KR100728164B1 - Etching apparatus and method of a large size substrate - Google Patents

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Abstract

유도결합 플라즈마 식각 장치의 안테나 형태에서 기인하는 식각 균일도를 효과적으로 보상하여 식각 균일도를 개선할 수 있는 대면적 기판의 식각장치 및 식각 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 식각장치는 플라즈마가 발생되는 공정 챔버를 구비한다. 공정 챔버의 상측에는 나선형 안테나가 설치되고, 공정 챔버의 내부 하측에는 대면적 기판을 지지하는 기판 지지대가 설치된다. 이러한 구성의 식각장치는 나선형 안테나를 이용한 유도결합 플라즈마 식각 공정에 의해 주식각 단계가 진행되고, 종말점 검출기에 의해 식각 종말점이 검출된 후, 나선형 안테나에 인가되는 고주파 전원이 차단되어 정전결합 플라즈마 식각 공정에 의해 과도식각 단계가 진행된다.The present invention provides an etching apparatus and an etching method of a large-area substrate which can improve the etching uniformity by effectively compensating the etching uniformity resulting from the antenna form of the inductively coupled plasma etching apparatus. An etching apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process chamber in which plasma is generated. A spiral antenna is provided above the process chamber, and a substrate support for supporting a large area substrate is provided below the process chamber. In the etching apparatus of the above configuration, the stock etching step is performed by an inductively coupled plasma etching process using a spiral antenna, and after the etching end point is detected by an endpoint detector, the high frequency power applied to the spiral antenna is cut off, thereby electrostatically coupled plasma etching process. By the over-etching step is performed.

대면적 기판, 식각, 균일도, 정전결합, 유도결합, 플라즈마, Large area substrates, etching, uniformity, electrostatic coupling, inductive coupling, plasma,

Description

대면적 기판의 식각 장치 및 식각 방법{ETCHING APPARATUS AND METHOD OF A LARGE SIZE SUBSTRATE}Etching Apparatus and Etching Method of Large-area Substrate {ETCHING APPARATUS AND METHOD OF A LARGE SIZE SUBSTRATE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대면적 기판 식각장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a large-area substrate etching apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 식각장치를 이용한 식각 방법을 나타내는 공정 블록도이다.FIG. 2 is a process block diagram illustrating an etching method using the etching apparatus of FIG. 1.

도 3 및 도 4는 도 2의 주요 공정 단계인 주식각 단계와 과도식각 단계를 나타내는 개념도이다.3 and 4 are conceptual diagrams showing a stock angular step and a transient etching step which are the main process steps of FIG. 2.

본 발명은 대면적 기판의 식각장치 및 식각 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식각 균일도를 개선할 수 있는 대면적 기판의 식각장치 및 식각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an etching apparatus and an etching method of a large area substrate, and more particularly to an etching apparatus and an etching method of a large area substrate that can improve the etching uniformity.

평판 표시장치 또는 반도체 웨이퍼 등에 미세 패턴을 형성해야 하는 기술 분야에서는 플라즈마를 생성하여 건식 식각, 화학기상증착, 스퍼터링 등 각종 표면처리 공정을 수행하는데, 최근에는 비용 절감 및 수율 향상 등을 달성하기 위하여 평판 표시장치용 기판이나 반도체 장치용 웨이퍼의 크기가 대형화하는 경향을 보이 며, 이에 따라 대형의 기판이나 웨이퍼를 가공하기 위한 식각장치의 규모도 증가되고 있다.In the technical field where a fine pattern should be formed in a flat panel display or a semiconductor wafer, plasma is generated to perform various surface treatment processes such as dry etching, chemical vapor deposition, and sputtering. Recently, in order to achieve cost reduction and yield improvement, BACKGROUND OF THE INVENTION The size of display substrates and wafers for semiconductor devices tends to increase in size, and thus the size of etching apparatuses for processing large substrates or wafers is increasing.

이러한 식각장치 중 널리 사용되는 것으로는 유도결합 플라즈마 발생장치가 있다.Among the etching apparatuses, widely used are inductively coupled plasma generators.

