KR100706663B1 - treating apparatus by plasma - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치는 상기 기판의 상부에 위치하며 상기 기판을 향하여 내부에서 형성된 플라즈마를 분사하는 공정 유닛과, 상기 기판의 하부에 위치하여 상기 기판을 안착하는 스테이지와, 상기 공정 유닛과 연결되며 상기 공정 유닛을 상기 스테이지의 일측으로부터 상기 스테이지의 타측으로 이동할 수 있는 이동 유닛과, 상기 공정 유닛과 연결되어 반응 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함한다.According to the present invention, an apparatus for processing a substrate by using a plasma includes: a processing unit for injecting a plasma formed therein toward an upper portion of the substrate; and a stage for placing the substrate on the lower portion of the substrate; And a moving unit connected to the processing unit and capable of moving the processing unit from one side of the stage to the other side of the stage, and a gas supply unit connected to the processing unit to supply a reactive gas.

상압 플라즈마, 이동 유닛, 스테이지, 유전체, Atmospheric plasma, mobile unit, stage, dielectric,

Description

플라즈마 처리장치{treating apparatus by plasma}Plasma processing apparatus

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 정면도;1 is a front view schematically showing a conventional plasma processing apparatus;

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 사시도;2 is a perspective view schematically showing a plasma processing apparatus according to the present invention;

도 3a는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 나타낸 정면도;3A is a front view showing a plasma processing apparatus according to the present invention;

도 3b는 본 발명에 따른 공정 챔버의 바닥면을 나타내는 저면도;3B is a bottom view showing the bottom surface of the process chamber according to the present invention;

도 3c는 본 발명에 따른 공정 유닛을 나타내는 측단면도;3c is a side sectional view showing a processing unit according to the present invention;

도 4a와 도 4b는 세정 공정의 수행 전후에 대하여 웨이퍼(W)의 표면상에 떨어트린 물방울을 각각 나타내는 그림;4A and 4B are diagrams each showing droplets dropped on the surface of the wafer W before and after performing a cleaning process;

도 4c는 세정 공정의 수행 전후에 대하여 탄소의 양을 비교하는 그래프;4C is a graph comparing the amount of carbon before and after performing a cleaning process;

도 4d는 세정 공정의 수행 전후에 대하여 산소의 양을 비교하는 그래프이다.4D is a graph comparing the amount of oxygen before and after performing a cleaning process.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1, 10 : 플라즈마 처리장치 100 : 공정 유닛1, 10: plasma processing apparatus 100: processing unit

120 : 공정 챔버 140 : 금속판120: process chamber 140: metal plate

160 : 유전체 180 : 가스 공급 유닛160: dielectric 180: gas supply unit

200 : 스테이지 300 : 이송 유닛200: stage 300: transfer unit

320 : 이송 레일 340 ; 브래킷320: feed rail 340; Bracket

400 : 하우징400: housing

본 발명은 반도체를 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor, and more particularly to an apparatus for processing a substrate using a plasma.

일반적으로 액정 표시 장치, 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 공정은 여러가지 방법이 사용되고 있다.Generally, various methods are used for the process of processing board | substrates, such as a liquid crystal display device and a wafer.

최근에는 에너지, 신재료, 반도체 소자 제조, 환경분야 등에서 널리 사용되고 있는 플라즈마(plasma)를 이용하여 세정하는 방법이 주로 사용되고 있다.Recently, a cleaning method using plasma, which is widely used in energy, new materials, semiconductor device manufacturing, and environmental fields, has been mainly used.

플라즈마(plasma)란 이온(ion)이나 전자(electron), 라디칼(radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 의미하는데, 이러한 플라즈마는 물리 혹은 화학적으로 물질의 표면에 작용하여 표면의 특성을 변화시킨다. 이와 같이 플라즈마에 의해 의도적으로 물질의 표면 특성을 변화시키는 것을 '표면 처리'라고 한다.Plasma refers to an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and the like, which physically or chemically acts on the surface of a material to change its properties. In this way, intentionally changing the surface properties of the material by the plasma is called 'surface treatment'.

한편, 일반적으로 플라즈마 처리방법이란 반응물질을 플라즈마 상태로 만들어 기판 상에 증착하거나, 플라즈마 상태의 반응물질을 이용, 세정(cleaning), 애싱(ashing) 또는 에칭(etching)하는 데 이용하는 것을 말한다.On the other hand, the plasma treatment method generally refers to a plasma state of the reaction material is deposited on the substrate, or used to clean, ash (ashing) or etching (etching) using the reaction material in the plasma state.

도 1은 종래의 플라즈마 처리장치(1)를 개략적으로 도시한 정면도이다.1 is a front view schematically showing a conventional plasma processing apparatus 1.

도 1에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리장치(1)는 공정 챔버(2)와, 제1전극(3), 제2전극(4), 가스 공급 유닛(5)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 includes a process chamber 2, a first electrode 3, a second electrode 4, and a gas supply unit 5.

