JP2007096299A - Substrate processing device and substrate processing method - Google Patents

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Yun-Kwang Jeon
允 ▲ぐぁん▼ 全
Yung-Hee Lee
榮 姫 李
Jin-Seok Lee
振 碩 李
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing device having a simple structure in which dielectric breakdown of an insulating film to be processed is reduced. <P>SOLUTION: This device comprises: a substrate mounting part on which a substrate to be processed is mounted; a first plasma space and a second plasma space sequentially provided above the substrate mounting part; a first extraction electrode positioned between the first plasma space and the second plasma space for selectively extracting one from a positive ion and an electron of a plasma generated in the second plasma space; a second extraction electrode positioned between the first plasma space and the substrate mounting part for extracting the positive ion and the electron from the plasma of the first plasma space; and a vacuum chamber housing the substrate mounting part, the first plasma space and the second plasma space. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は基板処理装置と基板処理方法に係り、より詳しくは、プラズマから陽イオンビームと負電荷ビームとを交互に抽出する基板処理装置と、これを利用した基板処理方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method, and more particularly to a substrate processing apparatus that alternately extracts a positive ion beam and a negative charge beam from plasma, and a substrate processing method using the same.

半導体ウェーハまたは各種表示装置の基板は（以下、‘基板’と言う。）、基板上に薄膜を形成し、部分的にその薄膜をエッチングするなどの基板処理工程を反復して遂行することによって製造できる。このうちの絶縁膜をエッチングする工程には、プラズマから抽出された方向性を持つイオンビームが多く用いられている。プラズマを利用する工程は、異方性エッチング特性と高いエッチング率など多い長所を有している。   Semiconductor wafers or substrates of various display devices (hereinafter referred to as 'substrates') are manufactured by repeatedly performing substrate processing steps such as forming a thin film on the substrate and partially etching the thin film. it can. Of these, an ion beam having a directivity extracted from plasma is often used in the step of etching the insulating film. The process using plasma has many advantages such as anisotropic etching characteristics and high etching rate.

イオンビームを利用する方法においては、イオンが持つ電気的特性を利用してポテンシャルの差を利用して方向性を持つビームを形成する。このように形成されたビームは方向性を維持しながら絶縁膜に入射し、絶縁膜をエッチングするようになる。   In the method using an ion beam, a beam having directionality is formed by utilizing a difference in potential by utilizing electrical characteristics of ions. The beam thus formed enters the insulating film while maintaining the directionality, and the insulating film is etched.

しかし、絶縁膜には電流通路が形成されていないため、入射するイオンの電荷は絶縁膜に蓄積(チャージアップ)される。このように蓄積された電荷は絶縁破壊などの問題を起こして基板を損傷させ、アンダーカットなどエッチング不良を引き起こす。   However, since no current path is formed in the insulating film, the charge of incident ions is accumulated (charged up) in the insulating film. The accumulated charges cause problems such as dielectric breakdown, damage the substrate, and cause etching defects such as undercut.

このような問題を解決するために、イオンビームを中性ビーム(neutral beam)に変換するか、または基板に蓄積された電荷と反対極性の電荷を供給して電荷を補償する方法などが用いられる。   In order to solve such a problem, a method of compensating the charge by converting the ion beam into a neutral beam or supplying a charge having the opposite polarity to the charge accumulated on the substrate is used. .

これを詳しく説明すると、次の通りである。   This will be described in detail as follows.

イオンビームを中性ビームに変換する方法のうちの一つは、別途の電子銃(electron gun)または電子抽出装置で電子を抽出し、陽イオンビームの進行方向に電子を入射することである。電子と陽イオンとの衝突によってエネルギー移動が発生し、陽イオンは中性化される。陽イオンは相対的に質量が小さい電子と衝突するため進行方向が変わらない。   One of the methods for converting an ion beam into a neutral beam is to extract electrons with a separate electron gun or an electron extraction device, and enter the electrons in the traveling direction of the positive ion beam. Energy transfer occurs due to collisions between electrons and cations, and the cations are neutralized. Since the cation collides with an electron having a relatively small mass, the traveling direction does not change.

イオンビームを中性ビームに変換する他の方法は、イオンビームを中性化装置に通過させて中性化させることである。方向性を持つイオンビームは中性化装置の反射板と小さな入射角で衝突し、同一の角度で反射される。衝突の際に電荷の交換が発生してイオンビームは中性化され、反射角度が一定であるために方向性を持つようになる。   Another way to convert the ion beam to a neutral beam is to pass the ion beam through a neutralizer to neutralize it. A directional ion beam collides with the reflector of the neutralizer at a small incident angle and is reflected at the same angle. Charge exchange occurs at the time of collision, the ion beam is neutralized, and has a directivity because the reflection angle is constant.

