CN110473769A - 薄膜形成方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明一观点的薄膜形成方法，包括如下的步骤：通过原子层沉积工艺在基板上形成具有第一结晶性的第一厚度的第一薄膜；对于所述第一薄膜通过原子层蚀刻工艺将所述第一薄膜蚀刻成固定厚度，以形成第二厚度的第二薄膜，所述第二厚度小于所述第一厚度。

Description

薄膜形成方法
技术领域
本发明涉及半导体工艺，更详细地说涉及利用原子层沉积(atomic layerdeposition；ALD)工艺以及原子层蚀刻(atomic layer etching；ALE)工艺的薄膜形成方法。
背景技术
最近，因为半导体元件的高集成化，在半导体元件中使用的薄膜的厚度正在越来越薄。尤其是，若适用原子层沉积(ALD)工艺，则能够以原子或者分子层为单位控制薄膜的厚度。但是，若薄膜变薄，则难以满足要求的物理性质。例如，若薄膜变薄到预定厚度，则结晶性变差导致漏电流特性变差。但是，为了改善漏电流的特性，若增加薄膜厚度，则难以确保要求的介电常数或者电容。
发明内容
(要解决的问题)
本发明的用于解决包括上述问题在内的各种问题的，目的在于提供一种用厚度薄的薄膜确保要求的薄膜特性的薄膜形成方法。但是这种课题是示例性的，不得由此限定本发明的范围。
(解决问题的手段)
根据本发明一观点的薄膜形成方法包括如下的步骤：通过原子层沉积工艺在基板上形成具有第一结晶性的第一厚度的第一薄膜；对于所述第一薄膜通过原子层蚀刻工艺将所述第一薄膜蚀刻成固定厚度，以形成第二厚度的第二薄膜，所述第二厚度小于所述第一厚度；其中，所述第二薄膜的结晶性可具有高于第三薄膜具有的结晶性的结晶度，所述第三薄膜是在与所述原子层沉积工艺相同的条件下在所述基板上形成形成所述第二厚度。
在薄膜形成方法中，在所述第二薄膜形成步骤中，所述原子层蚀刻工艺在所述第一薄膜形成步骤中与所述原子层沉积工艺在相同的腔室接着原子层沉积工艺可原位执行。
在薄膜形成方法中，在所述第一薄膜形成步骤中的所述原子层沉积工艺与在所述第二薄膜形成步骤中的所述原子层蚀刻工艺在一个腔室中旋转基板的同时通过在气体供应部中分离的气体供应孔可交叉供应沉积用气体与蚀刻用气体。
在薄膜形成方法中，在所述第一薄膜形成步骤中，所述原子层沉积工艺可反复执行包括如下步骤的单位循环周期：将源气体供应于所述基板上；将第一吹扫气体供应于所述基板上；将反应气体供应于所述基板上；将第二吹扫气体供应于所述基板上。
在薄膜形成方法中，所述第一薄膜以及所述第二薄膜可包含氧化锆；所述源气体可包含锆源气体，所述反应气体可包含与所述锆源气体反应形成氧化锆的氧类反应气体。
在薄膜形成方法中，所述第一薄膜以及所述第二薄膜可包含氧化铝；所述源气体可包含铝源气体，所述反应气体可包含与所述铝源气体反应形成氧化铝的氧类反应气体。
在薄膜形成方法中，在所述第二薄膜形成步骤中，所述原子层蚀刻工艺可反复执行包括以下步骤的单位循环周期：将表面处理气体供应于所述基板上；将第一吹扫气体供应于所述基板上；将蚀刻气体供应于所述基板上；将第二吹扫气体供应于所述基板上。
在薄膜形成方法中，所述第一薄膜以及所述第二薄膜可包含氧化锆；所述表面处理气体可包括用于用氟化锆表面处理所述氧化锆的氟类表面处理气体；所述蚀刻气体可包含用挥发性锆化合物反应所述氟化锆的有机反应气体。
在薄膜形成方法中，所述第一薄膜以及所述第二薄膜可包含氧化铝；所述表面处理气体可包括用于用氟化铝表面处理所述氧化铝的氟类表面处理气体；所述蚀刻气体可包含用挥发性铝化合物反应所述氟化铝的有机反应气体。
在薄膜形成方法中，所述氟类表面处理气体包含从HF、NF3以及F2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合；所述有机反应气体包含从三甲胺(TMA)、二甲基乙酰胺(DMAC)、四氯化硅(SiCl4)以及Sn(acac)2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合。
在薄膜形成方法中，在所述第一薄膜形成步骤中，所述原子层沉积工艺在基板处理装置中的第一工艺腔室中执行；在所述第二薄膜形成步骤中，所述原子层蚀刻工艺可在所述基板处理装置中在与所述第一工艺腔室不同的第二工艺腔室中执行。
在薄膜形成方法中，所述第一薄膜形成步骤之后，还可包括将所述基板从所述第一工艺腔室运送到所述第二工艺腔室的步骤。
根据本发明另一观点的薄膜形成方法包括如下的步骤：在所述基板处理装置中向第一工艺腔室运送基板；在所述第一工艺腔室中通过原子层沉积工艺在所述基板上形成具有第一结晶性的第一厚度的第一薄膜；在所述基板处理装置中向与所述第一工艺腔室不同的第二工艺腔室运送所述基板；在所述第二工艺腔室中对于所述第一薄膜通过原子层蚀刻工艺将所述第一薄膜蚀刻成固定厚度，以形成第二厚度的第二薄膜，所述第二厚度小于所述第一厚度；其中，所述第二薄膜的结晶性具有高于第三薄膜具备的结晶性的结晶度，其中所述第三薄膜在与所述原子层沉积工艺相同的条件下在所述基板上形成第二厚度。
在薄膜形成方法中，向与所述第一工艺腔室不同的所述第二工艺腔室运送所述基板的步骤可执行在真空环境下将所述基板从所述第一工艺腔室经过传送腔室运送到所述第二工艺腔室，其中所述传输腔室在所述基板处理装置中通过闸门与所述第一工艺腔室以及所述第二工艺腔室连接。
根据本发明一观点的基板处理装置包括：腔室，内部提供基板处理空间；基板支撑部，可旋转地设置在所述腔室，并且在上部将多个基板沿着旋转方向以放射状安装；气体供应部，与所述基板支撑部相互面对地设置在所述腔室，以向所述基板支撑部上供应多种气体；控制部，控制所述基板支撑部的动作以及所述气体供应部的气体供应。其中，所述气体供应部包括以放射状分离的第一沉积气体供应部、第一吹扫气体供应部、第一吹扫部、第二沉积气体供应部、第二吹扫气体供应部以及第二吹扫部。所述控制部控制所述气体供应部，进而在用于在基板上形成薄膜的原子层沉积时，旋转所述基板支撑部的同时选择性运行所述第一沉积气体供应部以及所述第二沉积气体供应部，以使沉积用气体交替暴露在所述基板上；所述控制部所述气体供应部，进而在原子层蚀刻工艺时，旋转所述基板支撑部的同时选择性运行所述第一蚀刻气体供应部以及所述第二蚀刻气体供应部，以使蚀刻用气体交替暴露在所述基板上。
在所述基板处理装置中，所述第一吹扫部以及所述第二吹扫部中一个沿着放射状顺序配置在所述第一沉积气体供应部与所述第二沉积气体供应部之间，而另一个则可配置在所述第二沉积气体供应部与所述第一沉积气体供应部之间。
在所述基板处理装置中，在所述原子层沉积工艺时，所述第一沉积气体供应部将源气体供应于所述基板支撑架上的所述基板，所述第二沉积气体供应部将反应气体供应于所述基板支撑架上的所述基板，所述反应气体用于与所述源气体反应以形成薄膜；所述第一吹扫部以及所述第二吹扫部中的一个吹扫所述源气体，而另一个则可吹扫所述反应气体。
在所述基板处理装置中，所述第一吹扫部以及所述第二吹扫部中的一个沿着放射状顺序配置在所述第一蚀刻气体供应部与所述第二蚀刻气体供应部之间，而另一个则可配置在所述第二蚀刻气体供应部与所述第一蚀刻气体供应部之间。
