KR20070042190A - 소수 종 이용 프로세스에서 유동 및 압력 구배 제거를 위한방법 및 장치 - Google Patents

소수 종 이용 프로세스에서 유동 및 압력 구배 제거를 위한방법 및 장치 Download PDF

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제임스 피. 크루즈
안드레아스 지. 헤게두스
세티쉬 쿠푸라오
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

소수 종 이용 프로세스 중에 반응 챔버로의 가스 유동을 중단시킴으로써, 소수 종 이용 프로세스에서 원자가 기판내로 균일한 양으로 확산되고, 또는 박막 필름의 두께가 균일해진다. 반응 챔버로의 가스 유동을 중단하는 것은 게이트 밸브(진공 펌프로의 밸브)를 폐쇄하는 단계, 반응 챔버내의 압력을 안정화시키는 단계, 및 챔버로의 가스 유동이 중단되는 동안 안정화된 압력을 유지하는 단계를 포함한다. 소수 종 이용 프로세스는 디커플드 플라즈마 질화(DPN)에 의해 이산화 실리콘 게이트 유전체 층내로 실소를 확산시키는 것, 고속 열처리 프로세싱(RTP) 또는 화학기상증착(CVD)에 의해 이산화 실리콘 필름을 증착하는 것, 그리고 CVD에 의해 실리콘 에피텍셜 층을 증착하는 것을 포함한다.

Description

소수 종 이용 프로세스에서 유동 및 압력 구배 제거를 위한 방법 및 장치{ELIMINATION OF FLOW AND PRESSURE GRADIENTS IN LOW SPECIES UTILIZATION PROCESSES}
본 발명은 반도체 제조 및 프로세싱 분야에 관한 것으로서, 특히 디커플드 플라즈마 질화(decoupled plasma nitridation), 고속 열처리 프로세싱(rapid thermal processng) 및 화학기상증착에 의해 달성되는 소수 이용 프로세스(low utilization processes)에 관한 것이다.
소수 종 이용 프로세스는 디커플드 플라즈마 질화(DPN)에 의한 질소의 이산화 실리콘 게이트 전극 층으로의 확산, 화학기상증착(CVD) 또는 고속 열처리 프로세싱(RTP)에 의한 이산화 실리콘 필름의 증착, 및 CVD에 의한 실리콘 에피텍셜 층의 증착을 포함한다. 이러한 각각의 소수 종 이용 프로세스에서, 프로세스가 이루어지는 기판에 걸쳐 매우 균일한 박막 필름 또는 원자의 확산을 획득하는 것이 중요하다. 이는, 소자들이 더욱 작아짐에 따라, 보다 얇은 필름을 필요로 하고 또한 원자가 기판내로 보다 낮은 농도로 확산하는 것을 필요로 하기 때문이다. 다시, 보다 얇은 필름 및 원자의 기판내로의 낮은 농도 확산은 기판에 걸친 필름 두께 또는 확산 농도 편차가 작을 것을 요구한다.
이산화 실리콘 게이트 유전체내로 질화물이 확산하는 것은 디커플드 플라즈마 질화(DPN) 챔버내에서 이루어질 것이다. 질소 가스가 이산화 실리콘 게이트 유전체가 상부에 형성된 기판을 포함하는 챔버내로 유동되고, 유동이 계속되는 동안 플라즈마가 충돌(struck)할 것이다. 플라즈마가 질소를 이온화하고, 이온화된 질소가 이산화 실리콘 게이트 유전체내로 확산된다.
고속 열처리 프로세싱(RTP)에 의한 이산화 실리콘 필름의 형성이 RTP 챔버내에서 실시될 것이다. 수소(H2) 및 산소(O2) 가스가 RTP 챔버내로 유동되고, 실리콘 기판이 수소 및 산소 가스가 실리콘 기판과 반응하여 이산화 실리콘 층을 형성하게 되는 온도까지 가열된다.
화학기상증착(CVD)에 의한 에피텍셜 층의 형성이 CVD 챔버내에서 실시될 것이다. 증착되는 물질 타입의 전구체(precursor) 가스가 상기 챔버내로 유동하며, 때때로 캐리어(carrier) 가스 또는 희석 가스와 함께 유동한다. 가스가 챔버를 통해 유동하는 동안, 전구체 가스들이 반응하여 증기를 형성하고 기판상에 필름을 형성하는 온도까지 챔버가 가열된다.
이러한 각각의 프로세스들을 통해, 가스가 챔버를 통해 유동하고, 챔버내의 압력이 챔버의 여러 부분에서 서로 상이할 것이다. 압력 구배는 챔버내로 가스가 계속적으로 유동하는 것 및 챔버 외부로 가스가 펌핑되는 것에서 비롯될 것이다. 이러한 유동 및 압력 구배는 기판내로 확산된 원자의 양 또는 기판상에 형성된 필름 두께의 기판에 걸친 불균일성을 일으키는 주요 원인이 된다.
유동 및 압력 구배에 의해 유발되는 불균일성을 줄이기 위한 반응 챔버에 대한 몇 가지 개선이 이루어졌다. 이러한 개선은, 펌핑 플레이트(pumping plate), 가스 확산 플레이트, 및 샤워헤드를 포함한다. 펌핑 플레이트는 챔버 내외로의 가스 유동에 의해 유발되는 유동 및 압력 구배를 제어하도록 디자인되었다. 가스 분배 플레이트는 유동 및 압력 구배에 의해 유발되는 불-균일 가스 분배를 극복하기 위해 챔버를 통해 가스를 균일하게 분배하도록 디자인되었다. 샤워헤드는 유동 및 압력 구배를 극복하기 위해 유동 가스를 챔버내로 특별한 방식으로 분배하도록 디자인되었다.
이러한 반응 챔버에 대한 개선은 공급부로부터 펌프로 가스가 유동함에 따라 발생하는 압력 및 유동 구배를 줄이는데 도움이 될 수 있다. 그러나, 특히 반응물의 소모가 비교적 적은 소수 이용 프로세스에서, 이러한 개선사항은 프로세스에 충분한 균일성을 부여하지 못한다.
본 발명의 일 측면에 따라, 가스를 반응 챔버내로 유동시키는 단계, 챔버내의 압력이 안정화되면 반응 챔버내로의 가스 유동을 중단하는 단계, 및 챔버내로의 가스 유동을 중단한 후에 챔버내에서 소수 종 이용 프로세스를 실시하는 단계에 의해 소수 종 이용 프로세스가 반응 챔버내에서 실시된다. 소수 종 이용 프로세스는 디커플드 플라즈마 질화, 고속 열처리 프로세싱에 의한 필름의 증착, 또는 화학기상증착에 의한 필름의 증착일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 비-유동(no-flow) 프로세싱을 위해 디자인된 반응 챔버가 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디커플드 플라즈마 질화 프로세스의 흐름도이다.
도 2a는 디커플드 플라즈마 질화 챔버를 도시한 단면도이다.
도 2b는 디커플드 플라즈마 질화 챔버의 RF 공급원 및 내부의 단면도이다.
