KR100701714B1 - 기판상으로의 절연막의 형성 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판상으로의 절연막의 형성 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

기판 처리 장치(100, 40)는 고주파 플라즈마에 의해 질소 래디컬과 산소 래디컬을 형성하는 래디컬 형성부(26)와, 피처리 기판 W를 유지하는 처리용기(21)와, 래디컬 형성부에 접속되어 질소를 포함하는 제 1 원료 가스와 산소를 포함하는 제 2 원료 가스의 혼합비를 제어하여 원하는 혼합비의 혼합 가스를 래디컬 형성부로 공급하는 가스 공급부(30)를 구비한다. 혼합비가 제어된 질소 래디컬과 산소 래디컬을 피처리 기판 표면으로 공급하는 것에 의해, 피처리 기판 표면에 원하는 질소농도로 절연막을 형성한다.

Description

기판상으로의 절연막의 형성 방법, 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 처리 장치{METHOD FOR FORMING INSULATING FILM ON SUBSTRATE, METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND SUBSTRATE-PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 넓게는 반도체 장치의 제조에 관한 것으로서, 특히 고유전체막을 게이트 절연막에 적응한 초미세화 고속 반도체 장치의 기판처리 기술에 관한 것이다.
오늘날의 초고속 반도체 장치에서는 미세화 프로세스의 진보와 함께, 0.1㎛ 이하의 게이트길이가 가능하게 되고 있다. 일반적으로 미세화와 함께 반도체 장치의 동작속도는 향상되지만, 이와 같이 매우 미세화된 반도체 장치에서는 게이트 절연막의 막두께를 미세화에 의한 게이트길이의 단축에 수반해서 스케일링칙(則)을 따라 감소시킬 필요가 있다.
그러나, 게이트길이가 0.1㎛이하로 되면, 게이트 절연막의 두께도 종래의 열산화막을 사용한 경우, 1∼2㎚ 혹은 그 이하로 설정할 필요가 있지만, 이와 같이 매우 얇은 게이트 절연막에서는 터널 전류가 증대하고, 그 결과 게이트 리크 전류 가 증대하는 문제를 회피할 수 없다.
이와 같은 사정으로부터, 비유전율이 열산화막보다 훨씬 큰 고유전체 재료를 게이트 절연막에 적용하는 것이 제안되어 있다. 특히, 실제의 막두께가 크더라도 SiO2막으로 환산한 경우의 막두께가 작은 Ta2O5, A12O3, ZrO2, HfO2, ZrSiO4, HfSiO4 등을 이용하는 시도가 이루어지고 있다. 이와 같은 고유전체 재료를 사용하는 것에 의해, 게이트길이가 0. 1㎛이하와, 매우 짧은 초고속 반도체 장치에 있어서도 10㎚정도의 물리적 막두께의 게이트 절연막을 사용할 수 있어 터널 효과에 의한 게이트 리크 전류를 억제할 수 있다.
Ta2O5막은 Ta(OC2H5)5과 O2를 기상원료로 한 CVD법에 의해 형성할 수 있는 것이 알려져 있다. 전형적인 경우, CVD 프로세스는 감압 환경하, 약 480℃ 혹은 그 이상의 온도에서 실행된다. 이와 같이 해서 형성된 Ta2O5막은 또한 산소분위기중에 있어서 열처리되고, 그 결과 막중의 산소결손이 해소되고 또한 막 자체가 결정화한다. 결정화된 Ta2O5막은 큰 비유전율을 나타낸다.
채널 영역중의 캐리어 유동성(모빌리티)을 향상시키는 관점으로부터는 고유전체 게이트 산화막과 실리콘 기판 사이에 1㎚이하, 바람직하게는 0.8㎚이하의 두께의 극히 얇은 베이스 산화막을 개재시키는 것이 바람직하다. 베이스 산화막의 막두께가 두꺼워지면, 고유전체막을 게이트 절연막에 사용한 효과가 상쇄되어 버리므로, 베이스 산화막을 매우 얇게 할 필요가 있다. 매우 얇은 베이스 산화막으로 실리콘 기판 표면을 균일하게 피복함과 동시에, 베이스 산화막중에 계면준위 등의 결함을 형성하지 않는 것이 요구된다.
도 1에는 고유전체 게이트 절연막을 갖는 고속 반도체 장치(10)의 개략적인 구성을 도시한다.
도 1을 참조함에 있어서, 반도체 장치(10)는 실리콘 기판(11)상에 형성되어 있고, 실리콘 기판(11)상에는 얇은 베이스 산화막(12)을 거쳐서 Ta2O5, A12O3, ZrO2, HfO2, ZrSiO4, HfSiO4 등의 고유전체 게이트 절연막(13)이 형성된다. 고유전체 게이트 절연막(13)상에는 게이트 전극(14)이 형성되어 있다.
그러나, 반도체 장치(10)에 있어서 베이스 산화막(12)상에 형성되는 고유전체 게이트 절연막(13)의 기능을 발현시키기 위해서는 퇴적된 고유전체막(13)을 열처리에 의해 결정화하고, 또한 산소결손 보상을 실행할 필요가 있다. 이와 같은 열처리를 고유전체막(13)에 대해 실행한 경우, 베이스 산화막(12)의 막두께가 증대해 버린다고 하는 문제가 있었다.
열처리에 수반되는 베이스 산화막(12)의 막두께의 증대의 원인의 하나로서 열처리를 실행했을 때에 베이스 산화막층(12)의 실리콘과 상기 고유전체막(13)의 금속이 상호 확산하여 실리케이트층을 형성하고 있는 것이 추찰된다. 베이스 산화막(12)의 열처리에 수반되는 막두께 증대의 문제는 특히 베이스 산화막(12)의 막두께를 베이스 산화막으로서 바람직한 수원자층 이하의 막두께까지 저감할 필요가 있는 경우에 매우 심각한 문제로 된다.