공정 챔버(2)는 기판을 처리하는데 사용하는 플라즈마를 발생시키기 위하여 외부와 격리되며, 외부로부터 반응 가스가 공급된다.The process chamber 2 is isolated from the outside to generate a plasma used to process the substrate, and a reaction gas is supplied from the outside.

공정 챔버(2)의 내부에는 상부에 제1전극(3), 하부에 제2전극(4)이 설치된다. 제1전극(3)은 고주파(radio frequency:RF) 전원이 인가되는 금속전극이며, 제2전극(4)은 접지된다.Inside the process chamber 2, a first electrode 3 is disposed at an upper portion thereof and a second electrode 4 is disposed at a lower portion thereof. The first electrode 3 is a metal electrode to which radio frequency (RF) power is applied, and the second electrode 4 is grounded.

공정 챔버(2)의 일측에는 반응 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(5)이 설치된다. 가스 공급 유닛(5)은 반응 가스가 흐르는 가스 공급 라인(6)과 가스 공급 라인(6) 상에 설치된 밸브(7)를 포함한다.One side of the process chamber 2 is provided with a gas supply unit 5 for supplying a reaction gas. The gas supply unit 5 includes a gas supply line 6 through which a reaction gas flows and a valve 7 installed on the gas supply line 6.

상술한 플라즈마 처리장치(1)의 작용을 설명하면, 제1전극(3)에 고주파 전원을 인가하면서 가스 공급 유닛(5)을 통하여 공정 챔버(2)의 내부로 반응 가스를 공급하면 공정 챔버(2)의 내부에는 플라즈마가 형성되며, 플라즈마는 기판의 표면과 반응하여 표면의 특성을 변화시킨다.Referring to the operation of the plasma processing apparatus 1 described above, when the reactive gas is supplied into the process chamber 2 through the gas supply unit 5 while applying a high frequency power to the first electrode 3, the process chamber ( A plasma is formed inside 2), and the plasma reacts with the surface of the substrate to change the characteristics of the surface.

그러나, 종래의 플라즈마 처리장치(1)는 장치가 고정된 상태에서 플라즈마가 형성되어 기판의 표면과 반응하므로, 기판의 표면 전체에 대하여 균일하게 반응이 일어나지 않는 단점이 있다.However, the conventional plasma processing apparatus 1 has a disadvantage in that the plasma is formed in the fixed state and reacts with the surface of the substrate, so that the reaction does not occur uniformly over the entire surface of the substrate.

또한, 종래에는 진공에 가까운 저압(low pressure) 하에서 플라즈마를 발생시켜 기판상에 박막을 형성하거나, 기판상에 형성된 소정 물질의 에칭 또는 애싱을 하는 방법이 이용되었다. 그러나, 이러한 방법은 진공 챔버, 진공 배기 장치 등 고가의 진공 시스템이 요구된다. 또한, 장치 내의 구성이 복잡하기 때문에 장비 유지 관리 및 진공 펌핑(pumping) 시간이 길어지는 문제점이 있다. 따라서, 대면적 기판에 플라즈마 처리가 요구되는 액정 표시 장치와 같은 경우, 기판의 크기에 따라 상 승하는 비용 부담으로 거의 이용하기 힘든 실정이다.In addition, conventionally, a method of generating a thin film on a substrate by generating a plasma under low pressure close to vacuum, or etching or ashing a predetermined material formed on the substrate has been used. However, such a method requires an expensive vacuum system such as a vacuum chamber and a vacuum exhaust device. In addition, there is a problem in that the equipment maintenance and vacuum pumping time are long due to the complicated configuration in the apparatus. Therefore, in the case of a liquid crystal display device in which a plasma treatment is required for a large-area substrate, it is difficult to use it at a cost that rises depending on the size of the substrate.

본 발명의 목적은 기판의 표면 전체를 플라즈마를 이용하여 균일하게 처리할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of uniformly treating the entire surface of a substrate using plasma.

본 발명의 목적은 진공 시스템이 없이 플라즈마를 이용하여 기판을 처리할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of treating a substrate using plasma without a vacuum system.

본 발명에 따르면, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치는 상기 기판의 하부에 위치하여 상기 기판을 안착하는 스테이지와, 상기 기판의 상부에 위치하며 상기 기판을 향하여 내부에서 형성된 플라즈마를 분사하는 공정 유닛과, 상기 공정 유닛과 연결되며, 상기 공정 유닛을 상기 스테이지의 일측으로부터 상기 스테이지의 타측으로 이동할 수 있는 이동 유닛과, 상기 공정 유닛과 연결되어 반응 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함한다.According to the present invention, an apparatus for processing a substrate by using a plasma is provided with a stage for seating the substrate on the bottom of the substrate, and a processing unit for spraying a plasma formed on the substrate and positioned on the substrate. And a moving unit connected to the processing unit, the moving unit capable of moving the processing unit from one side of the stage to the other side of the stage, and a gas supply unit connected to the processing unit to supply a reactive gas.