도 3은 디커플드 플라즈마 질화 프로세스 중에 이산화 실리콘 필름내로 질소가 확산하는 것을 단면 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 기판상에 필름을 형성하는 고속 열처리 프로세스의 흐름도이다.
도 5는 고속 열처리 프로세싱 챔버의 단면도이다.
도 6은 반응 가스의 고속 열처리 프로세스 중에 실리콘 기판상에 이산화 실리콘 필름이 형성되는 것을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 필름의 화학기상증착의 흐름도이다.
도 8은 화학기상증착 챔버의 단면도이다.
도 9는 화학기상증착에 의해 실리콘 기판상에 형성된 실리콘 에피텍셜 층의 단면도이다.
이하에서, 본 발명의 용이한 이해를 위해 수많은 특정의 구체적 구성에 대해 설명하였다. 본원 발명의 기술분야의 통상의 지식을 가진 소위 당업자는 이러한 특정의 구체적인 구성이 단지 예시적인 것이며 본 발명을 그러한 범위로 제한하고자 하는 것이 아님을 분명히 이해할 것이다. 또한, 다른 경우에, 본 발명을 불명료하게 하는 것을 방지하기 위해 주지의 프로세싱 기술 및 장치에 대해서는 구체적으로 설명하지 않는다.
소수 종 이용 프로세스 중에 반응 챔버내로의 가스 유동을 중단함으로써, 소수 종 이용 프로세스에서 기판내로 확산되는 원자의 양이 균일해질 것이다. 반응 챔버내로의 가스 유동을 중단하는 것은 게이트 밸브(진공 펌프로의 밸브)를 폐쇄하는 단계, 반응 챔버내의 압력을 안정화하는 단계, 및 챔버내로의 가스 유동을 중단하는 동안에 안정화된 압력을 유지하는 단계에 의해 구현될 수 있다. 유사하게, 소수 종 이용 프로세스 중에 반응 챔버내로의 가스 유동을 중단시키는 단계에 의해, 소수 종 이용 프로세스에서 박막 필름의 두께 균일화가 이루어질 수 있을 것이다. 소수 종 이용 프로세스는 박막 필름 형성 또는 주입(implant) 또는 확산이 반응 챔버내의 반응물의 적은 부분만을 이용하여 이루어지는 프로세스이다. 특히, 소수 종 이용 프로세스는 박막 필름이 반응 챔버내의 반응물만을 이용하여 형성되는 프로세스일 수 있고, 또는 평방 센티미터의 기판 표면내로 확산되거나 주입된 원자의 양이 약 1 x e14 원자/cm2 내지 1 x e16 원자/cm2 인 프로세스일 수 있다.
소수 종 이용 방법에서, 소수 이용 프로세스를 위한 챔버내에 충분한 양의 반응물이 존재할 때까지 가스를 챔버내로 유동시킨다. 이어서, 반응 챔버내로의 가스 유동을 중단시킨다. 반응 챔버내로의 가스 유동을 중단시키는 단계는 게이트 밸브(진공 펌프로의 밸브)를 폐쇄하는 단계, 및 반응 챔버내의 압력을 안정화시키고 이어서 반응 챔버내로의 가스 유동을 중단하는 동안에 안정화된 압력을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 챔버내의 압력이 안정화되면 소수 종 이용 프로세스가 실시될 것이다. 게이트 밸브를 폐쇄하고 챔버내의 압력을 안정화키며 소수 종 이용 프로세스를 실시함으로써, 기판내로 확산된 원자의 양의 불-균일성 또는 기판상에 증착된 박막 필름 두께의 불-균일성이 최소화되거나 제거될 수 잇을 것이다. 불-균일성이 최소화되거나 제거되는데, 이는 프로세싱 중에 챔버내에 압력 또는 유동 구배가 더 이상 존재하지 않기 때문이다. 이러한 "비-유동(no-flow)" 방법을 이산화 실리콘 게이트 유전체 또는 HaFx와 같은 고유전 상수(K) 필름의 디커플드 플라즈마 질화에 적용할 수 있을 것이고, 고속 열처리 프로세싱, 화학기상증착 및 원자층 증착에 의한 박막 필름 형성에도 적용할 수 있을 것이다.
일 실시예에서, 소수 종 이용 프로세스가 디커플드 플라즈마 질화(DPN) 프로세스이다. DPN 프로세스 중에, 이산화 실리콘 게이트 유전체와 같은 기판내로 질소가 확산된다. 도 1은 본 발명에 따른 DPN 프로세스의 단계들을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 블록(101)에서, 단결정 실리콘 웨이퍼와 같은 기판이 도 2에 도시된 바와 같이 DPN 챔버(10)내의 기판 홀더(14)상으로 제공된다. DPN 챔버내에 위치된 기판의 단면이 도 3에 도시되어 있다. 기판이 플라즈마 반응기(10)내로 삽입되기에 앞서서, 기판 홀더(14)의 상부 표면상에 위치된 기판상에 에피텍셜 실리콘 층(54)이 형성된다. 기판이 플라즈마 반응기(10)내로 삽입되기 전에, 얇은 이산화 실리콘 층(58)이 실리콘 층(54)상에서 성장된다. 이산화 실리콘 층(58)의 두께는 몇 옹스트롬(예를 들어 40 옹스트롬) 정도이고, 최종적으로 제조된 트랜지스터내에서 게이트 유전체 층으로서 추후에 이용된다.
도 2에 도시된 DPN 챔버(10)는 예를 들어 200 mm 웨이퍼 또는 300 mm 웨이퍼인 다양한 지름의 웨이퍼 또는 기판에서 서로 상이하게 디자인될 것이다. DPN 챔버(10)는 200 mm 웨이퍼를 프로세싱하는데 이용되는 챔버의 예이다. DPN 챔버(10)는 하부 이송 챔버(26) 및 이송 메카니즘(28)을 포함한다. 상부 챔버(12)가 이송 챔버(26)의 위쪽에 위치된다. 이송 챔버(26)의 내부 체적부(30)가 챔버(12)의 베이스내의 원형 개구부(32)를 통해 상부 챔버(12)의 내측 체적부(24)와 연통하도록 위치된다. 기판 홀더(14)는 상기 이송 메카니즘(28)의 상부에 고정되고, 이송 메카니즘(28)은 기판 홀더(14)를 상승 또는 하강시키는데 이용될 수 있다.
사용시에, 이송 메카니즘(28)이 작동되어, 기판 홀더(14)를 이송 챔버(26)의 내부 체적부(30)내로 하강시킨다. 이어서, 로봇 아암에 부착된 블레이드상에 위치된 기판이 이송 챔버(26)의 벽내부의 슬릿-밸브 개구부를 통해 내부 체적부(30)내로 이송된다. 이어서, 이송 메카니즘(28)이 작동되어 기판 홀더(14)를 상승시킴으로써 기판 홀더(14)가 기판의 하부 표면과 접촉하고 기판을 블레이드로부터 이격시켜 상승시킨다. 이어서, 블레이드가 이송 챔버(26)로부터 제거되고, 그 후에 이송 메카니즘(28)이 다시 작동되어 기판 홀더(14)를 개구부(32)내로 상승시킨다. 기판 홀더(14)상에 위치된 기판은 상부 챔버(12)의 내측 체적부(24)에 노출되는 상부 표면을 구비한다. 상부 챔버(12)는 전도성 본체(36) 및 유전체 석영 상부 벽(38)을 주요 구성으로 포함한다. 전도성 본체(36)는 챔버(12)의 하부 부분을 형성하고, 상부 벽(38)은 상부 챔버(12)의 상부 부분을 형성한다. 전도성 본체(36) 및 상부 벽(38)이 결합되어 내부 체적부(24)를 형성한다.