베이스 산화막의 막두께의 증대를 억제하는 대책으로서 베이스 산화막층의 표면을 질화하고 산질화막을 형성하는 것이 제안되어 있다. 도 2에는 베이스 산화막의 표면을 질화한 반도체 장치(20)의 개략 구성을 도시한다. 도면 중, 도 1의 반도체 장치(10)과 동일 부분에는 동일 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 2에 있어서, 베이스 산화막층(12)의 표면 부분에 실리콘 기판(11)과 베이스 산화막(12) 사이의 계면의 평탄성이 유지되는 바와 같은 범위에서 질소(N)가 도프되고, 산질화막(12A)이 형성되어 있다. 이 산질화막(12A)에 의해, 실리케이트층의 생성을 방지하여 베이스 산화막(12)의 막두께가 증대하는 것을 방지하고 있다.
그러나, 이 방법에서는 베이스 산화막층(12)을 질화하고 산질화막(12A)을 생성하기 위한 질화공정을 새로이 추가할 필요가 생겨 생산성이 저하해 버린다. 또한, 베이스 산화막층(12)의 깊이 방향에 있어서의 질소농도의 제어는 매우 곤란하다. 특히, 실리콘 기판(11)과 베이스 산화막(12)의 계면근방에 질소가 농집(濃集)하면 계면준위가 형성되어 캐리어의 포획이나 리크 전류 경로의 형성 등의 문제를 일으키는 것이 알려져 있다.
발명의 개시
그래서, 본 발명은 상기의 과제를 해결하는 신규이고 또한 유용한 반도체 장치의 기판처리 기술을 제공한다.
보다 구체적으로는 실리콘 기판 표면에 매우 얇은 전형적으로는 1∼3원자층의 산질화막을 단일 공정으로 형성할 수 있는 기판처리 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 실리콘 기판 표면에 매우 얇은 전형적으로는 1∼3원자층의 산질화막의 질소농도를 깊이 방향으로 적정하게 제어할 수 있는 기판처리 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 측면에서는 기판상으로의 절연막의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 고주파 플라즈마에 의해 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 형성하는 공정과, 상기 질소 래디컬과 상기 산소 래디컬을 피처리 기판 표면으로 공급하여 상기 피처리 기판 표면에 절연막을 형성하는 공정을 포함한다.
보다 구체적인 형태로서 기판상으로의 절연막의 형성 방법은
[a] 질소 가스 또는 질소 화합물 가스와, 산소 가스 또는 산소 화합물 가스를 혼합하여 혼합 가스를 생성하는 공정과,
[b] 상기 혼합 가스를 고주파 플라즈마에 의해 여기하여 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 형성하는 공정과,
[c] 상기 질소 래디컬 및 상기 산소 래디컬을 실리콘을 포함하는 피처리 기판 표면으로 공급하는 공정과,
[d] 상기 질소 래디컬 및 상기 산소 래디컬에 의해 상기 피처리 기판 표면에 질소를 포함하는 절연막을 형성하는 공정을 포함한다.
피처리 기판은 예를 들면 실리콘 기판이고, 절연막은 예를 들면 산질화막이다.
혼합 가스의 생성공정은 혼합 가스중의 질소 가스 또는 질소 화합물 가스에 대한 산소 가스 또는 산소 화합물 가스의 비율을 시간과 함께 변화시키는 공정을 포함한다.
질소 래디컬과 산소 래디컬은 피처리 기판의 표면을 따라 흐르도록 형성된 가스의 흐름에 실려 피처리 기판상으로 공급된다.
상기 가스의 흐름은 피처리 기판의 제 1 측으로부터 직경 방향에서 대향하는 제 2 측으로 흐르는 것이 바람직하다.
고주파 플라즈마는 질소 가스 및 산소 가스를 400∼500㎑의 주파수로 여기하는 것에 의해 형성된다.
본 발명의 제 2 측면에서는 상술한 기판 처리를 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다. 반도체 장치의 제조 방법은 고주파 플라즈마에 의해 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 형성하는 공정과, 상기 질소 래디컬과 상기 산소 래디컬을 반도체 기판 표면으로 공급하여 기판 표면을 처리하는 공정과, 표면 처리된 기판상에 활성 소자를 형성하는 공정을 포함한다.
보다 구체적인 형태에서는 반도체 장치의 제조 방법은
[a] 질소 가스 또는 질소 화합물 가스와, 산소 가스 또는 산소 화합물 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 공정과,
[b] 상기 혼합 가스를 고주파 플라즈마에 의해 여기하여 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 형성하는 공정과,
[c] 상기 질소 래디컬 및 상기 산소 래디컬을 실리콘을 포함하는 피처리 기판 표면으로 공급하는 공정과,
[d] 상기 질소 래디컬 및 상기 산소 래디컬에 의해 상기 피처리 기판 표면에 질소를 포함하는 절연막을 형성하는 공정과,
[e] 상기 절연막을 갖는 피처리 기판상에 반도체 소자를 형성하는 공정을 포함한다.
본 발명의 제 3 측면에서는 상술한 기판 처리를 실행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다. 이 기판 처리 장치는 고주파 플라즈마에 의해 질소 래디컬과 산소 래디컬을 형성하는 래디컬 형성부와, 피처리 기판을 유지하는 처리용기를 구비하고, 상기 래디컬 형성부는 형성한 질소 래디컬과 산소 래디컬을 상기 처리용기로 공급하는 공급 포트를 갖고, 상기 처리용기내에 유지되는 피처리 기판 표면으로 상기 질소 래디컬과 상기 산소 래디컬을 공급하는 것에 의해, 상기 피처리 기판 표면에 절연막을 형성한다.
기판 처리 장치는 또한, 질소를 포함하는 제 1 원료 가스와 산소를 포함하는 제 2 원료 가스의 혼합비를 제어하여 원하는 혼합비의 혼합 가스를 상기 래디컬 형성부로 공급하는 가스 공급부를 구비하고, 상기 제 1 원료 가스와 제 2 원료 가스의 혼합비를 제어하는 것에 의해 상기 래디컬 형성부에서 생성되어 상기 처리용기로 공급되는 상기 질소 래디컬과 상기 산소 래디컬의 공급비가 제어된다.