유도결합 플라즈마 발생장치는 플라즈마가 생성되는 챔버를 포함하며, 이 챔버에는 반응가스를 공급하기 위한 가스 주입구와 챔버 내부를 진공으로 유지하고 반응중 발생하는 가스를 배출하기 위한 진공 펌프 및 가스 배출구가 구비되어 있다. 또한, 챔버의 내부에는 유리 기판 또는 웨이퍼 등의 시료를 올려놓기 위한 척이 구비되어 있으며, 챔버의 상부에는 고주파 전원이 접속된 안테나가 설치된다. 안테나와 챔버 사이에는 절연판을 설치하여 안테나와 플라즈마 사이의 용량성 결합을 감소시킴으로써 고주파 전원으로부터의 에너지가 유도성 결합에 의해 플라즈마로 전달되는 것을 돕는다.The inductively coupled plasma generator includes a chamber in which a plasma is generated, which includes a gas inlet for supplying a reaction gas, a vacuum pump and a gas outlet for maintaining a vacuum inside the chamber and discharging the gas generated during the reaction. It is. In addition, a chuck for placing a sample such as a glass substrate or a wafer is provided inside the chamber, and an antenna to which a high frequency power source is connected is provided at the top of the chamber. An insulating plate is provided between the antenna and the chamber to reduce capacitive coupling between the antenna and the plasma to help transfer energy from high frequency power to the plasma by inductive coupling.

이와 같은 구조의 유도결합 플라즈마 발생장치는 초기에 챔버의 내부가 진공 펌프에 의해 진공화되도록 배기된 다음, 가스 주입구로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 반응 가스가 도입되어 필요한 압력으로 유지된다. 이어서 안테나에는 고주파 전원으로부터 고주파 전력이 인가된다.In the inductively coupled plasma generator having such a structure, the inside of the chamber is initially evacuated to be evacuated by a vacuum pump, and then a reactive gas for generating plasma is introduced from the gas inlet and maintained at a required pressure. Subsequently, high frequency power is applied to the antenna from a high frequency power supply.

이와 같이 안테나에 고주파 전력이 인가되면 안테나가 이루는 평면과 수직방향의 시간적으로 변화하는 자기장이 형성되며, 시간적으로 변화하는 자기장은 챔버 내부에 유도 전기장을 형성하고 유도 전기장은 전자를 가열하여 안테나와 유도성으로 결합된 플라즈마를 발생시킨다. 이렇게 전자들은 주변의 중성기체입자들과 충 돌하여 이온 및 라디칼 등을 생성하고 이들은 플라즈마 식각 및 증착에 이용되게 된다. 또한 별도의 고주파 전원으로부터 척에 전력을 인가하면 시료에 입사하는 이온의 에너지를 제어하는 것도 가능하게 된다.In this way, when a high frequency power is applied to the antenna, a magnetic field that changes in time perpendicular to the plane of the antenna is formed, and the magnetic field that changes in time forms an induction electric field inside the chamber, and the induction electric field heats electrons to induce the antenna and induction. Generate a plasma coupled to the castle. The electrons collide with the surrounding neutral gas particles to generate ions and radicals, which are used for plasma etching and deposition. In addition, when power is applied to the chuck from a separate high frequency power source, it is also possible to control the energy of ions incident on the sample.

이에, 상기한 구성의 유도결합 플라즈마 발생장치를 사용하여 식각 대상물, 예컨대 반도체 장치에 사용되는 산화막, 금속 배선층, 또는 평판 표시장치의 금속 배선층 등을 식각하는 경우, 종래에는 주식각(제1 식각 공정)을 수행하고, 주식각 단계를 수행하면서 식각 챔버에 부착된 종말점 검출장치(EPD: End Point Detector)를 이용하여 종말점을 검출하면, 주식각 단계와 동일한 공정 조건 하에서 과도식각(제2 식각 공정)을 진행한다.Therefore, when etching an object, such as an oxide film, a metal wiring layer, or a metal wiring layer of a flat panel display device, using an inductively coupled plasma generator having the above-described configuration, conventionally, the stock angle (first etching process) is used. ) And the end point is detected using an end point detector (EPD: End Point Detector) attached to the etching chamber while performing the stock etch step, and transient etching is performed under the same process conditions as the stock etch step (second etching process). Proceed.