4개의 가스 노즐 포트(40)가 전도성 본체(36)를 통해 내측 체적부(24)내로 형성된다. 가스 노즐 포트(40)들은 기판 홀더(14) 둘레로 90°간격으로 위치된다. 대안적인 다른 실시예에서, DPN 챔버(10)가 기판 홀더(14) 위쪽의 가스 노즐 포트를 구비하도록 디자인될 수 있다. 또한, 전도성 본체(36)의 일 측부에는 진공 펌핑 채널(42)이 형성된다. 가스 노즐 포트(40)들은 밸브들을 통해 가스 매니폴드에 연결되고, 진공 펌핑 채널(42)이 펌프에 연결된다. 펌프가 작동될 때, 가스들이 진공 펌핑 채널(42)을 통해 내부 체적부(24)로부터 추출되어 내부 체적부(24)내의 압력을 감소시킨다. 밸브들이 작동되어, 밸브들 및 가스 노즐 포트(40)를 통해서 가스들이 매니폴드(도시 안 됨)로부터 내부 체적부(24)로 유동할 수 있게 허용한다.
보다 구체적으로, 도 2b를 참조하면, 상부 벽(38)은 돔(dome) 형상을 가지며, 전극 플레이트(18)는 상부 벽(38)의 외측 표면과 일치(conform)하는 돔 형상을 가진다. 사실상, 전극 플레이트(18)는 상부 벽(38)의 바로 위에 위치된다. 전극 플레이트(18)는 상부 벽(38)의 중심 위쪽에 원형 개구부(44)를 형성한다. 상부 벽(38) 및 전극 플레이트(18)는 수직 축선(46)을 중심으로 대칭적이된다. 코일(16)이 수직 축선(46) 및 개구부(44) 둘레로 감겨진다. 코일(16)은 전극 플레이트(18)상에 위치되고 그 전극 플레이트(18)의 돔 형상에 일치된다. 코일(16)의 일 단부가 RF 공급원(50)에 연결되고, 코일(16)의 반대쪽 단부가 접지(52)에 연결된 다.
다른 대안적인 실시예에서, DPN 챔버가 비-유동 프로세스를 위해 개선될 수 있다. 이러한 개선사항은 진공 펌핑 채널(예를 들어, 42)의 제거를 포함한다. 진공 펌핑 채널의 목적은 프로세싱 중에 챔버 외부로의 가스 유동을 조정하여 기판으로의 질소 확산에 있어서 불균일성을 초래하는 유동 및 압력 구배를 최소화하기 위한 것이다. 프로세싱 중에 가스가 챔버 외부로 펌핑되지 않기 때문에, 진공 펌핑 채널은 더 이상 필요하지 않을 것이다. 또한, 프로세싱 중에 가스가 챔버 외부로 펌핑되지 않기 때문에, 터보 펌프 및 그에 따른 터보 스택(turbo stack)이 더 이상 필요하지 않을 것이다. 터보 펌프 보다 펌핑 성능이 낮은 펌프를 이용할 수 있는데, 이는 프로세싱 중에 큰 체적의 가스가 챔버 외부로 펌핑되지 않기 때문이다. 또한, 유동 및 압력 구배를 최소화하기 위해 일반적으로 터보 펌프에 수반하여 프로세싱 중에 챔버 외부로의 가스 유동을 조정하는 터보 스택도 불필요할 것이다. 또한, 프로세싱 중에 압력 및 유동 구배가 더 이상 문제가 되지 않기 때문에, 반응 가스들이 어떠한 위치에서도 챔버 내외로 유동될 수 있을 것이며, 챔버 내외로의 가스 유입구 및 가스 유출구에 단순한 온/오프 밸브가 이용될 수 있을 것이다. 단순한 온/오프 밸브가 이용되기 때문에, 복잡한 가스 매니폴드 및 질량 유량 제어부도 불필요할 것이다. 이러한 개선 사항은, 고속 열처리 프로세싱 챔버, 화학기상증착 챔버, 및 원자층 증착 챔버와 같이, "비-유동형" 소수 종 이용 프로세스가 이용되는 모든 프로세스 챔버에서 이루어질 수 있을 것이다.
블록(102)에서, 기판이 DPN 챔버(10)내에 정위치되면, 질소-함유 가스가 DPN 챔버(10)의 체적부(24)내로 유동된다. 질소-함유 가스는 순수 질소(N2), 질소와 헬륨 가스의 혼합물(N2/He), 질소와 네온 가스의 혼합물(N2/Ne), 또는 질소와 아르곤 가스의 혼합물(N2/Ar), 또는 (순수한 또는 불활성 가스와 혼합된)N2O 일 수 있다. N2O를 이용하여 실시되는 질화의 균일성은 "비-유동" 프로세스에 의해 크게 개선되는데, 이는 N2O 가 분해되어 다수-종(multi-species) 반응이 초래되기 때문이다. 질소 가스와 혼합된 헬륨, 네온, 또는 아르곤과 같은 불활성 가스의 양은 가스 혼합물의 약 95% 이하일 것이며, 특히 가스 혼합물의 약 30% 내지 90% 이다. 가스 유동이 중단되기 전에 DPN 챔버(10)내로의 질소 가스의 유량은 약 10 sccm/초 내지 50 sccm/초일 것이다. 챔버내로 유동하는 질소 가스의 양은 300 mm 웨이퍼 기판에 대해 약 1 x 1014 원자/cm2 내지 8 x 1014 원자/cm2 로 주입하기에 충분한 양일 것이다. 내부 체적부(24) 및 펌핑 채널(42)을 포함하는 챔버의 전체 내부 체적은 약 70 리터일 수 있다. 펌핑 채널(42)이 존재하는지의 여부에 따라, 챔버의 전체 내부 체적은 70 리터 보다 상당히 작을 수도 있다. 펌핑 채널(42)은 전체 내부 체적의 약 2/3를 차지할 수 있다. 블록(103)에서, 내부 체적부(24)내의 압력이 안정화될 때까지 질소 가스가 챔버내로 유동한다. 안정화된 압력은 챔버내에서 요구되는 약 0.1 밀리토르(milliTorr)의 압력에서 약 5초간 유지될 때 달성된다. 일 실시예에서, 게이트 밸브(진공 펌프로의 게이트 - 도시 안 됨)를 폐쇄한 후에, 내부 체적부(24)내의 압력이 안정화될 때까지 내부 체적부(24)내로 가스를 느린 속도로 유동 시킴으로써 내부 챔버(24)내의 압력이 안정화된다. 유량 감소에 의해 압력이 안정화되면, 압력 제어부가 프로세싱 중에 안정한 압력을 유지한다. 대안적인 실시예에서, DPN 챔버(10)의 전체 내부 체적의 압력 안정화의 모든 파라미터를 제어하도록 소프트웨어를 프로그램할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 가스 유량은 장치-판독 매체(machine-readable medium)가 결합된 시스템 제어부에 의해 감소되며, 상기 장치-판독 매체는 가스 유량의 감소를 제어하는 명령어 세트(set of instructions)를 저장하는 메모리를 가진다. 가스 유량은 DPN 챔버(10)내에서 소정 압력이 얻어질 때까지 감소되고, 이어서 가스 유동이 중단되는 동안 시스템 제어부에 결합된 장치-판독 매체의 메모리에 저장된 명령어 세트가 DPN 챔버(10)내부의 압력을 안정화시킨다. 내부 체적부(24)내의 안정화된 압력은 약 0.1 mTorr - 1000 mTorr, 특히 약 5 mTorr - 95 mTorr, 보다 특히 약 30 mTorr이다.