래디컬 형성부는 처리용기의 측면에 위치하고, 상기 피처리 기판의 표면을 따라 흐르는 가스류를 형성하고, 상기 질소 래디컬과 산소 래디컬을 상기 피처리 기판의 표면에 따른 가스류에 실어 상기 피처리 기판의 표면으로 공급한다.
처리용기는 래디컬 형성부의 공급 포트와는 반대측에 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 배기하는 배기구를 갖는다. 이것에 의해, 처리용기내를 래디컬 형성부측으로부터 피처리 기판을 따라 반대측에 흐르는 가스류가 형성된다.
래디컬 형성부는 혼합 가스에 400㎑∼500㎑의 주파수를 인가하여 여기하는 주파수 인가 수단을 더 갖는다.
상술한 기판처리 기술에 근거하는 절연막의 형성 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 및 기판 처리 장치에 따르면, 고주파 플라즈마에 의해 여기된 질소 래디컬과 산소 래디컬을 사용하여 매우 얇은 산질화막을 단일 공정으로 형성하는 것이 가능하게 된다. 산화막을 질화하고 산질화막을 형성하는 경우에 비해 공정수가 저감되어 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 산질화막 형성공정에 있어서 공급되는 질소 래디컬에 첨가하는 산소 래디컬의 양을 산질화막 형성중에 제어하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 형성되는 산질화막중의 질소농도를 막두께 방향에 있어서 원하는 프로파일로 제어하는 것이 가능해진다.
또한 이 경우, 종래 이용되고 있던 실리콘 산화막에 비해 산질화막의 유전율이 크기 때문에, 열산화막 환산 막두께를 감소시키는 것이 가능해진다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이 점은 첨부 도면을 참조하여 이하에 기술하는 상세한 설명에 의해 한층 명료해진다.
도 1은 고유전체 게이트 절연막과 베이스 산화막을 갖는 반도체 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 고유전체 게이트 절연막과 베이스 산화막간에 산질화막을 갖는 반도체 장치의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 1실시예에 관한 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치에 있어서 이용되는 리모트 플라즈마원의 구성을 도시한 도면.
도 5는 도 4의 리모트 플라즈마원에 의해 생성되는 RF 리모트 플라즈마의 특성과 마이크로파 플라즈마의 특성을 비교한 도면.
도 6은 RF 리모트 플라즈마와 마이크로파 플라즈마의 방전에 관한 특성을 비교한 도면.
도 7은 마이크로파에 의해 플라즈마를 여기하는 경우와 고주파에 의해 플라즈마를 여기하는 경우의 비교를 도시한 도면.
도 8의 (a) 및 8의 (b)는 도 3의 기판 처리 장치를 이용하여 산질화막을 형성할 때의 래디컬의 흐름을 나타내는 측면도와 상면도.
도 9의 (a) 및 9의 (b)는 도 8의 (a) 및 8의 (b)에 도시한 기판 처리 장치의 변형예를 나타내는 측면도와 상면도.
도 10은 기판 처리 장치에서 이용되는 가스 공급 장치의 구성을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 1실시예에 있어서의 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 1 예를 도시한 도면.
도 12는 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 2 예를 도시한 도면.
도 13은 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 3 예를 도시한 도면.
도 14는 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 4 예를 도시한 도면.
도 15는 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 5 예를 도시한 도면.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 1실시예에 관한 기판 처리 장치(100)의 개략구성도이다. 기판 처리 장치(100)를 이용하여 도 2에 도시한 실리콘 기판(11)상에 산질화막을 형성한다.
기판 처리 장치(100)는 처리용기(21)와 고주파 플라즈마에 의해 질소 래디컬과 산소 래디컬을 형성하는 리모트 플라즈마원(26)과, 리모트 플라즈마원(26)으로 원료 가스를 공급하는 가스 공급 장치(30)를 포함한다.
처리용기(21)는 프로세스 위치와 기판 반입·반출위치 사이를 상하동 자유롭게 마련된 비터(22A)가 부착된 기판유지대(22)를 수납한다. 처리용기(21)와 기판유지대(22)에서 프로세스 공간(21B)을 형성한다. 기판유지대(22)는 구동 장치(22C)에 의해 회전운동된다. 처리용기(21)의 내벽면은 석영유리로 이루어진 내부라이너(21G)에 의해 덮어져 있고, 이것에 의해, 노출 금속면으로부터의 피처리 기 판 W의 금속오염을 1×1010원자/㎠ 이하의 레벨로 억제하고 있다.
기판유지대(22)와 구동 장치(22C)와의 결합부에는 자기밀봉(seal)(28)이 배치되어 있다. 자기밀봉(28)은 진공환경으로 유지되는 자기밀봉실(22B)과, 대기환경중에 형성되는 구동 장치(22C)를 분리한다. 자기밀봉(28)은 액체이기 때문에, 기판유지대(22)는 회전운동 자유롭게 유지된다.
도 3의 상태에서는 기판유지대(22)는 프로세스 위치에 있고, 프로세스 위치의 아래쪽에 피처리 기판 W의 반입·반출을 위한 반입·반출실(21C)이 형성되어 있다. 처리용기(21)는 게이트밸브(27A)를 거쳐서 기판반송유닛(T/M)(27)에 결합되어 있다. 기판유지대(22)가 반입·반출실(21C) 내의 반입·반출위치로 하강한 상태에서 게이트밸브(27A)를 거쳐서, 기판반송유닛(27)으로부터 피처리 기판 W가 기판유지대(22)상으로 반송된다. 또한, 처리완료의 기판 W가 기판유지대(22)로부터 기판반송유닛(27)으로 반송된다.