그런데 유도결합 플라즈마 발생장치를 이용하여 대면적 기판상의 식각 대상물을 식각하는 경우에는 아래와 같은 문제점이 발생한다.However, when etching an etching target on a large area substrate using an inductively coupled plasma generator, the following problems occur.

유도결합 플라즈마 발생장치는 나선형 구조의 안테나를 구성하는 각 권선이 직렬 연결되어 있으므로, 권선마다 흐르는 전류량이 일정하게 되는데, 이 경우 유도전기장 분포 조절이 어려워 챔버 내벽에서의 이온 및 전자의 손실로 플라즈마의 중심부가 높은 밀도를 갖게 되고 챔버의 내벽에 가까운 부분에는 플라즈마의 밀도가 낮아지게 되는 것을 막기 힘들다. 따라서, 플라즈마의 밀도를 균일하게 유지하는 것이 극히 곤란하게 된다.In the inductively coupled plasma generator, since each winding constituting the spiral antenna is connected in series, the amount of current flowing in each winding becomes constant. In this case, it is difficult to control the distribution of the induced electric field, which causes the loss of ions and electrons in the inner wall of the chamber. The central part has a high density and it is difficult to prevent the density of the plasma from being lowered near the inner wall of the chamber. Therefore, it is extremely difficult to keep the density of the plasma uniform.

또한, 안테나의 각 권선이 직렬로 연결되어 있으므로 안테나에 의한 전압 강하가 크게 되어 플라즈마와의 용량성 결합에 의한 영향이 증가된다. 따라서, 전력 효율이 낮아지며 플라즈마의 균일성을 유지하는 것도 어렵게 된다.In addition, since each winding of the antenna is connected in series, the voltage drop caused by the antenna is increased, thereby increasing the influence of capacitive coupling with the plasma. Therefore, the power efficiency is lowered and it is also difficult to maintain the uniformity of the plasma.

따라서, 균일도를 개선하기 위해 종래에는 가운데 부분이 더 두꺼운 유전체를 사용한다던가 돔 형태로 안테나를 변형시켜 사용하고 있으나, 이는 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 산화막 식각 등의 공정에는 적용하기가 어렵다는 한계점이 있다.Therefore, in order to improve the uniformity, conventionally, a thicker dielectric is used or a antenna is modified in a dome shape, but this has a limitation in that it is difficult to apply to a process such as oxide etching and the structure.

본 발명은 상기한 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 대면적 기판의 식각 대상물을 식각하는데 적합한 식각장치 및 식각 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an etching apparatus and an etching method suitable for etching an etch target of a large-area substrate.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

플라즈마가 발생되는 공정 챔버, 공정 챔버의 상측에 설치된 나선형 안테나, 공정 챔버의 내부 하측에 설치되어 대면적 기판을 지지하는 기판 지지대, 나선형 안테나와 기판 지지대에 연결되는 고주파 매칭 네트워크, 나선형 안테나와 기판 지지대에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원, 식각 종말점을 검출하는 종말점 검출기 및 상기 대면적 기판의 식각 대상물을 식각하기 위한 주식각 단계에서는 유도결합 플라즈마 식각 공정을 진행시키고, 과도식각 단계에서는 정전결합 플라즈마 식각 공정을 진행시키도록 상기 나선형 안테나에 인가되는 고주파 전원의 온/오프를 제어하는 제어부를 포함하는 대면적 기판의 식각장치를 제공한다.Process chamber where plasma is generated, Spiral antenna installed on the upper side of the process chamber, Substrate support installed in the lower side of the process chamber to support the large area substrate, High frequency matching network connected to the spiral antenna and the substrate support, Spiral antenna and substrate support An inductively coupled plasma etching process is performed in the stock etching step for etching the high frequency power source applying high frequency power to the substrate, an endpoint detector for detecting an etching end point, and an etching target of the large-area substrate, and an electrostatic coupling plasma etching process in the transient etching step. It provides an etching apparatus of a large area substrate comprising a control unit for controlling the on / off of the high frequency power applied to the spiral antenna to proceed.

상기 기판 지지대는 상하 이동이 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.The substrate support is preferably installed to enable vertical movement.

