，根据上述等离子体吹扫的存在或不存在，在图案结构的侧壁上的薄膜的湿蚀刻程度(S155)。图17a示出不存在等离子体净化操作的情况，并且图17b示出添加了等离子体净化操作的情况。

参考图17a，在图案结构上形成薄膜，而不进行等离子体吹扫。由于在第二处理条件下处理等离子体后进行5分钟的湿法蚀刻而不进行等离子体净化，去除图案结构上和下部的薄膜，并且图案结构侧壁上的薄膜厚度从135埃减小到113埃。也就是说，可以看到湿蚀刻速率达到了每分钟4.4埃。

另一方面，在图17b中添加了等离子体净化操作的情况下，可以看出湿蚀刻速率较低。在图案结构上形成薄膜后，在第二种处理条件下进行等离子体处理，然后进行等离子体吹扫。经过5分钟的湿法蚀刻，去除图案结构上和下部的薄膜，图案结构侧壁上的薄膜厚度从142埃减小到130埃。也就是说，可以看到湿蚀刻速率达到了每分钟2.4埃。

因此，通过吹扫操作去除了图案结构之间侧壁周围的氢气，从而将氢气对侧壁的影响降至最低。结果，防止了侧壁上薄膜的结合结构的削弱，并且可以实现高刻蚀选择性的技术效果。

在第二处理条件(S155)下的等离子体吹扫过程中，可用氮气作为吹扫气体。也就是说，诸如离子和自由基的等离子体产物可以通过向反应空间供应和排出氮气来净化。在一些实施例中，在第二处理条件(S155)下的等离子体吹扫期间，可以在没有单独吹扫气体的情况下施加真空吹扫。在另一个实施例中，在第二处理条件(S155)下的等离子体吹扫期间，氮气吹扫气体和氢气可以一起供应。通过将氮吹扫气体和氢气一起供应，可以降低压力波动，使工艺更稳定地进行。

下表3显示了在第二种处理条件下，根据是否存在上述等离子清洗，图案结构各部分的湿蚀刻速率(S155)

当在上表3中添加吹扫操作时，随着氢气从反应空间中移除，蚀刻速率总体上降低，但是可以看出，与没有吹扫操作的情况相比，图案结构的侧壁上的膜与上表面上的膜之间的蚀刻选择性显著提高。

如上所述，根据本发明，通过在氢等离子体处理操作中添加吹扫操作和去除图案结构之间侧壁附近残留的氢气，存在可提高图案结构上表面和侧表面之间蚀刻选择性的技术效果。

应当理解，本文描述的实施例应仅在描述性意义上考虑，而不是出于限制的目的。每个实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。尽管已经参考附图描述了一个或多个实施例，但是本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离由随后的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行各种改变。