도 3의 기판 처리 장치(100)에서는 처리용기(21)의 게이트밸브(27A)에 가까운 부분에 배기구(21A)가 형성되어 있고, 배기구(21A)에는 밸브(23A)를 거쳐서 터보분자펌프(23B)가 결합되어 있다. 터보분자펌프(23B)에는 또한 드라이 펌프(dry pump: D.P.) 및 메카니컬 부스터 펌프(mechnaical booster pump: MBP)를 결합하여 구성한 펌프(24)가 밸브(23C)를 거쳐서 결합되어 있다. 터보분자펌프(turbo molecular pump:TMP)(23B)와 드라이 펌프를 구동하는 것에 의해, 프로세스 공간(21B)의 압력을 1.33×10-1∼1.33×10-4Pa(10-3∼10-6 Torr)까지 감압하는 것이 가능 해진다.
한편, 배기구(21A)는 밸브(24A) 및 APC(24B)를 거쳐 직접 펌프(24)에 결합되어 있으며, 밸브(24A)를 개방하는 것에 의해, 프로세스공간은 펌프(24)에 의해 1.33 Pa∼13.3kPa(0.01∼100 Torr)의 압력까지 감압된다.
리모트 플라즈마원(26)은 처리용기(21)의 배기구(21A)와 대향하는 측에 설치되어 있고, 리모트 플라즈마원(26)에는 질소 및 산소를 공급하기 위한 가스 공급 장치(30)가 접속되어 있다. 가스 공급 장치(30)에서는 공급하는 질소에 대해 미량의 산소를 혼합하고, 소정의 혼합비(산소농도로 약 10ppm∼600ppm 정도)의 혼합 가스를 생성한다. 혼합비의 제어 방법에 대해서는 도 9∼도 13을 참조하여 후술한다. 생성된 질소/산소 혼합 가스는 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스와 함께 리모트 플라즈마원(26)으로 공급된다. 질소/산소 혼합 가스를 플라즈마에 의해 활성화하는 것에 의해, 소정의 혼합비로 질소 래디컬과 산소 래디컬을 생성할 수 있다. 환언하면, 리모트 플라즈마원(26)에 공급되는 질소와 산소의 혼합비를 조정하는 것에 의해, 리모트 플라즈마원(26)에서 생성되는 질소 래디컬과 산소 래디컬의 비를 조정할 수 있다. 그 결과, 피처리 기판 W 상에 원하는 질소농도로 조정된 산질화막을 형성하는 것이 가능해진다.
도 3의 기판 처리 장치(100)에는 반입·반출실(21C)을 질소 가스에 의해 퍼지하는 퍼지라인(21c)과, 자기밀봉실(22B)을 질소 가스에 의해 퍼지하는 퍼지라인(22b)과, 그 배기라인(22c)이 마련되어 있다. 보다 상세하게 설명하면, 배기라인(22c)에는 밸브(29A)를 거쳐서 터보분자펌프(29B)가 결합되고, 터보분자펌프(29B) 는 밸브(29C)를 거쳐서 펌프(24)에 결합되어 있다. 배기라인(22c)은 또 밸브(29D)에 의해서도 펌프(24)에 직접 결합되어 있고, 이것에 의해 자기밀봉실(22B)을 각종 압력으로 유지하는 것이 가능해진다.
반입·반출실(21C) 내의 가스는 펌프(24)에 의해 밸브(24C)를 거쳐서 배기된다. 혹은 터보분자펌프(23B)에 의해 밸브(23D)를 거쳐서 배기된다. 프로세스공간(21B)에 있어서 오염이 생기는 것을 피하기 위해, 반입·반출실(21C)은 프로세스공간(21B)보다 저압으로 유지된다. 자기밀봉실(22B)은 차동배기에 의해 반입·반출실(21C)보다 더욱 저압으로 유지된다.
도 4에는 도 3의 기판 처리 장치(100)에서 이용되는 리모트 플라즈마원(26)의 구성을 도시한다. 리모트 플라즈마원(26)은 일반적으로 알루미늄으로 구성되는 블럭(26A)을 포함하고, 블럭(26A)의 일부에 페라이트 코어(26B)가 형성되어 있다. 블럭(26A)의 내부에는 가스순환통로(26a)와 이것과 연통한 가스입구(26b) 및 가스출구(26c)가 형성되어 있다.
가스순환통로(26a)와 가스입구(26b), 가스출구(26c)의 내면에는 불소 수지코팅(26d)이 실시되어 있다. 페라이트 코어(26B)에 감겨진 코일로 주파수가 400㎑인 고주파를 공급하는 것에 의해, 상기 가스순환통로(26a) 내에 플라즈마(26C)가 형성된다.
플라즈마(26C)의 여기에 수반되어 상기 가스순환통로(26a) 내에는 질소 래디컬, 산소 래디컬 및 질소이온, 산소이온이 형성된다. 질소이온과 산소이온은 순환통로(26a)를 순환할 때에 소멸되며, 가스출구(26c)로부터는 주로 질소 래디컬 N2*과 산소 래디컬 O2*가 방출된다. 또한 도 4의 구성에서는 접지된 이온 필터(26e)를 가스출구(26c)에 마련하고 있다. 이것에 의해, 질소이온을 비롯한 하전입자가 제거되어 처리공간(21B)으로는 질소 래디컬과 산소 래디컬만이 공급된다. 이온 필터(26e)를 접지시키지 않은 경우에도 이온 필터(26e)는 확산판으로서 작용하기 때문에, 질소이온을 비롯한 하전입자를 충분히 제거할 수 있다.
도 5는 도 4의 리모트 플라즈마원(26)에 의해 형성되는 이온의 수와 전자에너지의 관계를 마이크로파 플라즈마원의 경우와 비교하여 도시한 그래프이다. 마이크로파에 의해 플라즈마를 여기한 경우에는 질소분자와 산소분자의 이온화가 촉진되어 다량의 질소이온과 산소이온이 형성되게 된다. 이에 대해, 500㎑ 이하의 고주파에 의해 플라즈마를 여기한 경우에는 형성되는 질소이온과 산소이온의 수가 대폭 감소한다. 마이크로파에 의해 플라즈마 처리를 실행하는 경우에는 도 6에 도시한 바와 같이, 1.33×10-3∼1.33×10-6Pa(10-1∼10-4 Torr)의 고진공이 필요하게 되지만, 고주파 플라즈마 처리는 13.3∼13.3kPa(0.1∼100Torr)의 비교적 높은 압력으로 실행가능하다.