이러한 구성의 식각장치는 유기 발광 표시장치 및 액정 표시장치 등의 평판 표시장치에 사용되는 박막 트랜지스터의 금속 배선층을 형성하는데 이용할 수 있으며, 또한 통상의 반도체 장치에 사용되는 산화막 및/또는 구리 배선막 등을 식각하 는 경우에도 이용할 수 있다.The etching apparatus having such a configuration can be used to form a metal wiring layer of a thin film transistor used in a flat panel display such as an organic light emitting display and a liquid crystal display, and also an oxide film and / or a copper wiring film used in a conventional semiconductor device. It can also be used to etch.

상기한 평판 표시장치에서 박막 트랜지스터의 금속 배선층은 몰리브덴 화합물이 주로 사용되므로, 몰리브덴 화합물로 이루어지는 금속 배선층을 식각하는 경우를 예로 들어 설명하면, 주식각 단계를 진행할 때에는 SF6/O2를 반응 가스로 이용하고, 13.56㎒의 주파수로 2∼3㎾의 고주파 전력을 나선형 안테나에 인가하며, 13.56㎒의 주파수로 100∼3㎾의 전력을 기판 지지대에 인가하고, 5∼50mT의 압력으로 공정 챔버를 유지한다.Since the metal wiring layer of the thin-film transistor in the above-described flat panel display device is a molybdenum compound is typically used, when an example describes a case of etching the metal wiring layer made of a molybdenum compound, the stock a SF 6 / O 2, when to proceed through each step in the reaction gas High frequency power of 2 to 3 kHz to the helical antenna at a frequency of 13.56 MHz, 100 to 3 kHz to the substrate support at a frequency of 13.56 MHz, and maintain the process chamber at a pressure of 5 to 50 mT. do.

그리고, 과도식각 단계를 진행할 때에서는 CL2/O2를 반응 가스로 이용하고, 13.56㎒의 주파수로 800∼2㎾의 전력을 기판 지지대에 인가하며, 70∼90mT의 압력으로 공정 챔버를 유지한다.In the transient etching step, CL 2 / O 2 is used as a reaction gas, and power of 800 to 2 kHz is applied to the substrate support at a frequency of 13.56 MHz, and the process chamber is maintained at a pressure of 70 to 90 mT. .

상기한 구성의 식각장치를 이용하여 식각 대상물을 식각하는 경우, 주식각 단계에서는 나선형 안테나 및 기판 지지대에 고주파 전력을 인가하여 유도결합 플라즈마 식각 공정을 진행하고, 식각 종말점이 검출된 후의 과도식각 단계에서는 나선형 안테나의 고주파 전력을 차단한 상태에서 기판 지지대에만 고주파 전력을 인가하여 정전결합 플라즈마 식각 공정을 진행한다.In the case of etching the object to be etched using the etching apparatus of the above configuration, in the stock etching step, the inductively coupled plasma etching process is performed by applying high frequency power to the spiral antenna and the substrate support, and in the transient etching step after the etching end point is detected. In the state in which the high frequency power of the spiral antenna is cut off, the high frequency power is applied only to the substrate support to perform the electrostatic coupled plasma etching process.

구체적으로, 본 발명의 대면적 기판을 식각하기 위한 식각 방법은,Specifically, the etching method for etching the large area substrate of the present invention,

유도결합 플라즈마 식각 공정을 사용하여 상기 주식각 단계를 진행하는 단계, 종말점 검출장치를 이용하여 식각 종말점을 검출하는 단계 및 유도결합 플라즈마 식각 공정을 종료한 후 정전결합 플라즈마 식각 공정을 사용하여 상기 과도식각 단계를 진행하는 단계를 포함한다.Performing the stock etch step using an inductively coupled plasma etching process, detecting an etch endpoint using an endpoint detection device, and ending the inductively coupled plasma etching process and then using the electrostatically coupled plasma etching process. Including the step of proceeding.

