KR101030997B1 - Deposition apparatus and method of gap filling using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A deposition apparatus and a method of gap filling using the same are provided to allow a gap fill insulating film to be more dense by using a curing gas which is excited as plasma and curing the gap fill insulating layer with in situ. CONSTITUTION: A reaction chamber(100) has a reaction space therein. A processing gas supply unit(200) supplies a plurality of process gases to the reaction chamber. A plasma generator(190) excites at least one of the plural process gases to generate radical. A shower head(120) discharges at least one of the radical and the process gases into the reaction chamber through different paths. A radical guide unit(130) supplies radical into the reaction chamber through the shower head.

Description

증착 장치 및 이를 이용한 갭필 방법{Deposition apparatus and method of gap filling using the same}Deposition apparatus and method of gap filling using the same

본 발명은 증착 장치 및 이를 이용한 갭필 방법에 관한 것으로, 특히 소오스 가스와 반응 가스 라디컬을 이용하여 유동성 절연막을 증착하고 인시투로 큐어링(curing)할 수 있는 증착 장치 및 이를 이용한 갭필 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a deposition apparatus and a gapfill method using the same, and more particularly, to a deposition apparatus capable of depositing and curing a fluid insulating film using source gas and reactive gas radicals and curing in situ, and a gapfill method using the same. will be.

반도체 소자의 집적도가 향상됨에 따라 반도체 소자의 구성 요소들의 선폭과 간격이 점차 미세해지고 있다. 예를들어 반도체 소자를 구성하는 금속 배선의 선폭과 간격이 점차 미세해지고 있으며, 소자 분리막 또한 폭 및 간격이 점차 미세해지고 있다. 따라서, 소자 분리막의 경우 종래의 LOCOS(LOCal Oxidation Silicon) 공정 대신에 반도체 기판에 좁고 깊은 트렌치(trench)를 형성한 후 이를 절연 물질로 갭필(gap fill)하는 STI(Shallow Trench Isolation) 기술이 주로 사용되고 있다.As the degree of integration of semiconductor devices is improved, the line widths and spacing of the components of the semiconductor devices are gradually getting smaller. For example, the line width and spacing of the metal wirings constituting the semiconductor device are gradually becoming finer, and the device isolation film is also increasingly finer in width and spacing. Therefore, instead of the conventional LOCOS (LOCal Oxidation Silicon) process, a shallow trench isolation (STI) technique is used in which a narrow and deep trench is formed in a semiconductor substrate and then gap-filled with an insulating material. have.

소자 분리막을 형성하기 위한 트렌치 또는 금속 배선 사이 등의 갭필 공정은 갭필 공간의 바닥면에서부터 순차적으로 절연막이 증착되어 갭필 공간이 완전히 갭 필되어야 한다. 그러나, 갭필 공간의 바닥면 뿐만 아니라 입구나 측벽에도 동시에 절연막이 증착됨으로써 발생하는 오버행(overhang) 현상 때문에 갭필 공간이 완전히 갭필되기 이전에 이들의 상부가 막혀 갭필 공간 내부에 보이드(void)가 발생된다. 이러한 보이드는 갭필 공간의 종횡비(aspect ratio)가 커질수록 빈번하게 발생되고, 또한 보이드는 소자의 특성을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 갭필 공정에서는 보이드의 발생을 억제하는 것이 중요한 공정 목표 중의 하나라고 할 수 있다.In the gap fill process, such as between trenches or metal wires, for forming an isolation layer, an insulating film is sequentially deposited from the bottom surface of the gap fill space so that the gap fill space is completely gap filled. However, due to an overhang phenomenon caused by the deposition of an insulating film at the entrance or sidewall as well as the bottom surface of the gapfill space, an upper portion thereof is blocked before the gapfill space is completely gapfilled, and voids are generated in the gapfill space. . Such voids are frequently generated as the aspect ratio of the gap fill space increases, and also causes voids to degrade the characteristics of the device. Therefore, it can be said that suppressing the generation of voids in the gap fill process is one of important process goals.

이러한 갭필 공정은 일종의 증착 공정이기 때문에 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법을 주로 이용한다. 그러나, 소자 사이의 간격이 좁아질수록, 특히 40㎚ 이하의 반도체 소자에서는 패턴 사이의 간격이 더욱 좁아져 CVD 방법을 이용한 갭필 능력에 한계가 있기 때문에 오버행 및 보이드의 문제가 계속 발생된다.Since the gap fill process is a kind of deposition process, chemical vapor deposition (CVD) is mainly used. However, the narrower the spacing between the devices, the narrower the spacing between the patterns, especially in semiconductor devices of 40 nm or less, and the gap fill capability using the CVD method is a problem, causing overhang and void problems.

또한, SOG(Spin On Glass)막 또는 SOD(Spin On Dielectirc)막 등의 유동성 절연막을 형성한 후 경화하여 갭필 절연막을 형성하는 방법이 이용되고 있다. 그러나, SOG막 또는 SOD막 등의 유동성 절연막은 표면 이동성이 좋지 않기 때문에 좁은 영역에서는 트렌치의 측면에 잘 증착되지 않게 된다. 따라서, 이후 경화 공정을 실시하여도 보이드 등이 발생될 수 있다.In addition, a method of forming a gap fill insulating film by forming a fluid insulating film such as a spin on glass (SOG) film or a spin on dielectir (SOD) film and curing the same is used. However, fluid insulating films, such as SOG films and SOD films, do not have good surface mobility, so that they are hardly deposited on the side of the trench in a narrow region. Therefore, voids may be generated even after the curing process.

본 발명은 미세화된 패턴 사이에도 보이드 등이 발생되지 않도록 갭필 절연막을 증착할 수 있는 증착 장치 및 이를 이용한 갭필 방법을 제공한다.The present invention provides a deposition apparatus capable of depositing a gapfill insulating film such that voids do not occur even between a micronized pattern and a gapfill method using the same.

본 발명은 유동성 갭필 절연막을 직접 또는 간접 플라즈마 CVD 방식으로 형성하고, 갭필 절연막의 표면 이동도를 향상시켜 갭필 절연막의 갭필 능률을 향상시킬 수 있는 증착 장치 및 이를 이용한 갭필 방법을 제공한다.The present invention provides a vapor deposition apparatus and a gapfill method using the same, which form a flowable gapfill insulating film by a direct or indirect plasma CVD method, and improve the gap fill efficiency of the gapfill insulating film by improving the surface mobility of the gapfill insulating film.

본 발명의 일 양태에 따른 증착 장치는 반응 공간이 마련된 반응 챔버; 상기 반응 챔버로 복수의 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부; 상기 복수의 공정 가스중 적어도 어느 하나를 여기시켜 라디컬을 생성하기 위한 플라즈마 발생부; 및 상기 라디컬과 상기 공정 가스의 적어도 어느 하나를 서로 다른 경로를 통해 상기 반응 챔버 내부로 분사하는 샤워헤드를 포함한다.Deposition apparatus according to an aspect of the present invention comprises a reaction chamber provided with a reaction space; A process gas supply unit supplying a plurality of process gases to the reaction chamber; A plasma generator for generating radicals by exciting at least one of the plurality of process gases; And a showerhead injecting at least one of the radical and the process gas into the reaction chamber through different paths.

상기 공정 가스 공급부는 소오스 가스 및 반응 가스를 공급하는 소오스 공급부 및 반응 가스 공급부, 상기 큐어링 가스를 공급하는 큐어링 가스 공급부 및 클린 가스를 공급하는 클린 가스 공급부를 포함한다.The process gas supply unit includes a source supply unit and a reaction gas supply unit supplying a source gas and a reactant gas, a curing gas supply unit supplying the curing gas, and a clean gas supply unit supplying a clean gas.

상기 반응 챔버와 상기 반응 가스 공급부, 큐어링 가스 공급부 및 클린 가스 공급부를 연결하는 챔버 리드를 더 포함한다.The chamber lid may further include a chamber lead connecting the reaction chamber with the reaction gas supply part, the curing gas supply part, and the clean gas supply part.

상기 챔버 리드는 상부가 상기 공정 가스 공급부와 연결된 인젝터; 상기 인 젝터 하단에 연결된 배플; 및 상기 인젝터 및 배플을 내부에 수용하며 상기 반응 챔버와 결합되는 연결체를 포함한다.The chamber lid may include an injector having an upper portion connected to the process gas supply part; A baffle connected to the bottom of the injector; And a connector configured to receive the injector and the baffle therein and to be coupled with the reaction chamber.

상기 플라즈마 발생부는 상기 연결체 내의 상기 인젝터 근방에 마련되어 상기 반응 가스를 여기시켜 반응 가스 라디컬을 생성하는 제 1 플라즈마 발생부를 포함한다.The plasma generating unit includes a first plasma generating unit provided near the injector in the connecting body to excite the reactive gas to generate a reactive gas radical.

상기 샤워헤드는 상기 반응 가스 라디컬과 상기 소오스 가스를 서로 다른 경로로 유입한다.The shower head introduces the reaction gas radical and the source gas into different paths.

상기 샤워헤드는 중앙부의 상부가 개방되고 하부가 적어도 일부 개방되며, 내부의 적어도 일 영역에 공간이 마련된 몸체; 상기 몸체의 일 영역에 마련된 단턱부; 상기 몸체의 중앙부 하단에 형성된 복수의 제 1 분사홀; 및 상기 몸체의 중앙부 내측벽에 형성된 복수의 제 2 분사홀을 포함한다.The shower head may include: a body having an upper portion of a central portion thereof open and a lower portion thereof at least partially opened, and having a space provided in at least one region therein; A stepped portion provided in one region of the body; A plurality of first injection holes formed at a lower end of a central portion of the body; And a plurality of second injection holes formed in the inner wall of the central portion of the body.

상기 샤워헤드의 상기 단턱부 상에 안착되는 라디컬 유도부를 더 포함한다.The apparatus further includes a radical induction part seated on the stepped part of the showerhead.

상기 라디컬 유도부는 복수의 제 1 배출홀이 형성된 판; 상기 제 1 배출홀에 대응하여 하부로 돌출된 복수의 제 2 배출홀; 및 상기 판의 가장자리에 마련된 안착부를 포함하며, 상기 안착부가 상기 샤워헤드의 단턱부에 안착된다.The radical induction unit is formed with a plurality of first discharge hole plate; A plurality of second discharge holes protruding downwardly corresponding to the first discharge holes; And a seating portion provided at an edge of the plate, wherein the seating portion is seated on the stepped portion of the shower head.

상기 소오스 가스는 상기 샤워헤드의 몸체로 공급되고 제 2 분사홀 및 제 1 분사홀의 일부를 통해 하부로 분사되며, 상기 반응 가스 라디컬은 상기 라디컬 유도부 및 상기 샤워헤드의 제 1 분사홀의 다른 일부를 통해 하부로 분사된다.The source gas is supplied to the body of the shower head and is injected downward through a portion of the second injection hole and the first injection hole, and the reactive gas radical is different from the radical induction part and the first injection hole of the shower head. Sprayed downward through.

상기 플라즈마 발생부는 상기 반응 챔버 상에 마련되어 상기 큐어링 가스를 여기시키는 제 2 플라즈마 발생부; 및 상기 클린 가스 공급부 상에 마련되어 상기 클린 가스를 여기시키는 제 3 플라즈마 발생부를 더 포함한다.A second plasma generation unit provided on the reaction chamber to excite the curing gas; And a third plasma generation unit provided on the clean gas supply unit to excite the clean gas.