상기 공정 유닛은 반응 가스가 제공되는 내부 공간을 형성하며, 금속재질로 된 공정 챔버와, 상기 공정 챔버 내에 상기 기판과 평행하도록 위치하는 금속판과, 상기 금속판의 하부와 측부를 감싸도록 배치되는 유전체(dielectric substance)를 포함하되, 상기 유전체의 하부에서 플라즈마를 형성하기 위하여 상기 금속판에는 고주파 전압이 인가되며 상기 공정 챔버의 측벽은 접지될 수 있다.The process unit forms an internal space in which a reactive gas is provided, a process chamber made of a metal material, a metal plate positioned parallel to the substrate in the process chamber, and a dielectric disposed to surround a lower portion and a side of the metal plate. dielectric material, wherein a high frequency voltage is applied to the metal plate to form a plasma under the dielectric, and the sidewall of the process chamber may be grounded.

상기 공정 챔버의 바닥면에는 슬릿 형상의 분사구가 상기 공정 유닛의 이동 경로와 수직하도록 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.At least one slit-shaped injection hole may be formed on the bottom surface of the process chamber so as to be perpendicular to the movement path of the process unit.

상기 공정 챔버 내의 공간은 상기 금속판의 상부에 위치하며 상기 가스 공급유닛으로부터 공급된 반응 가스들이 혼합되는 혼합영역을 구비하며, 상기 유전체의 하부에 위치하며 상기 혼합영역에의 혼합가스가 유입되어 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성영역을 구비할 수 있다.The space in the process chamber is located above the metal plate and has a mixing region where the reaction gases supplied from the gas supply unit are mixed. Located in the lower portion of the dielectric and the mixed gas is introduced into the mixing region to provide plasma. And a plasma forming region to be formed.

상기 장치는 상기 공정 유닛과 상기 스테이지가 외부환경과 격리되도록 하우징을 더 구비할 수 있다.The apparatus may further comprise a housing such that the process unit and the stage are isolated from the external environment.

상기 하우징에는 상기 기판에 대한 공정이 완료된 이후에 반응부산물을 배출할 수 있는 배기홀이 형성될 수 있다.An exhaust hole may be formed in the housing to discharge the reaction by-product after the process for the substrate is completed.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석돼서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.

본 실시예는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 세정하기 위한 장치이다. 그러나 본 발명은 웨이퍼를 제외한 액정 표시 장치에 사용되는 기판에도 사용될 수 있으며, 세정 공정 이외에 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하기 위한 장치에도 사용될 수 있다.This embodiment is an apparatus for cleaning a wafer using plasma. However, the present invention can be used for substrates used in liquid crystal display devices other than wafers, and can also be used for apparatuses for treating substrates using plasma in addition to cleaning processes.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치(10)를 개략적으로 도시한 사시도이다.2 is a perspective view schematically showing a plasma processing apparatus 10 according to the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리장치(10)는 공정 유닛(100)과 스테이지(200), 이송 유닛(300)과 하우징(400)을 구비한다.As shown in FIG. 2, the plasma processing apparatus 10 includes a processing unit 100, a stage 200, a transfer unit 300, and a housing 400.

공정 유닛(100)은 스테이지(200) 상에 안착한 웨이퍼(W)의 상부에 위치한다. 스테이지(200)는 웨이퍼(W)를 지지, 고정하기 위한 것으로 진공척이나 정전척 등이 사용될 수 있다. 공정 유닛(100)은 웨이퍼(W)를 처리하기 위한 것으로, 이에 대해서는 후술하기로 한다.The process unit 100 is positioned on the wafer W seated on the stage 200. The stage 200 is used to support and fix the wafer W, and a vacuum chuck or an electrostatic chuck may be used. The process unit 100 is for processing the wafer W, which will be described later.

이송 유닛(300)은 공정 유닛(100)을 고정하기 위한 브래킷(340)과 브래킷(340)이 이동하기 위한 경로를 제공하는 이송 레일(320)을 포함한다.The transfer unit 300 includes a bracket 340 for fixing the process unit 100 and a transfer rail 320 that provides a path for the bracket 340 to move.

브래킷(340)의 일단은 공정 유닛(100)의 일측에 장착되며, 브래킷(340)의 타단은 이송 레일(320) 상에 장착된다. 브래킷(340)은 공정 유닛(100)이 스테이지(200)의 상부에 위치하도록 공정 유닛(100)을 지지한다. 브래킷(340)은 별도의 구동 수단(도시안됨)에 의하여 이송 레일(320) 상에서 움직일 수 있으며, 브래킷(340) 상에 고정된 공정 유닛(100)도 함께 움직인다. One end of the bracket 340 is mounted on one side of the processing unit 100, and the other end of the bracket 340 is mounted on the transfer rail 320. The bracket 340 supports the processing unit 100 so that the processing unit 100 is positioned above the stage 200. The bracket 340 may be moved on the transport rail 320 by separate driving means (not shown), and the process unit 100 fixed on the bracket 340 is also moved.