反対極性の電荷を供給する方法においては、電子銃のような別途の電子供給装置を利用して陽イオンビームが入射する基板に直接に電子を供給する。陽イオンビームによって蓄積される正電荷を、陰極を有する電子を供給して相殺させる方式である。   In the method of supplying charges of opposite polarity, electrons are directly supplied to the substrate on which the cation beam is incident using a separate electron supply device such as an electron gun. In this method, positive charges accumulated by the positive ion beam are canceled by supplying electrons having a cathode.

しかし、このような従来の方法は次のような問題がある。   However, such a conventional method has the following problems.

第一に、電子を利用して陽イオンビームを中性化する方式においては、イオンビームを抽出する装置以外に電子を供給する装置が別途に必要である。また、陽イオンビームの外郭から陽イオンビームの中心方向に物理的衝突が起きるため、陽イオンビームの断面における中心部の中性化が円滑に行われないという問題がある。   First, in the method of neutralizing a cation beam using electrons, a device for supplying electrons is required in addition to the device for extracting the ion beam. In addition, since a physical collision occurs from the outer side of the cation beam toward the center of the cation beam, there is a problem in that neutralization of the central portion in the cross section of the cation beam is not performed smoothly.

第二に、反射体を利用するイオンビームを中性化する方式においては、物理的衝突によって中性粒子のエネルギー減少が発生する。また、反射板はイオンの衝突によって熱変形、ポリマの蒸着、アーチング(arching)などの問題があり得、反射板の照度によって方向性を無くし易いという問題がある。   Second, in the method of neutralizing the ion beam using a reflector, the energy of neutral particles is reduced by physical collision. In addition, the reflector may have problems such as thermal deformation, polymer deposition, and arching due to ion collision, and the directionality may be easily lost due to the illuminance of the reflector.

第三に、反対極性の電荷を供給する方法においては、電子銃の方向を基板に向かうようにするかまたは磁場を利用して電子に方向性を付与する装置が非常に複雑になるという問題がある。   Thirdly, in the method of supplying charges of opposite polarity, there is a problem that the device for directing the electrons using the magnetic field or the direction of the electron gun toward the substrate becomes very complicated. is there.

本発明の目的は、構造が簡単で、処理対象である絶縁膜の絶縁破壊が減少する基板処理装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus that has a simple structure and reduces the dielectric breakdown of an insulating film to be processed.

本発明の他の目的は、構造が簡単で、処理対象である絶縁膜の絶縁破壊が減少する基板処理装置を利用して基板を処理する方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a method of processing a substrate by using a substrate processing apparatus that has a simple structure and reduces the dielectric breakdown of an insulating film to be processed.

前記の本発明の目的は、プラズマが形成されるプラズマ空間と基板の処理が行われる処理空間とを有する真空チャンバーと；前記プラズマ空間と前記処理空間との間に位置する抽出電極と；前記抽出電極に電源を供給する電源供給部と；前記プラズマ空間のプラズマから陽イオンビームと負電荷ビームとが交互に前記処理空間に抽出されるように前記電源供給部を制御する制御部とを含む基板処理処置によって達成されることができる。   The object of the present invention is to provide a vacuum chamber having a plasma space in which plasma is formed and a processing space in which a substrate is processed; an extraction electrode positioned between the plasma space and the processing space; A power supply unit that supplies power to the electrode; and a control unit that controls the power supply unit so that a positive ion beam and a negative charge beam are alternately extracted from the plasma in the plasma space into the processing space. It can be achieved by a treatment procedure.

前記負電荷ビームは、電子ビームと陰イオンビームのうちの少なくともいずれか一つを含むことが好ましい。   Preferably, the negative charge beam includes at least one of an electron beam and an anion beam.

前記抽出電極は、複数のグリッドを含むことが好ましい。   The extraction electrode preferably includes a plurality of grids.

前記複数のグリッドは、互いに平行に配置されていることが好ましい。   The plurality of grids are preferably arranged in parallel to each other.

前記制御部は、前記複数のグリッド各々に互いに異なる電圧が印加されるように前記電源供給部を制御することが好ましい。   It is preferable that the control unit controls the power supply unit so that different voltages are applied to the plurality of grids.

前記制御部は、前記複数のグリッドのうちの前記処理空間と接する前記グリッドには、接地電圧が印加されるように前記電源供給部を制御することが好ましい。   Preferably, the control unit controls the power supply unit so that a ground voltage is applied to the grid in contact with the processing space among the plurality of grids.

前記複数のグリッド各々の電流値を測定して前記制御部に伝達する電流計をさらに含むことが好ましい。   It is preferable to further include an ammeter that measures a current value of each of the plurality of grids and transmits the current value to the control unit.

