KR100885625B1 - Apparatus for depositing Boro-Phospho Silicate Glass using plasma - Google Patents

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Abstract

반도체 소자간 고 종횡비의 나노 갭을 채울 수 있는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치에 관하여 개시한다.Disclosed is a BPSG deposition apparatus using a plasma capable of filling a high aspect ratio nanogap between semiconductor devices.

본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치는 산소가스(O2) 및 오존가스(O3) 중에서 적어도 하나를 포함하는 제1반응가스 및 TEOS, TEPO 및 TEB를 포함하는 제2반응가스가 분리되어 공급되는 가스공급모듈, 하나의 영역으로 형성된 제1분산영역과 복수의 영역으로 분할된 제2분산영역을 구비하여, 상기 제1반응가스 및 상기 제2반응가스가 각각의 분산영역에서 분리 분산되는 가스분리모듈 및 적어도 일부가 절연체 물질로 형성되어 있으며, 복수의 홀을 구비하여 상기 제1반응가스 및 상기 제2반응가스가 상기 복수의 홀을 통하여 공통으로 반응챔버 내부로 분사되는 가스분사모듈을 구비하고, 상기 가스분리모듈의 제1분산영역 및 제2분산영역 중에서 상기 제1반응가스가 분산되는 분산영역에 플라즈마가 인가되는 것으로 이루어진다. In the BPSG deposition apparatus using the plasma according to the present invention, a first reaction gas including at least one of oxygen gas (O 2 ) and ozone gas (O 3 ) and a second reaction gas including TEOS, TEPO, and TEB are separated. A gas supply module to be supplied, having a first dispersion region formed into one region and a second dispersion region divided into a plurality of regions, in which the first reaction gas and the second reaction gas are separately dispersed in each dispersion region. The gas separation module and at least a portion of the insulator material are formed, the gas injection module having a plurality of holes in which the first reaction gas and the second reaction gas is commonly injected into the reaction chamber through the plurality of holes And a plasma is applied to a dispersion region in which the first reaction gas is dispersed among the first dispersion region and the second dispersion region of the gas separation module.

BPSG, 절연막, 갭 필 BPSG, Insulation Film, Gap Fill

Description

플라즈마를 이용한 ＢＰＳＧ 증착 장치{Apparatus for depositing Boro-Phospho Silicate Glass using plasma}Apparatus for depositing Boro-Phospho Silicate Glass using plasma

도 1은 본 발명에 이용되는 BPSG 증착 시스템을 간략히 도시한 것이다.1 is a simplified illustration of a BPSG deposition system used in the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 가스분리형 샤워헤드의 일실시예를 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates an embodiment of the gas separation showerhead shown in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시된 가스분리형 샤워헤드의 가스분리모듈 및 가스분사모듈의 일부를 입체적으로 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates a three-dimensional view of a gas separation module and a gas injection module of the gas separation shower head shown in FIG. 2.

도 4는 도 1에 도시된 BPSG 증착 시스템 및 도 2에 도시된 가스분리형 샤워헤드가 적용된 BPSG 증착 방법의 일예를 나타낸다. FIG. 4 shows an example of the BPSG deposition method to which the BPSG deposition system shown in FIG. 1 and the gas separation showerhead shown in FIG. 2 are applied.

본 발명은 반도체 소자간 갭-필 공정에 이용되는 BPSG 증착 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 2종류의 반응가스가 분리되어 공급되고 반응챔버 내부로 분사되기 직전에 혼합되는 가스분리형 샤워헤드 및 산소가스 등을 활성화시키기 위한 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a BPSG deposition process used in a gap-fill process between semiconductor devices, and more particularly, a gas separation shower head in which two kinds of reaction gases are separated and supplied and mixed just before being injected into the reaction chamber; The present invention relates to a BPSG deposition apparatus using plasma for activating oxygen gas.

반도체 제조 공정에서 게이트 라인 사이나, 비트 라인 사이 등 반도체 소자들 사이에는 갭이 존재한다. 이러한 갭을 채우는 것을 갭-필(Gap-Fill)이라 한다. 이때 갭을 채우기 위해 사용되는 물질은 주로 절연체이다. 갭-필에 이용되는 절연체의 가장 대표적인 예는 갭-필 특성이 가장 우수하다고 알려진 BPSG(Boro-Phospho Silicate Glass)이다. BPSG는 TEOS(Tetra ethyl ortho silicate), TEPO(Tri Ethyl Phosphate), TEB(Tri Ethyl Boron) 및 오존가스(O3)를 반응챔버 내로 분사하여 증착된다. In semiconductor manufacturing processes, gaps exist between semiconductor devices, such as between gate lines and between bit lines. Filling this gap is called a gap-fill. At this time, the material used to fill the gap is mainly an insulator. The most representative example of the insulator used in the gap-fill is Boro-Phospho Silicate Glass (BPSG), which is known to have the best gap-fill characteristics. BPSG is deposited by injecting Tetra ethyl ortho silicate (TEOS), Tri Ethyl Phosphate (TEPO), Tri Ethyl Boron (TEB), and ozone gas (O 3 ) into the reaction chamber.

