KR19980063672A - 복합 필름의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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보토스알제이
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Abstract

본 발명은 복합 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 반응 종을 함유하는 기체를 기판위에 지정하므로써 기판위에 필름이 형성된다. 복합 필름은 2가지 반응 종간의 상호작용에 의해 형성된다. 복합 필름이 기판위에 형성되는 동안 기판의 적어도 일부분이 플라즈마 방전 범위내에 잔류한다.

Description

복합 필름의 제조 방법 및 장치
본 발명은 적어도 2개의 기상 반응물로부터 형성된 복합 물질로 제조된 얇은 필름을 부착하는 공정 및 장치에 관한 것으로, 여기서, 원하는 품질의 필름을 얻기 위해 반응물들의 상호작용을 조절해야 한다.
복합 필름, 즉 질화 규소(Si3N4), 이산화 규소(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 및 산화 티탄(TiO2)와 같은 적어도 2개의 상이한 원소로부터 형성된 물질의 필름은 챔버에 반응성 기체들을 도입하므로써 형성된다. 이 반응성 기체들은 원하는 물질의 필름에 대한 전구 기체이다. 이 기체들이 반응하여 원하는 복합 물질을 형성하기 때문에, 원하는 물질의 필름을 얻기 위해 반응을 조절해야 한다.
화학적 증착법(CVD)와 같은 기법을 사용하여 복합 필름을 형성한다. CVD에서는, 기상 반응물의 표면 열분해 반응에 의해 기판위에 비휘발성 고형 필름을 형성한다. 대표적인 CVD 반응 공정은 (1) 기상 시약 및 불활성 운반 기체를 반응 챔버안으로 도입하는 단계, (2) 기상 시약을 대류 및 확산에 의해 기판 표면으로 전달하는 단계, (3) 시약 종들이 기판위에 흡수되어 이동 및 필름 형성 반응을 경험하는 단계 및 (4) 반응 시약 및 미사용된 시약의 기상 부산물을 챔버에서 제거하는 단계를 포함한다. 부착 챔버내의 압력은 각각의 경우에 대기압 CVD(APCVD) 또는 저압 CVD(LPCVD)와 같이 대기압일 수 있거나 또는 1 토르 분획과 같이 낮게 감소시킬 수 있다. 반응을 구동시키는데 필요한 에너지를 열로서 기판에 공급한다. 실용적인 반응 속도를 위해, 기판을 약 500℃에서 1600℃ 만큼 높은 범위의 온도로 가열하는 것이 전형적이다.
반응에 필요한 에너지를 기판 표면 근처의 부착 챔버에서 기체 플라즈마 방전을 동력으로 공급하는 RF 전계에 의해 공급하는 경우라면, 기판 온도가 높을 필요가 없다. 이러한 공정(플라즈마 강화된 CVD(PECVD)로 언급함)에서, 기판 온도는 300℃ 또는 그이하이다. 그러나, PECVD에서는, 기판 및 그위에 형성된 필름이 플라즈마 방전속에 함침되며, 성장하는 동안 기판 및 필름을 잠재적으로 손상시킬 것이다. CVD 공정의 기타 단점으로 기상에서 반응물의 반응 및 핵화가 있다. 복합 필름이 성장할 때, 원하는 균일성을 갖는 필름을 얻기 위해 필름안에서 시약 기체사이에 반응이 일어나야 한다. 반응이 기상에서 일어난다면, 반응 생성물이 기판 표면위에 침전하여 성장 필름을 오염시킨다.
플라즈마가 기판과 접촉하는 것과 관련된 문제를 피하기 위해 하류 CVD 공정을 사용했다. 그 명칭이 암시하듯이, 하류 플라즈마 공정에서는, CVD 시약 기체를 플라즈마의 반응 챔버 하류에 도입한다. 물리적 증착(PVD)을 또한 이용했다. PVD는 증발(금속화), 스퍼터링, 분자 비임 에피탁시(epitaxy) 및 기상 에피탁시를 포함한다. PVD 공정들은 10-6토르 미만의 압력으로 배기된 챔버안에서 전형적으로 일어난다. 필름을 형성하는 물질이 챔버안에 벌크상 고형물 형태로 존재한다. 열 에너지(즉, 증발) 또는 운동 이동(즉, 스퍼터링)을 사용하여 물질을 고형의 축합 상으로부터 기상으로 전환시킨다. 물질의 원자 또는 분자들이 기판위( 및 챔버 벽)에 얇은 필름으로 축합된다. 압력이 너무 높아지면, 분자 또는 원자들이 부착 속도를 감소시키는 주기로 충돌하기 시작한다.
반응성 증발 및 스퍼터링 공정은 산소, 질소 또는 기타 반응성 기체들을 의도적으로 도입하여 산화물, 질화물 또는 기타 복합 물질의 얇은 필름을 형성하는 것을 수반한다. 이러한 공정에서는, 부착에 효과적인 환경을 유지하기 위해 압력을 주의해서 조절해야 한다. 압력이 너무 높으면, 원자 또는 분자들이 기상으로 반응할 것이다. 더욱더, 반응 기체와의 접촉이 허용된다면, 반응성 원자 또는 분자들의 공급처가 반응성 기체에 의해 오염된다.
슈미트, 3세 등(Schmitt, III)의 미국 특허 제 5,356,672 호는 기판위에 복합 물질의 얇은 필름을 형성하는 방법을 개시한다. 복합 필름은 제1 시약 기체와 제2 시약 기체사이의 상호작용에 의해 형성된다. 상호작용은 제1 기체 제트 장치로부터 방전되는 제1 위치로부터 제2 기체 제트 장치로부터 방전되는 제2 위치로 기판을 이동시키므로써 제어된다. 하나의 태양에서, 제1 기체 제트 장치로부터의 방전은 하나의 반응성 종과 운반 기체의 혼합물을 함유한다. 제2 기체 제트 장치로부터의 방전은 제2 반응성 종과 운반 기체의 혼합물을 함유한다. 이 방법은 기판을 제1 위치로부터 제2 위치로 필름 형성을 완료하는데 필요한 시간보다 적은 시간안에 이동시키는 것을 필요로하고, 또한 웨이퍼를 제1 위치로부터 제2 위치로 종종 이동시키는 것을 요구한다. 제2 태양에서, 기체 제트 장치로부터의 방전은 제1 및 제2 반응성 종의 혼합물을 함유하고, 기판을 스캐닝하거나 아니면 이동시켜 기판의 모든 부위들을 방전시킨다.