이송 레일(320)은 웨이퍼(W)의 양측에 설치되며, 웨이퍼(W)의 일단으로부터 타단에 이르기까지 설치되어야 한다. 이송 레일(320)은 공정 유닛(100)이 웨이퍼(W)의 일단으로부터 타단에 이르기까지 웨이퍼(W)를 처리할 수 있는 경로를 제공하여야 한다.The transfer rail 320 is installed on both sides of the wafer W and should be installed from one end of the wafer W to the other end. The transfer rail 320 should provide a path through which the processing unit 100 can process the wafer W from one end of the wafer W to the other end.

도 2에 도시한 바와 같이, 공정 유닛(100)과 스테이지(200), 이송 유닛(300)은 하우징(400) 상에 위치한다. 하우징(400)은 상기 공정 유닛(100)과 스테이지(200) 상에 안착된 웨이퍼(W)가 외부로부터 격리될 수 있는 공간을 제공한다.As shown in FIG. 2, the processing unit 100, the stage 200, and the transfer unit 300 are located on the housing 400. The housing 400 provides a space in which the wafer W seated on the process unit 100 and the stage 200 can be isolated from the outside.

이는 세정 공정을 수행하고 있는 웨이퍼(W)가 외부로부터 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다. 본 실시예에서는 하우징(400)은 공정 유닛(100)과 스테이지(200), 이송 유닛(300)을 보호하도록 설치되나, 이와 달리 하우징(400)은 이송 유닛(300)을 배제하도록 설치될 수 있다. 이송 유닛(300)은 공정 수행시 청정도가 유지될 필요가 없기 때문이다.This is to prevent contamination of the wafer W which is performing the cleaning process from the outside. In the present embodiment, the housing 400 is installed to protect the process unit 100, the stage 200, and the transfer unit 300. Alternatively, the housing 400 may be installed to exclude the transfer unit 300. . This is because the transfer unit 300 does not need to maintain cleanliness when the process is performed.

하우징(400) 상에는 웨이퍼(W)를 처리한 이후에 발생한 부산물 등을 배출할 수 있는 복수의 배기홀(420)이 형성된다.A plurality of exhaust holes 420 are formed on the housing 400 to discharge byproducts generated after the wafer W is processed.

배기홀(420)은 웨이퍼(W)의 양측에 위치한 이송 레일(320)과 나란하도록 설치된다. 이는 공정 유닛(100)이 이송 레일(320)을 따라 공정을 수행하므로, 상기 공정 이후에 발생한 부산물 등을 신속하게 배출하기 위한 것이다.The exhaust hole 420 is installed to be parallel to the transfer rail 320 located on both sides of the wafer (W). This is because the process unit 100 performs the process along the transfer rail 320, so as to quickly discharge the by-products generated after the process.

도 3a는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 나타낸 정면도이며, 도 3b는 본 발명에 따른 샤워헤드를 나타내는 저면도이고, 도 3c는 본 발명에 따른 공정 유닛을 나타내는 측단면도이다.Figure 3a is a front view showing a plasma processing apparatus according to the present invention, Figure 3b is a bottom view showing a showerhead according to the present invention, Figure 3c is a side cross-sectional view showing a process unit according to the present invention.

공정 유닛(100)은 공정 챔버(120)와 금속판(140), 유전체(160)를 포함한다.The process unit 100 includes a process chamber 120, a metal plate 140, and a dielectric 160.

공정 챔버(120)는 가스 공급 유닛(180)으로부터 반응 가스를 공급받아 플라즈마를 발생시키는 공간을 제공한다. 공정 챔버(120)의 일측에는 반응 가스를 공급받기 위하여 가스홀(186)이 구비되며, 가스홀(186)은 가스 공급 라인(182)과 연결된다. 가스 공급 라인(182) 상에는 가스 공급 라인(182)을 개폐하기 위한 밸브가 설치된다.The process chamber 120 receives a reaction gas from the gas supply unit 180 to provide a space for generating a plasma. One side of the process chamber 120 is provided with a gas hole 186 to receive a reaction gas, the gas hole 186 is connected to the gas supply line 182. On the gas supply line 182, a valve for opening and closing the gas supply line 182 is installed.

공정 챔버(120)는 혼합영역(127)과 플라즈마 영역(128)을 구비한다. 혼합영 역(127)은 금속판(140)의 상부에 위치하며, 이는 가스 공급 유닛(180)을 통하여 공급된 반응 가스가 서로 충분히 혼합될 수 있도록 하기 위한 공간이다.The process chamber 120 has a mixing region 127 and a plasma region 128. The mixing region 127 is positioned above the metal plate 140, and is a space for allowing the reaction gases supplied through the gas supply unit 180 to be sufficiently mixed with each other.