BPSG 증착 공정은 TEOS, TEB 및 TEPO와 오존가스(O3) 또는 산소가스(O2)의 혼합이 필요하다. 종래의 BPSG 증착 공정은 주로 플라즈마를 인가하지 않기 때문에, TEOS, TEB 및 TEPO와 반응성이 좋은 오존가스(O3)가 샤워헤드에 공급되기 전에 미리 혼합되어 반응챔버 내부로 공급되거나, 또는 샤워헤드 내에서 혼합되어 반응챔버 내부로 공급되어 진행되었다. The BPSG deposition process requires the mixing of TEOS, TEB and TEPO with ozone gas (O 3 ) or oxygen gas (O 2 ). Since the conventional BPSG deposition process mainly does not apply plasma, ozone gas (O 3 ) which is highly reactive with TEOS, TEB and TEPO is premixed and supplied into the reaction chamber before being supplied to the shower head, or in the shower head. The mixture was mixed at and fed into the reaction chamber to proceed.

그러나, TEOS, TEB 및 TEPO와 오존가스(O3)가 미리 혼합될 경우, 혼합된 구간이 길어져서 파티클의 발생을 유발할 수 있어서, 증착되는 BPSG 막질에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있고, 또는 중간에서 반응이 종결될 수도 있다.However, when TEOS, TEB, and TEPO and ozone gas (O 3 ) are premixed, the mixed section may be long, causing generation of particles, which may adversely affect the deposited BPSG film quality, or in the middle. The reaction may be terminated.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반응가스들이 분리되어 공급되고, 반응챔버 내부로 분사되기 직전에 반응가스들이 혼합되어 파티클의 발생이 억제되고, 플라즈마에 의해 산소가스 등을 활성화시키면서도 반도체 기판에는 플라즈마의 영향을 차단할 수 있는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is that the reaction gases are separated and supplied, the reaction gases are mixed immediately before being injected into the reaction chamber, the generation of particles is suppressed, while the plasma is activated on the semiconductor substrate while activating oxygen gas, etc. by the plasma. It is to provide a BPSG deposition apparatus using a plasma that can block the effect of.

상기 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치는 산소가스(O2) 및 오존가스(O3) 중에서 적어도 하나를 포함하는 제1반응가스 및 TEOS(Tetra ethyl ortho silicate), TEPO(Tri Ethyl Phosphate) 및 TEB(Tri Ethyl Boron)를 포함하는 제2반응가스가 분리되어 공급되는 가스공급모듈; 상기 제1반응가스 및 상기 제2반응가스 중에서 어느 하나의 반응가스가 분산되며 하나의 영역으로 형성되는 제1분산영역, 상기 제1반응가스 및 상기 제2반응가스 중에서 다른 하나의 반응가스가 분산되며 복수의 영역으로 분할되어 있되 각각의 영역 사이에는 상기 제1분산영역에서 분산되는 반응가스의 이동통로가 존재하는 제2분산영역 및 상기 제2분산영역의 복수의 영역 하부에 형성되는 분출영역을 구비하는 가스분리모듈; 및 적어도 일부가 절연체 물질로 형성되어 있으며, 복수의 홀을 구비하여 상기 제1반응가스 및 상기 제2반응가스가 상기 복수의 홀을 통하여 공통으로 반응챔버 내부로 분사되는 가스분사모듈을 구비하고, 상기 가스분리모듈의 제1분산영역 및 제2분산영역 중에서 상기 제1반응가스가 분산되는 분산영역에 플라즈마가 인가되는 것으로 이루어진다.BPSG deposition apparatus using a plasma according to an embodiment of the present invention in order to achieve the above technical problem is a first reaction gas and at least one of the Tetra ethyl ortho containing oxygen gas (O 2 ) and ozone gas (O 3 ) a gas supply module for separating and supplying a second reaction gas including silicate), Tri Ethyl Phosphate (TEPO), and Tri Ethyl Boron (TEB); Any one reaction gas among the first reaction gas and the second reaction gas is dispersed and the other reaction gas among the first dispersion region, the first reaction gas, and the second reaction gas are formed as one region. And a second dispersion region in which a movement passage of the reaction gas dispersed in the first dispersion region exists and a spray region formed under the plurality of regions of the second dispersion region between the regions. Gas separation module provided; And a gas injection module having at least a portion formed of an insulator material and having a plurality of holes in which the first reaction gas and the second reaction gas are commonly injected into the reaction chamber through the plurality of holes. The plasma is applied to a dispersion region in which the first reaction gas is dispersed among the first dispersion region and the second dispersion region of the gas separation module.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 이용되는 BPSG 증착 시스템을 간략히 도시한 것이다.1 is a simplified illustration of a BPSG deposition system used in the present invention.