상기 플라즈마 발생부는 상기 반응 가스 공급부 상에 마련되어 상기 반응 가스를 여기시키는 제 1 플라즈마 발생부; 상기 반응 챔버 상에 마련되어 상기 큐어링 가스를 여기시키는 제 2 플라즈마 발생부; 및 상기 클린 가스 공급부 상에 마련되어 상기 클린 가스를 여기시키는 제 3 플라즈마 발생부를 포함한다.The plasma generation unit is provided on the reaction gas supply unit to excite the reaction gas; A second plasma generation unit provided on the reaction chamber to excite the curing gas; And a third plasma generation unit provided on the clean gas supply unit to excite the clean gas.

본 발명의 다른 양태에 따른 갭필 방법은 복수의 패턴들이 형성된 기판이 반응 챔버 내에 제공되는 단계; 반응 가스 라디컬과 전구체 소오스를 이용하여 상기 복수의 패턴 사이에 갭필 절연막을 증착하는 단계; 및 큐어링 가스를 여기시키고, 이를 이용하여 상기 반응 챔버 내에서 갭필 절연막을 인시투로 큐어링하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a gapfill method, comprising: providing a substrate on which a plurality of patterns are formed in a reaction chamber; Depositing a gapfill insulating film between the plurality of patterns using a reactive gas radical and a precursor source; And exciting the curing gas and using the same to cure the gapfill insulating film in situ in the reaction chamber.

상기 반응 가스 라디컬 및 상기 전구체 소오스는 다른 경로로 유입되어 상기 반응 챔버 내에서 혼합된다.The reactant gas radical and the precursor source enter another path and are mixed in the reaction chamber.

상기 반응 가스 라디컬과 전구체 소오스와 동시에 식각 가스를 더 유입한다.An etching gas is further introduced at the same time as the reaction gas radical and the precursor source.

상기 갭필 절연막을 일부 증착한 후 일부 식각 가스를 공급하여 상기 갭필 절연막 증착 및 식각을 반복하여 상기 갭필 절연막을 증착한다.After partially depositing the gap fill insulating film, a portion of the etching gas is supplied to repeat the deposition and etching of the gap fill insulating film to deposit the gap fill insulating film.

상기 갭필 절연막을 일부 증착한 후 상기 큐어링 가스를 공급하여 상기 갭필 절연막 증착 및 큐어링을 반복하여 상기 갭필 절연막을 증착한다.After depositing a part of the gap fill insulating film, the curing gas is supplied, and the gap fill insulating film is repeatedly deposited and cured to deposit the gap fill insulating film.

상기 갭필 절연막 증착 및 큐어링 후 클린 가스를 여기시켜 상기 반응 챔버 내를 세정하는 단계를 더 포함한다.And cleaning the inside of the reaction chamber by exciting a clean gas after depositing and curing the gapfill insulating film.

본 발명의 또다른 양태에 따른 갭필 방법은 복수의 패턴들이 형성된 기판을 반응 챔버 내로 로딩하는 단계; 소오스 공급부로부터 전구체 소오스를 공급하고, 반응 가스 공급부로부터 반응 가스를 공급하는 동시에 상기 반응 가스 공급부에 전기장을 인가하여 상기 반응 가스의 라디컬을 생성하는 단계; 상기 반응 가스의 라디컬 및 전구체 소오스를 샤워헤드의 서로 다른 경로를 통해 상기 반응 챔버 내로 동시에 유입시켜 상기 패턴들 사이에 갭필 절연막을 증착하는 단계; 큐어링 가스 공급부로부터 큐어링 가스를 상기 반응 챔버 내로 유입하고, 상기 반응 챔버 내에 전기장을 인가하여 상기 큐어링 가스를 여기시키는 단계; 및 상기 여기된 큐어링 가스를 이용하여 상기 갭필 절연막을 큐어링하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a gapfill method includes loading a substrate having a plurality of patterns formed therein into a reaction chamber; Supplying a precursor source from a source supply, supplying a reactant gas from a reactant gas supply, and simultaneously applying an electric field to the reactant gas supply to generate radicals of the reactant gas; Simultaneously introducing radical and precursor sources of the reaction gas into the reaction chamber through different paths of a showerhead to deposit a gapfill insulating film between the patterns; Introducing a curing gas from the curing gas supply into the reaction chamber and applying an electric field in the reaction chamber to excite the curing gas; And curing the gapfill insulating film using the excited curing gas.

본 발명의 실시 예들은 반응 가스를 여기시켜 반응 가스 라디컬을 생성하고 반응 가스 라디컬과 전구체 소오스의 공급 경로가 다른 증착 장치를 이용하여 유동성 갭필 절연막을 증착하고, 큐어링 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 갭필 절연막을 큐어링하여 갭필 절연막을 치밀화한다. 또한, 갭필 절연막의 두께 또는 갭필 공간의 종횡비 등에 따라 증착 및 큐어링을 복수회 반복하거나, 증착 및 식각을 복수회 반복한 후 큐어링하거나, 증착 가스와 식각 가스를 동시에 유입하여 증착한 후 큐어링하여 갭필 절연막을 증착할 수도 있다.Embodiments of the present invention excite the reaction gas to generate a reaction gas radical, deposit a flowable gapfill insulating film using a deposition apparatus having a different supply path of the reaction gas radical and the precursor source, and excite the curing gas to the plasma state. The gap fill insulating film is cured to densify the gap fill insulating film. In addition, depending on the thickness of the gap-fill insulating film or the aspect ratio of the gap-fill space, etc., the deposition and curing may be repeated a plurality of times, or the deposition and etching may be repeated several times, followed by curing, or the deposition gas and the etching gas may be simultaneously introduced and deposited. The gap fill insulating film may be deposited.

본 발명의 실시 예들에 의하면, 반응 가스 라디컬을 이용하여 유동성 갭필 절연막을 증착하기 때문에 기판 상부에서 반응 가스 라디컬과 전구체 소오스의 화학 반응이 발생하고, 이에 따라 갭필 절연막의 표면 이동도가 높아지기 때문에 갭필 절연막의 갭필 능률이 더 향상될 수 있다. 또한, 플라즈마 상태로 여기된 큐어링 가스를 이용하여 갭필 절연막을 인시투로 큐어링함으로써 갭필 절연막을 더욱 치밀화할 수 있다. 뿐만 아니라, 동일 증착 장치에서 갭필 절연막 증착 및 큐어링을 수행하기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiments of the present invention, since the fluidized gapfill insulating film is deposited using the reactive gas radical, a chemical reaction between the reactive gas radical and the precursor source occurs on the substrate, thereby increasing the surface mobility of the gapfill insulating film. The gap fill efficiency of the gap fill insulating film can be further improved. Further, the gap fill insulating film can be further densified by curing the gap fill insulating film in-situ using a curing gas excited in the plasma state. In addition, since the gap fill insulating film deposition and curing are performed in the same deposition apparatus, productivity can be improved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역 등의 부분이 다른 부분 “상부에” 또는 “상에” 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 “바로 상부” 또는 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., may be exaggerated for clarity, and like reference numerals designate like elements. In addition, if a part such as a layer, film, area, etc. is expressed as “upper” or “on” another part, each part is different from each part as well as being “right up” or “directly above” another part. This includes the case where there is another part between parts.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치의 개략 단면도이고, 도 2 및 도 3은 각각 샤워헤드 및 라디컬 유도부의 단면도이다. 또한, 도 4는 샤워헤드와 라디컬 유도부가 결합된 상태의 횡단면도이고, 도 5는 샤워헤드와 라디컬 유도부가 결합된 상태의 라디컬 및 가스 흐름을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a deposition apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of a shower head and a radical guide part, respectively. In addition, Figure 4 is a cross-sectional view of the shower head and the radial guide portion coupled state, Figure 5 is a cross-sectional view for explaining the radical and gas flow in the shower head and the radical guide portion coupled state.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치는 내부에 반응 공간이 마련된 반응 챔버(100)와, 반응 챔버(100) 내부의 하측에 마련되어 기판(10)을 지지하는 기판 지지대(110)와, 기판 지지대(110)와 대향하는 반응 챔버(100) 내부의 상측에 마련되어 공정 가스를 분사하는 샤워헤드(120)와, 샤워헤드(120) 내에 안착되어 반응 가스 라디컬을 유도하는 라디컬 유도부(130)와, 소오스 가스, 반응 가스, 큐어링 가스 및 클린 가스 등의 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(200)와, 공정 가스 공급부(200)와 반응 챔버(100)를 연결하는 챔버 리드(180)와, 공정 가스를 선택적으로 플라즈마 상태로 여기시키기 위한 플라즈마 발생부(190)를 포함한다. 여기서, 공정 가스 공급부(200)는 액상의 전구체를 기화시켜 공급하는 소오스 가스 공급부(140)와, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(150)와, 큐어링 가스를 공급하는 큐어링 가스 공급부(160)와, 클린 가스를 공급하는 클린 가스 공급부(170)를 포함한다. 또한, 플라즈마 발생부(190)는 챔버 리드(180) 내에 마련되어 예를들어 반응 가스를 여기시켜 반응 가스 라디컬을 생성하는 제 1 플라즈마 발생부(192)와, 반응 챔버(100)에 마련되어 예를들어 큐어링 가스를 여기시키기 위한 제 2 플라즈마 발생부(194)와, 클린 가스 공급부(170) 상에 마련되어 클린 가스를 여기시키기 위한 제 3 플라즈마 발생부(196)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reaction chamber 100 having a reaction space therein, and a substrate support provided at a lower side of the reaction chamber 100 to support the substrate 10 ( 110, a showerhead 120 disposed above the inside of the reaction chamber 100 facing the substrate support 110 and spraying process gas, and a radiator seated in the showerhead 120 to induce the reaction gas radicals. A chamber connecting the curl induction unit 130, the process gas supply unit 200 for supplying process gases such as source gas, reaction gas, curing gas, and clean gas, and the process gas supply unit 200 and the reaction chamber 100. A lead 180 and a plasma generating unit 190 for selectively exciting the process gas in the plasma state. Here, the process gas supply unit 200 is a source gas supply unit 140 for vaporizing and supplying a liquid precursor, a reaction gas supply unit 150 for supplying a reaction gas, and a curing gas supply unit 160 for supplying a curing gas. ) And a clean gas supply unit 170 for supplying clean gas. In addition, the plasma generating unit 190 may be provided in the chamber lid 180, for example, in the first plasma generating unit 192 and the reaction chamber 100 to excite the reaction gas to generate reaction gas radicals. For example, a second plasma generation unit 194 for exciting the curing gas and a third plasma generation unit 196 provided on the clean gas supply unit 170 to excite the clean gas are included.

반응 챔버(100)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시킨다. 반응 챔버(100)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응부와, 대략 원형으로 반응부 상에 위치하여 반응 챔버(100)를 기밀하게 유지하는 덮개를 포함할 수 있다. 물론, 반응부 및 덮개는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를들어 기판(10) 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다.The reaction chamber 100 provides a predetermined reaction zone and keeps it airtight. The reaction chamber 100 includes a reaction part having a predetermined space, including a substantially circular flat part and a side wall part extending upwardly from the planar part, and positioned on the reaction part in a substantially circular shape to keep the reaction chamber 100 airtight. It may include a cover. Of course, the reaction unit and the cover may be manufactured in various shapes other than a circle, for example, may be manufactured in a shape corresponding to the shape of the substrate 10.

