KR100746698B1 - Plasma treatment apparatus using dual frequencies and plasma treatment method - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 매거진 주위의 시스(sheath) 영역에서 이온 집중으로 야기되는 블로킹 현상을 이중주파수의 이용을 통해 제어하여, 매거진 내로의 이온 확산율을 높이고, 이에 따라, 매거진 내 처리대상물에 대한 플라즈마 처리 효율을 크게 향상시킨 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention relates to a plasma processing apparatus and method using a dual frequency, and to control the blocking phenomenon caused by ion concentration in the sheath region around the magazine through the use of the dual frequency, to increase the ion diffusion rate into the magazine Accordingly, it is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus using a dual frequency that greatly improves the plasma processing efficiency for a treatment target in a magazine.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 매거진에 수납된 처리대상물들을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리장치를 개시한다. 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는, 매거진이 장입된 상태로 밀폐되는 반응챔버와; 상기 매거진과 이격된 채로 상기 반응챔버 내에 배치되며, RF 전원에 연결되어 셀프 바이어스를 유도하는 제 1 전극과; 상기 매거진과 접촉한 채로 상기 RF 전원보다 낮은 주파수의 전원에 연결되어, 상기 제 1 전극과의 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 한편, (-) 전위에서는 상기 매거진을 향해 이온을 끌어당기고, (+) 전위에서는 상기 매거진으로부터 이온을 밀어내도록 작용하는 제 2 전극을; 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention discloses a plasma processing apparatus for plasma-processing the processing objects contained in the magazine. Plasma processing apparatus according to the present invention, the reaction chamber is sealed in the state where the magazine is charged; A first electrode disposed in the reaction chamber spaced apart from the magazine and connected to an RF power source to induce self bias; Connected to the power source at a lower frequency than the RF power supply while in contact with the magazine, forming a plasma generation region between the first electrode, while attracting ions toward the magazine at a negative potential, ) A second electrode that acts to push ions out of the magazine at a potential; Include.

플라즈마, RF, MF, 전극, 매거진, 셀프 바이어스, 이중주파수 Plasma, RF, MF, Electrode, Magazine, Self Bias, Dual Frequency

Description

이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치 및 방법{PLASMA TREATMENT APPARATUS USING DUAL FREQUENCIES AND PLASMA TREATMENT METHOD} Plasma processing apparatus and method using dual frequency {PLASMA TREATMENT APPARATUS USING DUAL FREQUENCIES AND PLASMA TREATMENT METHOD}

도 1은 종래 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a conventional plasma processing apparatus.

도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 처리장치 사용시에 매거진 주위로 발생하는 시스(sheath)를 설명하기 위한 도면. FIG. 2 is a view for explaining a sheath occurring around a magazine when using the plasma processing apparatus shown in FIG. 1; FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치를 개략적으로 도시한 도면.3 schematically illustrates a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 플라즈마 처리장치에 이용되는 매거진과 그 매거진에 수납되는 처리대상물을 함께 도시한 사시도.FIG. 4 is a perspective view illustrating a magazine used in the plasma processing apparatus shown in FIG. 3 and a treatment object stored in the magazine.

도 5는 도 3에 도시된 플라즈마 처리장치의 원리를 설명하기 위한 개략적인 모식도.5 is a schematic diagram for explaining the principle of the plasma processing apparatus shown in FIG.