도 1을 참조하면, BPSG 증착 시스템은 제1반응가스 공급라인(120), 제2반응가스 공급라인(110) 및 가스분리형 샤워헤드(130)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the BPSG deposition system includes a first reaction gas supply line 120, a second reaction gas supply line 110, and a gas separation shower head 130.

제1반응가스 공급라인(120)은 산소가스(O2) 및 오존가스(O3) 중에서 적어도 하나를 포함하는 제1반응가스가 직접 공급된다. 이때, 제1반응가스는 산소가스(O2)이거나, 산소 라디칼(O radical) 발생 효율을 높이기 위하여 산소가스(O2)에 오존가스(O3)가 포함된 혼합가스 또는 오존가스(O3)일 수 있다.The first reaction gas supply line 120 is directly supplied with a first reaction gas including at least one of oxygen gas (O 2 ) and ozone gas (O 3 ). In this case, the first reaction gas is oxygen gas (O 2 ), or mixed gas or ozone gas (O 3 ) containing ozone gas (O 3 ) in oxygen gas (O 2 ) in order to increase the efficiency of generating oxygen radicals (O radical). May be).

제2반응가스 공급라인(110)은 TEOS(Tetra ethyl ortho silicate), TEPO(Tri Ethyl Phosphate) 및 TEB(Tri Ethyl Boron)가 혼합된 제2반응가스가 공급된다. 이때, 제2반응가스는 기화기(Vaporizer, 111)에 의해 기화되어 공급될 수 있다.The second reaction gas supply line 110 is supplied with a second reaction gas containing a mixture of Tetra ethyl ortho silicate (TEOS), Tri Ethyl Phosphate (TEPO), and Tri Ethyl Boron (TEB). In this case, the second reaction gas may be vaporized and supplied by a vaporizer 111.

가스분리형 샤워헤드(130)는 제1반응가스 및 제2반응가스가 분리 공급되고, 또한 분리 분산되며, 반응챔버 내부로 분사되기 직전에 혼합된다. The gas separation shower head 130 is supplied with the first reaction gas and the second reaction gas separately, separately dispersed, and mixed just before being injected into the reaction chamber.

혼합되어 분사된 제1반응가스 및 제2반응가스에 의해 반응챔버 내부에서 BPSG의 증착이 이루어진다.The deposition of the BPSG is performed in the reaction chamber by the first reaction gas and the second reaction gas injected and mixed.

도 2는 도 1에 도시된 가스분리형 샤워헤드(130)의 일실시예를 도시한 것이다. 도 3은 도 2에 도시된 가스분리형 샤워헤드(200)에서 가스분리모듈(220) 및 가스분사모듈(230)의 일부를 입체적으로 도시한 것이다. FIG. 2 illustrates one embodiment of the gas separation showerhead 130 shown in FIG. 1. FIG. 3 illustrates a three-dimensional view of a part of the gas separation module 220 and the gas injection module 230 in the gas separation shower head 200 shown in FIG. 2.

도 2를 참조하면, 가스분리형 샤워헤드(200)는 가스공급모듈(210), 가스분리모듈(220) 및 가스분사모듈(230)을 구비한다. Referring to FIG. 2, the gas separation shower head 200 includes a gas supply module 210, a gas separation module 220, and a gas injection module 230.

가스공급모듈(210)은 산소가스(O2) 및 오존가스(O3) 중에서 적어도 하나를 포함하는 제1반응가스(A) 및 TEOS(Tetra ethyl ortho silicate), TEPO(Tri Ethyl Phosphate) 및 TEB(Tri Ethyl Boron)가 혼합된 제2반응가스(B)가 분리되어 공급된다. 제1반응가스(A)와 제2반응가스(B)의 분리 공급을 위해, 가스공급모듈(210)은 서로 격리된 외측공급관(210a)과 내측공급관(210b)을 구비한다. 도 2를 참조하면, 제1반응가스(A)는 외측공급관(210a)으로 공급되고, 제2반응가스(B)는 내측공급관(210b)으로 공급된다. The gas supply module 210 includes a first reaction gas A including at least one of oxygen gas (O 2 ) and ozone gas (O 3 ), and tetra ethyl ortho silicate (TEOS), tri ethyl phosphate (TEPO), and TEB. (Tri Ethyl Boron) mixed second reaction gas (B) is supplied separately. In order to separate and supply the first reaction gas A and the second reaction gas B, the gas supply module 210 includes an outer supply pipe 210a and an inner supply pipe 210b that are isolated from each other. Referring to FIG. 2, the first reaction gas A is supplied to the outer supply pipe 210a, and the second reaction gas B is supplied to the inner supply pipe 210b.