그리고, 과도식각 단계는 주식각 단계의 공정 시간 대비 100∼300%로 조절하며, 과도식각 단계는 유선형 안테나에 인가되는 고주파 전력을 차단한 상태에서 진행한다.Then, the transient etching step is adjusted to 100 ~ 300% compared to the process time of the stock angle step, the transient etching step is performed in a state of cutting off the high frequency power applied to the streamlined antenna.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대면적 기판 식각장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 식각장치를 이용한 식각 방법을 나타내는 공정 블록도이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 주요 공정 단계인 주식각 단계와 과도식각 단계를 나타내는 개념도이다.1 is a schematic configuration diagram of a large-area substrate etching apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a process block diagram illustrating an etching method using the etching apparatus of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are FIGS. This is a conceptual diagram showing the stock angular stage and the transient etch stage, which are the main process stages.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 대면적 기판의 식각장치는 플라즈마가 발생되는 공정 챔버(10)를 구비한다.As shown, the etching apparatus of the large-area substrate according to the embodiment of the present invention includes a process chamber 10 in which plasma is generated.

공정 챔버(10)에는 반응 가스가 유입되는 가스 유입구(12)가 구비되고, 챔버(10)의 상측에는 나선형 안테나(14)가 설치된다.The process chamber 10 is provided with a gas inlet 12 through which a reaction gas flows, and a spiral antenna 14 is provided above the chamber 10.

그리고, 챔버(10)의 내부 하측에는 대면적 기판(16)을 지지하는 척(18)이 설치되고, 이 척(18)은 실린더(20) 등의 이동 수단에 의해 상하 이동이 가능하게 설치된다.In addition, a chuck 18 for supporting the large-area substrate 16 is provided below the chamber 10, and the chuck 18 is installed to be able to move up and down by a moving means such as a cylinder 20. .

나선형 안테나(14)와 척(18)에는 고주파수 매칭 네트워크(22a,22b)가 각각 연결되고, 각각의 네트워크(22a,22b)에는 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원(24a,24b)이 각각 연결된다.High frequency matching networks 22a and 22b are connected to the spiral antenna 14 and the chuck 18, respectively, and high frequency power supplies 24a and 24b to which high frequency power is applied to each of the networks 22a and 22b.

그리고, 각각의 고주파수 매칭 네트워크(22a,22b)는 제어부(26)에 각각 연결되고, 제어부(26)에는 식각 종말점을 검출하는 종말점 검출기(28)가 연결된다.Each of the high frequency matching networks 22a and 22b is connected to the controller 26, and an endpoint detector 28 is connected to the controller 26 for detecting an etch endpoint.

도 1에서, 미설명 도면부호 30은 대면적 기판을 잡아주는 클램프를 나타내고, 도면부호 32는 챔버 내부에서 발생되는 플라즈마를 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a clamp for holding a large area substrate, and reference numeral 32 denotes a plasma generated inside the chamber.

이러한 구성의 식각장치를 이용하여 대면적 기판을 식각하는 방법에 대해 설명한다.A method of etching a large area substrate using an etching apparatus having such a configuration will be described.

본 발명의 실시예에 따른 식각 방법은 식각 균일도는 불량하지만 식각 속도가 빠른 유도결합 플라즈마 식각 공정과, 상기 유도결합 플라즈마 식각 공정에 비해 식각 속도는 느리지만 식각 균일도가 우수한 정전결합 플라즈마 식각 공정을 순차적으로 실시하는 것을 특징으로 한다.In an etching method according to an embodiment of the present invention, an inductively coupled plasma etching process having a poor etching uniformity but a high etching rate is sequentially performed, and an electrostatically coupled plasma etching process having a lower etching rate but better etching uniformity than the inductively coupled plasma etching process. It is characterized in that the implementation.

먼저, 식각 대상물이 제공된 대면적 기판(16)을 준비한다.First, a large area substrate 16 provided with an etching object is prepared.

상기 식각 대상물은 유기 발광 표시장치, 액정 표시장치 등의 평판 표시장치에서 박막 트랜지스터의 금속 배선층으로 사용되는 몰리브덴 화합물이거나, 반도체장치에서 절연막을 형성하는 산화막, 또는 금속 배선층으로 사용되는 구리막 중에서 어느 하나일 수 있다.The etching target is a molybdenum compound used as a metal wiring layer of a thin film transistor in a flat panel display such as an organic light emitting display or a liquid crystal display, or an oxide film forming an insulating film in a semiconductor device, or a copper film used as a metal wiring layer. Can be.