在所述基板处理装置中，在所述原子层蚀刻工艺时，所述第二蚀刻气体供应部将用于表面处理薄膜的表面处理气体供应于所述基板支撑架上的所述基板上，所述第一蚀刻气体供应部将蚀刻气体供应于所述基板支撑架上的所述基板上，所述蚀刻用于气体与所述薄膜的表面处理部分反应以去除所述薄膜；所述第一吹扫部以及所述第二吹扫部中的一个吹扫所述表面处理气体，而另一个则可吹扫所述蚀刻气体。
在所述基板处理装置中，所述第二蚀刻气体供应部还可包括用于将所述表面处理气体自由基化的电子束(E-beam)供应部。
在所述基板处理装置中，可包括：所述第一沉积气体供应部以及所述第一蚀刻气体供应部之间的第一间隔部；所述第二沉积气体供应部以及所述第二蚀刻气体供应部之间的第二间隔部。
在所述基板处理装置中，所述控制部可控制所述基板支撑部以及所述气体供应部，进而在通过所述原子层沉积工艺在所述基板上形成具有第一结晶性的第一厚度的薄膜，在所述原子层沉积工艺之后对于所述第一薄膜以原位通过所述原子层蚀刻工艺将所述第一薄膜蚀刻固定厚度，保持所述第一结晶性的同时形成比所述第一厚度低的第二厚度的薄膜。
在所述基板处理装置中，所述控制部可控制所述基板支撑部以及所述气体供应部，进而在所述原子层沉积时由所述第一沉积气体供应部供应锆源气体，由所述第二沉积气体供应部供应氧类反应气体，所述氧类反应气体与所述锆源气体反应形成氧化锆，以在所述基板上形成所述氧化锆。
在所述基板处理装置中，所述控制部可控制所述基板支撑部以及所述气体供应部，进而在所述原子层蚀刻时，由所述第二蚀刻气体供应部供应氟类表面处理气体，所述氟类表面处理气体用于用氟化锆表面处理所述氧化锆，由所述第一蚀刻气体供应部供应有机反应气体，所述有机反应气体用于用挥发性锆化合物反应物反应所述氟化锆，以将所述基板上的所述氧化锆蚀刻固定厚度左右。
根据本发明其他一观点的基板处理装置包括：腔室，在内部提供基板处理空间；基板支撑部，可旋转地设置在所述腔室，并且在上部将多个基板沿着旋转方向以放射状安装；气体供应部，与所述基板支撑部相互面对地设置在所述腔室，以向所述基板支撑部上供应多种气体；控制部，控制所述基板支撑部的动作以及所述气体供应部的气体供应。其中，所述气体供应部包括以放射状分离的第一工艺气体供应部、第一吹扫部、第二工艺气体供应部、以及第三吹扫部。所述控制部控制所述气体供应部，进而在用于在所述基板上形成薄膜的原子层沉积工艺时，旋转所述基板支撑部的同时选择性运行所述第一工艺气体供应部以及第二工艺气体供应部，以使所述沉积用气体交替暴露在所述基板上，而在原子层蚀刻工艺时，所述控制部控制所述气体供应部，以在旋转所述基板支撑部的同时选择性运行所述第一工艺气体供应部以及所述第三工艺气体供应部，以使所述蚀刻用气体交替暴露在所述基板上。
在所述基板处理装置中，所述第一吹扫部以及所述第二吹扫部中的一个沿着放射状顺序配置在所述第一工艺气体供应部与所述第二供应气体供应部之间，而另一个可配置在所述第二工艺气体供应部与所述第一工艺气体供应部之间。
在所述基板处理装置中，在原子层沉积工艺时，所述第一工艺气体供应部将源气体供应于所述基板支撑架上的所述基板，所述第二工艺气体供应部将反应气体供应于所述基板支撑架上的所述基板，所述反应气体用于与所述源气体反应以形成薄膜，所述第一吹扫部以及所述第二吹扫部中的一个吹扫所述源气体，而另一个则可吹扫所述反应气体。
在所述基板处理装置中，所述第一吹扫部以及所述第二吹扫部中的一个沿着放射状顺序配置在所述第一工艺气体供应部与所述第三工艺气体供应部之间，而另一个可配置在所述第三工艺气体供应部与所述第一工艺气体供应部之间。
在所述基板处理装置中，在原子层沉积工艺时，所述第三工艺气体供应部将用于表面处理薄膜的表面处理气体供应于所述基板支撑架上的所述基板上，所述第一工艺气体供应部将蚀刻气体供应于所述基板支撑架上的所述基板，所述蚀刻气体用于与所述薄膜的表面处理部分反应以去除所述薄膜；所述第一吹扫部以及所述第二吹扫部中的一个吹扫所述表面处理气体，而另一个可吹扫所述蚀刻气体。
在所述基板处理装置中，所述第三工艺气体供应部还可包括用于将所述表面处理气体自由基化的电子束(E-beam)供应部。
在所述基板处理装置中，可包括在所述第二工艺气体供应部以及所述第三工艺气体供应部之间的间隔部。
在所述基板处理装置中，所述控制部可控制所述基板支撑部以及所述气体供应部，进而在所述原子层沉积工艺时，由所述第一工艺气体供应部供应铝源气体，由所述第二工艺气体供应部供应氧类反应气体，所述氧类反应气体用于与所述铝源气体反应形成氧化铝，以在所述基板上形成所述氧化铝。
在所述基板处理装置中，所述控制部控制所述基板支撑部以及所述气体供应部，进而所述原子层蚀刻工艺时，由所述第三工艺气体供应部供应氟类表面处理气体，所述氟类表面处理气体用于用氟化铝表面处理所述氧化铝；由所述第一工艺气体供应部供应与所述铝源气体相同的有机反应气体，以用于用挥发性铝化合物反应所述氟化铝，以将所述基板上的所述铝氧化物蚀刻固定厚度左右。
(发明的效果)
根据如上所述的本发明的实施例，利用原子层沉积工艺与原子层蚀刻工艺，对于在基板上较薄的薄膜厚度能够确保相互冲突的物理性质。当然，不得由这种效果限定本发明的范围。
附图说明
图1是示出本发明的一实施例的利用原子层沉积工艺形成第一薄膜的概略性剖面图。
图2是示出本发明一实施例的利用原子层蚀刻工艺形成第二薄膜的概略性剖面图。
图3是示出用于实现本发明一实施例的薄膜形成方法的基板处理装置的概略性剖面图。
图4是出图3的基板处理装置的气体供应部的一示例的概略性平面图。
图5是示出图4的气体供应部的变形例的概略性平面图。
图6是示出本发明实施例原子层沉积工艺向基板供应气体的概略图。
图7是示出本发明实施例的原子层沉积工艺概略地向基板供应气体的概略图。
图8是示出图3的基板处理装置的气体供应部的另一示例的概略性平面图。
图9是示出图8的气体供应部的变形例的概略性平面图。
图10是用于实现本发明的另一实施例的薄膜形成方法的基板处理装置的概略性平面图。
图11是示出图10的基板处理装置的第一工艺腔室的一示例的概略性剖面图。
图12是示出图11的第一工艺腔室的第一气体供应部的概略性平面图。
图13是示出图10的基板处理装置的第二供应腔室的一示例的概略性剖面图。
图14是示出图13的第二工艺腔室的第二气体供应部的概略性平面图。
图15是示出根据本发明的实验例与比较例形成的薄膜的结晶性的X射线衍射(XRD)分析图。
(附图标记说明)
50：基板
60：第一薄膜
60a：第二薄膜
100：基板处理装置
105：基板支撑部
110：腔室
120：气体供应部
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选的各种实施例。
本发明的实施例是为了向在该技术领域中具有通常的知识的技术人员更加完整地说明本发明而提供的，以下实施例可变型成各种形状，本发明的范围不限于以下的实施例。相反，以下的实施例是使本发明的公开更加充分以及完整，并且是为了将本发明的思想完整地告知技术人员而提供的。另外，在附图中为了方便以及明确说明而夸张示出各个层的厚度或者大小。
图1是示出本发明的一实施例的利用原子层沉积工艺形成第一薄膜的概略性剖面图。图2是示出本发明一实施例的利用原子层蚀刻工艺形成第二薄膜的概略性剖面图。