플라즈마 영역(128)은 유전체(160)의 하부에 위치하며, 이는 공급된 반응 가스가 금속판(140)과 공정 챔버(120)의 측벽 사이에 형성된 전계에 의하여 플라즈마를 형성하는 공간이다.The plasma region 128 is located under the dielectric 160, and is a space in which the supplied reaction gas forms a plasma by an electric field formed between the metal plate 140 and the sidewall of the process chamber 120.

공정 챔버(120) 내에는 평판(plate) 형상의 금속판(140)과, 금속판(140)의 하부와 측면을 감싸는 유전체(160)가 설치된다. 공정 챔버(120) 내에서 플라즈마를 형성하기 위하여 금속판(140)에는 고주파 전압이 인가된다.In the process chamber 120, a plate-shaped metal plate 140 and a dielectric 160 surrounding lower and side surfaces of the metal plate 140 are installed. A high frequency voltage is applied to the metal plate 140 to form a plasma in the process chamber 120.

금속판(160)이 반응 가스에 노출되지 않도록 유전체(160)는 금속판(140)을 감싼다. 이는 상기한 바와 같이 저압 하에서 플라즈마를 발생시키기 위해서는 진공 조건의 장비가 요구되는 바, 진공 조건의 장비를 요구하지 않는 대기압(atmospheric pressure) 근방의 압력 하에서 플라즈마(plasma)를 발생시키는 방법이다. 이와 같이, 대기압 하에서 플라즈마를 발생시키는 장치를 상압 플라즈마(atmospheric pressure plasma:APP) 처리 장치라 한다.The dielectric material 160 surrounds the metal plate 140 so that the metal plate 160 is not exposed to the reaction gas. As described above, in order to generate a plasma under low pressure, the vacuum equipment is required. Thus, the plasma is generated under a pressure near atmospheric pressure that does not require the vacuum equipment. As such, the apparatus for generating a plasma under atmospheric pressure is referred to as an atmospheric pressure plasma (APP) processing apparatus.

플라즈마 처리를 하는 공정 챔버 내의 두 전극 중 일측 전극을 절연 특성이 좋은 유전체 물질로 절연한 후, 타측에 고주파(radio frequency:RF) 전원을 인가하면 대기압 상태에서도 상기 두 전극 사이에 사일런트(silent) 방전이 일어나고, 캐리어 가스(carrier gas)로 준안정 상태(meta-stable state)인 불활성 기체(inert gas), 예를 들어 He, Ar를 이용하면 대기압 중에서도 균일하고 안정된 상태의 플라즈마를 얻을 수 있다.Insulating one of the two electrodes in the plasma processing chamber with a dielectric material having good insulating properties and then applying a radio frequency (RF) power to the other side causes a silent discharge between the two electrodes even at atmospheric pressure. In this case, when an inert gas, for example, He or Ar, which is a meta-stable state as a carrier gas, is used, a plasma in a uniform and stable state can be obtained even at atmospheric pressure.

본 실시예에서는 유전체(160)가 금속판(140)의 하부와 측면을 둘러싸고 있어, 평판 형상의 금속판(140)이 유전체(160)에 매설된 형상을 하고 있다. 이와 달리, 금속판(140)에 인가되는 고주파 전원의 소비전력을 줄이기 위해서는 금속판(140)에 해당하는 전극은 평판의 형태가 아닌 도선의 형태를 할 수 있다. 상술한 바와 같이 상압 하에서 플라즈마를 형성하기 위해서 도선은 유전체(160) 상에 매설되며, 반응 가스에 노출되지 않는다. 이처럼 도선을 따라 고주파 전원이 인가되면 전극의 면적이 줄어들기 때문에 소비전력이 감소할 수 있다.In this embodiment, the dielectric material 160 surrounds the lower side and the side surface of the metal plate 140, and the flat metal plate 140 is embedded in the dielectric material 160. On the contrary, in order to reduce power consumption of the high frequency power applied to the metal plate 140, the electrode corresponding to the metal plate 140 may have a shape of a conductive wire, not a flat plate. As described above, the conductive wire is buried on the dielectric material 160 to form a plasma under normal pressure, and is not exposed to the reaction gas. In this way, when a high frequency power is applied along the wire, the area of the electrode is reduced, thereby reducing power consumption.

공정 챔버(120)의 측벽은 접지된다. 이는 플라즈마를 발생시키기 위해서는 금속판(140)에 대응되는 다른 하나의 전극이 요구되므로, 공정 챔버(120)의 측벽을 접지하여 전극 역할을 수행하도록 한다. 이와 같이 공정 챔버(120)의 측벽은 전극 역할을 수행해야 하므로, 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.Sidewalls of the process chamber 120 are grounded. Since another electrode corresponding to the metal plate 140 is required to generate the plasma, the sidewall of the process chamber 120 is grounded to serve as an electrode. As described above, the sidewall of the process chamber 120 should serve as an electrode, and therefore, may be made of a metal material.