도 6은 본 발명의 실시예에 이용되는 RF 주파수 및 MF 주파수의 파형과, 그 주파수들의 동시 이용에 따른 이중주파수의 파형 분포를 보인 그래프.6 is a graph showing waveforms of the RF frequency and the MF frequency used in the embodiment of the present invention, and the waveform of the dual frequency according to the simultaneous use of the frequencies.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

10: 프레임 12; 반응챔버10: frame 12; Reaction chamber

20: 제 1 전극 30: 제 2 전극20: first electrode 30: second electrode

40: RF 전원 50: MF 전원40: RF power 50: MF power

본 발명은, 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 플라즈마를 이용하여, 매거진에 수납된 다수의 처리대상물을 세정 또는 표면 개질하는데 있어서, 서로 다른 파형의 주파수를 갖는 전원들을 동시에 이용하여 처리대상물에 대한 플라즈마 처리 효율을 크게 향상시킨 플라즈마 처리장치 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus and method using a dual frequency, and more particularly, in the cleaning or surface modification of a plurality of processing objects contained in a magazine using a plasma, having a different waveform frequency The present invention relates to a plasma processing apparatus which greatly improves the plasma processing efficiency of a processing target by using power sources simultaneously.

와이어 본딩(wire bonding), 몰딩(molding), 다이 어태칭(die attaching), 볼 어태칭(ball attaching) 등을 포함하는 반도체 조립 공정에서는 와이어 본딩의 신뢰성 향상 또는 몰드 수지와 패키지용 기판(이하, '기판'이라 함)의 접합 신뢰성 향상을 위해 기판 등의 처리대상물을 플라즈마 처리 방식으로 표면개질 또는 세정하는 공정이 함께 수행된다. 특히, 기판 상에 형성한 PSR(Photo Solder Resist) 막을 플라즈마 처리하여 반도체 칩과 PSR 사이의 밀착력을 향상시키는 공정이 전술한 반도체 조립 공정에서 널리 이용되고 있다.In the semiconductor assembly process including wire bonding, molding, die attaching, ball attaching, etc., the reliability of wire bonding or the mold resin and package substrate (hereinafter, In order to improve the bonding reliability of the substrate, a process of surface modification or cleaning of the object such as the substrate by plasma treatment is performed together. In particular, a process of improving the adhesion between the semiconductor chip and the PSR by plasma treating a PSR (Photo Solder Resist) film formed on a substrate is widely used in the above-described semiconductor assembly process.

한편, 반도체 조립 공정에서 패키지용 기판 등의 반송을 위해 기판 등을 다층 배열로 수납할 수 있는 매거진이 이용되고 있다. 또한, 전술한 플라즈마 처리 공정을 처리대상물이 매거진에 수납된 상태로 수행하는 기술이 종래에 제안된 바 있으며, 도 1에는 이러한 플라즈마 처리공정에 이용되는 장치가 도시되어 있다. On the other hand, in the semiconductor assembly process, the magazine which can accommodate a board | substrate etc. in a multilayer arrangement is used for conveyance of a board | substrate for packages, etc. is used. In addition, a technique for performing the above-described plasma treatment process in a state in which an object is stored in a magazine has been proposed in the related art, and FIG. 1 shows an apparatus used for such a plasma treatment process.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 처리장치(1)는 반응챔버(2), RF 전극(4), 접지 전극(6) 등을 포함한다. 반응챔버(2)는 박스형의 프레임(3) 내측에서 매거진(M)이 장입되는 공간, 즉, 매거진(M) 내 처리대상물(T)의 플라즈마 처리를 위한 공간을 형성한다. 그리고, RF 전극(4)은 외측으로 13.56MHz의 고주파 전력을 공급하는 RF 전원(5)에 연결되는 한편 반응챔버(2) 내에서는 매거진(M)과 전기 접촉된 채 그 매거진(M)을 지지하고 있다. 그리고, 접지전극(8)은 매거진(M) 위쪽에서 그 매거진(M)과 이격된 채 RF 전극(4)과 대향하도록 배치된다.As shown in FIG. 1, the conventional plasma processing apparatus 1 includes a reaction chamber 2, an RF electrode 4, a ground electrode 6, and the like. The reaction chamber 2 forms a space in which the magazine M is loaded inside the box-shaped frame 3, that is, a space for plasma treatment of the object T in the magazine M. The RF electrode 4 is connected to an RF power source 5 for supplying high frequency power of 13.56 MHz to the outside while supporting the magazine M in electrical contact with the magazine M in the reaction chamber 2. Doing. The ground electrode 8 is disposed to face the RF electrode 4 while being spaced apart from the magazine M above the magazine M.