参照图1，通过原子层沉积工艺在基板50上可形成具有第一结晶性以及第一厚度H1的第一薄膜60。
原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)工艺可称为反复执行如下的循环周期反应形成薄膜的方法：在基板50上吸附源气体并吹扫残留气体，之后向基板50上供应反应气体以反应源气体与反应气体，之后吹扫残留气体，以在基板上形成单位薄膜。
这种原子层沉积工艺可包括：以时间为单位调节源气体、反应气体以及吹扫气体的供应的时分方式；或者通过所述气体供应部与基板的相对移动调节向基板供应源气体、反应气体以及吹扫气体的空间分割方式。
参照图2，对于第一薄膜(图1的60)通过原子层蚀刻工艺将第一薄膜60蚀刻固定厚度，可形成第二厚度H2的第二薄膜60a，所述第二厚度H2小于第一厚度H1。
原子层蚀刻(atomic layer etching)可称为反复如下的循环周期蚀刻薄膜的方法：对基板50上供应表面处理工艺处理气体，处理基板50上的薄膜的表面并吹扫残留的表面处理气体，之后将蚀刻气体供应于基板50上将薄膜的表面处理部分与蚀刻气体反应去除表面处理的部分，吹扫残留的蚀刻气体去除单位薄膜。
这种原子层蚀刻工艺可包括：以时间为单位调节表面处理气体、蚀刻气体以及吹扫气体的时分方式；或者通过所述气体供应部与基板的相对移动调节向基板供应表面处理气体、蚀刻气体以及吹扫气体的空间分割方式。
在本发明的实施例中，原子层沉积工艺以及原子层蚀刻工艺在相同的基板处理装置中在相同的腔室内执行或者在相同的基板处理装置中在相互不同的腔室中执行。例如，在形成第二薄膜60a的步骤的原子层蚀刻工艺在与在形成第一薄膜60的步骤中的原子层沉积工艺相同的腔室中，在原子层沉积工艺之后接着可原位执行(in-situ)。
以下，将举例更加详细说明利用一个基板处理装置的本发明的薄膜形成方法。
图3是示出用于实现本发明一实施例的薄膜形成方法的基板处理装置的概略性剖面图。图3的基板处理装置100示例性示出在一个腔室原位实现空间分割方式的原子层沉积工艺以及原子层蚀刻工艺的装置。
参照图3，基板处理装置100可包括：腔室110、基板支撑部105、气体供应部120以及控制部150。
腔室110内部可提供处理空间112。例如，腔室110的基板处理空间112可连接于抽吸部(未示出)，以提供真空环境。
基板支撑部105可旋转地设置在腔室110，在上部可沿着旋转方向以放射状安装基板50。例如，基板支撑部105可包括：轴部，可密封地从腔室110的外部结合到内部并且接收旋转动力而进行旋转；上板部，结合于这种轴部的上部。在这种上板部能够以放射状配置可安装基板50的安装槽。基板50是晶圆的情况下，安装槽可以是圆形。
气体供应部120可与基板支撑部105相互面对地设置在腔室110，以向基板支撑部105上供应多种气体。例如，气体供应部120可包括喷头形状的主体122，这种主体122可结合于腔室110的上部。
控制部150可负责整体控制基板处理装置100。例如，控制部105可控制基板支撑部105的动作以及气体供应部120的气体供应。
利用上述的基板处理装置100，在形成第一薄膜60的步骤中原子层沉积工艺与将第一薄膜60蚀刻成固定厚度形成第二薄膜60a的步骤中原子层蚀刻工艺在一个腔室中执行旋转基板50的同时通过在气体供应部120内分离的气体供应孔交叉供应沉积用气体与蚀刻用气体。
图4是出图3的基板处理装置的气体供应部的一示例的概略性平面图。
一同参照图3与图4，气体供应部120还可包括：以放射状分离的第一沉积气体供应部132、第一蚀刻气体供应部134、第一吹扫部137、第二沉积气体供应部133、第二蚀刻气体供应部135以及第二吹扫部136。选择性地，气体供应部120在中心部还可包括气帘气体供应部131。
第一沉积气体供应部132形成多个第一沉积气体供应孔132a，在第二沉积气体供应部133形成多个第二沉积气体供应孔133a，在第一蚀刻气体供应部134形成多个第一蚀刻气体供应孔134a，在第二蚀刻气体供应部135形成多个第二蚀刻气体供应孔135a，在第一吹扫部137形成多个第一吹扫孔137a，在第二吹扫部136可形成多个第二吹扫孔136a。
例如，气体供应部120大致形成圆形，第一沉积气体供应部132、第一蚀刻气体供应部134、第一吹扫部137、第二沉积气体供应部133、第二蚀刻气体供应部135以及第二吹扫部136可具有将圆形的气体供应部120分割成圆弧形状的形状。即，这种气体供应部120空间性分割以对应于旋转的基板支撑部105上的基板50。在这种意义上，基板处理装置100可称为空间分割式设备。
这种基板处理装置100可用于选择性执行原子层沉积工艺与原子层蚀刻工艺。
据此，在原子层沉积工艺时，选择性运行第一沉积气体供应部132以及第二沉积气体供应部133；在原子层蚀刻工艺时，选择性运行第一蚀刻气体供应部134以及第二蚀刻气体供应部135。从而，在原子层沉积工艺时，阻止气体供应不使第一蚀刻气体供应部134以及第二蚀刻气体供应部135运行，而在原子层蚀刻工艺时，可阻止气体供应不使第一沉积气体供应部131以及第二沉积气体供应部133运行。
例如，控制部150可控制气体供应部120，进而在原子层沉积以用于在基板50上形成薄膜时，旋转所述基板支撑部105的同时选择性运行第一沉积气体供应部132、第一吹扫部137、第二沉积气体供应部133以及第二吹扫部136，以使沉积用气体交替地暴露在基板50上。进一步地，控制部150可控制气体供应部120，进而在原子层蚀刻工艺时，在旋转基板支撑部105的同时选择性运行第一蚀刻气体供应部134、第一吹扫部137、第二蚀刻气体供应部135以及第二吹扫部136，以使蚀刻用气体交替地暴露在基板50上。
更详细地说，为了原子层沉积工艺，第一沉积气体供应部132通过第一沉积气体供应孔132a供应源气体S1，第二沉积气体供应部133可通过第二沉积气体供应孔133a供应反应气体S2，所述反应气体S2是与源气体S1反应以形成薄膜。通过原子层沉积工艺形成的薄膜为了避免等离子受损，能够以非等离子状态供气源气体S1与反应气体S2。
第一吹扫部137以及第二吹扫部136可配置在第一沉积气体供应部132与第二沉积气体供应部133之间，以吹扫或者抽吸源气体S1或者反应气体S2。例如，第一吹扫部137以及第二吹扫部136中的一个按沿着放射状顺序配置在第一沉积气体供应部132和第二沉积气体供应部133之间，另一个可配置在第二沉积气体供应部133和第一沉积气体供应部132之间。
在图4示举例了第一吹扫部137配置在第一沉积气体供应部132和第二沉积气体供应部133之间，而第二吹扫部136配置在第二沉积气体供应部133和第一沉积气体供应部132之间，但是也可存在与此相反的情况。
例如，为了原子层沉积工艺，第二蚀刻气体供应部135通过第二蚀刻气体供应孔135a供应用于表面处理薄膜的表面处理气体E2，第一蚀刻气体供应部134通过第一蚀刻气体供应孔134a可供应蚀刻气体E1，蚀刻气体E1用于与薄膜的表面处理部分发生反应以生成挥发性化合物。若为了由原子层蚀刻工艺蚀刻的薄膜等离子受损，则能够以非等离子状态供应表面处理气体E2和蚀刻气体E1。在一部分实施例中，第二蚀刻气体供应部135还可包括电子束(E-Beam)供应部，以用于将表面处理气体E2自由基化以提高表面处理效率。