가스분리모듈(220)은 가스공급모듈(210)에 공급된 제1반응가스(A) 및 제2반응가스(B)가 분리되어 분산된다. 제1반응가스(A) 및 제2반응가스(B)의 분리 분산을 위해, 가스분리모듈(220)은 가스공급모듈(210)의 외측공급관(210a)과 연결된 제1분산영역(220a)과 내측공급관(210b)과 연결된 제2분산영역(220b)을 구비한다. 도 2를 참조하면, 제1반응가스(A)는 제1분산영역(220a)에서 분산되고, 제2반응가스(B)는 제2분산영역(220b)에서 분산된다. In the gas separation module 220, the first reaction gas A and the second reaction gas B supplied to the gas supply module 210 are separated and dispersed. In order to separate and distribute the first reaction gas A and the second reaction gas B, the gas separation module 220 may include a first dispersion region 220a connected to an outer supply pipe 210a of the gas supply module 210. And a second dispersion area 220b connected to the inner supply pipe 210b. Referring to FIG. 2, the first reaction gas A is dispersed in the first dispersion region 220a and the second reaction gas B is dispersed in the second dispersion region 220b.

제1분산영역(220a)은 하나의 영역으로 구성되어 있으며, 제2분산영역(220b)은 제1분산영역(220a) 하부에 위치하며, 복수의 영역으로 분할되어 있다. 또한, 제2분산영역(220b)의 복수의 영역 사이에는 공간, 즉, 제1분산영역(220a)에서 분산된 반응가스의 이동통로(320)가 존재한다. 제2분산영역(220b)의 분할된 각각의 영역의 하부에는 복수의 분출부(225b)가 형성되어 있다. The first dispersion area 220a is composed of one area, and the second dispersion area 220b is located below the first dispersion area 220a and is divided into a plurality of areas. In addition, a space, that is, a movement path 320 of the reaction gas dispersed in the first dispersion region 220a exists between the plurality of regions of the second dispersion region 220b. A plurality of jetting parts 225b are formed below each divided area of the second dispersion area 220b.

제2반응가스(B)는 복수의 분출부(225b)를 통해서 가스분사모듈(230)로 분출되고, 제1반응가스(A)는 제1분산영역(220a)으로부터 제2분산영역(220b)의 각 영역 사이의 공간, 즉 이동통로(320)를 통과하여 복수의 분출부(225b) 각각을 둘러싸는 공간(225a)을 통해서 가스분사모듈(230)로 분출된다.The second reaction gas (B) is ejected to the gas injection module 230 through the plurality of blowing units 225b, and the first reaction gas (A) is from the first dispersion region 220a to the second dispersion region 220b. The gas is injected into the gas injection module 230 through a space 225a enclosing each of the plurality of ejecting portions 225b through the space between the regions, that is, the movement passage 320.

제1반응가스(A) 및 제2반응가스(B)가 가스분사모듈(230)로 분출되는 가스분리모듈(220) 하부의 높이는 가변적인데, 이는 복수의 분출부(225b) 끝의 높이에 따라 결정된다. 복수의 분출부(225b)의 끝의 높이에 따라서, 제1반응가스(A)와 제2반응가스(B)가 혼합되는 영역(Mixing Zone)이 달라진다. The height of the lower portion of the gas separation module 220 through which the first reaction gas A and the second reaction gas B are injected into the gas injection module 230 is variable, which depends on the heights of the ends of the plurality of blowing portions 225b. Is determined. According to the heights of the ends of the plurality of jetting parts 225b, the mixing zone of the first reaction gas A and the second reaction gas B is changed.

복수의 분출부(225b)는, 그 끝이 가스분사모듈(230)의 최상부보다 높은 위치에 있을 수 있고, 또한 가스분사모듈(230)의 최상부로부터 최하부 사이의 위치하도록 형성될 수 있다. The plurality of ejecting portions 225b may be positioned at a higher end than the top of the gas injection module 230, and may be formed to be positioned between the top and the bottom of the gas injection module 230.