위와 같은 플라즈마 처리장치(1)에 있어서, 아르곤(Ar) 등의 반응가스가 반응챔버(2) 내로 유입된 상태에서 고주파 전력이 인가되면, 상기 RF 전극(4)과 접지 전극(8) 사이에서는 플라즈마가 생성되며, 그 플라즈마 생성시의 이온이 매거진(M) 내의 처리대상물(T)에 충돌하면서 그 처리대상물(T)에 대한 표면처리가 이루어진다.In the plasma processing apparatus 1 as described above, when high-frequency power is applied while a reaction gas such as argon (Ar) is introduced into the reaction chamber 2, the RF electrode 4 and the ground electrode 8 are disposed between the RF electrode 4 and the ground electrode 8. The plasma is generated, and the ions at the time of plasma generation collide with the treatment object T in the magazine M, and the surface treatment of the treatment object T is performed.

위와 같은 처리대상물(T)에 대한 플라즈마 처리공정에서, 매거진(M) 부근에는 도 2의 (a)에 표시된 것과 같은 시스(sheath) 영역(S)이 형성된다. 이러한 시스 영역(S)은 이온과 전자의 운동속도 차이에 의해 매거진(M) 부근에 (-) DC 셀프 바이어스(DC self bias)가 유도됨으로써 형성된다. 이 시스 영역(S)에서는 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이 이온의 집중화 현상이 일어나는 한편, RF 전원에 의한 높은 에너지의 충격에 의해 매거진(M) 내 처리대상물이 손상될 우려가 크다. In the plasma treatment process for the treatment object T as described above, a sheath region S as shown in FIG. 2A is formed near the magazine M. As shown in FIG. This sheath region S is formed by inducing a negative DC self bias in the vicinity of the magazine M due to the difference in the kinetic speed of ions and electrons. In this sheath region S, the concentration of ions occurs as shown in Fig. 2B, and there is a high possibility that the object to be processed in the magazine M is damaged by the impact of high energy by the RF power source.

종래의 플라즈마 처리장치(1)에 있어서, 매거진(M) 부근에 야기되는 이온 집중화 현상은 새로운 이온이 매거진(M) 내 처리대상물(T)에 도달하는 것을 차단하는 블로킹(blocking) 현상을 야기하며, 이러한 블로킹 현상은 플라즈마 처리 효율, 즉 플라즈마에 의한 처리대상물(T)의 표면 세정 또는 표면 개질 효율을 크게 떨어뜨리는 원인이 된다. 위와 같은 블로킹 현상은 플라즈마 처리장치(1)에서 플라즈마 전위 형성을 위해 고주파를 공급하는 RF 전원(5)의 이용에 의해 불가피하게 발생하는 것으로 이에 대한 해결방안이 시급히 요구되고 있다. 또한, RF 전원(5)의 높은 에너지에 의해 매거진 내 처리대상물(T)이 손상될 우려가 크므로 이에 대한 대처가 요구되고 있다.In the conventional plasma processing apparatus 1, the ion concentration phenomenon caused in the vicinity of the magazine M causes a blocking phenomenon that blocks new ions from reaching the object T in the magazine M. This blocking phenomenon causes the plasma treatment efficiency, that is, the surface cleaning or surface modification efficiency of the object to be treated by plasma to be greatly reduced. The blocking phenomenon as described above is inevitably generated by the use of the RF power supply 5 for supplying a high frequency for plasma potential formation in the plasma processing apparatus 1, and a solution for this problem is urgently required. In addition, since there is a high possibility that the processed object T in the magazine is damaged by the high energy of the RF power source 5, a response to this is required.