도 7에는 마이크로파에 의해 플라즈마를 여기하는 경우와 고주파에 의해 플라즈마를 여기하는 경우 사이에서의 이온화 에너지 변환효율, 방전가능 압력범위, 플라즈마 소비전력, 프로세스 가스 유량의 비교를 도시한다. 이온화 에너지 변환효율은 마이크로파 여기인 경우에 약 1×10-2정도인데 반해, RF 여기의 경우, 약 1 ×10-7까지 감소해 있고, 또한 방전 가능 압력은 마이크로파 여기의 경우 0. 1mTorr∼0. lTorr(133mPa∼13.3Pa) 정도인데 반해, RF여기의 경우에는 0.1∼100Torr(13.3Pa∼13.3kPa) 정도인 것을 알 수 있다. 이것에 수반되어 플라즈마 소비 전력은 RF 여기의 경우 쪽이 마이크로파 여기의 경우보다 크고, 프로세스 가스 유량은 RF 여기의 경우 쪽이 마이크로파 여기의 경우보다 훨씬 커져 있다.
도 3에 도시한 기판 처리 장치(100)에서는 산질화막의 형성을 질소이온, 산소이온이 아닌, 질소 래디컬과 산소 래디컬로 실행하고 있고, 이 때문에 여기되는 질소이온과 산소이온의 수는 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 피처리 기판에 가해지는 손상을 최소화하는 관점으로부터도, 여기되는 질소이온과 산소이온의 수는 적은 것이 바람직하다. 또한, 도 3의 기판 처리 장치(100)에서는 여기되는 질소 래디컬과 산소 래디컬의 수도 적어 고유전체 게이트 절연막 아래의 매우 얇은 산질화막을 형성하는 데 바람직하다.
도 8의 (a)와 도 8의 (b)는 각각 도 3의 기판 처리 장치(100)를 사용하여 피처리 기판 W에 산질화막을 형성할 때의 래디컬의 흐름을 도시한 측면도와 평면도이다. 도면 중, 먼저 설명한 구성요소와 동일한 것에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
실제로 상기 피처리 기판 W에 산질화막이 형성되는 수순은 다음과 같게 된다. 우선, 리모트 플라즈마 래디컬원(26)에는 아르곤(Ar) 가스와, 가스 공급 장치(30)로부터 보내져 오는 소정의 혼합비로 조정된 질소 가스 및 산소 가스가 공급된다. 플라즈마를 수100㎑의 주파수로 고주파 여기하는 것에 의해, 소정의 혼합비 의 질소 래디컬 및 산소 래디컬이 형성된다. 형성된 질소 래디컬과 산소 래디컬은 피처리 기판 W의 표면을 따라 흐르고, 배기구(21A) 및 펌프(24)를 거쳐서 배기된다. 그 결과, 상기 프로세스공간(21B)은 기판 W의 래디컬 산질화에 적당한 6.65Pa∼1.33kPa(0.05∼10Torr)의 범위의 프로세스압으로 설정된다. 이와 같이 해서, 질소 래디컬과 산소 래디컬이 피처리 기판 W의 표면을 따라 흐를 때에 회전하고 있는 피처리 기판 W의 표면에 매우 얇은 전형적으로는 1∼3원자층의 산질화막이 형성된다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시한 산질화막형성에 있어서, 산질화막의 형성에 앞서 이하에 기술하는 퍼지공정을 실행하는 것도 가능하다. 퍼지공정에서는 밸브(23A) 및 (23C)가 개방되고 밸브(24A)가 폐쇄되는 것에 의해, 처리공간(21B)의 압력이 1.33×10-1∼1.33×10-4Pa의 압력까지 감압된다. 그 후의 산질화막 형성공정에서는 밸브(23A) 및 (23C)는 폐쇄된다. 터보분자펌프(23B)는 프로세스공간(21B)의 배기 경로에는 포함되지 않는다.
상기 퍼지공정을 부가하는 것에 의해, 처리공간(21B) 내에 잔류되어 있는 산소나 수분을 퍼지하는 것이 가능하다.
또한, 도 8의 (b)의 평면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 터보분자펌프(23B)는 기판반송유닛(27)을 피해 처리용기(21) 옆으로 돌출하는 바와 같은 형태로 배치되어 있다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시하는 기판 처리 장치의 변형예(40)의 배치구성을 도시한 측면도와 평면도이다. 변형예에 관한 기판 처리 장치(40)에서는 터보분자펌프(23B)의 배치가 변경되어 있다. 도면중, 먼저 설명한 구성요소와 동일 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 9의 (a) 및 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(40)에서는 터보분자펌프(23B)는 기판반송유닛(27)과는 반대측이고 처리용기(21)의 외측에 배치된다. 이것에 수반되어 처리용기(21)에는 터보분자 펌프(23B)와 협동하는 배기구(21E)가 기판반송유닛(27)과는 반대측에 형성된다.
터보분자펌프(23B)는 처리용기(21)의 하부와 수직인 방향으로, 즉 흡기구와 배기구가 상하에 배열하는 바와 같은 방향으로 밸브(23A)를 거쳐서 결합되어 있다. 터보분자펌프(23B)의 배기구는 처리용기(21)의 배기구(21A)로부터 밸브(24A)를 거쳐서 펌프(24)에 이르는 배기라인에 밸브(24A)의 하류측에서 결합되어 있다.
기판 처리 장치(40)에서는 터보분자펌프(23B)가 처리용기(21)의 하측에 배치되기 때문에, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시한 기판 처리 장치(100)의 배치구성에 비해, 기판 처리 장치의 점유공간을 저감할 수 있다.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)의 배치구성의 기판 처리 장치(40)에 있어서, 실제로 피처리 기판 W에 산질화막이 형성되는 수순은 다음과 같다.