이러한 방법은 기판을 이동시킬 때 기판을 챔버내의 백그라운드 기체에 적용시키는 것을 필요로 한다. 백그라운드 기체는 전형적으로 제1 기체와 제2 기체사이의 원하는 상호작용을 완료시키는 분자 또는 원자 종을 함유한다. 이들 완료 상호작용은 이들이 임의의 상당한 양으로 일어난다면, 필름의 조성에 원치않는 효과를 미칠 것이다. 더욱더, 고속 및 빈번한 이동 조건은 기계적으로 엄격하다. 따라서, 보다 단순하고 더욱 효과적인 공정의 해결책이 요구된다.
본 발명의 방법으로, 적어도 하나의 소스로부터 방전되는 기체로부터 복합 필름이 기판위에 형성된다. 복합 필름은 소스로부터 제공되어 기판위에 지정된 반응성 종의 조합물로부터 형성된다. 본 발명의 하나의 태양에서, 반응성 종들은 플라즈마 방전 기작에 적용되어 반응 기체로부터 반응성 종들을 발생하는 반응 기체에 의해 제공된다. 반응 기체들이 플라즈마 방전에 적용되지 않고도 충분히 반응성이 있는 다른 태양도 또한 고려할 수 있다. 필름의 조성은 방전시에 반응성 종의 상대량을 조절하는 불활성 운반 기체를 이용하므로써 제어된다. 필름이 기판위에 형성되는 동안에는, 기판을 불활성 운반 기체, 반응 기체, 또는 이들의 조합물의 범위로부터 제거하지 않는다.
도 1은 본 발명의 공정을 실행하는데 사용된 장치의 개요도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 일부를 나타내는 상세도이다.
도 3은 본 발명의 공정을 실행하는데 사용된 다른 장치 태양의 개요도이다.
본 발명의 공정에서, 소스는 적어도 2개의 별도 입구를 통해 기류를 수용하기에 적합한 챔버이다. 제1 반응 기체는 제1 입구를 통해 공동안으로 흐르고, 제2 반응 기체는 제2 입구를 통해 공동안으로 흐른다. 제1 입구와 제2 입구는 반응 기체들이 공동안에서 혼합하도록 배치되어 있다. 예시된 배치도는 공급 라인이 공동과 유체 연통하고 있는 것이다. 이를 외부 노즐로 부른다. 공급 라인안쪽에 말단에 노즐이 있는 제2 공급 라인이 있다. 이를 내부 노즐로 부른다. 내부 노즐은 노즐의 방전 영역이 공동안에 놓이고, 원하는 복합 필름이 형성되는 기판을 향하도록 배치되어 있다. 반응 기류중 하나가 외부 노즐을 통해 공동으로 진입하고, 다른 반응 기류가 내부 노즐을 통해 공동으로 진입한다. 공동에는 마이크로파 공동과 같은 플라즈마 발생기가 장착되어 있다. 상기 목적에 적합한 마이크로파 공동은 본원에 참고로 인용한 미국 특허 제 5,356,672 호에 기술되어 있다. 마이크로파 공동은 개별 기류가 노즐 공동으로 진입하는 지점의 노즐 공동 하류에 위치한다.
본 발명의 하나의 태양에서, 제2 입구를 통해 흐르는 기류는 제2 반응 기체와 불활성 운반 기체의 혼합물 또는 순수한 불활성 운반 기체중 하나이다. 제2 입구를 통해 흐르는 기류는 제2 반응 기체/운반 기체 혼합물과 운반 기체를 교대로 취하여 제1 반응 기체와 제2 반응 기체의 반응에서 형성된 필름의 조성을 조절한다. 2개의 기류가 노즐 공동에서 상호 혼합된다.
다른 태양에서는 복합 소스를 사용한다. 이들 복합 소스의 결합된 방전물이 필름이 성장하는 동안 필름이 성장되는 기판의 전면에 연속적으로 뿌려지도록 설계한다. 이러한 태양에서는 적어도 3가지 소스를 생각할 수 있다. 제1 소스로부터의 방전물은 제1 반응물과 운반 기체의 혼합물이다. 제2 소스로부터의 방전물은 제2 반응물과 운반 기체의 혼합물이다. 운반 기체는 적어도 하나의 다른 소스로부터 방전된다. 이들 소스로부터의 방전물이 기체의 표면을 향하도록 하여 필름이 성장하는 동안 기판 표면이 계속해서 조합된 방전물중에 함침되도록 한다. 하지만, 조합된 방전물은 균일한 조성을 갖지 않는다. 필름이 기판 표면의 표적 면적위에서 성장하는 동안, 기판의 표적 부분이 아닌 부분을 챔버내의 백그라운드 기체에 대한 차단제로 작용하는 운반 기류안에 담가지도록 소스를 위치시키고, 기판 표면을 이동시키므로써 조합된 방전을 제어한다. 기판 표면을 소스에 대해 이동시켜 필름이 성장하는 표면의 모든 부위를 공정의 일부 지점에서 표적된 면적안에 있도록 한다.
2개의 반응성 기체와 불활성 운반 기체가 모두 단일 공동안에 도입되는 본 발명의 태양에서는, 원하는 조성과 균일성의 필름을 얻기 위해 공동안으로 향하는 3가지 기체(즉, 제1 반응 기체, 제2 반응 기체 및 불활성 운반 기체)의 유속을 조절한다. 이것은 제1 반응 기체와 비반응성 운반 기체가 공동안에 존재하는 유일한 기체여서 결과적으로 공동안에 유일한 기체일 때 반응이 일어나지 않아, 원하는 조성의 필름이 형성되지 않는다는 인식에 기초하고 있다. 이것은 플라즈마 발생기가 작동할 때에도 그렇다. 상기 반응은 제2 반응 기체의 유속을 제어하므로써 조절된다. 필름 형성을 원할 때, 3가지 기체 모두의 혼합물을 공동으로부터 챔버안으로 흘려보낸다.
제1 반응 기체, 제2 반응 기체 및 운반 기체의 상대적인 유속은 제1 반응 기체와 제2 반응 기체 사이의 반응 동력학과 필름 형성의 동력학에 따라 변한다. 예를 들면, 원하는 복합 필름이 Si3N4인 경우, 질소와 규소 전구체, SiH4의 유속은 원하는 필름의 화학량론과 비교하여 측정한다. 원하는 복합 필름은 질소 원자 4개당 3개의 규소 원자를 갖는다. 그러나, N2기체의 주어진 부피에서, 동일한 압력하에 동일한 SiH4의 부피에서 규소 원자 하나당 약 2개의 질소 원자가 있다. 그러므로, Si3N4의 필름을 형성하기 위해, 질소의 유속에 대한 실란 기체의 부피 유속이 약 3 내지 약 2인 경우가 유리하다.