前記制御部は、前記陽イオンビームの抽出時間と前記陰イオンビームの抽出時間とが実質的に同一になるように前記電源供給部を制御することが好ましい。   It is preferable that the control unit controls the power supply unit so that the extraction time of the positive ion beam and the extraction time of the negative ion beam are substantially the same.

前記制御部は、前記処理空間に供給される陽イオンビームの電荷量と負電荷ビームの電荷量とが実質的に同一になるように前記電源供給部を制御することが好ましい。   Preferably, the control unit controls the power supply unit so that the charge amount of the cation beam and the charge amount of the negative charge beam supplied to the processing space are substantially the same.

処理対象基板を測定して前記制御部に伝達する電流計をさらに含むことが好ましい。   It is preferable to further include an ammeter that measures the substrate to be processed and transmits it to the control unit.

前記処理空間の下部に位置し、処理対象基板が載置される基板載置部をさらに含むことが好ましい。   It is preferable that the apparatus further includes a substrate placement unit that is located under the treatment space and on which a substrate to be treated is placed.

前記プラズマ空間に対応する前記真空チャンバーの外部に位置するコイルと、前記コイルに電源を供給するプラズマ形成電源供給部とをさらに含むことが好ましい。   It is preferable to further include a coil positioned outside the vacuum chamber corresponding to the plasma space, and a plasma forming power supply unit that supplies power to the coil.

前記コイルと前記電源供給部との間に位置するインピーダンスマッチングユニットをさらに含むことが好ましい。   It is preferable to further include an impedance matching unit located between the coil and the power supply unit.

前記プラズマ空間に反応ガスを供給する反応ガス供給部をさらに含むことが好ましい。   It is preferable that a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas to the plasma space is further included.

前記本発明の他の目的は、真空チャンバー内の基板載置部上に絶縁膜が露出されている処理対象基板を載置させる段階と；前記基板載置部の上部のプラズマ空間にプラズマを発生させる段階と；
前記プラズマから陽イオンビームと負電荷ビームとを交互に抽出して前記処理対象基板に供給する段階とを含むことを特徴とする基板処理方法によって達成されることができる。 Another object of the present invention is to place a processing target substrate having an insulating film exposed on a substrate placement part in a vacuum chamber; and to generate plasma in a plasma space above the substrate placement part And a stage of
And a step of alternately extracting a positive ion beam and a negative charge beam from the plasma and supplying them to the substrate to be processed.

前記負電荷ビームは、電子ビームと陰イオンビームのうちの少なくともいずれか一つを含むことが好ましい。   Preferably, the negative charge beam includes at least one of an electron beam and an anion beam.

前記陽イオンビームの抽出時間と前記陰イオンビームの抽出時間とは実質的に同一であることが好ましい。   It is preferable that the extraction time of the positive ion beam and the extraction time of the negative ion beam are substantially the same.

前記処理対象基板に供給される前記陽イオンビームの電荷量と前記負電荷ビームの電荷量とは実質的に同一であることが好ましい。   It is preferable that the charge amount of the cation beam supplied to the substrate to be processed and the charge amount of the negative charge beam are substantially the same.

前記抽出は、前記処理対象基板と前記プラズマ空間との間に位置する抽出電極を利用して遂行されることが好ましい。   The extraction is preferably performed using an extraction electrode positioned between the substrate to be processed and the plasma space.

本発明によれば、構造が簡単でありながら、処理対象である絶縁膜の絶縁破壊が減少する基板処理装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the substrate processing apparatus with which the dielectric breakdown of the insulating film which is a process target reduces is provided, although the structure is simple.

また、本発明によれば、構造が簡単で、処理対象である絶縁膜の絶縁破壊が減少する基板処理装置を利用して基板を処理する方法が提供される。   In addition, according to the present invention, there is provided a method for processing a substrate by using a substrate processing apparatus that has a simple structure and reduces dielectric breakdown of an insulating film to be processed.

以下、添付された図面を参照して、本発明についてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

図１は本発明の第１実施形態による基板処理装置の断面図である。   FIG. 1 is a sectional view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

基板処理処置１は、処理空間３１及びプラズマ空間３２が形成されている真空チャンバー１０、処理対象基板１００が載置される載置部２１、プラズマから陽イオンビーム及び負電荷ビームを抽出するための抽出電極４１、プラズマ形成のためのコイル８１、及びプラズマ形成電源供給部８２を含む。ここで、抽出電極４１は電源供給部５１に連結されており、抽出電極４１に供給される電源は制御部８１によって制御される。   The substrate processing procedure 1 includes a vacuum chamber 10 in which a processing space 31 and a plasma space 32 are formed, a mounting portion 21 on which a processing target substrate 100 is mounted, and a positive ion beam and a negative charge beam for extracting from a plasma. An extraction electrode 41, a coil 81 for plasma formation, and a plasma formation power supply unit 82 are included. Here, the extraction electrode 41 is connected to the power supply unit 51, and the power supplied to the extraction electrode 41 is controlled by the control unit 81.

