KR100782292B1 - Apparatus for plasma-enhanced cvd using a gas separation-type showerhead and method of depositing silicon oxide using the same - Google Patents

Apparatus for plasma-enhanced cvd using a gas separation-type showerhead and method of depositing silicon oxide using the same Download PDF

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Abstract

A PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) apparatus using a gas separation-type shower head and a silicon oxide layer deposition method using the same are provided to minimize substrate damages due to plasma by exciting a mixture gas in the gas separation-type shower head. A first gas supplying unit(210) supplies first gas. A second gas supplying unit(220) supplies second gas. A gas separation-type shower head(100) has a gas supplying module, a gas separation module, a gas injection module, and an insulating ring. The first gas supplied from the first gas supplying unit and the second gas supplied from the second gas supplying unit are separated to be supplied to the gas supplying module. The gas separation module separates the supplied first and second gases and provides them. A mixing injection module is formed in the gas injection module. The insulating ring is located between the gas separation module and the gas injection module to electrically insulate them. A power applying unit(300) applies RF power to the gas separation module. The first gas and the second gas are mixed between the gas separation module and the gas injection module.

Description

가스분리형 샤워헤드를 이용한 ＰＥＣＶＤ 장치 및 이를 이용한 실리콘 산화막 증착 방법{Apparatus for plasma-enhanced CVD using a gas separation-type showerhead and method of depositing silicon oxide using the same}APPD apparatus for plasma-enhanced CVD using a gas separation-type showerhead and method of depositing silicon oxide using the same}

도 1은 본 발명에 이용되는 가스분리형 샤워헤드를 개략적으로 나타낸 도면.1 is a schematic view of a gas separation showerhead used in the present invention.

도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 실리콘 산화막 증착을 위한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치의 일실시예들을 개략적으로 나타낸 도면.2 and 3 schematically show one embodiment of a PECVD apparatus using a gas separation shower head for depositing a silicon oxide film according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 PECVD 장치를 이용하여 실리콘 산화막 증착하는 방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart showing a method of depositing a silicon oxide film using a PECVD apparatus according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 가스분리형 샤워헤드 110 : 가스공급모듈100: gas separation shower head 110: gas supply module

110a : 외부 공간 110b : 내부 공간110a: external space 110b: internal space

120 : 가스분리모듈 120a : 제1 영역120: gas separation module 120a: first region

120b : 제2 영역 120c : 가스분배판120b: second region 120c: gas distribution plate

130a : 제1 분출구 130b : 제2 분출구130a: first outlet 130b: second outlet

140 : 가스분사모듈 150　: 절연링140: gas injection module 150: insulating ring

145 : 혼합분사구 210 : 제1 가스 공급부 145: mixing nozzle 210: first gas supply unit

220 : 제2 가스 공급부 300 : 파워 인가부220: second gas supply unit 300: power applying unit

S10 : 기판 가열 단계 S20 : 가압 및 유지 단계S10: substrate heating step S20: pressurizing and holding step

S30 : 가스 공급 단계 S40 : 파워 인가 단계 S30: gas supply step S40: power up step

S50 : 가스 분사 단계 S50: gas injection step

본 발명은 반도체 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TEOS 기반의 실리콘 산화막 증착을 위한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치 및 이를 이용한 실리콘 산화막 증착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor process, and more particularly, to a PECVD apparatus using a gas-separated showerhead for TEOS-based silicon oxide deposition and a silicon oxide deposition method using the same.

반도체 소자를 제작하는데 있어 TEOS 기반의 실리콘 산화막은 OCS(One Cylinder Stack), ILD(Inter Layer Dielectric), IMD(Inter Metal Dielectric) 등 여러 공정에 이용된다.In manufacturing semiconductor devices, TEOS-based silicon oxide films are used in various processes such as one cylinder stack (OCS), inter layer dielectric (ILD), and intermetal dielectric (IMD).

일반적으로 TEOS 기반의 실리콘 산화막은 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법으로 증착되는데, 종래의 PECVD 방법으로 TEOS 기반의 산화막의 형성 방법은 200℃에서 500℃로 기판(웨이퍼)을 가열하고, 공정챔버를 1torr에서 20torr로 압력을 유지하고, 기판과 평행한 샤워헤드를 통하여 TEOS를 포함한 혼합가스를 공급한 후, 샤워헤드와 기판사이에서 혼합가스가 여기되도록 RF전력을 인가하는 것으로 구성된다.In general, a TEOS-based silicon oxide film is deposited by a Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method, and a method of forming a TEOS-based oxide film by a conventional PECVD method heats a substrate (wafer) from 200 ° C. to 500 ° C. The chamber is maintained at a pressure from 1 tor to 20 torr, and a mixed gas including TEOS is supplied through a shower head parallel to the substrate, and then RF power is applied to excite the mixed gas between the shower head and the substrate.