그러나, 화학량론이 내부 노즐로 들어가는 기체의 상대적인 유속을 결정하는 유일한 요인은 아니다. 복합 필름을 형성하는 반응의 동력학이 공동안으로 흐르는 기류의 반응 기체의 농도를 결정한다. 원하는 복합 필름을 형성하기 위해 하나의 반응물이 제2 반응물과 다른 속도로 전형적으로 반응하기 때문에, 경쟁 반응이 일어나 원치않는 복합 필름이 형성되는 것을 피하기 위해, 한 반응물의 흐름을 주기적으로 중단시켜 더 느린 반응물이 임의의 과량의 더 빠른 반응물과 반응하도록 허용하는 것이 필요하다. 당해 분야의 숙련가들은 제1 및 제2 반응 기체의 상대적인 유속은 유속이 반응의 동력학과 원하는 특정 복합 필름의 화학량론에 따라 변하기 때문에, 실험에 의해 결정해야 한다고 인식할 것이다. 본 발명의 방법은 필름을 형성하는 동안 반응 기체중 하나의 흐름을 주기적으로 중단시킬 수 있기 때문에 더 많은 융통성을 허용한다. 이러한 조절에 의해 필름이 형성되는 기판을 연속적인 기체 흐름(즉, 반응성 기체와 비반응성 운반 기체중 하나만을 함유하는 기류)중에 유지시키면서, 원하는 화학량론을 갖는 필름을 형성할 수 있다. 이것은 형성되는 필름을 일정하게 기체의 보호 샤워속에 확실히 적용할 수 있도록 한다. 기판 표면을 향하는 상기 샤워에서 기체의 플럭스는 백그라운드 기체중의 분자 또는 원자를 소거하는데 도움을 주어 분자 또는 원자들이 형성되는 필름에 도달하지 못하도록 한다. 백그라운드 기체는 선행 가공, 세척 및 정상 실내 공기로의 순환에 의해 챔버 벽에 부착하고 있는 수증기 및 기타 오염물을 함유한다.
본 발명의 또다른 태양에서는, 기류를 복수의 소스로부터 기판위로 향하도록 한다. 상기 소스중 하나 이상이 필름 형성 공정에서 필요하기 때문에, 플라즈마 방전 소스를 장착한 것으로 생각된다. 당해 분야의 숙련가들은 상기 태양에서 제공된 융통성을 인식할 것이다, 예를 들면 필름이 형성되는 동안 필름이 형성되는 기판에 반응 기체와 운반 기체의 혼합물 또는 순수한 불활성 운반 기체를 이들 소스로부터의 방전에 의해 연속적으로 샤워하도록 허용한다. 상기 태양에서, 기판의 일부를 복원시키거나 그렇지 않으면 반응 기체를 함유하는 방전 스트림의 범위 안팎으로 회전시킨다. 반응 스트림이 나오는 소스 또는 소스들로부터의 기체 범위안에 직접 놓이지 않는 기판의 일부를 필름이 형성되는 동안 불활성 운반 기체의 스트림으로 여전히 샤워한다.
본 발명은 복합 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 복합 필름은 하나 이상의 원소로 구성된 필름이다. 복합 필름은 다양한 용도에 사용된다. 예를 들면, 복합 필름은 유용한 유전 특성을 갖기 때문에, 이들을 반도체 장치에서 절연층으로 사용한다. 상기 목적에 사용된 복합 필름을 예를 들면 질화 규소(Si3N4), 이산화 규소(SiO2), 옥시질화 규소, 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 및 산화 티탄(TiO2)가 있다. 본 발명의 방법은 또한 반도체 장비에서 전도층으로 사용하기 위한 규소화 금속(예를 들면, TiSi2, MoSi2. TaSo2. WSi2, CoSi2, NiSi2, PtSi 및 Pt2Si), 질화 금속(예를 들면, TiN, TaN, NbN, ZrN), 탄화 금속(TiC, TaC) 및 붕소화 금속(TiB2)과 같은 복합 금속 필름을 형성하는데 유용하다. 이러한 필름의 특성은 대단히 조성에 의존적이기 때문에, 생성된 필름이 필름 특성에 불리한 영향을 미치는 종에 오염되지 않도록 보장하는 공정이 요구된다.
복합 필름은 원하는 복합 필름을 형성하는데 유리한 환경을 제공하므로써 형성된다. 본 발명의 공정에서, 복합 필름은 2개의 반응물의 상호작용에 의해 형성된다. 본 발명의 하나의 태양에서, 반응물들은 반응 기체를 플라즈마 발생기에 도입하므로써 생성되는 반응성 종이다. 각각의 기류는 기체에 플라즈마-발생기로부터의 에너지를 적용할 때 반응 분자 또는 원자 종을 발생하는 반응 기체를 함유한다. 이어서, 종들이 재결합하여 원하는 복합 필름을 형성한다. 복합 필름을 형성하는 반응 환경을 복합 필름을 형성하는 동력학이 불순물을 형성하는 동력학보다 우세하게 조절한다. 반응성이 있기 위해서 하나 이상의 반응 기체를 반드시 플라즈마-발생기에 적용할 필요는 없는 기타 태양을 생각할 수 있다. 이러한 태양에서, 플라즈마-발생기는 추가의 반응성 종을 발생시키는데 임의로 사용된다.
원하는 복합 필름의 형성과 경쟁하는 불순물중 한가지 소스는 복합 필름이 형성되는 챔버내의 백그라운드 기체이다. 본 발명의 방법에서는, 필름이 형성되는 동안 기판을 플라즈마 방전 범위내에 유지시키므로써 복합 필름이 형성되는 동안 기판을 챔버 백그라운드에서 단리시킨다. 방전 소스로부터 기판으로의 기체의 흐름은 소거하지 않으면 기판 표면으로 확산될 백그라운드 기체를 소거하는 지정된 기체 흐름의 고속 플럭스를 제공한다. 이것은 필름이 형성되는 동안 복합 필름을 형성하는 반응성 종과 백그라운드 기체사이에서 그렇지 않으면 일어날 상호작용의 양을 감소시킨다.
반응 기체를 원하는 반응성 종을 발생시키는 플라즈마-발생기에 적용시키는 본 발명의 태양에서, 플라즈마는 챔버와 연통하고, 개구에 의해 증착이 일어나는 공동안에서 발생한다. 반응물을 공동을 통해 챔버안에 도입하여 반응물을 복합 필름이 형성되는 기판에 적절히 지정한다. 본 발명의 하나의 태양에서, 반응 기체는 별도의 입구를 통해 도입하고, 플라즈마 발생기가 장착된 단일 구멍에서 조합한다. 설명을 편리하게 하기 위해, 본 발명을 2개의 반응 기류가 결합하여 원하는 복합 필름을 형성하는 태양으로 기술할 것이다. 당해 분야의 숙련가들은 본 발명의 원리를 3개 이상의 반응 기류가 결합하여 원하는 복합 필름을 형성하는 예에 어떻게 적용하는지 쉽게 알 것이다.