真空チャンバー１０は、抽出電極４１と共に、基板処理が行われる処理空間３１とプラズマが形成されるプラズマ空間３２とを形成し、これら空間３１、３２を真空と一定の温度に維持させる機能を行う。反応チャンバー１０の上部側面にはプラズマが形成する反応ガスが流入する反応ガス供給部１１が備えられている。反応ガスとしては、ＣＦｘ、Ａｒ、Ｏ２、ＳＦ６などが用いられることができる。 The vacuum chamber 10, together with the extraction electrode 41, forms a processing space 31 in which substrate processing is performed and a plasma space 32 in which plasma is formed, and performs a function of maintaining these spaces 31 and 32 at a constant temperature. A reaction gas supply unit 11 into which a reaction gas formed by plasma flows is provided on the upper side surface of the reaction chamber 10. As the reaction gas, CFx, Ar, O 2 , SF 6 or the like can be used.

真空チャンバー１０の下部には反応の際に発生する副産物などを外部に放出する排気口１２が設置されている。図示していないが、真空チャンバー１０は排気口１２に連結された真空ポンプをさらに含むことができる。   At the lower part of the vacuum chamber 10, an exhaust port 12 for releasing by-products generated during the reaction to the outside is installed. Although not shown, the vacuum chamber 10 may further include a vacuum pump connected to the exhaust port 12.

真空チャンバー１０の下部には処理対象基板１００が載置される基板載置部２１が位置している。処理対象基板１００にはエッチング対象である絶縁膜が露出されており、エッチングされない絶縁膜の上部には感光膜が形成されている。   A substrate platform 21 on which the substrate 100 to be processed is placed is positioned below the vacuum chamber 10. An insulating film that is an etching target is exposed on the processing target substrate 100, and a photosensitive film is formed on the upper portion of the insulating film that is not etched.

基板載置部２１の上部が基板処理が行われる処理空間３１となり、処理空間３１の上部には抽出電極４１を間にしてプラズマ空間３２が形成されている。   The upper part of the substrate mounting portion 21 is a processing space 31 where substrate processing is performed, and a plasma space 32 is formed in the upper part of the processing space 31 with an extraction electrode 41 therebetween.

処理空間３１とプラズマ空間３２との間には抽出電極４１が備えられている。抽出電極４１は３つのグリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃからなっている。３つのグリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃは互いに平行に配置されている。各グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、図２に示したように、四角形状の平板に複数の通過孔４２が形成されている形態であり、各グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃの通過孔４２は一列に配置されている。グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃの形態と通過孔４２の配置は必要に応じて変形され得る。   An extraction electrode 41 is provided between the processing space 31 and the plasma space 32. The extraction electrode 41 includes three grids 41a, 41b, and 41c. The three grids 41a, 41b, 41c are arranged in parallel to each other. As shown in FIG. 2, each grid 41a, 41b, 41c is a form in which a plurality of passage holes 42 are formed in a rectangular flat plate, and the passage holes 42 of each grid 41a, 41b, 41c are arranged in a row. Has been placed. The form of the grids 41a, 41b, 41c and the arrangement of the passage holes 42 can be modified as necessary.

抽出電極４１は、電源供給部５１から電源が供給され、プラズマ空間３２で必要な成分を処理空間３１に伝達させる。具体的に見れば、各グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃはそれぞれ別途の独立電源部５１ａ、５１ｂ、５１ｃに連結されており、グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃ別に独立した電源供給が可能である。   The extraction electrode 41 is supplied with power from the power supply unit 51 and transmits necessary components in the plasma space 32 to the processing space 31. Specifically, each of the grids 41a, 41b, and 41c is connected to a separate independent power supply unit 51a, 51b, and 51c, and independent power supply is possible for each of the grids 41a, 41b, and 41c.

各グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃと各独立電源部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ
との間には電流計６１ａ、６１ｂ、６１ｃが連結されていて、実際グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃに流れる電流値を測定する。一方、処理対象基板１００も電流計６１ｄに連結されており、電流計６１ｄは処理対象基板１００の電荷蓄積を測定するようになる。 Each grid 41a, 41b, 41c and each independent power supply 51a, 51b, 51c
Are connected to ammeters 61a, 61b, and 61c, and measure the values of currents that actually flow through the grids 41a, 41b, and 41c. On the other hand, the substrate to be processed 100 is also connected to the ammeter 61d, and the ammeter 61d measures the charge accumulation of the substrate to be processed 100.