그러나, 종래의 TEOS 기반의 산화막의 형성 방법은 샤워헤드와 기판 사이에 RF 파워가 인가되므로 기판에 직접적으로 플라즈마의 영향이 미치게 된다. 즉 기판 이나 웨이퍼에 플라즈마로 인한 손상이 발생하게 되는 단점이 있다.However, in the conventional method of forming the TEOS-based oxide film, since RF power is applied between the showerhead and the substrate, the effect of plasma is directly on the substrate. That is, there is a disadvantage in that damage due to plasma occurs on the substrate or wafer.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, TEOS기반의 산화막 형성을 위하여 샤워헤드내에서 혼합가스를 여기시켜 기판에 직접적인 플라즈마 접촉을 억제하여 플라즈마 손상을 최소화할 수 있는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치 및 이를 이용한 실리콘 산화막 증착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, gas separation type shower head that can minimize plasma damage by exciting the mixed gas in the shower head to form a TEOS-based oxide film to suppress direct plasma contact to the substrate It is an object of the present invention to provide a PECVD apparatus using and a silicon oxide film deposition method using the same.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 실리콘 산화막을 증착하기 위한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치는 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부; 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부; 상기 제1 가스 공급부로부터 공급되는 제1 가스와 상기 제2 가스 공급부로부터 공급되는 제2 가스가 각각 분리되어 공급되는 가스공급모듈과, 상기 공급된 제1, 제2 가스를 분리하여 제공하는 가스분리모듈과, 내부에 혼합 분사구가 형성되어 있는 가스분사모듈과, 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈 사이에 위치하여 상기 가스분리모듈과 가스분사모듈을 전기적으로 절연하는 절연링을 구비하는 가스분리형 샤워헤드; 및 상기 가스분리모듈에 RF 파워를 인가하는 파워 인가부를 포함하고, 상기 제1 가스 및 제2 가스는 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈 사이에서 여기된 상태로 혼합되는 것으로 이루어진다. The PECVD apparatus using a gas separation shower head for depositing a silicon oxide film according to the present invention for achieving the technical problem is a first gas supply for supplying a first gas; A second gas supply unit supplying a second gas; Gas separation module for separating the first gas supplied from the first gas supply unit and the second gas supplied from the second gas supply unit and supplied separately, and the supplied first and second gas separated A gas separation shower having a module, a gas injection module having a mixing nozzle formed therein, and an insulating ring positioned between the gas separation module and the gas injection module to electrically insulate the gas separation module from the gas injection module. head; And a power applying unit for applying RF power to the gas separation module, wherein the first gas and the second gas are mixed in an excited state between the gas separation module and the gas injection module.

또한, 상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치를 이용하여 실리콘 산화막을 증착하는 방법은 (a)소정의 온도로 기판이 가열되는 단계; (b)PECVD 챔버 내부가 소정의 압력으로 가압 및 유지되는 단계; (c)상기 제1 가스 공급부 및 제2 가스 공급부로부터 상기 가스분리형 샤워헤드로 제1 가스 및 제2 가스가 공급되는 단계; (d)상기 가스분리형 샤워헤드의 가스분리모듈에 RF 파워가 인가되어 상기 제1 가스 및 제2 가스가 여기되는 단계; 및 (e)상기 가스분리형 샤워헤드의 가스분리모듈과 가스분사모듈 사이에서 상기 여기된 제1 가스 및 제2 가스가 혼합되어 상기 가스분사모듈의 혼합분사구를 통해 PECVD 챔버 내부로 분사되는 단계를 포함하여 이루어진다. In addition, a method of depositing a silicon oxide film using a PECVD apparatus using a gas separation shower head according to the present invention for achieving the above technical problem comprises the steps of (a) heating the substrate to a predetermined temperature; (b) the inside of the PECVD chamber is pressurized and maintained at a predetermined pressure; (c) supplying a first gas and a second gas from the first gas supply part and the second gas supply part to the gas separation shower head; (d) applying RF power to the gas separation module of the gas separation shower head to excite the first gas and the second gas; And (e) mixing the excited first gas and the second gas between the gas separation module and the gas injection module of the gas separation shower head and spraying the mixed gas of the gas injection module into the PECVD chamber. It is done by

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.