기판 지지대(110)는 반응 챔버(100)의 하부에 마련되며, 샤워 헤드(120)와 대향하는 위치에 설치된다. 기판 지지대(110)는 반응 챔버(100) 내로 유입된 기판(10)이 안착될 수 있도록 예를들어 정전척 등이 마련될 수 있다. 또한, 기판 지지대(110)는 대략 원형으로 마련될 수 있으나, 기판(10) 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있고, 기판(10)과 동일 크기로 제작될 수도 있다. 기판 지지대(110) 하부에는 기판 지지대(110)를 승하강 이동시키는 기판 승강기(111)가 마련된다. 기판 승강기(111)는 기판 지지대(110) 상에 기판(10)이 안착되면 기판 지지대(110)를 샤워헤드(120)와 근접하도록 이동시킨다. 또한, 기판 지지대(110) 내부에는 히터(미도시)가 장착될 수 있다. 히터는 소정 온도로 발열하여 기판(10)을 가열함으로써 층간 절연막이 기판(10) 상에 용이하게 증착되도록 한다. 한편, 기판 지지대(110) 내부에는 히터 이외에 냉각관(미도시)이 더 마련될 수 있다. 냉각관은 기판 지지대(110) 내부에 냉매가 순환되도록 함으로써 냉열이 기판 지지대(110)를 통해 기판(10)에 전달되어 기판(10)의 온도를 원하는 온도로 제어할 수 있다.The substrate support 110 is provided below the reaction chamber 100 and is installed at a position facing the shower head 120. The substrate support 110 may be provided with, for example, an electrostatic chuck so that the substrate 10 introduced into the reaction chamber 100 may be seated. In addition, the substrate support 110 may be provided in a substantially circular shape, but may be provided in a shape corresponding to the shape of the substrate 10, may be made larger than the substrate 10, and may have the same size as the substrate 10. It may be manufactured. A substrate lift 111 is provided below the substrate support 110 to move the substrate support 110 up and down. When the substrate 10 is seated on the substrate support 110, the substrate lift 111 moves the substrate support 110 to approach the showerhead 120. In addition, a heater (not shown) may be mounted in the substrate support 110. The heater generates heat to a predetermined temperature to heat the substrate 10 so that the interlayer insulating film is easily deposited on the substrate 10. Meanwhile, a cooling tube (not shown) may be further provided in the substrate support 110 in addition to the heater. The cooling tube allows the coolant to circulate in the substrate support 110 so that the cooling heat is transferred to the substrate 10 through the substrate support 110 to control the temperature of the substrate 10 to a desired temperature.

샤워헤드(120)는 반응 챔버(100) 내의 상부에 기판 지지대(110)와 대향하는 위치에 설치되며, 소오스 가스, 반응 가스 라디컬(radical), 큐어링 가스 및 클린 가스 등의 공정 가스를 반응 챔버(100)의 하측으로 분사한다. 또한, 샤워헤드(120) 는 대략 원형 또는 기판(10) 형상으로 제작할 수도 있고, 알루미늄 등의 도전 물질 또는 절연 물질을 이용하여 제작할 수 있다. 샤워헤드(120)가 도전 물질로 제작되는 경우 샤워헤드(120)는 용량 결합 플라즈마(Capacitive Coupled Plasma; CCP) 방식의 전극으로 이용될 수 있고, 절연 물질로 제작되는 경우 샤워헤드(120) 상에 플라즈마 발생 코일을 설치하여 유도 결합 플라즈마(Inductive Coupled Plasma; ICP) 방식으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 샤워헤드(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 중앙부의 상부가 완전히 개방되고, 중앙부의 하부가 적어도 일부 개방되도록 제작된다. 즉, 샤워헤드(120)는 중앙부의 상부가 개방되고 중앙부의 하부가 일부 개방된 몸체(122)와, 몸체(122)의 일 영역, 즉 중앙부 쪽으로 형성된 단턱부(124)와, 몸체(122)의 중앙부 하단에 형성된 복수의 제 1 분사홀(126)을 포함한다. 또한, 샤워헤드(120)의 몸체(122)는 상측이 소오스 공급부(140)와 연결되고, 몸체(122) 내부의 적어도 일부에 빈 공간이 마련되며, 몸체(122)의 내측벽 하단부에는 복수의 제 2 분사홀(128)이 형성된다. 따라서, 몸체(122)는 소오스 공급부(140)로부터 내부의 공간으로 소오스 가스를 공급받고, 복수의 제 2 분사홀(128)은 소오스 가스가 공급되는 몸체(122) 내부의 공간으로부터 소오스 가스를 분사하게 된다. 제 2 분사홀(128)을 통해 분사된 소오스 가스는 제 1 분사홀(126)을 통해 다시 하측으로 분사된다. 또한, 샤워헤드(120)는 몸체(122)의 중앙부 상측으로부터 반응 가스 라디컬, 큐어링 가스 및 클린 가스가 공급되고, 복수의 제 1 분사홀(126)을 통해 이들이 하측으로 분사된다. 즉, 반응 가스 라디컬, 큐어링 가스 및 클린 가스는 샤워헤드(120)의 중앙부로 공급되어 제 1 분사홀(126)을 통해 분사되고, 소오스 가스는 샤워헤드(120)의 가장자리로 공급되어 제 2 분사홀(128) 및 제 1 분사홀(126)을 통해 분사된다. 이때, 샤워헤드(120)의 중앙부로 공급되는 반응 가스 라디컬과 샤워헤드(120)의 가장자리로 공급되는 소오스 가스는 갭필 절연막을 증착하기 위해 동시에 유입되지만, 샤워헤드(120) 내에서 혼합되지 않고 샤워헤드(120)를 통해 분사된 후 반응 공간 내에서 혼합된다. 이는 도 4에 도시된 바와 같이 샤워헤드(120)의 중앙부로 공급되는 반응 가스 라디컬은 라디컬 유도부(130)를 통해 공급되어 라디컬 유도부(130)의 배출홀(132)과 직접 연결된 샤워헤드(120)의 일부의 제 1 분사홀(126a)을 통해 분사되고, 다른 일부의 제 1 분사홀(126b)을 통해 소오스 가스가 분사되기 때문이다.The shower head 120 is installed at a position facing the substrate support 110 at an upper portion of the reaction chamber 100 and reacts process gases such as source gas, reactive gas radical, curing gas, and clean gas. Spray to the lower side of the chamber 100. In addition, the shower head 120 may be manufactured in a substantially circular or substrate 10 shape, or may be manufactured using a conductive material such as aluminum or an insulating material. When the showerhead 120 is made of a conductive material, the showerhead 120 may be used as an electrode of a capacitive coupled plasma (CCP) method, and when the showerhead 120 is made of an insulating material, the showerhead 120 may be formed on the showerhead 120. Plasma generating coils may be installed to generate plasma in an inductive coupled plasma (ICP) method. In addition, the shower head 120 according to the present invention is manufactured such that the upper portion of the central portion is completely open, and the lower portion of the central portion is at least partially open as shown in FIG. That is, the shower head 120 has a body 122 having an upper portion of the central portion open and a portion of the lower portion of the central portion, a stepped portion 124 formed toward an area of the body 122, that is, the body portion 122, and the body 122. It includes a plurality of first injection holes 126 formed at the bottom of the central portion. In addition, the upper portion of the body 122 of the shower head 120 is connected to the source supply unit 140, an empty space is provided in at least a portion of the inside of the body 122, a plurality of the lower end of the inner wall of the body 122 The second injection hole 128 is formed. Accordingly, the body 122 receives the source gas from the source supply unit 140 into the space therein, and the plurality of second injection holes 128 injects the source gas from the space inside the body 122 to which the source gas is supplied. Done. The source gas injected through the second injection hole 128 is injected downward through the first injection hole 126. In addition, the shower head 120 is supplied with the reaction gas radical, the curing gas and the clean gas from the upper side of the central portion of the body 122, they are injected through the plurality of first injection holes 126 to the lower side. That is, the reactive gas radicals, the curing gas, and the clean gas are supplied to the center portion of the shower head 120 to be injected through the first injection hole 126, and the source gas is supplied to the edge of the shower head 120 to form the first gas. 2 is injected through the injection hole 128 and the first injection hole (126). At this time, the reactive gas radicals supplied to the center portion of the shower head 120 and the source gas supplied to the edge of the shower head 120 are introduced at the same time to deposit the gapfill insulating film, but are not mixed in the shower head 120. It is sprayed through the showerhead 120 and then mixed in the reaction space. As shown in FIG. 4, the reactive gas radicals supplied to the central portion of the shower head 120 are supplied through the radical induction part 130 to be directly connected to the discharge hole 132 of the radical induction part 130. This is because it is injected through the first injection hole 126a of a part of the 120 and the source gas is injected through the first injection hole 126b of the other part.