복수의 분출부(225b)의 끝이 가스분사모듈(230)의 최상부보다 높은 위치에 있을 경우에는 샤워헤드 내에서 제1반응가스(A)와 제2반응가스(B)가 혼합되는 영역을 넓게 할 수 있다. 반대로, 복수의 분출부(225b)의 끝이 가스분사모듈(230)의 최상부와 최하부 사이의 높이에 위치하는 경우에는 제1반응가스(A)와 제2반응가스(B)의 혼합을 늦추면서, 각 반응가스의 원형을 그만큼 더 유지할 수 있다.When the ends of the plurality of ejection portions 225b are located at a position higher than the uppermost portion of the gas injection module 230, the area where the first reaction gas A and the second reaction gas B are mixed in the shower head is widened. can do. On the contrary, when the ends of the plurality of blowing portions 225b are located at the height between the top and bottom of the gas injection module 230, the mixing of the first reaction gas A and the second reaction gas B is delayed. Therefore, the prototype of each reaction gas can be further maintained by that amount.

BPSG의 증착속도를 빠르게 하고, 증착되는 BPSG의 두께를 두껍게 하기 위해서는 산소가스(O2) 및 오존가스(O3) 중에서 적어도 하나를 포함하는 제1반응가스(A)로부터 발생되는 산소 라디칼(O radical)이 많이 확보되어야 한다. 이를 위해, 가스분리모듈(220)의 각각의 분산영역(220a,220b) 중에서 제1반응가스(A)가 분산되는 분산영역에 플라즈마를 인가할 수 있다. Oxygen radicals (O) generated from the first reaction gas (A) containing at least one of oxygen gas (O 2 ) and ozone gas (O 3 ) in order to increase the deposition rate of the BPSG and to increase the thickness of the deposited BPSG A lot of radicals should be secured. To this end, a plasma may be applied to a dispersion region in which the first reaction gas A is dispersed among the dispersion regions 220a and 220b of the gas separation module 220.

제1반응가스(A)가 제1분산영역(220a)에서 분산될 경우, 제1분산영역(220a)에 플라즈마가 인가된다. 이때에는, 도 2에 도시한 바와 같이 가스분리형 샤워헤 드(200)의 상단에 플라즈마를 인가할 수 있다. 반면, 제1반응가스(A)가 제2분산영역(220b)에서 분산될 경우, 제2분산영역(220b)에 플라즈마가 인가된다. 이때, 제2반응가스(B)는 가급적 플라즈마의 영향을 덜 받게 하기 위하여 제2분산영역(220b)의 분할된 각각의 영역에 Al2O3 등의 세라믹 물질이나 테프론(Teflon) 등의 고분자 물질과 같은 절연체 물질을 코팅할 수 있다. 이 경우 제1분산영역(220a)과 제2분산영역(220b) 사이를 전기적으로 절연시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. When the first reaction gas A is dispersed in the first dispersion region 220a, plasma is applied to the first dispersion region 220a. In this case, as shown in FIG. 2, a plasma may be applied to the upper end of the gas separation shower head 200. On the other hand, when the first reaction gas A is dispersed in the second dispersion region 220b, plasma is applied to the second dispersion region 220b. At this time, the second reaction gas (B) is preferably a ceramic material such as Al 2 O 3 or a polymer material such as Teflon in each divided region of the second dispersion region 220b in order to be less affected by plasma. Insulator materials such as can be coated. In this case, an effect of electrically insulating the first and second dispersion regions 220a and 220b may be obtained.

제2분산영역(220b)의 분할된 복수의 영역 내부에는 제2반응가스(B)를 고르게 분산하기 위해서 가스분배판(도 3의 310)이 구비되어 있을 수 있다. 이때, 산소가스(O2) 및 오존가스(O3) 중에서 적어도 하나를 포함하는 제1반응가스(A)가 제2분산영역(220b)에서 분산될 경우, 가스분배판(310)에 플라즈마가 인가될 수 있고, 가스분배판(310)의 상부와 하부에는 절연체가 형성되어 있을 수 있다. A gas distribution plate 310 of FIG. 3 may be provided in the divided regions of the second dispersion region 220b to evenly distribute the second reaction gas B. Referring to FIG. In this case, when the first reaction gas A including at least one of the oxygen gas O 2 and the ozone gas O 3 is dispersed in the second dispersion region 220b, plasma is applied to the gas distribution plate 310. It may be applied, the insulator may be formed on the upper and lower portions of the gas distribution plate (310).

가스분사모듈(230)은 복수의 홀(235)을 구비한다. 가스분리모듈(220)에서 분리 분산된 제1반응가스(A) 및 제2반응가스(B)는 복수의 홀(235) 내부에서 혼합되어, 공통으로 반응챔버 내부로 분사된다. 제1반응가스(A)와 제2반응가스(B)는 가스분사모듈(230)에 구비된 복수의 홀(235)에서 비로소 혼합되므로, 혼합구간을 짧게 가져갈 수 있어서 원치 않는 파티클의 형성을 최대한 억제할 수 있다. The gas injection module 230 includes a plurality of holes 235. The first reaction gas A and the second reaction gas B separated and dispersed in the gas separation module 220 are mixed in the plurality of holes 235 and commonly injected into the reaction chamber. Since the first reaction gas (A) and the second reaction gas (B) are finally mixed in the plurality of holes 235 provided in the gas injection module 230, the mixing section can be shortened, thereby minimizing unwanted particle formation. It can be suppressed.