공정 챔버(120)의 바닥면에는 상기 공정 유닛(100)의 이동 경로와 수직하도록 형성된 슬릿 모양의 분사구(124)가 적어도 하나 이상 형성된다. 분사구(124)는 공정 챔버(120)의 내부에서 형성된 플라스마를 웨이퍼에 대하여 분사하는 통로의 역할을 한다.At least one slit-shaped injection hole 124 is formed on the bottom surface of the process chamber 120 to be perpendicular to the movement path of the process unit 100. The injection hole 124 serves as a path for injecting plasma formed in the process chamber 120 onto the wafer.

도 3b에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 슬릿 형상의 분사구(124)가 제공된다. 그러나, 여러 가지 형상의 분사구(124)가 제공될 수 있으며, 홀(hall) 형상일 수도 있다. 그러나, 홀 형상의 분사구(124)를 이용하는 경우에는 웨이퍼의 표면 중 홀의 아래에 위치하거나 홀이 이동하는 경로 아래에 위치하는 부분에 반응이 집중될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 전 표면에 대하여 플라즈마를 제공하기 위해 서 분사구(124)는 슬릿 형상을 갖는 것이 바람직하다.As shown in Fig. 3B, in this embodiment, a slit-shaped injection port 124 is provided. However, various shapes of injection holes 124 may be provided, and may also have a hole shape. However, when the hole-shaped injection hole 124 is used, the reaction may be concentrated on a portion of the surface of the wafer located below the hole or below the path through which the hole moves. Therefore, it is preferable that the injection hole 124 has a slit shape in order to provide a plasma with respect to the entire surface of the wafer (W).

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 플라즈마 처리장치(10)의 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the plasma processing apparatus 10 of the present invention having the above-described configuration will be described in detail.

웨이퍼(W)는 스테이지(200) 상에 로딩된다. 로딩된 웨이퍼(W)의 상부에는 공정 유닛(100)이 위치한다.Wafer W is loaded on stage 200. The processing unit 100 is positioned on the loaded wafer W.

공정 유닛(100)은 웨이퍼(W)의 일측에 위치하며, 공정 유닛(100)에는 가스 공급 유닛(180)을 통하여 반응 가스가 공급된다.The process unit 100 is located on one side of the wafer W, and the reaction gas is supplied to the process unit 100 through the gas supply unit 180.

반응 가스는 공정 챔버(120) 중 혼합영역(127)을 통하여 충분히 혼합되며, 혼합된 반응 가스는 플라즈마를 형성하기 위하여 플라즈마 영역(128)로 이동한다.The reaction gas is sufficiently mixed through the mixing region 127 of the process chamber 120, and the mixed reaction gas moves to the plasma region 128 to form a plasma.

공정 유닛(100)에 반응 가스를 공급함과 동시에, 금속판(140)에는 고주파 전원이 인가된다. 이로써 금속판(140)과 공정 챔버(120)의 측벽 사이에는 전계가 형성되며, 플라즈마 영역(128)에 도달한 반응 가스는 플라즈마를 형성한다.While supplying the reaction gas to the process unit 100, the high frequency power is applied to the metal plate 140. As a result, an electric field is formed between the metal plate 140 and the sidewall of the process chamber 120, and the reaction gas reaching the plasma region 128 forms a plasma.

형성된 플라즈마는 분사구(124)를 통하여 웨이퍼(W)에 제공되며, 플라즈마는 물리 혹은 화학적으로 웨이퍼(W)의 표면에 작용하여 표면의 특성을 변화시킨다.The formed plasma is provided to the wafer W through the injection hole 124, and the plasma acts on the surface of the wafer W physically or chemically to change the characteristics of the surface.

플라즈마가 웨이퍼(W)의 표면과 작용한 후 발생한 부산물 등은 웨이퍼(W)의 가장자리로 흐르며, 하우징(400)의 바닥면 중 웨이퍼(W)의 양측에 위치한 배기홀(420)을 통하여 외부로 배출된다.By-products generated after the plasma acts on the surface of the wafer (W) flows to the edge of the wafer (W), and to the outside through the exhaust hole 420 located on both sides of the wafer (W) of the bottom surface of the housing 400 Discharged.

상기 공정 유닛(100)이 이와 같은 단계를 수행하는 동안에, 이송 유닛(300)은 공정 유닛(100)을 웨이퍼(W)의 일측으로부터 웨이퍼(W)의 타측에 이르기까지 이동시킨다. 따라서, 공정 유닛(100)은 웨이퍼(W)의 전 표면에 이르도록 플라즈마를 제공할 수 있으며, 웨이퍼(W)는 균일하게 상술한 공정을 수행할 수 있다.While the process unit 100 performs this step, the transfer unit 300 moves the process unit 100 from one side of the wafer W to the other side of the wafer W. Therefore, the processing unit 100 may provide a plasma to reach the entire surface of the wafer W, and the wafer W may uniformly perform the above-described process.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 이용하여 기판을 처리하기 전(前)과 후(後)를 비교한 그림이다.4A to 4D are diagrams comparing before and after processing a substrate using a plasma processing apparatus according to the present invention.