샤워헤드(120)의 상부가 개방된 중앙부에는 라디컬 유도부(130)가 장착된다. 라디컬 유도부(130)는 반응 가스 라디컬을 반응 챔버(100)의 반응 공간으로 유도하고 반응 가스 라디컬을 안정화시키기 위해 마련된다. 이를 위해 라디컬 유도부(130)는 세라믹 등과 같은 절연체로 제작되고, 도 3에 도시된 바와 같이 상하로 연결되어 서로 다른 직경을 갖는 복수의 제 1 및 제 2 배출홀(132 및 134)을 구비한다. 또한, 라디컬 유도부(130)는 가장자리에 안착부(136)가 마련되어 안착부(136)가 샤워헤드(120)의 단턱부(124)에 안착됨으로써 라디컬 유도부(130)가 샤워헤드(120)의 중앙부에 장착된다. 즉, 라디컬 유도부(130)는 샤워헤드(120)의 중앙부와 동일한 형상을 갖는 판에 상하를 관통하는 복수의 제 1 배출홀(132)이 형성되고, 제 1 배출홀(132)을 따라 하부로 돌출된 복수의 제 2 배출홀(134)이 형성되며, 판의 가장자리를 따라 돌출되어 안착부(136)가 마련된다. 여기서, 라디컬 유도 부(130)는 판 내에 형성된 제 1 배출홀(132)이 제 2 배출홀(134)보다 직경이 크게 형성된다. 또한, 제 2 배출홀(134)은 바람직하게는 샤워헤드(120)의 제 1 분사홀(126)과 동일한 직경으로 형성하거나, 인접한 적어도 두 제 1 분사홀(126)을 포함하지 않는 직경으로 형성한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 샤워헤드(120)의 제 1 분사홀(126)은 제 2 배출홀(134)와 연결된 제 1 분사홀의 일부(126a)와 제 2 배출홀(134)와 연결되지 않은 제 1 분사홀의 일부(126b)가 존재하게 된다. 그리고, 제 2 배출홀(134)의 길이는 샤워헤드(120)의 하단으로부터 제 2 분사홀(128)이 형성된 높이보다 길게 형성한다. 따라서, 샤워헤드(120)의 중앙부에 라디컬 유도부(130)가 장착되면 라디컬 유도부(130)의 제 2 배출홀(134)에 의해 샤워헤드(120)의 제 2 분사홀(128)이 라디컬 유도부(130)와 제 1 분사홀(126) 사이에 노출된다. 결과적으로, 샤워헤드(120)의 제 2 분사홀(128) 및 제 1 분사홀)의 일부(126b)를 통해 분사되는 소오스 가스와 샤워헤드(120)의 중앙부로 공급되어 라디컬 유도부(130)를 통해 샤워헤드(120)의 제 1 분사홀의 일부(126a)을 통해 분사되는 반응 가스 라디컬이 샤워헤드(120) 내에서 혼합되지 않게 된다. 즉, 2가지 가스가 서로 다른 경로를 통하여 기판(10)에 공급된다.The radical induction part 130 is mounted at the center of which the top of the shower head 120 is opened. The radical induction unit 130 is provided to guide the reaction gas radicals to the reaction space of the reaction chamber 100 and to stabilize the reaction gas radicals. To this end, the radical induction part 130 is made of an insulator such as a ceramic, and has a plurality of first and second discharge holes 132 and 134 connected up and down and having different diameters as shown in FIG. 3. . In addition, the radical induction part 130 is provided with a seating part 136 at the edge thereof, so that the seating part 136 is seated on the stepped part 124 of the shower head 120, so that the radical induction part 130 is showerhead 120. It is mounted in the center of the. That is, the radical induction part 130 has a plurality of first discharge holes 132 penetrating up and down in a plate having the same shape as the central part of the shower head 120, and is lowered along the first discharge hole 132. A plurality of second discharge holes 134 protruding from the plurality of discharge holes 134 are formed and protruded along the edge of the plate to provide a seating part 136. Here, the radical guide portion 130 has a diameter larger than that of the second discharge hole 134 of the first discharge hole 132 formed in the plate. In addition, the second discharge hole 134 is preferably formed to have the same diameter as the first injection hole 126 of the shower head 120 or to have a diameter not including at least two adjacent first injection holes 126. do. Therefore, as shown in FIG. 4, the first injection hole 126 of the shower head 120 is connected to the portion 126a and the second discharge hole 134 of the first injection hole connected to the second discharge hole 134. A part 126b of the first injection hole which is not present will be present. The length of the second discharge hole 134 is longer than the height at which the second injection hole 128 is formed from the lower end of the shower head 120. Therefore, when the radical induction part 130 is mounted at the center of the shower head 120, the second injection hole 128 of the shower head 120 is radiated by the second discharge hole 134 of the radical induction part 130. It is exposed between the curl guide portion 130 and the first injection hole (126). As a result, the source gas injected through the portion 126b of the second injection hole 128 and the first injection hole of the shower head 120 and the central portion of the shower head 120 are supplied to the radical induction part 130. The reactive gas radicals injected through the portion 126a of the first injection hole of the showerhead 120 may not be mixed in the showerhead 120. That is, the two gases are supplied to the substrate 10 through different paths.

소오스 가스 공급부(140)는 샤워헤드(120)의 가장자리, 즉 몸체(122)와 연결되며, 액상의 전구체 소오스를 기화시켜 샤워헤드(120)에 공급한다. 소오스 가스 공급부(140)는 액상의 전구체 소오스를 저장하는 소오스 저장부(142)와, 액상의 전구체 소오스를 기화시켜 소오스 가스를 생성하는 기화기(144) 및 소오스 가스를 샤워헤드(120)로 공급하는 소오스 가스 공급관(146)을 포함할 수 있다. 따라서, 소오 스 저장부(142)에 저장된 액상의 전구체 소오스는 기화기(144)를 통해 기화되어 소오스 가스 공급관(146)을 통해 샤워헤드(120)의 몸체(122) 내부로 공급된다. 소오스 저장부(146)에는 유동성 갭필 절연막을 형성하기 위한 전구체 소오스, 예를들어 폴리실록산(Polysiloxane) 계열의 전구체, 오가노사일렌(Organosilane) 계열의 전구체, 또는 이들의 혼합물이나 -OH기를 함유하는 화합물 등을 저장할 수 있다.The source gas supply unit 140 is connected to the edge of the shower head 120, that is, the body 122, and vaporizes the liquid precursor source to supply the shower head 120. The source gas supply unit 140 supplies a source storage unit 142 for storing a liquid precursor source, a vaporizer 144 for generating a source gas by vaporizing the liquid precursor source, and a source gas to the shower head 120. The source gas supply pipe 146 may be included. Therefore, the liquid precursor source stored in the source storage unit 142 is vaporized through the vaporizer 144 and is supplied into the body 122 of the showerhead 120 through the source gas supply pipe 146. The source storage unit 146 may include a precursor source for forming a flowable gapfill insulating film, for example, a polysiloxane precursor, an organosilane precursor, a mixture thereof, or a compound containing an -OH group. Can be saved.

반응 가스 공급부(150)는 반응 가스를 저장하는 반응 가스 저장부(152) 및 반응 가스를 챔버 리드(180)에 공급하는 반응 가스 공급관(154)를 포함한다. 반응 가스 저장부(152)는 갭필 절연막 증착 시 전구체 소오스와 함께 공급되는 반응 가스, 예를들어 산소(O2), 오존(O3) 등의 산소 함유 가스, 질소(N2), 암모니아(NH3) 등의 질소 함유 가스 등을 공급한다. 또한, 반응 가스 공급부(150)는 산소 함유 가스와 더불어 불순물 가스를 더 공급할 수 있다. 예를들어, BPSG를 이용하여 갭필 절연막을 증착하는 경우 불순물로 이용되는 붕소(Boron) 함유 가스 및 인(Phosphorus) 함유 가스를 더 공급할 수 있다. 뿐만 아니라, 반응 가스 공급부(150)는 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스, NF3 등의 불소(F)가 함유된 식각 가스 등을 공급할 수 있다. 따라서, 반응 가스 공급부(150)는 반응 가스 저장부(152)가 갭필 절연막의 막질에 따라 적어도 둘 이상으로 구분되어 산소 가스 저장부, 질소 가스 저장부, 불활성 가스 저장부 및 불순물 가스 저장부 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 둘 이상의 반응 가스 저장부(152)와 반응 가스 공급관(154) 사이에 밸브(미도시) 등이 마련되어 적어도 둘 이상의 반응 가스, 예를들어 산소 함유 가스, 질소 함유 가스, 불활성 가스 및 불순물 가스의 유입량을 제어할 수 있다.The reaction gas supply unit 150 includes a reaction gas storage unit 152 for storing a reaction gas and a reaction gas supply pipe 154 for supplying the reaction gas to the chamber lid 180. The reactive gas storage unit 152 is a reactive gas supplied with a precursor source when depositing a gapfill insulating film, for example, an oxygen-containing gas such as oxygen (O 2 ) or ozone (O 3 ), nitrogen (N 2 ), or ammonia (NH). 3 ) Nitrogen containing gas etc. are supplied. In addition, the reaction gas supply unit 150 may further supply an impurity gas together with the oxygen-containing gas. For example, when depositing a gapfill insulating film using BPSG, it is possible to further supply a boron-containing gas and a phosphorous-containing gas used as impurities. In addition, the reaction gas supply unit 150 may supply an inert gas such as helium (He), argon (Ar), or an etching gas containing fluorine (F) such as NF 3 . Therefore, the reactive gas supply unit 150 is divided into at least two or more reactive gas storage units 152 according to the film quality of the gapfill insulating layer, and thus, the reactive gas supply unit 150 may be an oxygen gas storage unit, a nitrogen gas storage unit, an inert gas storage unit, and an impurity gas storage unit. Can be configured. Here, a valve (not shown) or the like is provided between the two or more reactive gas storage units 152 and the reactive gas supply pipe 154 to provide at least two or more reactive gases such as an oxygen-containing gas, a nitrogen-containing gas, an inert gas, and an impurity gas. The inflow rate of the can be controlled.

큐어링 가스 공급부(160)는 갭필 절연막 증착 후 갭필 절연막을 치밀하게 하기 위한 큐어링 가스를 공급하며, 큐어링 가스를 저장하는 큐어링 가스 저장부(162)와, 큐어링 가스를 챔버 리드(180)에 공급하는 큐어링 가스 공급관(164)을 포함한다. 여기서, 큐어링 가스 공급부(160)는 갭필 절연막 내의 -OH기와 반응하여 -OH기를 제거할 수 있는 가스를 공급하는데, 예를들어 산소, 아르곤, 질소(N2), 암모니아(NH3) 가스 등을 공급할 수 있다. 또한, 큐어링 가스 공급관(164)는 도 1에 도시된 바와 같이 반응 가스 공급관(154)의 일 부분과 연결되어 챔버 리드(180)에 연결될 수도 있다. 물론, 큐어링 가스 공급관(164)이 반응 가스 공급관(154)과 별도로 챔버 리드(180)에 연결될 수도 있고, 후술하는 클린 가스 공급관(174)과 연결되어 반응 챔버(100) 내로 유입될 수 있다.The curing gas supply unit 160 supplies a curing gas for densifying the gap fill insulating layer after deposition of the gap fill insulating layer, the curing gas storage unit 162 storing the curing gas, and the curing gas into the chamber lid 180. It includes a curing gas supply pipe 164 to supply). Here, the curing gas supply unit 160 supplies a gas capable of removing the -OH group by reacting with the -OH group in the gapfill insulating film, for example, oxygen, argon, nitrogen (N 2 ), ammonia (NH 3 ) gas, or the like. Can be supplied. In addition, the curing gas supply pipe 164 may be connected to a portion of the reaction gas supply pipe 154 as shown in FIG. 1 and may be connected to the chamber lid 180. Of course, the curing gas supply pipe 164 may be connected to the chamber lid 180 separately from the reaction gas supply pipe 154, or may be connected to the clean gas supply pipe 174 to be introduced into the reaction chamber 100.

클린 가스 공급부(170)는 갭필 절연막 증착 및 큐어링 후 반응 챔버(100)을 세정하기 위한 불활성 가스 등의 클린 가스를 공급하며, 클린 가스를 저장하는 클린 가스 저장부(172)와, 클린 가스를 챔버 리드(180)에 공급하는 클린 가스 공급관(174)을 포함한다.The clean gas supply unit 170 supplies a clean gas such as an inert gas for cleaning the reaction chamber 100 after deposition and curing of the gapfill insulating film, and a clean gas storage unit 172 storing the clean gas, and a clean gas. And a clean gas supply pipe 174 for supplying the chamber lid 180.