필름 형성의 동력학을 조절하기 위해, 및 공동안에서 플라즈마 방전을 유지시키고 내부 노즐에서 플라즈마 형성을 억제하는데 충분히 높은 기체 유속 및 압력을 유지하기 위해, 반응 기체를 불활성 운반 기체와 조합한다. 불활성 운반 기체의 존재에 의해 허용된 더 큰 유속은 또한 노즐의 벽을 더 차갑게 유지시켜, 그위에서 반응 종의 해리를 억제한다. 반응 기체들은 두 기체가 적절히 혼합하는 방식으로 공동안에 도입된다. 2개의 반응 기체를 플라즈마 발생기가 장착된 단일 공동안에 도입하는 태양에 있어서는, 제2 기류를 공동안으로 직접 지정하는 내부 노즐 형태에서 제1 입구에 의해 하나의 반응 기체를 공동안에 도입하고 제2 입구에 의해 제2 반응 기체를 공동안에 도입하므로써 적절한 혼합을 이룩한다. 이러한 배치는 공동의 반응 기체 상류의 상당한 상호혼합을 방지한다. 제1 입구와 내부 노즐 모두를 통과하는 기체 흐름은 플라즈마가 부딪히기 전에 시작하고, 필름이 형성되는 동안 내내 연속적이다. 내부 노즐을 통하여 흐르는 기체의 조성은 2개의 별도 기체 공급처에 연결되는 매니폴드를 사용하므로써 제어된다. 공급처중 하나는 그안에 반응성 기체가 혼합되지 않은 순수한, 불활성 운반 기체이다. 제2 공급처는 그안에 반응성 기체 소량을 갖는 불활성 운반 기체이다. 2개의 매니폴드 공급 라인중에서 기체들의 유속 및 압력은 대략 동일하다. 필름이 형성되는 동안, 매니폴드는 제1 라인에서 제2 라인으로 변환되어 플라즈마 발생기로 일정한 기체의 유속을 제공한다. 그러나, 플라즈마가 모든 반응 기체로부터의 종을 함유할 때에만 필름이 형성된다.
필름 형성의 동력학은 복합 필름에 따라 변하기 때문에, 본 발명을 원하는 복합 필름이 Si3N인 태양에 대해 기술한다. 이러한 태양에서, 제1 반응 공급 기류는 질소와 제1 비반응성 운반 기체의 혼합물이고, 외부 노즐을 거쳐 공동안으로 도입된다. 순수한 불활성 운반 기류 또는 불활성 운반 기체와 제2 반응 기체인 실란, SiH4와 혼합된 기류가 내부 노즐을 통과한다. 두 기류 모두 매니폴드에 의해 내부 노즐로 제공된다. 매니폴드로의 제1 공급 라인은 매니폴드와 순수한 불활성 운반 기체의 공급처를 연결한다. 제2 공급 라인은 매니폴드와 제2 반응성 기체와 혼합된 순수한 불활성 운반 기체의 소스를 연결한다. 매니폴드로 향하는 기체 흐름을 조절하는 밸브를 각 공급 라인에 장착한다. 제1 및 제2 공급 라인의 배압 및 전도도는 대략 동일하며 하나가 차단될 때 동시에 다른 하나가 켜지도록 밸브가 상호연결되어 있다. 이러한 방식으로의 변환은 내부 노즐에 존재하는 기류의 압력 또는 유속에 상당한 변화가 없도록 보장한다.
복합 필름의 특정 성분을 제공하는 반응 기체를 플라즈마 발생기에 공급할 때만 이 성분이 첨가되기 때문에, 원하는 복합 필름의 형성은 반응성 기체 혼합물에 대한 각 성분의 첨가 속도 및 지속시간을 제어하므로써 조절된다. 앞서 기술한 바와 같이, 상기 공정에 의해 특정 필름에 대한 필름 형성의 동력학을 맞추는 방식으로 필름을 형성할 수 있다.
하기 실시예는 상기에서 개괄한 일반적인 개념의 예로 제공된다.
실시예 1
본 발명의 공정에 따라 실리콘 웨이퍼위에 질화 규소(Si3Ni4) 복합 필름을 형성했다. 필름은 도 1에 도시한 장치에서 제조했다. 실리콘 웨이퍼(10)을 홀더(12)위에 놓고, 당해 분야의 숙련가들에게 잘 알려진 표준 장치 및 절차를 이용하여 플라즈마 증착 챔버(14)에 넣는다. 복합 필름이 형성되는 표면이 이중 기체 노즐이 장착된 소스(16)에 직행하도록 실리콘 웨이퍼를 위치시켰다. 실리콘 웨이퍼(10)을 소스(16)으로부터 약 3.5 cm 떨어뜨려 놓았다. 이중 기체 노즐 소스(16)을 도 2에 상세히 도시한다. 이중 기체 노즐 소스(16)은 안을 드릴로 뚫은 10 mm의 공동(32)를 갖는, 석영 원반(30)에 부착된 표준 석영 관(내경 10 mm 및 외경 12 mm)인 제1 외부 노즐(28)을 갖는다. 외부 노즐(28)을 공동(32)이 중앙에 오도록 원반에 부착했다. 내부 노즐(34)은 외부 기체 공동 중앙에 있는 표준 관(내경 3 mm 및 외경 5 mm)이다. 관은 기체 흐름이 웨이퍼 표면(10)을 향하도록 지정하는 출구 오리피스(36)(직경 0.4 mm)을 갖는다(도 1 참조). 외부 노즐(28) 및 내부 노즐(34)는 모두 시약 기체를 노즐로 진입시키는 입구(각각 38 및 40)을 갖는다. 외부 노즐(28)에는 노즐안의 압력을 측정하기 위한 또다른 입구(42)가 장착되어 있다.
챔버(14)(도 1)에 140 l/초 루츠의 블로우어(18)을 사용하여 약 10 밀리토르 내지 약 100 밀리토르의 범위의 압력을 배기시켰다. 일단 챔버 압력이 상기 범위안에 있으면, 이중 노즐 소스(16)을 통해 기체를 흘리기 시작했다. Si3Ni4필름을 형성하는 반응 기체는 질소(N2) 및 실란(SiH4)이다. 반응 기체를 모두 비반응성 운반 기체로 희석했다. 상기 목적을 위해 헬륨 기체(He)을 사용했다.