따라서, 본 발명의 목적은 매거진을 이용하여 다수의 처리대상물을 한꺼번에 플라즈마 처리하는 이점을 유지한 채, 매거진 주위의 시스 영역에서 이온 집중으로 야기되는 블로킹 현상과 RF 전원의 높은 에너지에 의한 처리대상물의 손상을 이중주파수의 이용을 통해 제어함으로써, 매거진 내 처리대상물의 큰 손상 없이 그 처리대상물에 대한 플라즈마 처리 효율을 크게 향상시킨 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to maintain the advantages of plasma treatment of a plurality of objects at one time by using a magazine, while the blocking phenomenon caused by ion concentration in the sheath region around the magazine and the high energy of the RF power source. By controlling the damage through the use of a dual frequency, to provide a plasma processing apparatus using a dual frequency that greatly improved the plasma processing efficiency for the treatment object without significant damage to the treatment object in the magazine.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 매거진에 수납된 다수의 처리대상물을 플라즈마 처리함에 있어서, DC 셀프 바이어스를 유도하도록 RF 전원에 연결된 전극과 매거진 주위의 이온 집중도 조절을 위해 MF 전원에 연결된 전극을 이용하여 매거진 내 처리대상물에 대한 플라즈마 처리효율을 크게 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention, in the plasma treatment of a plurality of processing objects stored in the magazine, using an electrode connected to the RF power source and the electrode connected to the MF power source for adjusting the ion concentration around the magazine to induce DC self-bias By providing a plasma processing method that can greatly improve the plasma processing efficiency for the object to be processed in the magazine.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 매거진에 수납된 처리대상물들을 플라즈마 처리하는 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는, 상기 매거진이 장입된 상태로 밀폐되는 반응챔버와; 상기 매거진과 이격된 채로 상기 반응챔버 내에 배치되며, RF 전원에 연결되어 셀프 바이어스를 유도하는 제 1 전극과; 상기 매거진과 접촉한 채로 상기 RF 전원보다 낮은 주파수의 전원에 연결되어, 상기 제 1 전극과의 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 한편, (-) 전위에서는 상기 매거진을 향해 이온을 끌어당기고, (+) 전위에서는 상기 매거진으로부터 이온을 밀어내도록 작용하는 제 2 전극을 포함한다. 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치에 의하면, 제 1 전극이 RF 전원에서 고주파 전력을 인가받아 DC 셀프 바이어스를 유도하는 한편, 제 2 전극의 (+) 전위 및 (-) 전위의 반복적인 인가에 의해 이온을 밀어내고 당기는 방식으로 이온의 집중도를 조절하여, 매거진 내 처리대상물에 대한 이온 확산율을 향상시키고, 이에 따라, 매거진 내 처리대상물에 대한 플라즈마 처리효율을 향상시킬 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention discloses an apparatus for plasma processing the objects contained in the magazine. The plasma processing apparatus according to the present invention comprises: a reaction chamber sealed in a state where the magazine is charged; A first electrode disposed in the reaction chamber spaced apart from the magazine and connected to an RF power source to induce self bias; Connected to the power source at a lower frequency than the RF power supply while in contact with the magazine, forming a plasma generation region between the first electrode, while attracting ions toward the magazine at a negative potential, ) A second electrode which acts to push ions out of the magazine. According to the plasma processing apparatus according to the present invention, the first electrode receives a high frequency power from an RF power source to induce DC self-bias, while the ion is repeatedly applied by the positive and negative potentials of the second electrode. By adjusting the concentration of ions in the manner of pushing out and pulling, to improve the ion diffusion rate for the object to be treated in the magazine, thereby improving the plasma treatment efficiency for the object to be treated in the magazine.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 매거진은 도전성 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다, 상기 매거진이 도전성 금속으로 이루어짐으로써, 매거진 자체가 제 2 전극과 전기적으로 일체화되며, 이는 매거진 내 수납된 처리대상물에 대한 폭 넓은 플라즈마 처리를 가능하게 한다.    According to an embodiment of the present invention, it is preferable that the magazine is made of a conductive metal. As the magazine is made of a conductive metal, the magazine itself is electrically integrated with the second electrode, which is the width of the processed object contained in the magazine. Enables wide plasma treatment.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 제 2 전극에 연결되는 전원은 30~3000Khz의 주파수 범위를 갖는 MF 전원인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 상기 RF 전원의 주파수가 13.56 MHz로 정해지고, 상기 MF 전원의 주파수가 40Khz로 정해지는 것이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the power source connected to the second electrode is preferably a MF power source having a frequency range of 30 ~ 3000Khz, more preferably, the frequency of the RF power source is determined to be 13.56 MHz, It is preferable that the frequency of the MF power supply is set to 40Khz.