챔버 리드(180)는 반응 챔버(100)의 상측과 연결되어 반응 챔버(100) 내부 공간을 형성하며, 반응 가스 공급부(150), 큐어링 가스 공급부(160) 및 클린 가스 공급부(170)로부터 공급되는 반응 가스 라디컬, 큐어링 가스 및 클린 가스가 샤워 헤드(120)로 공급되도록 한다. 이러한 챔버 리드(180)는 반응 가스 공급부(150), 큐어링 가스 공급부(160) 및 클린 가스 공급부(170)와 연결된 인젝터(182)와, 인젝터(182)의 하단부와 연결된 배플(184)을 포함한다. 또한, 인젝터(182) 및 배플(184)을 내부에 수용하며, 샤웨헤드(120)와 연결되는 연결체(186)를 더 포함한다. 한편, 연결체(186) 내에는 인젝터(182)에 인접하여 제 1 플라즈마 발생부(192)가 더 마련되는데, 제 1 플라즈마 발생부(192)에 대해서는 후술하는 플라즈마 발생부(190)의 설명에서 더 자세히 설명하겠다. 인젝터(182)는 상부가 반응 가스 공급관(154), 큐어링 가스 공급관(164) 및 클린 가스 공급관(174)와 연결되고 하부가 배플(184)과 연결되어 반응 가스 라디컬, 큐어링 가스 및 클린 가스가 배플(184)을 통해 샤워헤드(120)에 주입되도록 한다. 여기서, 인젝터(182)는 적어도 하나의 주입구를 포함할 수 있는데, 각각의 공급관(154, 164 및 174)과 공통으로 연결된 하나의 주입구를 포함할 수 있고, 각각의 공급관(154, 164 및 174)과 개별적으로 연결된 복수의 주입구를 포함할 수 있다. 배플(184)은 인젝터(182)의 하부와 연결되어 반응 가스 라디컬, 큐어링 가스 및 클린 가스의 흐름을 조절하여 이들이 샤워헤드(120)로 고르게 주입되도록 한다. 이를 위해 배플(184) 내에는 하부를 향하여 다양한 방향으로 관통된 복수의 홀이 형성될 수 있고, 샤워헤드(120)의 중앙부와 동일 형상 및 동일 사이즈로 제작될 수 있다. 한편, 연결체(186)는 라디컬 유도부(130)의 안착부(134)와 상에 장착된다. 따라서, 연결체(186)는 샤워헤드(120)의 중앙부보다 크고 단턱부(124)보다 작게 제작될 수 있다. 또한, 연결체(186)는 내부에 냉각 수단(미도시)이 더 마련되어 인젝터(182) 및 배플(184)을 통해 주입되는 라디컬 및 가스의 온도를 조절할 수 있고, 제 1 플라즈마 발생부(192)에 의한 열을 냉각시킬 수 있다. 이외에, 인젝터(182)와 배플(184)을 이용한 가스 주입 방식을 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 반응 가스 공급관(154)을 제 1 플라즈마 발생부(192)와 연결하여 제 1 플라즈마 발생부(192)를 통하여 반응 가스를 주입할 수 있고, 클린 가스 공급관(174)와 연결되는 인젝터(182)를 배플(184) 하단까지 연장하여 샤워헤드(120)와 연결될 수 있다. 또한, 인젝터(182)를 생략하여 공급관들이 배플(184)과 연결되도록 할 수도 있고, 배플(184)을 제거할 수도 있다.The chamber lid 180 is connected to the upper side of the reaction chamber 100 to form a space inside the reaction chamber 100, and is supplied from the reaction gas supply unit 150, the curing gas supply unit 160, and the clean gas supply unit 170. The reactant gas radicals, the curing gas, and the clean gas are supplied to the shower head 120. The chamber lid 180 includes an injector 182 connected to the reactive gas supply unit 150, a curing gas supply unit 160, and a clean gas supply unit 170, and a baffle 184 connected to the lower end of the injector 182. do. In addition, the injector 182 and the baffle 184 is accommodated therein, and further includes a connector 186 connected to the shower head 120. Meanwhile, the first plasma generator 192 is further provided in the connector body 186 adjacent to the injector 182. The first plasma generator 192 will be described later in the description of the plasma generator 190. I will explain in more detail. The injector 182 is connected with the reaction gas supply pipe 154, the curing gas supply pipe 164, and the clean gas supply pipe 174, and the lower part is connected with the baffle 184, so that the reaction gas radical, the curing gas, and the clean gas are clean. Gas is injected into the showerhead 120 through the baffle 184. Here, the injector 182 may include at least one inlet, which may include one inlet connected in common with each of the supply pipes 154, 164, and 174, and each of the supply pipes 154, 164, and 174. It may include a plurality of inlets connected separately. The baffle 184 is connected to the bottom of the injector 182 to regulate the flow of reactive gas radicals, curing gas and clean gas so that they are evenly injected into the showerhead 120. To this end, a plurality of holes may be formed in the baffle 184 penetrating downward in various directions, and may be manufactured in the same shape and the same size as the central portion of the shower head 120. On the other hand, the connecting body 186 is mounted on the seating portion 134 and the radical induction portion 130. Therefore, the connecting body 186 may be manufactured larger than the central portion of the shower head 120 and smaller than the stepped portion 124. In addition, the connector 186 may further include a cooling means (not shown) therein to adjust the temperature of radicals and gases injected through the injector 182 and the baffle 184, and the first plasma generator 192. Heat can be cooled. In addition, the gas injection method using the injector 182 and the baffle 184 may be variously changed. That is, the reaction gas supply pipe 154 may be connected to the first plasma generator 192 to inject the reaction gas through the first plasma generator 192, and the injector 182 connected to the clean gas supply pipe 174. ) May be connected to the showerhead 120 by extending to the bottom of the baffle 184. In addition, the injector 182 may be omitted so that the supply pipes may be connected to the baffle 184, or the baffle 184 may be removed.

플라즈마 발생부(190)는 공정 가스, 즉 반응 가스, 큐어링 가스 및 클린 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 마련된다. 플라즈마 발생부(190)는 챔버 리드(180)의 연결체(186) 내에 마련된 제 1 플라즈마 발생부(192)와, 반응 챔버(100) 에 연결된 제 2 플라즈마 발생부(194) 및 클린 가스 공급부(170)와 연결된 제 3 플라즈마 발생부(196)를 포함한다. 제 1 플라즈마 발생부(192)는 챔버 리드(180)의 인젝터(192) 주변의 연결체(186) 내에 마련되어 인젝터(192)를 통해 주입되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시키고, 이에 의해 반응 가스 라디컬이 발생되도록 한다. 제 1 플라즈마 발생부(192)는 ICP 타입, CCP 타입, 또는 그 밖의 다양한 방식으로 플라즈마가 발생되도록 하는 구성을 갖는다. 예를들어 CCP 타입의 경우 인젝터(192) 주변에 전극을 마련하거나, 인젝터(192)의 일부를 전극으로 이용하고 전극에 소정의 고주파 전원을 인가함으로써 인젝터(192) 내부에서 반응 가스를 활성화시켜 반응 가스 라디컬을 생성하도록 한다. 또한, ICP 타입의 경우 인젝터(192) 주변에 플라즈마 발생 코일을 배치하고, 플라즈마 발생 코일에 고주파 전원을 인가함 으로써 인젝터(192) 내부에서 반응 가스를 활성화시켜 반응 가스 라디컬을 생성하도록 한다. 한편, 제 2 플라즈마 발생부(194)는 반응 챔버(100)의 샤워헤드(120) 상에 마련되어 큐어링 가스를 샤워헤드(120)와 기판 지지대(110) 사이의 반응 공간에서 플라즈마 상태로 활성화시킨다. 여기서, 제 2 플라즈마 발생부(194) 또한 다양한 방식으로 플라즈마가 발생되도록 하는데, 특히 CCP 타입의 경우 전술한 바와 같이 샤워헤드(120)를 알루미늄 등의 도전 물질로 제작하여 전극으로 이용할 수 있다. 또한, 샤워헤드(120)를 절연 물질로 제작하고 ICP 타입으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는데, 이 경우 플라즈마 발생 코일을 샤워헤드(120) 상부 및 반응 챔버(100) 측부의 적어도 어느 한 부분에 설치하고, 플라즈마 발생 코일에 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또한, 제 3 플라즈마 발생부(196)은 반응 챔버(100) 외측에 이격 설치되어 클린 가스 공급부(170)의 클린 가스 공급관(174)의 소정 부위에 마련하여 클린 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 제 3 플라즈마 발생부(196) 또한 ICP 타입, CCP 타입 또는 그 밖의 다양한 방식으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The plasma generator 190 is provided to excite the process gas, that is, the reaction gas, the curing gas, and the clean gas into the plasma state. The plasma generator 190 includes a first plasma generator 192 provided in the connector 186 of the chamber lid 180, a second plasma generator 194 and a clean gas supply unit connected to the reaction chamber 100. And a third plasma generator 196 connected to the 170. The first plasma generator 192 is provided in the connecting body 186 around the injector 192 of the chamber lid 180 to excite the reaction gas injected through the injector 192 into a plasma state, whereby the reaction gas radiate. Allow curls to occur. The first plasma generator 192 is configured to generate plasma in an ICP type, a CCP type, or various other methods. For example, in the case of the CCP type, the reaction is activated by providing an electrode around the injector 192 or by using a part of the injector 192 as an electrode and applying a predetermined high frequency power to the electrode to activate the reaction gas inside the injector 192. Generate gas radicals. In addition, in the case of the ICP type, the plasma generating coil is disposed around the injector 192 and the high frequency power is applied to the plasma generating coil to activate the reactive gas in the injector 192 to generate the reactive gas radical. On the other hand, the second plasma generating unit 194 is provided on the shower head 120 of the reaction chamber 100 to activate the curing gas in the plasma state in the reaction space between the shower head 120 and the substrate support 110. . In this case, the second plasma generator 194 also generates plasma in various ways. In particular, in the case of the CCP type, the shower head 120 may be made of a conductive material such as aluminum and used as an electrode, as described above. In addition, the shower head 120 may be made of an insulating material and the plasma may be generated by the ICP type. In this case, the plasma generating coil may be installed on at least one portion of the upper portion of the shower head 120 and the reaction chamber 100. The plasma may be generated by applying a high frequency power to the plasma generating coil. In addition, the third plasma generating unit 196 is spaced apart from the reaction chamber 100 to be provided at a predetermined portion of the clean gas supply pipe 174 of the clean gas supply unit 170 to excite the clean gas in a plasma state. The third plasma generator 196 may also generate plasma in an ICP type, a CCP type, or various other methods.