第一吹扫部137以及第二吹扫部136可配置在第一蚀刻气体供应部134和第二蚀刻气体供应部135之间，以用于吹扫表面处理气体E2或者蚀刻气体E1。例如，第一吹扫部137以及第二吹扫部136中的一个沿着放射状依次配置在第一蚀刻气体供应部134和第二蚀刻气体供应部135之间，而另一个则可配置在第二蚀刻气体供应部135和第一蚀刻气体供应部134之间。
在图3举例了第一吹扫部137配置在第一蚀刻气体供应部134和第二蚀刻气体供应部135之间，而第二吹扫部136配置在第二蚀刻气体供应部135和第一蚀刻气体供应部134之间，但是也可存在与此相反的情况。另外，在图3第一沉积气体供应部132和第一蚀刻气体供应部134相互相邻，第二沉积气体供应部133和第二蚀刻气体供应部135相互相邻，但是只要按照上述的规定，则可改变这种位置设置。
选择性地，在气帘气体供应部131形成多个气帘气体供应孔131，可从中心部供应气帘气体C1，以防止相邻的气体混合。这种气帘气体可包含惰性气体。
另一方面，如图5所示，在本发明的变形例中，在气体供应部120a还可增设第一以及第二间隔部138、139。例如，第一间隔部138增设在第一沉积气体供应部132和第一蚀刻气体供应部134之间，以间隔这两者之间，而第二间隔部139增设在第二沉积气体供应部133和第二蚀刻气体供应部135之间，也可间隔这两者之间。
第一以及第二间隔部138、139作为起到用于防止气体混合的间隔部件的功能，无需单独供应气体或者也可供应惰性气体。第一以及第二间隔部138、139宽度可小于第一吹扫部137以及第二吹扫部136的宽度。
根据上述的部分实施例，基板处理装置100可包括：腔室110，内部提供基板处理空间；基板支撑部105，可旋转地设置在腔室110，并且在上部沿着旋转方向以放射状安装多个基板；气体供应部，与所述基板支撑部105相互面对地设置在所述腔室110，以向所述基板支撑部105上供应多种气体；控制部150，控制所述基板支撑部105的动作以及所述气体供应部120的气体供应。
图6是示出本发明实施例原子层沉积工艺向基板供应气体的概略图。
参照图6，原子层沉积工艺可反复执行包括如下步骤的循环周期：将源气体S1供应于基板50上，然后将第一吹扫气体P1供应于基板50上；然后将反应气体S2供应于基板50上；然后将第二吹扫气体P2供应于基板50上。即，在循环周期执行期间，源气体S1供应并吸附于基板50上，并由第一吹扫气体P1吹扫并清除未吸附的源气体S1，之后供应反应气体S2与吸附的源气体S1反应，而残留的反应气体S2被第二吹扫气体P2吹扫，进而形成单位薄膜。通过这种循环周期的反复执行，可形成固定厚度的薄膜。
例如，在以时分方式进行原子层沉积工艺的情况下，按时间将上述的源气体S1、第一吹扫气体P1、反应气体S2、第二吹扫气体P2以脉冲形式供应于基板50上。
举另一示例，参照图3至图6，在以空间分割方式进行原子层沉积工艺的情况下，在原子层沉积工艺时，在气体供应部120中第一沉积气体供应部132持续喷射源气体S1，第二沉积气体供应部133持续喷射反应气体S2，第一吹扫部137持续喷射第一吹扫气体P1，第二吹扫部136可持续供应第二吹扫气体P2。但是，空间分割方式的特性方面，由于基板支撑部105是旋转的，因此一个基板50无法持续接收这些气体的供应，而是依次接收供应。
例如，作为第一薄膜60以及第二薄膜60a形成氧化锆膜，以在半导体存储元件中用作高介电常数的介电膜或者在NAND闪存中用作阻挡绝缘膜的情况下，第一沉积气体供应部132供应包括锆源气体的气体作为源气体，而第二沉积气体供应部133可供应包括氧类反应气体的气体作为反应气体，该氧类反应气体与锆源气体反应形成氧化锆。例如，锆源气体包含Cp、Zr，而氧类反应气体可包含臭氧(ozone)气体。
举另一示例，作为第一薄膜60以及第二薄膜60a形成氧化铝膜，以在半导体存储元件中用作高介电常数的介电膜或者在NAND闪存中用作阻挡绝缘膜的情况下，第一沉积气体供应部132供应包括铝源气体的气体作为源气体，而第二沉积气体供应部133可供应包括氧类反应气体的气体作为反应气体，该氧类反应气体与铝源气体反应形成氧化铝。例如，铝源气体包含三甲胺(TMA)气体，而氧类反应气体包含臭氧(ozone)气体。
图7是示出本发明实施例的原子层沉积工艺概略地向基板供应气体的概略图。
参照图7，原子层蚀刻工艺可反复执行包括如下步骤的循环周期：将表面处理气体E2供应于基板50上，然后将第一吹扫气体P1供应于基板50上；然后将蚀刻气体E1供应于基板50上；然后将第二吹扫气体P2供应于基板50上。即，循环周期执行期间，表面处理气体E2供应并吸附于基板50上，对薄膜的表面进行表面处理，并由第一吹扫气体P1吹扫并清除未吸附的表面处理气体E2，之后供应蚀刻气体E1与薄膜的表面处理部分反应，并用第二吹扫气体P2清除残留的蚀刻气体E1，进而蚀刻单位薄膜。随通过这种循环周期的反复执行，可形成固定厚度的薄膜。
例如，在以时分方式进行原子层蚀刻工艺的情况下，按时间将上述的表面处理气体E2、第一吹扫气体P1、蚀刻气体E1、第二吹扫气体P2以脉冲形式供应于基板50上。
举另一示例，参照图3以及图7，在以空间分割方式进行原子层蚀刻工艺的情况下，在原子层蚀刻工艺时，在气体供应部120中第二蚀刻气体供应部135持续喷射表面处理气体E2，第一蚀刻气体供应部134可持续喷射蚀刻气体E1。但是，在空间分割方式的特性方面，由于基板支撑部105是旋转的，因此一个基板50无法持续接收这些气体的供应，而是依次接收供应。
例如，在第一薄膜60以及第二薄膜60a包括氧化锆的情况下，第二蚀刻气体供应部135供应包含氟类表面处理气体的气体作为表面处理气体，包含氟类表面处理气体的气体用于用氟化锆表面处理氧化锆，第一蚀刻气体供应部134可供应包含有机反应气体的气体作为蚀刻气体，所述包含有机反应气体的气体用于用锆化合物反应氟化锆物。例如，氟类表面处理气体可包含在HF、NF3以及F2气体的群组中的选择的一种或者这些气体的组合。有机反应气体包含含有甲基(methyl)、氯化物(chloride)或者acac配体(ligand)并且在稳定的状态下挥发的同时配体之间(ligand)可交换反应的气体，在诸如三甲胺(TMA)、二甲基乙酰胺(Dimetylacetamide,DMAC)、四氯化硅(SiCl4)以及Sn(acac)2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合。
举另一示例，第一薄膜60以及第二薄膜60a包含氧化铝的情况下，第二蚀刻气体供应部135供应包含氟类表面处理气体的气体作为表面处理气体，氟类表面处理气体用于用氟化铝表面处理氧化铝；第一蚀刻气体供应部134可供应包含机反应气体的气体作为蚀刻气体，所述包含有机反应气体用于用铝化合物反应氟化铝。例如，氟类表面处理气体可包含HF、NF3以及F2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合。有机反应气体包含含有甲基(methyl)、氯化物(chloride)或者acac配体(ligand)并且在稳定的状态下挥发的同时配体之间(ligand)可交换反应的气体，在诸如三甲胺(TMA)、二甲基乙酰胺(Dimetylacetamide,DMAC)、四氯化硅(SiCl4)以及Sn(acac)2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合。