본 발명에서는 본 발명의 출원인에 의해 대한민국특허청에 출원되고, 아직 공개되지 않은 가스분리형의 다수의 공동 전극을 이용한 샤워헤드(출원번호: 10-2006-5890, 2006.01.19)를 이용한다.In the present invention, a shower head (application number: 10-2006-5890, 2006.01.19), which is filed in the Korean Patent Office by the applicant of the present invention and has not yet been disclosed, uses a plurality of gas separation type common electrodes.

도 1은 본 발명에 이용되는 가스분리형 샤워헤드(100)를 개략적으로 나타낸 것으로, 크게 가스공급모듈(110), 가스분리모듈(120), 가스분사모듈(140), 그리고 절연링(150)으로 구성된다.Figure 1 schematically shows a gas separation shower head 100 used in the present invention, largely the gas supply module 110, gas separation module 120, gas injection module 140, and the insulating ring 150 It is composed.

제1 가스(A)와 제2 가스(B)가 분리되어 공급되는 가스공급모듈(110)은 외부 공간(110a)과 내부 공간(110b)으로 구성되며, 제1 가스(A)는 외부 공간(110a)으로, 제2 가스(B)는 내부 공간(110b)으로 격리되어 공급된다.The gas supply module 110 in which the first gas A and the second gas B are supplied separately is composed of an external space 110a and an internal space 110b, and the first gas A is an external space ( To 110a, the second gas B is supplied insulated into the internal space 110b.

각 가스가 제공되어 분산되는 공간인 가스분리모듈(120)은 가스공급모듈(110) 하부에 위치하며, 공급된 제1 가스(A)와 제2 가스(B) 중 제1 가스(A)를 제 공하는 하나의 공간으로 된 제1 영역(120a)과 제2 가스(B)를 제공하는 여러 공간으로 된 제2 영역(120b)을 구비한다. 그리고, 제2 영역(120b)은 제1 영역(120a)의 하부에 제1 영역(120a)과 분리되어 있으며, 제2 영역(120b) 내부에 가스분배판(120c)에 의해 제2 영역(120b)에 제공되는 제2 가스(B)가 고르게 분산된다.The gas separation module 120, which is a space in which each gas is provided and distributed, is positioned below the gas supply module 110, and the first gas A of the supplied first gas A and the second gas B may be disposed. It provides a first area 120a of one space provided and a second area 120b of various spaces for providing the second gas B. The second region 120b is separated from the first region 120a at the lower portion of the first region 120a, and the second region 120b is formed by the gas distribution plate 120c inside the second region 120b. The second gas B provided at) is evenly dispersed.

제2 영역(120b) 하부 끝단에는 다수의 제2 분출구(130b)와 다수의 제2 분출구(130b)를 둘러싸는 공간에 제1 분출구(130a)가 형성되어 있다.The first jet port 130a is formed at a lower end of the second region 120b in a space surrounding the plurality of second jet holes 130b and the plurality of second jet holes 130b.

가스분사모듈(140)은 가스분리모듈(120) 하부에 위치하며 다수의 홀(hole)을 구비하며, 다수의 홀 내부에 형성되는 혼합 분사구(145)를 구비한다.The gas injection module 140 is disposed below the gas separation module 120 and includes a plurality of holes, and includes a mixing injection hole 145 formed in the plurality of holes.

절연체 재질의 절연링(150)은 가스분리모듈(120)과 가스분사모듈(140)의 사이에, 구체적으로는 가스분리모듈(120)과 가스분사모듈(140)의 사이의 높이에서 가스분리형 샤워헤드(100)의 외곽 부분을 둘러싸도록 위치하여 플라즈마가 인가되는 가스분리모듈(120)과 접지되는 가스분사모듈(140)을 전기적으로 절연한다. 이에 따라 가스분리형 샤워헤드 체결시 가스분리모듈(120), 절연링(150), 가스분사모듈(140)이 순차적으로 체결된다.The insulating ring 150 of the insulator material is separated from the gas separation module 120 and the gas injection module 140 at a height between the gas separation module 120 and the gas injection module 140. It is positioned to surround the outer portion of the head 100 to electrically insulate the gas separation module 120 to which the plasma is applied and the gas injection module 140 to be grounded. Accordingly, when the gas separation type shower head is fastened, the gas separation module 120, the insulation ring 150, and the gas injection module 140 are sequentially fastened.