한편, 상기 실시 예에서는 식각 가스가 반응 가스 공급부(150)를 통해 공급하는 것으로 설명하였지만, 별도의 식각 가스 공급부(미도시)가 더 마련될 수 있다. 식각 가스는 갭필 절연막의 두께 및 갭필 공간의 종횡비 등에 따라 갭필 절연막을 증착하기 위한 소오스 가스 및 반응 가스 라디컬과 동시에 유입되거나, 갭필 절연막이 적어도 일부 증착된 후 갭필 절연막을 일부 식각하기 위해 공급된다. 여기서, 식각 가스 공급부는 식각 가스를 저장하는 식각 가스 저장부(미도시)와, 식 각 가스를 샤워헤드(120) 내로 공급하는 식각 가스 공급관(미도시)을 포함한다. 또한, 식각 가스는 식각 가스 공급관의 일부에 플라즈마 발생부가 설치되어 플라즈마 상태로 여기된 후 공급될 수 있는데, 반응 가스 공급부와 별도로 구성될 경우 반응 가스 공급관의 일부에 플라즈마 발생부가 마련될 수 있다. Meanwhile, in the above embodiment, the etching gas is described as being supplied through the reaction gas supply unit 150, but a separate etching gas supply unit (not shown) may be further provided. The etching gas is introduced at the same time as the source gas and the reactive gas radical for depositing the gapfill insulating film according to the thickness of the gapfill insulating film and the aspect ratio of the gapfill space, or is supplied to partially etch the gapfill insulating film after the gapfill insulating film is at least partially deposited. Here, the etching gas supply unit includes an etching gas storage unit (not shown) for storing the etching gas and an etching gas supply pipe (not shown) for supplying the etching gas into the shower head 120. In addition, the etching gas may be supplied after the plasma generation unit is installed in a portion of the etching gas supply pipe and is excited in a plasma state. When the etching gas is configured separately from the reaction gas supply unit, the plasma generation unit may be provided in a portion of the reaction gas supply pipe.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 제조 장치는 반응 가스 라디컬과 소오스 가스를 이용하여 갭필 절연막을 증착하고, 큐어링 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 갭필 절연막을 큐어링한다. 소오스 가스는 도 5에 도시된 바와 같이 샤워헤드(120)의 몸체(122)를 통해 공급되어 샤워헤드(120)의 제 2 분사홀(128)과 제 1 분사홀의 일부(126b)를 통해 분사되고, 반응 가스 라디컬은 샤워헤드(120)의 중앙부로 공급되어 라디컬 유도부(130) 및 샤워헤드(120)의 제 1 분사홀의 일부(126a)을 통해 분사되며, 이들이 샤워헤드(120) 내에서 혼합되지 않고 샤워헤드(120)에서 분사된 후 반응 공간에서 혼합되도록 샤워헤드(120) 및 라디컬 유도부(130)를 제작하였다. 이때, 반응 가스 라디컬은 라디컬 유도부(130)를 통과하면서 에너지가 안정화된다. 이와 같이 소오스 가스와 반응 가스 라디컬을 다른 경로를 통해 반응 공간 내에 공급하여 갭필 절연막을 증착하기 때문에 기판 상부에서 반응 가스 라디컬과 소오스 가스의 화학 반응이 발생하고, 이에 따라 갭필 절연막의 표면 이동도가 높아지기 때문에 갭필 절연막의 갭필 능률이 더 향상될 수 있다. 또한, 플라즈마 상태로 여기된 큐어링 가스를 이용하여 갭필 절연막을 큐어링함으로써 갭필 절연막을 더욱 치밀화할 수 있다.As described above, the semiconductor manufacturing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention deposits a gapfill insulating film using a reactive gas radical and a source gas, and cures the gapfill insulating film by exciting a curing gas to a plasma state. As shown in FIG. 5, the source gas is supplied through the body 122 of the showerhead 120 to be injected through the second injection hole 128 and the portion 126b of the first injection hole of the showerhead 120. In addition, the reactive gas radicals are supplied to the central portion of the shower head 120 to be sprayed through the radical induction part 130 and the part 126a of the first injection hole of the shower head 120, and they are in the shower head 120. The shower head 120 and the radical induction part 130 were manufactured to be mixed in the reaction space after being injected from the shower head 120 without mixing. At this time, the energy of the reaction gas radical is stabilized while passing through the radical induction unit 130. As such, the source gas and the reactive gas radicals are supplied into the reaction space through different paths to deposit the gapfill insulating film, so that a chemical reaction between the reactive gas radical and the source gas occurs on the substrate, thereby resulting in surface mobility of the gapfill insulating film. Since the gap fill efficiency of the gap fill insulating film can be further improved. Further, the gap fill insulating film can be further densified by curing the gap fill insulating film using a curing gas excited in the plasma state.

한편, 샤워헤드(120) 및 라디컬 유도부(130)는 다양한 형상으로 제작되어 라디컬 유도부(130)의 배출홀(132)과 샤워헤드(120)의 제 1 분사홀(126)의 일부가 연결되도록 할 수 있다. 예를들어 도 6에 도시된 바와 같이 제 3 분사홀(129a)이 형성되는 중앙판을 샤워헤드(120)의 중앙부의 내측벽에 형성하고, 제 3 분사홀(129a)과 몸체(122) 하부면에 형성된 제 1 분사홀(126)의 일부가 연결되도록 연결관(129b)을 형성하여 샤워헤드(120)를 제작한다. 이때, 제 3 분사홀(129a)은 라디컬 유도부(130)의 배출홀(132)에 대응되도록 형성되며, 배출홀(132)보다 작은 직경, 바람직하게는 제 1 분사홀(126)과 동일한 직경으로 형성된다. 또한, 제 3 분사홀(129a)이 형성된 중앙판은 제 2 분사홀(128)이 노출되도록 라디컬 유도부(130)의 두께를 고려하여 제 2 분사홀(128)보다 높은 위치에 형성한다. 그리고, 라디컬 유도부(130)는 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 배출홀(132)만이 필요하게 된다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 라디컬 유도부(130)의 하면이 샤워헤드(120)의 중앙판 상에 안착되어 샤워헤드(120)의 중앙부에 라디컬 유도부(130)가 장착된다.Meanwhile, the shower head 120 and the radical guide part 130 are manufactured in various shapes so that a part of the discharge hole 132 of the radical guide part 130 and the first injection hole 126 of the shower head 120 are connected. You can do that. For example, as shown in FIG. 6, a middle plate on which the third injection holes 129a are formed is formed on the inner wall of the central portion of the shower head 120, and the lower part of the third injection holes 129a and the body 122 is formed. The shower head 120 is manufactured by forming a connection pipe 129b such that a part of the first injection hole 126 formed on the surface is connected. In this case, the third injection hole 129a is formed to correspond to the discharge hole 132 of the radical induction part 130 and has a diameter smaller than that of the discharge hole 132, preferably the same diameter as the first injection hole 126. Is formed. In addition, the center plate on which the third injection hole 129a is formed is formed at a position higher than the second injection hole 128 in consideration of the thickness of the radical guide part 130 so that the second injection hole 128 is exposed. In addition, the radical guide part 130 needs only the first discharge hole 132 as shown in FIG. 7. Accordingly, as shown in FIG. 8, the bottom surface of the radical guide part 130 is seated on the central plate of the shower head 120, and the radical guide part 130 is mounted at the center of the shower head 120.

뿐만 아니라, 상기 실시 예는 소오스 가스와 반응 가스 라디컬이 샤워헤드(120) 내에서 혼합되지 않는 것으로 설명하였으나, 샤워헤드(120) 내에서 혼합되어 샤워헤드(120)를 통해 분사될 수도 있다. 이 경우에도 소오스 가스와 반응 가스 라디컬은 서로 다른 경로로 유입된다.In addition, the embodiment described that the source gas and the reactive gas radicals are not mixed in the shower head 120, but may be mixed in the shower head 120 and sprayed through the shower head 120. In this case, the source gas and the reactive gas radicals are introduced into different paths.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치는 제 1 플라즈마 발생부(192) 가 챔버 리드(190)의 연결체(196) 내의 인젝터(192) 주변에 마련되어 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 반응 가스 라디컬을 생성하였다. 그러나, 도 9에 도시된 바와 같이 제 1 플라즈마 발생부(192)는 반응 가스 공급관(154)의 소정 위치에 설치되어 반응 가스 공급관(154)으로부터 반응 가스 라디컬을 생성할 수도 있다. 즉, 제 3 플라즈마 발생부(196)과 마찬가지로 제 1 플라즈마 발생부(192) 또한 원격에서 플라즈마를 생성할 수도 있다.In addition, in the deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, the first plasma generator 192 is provided around the injector 192 in the connector 196 of the chamber lid 190 to excite the reaction gas into a plasma state to react the reaction. Gas radicals were produced. However, as shown in FIG. 9, the first plasma generating unit 192 may be installed at a predetermined position of the reaction gas supply pipe 154 to generate the reaction gas radical from the reaction gas supply pipe 154. That is, like the third plasma generator 196, the first plasma generator 192 may also generate plasma remotely.

한편, 상기 실시 예들에서는 큐어링 가스 공급부(170)가 인젝터(182)와 연결되어 큐어링 가스가 샤워헤드(120)의 중앙부로 공급되지만, 큐어링 가스는 샤워헤드(120)의 몸체(122)로 공급될 수도 있다. 이 경우 큐어링 가스 공급관(174)이 소오스 가스 공급관(176)과 연결될 수도 있다. 뿐만 아니라, 반응 가스 공급부(150)을 제외한 나머지 공정 가스 공급부들이 샤워헤드(120)의 몸체(122)와 연결될 수도 있다.Meanwhile, in the above embodiments, the curing gas supply unit 170 is connected to the injector 182 so that the curing gas is supplied to the center portion of the shower head 120, but the curing gas is supplied to the body 122 of the shower head 120. May be supplied. In this case, the curing gas supply pipe 174 may be connected to the source gas supply pipe 176. In addition, the process gas supplies other than the reactive gas supply unit 150 may be connected to the body 122 of the showerhead 120.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 갭필 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도로서, 기판 상에 형성된 금속 배선 사이를 갭필하는 경우의 예를 설명한다.10 to 12 are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a gap fill method of a semiconductor device according to an embodiment of the present disclosure, and illustrate examples of gap fill between metal wires formed on a substrate.

도 10을 참조하면, 소정의 구조가 형성된 기판(10)을 반응 챔버(100)에 로딩한다. 기판(10) 상에는 예를들어 소자 분리막을 형성하기 위한 트렌치, 트랜지스터의 게이트, 메모리 셀의 게이트, 비트라인, 금속 배선 등이 형성되는데, 본 실시 예에서는 기판(10) 상에 금속 배선(210)이 형성된 경우를 도시하였다. 금속 배선(210)이 형성된 기판(10)을 반응 챔버(100) 내로 로딩하면 기판(10)이 기판 지지대(110) 상에 안착되고, 기판 승강기(111)가 상부로 승강하여 기판 지지대(110)와 샤워헤드(120) 사이의 간격을 소정 간격으로 유지하도록 한다.Referring to FIG. 10, the substrate 10 having a predetermined structure is loaded into the reaction chamber 100. For example, a trench for forming an isolation layer, a gate of a transistor, a gate of a memory cell, a bit line, a metal line, and the like are formed on the substrate 10. In this embodiment, the metal line 210 is formed on the substrate 10. The case where this is formed is shown. When the substrate 10 on which the metal wiring 210 is formed is loaded into the reaction chamber 100, the substrate 10 is seated on the substrate support 110, and the substrate lift 111 is elevated upwards to thereby support the substrate support 110. And a spacing between the shower head 120 at a predetermined interval.