블록(104)에서, 내부 체적부(24)내로의 가스 유동을 중단시키고 약 1초 내지 5초 후에, 블록(105)에서, 질소 이온(N+) 플라즈마(22)가 이산화 실리콘 층(58) 위쪽의 내부 체적부(24)내에서 충돌한다. 실리콘 기판상에 형성된 이산화 실리콘 층(58)의 위에 형성된 질소 이온(N+) 플라즈마(22)가 도 3에 도시되어 있다. 질소 플라즈마(22)는 도 2b의 RF 공급원(50)에 충돌된다. RF 공급원은 약 13.56 MHz의 주파수를 생성한다. RF 코일은 상부 벽(38)을 가로지르는 전극 플레이트(18)에 의해 펼쳐지는 RF 필드(field)를 생성한다. 원형 개구부(44)는 RF 필드가 상부 벽(38)을 통해 내부 체적부(24)내로 들어갈 수 있게 허용한다. RF는 10 kHz 주파 수로 펄스화될 수 있다. RF 펄스는 약 30W - 300W의 유효 무선 주파수 파워 레벨일 수 있다. 유효 파워는 파워에 듀티 사이클을 곱한 값이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 듀티 사이클이 30%일 때 유효 파워는 약 150W이고, 전체 파워는 500W이다. 이러한 실시예에서, RF는 매 100 밀리초에 대해 약 33 밀리초로 펄스화되고, 그에 따라 약 150 밀리초의 유효 파워를 초래한다.
RF 필드는 질소와 결합되고 적은 수의 자유 전자를 여기시킨다. 이어서, 자유 전자는 다른 원자와 충돌하여 질소 원자로부터 보다 많은 전자를 방출시킨다. 이러한 프로세스는 안정-상태 조건이 달성될 때까지 계속되며, 상기 안정-상태에서는 질소 플라즈마(22)가 안정된 양의 자유 전자 및 자유 이온, 안정된 전자 온도, 및 접지에 대한 일정한 전압을 가진다. 그에 따라 이온 저장부가 내부 체적부(24)내에 생성되고, 도 1의 블록(106)에서, 질소 플라즈마(22)의 전압 포텐셜은 이러한 저장부로부터 이온이 이산화 실리콘 층(58)내로 확산하는 것을 돕는다. 전체 프로세스 중에 기판 홀더(14) 및 기판의 포텐셜이 자유롭게 플로팅(float)하나, 질소 플라즈마(22)의 전압과 기판 홀더(14)의 전압 사이에는 편차가 있으며, 블록(106)에서, 그러한 편차가 질소 이온을 이산화 실리콘 층(58)내로 확산시키는 구동력이 된다. 약 1 x 1014 원자/cm2 내지 8 x 1014 원자/cm2 를 기판내로 주입하기에 충분한 시간 동안 확산이 이루어져서, 이산화 실리콘 층(58)내에 약 4%-12%, 특히 7%-8%의 질소가 얻어진다. 질소가 이산화 실리콘 필름 전체로 확산될 것인데, 이는 이산화 실리콘 필름의 두께가 약 6Å 내지 16Å일 것이기 때문이다. 플라즈마는 약 2초 - 120초, 특히 15초 - 45초, 보다 특히 30초 동안 충돌된다. 프로세싱 중에 유동이 차단되는 프로세스에 대비하여 프로세싱 중에 가스가 유동하는 프로세스 중에 이산화 실리콘 층내로 확산된 질소 원자의 균일성 차이는 약 75% 일 것이다.
질소 플라즈마(22)로부터의 원자가 확산한 후에, RF가 차단되고 퍼지 가스가 DPN 챔버(20)의 내부 체적부(24)를 통해 유동될 것이다. 이어서, 기판이 챔버로부터 제거되고 고속 열처리 프로세싱으로 이송되어 어닐링됨으로써 이산화 실리콘 층(58)내에서의 질소 억류(retention)을 증대시킨다. 질소가 확산된 이산화 실리콘 층(58)이 형성된 기판을 약 700℃ 내지 1200℃의 온도에서 약 5초 내지 120초 동안 어닐링한다.
대안적인 실시예에서, 소수 종 이용 프로세스는 도 5에 도시된 챔버(500)와 같은 고속 열처리 프로세싱(RTP) 챔버를 이용하여 기판상에 박막 필름을 형성한다. 하나의 특정 실시예에서, RTP 챔버(500)내에서 소수 종 이용 프로세스를 이용하여 이산화 실리콘 필름을 실리콘 기판(506)상에 형성한다. 실리콘 기판(506)은 RTP 챔버(500)내에서 기판 지지 구조물(508)상에 장착된다. 도 4는 이러한 실시예에서의 단계들을 도시한 흐름도이다. 블록(401)에서, 반응 가스(520)가 도 5에 도시되고 실리콘 기판(506)을 수용하는 고속 열처리 프로세싱(RTP) 챔버(500)내로 유동된다. 실리콘 기판(506)은 단결정 실리콘 웨이퍼 또는 절연체 상의 실리콘(SOI) 웨이퍼일 수 있다. 실리콘 기판상에 이산화 실리콘 필름을 형성하는데 이용될 수 있는 반응 가스는 산소(O2) 또는 산소(O2) 및 수소(H2)의 혼합물일 수 있다. 산소(O2) 및 수소(H2)의 혼합물 반응 가스가 이용되는 실시예에서, 산소 및 수소가 물 분자를 형성한다. 이러한 실시예에서, 수소(H2)의 양은 약 1% - 33%, 특히 약 2%, 그리고 혼합물의 나머지가 산소(O2)일 수 있다. 블록(402)에서, 챔버내의 압력이 안정화될 때까지 반응 가스가 상온의 RTP 챔버(500)내로 유동한다. 안정화된 압력은 5 Torr 내지 15 Torr, 특히 약 10 Torr이다. 일 실시예에서, 진공 펌프(도시 안 됨)를 통해 배기부(530)에서 RTP 챔버(500) 외부로 가스를 적은 유량으로 유동시킴으로써, 그리고 RTP 챔버(500)내의 압력이 안정화될 때까지 배기부(530)에서 압력 제어 밸브를 조정함으로써, RTP 챔버(500)내의 압력을 안정화시킨다. 유량을 감소시킴으로써 압력이 안정화되면, 압력 제어부가 프로세싱 중에 안정한 압력을 유지한다. 대안적인 실시예에서, RTP 챔버(500)의 내부 체적부의 압력 안정화의 모든 파라미터를 제어하도록 소프트웨어가 프로그램될 수 있다. 이러한 실시예에서, 가스 유량은 장치-판독 매체가 결합된 시스템 제어부에 의해 감소되며, 상기 장치-판독 매체는 가스 유량의 감소를 제어하는 명령어 세트를 저장하는 메모리를 가진다. 가스 유량은 RTP 챔버(500)내에서 소정 압력이 얻어질 때까지 감소되고, 이어서 가스 유동이 중단되는 동안 시스템 제어부에 결합된 장치-판독 매체의 메모리에 저장된 명령어 세트가 RTP 챔버(500) 내부의 압력을 안정화시킨다. 가스 유동의 중단에 앞서서 RTP 챔버(500) 내부의 온도는 반응 가스 또는 가스들의 반응을 유발하지 못하는 온도이다. 산소(O2) 및 수소(H2) 반응 가스의 혼합물이 이용되는 실시예에서, 가스 유동의 중단에 앞서서 RTP 챔버(500) 내부의 온도는 반응물로부터 물을 형성 하지 못하는 온도이다. H2와 O2 사이의 반응을 유발하기에 충분한 온도는 약 600℃이다. 일 실시예에서, 가스 유동의 중단에 앞서서 RTP 챔버(500) 내부의 온도는 대략적으로 상온일 것이다.