가스분리형 샤워헤드(100)에서의 제1 가스(A) 및 제2 가스(B)의 흐름은 다음과 같다.The flow of the first gas (A) and the second gas (B) in the gas separation shower head 100 is as follows.

제1 가스(A)는 가스분리형 샤워헤드의 가스공급모듈(110)의 외부 공간(110a)으로 공급되어 가스분리모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과하여 복수의 제1 분출구(130a)를 통하여 가스분사모듈(140)의 혼합분사구(145)로 분사된다. 제2 가스(B)는 가스분리형 샤워헤드의 가스공급모듈(110)의 내부 공간(110b)으로 공급되어 가 스분리모듈(120)의 복수의 제2 영역(120b)을 통과하여 복수의 제2 분출구(130b)를 통하여 가스분사모듈(140)의 혼합분사구(145)로 분사된다.The first gas A is supplied to the external space 110a of the gas supply module 110 of the gas separation shower head and passes through the first region 120a of the gas separation module 120 to provide a plurality of first jet holes 130a. Inject through the mixture injection port 145 of the gas injection module 140. The second gas B is supplied to the internal space 110b of the gas supply module 110 of the gas separation shower head and passes through the plurality of second regions 120b of the gas separation module 120 to provide a plurality of second gases. It is injected into the mixed jet port 145 of the gas injection module 140 through the jet port 130b.

본 발명에서는 복수의 제2 분출구(130b)의 길이가 2mm 내지 5mm 정도로 매우 짧게 형성되어 혼합분사구(145)에서 이전의 공간 즉, 가스분리모듈(120)과 가스분사모듈(140) 사이의 공간에서 비로소 여기된 제1 가스(A)와 제2 가스(B)가 혼합되어 혼합분사구(145)를 통하여 PECVD 챔버 내부로 분사된다.In the present invention, the length of the plurality of second jet holes (130b) is formed very short, such as 2mm to 5mm in the previous space in the mixing nozzle 145, that is, in the space between the gas separation module 120 and gas injection module 140 Finally, the excited first gas A and the second gas B are mixed and injected into the PECVD chamber through the mixing nozzle 145.

도 2는 본 발명에 의한 실리콘 산화막 증착을 위한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치의 일실시예를 개략적으로 나타낸 것으로, 가스분리형 샤워헤드(100), 제1 가스 공급부(210), 제2 가스 공급부(220) 및 파워 인가부(300)로 구성된다.Figure 2 schematically shows an embodiment of a PECVD apparatus using a gas separation shower head for depositing a silicon oxide film according to the present invention, the gas separation shower head 100, the first gas supply unit 210, the second gas supply unit And a power applying unit 300.

제1 가스 공급부(210)는 제1 가스(A)를 공급하고, 제2 가스 공급부(220)는 제2 가스(B)를 공급한다. 여기서 제1 가스 공급부(210) 및 제2 가스 공급부(220)는 제1 가스(A) 및 제2 가스(B) 각각의 유량을 제어할 수 있는 유량 제어기(기체의 경우에는 MFC, 액체 TEOS의 경우 LMFC)가 다수 포함하고 있다.The first gas supply unit 210 supplies the first gas A, and the second gas supply unit 220 supplies the second gas B. Here, the first gas supply unit 210 and the second gas supply unit 220 may control a flow rate of each of the first gas A and the second gas B (in the case of gas, MFC, liquid TEOS LMFC).

가스분리형 샤워헤드(100)는 상술한 바와 같이, 제1 가스 공급부(210)로부터 공급되는 제1 가스와 제2 가스 공급부(220)로부터 공급되는 제2 가스가 각각 분리되어 공급되는 가스공급모듈(110)과, 공급된 제1, 제2 가스를 분리하여 제공하는 가스분리모듈(120)과, 내부에 혼합 분사구(145)가 형성되어 있는 가스분사모듈(140)과, 가스분리모듈(120)과 가스분사모듈(140) 사이를 전기적으로 절연하는 절연링(150)을 구비한다.As described above, the gas separation shower head 100 includes a gas supply module in which the first gas supplied from the first gas supply unit 210 and the second gas supplied from the second gas supply unit 220 are separately supplied. 110, a gas separation module 120 for separating and providing the supplied first and second gases, a gas injection module 140 having a mixing nozzle 145 formed therein, and a gas separation module 120. And an insulating ring 150 that electrically insulates between the gas injection module 140.