우선, 리모트 플라즈마 래디컬원(26)에는 아르곤(Ar) 가스와, 가스 공급 장치(30)로부터 보내져 오는 소정의 혼합비로 조정된 질소 가스 및 산소 가스가 공급된다. 플라즈마를 수 100㎑의 주파수로 고주파 여기하는 것에 의해, 소정의 혼합비의 질소 래디컬 및 산소 래디컬이 형성된다. 형성된 질소 래디컬과 산소 래디컬 은 피처리 기판 W의 표면을 따라 흐르고, 배기구(21A) 및 펌프(24)를 거쳐서 배기된다. 그 결과, 프로세스공간(21B)은 기판 W의 래디컬 산질화에 적당한 6.65Pa∼1.33kPa(0.05∼10 Torr)의 범위의 프로세스압으로 설정된다. 질소 래디컬과 산소 래디컬이 상기 피처리 기판 W의 표면에 따라 흐를 때에, 회전하고 있는 피처리 기판 W의 표면에 매우 얇은 전형적으로는 1∼3원자층의 산질화막이 형성된다.
도 9의 (a), (b)에 도시한 산질화막형성에 있어서도 산질화막의 형성에 앞서 상술한 퍼지공정을 실행해도 좋다. 즉, 밸브(23A) 및 (23C)를 개방하고 밸브(24A)를 폐쇄하는 것에 의해, 처리공간(21B)의 압력을 1.33×10-1∼1.33×10-4Pa의 압력까지 감압한다. 그 후의 산질화 처리에서는 밸브(23A) 및 (23C)를 폐쇄한다. 터보분자펌프(23B)는 프로세스공간(21B)의 배기 경로에는 포함되지 않는다. 이와 같은 퍼지공정을 부가하는 것에 의해, 처리공간(21B) 내에 잔류되어 있는 산소나 수분을 퍼지할 수 있다.
도 10에는 리모트 플라즈마원(26)에 질소 가스와 산소 가스를 공급하는 가스 공급 장치(30)의 구성을 도시한다. 가스 공급 장치(30)는 질소도입밸브(31A)를 포함하는 질소도입라인(31), 산소도입밸브(32A)를 포함하는 산소도입라인(32),혼합탱크(30A), 혼합기 공급밸브(33A)를 포함하는 혼합기 공급라인(33)으로 구성된다. 질소도입라인(31)에 있어서 질소도입밸브(31A)를 개방하는 것에 의해 혼합탱크(30A)에 질소가 도입된다. 혼합탱크(30A)에 산소를 혼합하는 경우에는 질소가 공급되어 있는 동안에 산소도입밸브(32A)를 단시간만 개방하고, 산소도입라인(32)으로부터 미량의 산소를 혼합탱크내에 도입한다. 혼합되는 산소의 농도는 산소도입 밸브(32A)의 개방 시간에 의해 조정된다. 혼합탱크(30A)에 있어서 혼합된 질소와 산소는 혼합 가스 공급밸브(33A)를 개방하는 것에 의해 혼합 가스 공급라인(33)으로부터 리모트 플라즈마원(26)으로 공급된다.
리모트 플라즈마원(26)에 공급되는 혼합 가스중의 질소에 대한 산소의 농도를 조정하는 것에 의해, 형성되는 질소 래디컬과 산소 래디컬의 비를 조정할 수 있다. 따라서, 처리용기(21)내에 있어서 원하는 질소농도로 매우 얇은 전형적으로는 1∼3원자층의 산질화막을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 산화막을 형성한 후에 표면을 질화하고 산질화막을 형성하는 경우와 비교하면, 산질화막을 하나의 연속하는 공정에서 형성하는 것이 가능하여 공정수를 저감할 수 있다. 결과적으로, 생산성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 형성되는 산질화막의 질소농도를 제어하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 11은 시간경과를 횡축에 취하고, 상기 질소 가스 공급밸브(31A)와 산소 가스 공급밸브(32A)의 개폐 타이밍의 제 1 예를 나타내는 타이밍도이다. 질소 가스 공급밸브(31A)는 질소와 산소의 혼합 가스를 공급하는 동안에는 개방해 둔다. 산소공급밸브(32A)는 단시간 개방하여 닫고, 일정시간 경과후 다시 단시간 개방하고 닫는다고 하는 동작을 반복하며, 질소중에 소정량의 산소를 혼입하여 원하는 산소농도로 조정한다. 이 때의 산소공급밸브(32A)의 개방 시간을 t1, 산소공급밸브(32A)가 개방하고 나서 다시 개방될 때까지의 시간을 S1이라고 하면, t1과 S1의 값을 조정하는 것에 의해, 질소에 혼합되는 산소농도를 조정할 수 있다. 그 결과, 리모트 플라즈원(26)에 있어서 생성되는 질소 래디컬과 산소 래디컬의 비를 조정할 수 있어 피처리 기판 W에 형성되는 산질화막의 질소농도를 원하는 값으로 조정하는 것이 가능해진다.
이 경우, 질화에 비해 산화의 반응속도가 빠르기 때문에, 질소에 첨가하는 산소농도가 10ppm∼600ppm 정도에서 산질화막의 질소농도를 약 10∼40%로 제어할 수 있다.
산질화막의 형성 조건은 예를 들면, 처리용기(21)의 압력을 6.65Pa∼1.33kPa(0.05∼10Torr), Ar 가스유량 0.7∼2slm, 질소유량0.05∼0.9slm, 산소유량0∼0.1slm, 질소와 산소의 혼합기중의 산소농도 10ppm∼600ppm, 또는 질소와 Ar 과 산소의 혼합기중의 산소농도 10∼300ppm, 피처리 기판의 온도 400∼700℃로하면, 형성되는 산질화막중의 질소농도는 10∼40% 정도로 된다.
다음에, 도 12에, 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 2 예를 도시한다. 도 12도 질소공급밸브(31A)와 산소공급밸브(32A)의 시간경과를 횡축에 취한 타이밍도로서 도시되어 있다.