이중 노즐 소스(16)에는 두 기류가 흘러들어가는 내부 챔버(20)이 들어있다. 이중 노즐 소스(16)에는 웨이퍼(10)이 놓이는 챔버(14)에 이중 노즐 소스(16)을 고정시키는데 사용되는 석영 플랜지(30)이 장착되어 있다. 헬륨으로 희석한 실란 기체를 약 600 토르의 압력에서 내부 노즐(34)을 통해 흘려보냈다. 헬륨 기체로 또 희석한 질소 기체를 외부 노즐(28)을 통해 노즐 챔버로 흘려보냈다. 외부 노즐의 압력은 약 2 토르이다. 외부 노즐(28)로의 기체의 압력을 조절하기 위해 압력 콘트롤러(26)와 접속된 압력 게이지를 사용했다. 내부 노즐(34)에서 실란 기체/운반 기체 혼합물 및 순수한 운반 기체의 압력을 조절하기 위해 압력 콘트롤러에 접속된 유사 압력 게이지(도시하지 않음)를 사용했다.
외부 노즐(28)을 통해 흐르는 기류는 헬륨으로 희석된 질소 약 10 부피%였다. 희석 질소 기체의 유속은 외부 노즐에서 2 토르의 압력에서 약 400 sccm이었다. 내부 노즐(34)를 통해 흐르는 기류는 초기에는 순수한 헬륨이었다. 헬륨의 유속은 내부 노즐에서 600 토르의 압력에서 약 2300 sccm이었다.
이중 노즐 소스(16)에는 마이크로파 공동(24)가 장착되어 있다. 공동(24)는 이중 노즐 소스(16)의 1 인치 길이를 둘러싸고 있다. 마이크로파 공동(24)는 내부 노즐(34)로부터 약 2.8 cm 아래에 위치했다. 질소/헬륨 혼합물 및 순수한 헬륨이 각각 외부 및 내부 노즐을 통해 흐르는 동안, 마이크로파 방전을 시작했다. 사용된 마이크로파 공동은 미국 특허 제 5,356,672 호에 기술된 것과 같은 이벤슨(Evenson) 스타일의 공동이었다. 흡수된 마이크로파는 2.455 GHz 마이크로파를 생성하기 위해 마이크로-나우 모델 #420B1 마이크로파 파워 오실레이터를 사용하여 약 200 W 내지 약 400 W범위에서 구동한다. 오실레이터를 동축 케이블을 거쳐 마이크로파 공동으로 연결했다. 실란 흐름을 개시하기 전에 약 4 분 동안 마이크로파 방전을 안정화시켰다.
생성된 필름의 굴절율에 사용된 마이크로파 동력의 효과를 하기 표 1에 보고한다. 생성된 필름의 굴절율은 편광해석법을 이용하여 측정했다. 질화 규소 필름에 있어서, 굴절율은 필름의 화학량론을 나타낸다. Si3N4의 화학량론적 필름은 굴절율 2.01을 갖는다. 측정된 굴절율이 이 값으로부터 상당히 변한다면, 필름이 오염되었음을 나타내는 것이다. 굴절율이 2.01 보다 적다면, 필름이 이산화 규소(SiO2)로 오염되었음을 나타낸다. SiO2오염은 필름이 형성되는 동안 챔버내에 산소 함유 오염물이 존재하는 경우 생길 것이다. 본 실시예에서 사용한 시스템에 있어서, 일차 오염물은 산소인 듯하다. 비-규소/산소/질소 오염물에 의한 오염을 추적했는데, 낮은 농도에 의해, 가능하지 않은 오염원으로 측정되었다.
굴절율이 2.01 보다 상당히 더 높은 경우, 필름이 미반응 규소를 함유함을 의미한다. 필름이 공기에 노출될 때, 미반응 규소가 산소와 반응하여 SiO2를 형성하기 때문에, 필름에 미반응 규소가 존재한다는 것은 대단히 바람직하지 못하다.
흡수된 마이크로파동력(와트) 필름 두께TL(0)(Å) 굴절율, NL
400 668 1.982
330 674 1.957
255 617 1.938
185 576 1.932
표 1의 데이터는 굴절율(NL)이 플라즈마 기체 소스에 의해 흡수된 마이크로파 동력이 변할 때 어떻게 변하는지를 예시한다. 각 필름에서 10% N2/He 및 23.4 ppm SiH4/He 흐름을 377 sccm 및 2090 sccm으로 유지했다. 또한, 25%의 교대 기체 반복 주기를 사용하여 각 필름을 30 분간 성장시켰다(즉, 내부 노즐에서 SiH4/He을 1.2 초동안 흘리고 헬륨을 3.6 초동안 흘리는 것을 교대했다). 굴절율은 마이크로파 동력이 증가함에 따라 증가했다. 그러나, 흡수된 마이크로파 동력의 증가와 굴절율 증가사이의 관계는 선형이 아니다. 예를 들면, 185 와트에서 255 와트로 흡수된 동력이 70 와트 증가하면 NL이 0.3% 증가된 반면에, 330 와트에서 400 와트로 70 와트 증가하면 NL이 1.3% 증가되었다.
실란/불활성 운반 기체 혼합물 및 순수한 불활성 운반 기체를 내부 노즐(34)에 공급하는 기체 매니폴드(46)을 제공하였다. 압력 콘트롤러에 접속된 압력 게이지(26)는 매니폴드(46)으로부터 내부 노즐(34)로의 기체의 흐름을 조절했다. 실란 기체 혼합물은 라인(48)을 통해 매니폴드로 흐르고, 순수한 불활성 운반 기체는 라인(40)을 통해 매니폴드로 흐른다. 라인 (48) 및 (40)에는 매니폴드(46)으로의 개별 기류의 흐름을 조절하는 밸브(50) 및 (52)가 각각 장착되었다. 1 초 미만의 공칭 개방 또는 폐쇄 시간을 갖는 벨로우형으로 밀폐된(bellows-sealed) 전기공기 밸브가 밸브(52) 및 (50)에 적합한 것으로 밝혀졌지만, 당해 분야의 숙련가들은 상기 목적에 다양한 조절 밸브가 적합하다는 것을 인식할 것이다. 밸브(52) 및 (50)은 한 밸브가 밀폐되는 동안 다른 밸브가 개방되도록 작동한다. 이러한 동시 작업의 결과로, 두 기체사이에서 변환이 일어날 때 압력 또는 유속이 거의 변화되지 않는다. 본 발명의 또다른 태양으로, 노즐(16)으로의 공급물에서 원하는 양의 실란 기체를 얻기 위해, 순수한 불활성 운반 기체를 매니폴드(46)으로 연속해서 흘리고, 반응성 기체를 매니폴드로 펄스되는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 이 태양에서는 일정 압력 및 유속을 유지시키기가 더욱 어렵다.