파워 인가부(300)는 가스분리형 샤워헤드(100)의 가스분리모듈(140)에 소정의 파워를 인가한다. 파워는 실리콘 산화막 증착을 위하여 일반적으로 이용되는 RF 파워가 바람직하다.The power applying unit 300 applies predetermined power to the gas separation module 140 of the gas separation shower head 100. The power is preferably RF power which is generally used for silicon oxide film deposition.

TEOS 기반의 실리콘 산화막을 증착하기 위하여 TEOS와 산소 가스의 공급이 필요하게 되는데, TEOS는 소정의 TEOS 공급원으로부터 액상의 TEOS가 공급되어 소정의 기화기(vaporizer)에 의해 기화되고 이송 가스인 헬륨 가스에 의해 이송되어 공급되고, 산소 가스는 소정의 산소 공급원으로부터 직접 공급된다.In order to deposit TEOS-based silicon oxide, TEOS and oxygen gas are required to be supplied. TEOS is supplied with liquid TEOS from a predetermined TEOS source, vaporized by a predetermined vaporizer, and helium gas, which is a transfer gas. It is conveyed and supplied, and oxygen gas is supplied directly from a predetermined oxygen supply source.

TEOS 기반의 실리콘 산화막을 증착하기 위한 가스로 제1 가스(A)는 헬륨에 의해 이송되는 기화된 TEOS이고, 제2 가스(B)는 산소 가스가 될 수 있다. 또한 반대로 제1 가스(A)가 산소 가스이고, 제2 가스(B)가 TEOS일 수도 있다. The gas for depositing a TEOS-based silicon oxide film may be a vaporized TEOS carried by helium, and the second gas B may be an oxygen gas. In contrast, the first gas A may be an oxygen gas, and the second gas B may be TEOS.

도 2에서는 가스분리형 샤워헤드에 TEOS와 산소 가스가 분리되어 공급되므로, 가스분리모듈(120)과 가스분사모듈(140) 사이의 공간에서 비로소 두 가스는 여기된 상태에서 혼합된다.In FIG. 2, since the TEOS and the oxygen gas are separately supplied to the gas separation shower head, the two gases are mixed in the excited state in the space between the gas separation module 120 and the gas injection module 140.

도 3은 본 발명에 의한 TEOS 기반의 실리콘 산화막 증착을 위한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치의 다른 일실시예를 나타낸 것으로, 제1 가스(A)가 헬륨에 의해 이송되는 기화된 TEOS와 산소가스가 혼합된 혼합 가스이고, 제2 가스(B)는 헬륨 등의 불활성 가스 또는 산소 가스이다. 이때, 제1 가스에 혼합된 산소가스와 제2 가스로 공급되는 산소 가스의 총 유량은 실리콘 산화막의 증착에 요구되는 산소 유량과 같다. 이와는 반대로 제1 가스(A)가 산소가스 또는 불활성 가스이고, 제2 가스가 혼합 가스일 수도 있다.Figure 3 shows another embodiment of the PECVD apparatus using a gas separation shower head for the deposition of TEOS-based silicon oxide film according to the present invention, the first gas (A) is vaporized TEOS and oxygen gas transported by helium Is a mixed gas, and the second gas B is an inert gas such as helium or an oxygen gas. At this time, the total flow rate of the oxygen gas mixed with the first gas and the oxygen gas supplied to the second gas is equal to the oxygen flow rate required for deposition of the silicon oxide film. In contrast, the first gas A may be an oxygen gas or an inert gas, and the second gas may be a mixed gas.

도 3의 경우는 TEOS와 산소가 가스분리형 샤워헤드(100)로 공급되기 전에 미리 혼합되어 제1 가스(A) 또는 제2 가스(B)가 되어 가스분리형 샤워헤드(100)의 가스공급모듈(110)의 외부 공간(110a) 또는 내부 공간(110b) 중 어느 하나의 공간으로 공급된다. 불활성 가스는 다른 하나의 공간으로 공급된다.In the case of FIG. 3, before the TEOS and the oxygen are supplied to the gas separation shower head 100, they are mixed in advance to become the first gas A or the second gas B, thereby providing a gas supply module of the gas separation shower head 100 ( It is supplied to any one of the external space 110a or the internal space 110b of the 110. Inert gas is supplied to the other space.