또한, 상기 제 2 전극은, 복수의 매거진을 지지하도록 수평되게 마련된 지지부와, 상기 지지부로부터 수직으로 형성되어 이웃하는 매거진들 사이를 구획하는 구획부로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the second electrode is preferably composed of a support portion provided horizontally to support a plurality of magazines, and a partition portion formed vertically from the support portion to partition between neighboring magazines.

또한, 본 발명은, 처리대상물을 복수의 층으로 이루어진 매거진에 다층 배열로 수납시키고, 상기 매거진을 반응챔버 내에 위치시킨 후 그 반응챔버를 밀폐하고, 제 1 전극과 제 2 전극에 전원을 인가하여 그 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치한 매거진 내 처리대상물을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리방법을 개시한다. 본 발명에 따른 플라즈마 처리방법에 있어서, 상기 제 1 전극에는 DC 셀프 바이어스를 유도하는 RF파의 AC 전력이 인가되며, 상기 제 2 전극에는 매거진 주변의 이온 집중도를 조절하는 MF파의 AC 전력이 인가된다.In addition, the present invention, the object to be processed is stored in a magazine of a plurality of layers in a multi-layer array, the magazine is placed in the reaction chamber and the reaction chamber is sealed, and power is applied to the first electrode and the second electrode Disclosed is a plasma processing method for plasma processing a treatment object in a magazine located between a first electrode and a second electrode. In the plasma processing method according to the present invention, AC power of RF waves for inducing DC self-bias is applied to the first electrode, and AC power of MF waves for adjusting ion concentration around a magazine is applied to the second electrode. do.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 처리대상물에 대한 플라즈마 처리는 표면 세정 또는 표면 개질인 것이 바람직한데, 보다 바람직하게는, 상기 처리대상물은 PSR(photo solder resist)막이 형성된 스트립형 기판으로 이루어진다.According to an embodiment of the present invention, the plasma treatment for the treatment target is preferably surface cleaning or surface modification. More preferably, the treatment target is formed of a strip substrate having a PSR (photo solder resist) film formed thereon.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<실시예><Example>