도 4a와 도 4b는 세정 공정의 수행 전후에 웨이퍼(W)의 표면상에 떨어트린 물방울을 각각 나타내는 그림이다.4A and 4B are diagrams each showing water droplets dropped on the surface of the wafer W before and after performing a cleaning process.

세정 공정을 수행하기 전 웨이퍼(W)의 표면에는 파티클 등의 이물질이 많이 존재한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면에 물방울을 떨어트리면 물방울은 상기 이물질 등을 이용하여 커다란 물방울을 형성한다. 이는 본래의 물분자는 표면장력에 의하여 서로 뭉치려는 성향을 갖고 있으며, 물분자의 주위에 파티클 등이 있으면 이러한 파티클 등을 이용하여 더욱 쉽게 물분자를 형성할 수 있기 때문이다. 따라서, 세정 공정 전의 물분자는 43°의 경사각을 갖는다.Before the cleaning process, foreign substances such as particles are present on the surface of the wafer W. Therefore, when the water droplets are dropped onto the surface of the wafer W, the water droplets form large water droplets by using the foreign matter. This is because the original water molecules have a tendency to agglomerate with each other by surface tension, and if there are particles around the water molecules, water molecules can be more easily formed using such particles. Therefore, the water molecules before the washing process have an inclination angle of 43 degrees.

그러나, 세정 공정을 마친 후 파티클 등의 크기가 미세하게 되면 물분자를 쉽게 형성할 수 없으며, 물분자의 크기는 작아진다. 따라서, 물분자는 4°의 경사각을 가지며, 물분자는 웨이퍼(W) 상에 흩어진다.However, when the size of the particles and the like becomes fine after the cleaning process, the water molecules cannot be easily formed, and the size of the water molecules becomes small. Therefore, the water molecules have an inclination angle of 4 °, and the water molecules are scattered on the wafer W.

이로써 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치(10)를 통하여 세정 공정을 충분히 수행하였음을 알 수 있다.Thus, it can be seen that the cleaning process was sufficiently performed through the plasma processing apparatus 10 according to the present invention.

도 4c는 세정 공정의 수행 전후에 대하여 탄소의 양을 비교하는 그래프이며, 도 4d는 세정 공정의 수행 전후에 대하여 산소의 양을 비교하는 그래프이다.Figure 4c is a graph comparing the amount of carbon before and after performing the cleaning process, Figure 4d is a graph comparing the amount of oxygen before and after performing the cleaning process.

웨이퍼(W)가 여러 가지 공정을 수행한 결과, 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 파티클 등의 이물질은 주로 탄소 계열이다. 탄소 계열의 이물질은 세정 공정이 진행되 면서, 반응 가스인 산소(O2)와 결합하여 일산화탄소(CO) 또는 이산화탄소(CO2)의 형태로 공기 중으로 사라진다. 따라서, 세정 공정이 완료되면 웨이퍼(W) 상에 존재하는 탄소량은 감소해야 하므로, 웨이퍼(W) 상에 존재하는 탄소량을 통하여 세정 공정의 성과를 판단할 수 있다.As a result of the wafer W performing various processes, foreign substances such as particles remaining on the wafer W are mainly carbon-based. As the carbon-based foreign matter is cleaned, it is combined with the reaction gas of oxygen (O 2 ) and disappears into the air in the form of carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO 2 ). Therefore, when the cleaning process is completed, the amount of carbon present on the wafer W should be reduced, and thus the performance of the cleaning process can be determined based on the amount of carbon present on the wafer W.

도 4c에 도시한 바와 같이, 세정 공정 이전과 세정 공정 이후의 탄소량을 비교하면 세정 공정 이후 에는 탄소량이 현저히 감소됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치(10)를 통하여 세정 공정을 충분히 수행하였음을 알 수 있다.As shown in Figure 4c, it can be seen that the carbon amount is significantly reduced after the cleaning process when comparing the carbon amount before and after the cleaning process. Therefore, it can be seen that the cleaning process was sufficiently performed through the plasma processing apparatus 10 according to the present invention.

또한, 세정 공정시 플라즈마를 발생하기 위하여 사용하는 반응 가스는 산소 (O2)계열이다. 반응 가스는 웨이퍼(W)의 표면에 존재하는 탄소 계열의 이물질과 반응하여, C-O, COOH 등과 같은 활성종으로 변환된다. 따라서, 세정 공정이 완료되면 웨이퍼(W)의 표면 상에 존재하는 산소의 함량이 증가해야 하므로, 웨이퍼(W) 상에 존재하는 산소의 함량을 통하여 세정 공정의 성과를 판단할 수 있다.In addition, the reaction gas used to generate the plasma in the cleaning process is oxygen (O 2 ) series. The reaction gas reacts with the carbon-based foreign matter present on the surface of the wafer W and is converted into active species such as CO and COOH. Therefore, since the content of oxygen present on the surface of the wafer W should increase when the cleaning process is completed, the performance of the cleaning process may be determined based on the content of oxygen present on the wafer W.