도 4는 본 발명에 의한 PECVD 장치를 이용하여 실리콘 산화막 증착하는 방법을 나타내는 것으로서, 기판 가열 단계(S10), 가압 및 유지 단계(S20), 가스 공급 단계(S30), 파워 인가 단계(S40) 및 가스 분사 단계(S50)로 구성된다.4 shows a method of depositing a silicon oxide film using a PECVD apparatus according to the present invention, wherein a substrate heating step S10, a pressing and holding step S20, a gas supply step S30, a power applying step S40 and It consists of a gas injection step (S50).

기판 가열 단계(S10)는 200℃ 내지 500℃ 정도의 온도로 기판이 가열된다.In the substrate heating step S10, the substrate is heated to a temperature of about 200 ° C. to 500 ° C.

가압 및 유지 단계(S20)에서는 PECVD 챔버 내부가 1 torr에서 50 torr 범위의 공정 압력으로 가압 및 유지된다.In the pressurizing and maintaining step (S20), the inside of the PECVD chamber is pressurized and maintained at a process pressure ranging from 1 torr to 50 torr.

가스 공급 단계(S30)에서는 제1 가스 공급부(210) 및 제2 가스 공급부(220)로부터 가스분리형 샤워헤드(100)의 가스공급모듈(110)의 내부 공간(110a) 및 외부 공간(110b)으로 제1 가스(A) 및 제2 가스(B)가 공급된다.In the gas supply step (S30), the first gas supply unit 210 and the second gas supply unit 220 are connected to the internal space 110a and the external space 110b of the gas supply module 110 of the gas separation shower head 100. The first gas A and the second gas B are supplied.

여기서 하나의 예로, 제1 가스(A)는 헬륨 가스에 의해 이송되는 기화된 TEOS이고, 제2 가스(B)는 산소 가스가 될 수 있으며, 그 반대가 될 수도 있다.As an example here, the first gas A is vaporized TEOS carried by helium gas, and the second gas B may be oxygen gas, and vice versa.

또한, 다른 하나의 예로, 제1 가스(A)는 헬륨 가스에 의해 이송되는 기화된 TEOS와 산소 가스가 혼합된 혼합 가스이고, 제2 가스(B)는 산소 가스 또는 불활성 가스가 될 수 있으며, 그 반대가 될 수도 있다. In another example, the first gas A may be a mixed gas of oxygenated TEOS and oxygen gas carried by the helium gas, and the second gas B may be an oxygen gas or an inert gas. The opposite can also be true.

전자는 TEOS와 산소가 가스분리형 샤워헤드(100)의 가스공급모듈(110)의 외부 공간(110a) 및 내부 공간(110b)에 각각 분리되어 공급되어 가스분리모듈(120)과 가스분사모듈(140) 사이의 공간에서 비로소 혼합되는 경우이고, 후자의 경우는 TEOS와 산소가 가스분리형 샤워헤드(100)로 공급되기 전에 미리 공급된 경우이다. 따라서 후자의 경우에는 혼합 가스가 공급되는 공간 이외의 공간에 역류 방지를 위한 산소 가스 또는 불활성 가스의 공급이 필요하게 된다.The former is supplied separately from the external space (110a) and the internal space (110b) of the gas supply module 110 of the gas separation shower head 100, the TEOS and the oxygen separation module 120 and the gas injection module 140 The first case is the case where the mixture is mixed in the space between the first and second cases, and the latter case is pre-supplied before being supplied to the gas separation shower head 100. Therefore, in the latter case, it is necessary to supply oxygen gas or inert gas to prevent backflow in a space other than the space where the mixed gas is supplied.

파워 인가 단계(S40)에서는 가스분리형 샤워헤드(100)의 가스분리모듈(120)에 파워 인가부(300)로부터 RF 파워가 인가되어 제1 가스(A) 및 제2 가스(B)가 여기된다. 여기서 가스분리모듈(140)은 전극(Cathode) 역할을 하게 된다. 반면 가스분사모듈(140)은 그라운드(Ground) 역할을 하게 된다.In the power applying step (S40), RF power is applied from the power applying unit 300 to the gas separation module 120 of the gas separation shower head 100 to excite the first gas A and the second gas B. . Here, the gas separation module 140 serves as an electrode. On the other hand, the gas injection module 140 serves as a ground.