制御部７１は、電源供給部５１が抽出電極４１に供給する電源を制御する。制御部７１派、電源制御によってプラズマ空間３２のプラズマから陽イオンビームと負電荷ビームとを交互に抽出し、処理空間３１に伝達する。制御部７１は各電流計６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄで測定した電流値のフィードバックを受け、処理対象基板１００の電荷蓄積が発生しないように電源供給部５１を制御する。   The control unit 71 controls the power supplied from the power supply unit 51 to the extraction electrode 41. The control unit 71 and power supply control alternately extract the positive ion beam and the negative charge beam from the plasma in the plasma space 32 and transmit them to the processing space 31. The control unit 71 receives feedback of the current values measured by the ammeters 61a, 61b, 61c, and 61d, and controls the power supply unit 51 so that charge accumulation on the processing target substrate 100 does not occur.

プラズマ空間３２に対応する真空チャンバー１０の外部にはコイル８１が位置し、コイル８１はプラズマ形成電源供給部８２に連結されている。プラズマ形成電源供給部８２は第１コイル６１に高周波電源を供給し、供給される電源の周波数は数ｋＨｚ乃至数百ＭＨｚであり得る。プラズマ形成電源供給部８２の電源供給によってプラズマ空間３２には誘導結合プラズマが形成される。コイル８１とプラズマ形成電源供給部８２との間には、インピーダンスマッチングユニット８３が備えられている。   A coil 81 is located outside the vacuum chamber 10 corresponding to the plasma space 32, and the coil 81 is connected to a plasma forming power supply unit 82. The plasma forming power supply unit 82 supplies high-frequency power to the first coil 61, and the frequency of the supplied power may be several kHz to several hundred MHz. Inductively coupled plasma is formed in the plasma space 32 by supplying power from the plasma forming power supply unit 82. An impedance matching unit 83 is provided between the coil 81 and the plasma forming power supply unit 82.

以上のような基板処理処置１は、プラズマ領域３２に形成されたプラズマから陽イオンビームと負電荷ビームとを交互に抽出する。抽出電極４１が陽イオンビームまたは／そして負電荷ビームを選択的に抽出する原理は、各々のエネルギーと抽出電極４１のポテンシャルとの関係を利用したことである。このような方法は、例えば、ＩＡＮ Ｇ．ＢＲＯＷＮのＴＨＥ ＰＨＹＳＩＣＳ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＯＦ ＩＯＮ ＳＯＵＲＣＥＳ、２版、６１頁〜６４頁に開示されている。   In the substrate processing procedure 1 as described above, a positive ion beam and a negative charge beam are alternately extracted from the plasma formed in the plasma region 32. The principle that the extraction electrode 41 selectively extracts a positive ion beam and / or a negative charge beam is that the relationship between each energy and the potential of the extraction electrode 41 is used. Such a method is described, for example, in IAN G. et al. BROWN's THE PHYSICS AND TECHNOLOGY OF ION SOURCES, 2nd edition, pages 61-64.

以下では、本発明において、プラズマから陽イオンビームと負電荷ビームとを抽出する方法について、図３及び図４を参照して説明する。   Hereinafter, a method for extracting a positive ion beam and a negative charge beam from plasma in the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明で負電荷ビームとは、陰イオンビームそして／または電子ビームであって、陽イオンビームを中性化させることができるものを言う。以下では負電荷ビームとして陰イオンビームを例に挙げて説明する。   In the present invention, the negative charge beam refers to an anion beam and / or an electron beam that can neutralize a cation beam. Hereinafter, an anion beam will be described as an example of the negative charge beam.

図３は本発明の一実施形態による基板処理装置でグリッドに印加される電圧を示したグラフであり、図４は本発明の一実施形態による基板処理装置で陽イオンビームと陰イオンビームとのポテンシャルを説明するためのグラフである。   FIG. 3 is a graph showing a voltage applied to a grid in the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing a positive ion beam and an anion beam in the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a graph for demonstrating potential.

図３を見れば、各グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃに供給する電圧のパターンが相違することが分かる。第１グリッド４１ａと第２グリッド４１ｂとに供給される電圧は一定の周期を有して変化する矩形波であり、互いに行き違っている。第３グリッド４１ｃには時間に拘わらずグラウンド電圧が印加されている。   It can be seen from FIG. 3 that the patterns of voltages supplied to the grids 41a, 41b, 41c are different. The voltages supplied to the first grid 41a and the second grid 41b are rectangular waves that change with a certain period, and are different from each other. A ground voltage is applied to the third grid 41c regardless of time.