이하에서는 상기한 식각 대상물이 유기 발광 표시장치의 박막 트랜지스터에서 금속 배선층으로 사용되는 몰리브덴 화합물인 것을 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 이에 국한되지 않는다.In the following description, the etching target is a molybdenum compound used as a metal wiring layer in a thin film transistor of an organic light emitting diode display, but the present invention is not limited thereto.

공정 챔버(10)의 내부에 설치된 척(18)에 대면적 기판(16)이 안착되면, 대면적 기판(16)상에 제공된 식각 대상물, 예컨대 유기 발광 표시장치의 박막 트랜지스터에서 금속 배선층으로 사용되는 몰리브덴 화합물(34)을 식각하기 위한 식각 공정이 진행된다.When the large-area substrate 16 is seated on the chuck 18 installed inside the process chamber 10, the large-area substrate 16 is used as a metal wiring layer in an etch target provided on the large-area substrate 16, for example, a thin film transistor of an organic light emitting display device. An etching process for etching the molybdenum compound 34 is performed.

도시하지는 않았지만, 상기 몰리브덴 화합물을 식각하기 위해 이 화합물의 상부에는 마스크 패턴, 예컨대 감광막 패턴이 형성되어 있다.Although not shown, a mask pattern, for example, a photoresist pattern, is formed on the compound to etch the molybdenum compound.

먼저, 도시하지 않은 진공 펌프가 작동되어 공정 챔버(10)의 내부가 진공화되면, 플라즈마(32)를 발생시키기 위한 반응 가스가 가스 주입구(12)로부터 도입되어 필요한 압력으로 유지된다.First, when a vacuum pump (not shown) is operated to evacuate the inside of the process chamber 10, a reaction gas for generating the plasma 32 is introduced from the gas inlet 12 and maintained at a required pressure.

여기에서, 상기 반응 가스로는 SF6/O2가 사용되며, 챔버(10) 내부는 5∼50mTorr의 압력으로 유지된다.Here, SF 6 / O 2 is used as the reaction gas, and the inside of the chamber 10 is maintained at a pressure of 5 to 50 mTorr.

이어서 나선형 안테나(14)에는 고주파 전원(24a)으로부터 13.56㎒의 주파수로 2∼3kW의 고주파 전력이 인가된다.Subsequently, high frequency power of 2 to 3 kW is applied to the spiral antenna 14 at a frequency of 13.56 MHz from the high frequency power supply 24a.

이와 같이 안테나(14)에 고주파 전력이 인가되면 안테나(14)가 이루는 평면과 수직방향의 시간적으로 변화하는 자기장이 형성되며, 시간적으로 변화하는 자기장은 챔버(10) 내부에 유도 전기장을 형성하고 유도 전기장은 전자를 가열하여 안테나(14)와 유도성으로 결합된 플라즈마(32)를 발생시킨다. 이렇게 전자들은 주변의 중성기체입자들과 충돌하여 이온 및 라디칼 등을 생성하고 이들은 기판(16)상의 몰리브덴 화합물 식각에 이용되게 된다.When high frequency power is applied to the antenna 14 as described above, a magnetic field that changes in time perpendicular to the plane of the antenna 14 is formed, and the magnetic field that changes in time forms an induction electric field in the chamber 10 and induces it. The electric field heats the electrons to generate a plasma 32 inductively coupled to the antenna 14. As such, the electrons collide with the surrounding neutral gas particles to generate ions, radicals, and the like, which are used to etch the molybdenum compound on the substrate 16.

또한 기판(16)에는 고주파 전원(24b)으로부터 13.56㎒의 주파수로 100∼3kW의 전력이 인가되어 몰리브덴 화합물에 입사하는 이온의 에너지를 제어한다.Further, power of 100 to 3 kW is applied to the substrate 16 at a frequency of 13.56 MHz from the high frequency power supply 24b to control energy of ions incident on the molybdenum compound.

이러한 유도결합 플라즈마 식각 공정에 의한 주식각 단계는 종말점 검출기(28)에 의해 식각 종말점이 검출될 때까지 계속 진행된다.The stock etch step by this inductively coupled plasma etching process continues until the etch endpoint is detected by the endpoint detector 28.