在部分实施例中，氟类表面处理气体包含HF/NF3气体，有机反应气体可包含三甲胺(TMA)气体。在这一情况下，由第一沉积气体供应部132供应铝源气体，以及由第一蚀刻气体供应部134供应有机反应气体是三甲胺，两者相同，因此如图8所示第一沉积气体供应部132和第一蚀刻气体供应部134可整合为一个气体供应部132。在图8中，第一沉积气体供应部称为第一工艺气体供应部132，第二沉积气体供应部称为第二工艺气体供应部133，第二蚀刻气体供应部135称为第三工艺气体供应部135。
图8是示出图3的基板处理装置的气体供应部的另一示例的概略性平面图。
参照图8，气体供应部120可包括以放射状分离的第一工艺气体供应部132、第一吹扫部137、第二工艺气体供应部133、第三工艺气体供应部135以及第二吹扫部136。选择性地，气体供应部120在中心部还可包括气帘气体供应部131。
第一工艺气体供应部132可形成多个第一沉积气体供应孔132a，在第二工艺气体供应部133可形成多个第二沉积气体供应孔133a，在第三工艺气体供应部135可形成多个第三沉积气体供应孔135a，在第一吹扫部137可形成多个第一吹扫孔137a，在第二吹扫部136可形成多个第二吹扫孔136a。
例如，气体供应部120大致形成圆形，第一工艺气体供应部132、第一吹扫部137、第二工艺气体供应部133、第三工艺气体供应部135以及第二吹扫部136可形成将圆形的气体供应部120分割成圆弧形状的形状。即，这种气体供应部120被空间性地分割以对应于旋转的基板支撑部105上的基板105。在这种意义上，基板处理装置100可称为空间分割式设备。
这种基板处理装置100可用于选择性执行原子层沉积工艺和原子层蚀刻工艺。在一实施例中，第一工艺气体供应部132共用于原子层沉积工艺以及原子层蚀刻工艺，因此能够用相同的气体执行源气体和蚀刻气体的功能。
据此，在原子层沉积工艺时选择性运行第一工艺气体供应部132以及第二工艺气体供应部133，在原子层蚀刻工艺时可选择性运行第一工艺气体供应部132以及第三工艺气体供应部135。从而，在原子层沉积工艺时，可阻止气体供应，不使第三工艺气体供应部135运行，而在原子层蚀刻工艺时，阻止气体供应，不使第二工艺气体供应部133运行。
例如，控制部150可控制气体供应部120，进而在用于在基板50上形成薄膜的原子层沉积工艺时，旋转基板支撑部105的同时选择性运行第一工艺气体供应部132、第一吹扫部137、第二工艺气体供应部133以及第二吹扫部136，以使沉积用气体交替地暴露在基板50上。进一步地，控制部150可控制气体供应部120，进而在原子层蚀刻工艺时，旋转基板支撑部105的同时选择性运行第一工艺气体供应部132、第一吹扫部137、第三工艺气体供应部135以及第二吹扫部136，以使蚀刻用气体交替地暴露在基板50上。
为了原子层沉积工艺，第一工艺气体供应部132通过第一沉积气体供应孔132a供应源气体(图6的S1)，第二工艺气体供应部133通过第二沉积气体供应孔133a可供应反应气体(图6的S2)，该反应气体与源气体S1反应可形成薄膜。若为了避免通过原子层沉积工艺形成的薄膜等离子受损，则能够以非等离子状态供应源气体S1和反应气体S2。
第一吹扫部137以及第二吹扫部136可配置在第一工艺气体供应部132和第二工艺气体供应部133之间，以吹扫并清除源气体S1或者反应气体S2。例如，第一吹扫部137以及第二吹扫部136中的一个沿着放射状顺序配置在第一工艺气体供应部132和第二工艺气体供应部133之间，而另一个可配置在第二工艺气体供应部133和第一工艺气体供应部132之间。
在图8，举例了第一吹扫部137配置在第一工艺气体供应部132和第二工艺气体供应部133之间，第二吹扫部136配置在第二工艺气体供应部133和第一工艺气体供应部132之间，但是也可存在与此相反的情况。
为了原子层蚀刻工艺，第三工艺气体供应部135通过第三沉积气体供应孔135a供应用于表面处理薄膜的表面处理气体E2，而第一工艺气体供应部132通过第一蚀刻气体供应孔132a可供应蚀刻气体E1，该蚀刻气体E1用于与薄膜的表面处理部分反应以生成挥发性化合物。若为了避免通过原子层蚀刻工艺蚀刻的薄膜等离子受损，则能够以非等离子状态供应表面处理气体E2和蚀刻气体E1。在部分实施例中，第三工艺气体供应部135还可包括电子束(E-Beam)供应部，以用于将表面处理气体E2自由基化提高表面处理效率。
第一吹扫部137以及第二吹扫部136可配置在第一工艺气体供应部132和第三工艺气体供应部135之间。例如，第一吹扫部137以及第二吹扫部136中的一个沿着放射状顺序可配置在第一工艺气体供应部132和第三工艺气体供应部135之间，而另一个可配置在第三工艺气体供应部135和第一工艺气体供应部132之间。
在图8，举例了第一吹扫部137配置在第一工艺气体供应部132和第三工艺气体供应部135之间，第二吹扫部136可配置在第三工艺气体供应部135和第一工艺气体供应部132之间。但是也可存在与此相反的情况。
选择性地，在气帘气体供应部131形成多个气帘气体供应孔131，可从中心部供应气帘气体C1，以防止相邻的气体混合。这种气帘气体C1可包含惰性气体。
另一方面，如图9所示，在本发明的附加性变形的示例中，在气体供应部120a还可增设间隔部139。例如，间隔部139增设在第二沉积气体供应部133和第二蚀刻气体供应部135之间，可间隔这两者之间。
间隔部139作为起到用于防止气体混合的间隔部件的功能，无需单独供应气体或者也可供应惰性气体。间隔部139宽度可小于第一吹扫部137以及第二吹扫部136的宽度。
在图9示出了间隔部139，但是除此之外还可多样地增设这种部件，例如在第一工艺气体供应部132和第二吹扫部136之间、第一工艺气体供应部132和第一吹扫部137之间中的一种或者两种情况下都可增设所述间隔部139。
在上述的实施例中，说明了在原子层沉积工艺和原子层蚀刻时共用第一吹扫部137和第二吹扫部136，但是也可分割使用第一以及第二吹扫部137、136或者分离成多个，在原子层沉积工艺和原子层蚀刻时也可分离吹扫部来使用。
根据上述的实施例，可在一个腔室中执行原子层沉积工艺和原子层蚀刻工艺，因此节约成本。再则，在原子层沉积工艺和原子层蚀刻工艺的工艺温度几乎相同或者类似的情况下，可直接进行工艺无需改变温度，因此可有效进行工艺。
图10是用于实现本发明的另一实施例的薄膜形成方法的基板处理装置的概略性平面图。
参照图10，基板处理装置200可包括：装载腔室210、卸载腔室215、传送腔室205以及多个工艺腔室220a、220b、220c、220d。这种基板处理装置200也可称为集群(cluster)类型的装置。