実施形態において、第１グリッド４１ａのポテンシャルが低く、第２グリッド４１ｂのポテンシャルが高い場合、陰イオンビームが抽出され、反対に第１グリッド４１ａのポテンシャルが高く、第２グリッド４１ｂのポテンシャルが低い場合、陽イオンビームが抽出される。陰イオンビームの抽出時間と陽イオンビームの抽出時間とは互いに同一である。第１グリッド４１ａと第２グリッド４１ｂの周波数は１Ｈｚから数百ｋＨｚの中から選択されることができる。   In the embodiment, when the potential of the first grid 41a is low and the potential of the second grid 41b is high, an anion beam is extracted, and conversely, the potential of the first grid 41a is high and the potential of the second grid 41b is low. A positive ion beam is extracted. The extraction time of the negative ion beam and the extraction time of the positive ion beam are the same. The frequency of the first grid 41a and the second grid 41b can be selected from 1 Hz to several hundred kHz.

制御部７１は、各グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃに供給される電源パターンが、図３に示したようになるように電源供給部５１を制御する。制御部７１は、この過程で各電流計６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄで測定した電流値に基づいて電源パターンを変更することができる。   The control unit 71 controls the power supply unit 51 so that the power patterns supplied to the grids 41a, 41b, and 41c are as shown in FIG. The controller 71 can change the power supply pattern based on the current values measured by the ammeters 61a, 61b, 61c, 61d in this process.

ここで、第１グリッド４１ａと第２グリッド４２ｂとに印加される電圧は、矩形波以外にサイン波や三角波なども可能である。   Here, the voltage applied to the first grid 41a and the second grid 42b can be a sine wave or a triangular wave in addition to a rectangular wave.

図４は真空チャンバー１０内で垂直方向による陽イオンビームと陰イオンビームとのポテンシャルを例示したものである。   FIG. 4 illustrates the potential of the positive ion beam and the negative ion beam in the vertical direction in the vacuum chamber 10.

陽イオンビームのポテンシャルは、第１グリッド４１ａと第２グリッド４１ｂとの間で急激に減少し、第２グリッド４１ｂと第３グリッド４１ｃとの間では比較的緩やかに増加する。陰イオンビームのポテンシャルは第１グリッド４１ａと第２グリッド４１ｂとの間で急激に増加し、第２グリッド４１ｂと第３グリッド４１ｃとの間では比較的緩やかに減少する。   The potential of the positive ion beam decreases rapidly between the first grid 41a and the second grid 41b, and increases relatively slowly between the second grid 41b and the third grid 41c. The potential of the anion beam increases rapidly between the first grid 41a and the second grid 41b, and decreases relatively slowly between the second grid 41b and the third grid 41c.

以上の一実施形態による基板処理装置１は多様に変形可能である。例えば、グリッドの個数は１つまたは２つも可能であり、４つ以上を有することも可能である。   The substrate processing apparatus 1 according to the above embodiment can be variously modified. For example, the number of grids may be one or two, and may include four or more.

以下、上述した基板処理処置１を利用して基板を処理する方法について、図５を参照して説明する。図５は本発明の一実施形態による基板処理方法を説明するための手順図である。   Hereinafter, a method of processing a substrate using the substrate processing procedure 1 described above will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart for explaining a substrate processing method according to an embodiment of the present invention.

まず、処理対象基板１００を基板載置部２１に載置させる（Ｓ１００）。処理対象基板１００にはエッチング対象である絶縁膜が露出されており、エッチングされない絶縁膜の上部には感光膜が形成されている。絶縁膜は窒化シリコン膜または酸化シリコン膜であり、その下部には金属からなる配線が位置することができる。処理対象基板１００は半導体ウェーハまたは表示装置用基板であり得、表示装置としては液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置（ＰＤＰ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などが可能である。   First, the substrate to be processed 100 is placed on the substrate platform 21 (S100). An insulating film that is an etching target is exposed on the processing target substrate 100, and a photosensitive film is formed on the upper portion of the insulating film that is not etched. The insulating film is a silicon nitride film or a silicon oxide film, and a wiring made of metal can be positioned below the insulating film. The processing target substrate 100 may be a semiconductor wafer or a display device substrate, and the display device may be a liquid crystal display device, a plasma display device (PDP), an organic light emitting diode (OLED), or the like.

処理対象基板１００を載置させた後、真空チャンバー１０の内部の温度と圧力を調節する。   After placing the substrate 100 to be processed, the temperature and pressure inside the vacuum chamber 10 are adjusted.