이어서, 상기한 종말점 검출기(28)로부터 종말점 검출 신호가 제어부(26)에 입력되면 상기 제어부(26)는 고주파 매칭 네트워크(22a)를 통해 상기 나선형 안테나(14)에 인가되는 고주파 전력을 차단하고 과도식각 단계를 진행하는데, 상기한 과도식각 단계는 아래의 공정 조건하에서 이루어진다.Subsequently, when an end point detection signal is input from the end point detector 28 to the control unit 26, the control unit 26 cuts off the high frequency power applied to the spiral antenna 14 through the high frequency matching network 22a and transients. The etching step is performed, and the above-described transient etching step is performed under the following process conditions.

과도식각 단계는 정전결합 플라즈마 식각 공정에 의해 이루어지는데, 이때, 반응 가스로는 CL2/O2를 이용하고, 13.56㎒의 주파수로 800∼2㎾의 전력을 기판 지지대(18)에 인가하며, 70∼90mTorr의 압력으로 공정 챔버(10)를 유지한다.The transient etching step is performed by an electrostatically coupled plasma etching process, in which CL 2 / O 2 is used as a reaction gas, and power of 800 to 2 GHz is applied to the substrate support 18 at a frequency of 13.56 MHz. The process chamber 10 is maintained at a pressure of ˜90 mTorr.

이러한 과도식각 단계는 주식각 단계의 공정 시간 대비 100∼300%로 조절된다.This transient etching step is adjusted to 100-300% of the processing time of each stock step.

이상에서는 몰리브덴 화합물을 식각하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 반도체장치의 산화막 또는 구리 배선층을 형성하는 데에도 이용할 수 있다.In the above, the case where the molybdenum compound is etched has been described as an example. However, the present invention can also be used to form an oxide film or a copper wiring layer of a semiconductor device.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범 위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 대면적 기판의 식각장치 및 식각 방법은 유도결합 플라즈마 식각 공정을 이용하여 주식각 단계를 진행하고, 이후 과도식각 단계에서는 상기 유도결합 플라즈마 식각 공정에 비해 식각 균일도가 우수한 정전결합 플라즈마 식각 공정을 이용하고 있다.As described above, the etching apparatus and the etching method of the large-area substrate according to the embodiment of the present invention proceed with the stock etching step by using the inductively coupled plasma etching process, and in the subsequent etching step, the etching uniformity is higher than the inductively coupled plasma etching process. An excellent electrostatically coupled plasma etching process is used.

따라서, 식각 속도가 크게 저하되는 일없이 식각 균일도를 향상시킬 수 있어 대면적 기판의 식각 대상물을 양호한 식각 균일도로 식각할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the etching uniformity can be improved without significantly lowering the etching rate, so that the etching target of the large-area substrate can be etched with good etching uniformity.

Claims (9)