블록(403)에서, RTP 챔버(500)내로의 가스 유동이 중단된다. 이어서, 반응 가스의 반응을 유발하기 위해 기판(506)이 특정 온도까지 온도 상승된다. 반응 가스들이 H2와 O2인 실시예에서, 기판은 약 600℃까지 온도가 상승된다. 기판은 그 기판(506)의 바로 위에 위치하는 가열 요소(510)에 의해 가열될 것이다. 가열 요소(510)는 텅스텐 할로겐 램프와 같은 가열 램프로 형성될 수 있다. 열 복사(512)가 생성되어 기판(510)을 가열한다. 대안적인 실시예에서, 기판(506)은 저항 히터 요소를 포함하는 서셉터(susceptor)에 의해 가열되고, 또는 복사 가열 요소(510) 및 저항 가열 요소를 포함하는 서셉터 모두에 의해 가열될 수 있다. 온도의 상승 속도는 50℃/초 보다 클 수 있고, 특히 약 75℃/초 내지 100℃/초일 수 있다. 기판이 가열되는 온도는 800℃ 이상일 수 있고, 특히 약 800℃ 내지 1100℃일 수 있다. 기판(506)의 온도는 온도 프로브(526)에 의해서 그리고 고온계(528)에 의해 측정된다.
목표 온도에 도달하면, 블록(405)에서, 이산화 실리콘 필름(620)이 목표 두께로 형성되는데 충분한 시간동안 온도가 일정하게 유지된다. 반응 중단을 위해 온도를 낮추거나 챔버내의 반응물을 모두 이용함으로써, 목표 두께가 얻어질 수 있다. 도 6은 수소(H2) 및 산소(O2) 반응 가스(610)에 의해 실리콘 기판(506)상에 형 성된 이산화 실리콘 필름(620)을 도시한다. 일 실시예에서, 이산화 실리콘 필름의 두께는 약 5 옹스트롬 내지 100 옹스트롬일 것이며, 이는 필름의 의도하는 용도에 따라 달라질 것이다. 이산화 실리콘 게이트 유전체가 형성되는 실시예에서, 필름의 두께는 약 30 옹스트롬 미만일 것이며, 하나의 특정 실시예에서는 약 5 옹스트롬의 단일 층일 것이다. 이산화 실리콘이 라이너(liner) 층 또는 희생 산화물을 형성하는 실시예에서, 필름의 두께는 약 50 옹스트롬 내지 100 옹스트롬일 것이다. 이산화 실리콘이 격리 영역을 형성하는 실시예에서, 필름은 약 100 옹스트롬 내지 200 옹스트롬의 두께를 가질 것이다. 온도는 약 15초 내지 300초내에서 일정하게 유지될 것이다. 챔버내의 제한된 반응물의 양으로 인해 반응은 자체적으로 제한되며, 온도를 300초 보다 긴 시간 동안 일정하게 유지하더라도 무시할 수 있는 정도의 성장만을 얻을 수 있을 것이다. 프로세싱 중에, 이산화 실리콘 필름(620)을 기판(506)상에 형성하면서 기판의 중앙 축선을 중심으로 약 90 rpm 내지 240 rpm의 회전 속도로 수평방향으로 기판을 회전시킬 수 있을 것이다. 이산화 실리콘 필름(620)은 매우 균일한 두께를 가질 것인데, 이는 챔버 내외로의 가스 유동이 없어 프로세싱 중에 챔버내에 압력 및 유동 구배가 형성되지 않기 때문이다. "비-유동" 프로세스에 의해 RTP 챔버(500)내에서 형성된 이산화 실리콘 필름(620)의 두께 균일도는, 프로세싱 중에 챔버 내외로 가스가 유동하는 프로세스를 이용하여 형성된 이산화 실리콘 필름의 두께 균일도 보다 약 10배 더 크다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 "비-유동" 프로세스를 이용하여 약 1000℃의 온도에서 형성된 약 20 옹스트롬의 이산화 실리콘 필름은 약 0.5% 이하의 균일도(두께 편차)를 가질 것이다.
이어서, RTP 챔버(500)내의 온도가 대략적인 상온으로 냉각된다. RTP 챔버(500)는 배기부(530)에서 압력 제어 밸브를 개방함으로써 냉각된 반응 가스를 배출한다. 이어서, 질소와 같은 퍼지 가스가 개구부(540)에서 RTP 챔버(500)내로 유동할 것이다. 이제, RTP 챔버(500)내의 압력은, 기판(506)을 크러스터 툴(cluster tool)내의 이송 챔버로 이송하고 추가적인 프로세싱을 위해 다른 챔버내로 위치시키기 위한 이송 압력이 될 것이다.
다른 실시예에서, 질화 실리콘(Si3N4) 필름이 이러한 프로세스에 의해 실리콘 웨이퍼상에 형성될 수 있다. 질화 실리콘 필름을 이용하여 박막 커패시터를 형성할 수 있을 것이며, 그 필름은 약 30 옹스트롬 미만의 두께를 가질 것이다. RTP 챔버(500)내에서 그리고 암모니아(NH3) 가스를 이용하여 그 암모니아 가스가 반응할 수 있는 700℃ 이상, 특히 900℃ 이상의 온도에서 질화 실리콘 필름을 형성할 수 있다. 질화 실리콘 필름을 형성하기 위한 챔버내의 압력은 약 400 Torr 이상이다. 질화 실리콘 필름의 두께는 약 10Å 내지 25Å이다. 질화 실리콘 필름은 30초 내지 2분의 시간동안 성장될 것이다. 반응 가스의 반응은 RTP 챔버(500)내의 온도를 감소시킴으로써 늦어지거나 중단될 수 있다.