도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(이하 '플라즈마 처리장치'라 함)가 개략적으로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 처리장치(100)는 반응챔버(12), 제 1 전극(20), 그리고 제 2 전극 (30) 등을 포함한다. 3 schematically shows a plasma processing apparatus (hereinafter referred to as a 'plasma processing apparatus') according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment includes a reaction chamber 12, a first electrode 20, a second electrode 30, and the like.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 반응챔버(12)는 본체와 도어를 구성하는 프레임(10)의 내측에 구획 형성된다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 프레임(10)에는 가스 입구와 가스 출구가 형성되며, 그 가스 입구 및 가스 출구 각각은 임의의 관로에 의해 반응가스 공급원 및 진공펌프와 각각 접속된다. 상기 반응챔버(12) 내에는 도 4에 도시된 것과 같이 처리대상물(T)이 다층 배열로 수납된 매거진(M)이 장입되며, 이 매거진(M) 내 처리대상물(T)은 이하 설명되는 플라즈마 처리에 의해 세정 또는 표면개질이 이루어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 처리대상물(T)이 PSR막을 갖는 스트립 기판(T)이고 그 처리대상물에 대한 플라즈마 처리가 PSR과 반도체 칩과의 밀착력 향상을 위한 것이지만, 이는 하나의 실시예이며, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치(100)는 매거진(M)에 수납되는 다양한 종류의 처리대상물에 대하여 표면 세정 또는 표면 개질과 같은 다양한 플라즈마 처리를 수행할 수 있는 것이다.According to an embodiment of the present invention, the reaction chamber 12 is partitioned inside the frame 10 constituting the main body and the door. Although not shown, the frame 10 is provided with a gas inlet and a gas outlet, each of which is connected to the reaction gas supply source and the vacuum pump by an arbitrary pipeline. In the reaction chamber 12, a magazine M in which the object T is stored in a multi-layer array is loaded as shown in FIG. 4, and the object T in the magazine M is described below. The treatment results in cleaning or surface modification. According to a preferred embodiment of the present invention, the treatment object (T) is a strip substrate (T) having a PSR film and the plasma treatment for the treatment object is to improve the adhesion between the PSR and the semiconductor chip, but this is one embodiment. The plasma processing apparatus 100 according to the present invention may perform various plasma treatments, such as surface cleaning or surface modification, on various kinds of treatment objects contained in the magazine M. FIG.

반응챔버(12) 내측에는 플라즈마 발생을 위한 제 1 및 제 2 전극(20, 30)이 마련된다. 제 1 전극(20)은 반응챔버(12) 내로 장입되는 매거진(M)과 소정의 거리로 이격된 채로 반응챔버(12) 내부의 상측에 배치된다. 그리고, 상기 제 1 전극(20)은 외부의 RF 전원(40)에 연결되어, 그 RF 전원(40)으로부터 고주파의 AC 전력, 가장 바람직하게는, 13.56MHz 주파수의 AC 전력을 인가받는다. 또한, 제 2 전극(30)은 외부의 MF 전원(50)에 연결되어, 대략 30~3000Khz 주파수의 AC 전력, 가장 바람직하게는, 40Khz의 주파수의 AC 전력을 인가받는 전극으로서, 상기 제 1 전극(20)과 대향되게 반응챔버(12) 내부 하측에 배치된다. 이 때, 상기 제 2 전극 (30)은 전술한 매거진(M)을 지지하되, 더욱 바람직하게는 상기 매거진(M)을 지지함과 동시에 그 매거진(M)과 전기적으로 접촉하고 있다. Inside the reaction chamber 12, first and second electrodes 20 and 30 for generating plasma are provided. The first electrode 20 is disposed above the inside of the reaction chamber 12 while being spaced apart from the magazine M inserted into the reaction chamber 12 by a predetermined distance. The first electrode 20 is connected to an external RF power source 40 to receive AC power of high frequency, most preferably, 13.56 MHz frequency from the RF power source 40. In addition, the second electrode 30 is connected to an external MF power supply 50, and receives an AC power of approximately 30 to 3000Khz frequency, and most preferably, an AC power of 40Khz frequency. It is disposed in the reaction chamber 12 inside the lower side opposite to the (20). At this time, the second electrode 30 supports the above-mentioned magazine M, and more preferably supports the magazine M and is in electrical contact with the magazine M.

따라서, 제 1 전극(20)에 RF 전력이 인가되고 제 2 전극(30)에 MF 전력이 인가되면, 반응챔버(12) 내부, 특히, 제 1 전극(20)과 제 2 전극(30) 사이의 반응가스는 플라즈마로 활성화된다. 이 때, 제 1 전극(20)에 인가된 RF 전력에 의해 제 1 전극(20)과 제 2 전극(30) 부근에서 (-) DC 셀프 바이어스가 유도되며, 이에 따라, 전극(20, 30)들 및 매거진(M) 주위에는 이온의 집중화 현상이 일어남과 동시에 매거진(M) 내 처리대상물 표면은 이온들과의 충돌에 의해 표면처리(세정 또는 표면개질)가 이루어진다. Therefore, when RF power is applied to the first electrode 20 and MF power is applied to the second electrode 30, the reaction chamber 12, in particular, between the first electrode 20 and the second electrode 30. Reaction gas is activated by plasma. At this time, a negative DC self bias is induced in the vicinity of the first electrode 20 and the second electrode 30 by the RF power applied to the first electrode 20. Condensation of ions occurs around the field and the magazine (M) and the surface of the object to be treated in the magazine (M) is subjected to surface treatment (cleaning or surface modification) by the collision with the ions.