플라즈마가 발생되는 공정 챔버;A process chamber in which plasma is generated; 공정 챔버의 상측에 설치된 나선형 안테나;A spiral antenna installed on the upper side of the process chamber; 공정 챔버의 내부 하측에 설치되어 대면적 기판을 지지하는 기판 지지대;A substrate support installed in the lower side of the process chamber to support a large area substrate; 상기 나선형 안테나와 기판 지지대에 연결되는 고주파 매칭 네트워크;A high frequency matching network connected to the spiral antenna and a substrate support; 상기 나선형 안테나와 기판 지지대에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원;A high frequency power supply for applying high frequency power to the spiral antenna and the substrate support; 식각 종말점을 검출하는 종말점 검출기; 및An endpoint detector for detecting an etch endpoint; And 상기 나선형 안테나와 기판 지지대에 인가되는 고주파 전원의 온(ON)/오프(OFF)를 제어하는 제어부Control unit for controlling the on / off of the high frequency power applied to the spiral antenna and the substrate support 를 포함하며,Including; 상기 대면적 기판의 식각 대상물을 식각하기 위한 주식각 단계에서는 상기 나선형 안테나와 기판 지지대에 인가되는 고주파 전원이 모두 '온'되어 유도 결합 플라즈마 식각 공정이 진행되고, 과도식각 단계에서는 상기 나선형 안테나에 인가되는 고주파 전원이 '오프'된 상태에서 상기 기판 지지대에 인가되는 고주파 전원이 '온'되어 정전결합 플라즈마 식각 공정이 진행되는 대면적 기판의 식각장치.In the stock angle step for etching the etch target of the large-area substrate, both the helical antenna and the high frequency power applied to the substrate support are 'on' so that an inductively coupled plasma etching process is performed, and in the transient etching step, the spiral antenna is applied to the spiral antenna. An apparatus for etching a large-area substrate in which a high frequency power applied to the substrate support is 'on' while a high frequency power is 'off' to perform an electrostatic coupling plasma etching process. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 지지대가 상하 이동이 가능하게 설치되는 대면적 기판의 식각장치.Etching apparatus of a large area substrate that the substrate support is installed to enable the vertical movement. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 식각 대상물이 몰리브덴 화합물인 것을 특징으로 하는 대면적 기판의 식각장치.Etching apparatus of a large-area substrate, characterized in that the etching target is a molybdenum compound. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 주식각 단계에서는 SF6/O2를 반응 가스로 이용하고, 13.56㎒의 주파수로 2∼3㎾의 고주파 전력을 나선형 안테나에 인가하며, 13.56㎒의 주파수로 100∼3㎾의 전력을 기판 지지대에 인가하고, 5∼50mTorr의 압력으로 공정 챔버를 유지하는 대면적 기판의 식각장치.In each of the stock stages, SF 6 / O 2 is used as the reaction gas, and high frequency power of 2 to 3 GHz is applied to the spiral antenna at a frequency of 13.56 MHz, and power of 100 to 3 GHz is applied to the substrate support at a frequency of 13.56 MHz. An apparatus for etching a large-area substrate which is applied to and holds a process chamber at a pressure of 5 to 50 mTorr. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 과도식각 단계에서는 CL2/O2를 반응 가스로 이용하고, 13.56㎒의 주파수로 800∼2㎾의 전력을 기판 지지대에 인가하며, 70∼90mTorr의 압력으로 공정 챔버를 유지하는 대면적 기판의 식각장치.In the transient etching step, CL 2 / O 2 is used as a reaction gas, and a power of 800 to 2 GHz is applied to the substrate support at a frequency of 13.56 MHz, and a large area substrate is maintained at a pressure of 70 to 90 mTorr. Etching device. 대면적 기판의 식각 대상물을 식각하는 식각 방법으로서,An etching method for etching an etching target of a large area substrate, 유도결합 플라즈마 식각 공정을 사용하여 주식각 단계를 진행하는 단계;Performing a stock etch step using an inductively coupled plasma etch process; 종말점 검출장치를 이용하여 식각 종말점을 검출하는 단계; 및Detecting an etch endpoint using an endpoint detection device; And 정전결합 플라즈마 식각 공정을 사용하여 과도식각 단계를 진행하는 단계Proceeding the transient etching step using an electrostatic coupled plasma etching process 를 포함하는 대면적 기판의 식각 방법.Etching method of a large-area substrate comprising a. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 주식각 단계에서는 나선형 안테나 및 기판 지지대에 고주파 전력을 인가하여 유도결합 플라즈마 식각 공정을 진행하고, 식각 종말점이 검출된 후의 과도식각 단계에서는 나선형 안테나의 고주파 전력을 차단한 상태에서 기판 지지대에만 고주파 전력을 인가하여 정전결합 플라즈마 식각 공정을 진행하는 대면적 기판의 식각 방법.In the stock angle step, high frequency power is applied to the spiral antenna and the substrate support, and the inductively coupled plasma etching process is performed. In the transient etching step after the etching end point is detected, high frequency power is applied only to the substrate support in a state where the high frequency power of the spiral antenna is cut off. Method of etching a large-area substrate is subjected to the electrostatic coupling plasma etching process by applying. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 과도식각 단계는 주식각 단계의 공정 시간 대비 100∼300%로 조절하는 대면적 기판의 식각 방법.The over-etching step is a large-area substrate etching method that is adjusted to 100 to 300% compared to the process time of each stock step. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 과도식각 단계는 상기 유선형 안테나에 인가되는 고주파 전력을 차단한 상태에서 이루어지는 대면적 기판의 식각 방법.The overetching step is a large-area substrate etching method performed in a state in which the high frequency power applied to the streamline antenna is cut off.
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