도 4d에 도시한 바와 같이, 세정 공정 이전과 세정 공정 이후의 산소의 함량을 비교하면 세정 공정 이후 에는 산소량이 현저히 증가됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치(10)를 통하여 세정 공정을 충분히 수행하였음을 알 수 있다.As shown in FIG. 4D, when the oxygen content is compared before and after the cleaning process, the amount of oxygen is significantly increased after the cleaning process. Therefore, it can be seen that the cleaning process was sufficiently performed through the plasma processing apparatus 10 according to the present invention.

본 발명에 의하면 플라즈마를 분사하는 공정 유닛을 이동함으로써 웨이퍼의 표면 전체를 균일하게 처리할 수 있다.According to the present invention, the entire surface of the wafer can be uniformly processed by moving the processing unit for spraying the plasma.

본 발명에 의하면 슬릿 형상의 분사구를 통하여 웨이퍼의 표면 전체를 균일하게 처리할 수 있다.According to the present invention, the entire surface of the wafer can be uniformly processed through the slit-shaped injection port.

본 발명에 의하면 유전체에 의하여 진공 시스템이 없이도 플라즈마를 이용하여 기판을 처리할 수 있다.According to the present invention, the substrate can be processed using a plasma without a vacuum system by the dielectric.

Claims (6)

삭제delete 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에 있어서,In the apparatus for processing a substrate using a plasma, 상기 기판을 안착하는 스테이지;A stage for seating the substrate; 상기 기판의 상부에 위치하며, 상기 기판을 향하여 내부에서 형성된 플라즈마를 분사하는 공정 유닛;Located in the upper portion of the substrate, the process unit for spraying the plasma formed therein toward the substrate; 상기 공정 유닛과 연결되며, 상기 공정 유닛을 상기 스테이지의 일측으로부터 상기 스테이지의 타측으로 이동할 수 있는 이동 유닛; 및A moving unit connected to the processing unit and capable of moving the processing unit from one side of the stage to the other side of the stage; And 상기 공정 유닛과 연결되며, 상기 공정 유닛으로 반응 가스를 공급하는 가스 공급 유닛을 포함하되,A gas supply unit connected to the processing unit and supplying a reaction gas to the processing unit, 상기 공정 유닛은,The process unit, 반응 가스가 제공되는 내부 공간을 형성하며, 금속재질로 된 공정 챔버;A process chamber formed of a metal material to form an internal space provided with a reaction gas; 상기 공정 챔버 내에 상기 기판과 평행하도록 위치하는 금속판;A metal plate positioned parallel to the substrate in the process chamber; 상기 금속판의 하부와 측부를 감싸도록 배치되는 유전체(dielectric substance)를 포함하며,It comprises a dielectric (dielectric substance) disposed to surround the lower portion and the side of the metal plate, 상기 유전체의 하부에서 플라즈마를 형성하기 위하여, 상기 금속판에는 고주파 전압이 인가되며, 상기 공정 챔버의 측벽은 접지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.In order to form a plasma at the lower portion of the dielectric, a high frequency voltage is applied to the metal plate, the plasma processing apparatus, characterized in that the side wall of the process chamber is grounded. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 공정 챔버의 바닥면에는 슬릿 형상의 분사구가 상기 공정 유닛의 이동 경로와 수직하도록 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.At least one slit-shaped injection hole is formed on the bottom surface of the process chamber so as to be perpendicular to the movement path of the process unit. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 공정 챔버 내의 공간은,The space in the process chamber, 상기 금속판의 상부에 위치하며, 상기 가스 공급유닛으로부터 공급된 반응 가스들이 혼합되는 혼합영역을 구비하며,Located in the upper portion of the metal plate, and provided with a mixing region in which the reaction gases supplied from the gas supply unit is mixed, 상기 유전체의 하부에 위치하며, 상기 혼합영역에의 혼합가스가 유입되어 플라즈마를 형성하는 플라즈마 형성영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.And a plasma forming region positioned below the dielectric and into which the mixed gas flows into the mixed region to form a plasma. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 장치는 상기 공정 유닛과 상기 스테이지가 외부환경과 격리되도록 하우징을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.The apparatus further comprises a housing such that the process unit and the stage are isolated from the external environment. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 하우징에는 상기 기판에 대한 공정이 완료된 이후에 반응부산물을 배출 할 수 있는 배기홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.And the exhaust hole is formed in the housing to discharge the reaction byproduct after the process for the substrate is completed.
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