도 12의 예에서는 도 11의 제 1 예에 비해, S1(산소공급밸브(32A)가 개방하고 나서 다시 개방할 때까지의 시간)은 동일하지만, 산소공급밸브(32A)가 개방되어 있는 시간 t2가, 제 1 예에 있어서의 시간 t1에 비해 짧아져 있다. 이 때문에 혼합되는 산소의 양이 감소한다. 그 결과, 리모트 플라즈마원(26)에 있어서 생성되는 산소 래디컬의 양이 감소하여 피처리 기판 W 상에 산질화막을 형성할 때의 산화반응이 억제된다. 환언하면, 산질화막형성의 공정에서 제 1 예에 비해 질화가 진 행한 상태로 되어 형성되는 산질화막중의 질소농도를 증가시킬 수 있다.
다음에, 도 13에, 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 3 예를 질소공급밸브(31A)와 산소공급밸브(32A)의 시간경과를 횡축에 취한 타이밍도로서 도시한다. 도 13의 예에서는 도 11에 도시한 제 1 예에 비해, 산소공급밸브(32A)의 개방 시간 t1은 동일하지만, 산소공급밸브(32A)가 개방되고 나서 다시 개방될 때까지의 시간 S2가, 제 1 예에 있어서의 S1에 비해 길게 되어 있다. 이 때문에 혼합되는 산소의 양이 감소한다. 그 결과, 리모트 플라즈마원(26)에 있어서 생성되는 산소 래디컬의 양이 감소하여 피처리 기판 W 상에 산질화막을 형성할 때의 산화반응이 억제된다. 환언하면, 산질화막형성의 공정에서 제 1 예에 비해 질화가 진행한 상태로 되어 형성되는 산질화막중의 질소농도를 증가시키는 것이 가능해진다.
다음에, 도 14에, 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 4 예를 질소공급밸브(31A)와 산소공급밸브(32A)의 시간경과를 횡축에 취한 타이밍도로서 도시한다. 도 14의 예에서는 동일한 산질화공정내에서 도 11에 도시한 제 1 예와 도 12에 도시한 제 2 예를 조합시킨 것이다.
공급개시 직후에 계속되는 기간 A는 산질화공정의 전반부분이고, 제 1 예와 마찬가지로, 산소밸브 개방 시간과 산소 공급의 주기는 각각 t1, S1으로 설정되어 있다. 그 후, 산질화공정의 후반인 기간 B에서는 산소 공급 주기를 S1으로 유지한 상태에서 산소밸브 개방 시간을 t1에서 t2로 변경한다(t1>t2). 산질화공정의 후반에서 산소공급밸브(32A)의 개방 시간을 짧게 하는 것에 의해서, 산소의 혼합량이 감소한다. 따라서, 산질화막 형성의 공정에서 전반(기간 A)에 비해 질화가 진행한 상태로 되어 형성되는 산질화막중의 질소농도를 산질화막 형성공정의 후반에서 증가시킬 수 있다. 즉, 산질화막의 막두께 방향으로 질소농도가 높아지도록 조정할 수 있다.
실제의 반도체 장치에 있어서는 디바이스 특성을 고려하면, 실리콘(Si) 기판에 가까운 부분, 즉 산질화공정의 전반에 있어서는 실리콘과 산질화막의 계면이 평탄하게 형성되기 쉽기 때문에 질소농도가 낮은 것이 요구된다. 또한, 산질화막상에 형성되는 고유전체막에 가까운 부분, 즉 산질화공정 후반에 형성되는 부분에 있어서는 금속과 실리콘의 상호확산을 방지하기 위해 질소농도가 높은 쪽이 좋다. 본 실시예에 있어서는 산질화막의 막두께 방향에 있어서 상기한 바와 같은 디바이스 특성의 요구를 만족시키는 질소농도로 조정된 산질화막을 형성하는 것이 가능하다.
다음에, 도 15에, 질소와 산소의 혼합비 제어의 제 5 예를 질소공급밸브(31A)와 산소공급밸브(32A)의 시간경과를 횡축에 취한 타이밍도로서 도시한다. 도 15의 예에서는 동일한 산질화공정내에서 도 11에 도시한 제 1 예와 도 13에 도시한 제 3 예를 조합시킨 것이다.
공급개시 직후부터 기간A로 나타내어지는 산질화공정의 전반 부분에서는 산소밸브 개방 시간과 산소공급주기 S1이, 제 1 예와 마찬가지로 각각 t1, S1로 설정되어 있다. 기간 B로 나타내어지는 산질화공정의 후반에 있어서, 산소밸브 개방 시간은 t1으로 유지한 채로, 산소공급주기 S1을 S2로 변경하고 있다 (S1<S2). 따라서, 질소 공급에 대한 산소의 혼합량이 감소하여 산질화막 형성의 후반에서 전반 보다 질화가 진행한 상태로 되어, 산질화막중의 질소농도를 막두께 방향으로 증가시키는 구성이 가능해진다.
이와 같이, 산소 공급밸브(32A)의 개방 시간 t와 산소공급주기(산소공급밸브(32A)의 개방주기) S의 적어도 한쪽을 조정하는 것에 의해, 산질화막의 막두께 방향으로 질소농도를 적절히 제어하면서, 단일 공정으로 매우 얇은 베이스 산화막과 산질화막을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 질소 래디컬중에 산소 래디컬을 첨가하는 방법으로서는 질소 가스에 산소 가스를 첨가하는 방법에 한정되는 것이 아니라, 질소와 산소를 포함하는 임의의 가스의 조합에 있어서 가능하다. 예를 들면, 질소 가스에 NO 가스를 첨가하거나 또는 NO 가스에 산소를 첨가하는 등의 방법이 가능하다.
본 발명에 의해, 실리콘 기판 표면에 매우 얇은 전형적으로는 1∼3원자층의 산질화막을 단일 공정으로 형성하는 것이 가능하게 되었다.
또한, 상기 산질화막을, 형성되는 깊이 방향에 있어서 원하는 질소농도로 제어하는 것이 가능하게 되었다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 특정한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재한 요지내에 있어서 여러가지로 변형·변경이 가능하다.