가스 분사 단계(S50)에서는 가스분리형 샤워헤드(100)의 가스분리모듈(120)과 가스분사모듈(140)의 사이에서 여기된 제1 가스(A) 및 제2 가스(B)가 혼합되어 가스분사모듈(140)의 혼합분사구(145)를 통하여 분사된다.In the gas injection step S50, the first gas A and the second gas B that are excited between the gas separation module 120 and the gas injection module 140 of the gas separation shower head 100 are mixed to form a gas. It is injected through the mixed injection port 145 of the injection module 140.

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 의한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치를 이용한 실리콘 산화막 증착 방법은 반도체 소자제작에 있어 OCS(One Cylinder Stack), ILD(Inter Layer Dielectric), IMD(Inter Metal Dielectric) 등의 공정에 이용되는 TEOS 기반의 산화막 형성을 위하여 샤워헤드 내에서 혼합가스를 여기시킴으로써 기판에 직접적인 플라즈마 접촉을 억제하여 플라즈마에 의한 기판 손상을 최소화할 수 있다.As described above, the silicon oxide film deposition method using the PECVD apparatus using the gas separation shower head according to the present invention is one cylinder stack (OCS), Inter Layer Dielectric (ILD), Inter Metal Dielectric (IMD), etc. Excitation of the mixed gas in the shower head to form the TEOS-based oxide film used in the process of inhibiting direct plasma contact with the substrate can minimize substrate damage by the plasma.

Claims (10)