다른 실시예에서, 이러한 프로세스에 의해 산질화물(oxynitride) 필름이 실리콘 웨이퍼상에 형성될 수 있다. N2O 가스를 이용하여 산질화물 층을 성장시키는 것은 압력 및 유동 구배에 민감하며, "비-유동" 프로세스에서 유리할 것이다. N2O 또는 NO와 같은 반응 가스를 이용하여 산질화물 필름을 형성할 수 있다. 이러한 가스들이 700℃ 이상, 특히 800℃ 이상의 온도와 약 10 Torr 내지 700 Torr의 압력에서 반응하여 산질화물 필름을 형성한다. 산질화물 필름은 약 10Å 내지 50Å의 두께를 가진다. 산질화물 필름은 30초 내지 2분의 시간내에 성장될 것이다. 반응 가스들의 반응은 RTP 챔버(500)내의 온도를 감소시킴으로써 늦어지거나 중단될 수 있다.
다른 실시예에서, 소수 종 이용 프로세스가 CVD 챔버(800)내에서 화학기상증착(CVD)에 의해 박막 필름을 형성하는 프로세스일 수 있다. 도 7은 CVD에 의해 기판(810)상에 필름을 형성하는 프로세스의 흐름도이다. CVD 챔버(800)는 도 8에 도시된 고온 저압 CVD(LPCVD) 장치일 수 있다. 기판(810)은 실리콘 웨이퍼, 또는 다른 타입의 절연체 기판상의 실리콘 또는 반도체일 수 있다. 기판(810)은 이송 블레이드(841)에 의해 유입 포트(840)를 통해 CVD 챔버(800)의 내부(890)에 위치된다. 이송 블레이드(841)는 기판(810)을 승강기 조립체(865)의 승강 핀(895)상에 위치시킨다. 이어서, 이송 블레이드(841)가 챔버(800)로부터 제거되고, 승강 조립체가 상향 이동하여 서셉터(805)를 기판(810)과 접촉시킨다. 서셉터(805)는 서셉터(805)의 단면부에 도시된 저항 가열 요소(880)를 포함한다. 가열 요소(880)는 프로세싱 중에 서셉터(805) 및 기판(810)을 가열할 것이다. 대안적인 실시예에서, 서셉터(805)가 저항 가열 요소(880)를 포함하지 않을 수 있고, 웨이퍼(810) 및 서셉터(805)가 챔버(800)내에서 서셉터(805)의 위아래 모두에 위치된 가열 램프에 의해 가열될 수도 있다. 블록(701)에서, 반응 가스가 기판(810)을 수용하는 CVD 챔버(800)의 내부(890)로 유동된다. 반응 가스는 매니폴드(도시 안 됨), 분배 포 트(820), 블록커(blocker) 플레이트(824), 및 샤워헤드(825)를 통해 내부(890)로 유동된다. 다른 대안적인 실시예에서, 매니폴드 및 샤워헤드(825)가 없이 단순한 분배 포트(820)만을 이용하여 반응 가스를 내부(890)로 유동시킬 수도 있다. 통상적으로, 매니폴드 및 샤워헤드는, 내부(890)로의 가스 유동을 유지하면서도 프로세싱 중에 내부(890)로 특정 양의 반응 가스를 균일하게 분배하기 위해 이용된다. 프로세싱 중에 반응 가스가 내부(890)로 유동하지 않기 때문에, 매니폴드 및 샤워헤드가 불필요하다. 소수 종 이용 프로세스에 충분한 양의 반응 가스가 챔버내에 존재할 때까지, 반응 가스가 CVD 챔버(800)의 내부(890)로 유동된다.
일 실시예에서, 소수 종 이용 프로세스는 CVD에 의한 박막 필름 형성 프로세스이다. 박막 필름은 실리콘 기판상에 형성된 단결정 에픽텍셜 층, 폴리실리콘 층, 또는 비정질 실리콘과 같은 실리콘 필름일 수 있다. 도 9는 실리콘 에피텍셜 층(910)이 실리콘 기판(810)상에 걸쳐 형성된 실시예를 도시한다. 실리콘 기판(810)상에 임의의 실리콘 필름을 형성하기 위해, 반응 가스는 수소(H2)와 같은 캐리어 가스와 조합된 실란(SiH4) 또는 디클로로실란(SiH2Cl2)와 같은 실리콘 함유 가스일 수 있다. 실리콘 함유 가스와의 혼합물내의 수소의 양은 약 90% 내지 98%일 수 있다. 특정 두께의 에피텍셜 실리콘 필름(910)을 형성하기에 충분한 반응 가스의 양이 될 때까지 반응 가스가 CVD 챔버(800)내로 유동된다. 단결정 에피텍셜 필름(910)의 두께는 약 20 옹스트롬 내지 500 옹스트롬, 특히 약 100 옹스트롬일 것이다. 블록(702)에서 CVD 챔버(800)내의 압력이 안정화될 때까지, 내부(890)로의 반응 가스의 유동이 중단되지 않는다. CVD 챔버(800)내의 안정화된 압력은 약 10 Torr - 700 Torr, 특히 약 100 Torr일 수 있다. 일 실시예에서, 진공 펌프를 통해 CVD 챔버(800)의 외부로 점점 느려지는 유량으로 가스를 유동시키고, CVD 챔버(800)의 내부(890) 압력이 안정화될 때까지 압력 제어 밸브를 조정함으로써, CVD 챔버(800)내의 압력을 안정화시킨다. 유량을 감소시킴으로써 압력이 안정화되면, 압력 제어부가 프로세싱 중에 안정한 압력을 유지한다. 대안적인 실시예에서, CVD 챔버(800)의 내부 체적의 압력 안정화에 관한 모든 파라미터를 제어하도록 소프트웨어를 프로그램할 수 있다. 이러한 실시예에서, 가스 유량은 장치-판독 매체가 결합된 시스템 제어부에 의해 감소되며, 상기 장치-판독 매체는 가스 유량의 감소를 제어하는 명령어 세트를 저장하는 메모리를 가진다. 가스 유량은 CVD 챔버(800)내에서 소정 압력이 얻어질 때까지 감소되고, 이어서 가스 유동이 중단되는 동안 시스템 제어부에 결합된 장치-판독 매체의 메모리에 저장된 명령어 세트가 CVD 챔버(800) 내부의 압력을 안정화시킨다. 가스 유동의 중단에 앞서서 CVD 챔버(800) 내부의 온도는 반응 가스 또는 가스들의 반응을 유발하지 못하는 온도이다. 일 실시예에서, 가스 유동의 중단에 앞서서 CVD 챔버(800) 내부(890)의 온도는 대략적으로 상온일 것이다.