필름 품질에 대한 10% N2/He 시약의 유속 효과가 또한 발견되었다. 필름을 일정한 마이크로파 동력(흡수된 400 와트), 일정한 23.4 ppm SiH4/He 흐름(2250 sccm) 및 25% 교대 기체 반복 주기의 조건하에 성장시켰다. 그러나, 이러한 필름 셋트에서는 대략 동일한 두께의 필름을 얻기 위해 전체 증착 시간을 조절했다. 하기 표 2의 데이터는 10% N2/He 유속을 변화시키는 것이 필름 품질에 미치는 효과를 요약한다. 결과를 하기 표 2에 보고한다.
10% N2/He흐름 증착 시간 두께(Å) NL
821 sccm 15 분 787 2.008
582 sccm 17 분 743 1.990
382 sccm 20 분 758 1.981
228 sccm 25 분 808 1.974
하기 표 2는 10% N2/He 기류의 유속이 228 sccm 에서 821 sccm으로 증가할 때 필름의 굴절율이 1.974에서 2.008로 증가했음을 예시한다.
필름의 굴절율에 대한 SiH4/He 유속의 효과를 또한 조사했다. 전술한 바와 같이 SiH4/He 유속을 조절하기 위해 25% 교대 기체 반복 주기를 사용했다. 실란 농도는 22.7 ppm이고, 10% N2/He 유속은 325 sccm으로 유지시키고, 흡수된 마이크로파 동력은 400 와트로 유지시켰다. 하기 표 3은 SiH4/He 유속을 2330 sccm 에서 2030 sccm으로 감소시킬 때, 굴절율이 비교적 일정하게 존속한다고 예시한다(2330 sccm 에서 1.932 및 2030 sccm 에서 1.934). 그러나, 유속이 1720 sccm 및 1370 sccm으로 감소될 때, 굴절율이 소량 감소(1720 sccm에서 1.924 및 1370 sccm에서 1.918)되었다고 밝혀졌다. 1.924의 굴절율을 갖는 필름은 질소의 원자 분율이 약 8%인 산소 함량(원자 비율 O/N=0.08)을 가지며, 1.918의 굴절율을 갖는 필름은 질소의 원자 분율이 약 10%인 산소 함량을 갖는다. 따라서, 반응 기체 유속의 감소에 의해 더 많은 양의 산소(및 아마도 필름중에 기타 백그라운드 오염물)가 혼입되는 것이 허용된다.
SiH4/He흐름 증착 시간 두께(0)(Å) NL
2330 sccm 15 분 362 1.932
2030 sccm 18 분 385 1.934
1720 sccm 21 분 343 1.924
1370 sccm 25 분 282 1.918
상기에서 규정한 내부 노즐(600 토르) 및 외부 노즐(2 토르)에 유지된 압력, 내부 노즐로의 2300 sccm의 유속 및 외부 노즐로의 400 sccm의 유속을 기준으로, 챔버내의 압력이 300 밀리토르 내지 400 밀리토르 범위내에서 유지될 때 하기 조건이 충족되었다.
1. 플라즈마를 외부 노즐(28)에 유지시켰다;
2. 내부 노즐의 압력은 내부 노즐(34)에서 플라즈마의 형성을 억제했다;
3. 챔버 압력은 해리된 분자 또는 원자 종이 플라즈마에서 우세하게 반응 또는 재조합하지 않는 환경을 제공할 만큼 충분히 낮다;
4. 내부 노즐 및 외부 노즐을 통해 흐르는 기체의 압력 및 유속은 노즐 벽위의 시약 기체의 해리를 억제하기에 적절하다;
5. 시약 기체의 유속은 합리적인 필름 형성 속도를 제공하기에 적절하다;
6. 유속은 내부 및 외부 노즐의 치수에 대해 원하는 백그라운드 압력이 유지되도록 유용한 펌핑을 초과하지 않는다.
실시예에 사용된 조건은 이들 목적이 충족되는 환경을 제공하기에 적절하지만, 당해 분야의 숙련가들은 이들 목적을 이룩하는데 유용한 조건이 많이 있다는 것을 쉽게 알 것이다.
외부 노즐(28)을 통해 도입된 질소 기류는 헬륨으로 희석된 질소 10 부피%를 함유했다. 매니폴드(46)으로부터 내부 노즐(34)을 통해 흐르는 기류는 순수한 헬륨, 또는 실란 기체와 혼합된 헬륨이다. 여러 가지 필름이 제조되었으며, 공급물 류중의 실란 기체의 농도는 필름마다 달랐다. 또한 반복 주기도 다양했다. 반복 주기는 기체가 내부 노즐로 흐르는 전체 시간의 함수로 실란/헬륨 기체 혼합물이 내부 노즐로 흐르는 시간의 %로 정의된다.
필름 성장이 개시되기 전에, 이중 노즐 소스를 안정화했다. 이를 이룩하기위해, 마이크로파 플라즈마 방전을 유지시키면서, 내부 및 외부 노즐 모두를 통해 공동으로 흐르는 기체 흐름을 유지시켰다. 내부 노즐을 통해 헬륨을 흘려 반응을 피했다. 플라즈마를 안정화시키기 위해 이 조건을 약 5 분간 유지시켰다.
하기 표 4는 전술한 절차에 따라 제조한 필름의 특성을 요약한다. 추가로, 마이크로파 공동으로 들어오는 두 시약 기체 모두의 흐름이 연속적인(즉, SiH4/He 혼합물의 경우 반복 주기는 100%이다) 2개의 추가 필름을 제조했다. 이들 필름이 형성된 기판은 필름이 성장하는 동안 명목상 실온에 있는 Si(100) 웨이퍼이다. 필름의 조성(산소/질소의 원자 비율)은 러더포드 후방산란(Rutherford Backscattering)에 의해 측정했으며, 이것은 당해 분야에 숙련가들에게 잘 알려진 필름 진단 기법이다.
공급 기체중의 실란 함량(ppm) SiH4/He반복 주기 필름 증착 시간(분) 필름 두께(Å) 굴절율* 산소/질소의 원자비**
15 100% 10 1060 1.933 0.094±0.002
15 50% 20 1150 1.967 0.05±0.01
15 25% 40 850 2.002 0.007±0.002
15 10% 100 1024 2.041 0.011±0.007
7.6 100% 22 1100 1.949 0.10±0.02
*편광해석법을 사용하여 이룩한 측정
**러더포드 후방산란을 이용하여 이룩한 측정
상기 표 4는 반복 주기가 필름중의 옥시질화물 오염의 양에 영향을 미침을 입증한다. 공급 기체에 15%의 실란 농도가 있는 경우, 생성된 필름의 굴절율은 100%의 반복 주기를 사용할 때 1.93의 낮은 값에서 부터 10 내지 25%의 반복 주기를 사용할 때 원하는 굴절율로 증가되었다. 50%의 반복 주기를 사용하여 형성된 필름의 굴절율은 100%의 반복 주기를 사용하여 형성된 필름의 굴절율보다 상당히 개선되었지만, 바람직한 것보다 여전히 못하다.