装载腔室210是用于从外部装载基板的腔室，卸载腔室215是用于向外部卸载基板的腔室。传送腔室205在真空环境下通过闸门(未示出)连接于装载腔室210、卸载腔室215以及工艺腔室220a、220b、220c、220d。工艺腔室220a、220b、220c、220d的数量是举例说明的，可适当改变该数量。传送腔室205设置有运送机器人230，可在装载腔室210、卸载腔室215以及工艺腔室220a、220b、220c、220d运送基板50。
根据该实施例，用于在基板50上形成第一薄膜60的原子层沉积工艺可在至少是工艺腔室220a、220b、220c、220d之一的第一工艺腔室中进行；用于将第一薄膜60蚀刻固定厚度左右以形成第二薄膜60a的原子层蚀刻工艺可在至少是工艺腔室220a、220b、220c、220d之一的第二工艺腔室中进行。
以下，举例说明在工艺腔室220a中执行原子层沉积工艺以及在工艺腔室220b中执行原子层蚀刻工艺的情况。在这一情况下，工艺腔室220a可称为第一工艺腔室，工艺腔室220b可称为第二工艺腔室。
利用基板处理装置200的薄膜形成方法如下。向第一工艺腔室220a运送基板50，可在第一工艺腔室220a中通过原子层沉积工艺在基板50上形成具有第一结晶性的第一厚度H1的第一薄膜60。例如，向第一工艺腔室220a运送基板50的步骤可包括：将基板50装载于装载腔室210的步骤、在真空环境下将基板50从装载腔室210通过传送腔室205运送到第一工艺腔室220a的步骤。
然后，在基板处理装置200中将基板50运送到与第一工艺腔室220a不同的第二工艺腔室220b。例如，将基板50运送到第二工艺腔室220b的步骤可在真空环境下将基板50从第一工艺腔室220a经过传送腔室运送到第二工艺腔室220b。然后，在第二工艺腔室220b中针对第一薄膜60a通过原子层蚀刻工艺将第一薄膜60a蚀刻固定厚度，可形成第二厚度H2的第二薄膜60a，其中所述第二厚度H2低于第一厚度H1。
对于利用基板处理装置200的原子层沉积工艺以及原子层蚀刻工艺的详细说明，可参照图6以及图7的说明。
在该实施例的情况下，在基板处理装置200中保持真空环境的同时可接连执行原子层沉积工艺和原子层蚀刻工艺，因此可有效防止第一薄膜60以及第二薄膜60a的受损以及污染。
图11是示出图10的基板处理装置200的第一工艺腔室220的一示例的概略性剖面图。
参照图11，第一工艺腔室220a可包括：第一腔室主体110a、第一基板支撑部105a以及第一气体供应部120a。
第一腔室主体110a内部可提供第一基板处理空间112a。例如，第一腔室主体110a的第一基板处理空间112a可连接于抽吸部(未示出)，以提供真空环境。
第一基板支撑部105a可旋转地设置在第一腔室主体110a，并且在上部将多个基板50沿着旋转方向安装成放射形状。例如，第一基板支撑部105a可包括：轴部，可密封地从第一腔室主体110a的外部结合到内部，并且接收旋转动力而进行旋转；上板部，结合于这种轴部的上部。在该上板部能够以放射状配置有可安装基板50的安装槽。在基板50是晶圆的情况下，安装槽可以是圆形。
第一气体供应部120a可与第一基板支撑部105a相互面对地设置在第一腔室主体110a，以向第一基板支撑部105a上供应多种气体。例如，第一气体供应部120a可包括喷头形状的第一主体122a。这种第一主体122a可结合于第一腔室主体110a的上部。
图12是示出图11的第一工艺腔室220a的第一气体供应部120a的概略性平面图。
一同参照图11和图12，第一气体供应部120a可包括：以放射状分离的多个第一工艺气体供应部，诸如至少一个第一沉积气体供应部132a、136a、至少一个第一吹扫部133a、137a、至少一个第二沉积气体供应部134a、138a以及至少一个第二吹扫部135a、139a。选择性地，第一气体供应部120a在中心部还可包括第一气帘气体供应部131a。
在第一沉积气体供应部132a形成多个第一沉积气体供应孔1320a，在第一沉积气体供应部136a可形成多个第一沉积气体供应孔1360a。在第二沉积气体供应部134a形成多个第二沉积气体供应孔1340a，在第二沉积气体供应部138a可形成多个第二沉积气体供应孔1380a。在第一吹扫部133a形成多个第一吹扫孔1330a，第一吹扫部137a形成多个第一吹扫孔1370a。在第二吹扫部135a形成多个第二吹扫孔1350a，在第二吹扫部139a形成多个第二吹扫孔1390a。
例如，气体供应部120大致形成圆形，可形成将第一沉积气体供应部132a、136a,第一吹扫部133a、137a,第二沉积气体供应部134a、138a以及第二吹扫部135a、139a分割成圆弧形状的形状。即，这种第一气体供应部120a被空间性地分割以对应于旋转的基板支撑部105a上的基板50。在这种意义上，第一工艺腔室220a可称为空间分割式设备。
在第一气体供应部120a中，第一沉积气体供应部132a、第一吹扫部133a、第二沉积气体供应部134a、第二吹扫部135a、第一沉积气体供应部136a、第一吹扫部137a、第二沉积气体供应部138a以及第二吹扫部139a可依次配置成放射状。但是，在该实施例中，举例示出了两个第一沉积气体供应部132a、136a、第一吹扫部133a、137a、第二沉积气体供应部134a、138a以及第二吹扫部135a、139a，在该实施例的变形示例中，可变成一个或者多个，不得由该数量限定本发明。
以下，一同参照图6、图11以及图12说明原子层沉积工艺。
为了原子层沉积工艺，第一沉积气体供应部132a、136a通过第一沉积气体供应孔1320a、1360a供应源气体S1，第二沉积气体供应部134a、138a通过第二沉积气体供应孔1340a、1380a可供应反应气体S2，所述反应气体S2与源气体S1反应可形成薄膜。为了避免由原子层沉积工艺形成的薄膜等离子受损，则能够以非等离子状态供应源气体S1和反应气体S2。
第一吹扫部133a、137a通过第一吹扫孔1330a、1370a向基板50上供应第一吹扫气体P1，以清除残留的源气体S1，第二吹扫部135a、139a通过第二吹扫孔1350a、1390a向基板50上供应第二吹扫气体P2，以吹扫残留的反应气体S2。例如，第一吹扫气体P1以及第二吹扫气体P2可包含惰性气体，诸如氩气、氮气等。
第一气帘气体供应部131a形成多个第一气帘气体供应孔1310a，可从中心部供应第一气帘气体C1，以防止相邻的气体混合。这种第一气帘气体C1可包含惰性气体，诸如氩气、氮气等。
另一方面，在上述的第一气体供应部120a在第一沉积气体供应部132a、136a、第一吹扫部133a、137a、第二沉积气体供应部134a、138a以及第二吹扫部135a、139a中的某两者之间还可增设间隔部(未示出)。
图13是示出图10的基板处理装置的第二供应腔室的一示例的概略性剖面图。
参照图13，第二工艺腔室220b可包括：第二腔室主体110b、第二基板支撑部105b以及第二气体供应部120b。
第二腔室主体110b可提供第二基板处理空间112b。例如，第二腔室主体110b的第二基板处理空间112b可连接于抽吸部(未示出)，以提供真空环境。