Claims (23)

  1. 삭제
  2. 질소 가스 또는 질소 화합물 가스와, 산소 가스 또는 산소화합물 가스를 혼합하여 혼합 가스를 생성하는 공정과,
    상기 혼합 가스를 고주파 플라즈마에 의해 여기하여 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 형성하는 공정과,
    상기 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 실리콘을 포함하는 피처리 기판 표면으로 공급하는 공정과,
    상기 질소 래디컬 및 산소 래디컬에 의해 상기 피처리 기판 표면에 질소를 포함하는 절연막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상으로의 절연막의 형성 방법에 있어서,
    상기 피처리 기판 표면으로의 래디컬의 공급 공정은 상기 질소 래디컬과 상기 산소 래디컬을 상기 피처리 기판의 표면을 따라 흐르도록 형성된 가스의 흐름에 실어 상기 피처리 기판 상으로 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 상으로의 절연막의 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피처리 기판은 실리콘 기판이고, 상기 질소를 포함하는 절연막은 산질화막인 것을 특징으로 하는 기판상으로의 절연막의 형성 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 가스의 생성공정은 상기 혼합 가스중에 포함되는 상기 질소 가스 또는 질소화합물 가스에 대한 상기 산소 가스 또는 산소화합물 가스의 비율을 시간과 함께 변화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상으로의 절연막의 형성 방법.
  5. 삭제
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스의 흐름은 상기 피처리 기판의 제 1 측으로부터 직경 방향에서 대향하는 제 2 측으로 흐르도록 형성되는 것을 특징으로 기판상으로의 절연막의 형성 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 고주파 플라즈마는 질소 가스 및 산소 가스를 400㎑∼500㎑의 주파수로 여기하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기판상으로의 절연막의 형성 방법.
  8. 삭제
  9. 질소 가스 또는 질소화합물 가스와 산소 가스 또는 산소화합물 가스를 혼합하여 혼합 가스를 형성하는 공정과,
    상기 혼합 가스를 고주파 플라즈마에 의해 여기하여 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 형성하는 공정과,
    상기 질소 래디컬 및 상기 산소 래디컬을 실리콘을 포함하는 피처리 기판 표면으로 공급하는 공정과,
    상기 질소 래디컬 및 상기 산소 래디컬에 의해 상기 피처리 기판 표면에 질소를 포함하는 절연막을 형성하는 공정과,
    상기 절연막을 갖는 피처리 기판상에 반도체 소자를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 피처리 기판 표면으로의 래디컬의 공급 공정은 상기 질소 래디컬과 상기 산소 래디컬을 상기 피처리 기판의 표면을 따라 흐르도록 형성된 가스의 흐름에 실어 상기 피처리 기판 상으로 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 피처리 기판은 실리콘 기판이고, 상기 질소를 포함하는 절연막은 산질화막인 것을 특징으로 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 혼합 가스의 생성공정은 상기 혼합 가스중에 포함되는 상기 질소 가스 또는 질소화합물 가스에 대한 상기 산소 가스 또는 산소화합물 가스의 비율을 시간과 함께 변화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가스의 흐름은 상기 피처리 기판의 제 1 측으로부터 직경 방향에서 대향하는 제 2 측으로 흐르도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 고주파 플라즈마는 질소 가스 및 산소 가스를 400㎑∼500㎑의 주파수로 여기하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 절연막상에 고유전체재료의 게이트 절연막을 형성하는 공정을 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 고주파 플라즈마에 의해 질소 래디컬과 산소 래디컬을 형성하는 래디컬 형성부와,
    피처리 기판을 유지하는 처리용기를 구비하고,
    상기 래디컬 형성부는 형성한 질소 래디컬과 산소 래디컬을 상기 처리용기로 공급하는 공급 포트를 갖고, 상기 처리용기내에 유지되는 피처리 기판 표면으로 상기 질소 래디컬과 상기 산소 래디컬을 공급하는 것에 의해, 상기 피처리 기판 표면에 절연막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 래디컬 형성부는 처리용기의 측면에 위치하고, 상기 피처리 기판의 표면을 따라 흐르는 가스류를 형성하고, 상기 질소 래디컬과 산소 래디컬을 상기 피처리 기판의 표면을 흐르는 가스류에 실어 상기 피처리 기판의 표면으로 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제16항 또는 제18항에 있어서,
    상기 처리용기는 상기 래디컬 형성부의 공급 포트와는 반대측에 상기 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 배기하는 배기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 래디컬 형성부는 상기 혼합 가스에 400㎑∼500㎑의 주파수를 인가하여 여기하는 주파수 인가 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 질소 가스 또는 질소 화합물 가스와, 산소 가스 또는 산소 화합물 가스를 혼합하여 혼합 가스를 생성하는 공정과,
    상기 혼합 가스를 고주파 플라즈마에 의해 여기하여 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 형성하는 공정과,
    상기 질소 래디컬 및 산소 래디컬을 실리콘을 포함하는 피처리 기판 표면으로 공급하는 공정과,
    상기 질소 래디컬 및 산소 래디컬에 의해 상기 피처리 기판 표면에 질소를 포함하는 절연막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상으로의 절연막의 형성 방법에 있어서,
    상기 혼합 가스를 생성하는 공정은, 상기 질소 가스 또는 질소 화합물 가스와, 산소 가스 또는 산소 화합물 가스를 단속적으로 공급하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 절연막의 형성 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 혼합 가스를 생성하는 공정에 있어서, 상기 질소 가스 또는 질소 화합물 가스와, 산소 가스 또는 산소 화합물 가스의 단속적인 공급 비율을 공급 시간에 의해 변화시키는 것을 특징으로 하는 절연막의 형성 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 피처리 기판 표면으로의 래디컬의 공급 공정은 상기 질소 래디컬과 상기 산소 래디컬을 상기 피처리 기판의 표면을 따라 흐르도록 형성된 가스의 흐름에 실어 상기 피처리 기판 상으로 공급하는 것을 특징으로 하는 절연막의 형성 방법.
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