상기 표 4의 데이터로부터 발견된 또다른 효과는 실란 시약의 흐름을 온 오프 방식으로 주기적으로 변화시키는 것이 필름이 형성되는 동안 공동으로 연속해서 흐르는 공급물 기류중의 실란의 농도를 단순히 감소시키는 것보다 더욱 바람직한 굴절율을 갖는 필름을 제공한다고 나타낸다. 이것은 실란 농도 15 ppm 및 반복 주기 100%를 갖는 공급물 기류로부터 형성된 필름의 굴절율이 1.933이라는 사실을 주목하므로써 발견되었다. 공급물 기류중의 실란 농도는 7.3 ppm으로 감소되었으나, 반복 주기가 100%로 남아있을 때, 생성된 필름의 굴절율은 1.949였다. 그러나, 공급물 기류의 농도가 15 ppm이고, 반복 주기가 50%로 변했을 때, 생성된 필름의 굴절율은 1.967이었다. 결과적으로, 상기 표 4의 데이터에서, 공급물 기류에서 SiH4/He의 농도를 15 ppm에서 7.3 ppm으로 나누는 것보다 SiH4/He 반복 주기를 100%에서 50%로 반을 나누는 것이 필름의 굴절율을 더 증가시켰다.
도 3은 필름 성장이 일어나는 동안 복합 필름이 성장되는 기판 표면을 다수의 소스로부터의 방전에 연속적으로 함침되도록 다수의 소스가 배치되어 있는 본 발명의 다른 태양을 예시한다. 도 3에 도시한 태양에서는, 이들 소스(310), (315) 및 (320)을 플랜지(330)에 부착한다. 노즐(310) 및 (320)에는 각각 마이크로파 공동(335) 및 (340)이 장착되어 있다. 노즐(320)에는 마이크로파 공동이 장착되어 있지 않다. 불활성 운반 기체를 노즐(320)을 통해 도입한다. 불활성 운반 기체는 필름이 형성되는 동안 성장 필름을 백그라운드 기체로부터 분리시키는 작용을 한다.
당해 분야의 숙련가들은 도 3에 도시한 태양을 많은 다른 방식으로 변형시킬 수 있고, 변형된 것도 여전히 본 발명의 범주내에 있다고 생각할 것이다. 예를 들면, 노즐은 도 2에 도시한 이중 노즐 유형일 수 있다. 또한, 도 3에 도시한 3개의 노즐보다 노즐이 많을 수 있다. 더욱더, 특정 반응물을 사용하는 경우, 반응 기체에 대한 소스는 반응 종을 생성하는 마이크로파 소스를 장착하지 않을 수 있을것이다.
실시예 2
본 발명의 공정으로부터 형성된 질화 규소 필름을 성장 필름이 백그라운드 기체와 접촉하는 공정에 의해 형성되는 질화 규소와 비교했다. 성장하는 필름을 본 발명에서 규정한 방식으로(즉, 필름이 형성되는 동안 성장 필름을 반응물과 운반 기체의 범위안에 유지시키므로써) 백그라운드 기체로부터 분리하지 않으면, 생성된 필름의 특성에 불리한 영향을 미친다는 것이 상기 비교에 의해 입증되었다.
웨이퍼를 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동시키도록 허용하는 장치를 구축했다. 이 장치는 웨이퍼 홀더, 및 웨이퍼가 홀더안에 놓일 때, 웨이퍼는 위치 1에서 소스 기체 출구에 놓이고, 위치 2에서 백그라운드 기체에 놓였다. 웨이퍼의 중앙은 소스 출구로부터 4.6 cm 정도 떨어져있다. 또한 장치에 스텝퍼 모터 및 제네바 매카니즘을 장착했다. 이 매카니즘을 180°회전시키므로써, 성장하는 필름의 중앙은 소스 출구의 중앙으로부터 3 인치 떨어져 있다. 성장하는 필름을 소스로부터 더욱 차단하기 위해 차단제를 사용했다. 웨이퍼로부터 약 2 내지 3 mm 떨어져 웨이퍼를 반으로 나누도록 차단제를 놓았다.
필름을 소스의 직접 범위 밖에서 회전시키므로써 필름이 백그라운드 기체에 노출되는 경우 필름 품질에 영향을 미치는지를 측정하기 위해 하기 실험을 수행했다. 웨이퍼위의 점을 질소/헬륨 흐름 + 실란/헬륨 혼합물(내부 노즐을 통과시켜)에 1.2 초동안 노출시키고, 그후 웨이퍼를 연속해서 360°회전시켰다(필요 시간 = 7.0 초). 필름을 소스 출구로 되돌릴 때, 6.9 초동안 질화되었다(즉, 내부 노즐을 통해 순수한 헬륨만이 흐른다). 이 실험은 적소에서 차단제와 함께 및 차단제 없이 수행했다. 이 실험에 대한 대조실험은 웨이퍼위의 점을 질소/헬륨 흐름 + 실란/헬륨 혼합물에 1.2 초동안 노출시키고, 그후 질화 단계를 6.9 초동안 수행하므로써 수행했다. 하기 표 5는 생성된 필름이 모두 거의 동일한 굴절율을 가지며, 따라서 거의 동일한 조성을 가짐을 나타낸다. 이들 필름의 굴절율은 편광해석법을 이용하여 측정했다.
필름 필름 두께(Å)1 굴절율2 소스 기체 범위밖에 있는 시간 분수
A 762 1.995 0.53
B 775 2.008 0.54
C 809 1.998 05
1편광해석법으로 측정함.
2러더포드 후방산란을 이용하여 측정함.
3차단제 없이 웨이퍼의 일부를 기체 범위밖에서 회전시키고; 웨이퍼의 일부 부위가 소스 기체에 노출되는 전체 초의 분수로 시간을 측정함.
4차단제를 사용하여, 웨이퍼의 일부를 기체 범위밖에서 회전시키고; 웨이퍼의 일부 부위가 소스 기체에 노출되는 전체 초의 분수로 시간을 측정함.
5차단제 없이 전체 웨이퍼를 웨이퍼가 소스 기체에 노출되는 전체 시간 동안 기체 범위안에서 유지시켰다.