次に、反応ガス供給部１１を通じて反応ガスを注入しながら、プラズマ形成電源供給部８２を通じてコイル８１に高周波電源を加える。このような過程を通じてプラズマ空間３２には誘導結合により反応ガスからプラズマが形成される（Ｓ２００）。プラズマには陽イオン、陰イオン、電子が全て含まれている。   Next, a high frequency power source is applied to the coil 81 through the plasma forming power supply unit 82 while injecting the reactive gas through the reactive gas supply unit 11. Through this process, plasma is formed from the reaction gas in the plasma space 32 by inductive coupling (S200). The plasma contains all cations, anions, and electrons.

プラズマが形成されれば、第１抽出電極４１の各グリッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃに印加される電圧を調節して陽イオンビームと負電荷ビームを交互に抽出し、処理空間３１に伝達する（Ｓ３００）。負電荷ビームは陰イオンビームそして／または電子ビームであり得、陽イオンビームと実質的に同一の電荷量を有する。   When the plasma is formed, the voltage applied to each grid 41a, 41b, 41c of the first extraction electrode 41 is adjusted to extract the positive ion beam and the negative charge beam alternately and transmit them to the processing space 31 (S300). ). The negative charge beam can be an anion beam and / or an electron beam and has substantially the same amount of charge as the cation beam.

処理空間３１に供給された陽イオンビームと負電荷ビームは、処理対象基板１００に入射して露出された絶縁膜をエッチングする（Ｓ４００）。この過程で陽イオンビームと負電荷ビームとは中性化され、絶縁膜には電荷が蓄積されない。これによって絶縁膜の絶縁が破壊されたり品質が低下したりする問題が減少する。   The positive ion beam and the negative charge beam supplied to the processing space 31 are incident on the processing target substrate 100 and etch the exposed insulating film (S400). In this process, the cation beam and the negative charge beam are neutralized, and no charge is accumulated in the insulating film. As a result, the problem of the insulation of the insulating film being broken or the quality being lowered is reduced.

以上のように、本発明による基板処理装置１は複数のプラズマ空間と抽出電極とを利用して、中性化装置のような複雑な構成なしに、絶縁膜への電荷蓄積を防止する。   As described above, the substrate processing apparatus 1 according to the present invention uses a plurality of plasma spaces and extraction electrodes to prevent charge accumulation in the insulating film without a complicated configuration as in the neutralization apparatus.

たとえ本発明の実施形態が図示されて説明されたが、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する当業者であれば、本発明の原則や精神から逸脱せずに本実施形態を変形できることが分かる。本発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められなければならない。   Although the embodiments of the present invention have been illustrated and described, those skilled in the art having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention can be modified without departing from the principles and spirit of the present invention. I understand. The scope of the invention should be determined by the appended claims and their equivalents.

本発明の一実施形態による基板処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the substrate processing apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による基板処理装置におけるグリッドの斜視図である。It is a perspective view of a grid in a substrate processing apparatus by one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による基板処理装置におけるグリッドに印加される電圧を示したグラフである。5 is a graph showing a voltage applied to a grid in the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による基板処理装置における陽イオンビームと陰イオンビームとのポテンシャルを説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the potential of a cation beam and an anion beam in the substrate processing apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による基板処理方法を説明するための手順図である。It is a flowchart for demonstrating the substrate processing method by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 真空チャンバー
１１ 反応ガス供給部
１２ 排気口
２１ 基板載置部
３１ 処理空間
３２ プラズマ空間
４１ 抽出電極
５１ 電源供給部
６１Ａ〜６１Ｄ 電流計
７１ 制御部
８１ コイル
８２ プラズマ形成電源供給部
８３ インピーダンスマッチングユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum chamber 11 Reaction gas supply part 12 Exhaust port 21 Substrate mounting part 31 Processing space
32 Plasma space 41 Extraction electrode 51 Power supply unit 61A to 61D Ammeter 71 Control unit 81 Coil 82 Plasma forming power supply unit 83 Impedance matching unit

Claims (19)