이어서 도 11에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(110) 내의 히터를 이용하여 기판(10)이 예를들어 50℃∼1000℃의 온도를 유지하고, 반응 챔버(100) 내의 압력이 예를들어 10mTorr∼1000mTorr을 유지하도록 한다. 그리고, 소오스 공급부(140)로부터 전구체 소오스, 예를들어 -OH기를 갖는 화합물이 기화되어 헬륨 또는 아르곤 등의 캐리어 가스와 공급되고, 반응 가스 공급부(150)로부터 반응 가스, 예를들어 산소 가스가 공급된다. 이와 동시에, 제 1 플라즈마 발생부(192)에 의해 인젝터(182) 내에서 반응 가스가 플라즈마 상태로 여기되어 반응 가스 라디컬이 생성된다. 생성된 반응 가스 라디컬은 높은 농도와 에너지를 갖게 된다. 여기서, 소오스 공급부(140)로부터 공급되는 전구체 소오스는 샤워헤드(120)의 몸체(122) 내의 공간으로 공급되고, 제 1 플라즈마 발생부(192)에 의해 인젝터(182) 내에서 생성된 반응 가스 라디컬은 배플(184)을 통해 샤워헤드(120)의 중앙부로 주입된다. 이때, 샤워헤드(120)의 중앙부에는 라디컬 유도부(130)가 장착되고, 반응 가스 라디컬은 라디컬 유도부(130)를 통해 일정한 에너지로 안정화된다. 그리고, 샤워헤드(120)의 몸체(122) 내로 공급된 전구체 소오스는 샤워헤드(120)의 내측벽 하단부의 제 2 분사홀(128)을 통해 분사되고 제 1 분사홀의 일부(126a)을 통해 하측으로 분사된다. 또한, 라디컬 유도부(130)를 통해 공급된 반응 가스 라디컬은 제 1 분사홀의 다른 일부(126b)을 통해 하측으로 분사된다. 샤워헤드(120)의 서로 다른 제 1 분사홀(126)을 통해 분사된 전구체 소오스와 반응 가스 라디컬은 반응 공간에서 혼합되고 기판(10)의 표면에서 화학 반응하여 금속 배선(210) 사이에 갭필 절연막(220)을 증착하게 된다. 이때, 갭필 절연막(220)은 반응 가스 라디컬을 이용하기 때문에 표면 유동성이 우수하고, 따라서 금속 배선(210)의 측면과 기판(10) 상에도 잘 증착된다.Subsequently, as shown in FIG. 11, the substrate 10 is maintained at a temperature of, for example, 50 ° C. to 1000 ° C. using a heater in the substrate support 110, and the pressure in the reaction chamber 100 is 10 mTorr, for example. Maintain ～ 1000mTorr. Then, a precursor source, for example, a compound having an -OH group, is vaporized from the source supply unit 140 and supplied with a carrier gas such as helium or argon, and a reactive gas, for example, oxygen gas is supplied from the reaction gas supply unit 150. do. At the same time, the reaction gas is excited into the plasma state in the injector 182 by the first plasma generating unit 192 to generate the reaction gas radicals. The reaction gas radicals produced have a high concentration and energy. Here, the precursor source supplied from the source supply unit 140 is supplied to the space in the body 122 of the showerhead 120, and the reaction gas radiated in the injector 182 by the first plasma generator 192. The curl is injected into the center of the showerhead 120 through the baffle 184. In this case, the radical induction part 130 is mounted at the central portion of the shower head 120, and the reaction gas radical is stabilized with a constant energy through the radical induction part 130. In addition, the precursor source supplied into the body 122 of the showerhead 120 is sprayed through the second injection hole 128 at the lower end of the inner wall of the showerhead 120 and is lowered through the portion 126a of the first injection hole. Sprayed into. In addition, the reactive gas radicals supplied through the radical induction part 130 are injected downward through the other part 126b of the first injection hole. The precursor source and the reactive gas radicals injected through the different first injection holes 126 of the showerhead 120 are mixed in the reaction space and chemically reacted at the surface of the substrate 10 to form a gap fill between the metal wires 210. The insulating film 220 is deposited. In this case, since the gap fill insulating layer 220 uses reactive gas radicals, the gap fill insulating layer 220 has excellent surface fluidity, and thus is well deposited on the side surface of the metal wiring 210 and the substrate 10.

이어서, 도 12에 도시된 바와 같이, 갭필 절연막(210)이 소정 두께로 증착되면, 전구체 소오스 및 반응 가스 라디컬의 유입을 중단하고 큐어링 가스 공급부(160)로부터 예를들어 산소 가스 등의 큐어링 가스를 공급한다. 큐어링 가스는 큐어링 가스 저장부(162)로부터 큐어링 가스 공급관(164)을 통해 공급되며, 인젝터(182) 및 배플(184)을 통해 샤워헤드(120)의 중앙부로 공급된다. 큐어링 가스는 샤워헤드(120)의 제 1 분사홀(126)을 통해 하측으로 분사된다. 큐어링 가스가 공급됨과 동시에, 제 2 플라즈마 발생부(194)를 동작시켜 반응 공간 내에서 플라즈마를 생성하고 큐어링 가스를 활성화시킨다. 활성화된 큐어링 가스는 기판(10) 상의 갭필 절연막(220)과 반응하여 갭필 절연막(220)을 치밀화시킨다. 즉, 갭필 절연막(220) 내의 -OH기화 산소가 반응하여 수증기가 배출되고, 이에 따라 갭필 절연막(220)은 막질이 치밀화되면서 표면이 평탄해진다.Subsequently, as shown in FIG. 12, when the gapfill insulating film 210 is deposited to a predetermined thickness, the inflow of the precursor source and the reactive gas radical is stopped and the curing gas supply 160 may be cured, for example, oxygen gas. Supply ring gas. The curing gas is supplied from the curing gas storage unit 162 through the curing gas supply pipe 164, and is supplied to the center portion of the showerhead 120 through the injector 182 and the baffle 184. The curing gas is injected downward through the first injection hole 126 of the shower head 120. While the curing gas is supplied, the second plasma generator 194 is operated to generate plasma in the reaction space and to activate the curing gas. The activated curing gas reacts with the gap fill insulating film 220 on the substrate 10 to densify the gap fill insulating film 220. That is, -OH vaporized oxygen in the gap fill insulating film 220 reacts to discharge water vapor, and thus the surface of the gap fill insulating film 220 becomes flat while the film quality becomes dense.

이어서, 소정 기간 공정을 진행한 후 반응 챔버(100)를 세정할 때 클린 가스 공급부(170)로부터 클린 가스를 공급하고, 이와 동시에 클린 가스 공급부(170)의 일부에 마련된 제 3 플라즈마 발생부(196)를 이용하여 클린 가스를 활성화시킨다. 활성화된 클린 가스는 인젝터(182) 및 배플(184)을 통해 샤워헤드(120)로 주입되고, 샤워헤드(120)의 제 1 분사홀(126)을 통해 하측으로 분사된다. 활성화된 클린 가스가 반응 챔버(100) 내에 분사되어 반응 챔버(100) 내부를 세정하고, 펌프(미도시) 등의 배출기를 동작시켜 반응 챔버(100) 외부로 배출하게 된다.Subsequently, when the reaction chamber 100 is cleaned after a predetermined period of time, the clean gas is supplied from the clean gas supply unit 170, and at the same time, the third plasma generating unit 196 is provided in a part of the clean gas supply unit 170. Activate clean gas. The activated clean gas is injected into the shower head 120 through the injector 182 and the baffle 184, and is injected downward through the first injection hole 126 of the shower head 120. Activated clean gas is injected into the reaction chamber 100 to clean the inside of the reaction chamber 100, and operate a discharger such as a pump (not shown) to discharge the reaction chamber 100.

또한, 갭필 절연막을 증착하기 위한 소오스 가스와 반응 가스 라디컬이 공급되는 동시에 식각 가스가 공급되어 갭필 절연막 증착 및 일부 식각이 동시에 이루어지도록 할 수 있다. 이 경우 갭필 공간 상부가 막히지 않게 되어 보이드 등이 발생되지 않고 갭필 절연막이 증착되도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 갭필 절연막이 일부 증착된 후 식각 가스를 공급하여 갭필 절연막을 일부 식각하는 과정을 반복하여 갭필 절연막을 증착할 수도 있다. 또한, 갭필 절연막 일부 증착 및 큐어링을 반복하여 갭필 절연막을 증착할 수도 있다.In addition, the source gas and the reactive gas radical for supplying the gap fill insulating film may be supplied, and the etching gas may be supplied to simultaneously perform the deposition and partial etching of the gap fill insulating film. In this case, an upper portion of the gapfill space is not blocked, so that voids or the like are not generated and a gapfill insulating film is deposited. In addition, after the gap fill insulating film is partially deposited, the gap fill insulating film may be deposited by repeating the process of partially etching the gap fill insulating film by supplying an etching gas. In addition, the gap fill insulating film may be deposited by repeatedly depositing and curing the gap fill insulating film.

상기 본 발명의 실시 예들에서는 반도체 소자를 중심으로 설명하였으나, 반도체 소자 이외에 LCD, OLED 등 다양한 소자의 제조에 본 발명은 이용될 수 있다.Although embodiments of the present invention have been described with reference to semiconductor devices, the present invention may be used to manufacture various devices such as LCDs and OLEDs in addition to semiconductor devices.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of explanation and not for the limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치에 이용되는 샤워헤드 및 라디컬 유도부의 단면도, 결합 횡단면도 및 결합 종단면도.2 to 5 is a cross-sectional view, a coupling cross-sectional view and a coupling longitudinal cross-sectional view of the shower head and the radical guide portion used in the deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 장치에 이용되는 샤웨헤드 및 라디컬 유도부의 단면도 및 결합 단면도.6 to 8 are cross-sectional views and combined cross-sectional view of the shower head and the radical guide portion used in the deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 증착 장치의 단면도.9 is a cross-sectional view of a deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 갭필 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.10 to 12 are cross-sectional views of devices for describing a gap fill method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

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

100 : 반응 챔버 110 : 기판 지지대100: reaction chamber 110: substrate support

120 : 샤워헤드 130 : 라디컬 유도부120: shower head 130: radical induction

140 : 소오스 공급부 150 : 반응 가스 공급부140: source supply unit 150: reaction gas supply unit

160 : 큐어링 가스 공급부 170 : 클린 가스 공급부160: curing gas supply unit 170: clean gas supply unit

180 : 챔버 리드 190 : 플라즈마 발생부180: chamber lead 190: plasma generating unit

200 : 공정 가스 공급부200: process gas supply unit

Claims (20)