블록(703)에서, CVD 챔버(800)의 내부(890)를 향한 반응 가스의 유동이 중단된다. 이어서, 반응 가스 또는 가스들이 반응하여 박막 에피텍셜 필름(910)을 기판(810)상에 형성하기에 충분한 온도까지 기판(810)의 온도를 높인다. 기판(810)은 서셉터(805) 내부의 저항 가열 요소(880)에 의해 가열되는 서셉터(805)에 의해 가열된다. 온도 상승 속도는 약 25℃/초 - 75℃/초, 특히 약 50℃/초일 것이다. 웨이퍼가 가열되는 온도는 약 400℃ - 900℃, 특히 약 600℃ - 800℃일 것이다. 형성되는 실리콘 층의 타입은 실리콘 층이 성장하는 안정화 온도에 의해 제어될 수 있을 것이다. 일반적으로, 낮은 온도에서는 비정질 실리콘이 형성될 것이고, 온도가 높아지면 형성되는 실리콘의 타입은 비정질로부터 폴리실리콘으로 그리고 단결정으로 변화될 것이다. 기판(810)의 온도가 반응 온도까지 높아지면, 기판(810)의 온도가 원하는 두께의 에피텍셜 실리콘 필름(910)을 성장시키기에 충분한 시간동안 안정화된다. 반응 온도에서, 반응 가스가 고온 기판 표면상에서 분해되고, 분해된 반응물은 기판상에서 에피텍셜 실리콘 필름(910)을 성장시킨다. 단결정 에피텍셜 필름(910)의 두께는 약 20 옹스트롬 내지 500 옹스트롬, 특히 약 100 옹스트롬일 것이다. 기판 및 서셉터 가열시에 가열 램프들을 이용하는 실시예에서, 기판상에 에피텍셜 실리콘 필름(910)을 형성하면서 기판의 중앙 축선을 중심으로 약 20 rpm 내지 50 rpm의 회전 속도로 수평방향으로 기판을 회전시킬 수 있다. 본 명세서에서 설명된 "비-유동" 프로세스를 이용함으로써, 단결정 에피텍셜 필름(910)의 두께 균일도가 개선될 것이다. 필름(910)의 두께 균일도가 개선되는데, 이는 단결정 에피텍셜 필름(910)의 성장 중에 반응 가스들이 CVD 챔버(800) 내외로 유동하여 유동 및 압력 구배를 초래하지 않기 때문이다.
이어서, 기판(810)의 냉각을 위해, CVD 챔버(800) 내부 및 서셉터(805)의 온도를 대략적인 상온까지 냉각시킨다. 이어서, 가스 배출구(830)에 위치된 압력 제어 밸브(도시 안 됨)를 개방함으로써 냉각된 반응 가스를 CVD 챔버(800)로부터 배 출한다. 이어서, 수소(H2) 또는 질소(N2)와 같은 퍼지 가스가 CVD 챔버(800)의 내로 유동된다. 이제, CVD 챔버(800)내의 압력은, 기판(810)을 크러스터 툴내의 이송 챔버로 이송하고 추가적인 프로세싱을 위해 다른 챔버내로 위치시키기 위한 이송 압력이 될 것이다.
대안적인 실시예에서, CVD에 의한 "비-유동" 소수 종 이용 프로세스에서 형성된 필름은 이산화 실리콘 또는 질화 실리콘일 수 있다. 이산화 실리콘 및 질화 실리콘과 같은 기타 비정질 필름을 성장시키기 위한 파라미터들은 에피텍셜 실리콘 필름을 형성하기 위한 파라미터들과 유사할 것이다. 큰 차이점은, SiH4, Si2H6, 또는 Si2H2Cl2와 같은 주요 실리콘 전구체에 더하여 산소나 암모니아와 같은 기타 가스들이 도입된다는 점이다. 온도 및 압력은 에피텍셜 실리콘의 성장에 이용된 것과 약간 상이할 것이다.
본 명세서에서 설명된 "비-유동" 소수 종 이용 실시예는 본 발명의 일부 용도의 예를 든 것이다. 프로세싱 중에 반응 챔버내로의 가스 유동을 중단하는 것은 원자층 증착이나 도펀트 주입과 같은 기타 소수 종 이용 프로세스에도 확대될 수 있는 개념이다. 본원 명세서에서 설명되는 특정 실시예들은 본 발명에 대한 예시적인 실시예일 분만 아니라, 소위 당업자는 일부 구성을 치환하거나 삭제할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러한 경우에, 출원인의 발명의 범위는 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims (45)

  1. 챔버내로 가스를 유동시키는 단계;
    상기 챔버내로의 가스 유동을 중단하는 단계; 및
    상기 챔버내의 압력 및 유동 구배를 최소화한 후에 소수 종 이용 프로세스를 실시하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 챔버내로의 가스 유동을 중단하는 단계가 상기 챔버내의 압력을 안정화시키는 단계, 상기 챔버의 게이트 밸브를 폐쇄하는 단계, 및 상기 챔버내로의 가스 유동이 중단되는 동안에 상기 챔버내의 압력을 유지하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 소수 종 이용 프로세스를 실시하는 단계는 두께가 30 옹스트롬 미만인 필름을 증착하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 소수 종 이용 프로세스를 실시하는 단계는 기판내로 원자를 약 1 x e14 원자/cm2 내지 1 x e16 원자/cm2로 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 소수 종 이용 프로세스를 실시하는 단계가 디커플드 플라즈마 질화를 포함하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 소수 종 이용 프로세스를 실시하는 단계가 필름 증착을 위한 고속 열처리 프로세싱을 포함하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 소수 종 이용 프로세스를 실시하는 단계가 화학기상증착을 포함하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 화학기상증착이 기판상에서 에피텍셜 층을 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 소수 종 이용 프로세스를 실시하는 단계가 원자층 증착을 포함하는 방법.