가스분사모듈(230)은 반응챔버에 장착되는 기판 등에 상기의 가스분리모듈(220)에 인가되는 플라즈마의 영향을 차단하기 위하여 가스분사모듈(230)의 전체 또는 일부가 절연체 물질로 형성되거나, 가스분사모듈(230)의 표면에 절연체 물질 이 코팅될 수 있다. 이때의 절연체 물질은 세라믹, 고분자 및 세라믹과 고분자의 복합체 중에서 어느 하나일 수 있다. The gas injection module 230 is formed of an insulator material or all or part of the gas injection module 230 in order to block the influence of the plasma applied to the gas separation module 220, such as a substrate mounted on the reaction chamber. An insulator material may be coated on the surface of the injection module 230. At this time, the insulator material may be any one of a ceramic, a polymer, and a composite of a ceramic and a polymer.

가스분사모듈(230)의 일부가 절연체 물질로 형성될 경우, 가스분사모듈(230)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 절연체 물질로 형성된 상판(230a)과 접지전원에 연결되는 알루미늄과 같은 도전체로 형성된 하판(230b)으로 구성될 수 있다. When a part of the gas injection module 230 is formed of an insulator material, as illustrated in FIG. 2, the gas injection module 230 may be electrically conductive, such as aluminum connected to the upper plate 230a formed of the insulator material and the ground power source. It may be composed of a lower plate 230b formed of a sieve.

또한, 가스분리모듈(220)과 가스분사모듈(230)의 전기적인 절연을 위하여 가스분리모듈(220)과 가스분사모듈(230) 사이에 절연체링(미도시)이 더 포함될 수 있다. In addition, an insulator ring (not shown) may be further included between the gas separation module 220 and the gas injection module 230 to electrically insulate the gas separation module 220 and the gas injection module 230.

도 4는 도 1에 도시된 BPSG 증착 시스템 및 도 2에 도시된 가스분리형 샤워헤드가 적용된 BPSG 증착 방법의 일예를 나타낸다.FIG. 4 shows an example of the BPSG deposition method to which the BPSG deposition system shown in FIG. 1 and the gas separation showerhead shown in FIG. 2 are applied.

도 4에 도시된 BPSG 증착 방법(400)은 반응가스 공급 단계(S410), 반응가스 분산 및 분사 단계(S420) 및 BPSG 증착 단계(S430)를 구비하여 이루어진다. The BPSG deposition method 400 illustrated in FIG. 4 includes a reaction gas supply step S410, a reaction gas dispersion and injection step S420, and a BPSG deposition step S430.

반응가스 공급 단계(S410)에서는 제1반응가스 공급라인(120)으로부터, 제1반응가스가 가스분리형 샤워헤드(200)의 가스공급모듈(210)의 외측 공급관(210a) 및 내측 공급관(210b) 중 어느 하나의 공급관으로 공급된다. 이와 동시에 제2반응가스 공급라인(110)으로부터 제2반응가스가 가스공급모듈(210)의 다른 하나의 공급관으로 공급된다. Reaction gas supply step (S410) from the first reaction gas supply line 120, the first reaction gas is the outer supply pipe 210a and the inner supply pipe 210b of the gas supply module 210 of the gas separation shower head 200 It is supplied to any one of the supply pipe. At the same time, the second reaction gas is supplied from the second reaction gas supply line 110 to the other supply pipe of the gas supply module 210.

제1반응가스는 산소가스(O2) 또는 오존가스(O3), 이들의 혼합가스, 또는 산소가스(O2)나 오존가스(O3)를 포함하는 가스일 수 있다. 제2반응가스는 TEPO, TEB 및 TEOS가 각각 분리되어 공급되고, 기화기(111)에 공급되기 전에 또는 기화기(111)에서 혼합되어, 혼합된 상태에서 기화된다. 기화된 제2반응가스는 질소가스(N2), 아르곤가스(Ar), 헬륨가스(He) 등과 같은 캐리어 가스와 함께 공급될 수 있다. 제2반응가스 중에 포함된 TEOS는 헬륨가스(He)와 혼합되어 공급될 수 있다. The first reaction gas may be oxygen gas (O 2 ) or ozone gas (O 3 ), a mixed gas thereof, or a gas containing oxygen gas (O 2 ) or ozone gas (O 3 ). The second reaction gas is supplied separately from TEPO, TEB, and TEOS, and is mixed in the vaporizer 111 or vaporized in the mixed state before being supplied to the vaporizer 111. The vaporized second reaction gas may be supplied together with a carrier gas such as nitrogen gas (N 2 ), argon gas (Ar), helium gas (He), or the like. TEOS contained in the second reaction gas may be supplied mixed with helium gas (He).