이어서, 웨이퍼위의 점이 질소/헬륨 흐름 + 실란/헬륨 혼합물에 1.5 초동안 다시 노출되도록 시간조정을 변화시켰다. 다음 단계로, 웨이퍼를 소스로부터 차단제의 다른 측면으로 38 초동안 회전시켰다. 이어서, 필름을 소스의 정면에서 원래 위치로 다시 회전시키고, 11 초동안 질화가 일어나고, 그후 주기를 반복했다. 하기 표 6은 유입 기체 범위밖에서 웨이퍼를 회전시키지 않고 형성된 필름의 굴절율 및 필름의 두께와 비교한, 상기 필름의 굴절율 및 필름 두께를 기술한다. 회전하는 동안 성장한 필름과 대조 필름(전술한 조건하에 성장한 필름)간의 평균 굴절율 차이(2.4%)는 필름이 형성되는 동안 백그라운드 기체에 노출되는 것이 생성된 필름에 불리한 영향을 미친다는 것을 예시한다. 본 출원인은 특정 이론에 고정되는 것을 원치않지만, 굴절율의 감소는 백그라운드 기체에 노출되는 것이 증가하여, 증가된 양의 산소가 필름이 형성되는 동안 필름안으로 혼입되는 것이 허용되었다고 생각한다.
필름 필름 두께(Å)1 굴절율2 소스 기체 범위밖에 있는 시간 분수
D 330 1.940 0.253
E 425 1.990 04
1편광해석법으로 측정함.
2러더포드 후방산란을 이용하여 측정함.
3차단제를 사용하여, 웨이퍼의 일부를 기체 범위밖에서 회전시키고; 웨이퍼의 일부 부위가 소스 기체에 노출되는 전체 초의 분수로 시간을 측정함.
4차단제 없이 전체 웨이퍼를 웨이퍼가 소스 기체에 노출되는 전체 시간 동안 기체 범위안에서 유지시켰다.
구획과 기판사이에 공간이 있기 때문에, 구획이 웨이퍼의 한 부분을 소스 기체로부터 완전히 분리시키지 못하는 것에 주목해야 한다. 따라서, 상기 실시예에서와 같이 단지 일부분이 분리되는 것보다는 오히려, 소스 기체로부터 완전히 분리된 챔버내에서 회전된다면 백그라운드 기체에 노출되므로써 필름이 더욱 불리한 영향을 받는 것이라고 예상할 수 있다.
본 발명의 방법에서는, 필름이 형성되는 동안 기판을 플라즈마 방전 범위내에 유지시키므로써 복합 필름이 형성되는 동안 기판을 챔버 백그라운드에서 단리시킨다. 방전 소스로부터 기판으로의 기체의 흐름은 소거하지 않으면 기판 표면으로 확산될 백그라운드 기체를 소거하는 지정된 기체 흐름의 고속 플럭스를 제공한다. 이것은 필름이 형성되는 동안 복합 필름을 형성하는 반응성 종과 백그라운드 기체사이에서 그렇지 않으면 일어날 상호작용의 양을 감소시킨다.

Claims (12)

  1. 결합하여 복합 필름을 형성하는 제1 반응 기체와 제2 반응 기체중 적어도 하나를 포함하는 기류를 복합 필름이 형성되는 제품 표면을 향하도록 지정하고, 필름이 형성될 표면을 필름이 형성되는 동안 제1 반응 기체, 제2 반응 기체 및 불활성 운반 기체중 적어도 하나를 포함하는 기류 범위밖으로 제거하지 않는 것을 포함하는 기판위에 복합 필름을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1 기류 및 제2 기류를 노즐 챔버에서 결합시키는 단계;
    노즐 챔버에서 플라즈마를 발생시키는 단계;
    노즐 챔버의 노즐을 통해 플라즈마를 노즐 외측의 기판 표면위에 지정하고, 제1 기류가 불활성 운반 기체와 혼합된 제1 반응 기체를 함유하고, 제2 기류가 매니폴드를 거쳐 공급되며, 차례로 매니폴드는 순수한 불활성 운반 기체인 제1 기체 공급 라인 및 제2 반응 기체와 혼합된 운반 기체인 제2 기체 공급 라인에 연결되어 있으며, 기체 공급 라인은 조성을 조절하기 위해 제1 기체 공급 라인으로부터 제2 기체 공급 라인으로 개폐되는 단계를 또한 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    형성된 복합 필름이 질화 규소 복합 필름이고, 제1 기류가 질소와 불활성 운반 기체의 혼합물을 함유하고, 제2 기류가 실란 전구 기체와 불활성 운반 기체의 혼합물 또는 불활성 운반 기체중 하나를 함유하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    기판이 규소 기판인 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    불활성 운반 기체가 헬륨 및 아르곤으로 구성된 군중에서 선택되는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    실란 전구 기체의 흐름을 필름이 형성되는 동안 간헐적으로 본질적으로 0으로 감소시켜 원하는 화학량론을 갖는 질화 규소 필름을 제공하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    제1 기류를 외부 노즐을 거쳐 노즐 챔버로 도입하고, 제2 기류를 내부 노즐을 거쳐 노즐 챔버로 도입하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    기체들을 필름이 형성되는 기판위에 다수의 소스를 통해 지정하고, 다수의 소스를, 필름이 형성되는 동안 필름이 형성되는 기판 표면이 다수의 소스로부터의 방전 범위내에 있도록 배치하는 방법.
  9. 기판을 수용하기에 적합한 챔버;
    챔버와 유체 연통하는 적어도 하나의 소스로서, 플라즈마 방전 장치가 장착되어 있고, 다수의 입구를 통과하는 기류를 수용하기에 적합한 적어도 하나의 소스;
    소스로 흐르는 각 기류의 흐름을 제어하는 콘트롤러를 포함하고; 및
    필름이 형성되는 동안 소스로부터의 기류가 필름이 형성되는 기판 표면위로 연속적으로 향하도록 기판을 소스에 대해 위치시키는 복합 필름 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    플라즈마 방전을 발생하는 공동을 또한 포함하고, 소스는 제1 반응 기체를 함유하는 제1 기류 및 제2 반응 기체를 함유하는 제2 기류가 공동안에서 결합하도록 허용하는 형태인 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    장치에 다수의 소스가 장착되어 있고, 소스의 방전이 필름이 형성될 기판 표면을 향하도록 지정된 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    반응 기체의 방전과 기판 부위사이에 삽입하나 차단제 양면사이에서 기상 연통을 허용하도록 챔버내에 위치한 차단제를 추가로 포함하고, 여기서 기판 표면의 모든 부위가 차단제의 양면중 하나위에 놓이기 쉽도록 기판을 이동할 수 있고, 장치에는 차단제 측면상의 웨이퍼의 일부를 필름이 형성되는 동안 불활성 기류의 부위안에서 반응 기체 방전 부위와 반대면에 유지시키는 방전구가 장착되어 있는 장치.
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