  10. 플라즈마 챔버내로 가스를 유동시키는 단계;
    상기 플라즈마 챔버내로의 가스 유동을 중단하는 단계; 및
    상기 플라즈마 챔버내로의 가스 유동을 중단한 후에 플라즈마를 충돌시키는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 플라즈마 충돌 단계 전에 상기 플라즈마 챔버내의 압력을 안정화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 플라즈마 충돌 단계 중에 상기 플라즈마 챔버내에서 안정한 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 플라즈마 충돌 단계 중에 가스를 기판내로 확산시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 가스를 기판내로 확산시키는 단계는 질소 가스를 이산화 실리콘 게이트내로 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
  15. 내부 압력을 가지는 디커플드 플라즈마 질화 챔버내로 질소 가스를 유동시키는 단계;
    상기 디커플드 플라즈마 질화 챔버의 게이트 밸브를 폐쇄하는 단계;
    상기 디커플드 플라즈마 질화 챔버의 내부 압력을 안정화하여 안정한 압력을 얻는 내부 압력 안정화 단계;
    상기 디커플드 플라즈마 질화 챔버내로의 가스 유동 중단 중에 상기 디커플드 플라즈마 질화 챔버내에서 안정한 압력을 유지하는 단계; 및
    상기 챔버의 내부 압력의 안정화 후에 상기 챔버내로의 질소 가스 유동을 중 단한 후에 플라즈마를 충돌시키는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 플라즈마를 충돌시키는 단계는 300mm 웨이퍼상의 이산화 실리콘 필름내로 질소를 약 1 x 1014 원자/cm2 내지 8 x 1014 원자/cm2로 확산시키는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 플라즈마를 충돌시키는 단계는 상기 플라즈마 질화 챔버의 지붕 주변에 코일을 제공하는 단계 및 무선 주파수(RF) 파워를 이용하여 상기 코일에 에너지를 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제 15항에 있어서, 상기 디커플드 플라즈마 질화 챔버의 내부 압력을 안정화시키는 내부 압력 안정화 단계는 상기 내부 압력을 약 5 mTorr 내지 95 mTorr로 만드는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제 15항에 있어서, 상기 디커플드 플라즈마 질화 챔버의 내부 압력을 안정화시키는 내부 압력 안정화 단계는 상기 내부 압력을 약 20 mTorr로 만드는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제 15항에 있어서, 플라즈마 충돌 중에 상기 안정화된 내부 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제 15항에 있어서, 상기 디커플드 플라즈마 질화 챔버내에서 안정한 압력을 유지하는 단계는 질소 가스 유량을 약 10 sccm/초 내지 50 sccm/초로 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제 15항에 있어서, 질소를 기판내로 주입하는 단계가 약 30 W 내지 300 W 의 유효 무선 주파수를 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제 15항에 있어서, 질소를 기판내로 주입하는 단계가 약 150 W 의 유효 무선 주파수를 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 기판을 포함하는 고속 열처리 프로세싱 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 단계;
    상기 반응 가스의 반응을 일으키지 않는 제 1온도에서 상기 고속 열처리 프로세싱 챔버내로의 가스 유동을 중단시키는 단계;
    상기 고속 열처리 프로세싱 챔버내로의 가스 유동을 중단한 후에, 상기 제 1온도로부터 상기 반응 가스의 반응을 유발하기에 충분한 제 2온도로 온도를 상승시키는 단계; 및
    상기 제 2온도에서 기판상에 필름을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 단계가 수소(H2) 및 산소(O2) 가스의 혼합물을 상기 챔버내로 유동시키는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 단계가 산소 가스를 상기 챔버내로 유동시키는 단계를 포함하는 방법.
  27. 제 24항에 있어서, 고속 열처리 프로세싱 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 단계는 필름을 약 5 옹스트롬 내지 50 옹스트롬의 두께로 성장시키기에 충분한 양의 반응 가스를 유동시키는 단계를 포함하는 방법.
  28. 제 24항에 있어서, 상기 고속 열처리 프로세싱 챔버내로의 가스 유동을 중단시키기 전에 반응 가스의 반응을 유발하지 않는 제 1온도에서 상기 고속 열처리 프로세싱 챔버내의 내부 압력을 안정화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 제 24항에 있어서, 필름을 웨이퍼상에 형성하는 단계가 이산화 실리콘 필름을 증착하는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제 24항에 있어서, 상기 제 2온도가 약 800℃ 내지 1100℃의 온도인 방법.
  31. 기판을 포함하는 화학기상증착 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 단계;
    상기 반응 가스의 반응을 일으키지 않는 제 1온도에서 상기 화학기상증착 챔버내로의 가스 유동을 중단시키는 단계;
    상기 화학기상증착 챔버로의 가스 유동을 중단한 후에, 상기 제 1온도로부터 상기 반응 가스의 반응을 유발하기에 충분한 제 2온도로 온도를 상승시키는 단계; 및
    상기 제 2온도에서 기판상에 필름을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 화학기상증착 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 단계가 실리콘 함유 가스, 수소 가스 및 마커(marker)의 혼합물을 상기 화학기상증착 챔버내로 유동시키는 단계를 포함하는 방법.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 화학기상증착 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 단계는 필름을 약 5 옹스트롬 내지 500 옹스트롬의 두께로 성장시키기에 충분한 양의 반응 가스를 유동시키는 단계를 포함하는 방법.
  34. 제 31항에 있어서, 상기 화학기상증착 챔버내로 반응 가스를 유동시키는 단계는 필름을 약 100 옹스트롬의 두께로 성장시키기에 충분한 양의 반응 가스를 유동시키는 단계를 포함하는 방법.
  35. 제 31항에 있어서, 상기 화학기상증착 챔버내로의 가스 유동을 중단시키기 전에 반응 가스의 반응을 유발하지 않는 제 1온도에서 상기 화학기상증착 챔버내의 내부 압력을 안정화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  36. 제 31항에 있어서, 상기 기판상에 필름을 형성하는 단계가 에피텍셜 실리콘 층을 실리콘 웨이퍼상에서 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  37. 제 31항에 있어서, 상기 기판상에 필름을 형성하는 단계가 에피텍셜 폴리실리콘 층을 실리콘 웨이퍼상에서 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  38. 제 31항에 있어서, 상기 기판상에 필름을 형성하는 단계가 비정질 실리콘 층을 실리콘 웨이퍼상에서 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  39. 제 31항에 있어서, 상기 기판상에 필름을 형성하는 단계가 이산화 실리콘 층을 실리콘 웨이퍼상에서 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  40. 제 31항에 있어서, 상기 기판상에 필름을 형성하는 단계가 질화 실리콘 층을 웨이퍼상에서 성장시키는 단계를 포함하는 방법.
  41. 기판 프로세싱 시스템으로서:
    프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버를 제어하는 시스템 제어부; 및
    상기 제어부에 결합된 장치-판독 매체를 포함하며;
    상기 장치-판독 매체는 상기 프로세스 챔버의 압력 안정화 작업을 제어하는 명령어 세트를 저장하는 메모리를 가지며;
    상기 명령어 세트는, 상기 프로세스 챔버로의 가스 유량을 감소시키는 단계, 상기 프로세스 챔버의 게이트 밸브를 폐쇄하기 전에 상기 프로세스 챔버내의 압력을 안정화시키는 단계, 및 상기 프로세스 챔버로의 가스 유동이 중단되는 동안 상기 프로세스 챔버내에서 압력을 유지하는 단계에 의해, 상기 프로세스 챔버내의 압력 안정화의 모든 파라미터를 추가로 제어하는; 기판 프로세싱 시스템.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 프로세스 챔버가 디커플드 플라즈마 질화 챔버인 기판 프로세싱 시스템.
  43. 제 41항에 있어서, 상기 프로세스 챔버가 고속 열처리 프로세싱 챔버인 기판 프로세싱 시스템.
  44. 제 41항에 있어서, 상기 프로세스 챔버가 화학기상증착 챔버인 기판 프로세싱 시스템.
  45. 제 41항에 있어서, 상기 명령어 세트는, 상기 프로세스 챔버로의 가스 유동 중단 후에, 소수 종 이용 프로세스 실시 단계에 의해, 프로세스 챔버내의 압력 안정화의 모든 파라미터를 추가로 제어하는 기판 프로세싱 시스템.
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