第二基板支撑部105b可旋转地设置在第二腔室主体110b，并且在上部将多个基板50沿着多个基板50沿着旋转方向安装成放射形状。例如，第二基板支撑部105b可包括：轴部，可密封地从第二腔室主体110b的外部结合到内部，并且接收旋转动力而进行旋转；上板部，结合于这种轴部的上部。在该上板部能够以放射状配置有可安装基板50的安装槽。在基板50是晶圆的情况下，安装槽可以是圆形。
第二气体供应部120b可与第二基板支撑部105b相互面对地设置在第二腔室主体110b，以向第二基板支撑部105b上供应多种气体。例如，第二气体供应部120b可包括喷头形状的第二主体122b。这种第二主体122b可结合于第二腔室主体110b的上部。
图14是示出图13的第二工艺腔室220b的第二气体供应部120b的概略性平面图。
一同参照图13和图14，第二气体供应部120b可包括：以放射状分离的多个第二工艺气体供应部，诸如至少一个的第一蚀刻气体供应部132b、136b、至少一个第三吹扫部133b、137b、至少一个第二蚀刻气体供应部134b、138b以及至少一个第四吹扫部135b、139b。选择性地，第二气体供应部120b在中心部还可包括第二气帘气体供应部131b。
在第一蚀刻气体供应部132b形成多个第一蚀刻气体供应孔1320a，在第一蚀刻气体供应部136b可形成多个第一蚀刻气体供应孔1360b。在第二蚀刻气体供应部134a形成多个第二蚀刻气体供应孔1340b，在第二蚀刻气体供应部138b可形成多个第二蚀刻气体供应孔1380b。在第三吹扫部133b形成多个第三吹扫孔1330b，在第三吹扫部137b形成多个第三吹扫孔1370b。在第四吹扫部135b形成多个第四吹扫孔1350b，在第四吹扫部139b形成多个第四吹扫孔1390b。
例如，第二气体供应部120b大致形成圆形，可形成将第一蚀刻气体供应部132b、136b,第三吹扫部133b、137b,第二蚀刻气体供应部134b、138b以及第四吹扫部135b、139b分割成圆弧形状的形状。即，这种第二气体供应部120b被空间性地分割以对应于旋转的第二基板支撑部105b上的基板50。在这种意义上，第二工艺腔室220b可称为空间分割式设备。
以下，在第二气体供应部120b中第一蚀刻气体供应部132b、第三吹扫部133b、第二蚀刻气体供应部134b、第四吹扫部135b、第一蚀刻气体供应部136b、第三吹扫部137b、第二蚀刻气体供应部138b以及第四吹扫部139b可依次配置成放射状。但是，在该实施例中，举例示出了两个第一蚀刻气体供应部132b、136b、第三吹扫部133b、137b、第二蚀刻气体供应部134b、138b以及第四吹扫部135b、139b，在该实施例的变形的示例中，可变成一个多或者多个，不得由该数量限定本发明。
以下，一同参照图7、图13以及图14说明原子层蚀刻工艺。
为了原子层蚀刻工艺，第一蚀刻气体供应部132b、136b通过第一蚀刻气体供应孔1320b、1360b供应表面处理气体E1，第二蚀刻气体供应部134b、138b通过第二蚀刻气体供应孔1340b、1380b可供应蚀刻气体E2，该蚀刻气体E2用于与薄膜的表面处理部分反应以生成挥发性化合物。为了不免通过原子层蚀刻工艺蚀刻的薄膜等离子受损，能够以非等离子状态供应表面处理气体E1和蚀刻气体E2。在一部分实施例中，第二蚀刻气体供应部134b、138b还可包括电子束(E-Beam)供应部，以用于将表面处理气体E2自由基化提高表面处理效率。
第三吹扫部133b、137b通过第三吹扫孔1330b、1370b向基板50上供应第三吹扫气体P3，以清除残留的表面处理气体E1，第四吹扫部135b、139b通过第四吹扫孔1350b、1390b向基板50上供应第四吹扫气体P4，以吹扫残留的蚀刻气体E2。例如，第三吹扫气体P3以及第四吹扫气体P4可包含惰性气体，诸如氩气、氮气等。
在第二气帘气体供应部131b形成多个第二气帘气体供应孔1310b，可从中心部供应第二气帘气体C2，以防止相邻的气体混合。这种第二气帘气体C2可包含惰性气体，诸如氩气、氮气等。
另一方面，在上述的第二气体供应部120b中第一蚀刻气体供应部132b、136b、第三吹扫部133b、137b、第二蚀刻气体供应部134b、138b以及第四吹扫部135b、139b中的某两者之间还可增设间隔部(未示出)。
图15是示出根据本发明的实验例与比较例形成的薄膜的结晶性的X射线衍射(XRD)分析图。在图15中，图G1使用通过原子层沉积工艺将氧化锆膜形成第二厚度H2的情况，图G2是示出通过原子层沉积工艺将氧化锆膜形成第一厚度H1的情况，图G3是示出在通过原子层沉积工艺形成第一厚度H1之后通过原子层蚀刻工艺蚀刻降低至第二厚度H2的情况。
参照图15，可以知道通过原子层沉积工艺将薄膜形成第一厚度H1的情况G2比将薄膜形成更低的第二厚度H2情况G1结晶性更高。进一步地，可以知道通过原子层沉积工艺形成第一厚度H1之后通过原子层蚀刻工艺蚀刻降低第二厚度H2的情况G3则保持原来的结晶性，从开始结晶性就高于形成第二厚度H1的情况。
这种结果，在高介电常数膜中降低厚度保持电容的同时提高结晶性以降低漏电电流的情况下是有用的。即，若从开始就形成厚度薄的高介电常数膜，则薄膜的结晶性变差难以调整漏电电流特性，因此形成固定的厚度的厚度提高结晶性，在这一状态下调节厚度，则在保持结晶性的同时可保持电容。
例如，第一薄膜60具有第一结晶性，以确保漏电电流特性，第二薄膜60a具有第二厚度，以确保电容特性，进而第二薄膜可同时确保漏电电流特性和电容特性。例如，氧化锆等的第二薄膜60a可用作存储元件的高介电常数薄膜。因此，利用上述的实施例的基板处理装置100，可形成在高集成度元件要求的低厚度的薄膜中也能够满足相冲突的特性的薄膜。
举另一示例，第二薄膜60a可用作存储元件的阻挡氧化膜。在电荷陷阱存储器元件的情况，在擦除操作中必须抑制从控制栅电极到电荷陷阱层的反向隧穿的发生，为此电荷陷阱层和控制栅电极之间使用高介电常数膜用作阻挡绝缘层。这种高介电常数膜的情况，要求厚度薄的同时能够抑制反向隧穿的膜质量，因此氧化铝等的第二薄膜60a可用用作这种阻挡绝缘膜。
进一步地，第二薄膜60a可适用于在临界厚度以上晶粒(grain)生长提高结晶性的薄膜，例如氧化锆、氧化铝等的薄膜。进一步地，第二薄膜60a可包括厚度增加的同时晶粒变大的膜，例如多晶硅、氧化锆、氧化铝薄膜。进一步地，第二薄膜60a也可适用于在临界厚度以上且电阻率降低的薄膜，例如多晶硅、钨和氮化钛(TiN)薄膜等。
参照在图面示出的实施例说明了本发明，但是这不过是示例性的，只要在该技术领域具有通常知识的技术人员应该理解为可从本发明实施各种变形以及同等的其他实施例。因此本发明的真正的技术保护范围应该由权利要求范围的技术思想决定。

Claims (19)

1.一种薄膜形成方法，包括如下的步骤：
通过原子层沉积工艺在基板上形成具有第一结晶性的第一厚度的第一薄膜；
对于所述第一薄膜通过原子层蚀刻工艺将所述第一薄膜蚀刻成固定厚度，以形成第二厚度的第二薄膜，所述第二厚度小于所述第一厚度；
其中，所述第二薄膜的结晶性具有高于第三薄膜具有的结晶性的结晶度，所述第三薄膜是在与所述原子层沉积工艺相同的条件下在所述基板上形成形成所述第二厚度。
2.根据权利要求1所述的薄膜形成方法，其特征在于，