BPSG 증착에 필요한 반응가스들의 유량은 TEOS 및 오존가스(O3) 또는 산소가스(O2)에 의해 생성되는 SiO2의 양과 BPSG의 도펀트 물질로 작용하는 붕소성분(B) 및 인성분(P)의 농도와 관련이 있다. 도펀트 물질의 농도가 낮은 BPSG를 증착할 경우, TEOS 및 오존가스(O3) 또는 산소가스(O2)의 유량을 늘리거나, TEB 및 TEPO의 유량을 줄이면 된다. 반대로, 도펀트 물질의 농도가 높은 BPSG를 증착할 경우, TEOS 및 오존가스(O3) 또는 산소가스(O2)의 유량을 줄이거나, TEB 및 TEPO의 농도를 늘리면 된다. 일예로, TEOS는 100sccm ~ 6,000sccm의 유량으로 공급되고, TEB는 10sccm ~ 2,000sccm의 유량으로 공급되고, TEPO는 10sccm ~ 1,000sccm의 유량으로 공급되고, 산소가스(O2)는 500sccm ~ 15,000sccm의 유량으로 공급될 수 있다.The flow rates of the reaction gases required for BPSG deposition are the amount of SiO 2 generated by TEOS and ozone gas (O 3 ) or oxygen gas (O 2 ) and the boron (B) and phosphorus (P) acting as dopant materials of BPSG. It is related to the concentration of. When depositing BPSG having a low concentration of dopant material, the flow rate of TEOS and ozone gas (O 3 ) or oxygen gas (O 2 ) may be increased, or the flow rate of TEB and TEPO may be reduced. Conversely, when depositing BPSG having a high concentration of dopant material, the flow rate of TEOS and ozone gas (O 3 ) or oxygen gas (O 2 ) may be reduced, or the concentration of TEB and TEPO may be increased. For example, TEOS is supplied at a flow rate of 100 sccm to 6,000 sccm, TEB is supplied at a flow rate of 10 sccm to 2,000 sccm, TEPO is supplied at a flow rate of 10 sccm to 1,000 sccm, and oxygen gas (O 2 ) is 500 sccm to 15,000 sccm Can be supplied at a flow rate of.

반응가스 분산 및 분사 단계(S420)는 가스분리모듈(220)에서 제1반응가스 및 제2반응가스가 분리 분산된 후, 가스분사모듈(230)의 복수의 홀(235)에서 혼합되어 공통으로 반응챔버 내부로 분사된다. 이때, 가스분리모듈(200)에서 제1반응가스가 분산되는 분산영역에는 오존가스(O3) 또는 산소가스(O2)의 활성화를 위한 플라즈마가 인가된다. 반응가스 분산 및 분사 단계(S420)는 가스분리형 샤워헤드(130)에서 이루어진다.Reaction gas dispersion and spraying step (S420) after the first reaction gas and the second reaction gas is separated and dispersed in the gas separation module 220, mixed in a plurality of holes 235 of the gas injection module 230 in common It is injected into the reaction chamber. In this case, a plasma for activating ozone gas (O 3 ) or oxygen gas (O 2 ) is applied to the dispersion region in which the first reaction gas is dispersed in the gas separation module 200. Reaction gas dispersion and injection step (S420) is made in the gas separation shower head (130).

BPSG 증착 단계(S430)에서는 반응챔버 내부에서 제1반응가스 및 제2반응가스에 의해 BPSG의 증착이 이루어진다. 이때, BPSG 증착은 200℃ ~ 450℃의 공정 온도 및 100torr 이하의 공정압력에서 이루어질 수 있다.In the BPSG deposition step (S430), the deposition of the BPSG is performed by the first reaction gas and the second reaction gas in the reaction chamber. At this time, BPSG deposition may be performed at a process temperature of 200 ℃ ~ 450 ℃ and a process pressure of less than 100 torr.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention has been described by way of example only, and is not intended to limit the present invention. In addition, it is apparent that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치는 가스분리형 샤워헤드를 이용함으로써, 오존가스(O3) 또는 산소가스(O2)와 TEOS, TEB, TEPO의 혼합구간을 최대한 짧게 할 수 있어서 파티클의 생성을 억제할 수 있다.As described above, the BPSG deposition apparatus using the plasma according to the present invention uses a gas separation type shower head to shorten the mixing section of ozone gas (O 3 ) or oxygen gas (O 2 ) with TEOS, TEB, and TEPO. This can suppress the generation of particles.