실리콘 산화막 증착을 위한 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치에 있어서, In a PECVD apparatus using a gas separation shower head for the deposition of silicon oxide, 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부;A first gas supply unit supplying a first gas; 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부;A second gas supply unit supplying a second gas; 상기 제1 가스 공급부로부터 공급되는 제1 가스와 상기 제2 가스 공급부로부터 공급되는 제2 가스가 각각 분리되어 공급되는 가스공급모듈과, 상기 공급된 제1, 제2 가스를 분리하여 제공하는 가스분리모듈과, 내부에 혼합 분사구가 형성되어 있는 가스분사모듈과, 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈 사이에 위치하여 상기 가스분리모듈과 가스분사모듈을 전기적으로 절연하는 절연링을 구비하는 가스분리형 샤워헤드; 및Gas separation module for separating the first gas supplied from the first gas supply unit and the second gas supplied from the second gas supply unit and supplied separately, and the supplied first and second gas separated A gas separation shower having a module, a gas injection module having a mixing nozzle formed therein, and an insulating ring positioned between the gas separation module and the gas injection module to electrically insulate the gas separation module from the gas injection module. head; And 상기 가스분리모듈에 RF 파워를 인가하는 파워 인가부;를 포함하고,And a power applying unit configured to apply RF power to the gas separation module. 상기 제1 가스 및 제2 가스는 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈 사이에서 여기된 상태로 혼합되는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치.And the first gas and the second gas are mixed in the excited state between the gas separation module and the gas injection module. 제1항에 있어서, 상기 가스분리형 샤워헤드는The method of claim 1, wherein the gas separation shower head 서로 격리된 내부 공간 및 외부 공간을 구비하며, 상기 제1 가스와 제2 가스가 격리되어 공급되는 가스공급모듈;A gas supply module having an inner space and an outer space separated from each other, and supplied with the first gas and the second gas separated from each other; 상기 가스공급모듈 하부에 위치하며, 상기 가스공급모듈의 외부 공간으로 공급된 가스가 분산되는 하나의 공간으로 된 제1 영역과 상기 가스공급모듈의 내부 공간으로 공급된 가스가 분산되는 여러 공간으로 된 제2 영역을 구비하되, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 하부에 상기 제1 영역과 분리되어 있으며, 상기 제2 영역 내부에 가스분배판에 의해 제2 영역으로 공급된 가스가 고르게 분산되고, 상기 제2 영역 하부 끝단에는 다수의 제2 분출구와 상기 다수의 제2 분출구를 둘러싸는 공간에 제1 분출구가 형성되어 있는 가스분리모듈; 및Located in the lower part of the gas supply module, the first area of the gas supply module is divided into a space where the gas supplied to the outer space of the gas distribution module and the gas supplied to the internal space of the gas supply module is dispersed And a second area, wherein the second area is separated from the first area under the first area, and the gas supplied to the second area by the gas distribution plate is uniformly dispersed in the second area. A gas separation module having a first jet hole formed in a space surrounding the plurality of second jet holes and the plurality of second jet holes at a lower end of the second region; And 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈사이에 위치하여 상기 가스분리모듈과 상기 가스분사모듈을 전기적으로 절연하는 절연링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치.And an insulation ring positioned between the gas separation module and the gas injection module to electrically insulate the gas separation module from the gas injection module. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 가스는 헬륨에 의해 이송되는 기화된 TEOS이고, The first gas is vaporized TEOS carried by helium, 상기 제2 가스는 산소 가스인 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치.PECVD apparatus using a gas separation shower head, characterized in that the second gas is oxygen gas. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 가스는 헬륨에 의해 이송되는 기화된 TEOS와 산소 가스가 혼합된 혼합 가스이고, The first gas is a mixed gas of a mixture of vaporized TEOS and oxygen gas carried by helium, 상기 제2 가스는 산소 가스 또는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치.The second gas is a PECVD apparatus using a gas separation shower head, characterized in that the oxygen gas or inert gas. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스 공급부 및 제2 가스 공급부는The gas supply unit of claim 1, wherein the first gas supply unit and the second gas supply unit are formed. 상기 제1, 제2 가스 각각의 유량을 제어할 수 있는 유량 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스분리형 샤워헤드를 이용한 PECVD 장치.And a flow rate controller capable of controlling the flow rate of each of the first and second gases. 제1항 내지 제5항 중에서 어느 하나의 항에 기재된 PECVD 장치를 이용하여 실리콘 산화막을 증착하는 방법에 있어서,In the method of depositing a silicon oxide film using the PECVD apparatus as described in any one of Claims 1-5, (a)소정의 온도로 기판이 가열되는 단계;(a) heating the substrate to a predetermined temperature; (b)PECVD 챔버 내부가 소정의 압력으로 가압 및 유지되는 단계;(b) the inside of the PECVD chamber is pressurized and maintained at a predetermined pressure; (c)상기 제1 가스 공급부 및 제2 가스 공급부로부터 상기 가스분리형 샤워헤드로 제1 가스 및 제2 가스가 공급되는 단계;(c) supplying a first gas and a second gas from the first gas supply part and the second gas supply part to the gas separation shower head; (d)상기 가스분리형 샤워헤드의 가스분리모듈에 RF 파워가 인가되어 상기 제1 가스 및 제2 가스가 여기되는 단계; 및(d) applying RF power to the gas separation module of the gas separation shower head to excite the first gas and the second gas; And (e)상기 가스분리형 샤워헤드의 가스분리모듈과 가스분사모듈 사이에서 상기 여기된 제1 가스 및 제2 가스가 혼합되어 상기 가스분사모듈의 혼합분사구를 통해 PECVD 챔버 내부로 분사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 증착방법.(e) mixing the excited first gas and the second gas between the gas separation module and the gas injection module of the gas separation shower head and spraying the gas into the PECVD chamber through the mixing injection port of the gas injection module; Silicon oxide film deposition method, characterized in that. 제6항에 있어서, 상기 (a)단계는The method of claim 6, wherein step (a) 200℃에서 500℃ 범위의 공정 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 증착 방법.Silicon oxide film deposition method, characterized in that at a process temperature in the range of 200 ℃ to 500 ℃. 제6항에 있어서, 상기 (b)단계는The method of claim 6, wherein step (b) 1 torr에서 50 torr 범위의 공정 압력에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 증착 방법.Method for depositing a silicon oxide film, characterized in that at a process pressure ranging from 1 torr to 50 torr. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1 가스는 헬륨에 의해 이송되는 기화된 TEOS이고, The first gas is vaporized TEOS carried by helium, 상기 제2 가스는 산소 가스인 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 증착 방법.And the second gas is oxygen gas. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제1 가스는 헬륨에 의해 이송되는 기화된 TEOS와 산소 가스가 혼합된 혼합 가스이고, The first gas is a mixed gas of a mixture of vaporized TEOS and oxygen gas carried by helium, 상기 제2 가스는 산소 가스 또는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 증착 방법.And the second gas is an oxygen gas or an inert gas.
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