在所述第二薄膜形成步骤中，所述原子层蚀刻工艺在所述第一薄膜形成步骤中与所述原子层沉积工艺在相同的腔室接着原子层沉积工艺原位执行。
3.根据权利要求2所述的薄膜形成方法，其特征在于，
在所述第一薄膜形成步骤中的所述原子层沉积工艺与在所述第二薄膜形成步骤中的所述原子层蚀刻工艺在一个腔室中旋转基板的同时通过在气体供应部中分离的气体供应孔交叉供应沉积用气体与蚀刻用气体。
4.根据权利要求1所述的薄膜形成方法，其特征在于，
在所述第一薄膜形成步骤中，所述原子层沉积工艺反复执行包括如下步骤的单位循环周期：
将源气体供应于所述基板上；
将第一吹扫气体供应于所述基板上；
将反应气体供应于所述基板上；
将第二吹扫气体供应于所述基板上。
5.根据权利要求4所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述第一薄膜以及所述第二薄膜包含氧化锆；
所述源气体包含锆源气体，所述反应气体包含与所述锆源气体反应形成氧化锆的氧类反应气体。
6.根据权利要求5所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述第一薄膜以及所述第二薄膜包含氧化铝；
所述源气体包含铝源气体，所述反应气体包含与所述铝源气体反应形成氧化铝的氧类反应气体。
7.根据权利要求1所述的薄膜形成方法，其特征在于，
在所述第二薄膜形成步骤中，所述原子层蚀刻工艺反复执行包括以下步骤的单位循环周期：
将表面处理气体供应于所述基板上；
将第一吹扫气体供应于所述基板上；
将蚀刻气体供应于所述基板上；
将第二吹扫气体供应于所述基板上。
8.根据权利要求7所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述第一薄膜以及所述第二薄膜包含氧化锆；
所述表面处理气体包括用于用氟化锆表面处理所述氧化锆的氟类表面处理气体；
所述蚀刻气体包含用挥发性锆化合物反应所述氟化锆的有机反应气体。
9.根据权利要求8所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述氟类表面处理气体包含从HF、NF3以及F2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合；
所述有机反应气体包含从三甲胺(TMA)、二甲基乙酰胺(DMAC)、四氯化硅(SiCl4)以及Sn(acac)2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合。
10.根据权利要求7所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述第一薄膜以及所述第二薄膜包含氧化铝；
所述表面处理气体包含用于用氟化铝表面处理所述氧化铝的氟类表面处理气体；
所述蚀刻气体包含用于用挥发性铝化合物反应所述氟化铝的有机反应气体。
11.根据权利要求10所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述氟类表面处理气体包含从HF、NF3以及F2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合；
所述有机反应气体包含从三甲胺(TMA)、二甲基乙酰胺(DMAC)、四氯化硅(SiCl4)以及Sn(acac)2气体的群组中选择的一种或者这些气体的组合。
12.根据权利要求1所述的薄膜形成方法，其特征在于，
在所述第一薄膜形成步骤中，所述原子层沉积工艺在基板处理装置中的第一工艺腔室中执行；在所述第二薄膜形成步骤中，所述原子层蚀刻工艺在所述基板处理装置中在与所述第一工艺腔室不同的第二工艺腔室中执行。
13.根据权利要求12所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述第一薄膜形成步骤之后，还包括将所述基板从所述第一工艺腔室运送到所述第二工艺腔室的步骤。
14.一种薄膜形成方法，包括如下的步骤：
在基板处理装置中向第一工艺腔室运送基板；
在所述第一工艺腔室中通过原子层沉积工艺在所述基板上形成具有第一结晶性的第一厚度的第一薄膜；
在所述基板处理装置中向与所述第一工艺腔室不同的第二工艺腔室运送所述基板；
在所述第二工艺腔室中对于所述第一薄膜通过原子层蚀刻工艺将所述第一薄膜蚀刻成固定厚度，以形成第二厚度的第二薄膜，所述第二厚度小于所述第一厚度；
其中，所述第二薄膜的结晶性具有高于第三薄膜具备的结晶性的结晶度，其中所述第三薄膜在与所述原子层沉积工艺相同的条件下在所述基板上形成第二厚度。
15.根据权利要求14所述的薄膜形成方法，其特征在于，
向与所述第一工艺腔室不同的所述第二工艺腔室运送所述基板的步骤执行在真空环境下将所述基板从所述第一工艺腔室经过传送腔室运送到所述第二工艺腔室，其中所述传输腔室在所述基板处理装置中通过闸门与所述第一工艺腔室以及所述第二工艺腔室连接。
16.根据权利要求14所述的薄膜形成方法，其特征在于，
在所述第一薄膜形成步骤中，所述原子层沉积工艺反复执行包括如下步骤的单位循环周期：
将源气体供应于所述基板上；
将第一吹扫气体供应于所述基板上；
将反应气体供应于所述基板上；
将第二吹扫气体供应于所述基板上。
17.根据权利要求16所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述第一工艺腔室包括第一气体供应部，所述第一气体供应部包括以放射状分离的多个第一工艺气体供应部，
在所述原子层沉积工艺的所述单位循环周期中，供应所述源气体的步骤、供应所述第一吹扫气体的步骤、供应所述反应气体的步骤以及供应所述第二吹扫气体的步骤是在所述第一气体供应部中通过所述多个第一工艺气体供应部的各个气体供应孔连续供应所述源气体、所述第一吹扫气体、所述反应气体以及所述第二吹扫气体，同时对所述第一气体供应部相对旋转支撑所述基板的第一基板支撑部，以向所述基板上依次供应所述源气体、所述第一吹扫气体、所述反应气体以及所述第二吹扫气体。
18.根据权利要求14所述的薄膜形成方法，其特征在于，
在所述第二薄膜形成步骤中，所述原子层蚀刻工艺反复执行包括如下步骤的单位循环周期：
将表面处理气体供应于所述基板上；
将第三吹扫气体供应于所述基板上；
将蚀刻气体供应于所述基板上；
将第四吹扫气体供应于所述基板上。
19.根据权利要求18所述的薄膜形成方法，其特征在于，
所述第二工艺腔室包括第二气体供应部，所述第二气体供应部包括以放射状分离的多个第二工艺气体供应部，
在所述原子层蚀刻工艺的所述单位循环周期中，供应所述表面处理气体的步骤、供应所述第三吹扫气体的步骤、供应所述蚀刻气体的步骤以及供应所述第四吹扫气体的步骤是在所述第二气体供应部中通过所述多个第二工艺气体供应部的各个气体供应孔连续供应所述表面处理气体、所述第三吹扫气体、所述蚀刻气体以及所述第四吹扫气体，同时对所述第二气体供应部相对旋转支撑所述基板的第二基板支撑部，以向所述基板上依次供应所述表面处理气体、所述第三吹扫气体、所述蚀刻气体以及所述第四吹扫气体。
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