基板処理処置において、
プラズマが形成されるプラズマ空間と基板の処理が行われる処理空間とを有する真空チャンバーと；
前記プラズマ空間と前記処理空間との間に位置する抽出電極と；
前記抽出電極に電源を供給する電源供給部と；
前記プラズマ空間のプラズマから陽イオンビームと負電荷ビームとが交互に前記処理空間に抽出されるように前記電源供給部を制御する制御部とを含むことを特徴とする基板処理処置。 In the substrate processing procedure,
A vacuum chamber having a plasma space in which plasma is formed and a processing space in which a substrate is processed;
An extraction electrode located between the plasma space and the processing space;
A power supply for supplying power to the extraction electrode;
A substrate processing treatment comprising: a control unit that controls the power supply unit so that a positive ion beam and a negative charge beam are alternately extracted from the plasma in the plasma space into the processing space. 前記負電荷ビームは、電子ビームと陰イオンビームのうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理処置。   The substrate processing treatment according to claim 1, wherein the negative charge beam includes at least one of an electron beam and an anion beam. 前記抽出電極は、複数のグリッドを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理処置。   The substrate processing treatment according to claim 1, wherein the extraction electrode includes a plurality of grids. 前記複数のグリッドは、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein the plurality of grids are arranged in parallel to each other. 前記制御部は、前記複数のグリッド各々に互いに異なる電圧が印加されるように前記電源供給部を制御することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein the control unit controls the power supply unit so that different voltages are applied to each of the plurality of grids. 前記制御部は、前記複数のグリッドのうちの前記処理空間と接する前記グリッドには、接地電圧が印加されるように前記電源供給部を制御することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。   The substrate processing according to claim 3, wherein the control unit controls the power supply unit so that a ground voltage is applied to the grid in contact with the processing space among the plurality of grids. apparatus. 前記複数のグリッド各々の電流値を測定して前記制御部に伝達する電流計をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 3, further comprising an ammeter that measures a current value of each of the plurality of grids and transmits the current value to the control unit. 前記制御部は、前記陽イオンビームの抽出時間と前記陰イオンビームの抽出時間とが実質的に同一になるように前記電源供給部を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。   2. The substrate processing according to claim 1, wherein the control unit controls the power supply unit so that an extraction time of the positive ion beam and an extraction time of the negative ion beam are substantially the same. apparatus. 前記制御部は、前記処理空間に供給される陽イオンビームの電荷量と負電荷ビームの電荷量とが実質的に同一になるように前記電源供給部を制御することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。   The control unit controls the power supply unit so that a charge amount of a cation beam and a charge amount of a negative charge beam supplied to the processing space are substantially the same. 2. The substrate processing apparatus according to 1. 処理対象基板の電流値を測定して前記制御部に伝達する電流計をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理処置。   The substrate processing treatment according to claim 1, further comprising an ammeter that measures a current value of a substrate to be processed and transmits the current value to the control unit. 前記処理空間の下部に位置し、処理対象基板が載置される基板載置部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。   The substrate processing apparatus according to claim 1, further comprising a substrate placement unit that is located under the treatment space and on which a substrate to be treated is placed. 前記プラズマ空間に対応する前記真空チャンバーの外部に位置するコイルと、前記コイルに電源を供給するプラズマ形成電源供給部とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理処置。   The substrate processing treatment according to claim 1, further comprising: a coil positioned outside the vacuum chamber corresponding to the plasma space; and a plasma forming power supply unit that supplies power to the coil. 前記コイルと前記電源供給部との間に位置するインピーダンスマッチングユニットをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の基板処理処置。   The substrate processing treatment according to claim 12, further comprising an impedance matching unit positioned between the coil and the power supply unit. 前記プラズマ空間に反応ガスを供給する反応ガス供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理処置。   The substrate processing treatment according to claim 1, further comprising a reactive gas supply unit configured to supply a reactive gas to the plasma space. 基板処理方法において、
真空チャンバー内の基板載置部上に絶縁膜が露出されている処理対象基板を載置させる段階と；
前記基板載置部の上部のプラズマ空間にプラズマを発生させる段階と；
前記プラズマから陽イオンビームと負電荷ビームとを交互に抽出して前記処理対象基板に供給する段階とを含むことを特徴とする基板処理方法。 In the substrate processing method,
Placing a substrate to be processed with an insulating film exposed on a substrate placement portion in a vacuum chamber;
Generating plasma in a plasma space above the substrate mounting portion;
And a step of alternately extracting a positive ion beam and a negative charge beam from the plasma and supplying them to the substrate to be processed. 前記負電荷ビームは、電子ビームと陰イオンビームのうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 15, wherein the negative charge beam includes at least one of an electron beam and an anion beam. 前記陽イオンビームの抽出時間と前記陰イオンビームの抽出時間とは実質的に同一であることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。   16. The substrate processing method according to claim 15, wherein the extraction time of the positive ion beam and the extraction time of the negative ion beam are substantially the same. 前記処理対象基板に供給される前記陽イオンビームの電荷量と前記負電荷ビームの電荷量とは実質的に同一であることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 15, wherein a charge amount of the cation beam supplied to the substrate to be processed and a charge amount of the negative charge beam are substantially the same. 前記抽出は、前記処理対象基板と前記プラズマ空間との間に位置する抽出電極を利用して遂行されることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 15, wherein the extraction is performed using an extraction electrode positioned between the substrate to be processed and the plasma space.
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