또한 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치는 산소가스 등의 활성화에 의해 증착율을 높일 수 있으면서도, 가스분사모듈에 절연체를 포함시킴으로써 가스분사모듈의 분사 표면에 플라즈마의 영향을 억제할 수 있어 가스분리형 샤워헤드에 근접하여 위치하는 기판 등의 손상을 최소화할 수 있다. In addition, the BPSG deposition apparatus using the plasma according to the present invention can increase the deposition rate by activating oxygen gas, etc., but also includes an insulator in the gas injection module, thereby suppressing the influence of plasma on the injection surface of the gas injection module. Damage to a substrate or the like positioned close to the showerhead can be minimized.

Claims (7)

산소가스(O2) 및 오존가스(O3) 중에서 적어도 하나를 포함하는 제1반응가스 및 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate), TEPO(Tri Ethyl Phosphate) 및 TEB(Tri Ethyl Boron)를 포함하는 제2반응가스가 분리되어 공급되는 가스공급모듈;A first reaction gas including at least one of oxygen gas (O 2 ) and ozone gas (O 3 ) and a second including tetra ethyl ortho silicate (TEOS), tri ethyl phosphate (TEPO), and tri eth boron (TEB) A gas supply module for separating and supplying a reaction gas; 상기 제1반응가스 및 상기 제2반응가스 중에서 어느 하나의 반응가스가 분산되며 하나의 영역으로 형성되는 제1분산영역, 상기 제1반응가스 및 상기 제2반응가스 중에서 다른 하나의 반응가스가 분산되며 복수의 영역으로 분할되어 있되 각각의 영역 사이에는 상기 제1분산영역에서 분산되는 반응가스의 이동통로가 존재하는 제2분산영역 및 상기 제2분산영역의 복수의 영역 하부에 형성되는 분출영역을 구비하는 가스분리모듈; 및Any one reaction gas among the first reaction gas and the second reaction gas is dispersed and the other reaction gas among the first dispersion region, the first reaction gas, and the second reaction gas are formed as one region. And a second dispersion region in which a movement passage of the reaction gas dispersed in the first dispersion region exists and a spray region formed under the plurality of regions of the second dispersion region between the regions. Gas separation module provided; And 적어도 일부가 절연체 물질로 형성되어 있으며, 복수의 홀을 구비하여 상기 제1반응가스 및 상기 제2반응가스가 상기 복수의 홀을 통하여 공통으로 반응챔버 내부로 분사되는 가스분사모듈을 구비하고,At least a part of which is formed of an insulator material, and includes a gas injection module having a plurality of holes, in which the first reaction gas and the second reaction gas are commonly injected into the reaction chamber through the plurality of holes, 상기 가스분리모듈의 제1분산영역 및 제2분산영역 중에서 상기 제1반응가스가 분산되는 분산영역에 플라즈마가 인가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치.BPSG deposition apparatus using a plasma, characterized in that the plasma is applied to the dispersion region in which the first reaction gas is dispersed in the first dispersion region and the second dispersion region of the gas separation module. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈 사이에서, 상기 가스분리모듈 및 상기 가스분사모듈을 전기적으로 절연시키는 절연체링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치.And an insulator ring electrically insulating the gas separation module from the gas injection module between the gas separation module and the gas injection module. 제1항에 있어서, 상기 가스분리모듈은,According to claim 1, The gas separation module, 상기 제2분산영역의 복수의 영역 각각에 절연체 물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치.An insulator material is coated on each of the plurality of regions of the second dispersion region. 제1항에 있어서, 상기 가스분사모듈은,According to claim 1, wherein the gas injection module, 절연체 물질만으로 구성되어 있거나 절연체 물질로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치.BPSG deposition apparatus using a plasma comprising an insulator material or coated with an insulator material. 제1항에 있어서, 상기 가스분사모듈은,According to claim 1, wherein the gas injection module, 상판과 하판이 결합된 구조로서,As the top plate and the bottom plate combined, 상판은 절연체 물질이고, 하판은 접지전원에 연결되는 도전체인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치.The upper plate is an insulator material, and the lower plate is a BPSG deposition apparatus using a plasma, characterized in that the conductor is connected to a ground power source. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2분산영역의 분할된 복수의 영역 각각의 내부에는, 상기 다른 하나의 반응가스를 고르게 분산하기 위한 가스분배판이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치.And a gas distribution plate for distributing the other reactive gas evenly inside each of the plurality of divided regions of the second dispersion region. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1반응가스가 상기 제2분산영역에서 분산될 경우, 상기 가스분배판에 플라즈마가 인가되고, When the first reaction gas is dispersed in the second dispersion region, a plasma is applied to the gas distribution plate, 상기 가스분배판의 상부와 하부에는 절연체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 BPSG 증착 장치. BPSG deposition apparatus using a plasma, characterized in that the insulator is formed on the upper and lower portions of the gas distribution plate.
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