반응 공간이 마련된 반응 챔버;A reaction chamber provided with a reaction space; 상기 반응 챔버로 복수의 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부;A process gas supply unit supplying a plurality of process gases to the reaction chamber; 상기 복수의 공정 가스중 적어도 어느 하나를 여기시켜 라디컬을 생성하기 위한 플라즈마 발생부;A plasma generator for generating radicals by exciting at least one of the plurality of process gases; 중앙부의 상부가 개방되고, 상기 라디컬과 상기 공정 가스의 적어도 어느 하나를 서로 다른 경로를 통해 상기 반응 챔버 내부로 분사하는 샤워헤드; 및A shower head having an upper portion of a central portion thereof open and injecting at least one of the radical and the process gas into the reaction chamber through different paths; And 상기 샤워헤드의 상부가 개방된 중앙부에 장착되며, 상기 라디컬을 상기 샤워헤드를 통해 상기 반응 챔버 내부로 공급하는 라디컬 유도부를 포함하고,A radical induction part mounted to an open central portion of the shower head and supplying the radicals into the reaction chamber through the shower head; 상기 샤워헤드는 중앙부의 상부가 개방되고 하부가 적어도 일부 개방되며, 내부의 적어도 일 영역에 공간이 마련된 몸체와, 상기 몸체의 일 영역에 마련된 단턱부와, 상기 몸체의 중앙부 하단에 형성된 복수의 제 1 분사홀과, 상기 몸체의 중앙부 내측벽에 형성된 복수의 제 2 분사홀을 포함하고,The shower head may have an upper portion of the central portion and at least a portion of the lower portion thereof, having a space provided in at least one region therein, a stepped portion provided in one region of the body, and a plurality of agents formed at the lower portion of the central portion of the body. 1 injection hole and a plurality of second injection holes formed in the inner wall of the central portion of the body, 상기 라디컬 유도부는 복수의 제 1 배출홀이 형성된 판과, 상기 제 1 배출홀에 대응하여 하부로 돌출된 복수의 제 2 배출홀과, 상기 판의 가장자리에 마련된 안착부를 포함하며, 상기 안착부가 상기 샤워헤드의 상기 단턱부에 안착되는 증착 장치.The radical induction part includes a plate in which a plurality of first discharge holes are formed, a plurality of second discharge holes protruding downward corresponding to the first discharge hole, and a seating part provided at an edge of the plate, wherein the seating part And a deposition apparatus seated on the stepped portion of the showerhead. 제 1 항에 있어서, 상기 공정 가스 공급부는 소오스 가스 및 반응 가스를 각각 공급하는 소오스 공급부 및 반응 가스 공급부, 큐어링 가스를 공급하는 큐어링 가스 공급부, 식각 가스를 공급하는 식각 가스 공급부 및 클린 가스를 공급하는 클린 가스 공급부를 포함하는 증착 장치.The method of claim 1, wherein the process gas supply unit comprises a source supply unit and a reaction gas supply unit supplying a source gas and a reactive gas, a curing gas supply unit supplying a curing gas, an etching gas supply unit supplying an etching gas, and a clean gas, respectively. Deposition apparatus including a clean gas supply unit for supplying. 제 2 항에 있어서, 상기 반응 챔버와 상기 반응 가스 공급부, 큐어링 가스 공급부, 식각 가스 공급부 및 클린 가스 공급부를 연결하는 챔버 리드를 더 포함하는 증착 장치.The deposition apparatus of claim 2, further comprising a chamber lead connecting the reaction chamber and the reaction gas supply part, the curing gas supply part, the etching gas supply part, and the clean gas supply part. 제 3 항에 있어서, 상기 챔버 리드는 상부가 상기 공정 가스 공급부와 연결된 인젝터;4. The chamber of claim 3, wherein the chamber lid comprises: an injector having an upper portion connected to the process gas supply; 상기 인젝터 하단에 연결된 배플; 및A baffle connected to the bottom of the injector; And 상기 인젝터 및 배플을 내부에 수용하며 상기 반응 챔버와 결합되는 연결체를 포함하는 증착 장치.And a connector configured to receive the injector and the baffle therein and to be coupled with the reaction chamber. 제 4 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 연결체 내의 상기 인젝터 근방에 마련되어 상기 반응 가스를 여기시켜 반응 가스 라디컬을 생성하는 제 1 플라즈마 발생부를 포함하는 증착 장치. 5. The deposition apparatus of claim 4, wherein the plasma generation unit includes a first plasma generation unit provided near the injector in the connecting body to excite the reaction gas to generate a reaction gas radical. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 2 항에 있어서, 상기 소오스 가스는 상기 샤워헤드의 몸체로 공급되고 제 2 분사홀 및 제 1 분사홀의 일부를 통해 하부로 분사되며, 상기 반응 가스 라디컬은 상기 라디컬 유도부 및 상기 샤워헤드의 제 1 분사홀의 다른 일부를 통해 하부로 분사되는 증착 장치.The method of claim 2, wherein the source gas is supplied to the body of the shower head and injected through the lower portion of the second injection hole and the first injection hole, the reaction gas radicals of the radical induction portion and the shower head The deposition apparatus is sprayed downward through the other portion of the first injection hole. 제 5 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 반응 챔버 상에 마련되어 상기 큐어링 가스를 여기시키는 제 2 플라즈마 발생부;The plasma display device of claim 5, wherein the plasma generator comprises: a second plasma generator configured to excite the curing gas on the reaction chamber; 상기 클린 가스 공급부 상에 마련되어 상기 클린 가스를 여기시키는 제 3 플라즈마 발생부; 및A third plasma generation unit provided on the clean gas supply unit to excite the clean gas; And 상기 식각 가스 공급부 상에 마련되어 상기 식각 가스를 여기시키는 제 4 플라즈마 발생부를 더 포함하는 증착 장치.And a fourth plasma generation unit provided on the etching gas supply unit to excite the etching gas. 제 2 항에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 반응 가스 공급부 상에 마련되어 상기 반응 가스를 여기시키는 제 1 플라즈마 발생부;3. The plasma display device of claim 2, wherein the plasma generation unit comprises: a first plasma generation unit provided on the reaction gas supply unit to excite the reaction gas; 상기 반응 챔버 상에 마련되어 상기 큐어링 가스를 여기시키는 제 2 플라즈마 발생부;A second plasma generation unit provided on the reaction chamber to excite the curing gas; 상기 클린 가스 공급부 상에 마련되어 상기 클린 가스를 여기시키는 제 3 플라즈마 발생부를 포함하는 증착 장치.And a third plasma generation unit provided on the clean gas supply unit to excite the clean gas. 제 12 항에 있어서, 상기 식각 가스 공급부는 상기 반응 가스 공급부, 큐어링 가스 공급부 또는 클린 가스 공급부와 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 플라즈마 발생부의 어느 하나에 의해 상기 식각 가스가 여기되는 증착 장치.The deposition apparatus of claim 12, wherein the etching gas supply unit is connected to the reactive gas supply unit, the curing gas supply unit, or the clean gas supply unit to excite the etching gas by any one of the first to third plasma generators. 반응 공간이 마련된 반응 챔버;A reaction chamber provided with a reaction space; 상기 반응 챔버로 복수의 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부;A process gas supply unit supplying a plurality of process gases to the reaction chamber; 상기 복수의 공정 가스중 적어도 어느 하나를 여기시켜 라디컬을 생성하기 위한 플라즈마 발생부;A plasma generator for generating radicals by exciting at least one of the plurality of process gases; 중앙부의 상부가 개방되고, 상기 라디컬과 상기 공정 가스의 적어도 어느 하나를 서로 다른 경로를 통해 상기 반응 챔버 내부로 분사하는 샤워헤드; 및A shower head having an upper portion of a central portion thereof open and injecting at least one of the radical and the process gas into the reaction chamber through different paths; And 상기 샤워헤드의 상부가 개방된 중앙부에 장착되며, 상기 라디컬을 상기 샤워헤드를 통해 상기 반응 챔버 내부로 공급하는 라디컬 유도부를 포함하고,A radical induction part mounted to an open central portion of the shower head and supplying the radicals into the reaction chamber through the shower head; 상기 샤워헤드는 중앙부의 상부가 개방되고 하부가 적어도 일부 개방되며, 내부의 적어도 일 영역에 공간이 마련된 몸체와, 상기 몸체의 일 영역에 마련된 단턱부와, 상기 몸체의 중앙부 하단에 형성된 복수의 제 1 분사홀과, 상기 몸체의 중앙부 내측벽에 형성된 복수의 제 2 분사홀을 포함하고,The shower head may have an upper portion of the central portion and at least a portion of the lower portion thereof, having a space provided in at least one region therein, a stepped portion provided in one region of the body, and a plurality of agents formed at the lower portion of the central portion of the body. 1 injection hole and a plurality of second injection holes formed in the inner wall of the central portion of the body, 상기 라디컬 유도부는 복수의 제 1 배출홀이 형성된 판과, 상기 제 1 배출홀에 대응하여 하부로 돌출된 복수의 제 2 배출홀과, 상기 판의 가장자리에 마련된 안착부를 포함하며, 상기 안착부가 상기 샤워헤드의 상기 단턱부에 안착되는 증착 장치를 이용하고,The radical induction part includes a plate in which a plurality of first discharge holes are formed, a plurality of second discharge holes protruding downward corresponding to the first discharge hole, and a seating part provided at an edge of the plate, wherein the seating part Using a deposition apparatus seated on the stepped portion of the showerhead, 복수의 패턴들이 형성된 기판이 상기 반응 챔버 내에 제공되는 단계;Providing a substrate in which a plurality of patterns are formed in the reaction chamber; 상기 공정 가스 공급부의 소오스 공급부로부터 전구체 소오스를 공급하고, 반응 가스 공급부로부터 반응 가스를 공급하는 동시에 상기 반응 가스 공급부에 전기장을 인가하여 상기 반응 가스의 라디컬을 생성하는 단계;Supplying a precursor source from a source supply of the process gas supply and supplying a reaction gas from a reaction gas supply and simultaneously applying an electric field to the reaction gas supply to generate radicals of the reaction gas; 반응 가스 라디컬과 전구체 소오스를 이용하여 상기 반응 가스의 라디컬 및 전구체 소오스를 상기 샤워헤드의 서로 다른 경로를 통해 상기 반응 챔버 내로 동시에 유입시켜 상기 복수의 패턴 사이에 갭필 절연막을 증착하는 단계;Depositing a gapfill insulating film between the plurality of patterns by simultaneously introducing radicals and precursor sources of the reaction gas into the reaction chamber through different paths of the showerhead using a reactive gas radical and a precursor source; 상기 공정 가스 공급부의 큐어링 가스 공급부로부터 큐어링 가스를 상기 반응 챔버 내로 유입하고, 상기 반응 챔버 내에 전기장을 인가하여 상기 큐어링 가스를 여기시키는 단계; 및Introducing a curing gas from the curing gas supply of the process gas supply into the reaction chamber and applying an electric field to the reaction chamber to excite the curing gas; And 큐어링 가스를 여기시키고, 이를 상기 여기된 큐어링 가스를 이용하여 상기 반응 챔버 내에서 갭필 절연막을 인시투로 큐어링하는 단계를 포함하고,Exciting a curing gas, and curing the gap fill insulating film in situ in the reaction chamber using the excited curing gas; 상기 전구체 소오스는 상기 샤워헤드의 몸체로 공급되고 제 2 분사홀 및 제 1 분사홀의 일부를 통해 하부로 분사되며, 상기 반응 가스 라디컬은 상기 라디컬 유도부 및 상기 샤워헤드의 제 1 분사홀의 다른 일부를 통해 하부로 분사되는 갭필 방법.The precursor source is supplied to the body of the shower head and injected downward through a portion of the second and first injection holes, and the reactive gas radicals are different from the radical induction part and the first injection hole of the shower head. Gap fill method is injected through the bottom. 삭제delete 제 14 항에 있어서, 상기 반응 가스 라디컬과 전구체 소오스와 동시에 식각 가스를 더 유입하는 갭필 방법.The method of claim 14, wherein an etching gas is further introduced at the same time as the reactive gas radical and the precursor source. 제 14 항에 있어서, 상기 갭필 절연막을 일부 증착한 후 일부 식각 가스를 공급하여 상기 갭필 절연막 증착 및 식각을 반복하여 상기 갭필 절연막을 증착하는 갭필 방법.The method of claim 14, wherein the gap fill insulating layer is deposited by partially etching the gap fill insulating layer, and then supplying an etching gas to repeat deposition and etching of the gap fill insulating layer to deposit the gap fill insulating layer. 제 14 항에 있어서, 상기 갭필 절연막을 일부 증착한 후 상기 큐어링 가스를 공급하여 상기 갭필 절연막 증착 및 큐어링을 반복하여 상기 갭필 절연막을 증착하는 갭필 방법.The method of claim 14, wherein the gap fill insulating layer is partially deposited and the curing gas is supplied to repeatedly deposit and cure the gap fill insulating layer and to deposit the gap fill insulating layer. 제 14 항에 있어서, 상기 갭필 절연막 증착 및 큐어링 후 클린 가스를 여기시켜 상기 반응 챔버 내를 세정하는 단계를 더 포함하는 갭필 방법.15. The gapfill method of claim 14, further comprising exciting a clean gas after the deposition and curing of the gapfill insulating film to clean the inside of the reaction chamber. 삭제delete
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