이 때, 전술한 (-) DC 셀프 바이어스 유도에 의해 제 2 전극(30) 상의 매거진(M) 부근에는 도 5의 (a) 및 (b)에서 가상선으로 표시된 시스(sheath) 영역(S)이 생기며, 그 시스 영역(S)에 집중한 이온들은 새로운 이온들이 매거진(M) 내 처리대상물(T)에 도달하는 것을 막는다. 한편, 제 2 전극(30)에는 (+) 전위와 (-) 전위가 반복되는 MF 전력(가장 바람직하게는, 40Khz 전력)이 인가된다. 이에 의해, 상기 매거진(M)은 (+) 전위와 (-) 전위로 반복하여 대전되며, 이러한 (+) 전위와 (-) 전위의 반복은 매거진(M) 주위에서의 반응챔버(12) 내 이온 운동을 활발하게 해주어 처리대상물(T)에 대한 플라즈마 처리효율을 향상시켜줄 수 있다.At this time, the sheath region S indicated by an imaginary line in FIGS. 5A and 5B near the magazine M on the second electrode 30 by the above-described (-) DC self bias induction. This occurs, and the ions concentrated in the sheath region S prevent new ions from reaching the object T in the magazine M. On the other hand, the second electrode 30 is applied with MF power (most preferably 40 Khz power) in which the positive and negative potentials are repeated. As a result, the magazine M is repeatedly charged to the (+) potential and the (-) potential, and the repetition of the (+) potential and the (-) potential is performed in the reaction chamber 12 around the magazine M. It is possible to improve the plasma treatment efficiency for the treatment target (T) by activating the ion movement.

위와 같은 제 2 전극(30)의 작용을 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the second electrode 30 as described above will be described in more detail with reference to FIG. 5 as follows.

도 5의 (a)는 제 2 전극(30)에 인가되는 MF 전력이 (+) 전위 주기일 때를 보 여준다. 이 때에는, 매거진(M)이 (+)전위로 대전되며, 이는 매거진(M) 주위로 집중된 이온들을 매거진(M) 바깥쪽으로 밀어내는 역할을 한다. 이와 같이 매거진(M) 주위에 집중된 이온들이 매거진(M) 바깥쪽으로 이동하는 것은 새로운 이온이 매거진(M) 내로 확산될 수 있는 상태가 됨을 의미한다.FIG. 5A shows when the MF power applied to the second electrode 30 has a positive potential period. At this time, the magazine (M) is charged to the (+) potential, which serves to push the ions concentrated around the magazine (M) to the outside of the magazine (M). The movement of ions concentrated around the magazine M to the outside of the magazine M means that the new ions can be diffused into the magazine M.

도 5의 (b)는 제 2 전극(30)에 인가되는 MF 전력이 (-) 전위 주기일 때를 보여준다. 이 때에는, 매거진(M)이 (-)전위로 대전되며, 이는 매거진(M)이 주위로 이온들을 끌어당기도록 해준다. 따라서, 새로운 이온들이 매거진(M) 내로 빠르게 확산될 수 있으며, 이는 매거진(M) 내 처리대상물(T)에 대한 플라즈마 처리효과가 크게 향상될 수 있음을 의미한다. 특히, 제 2 전극(30)이 매거진(M)과 전기적으로 접촉하므로, 이온을 밀고 당기는 AC 전력이 제 2 전극(30)을 거쳐 매거진(M)에 직접 인가된다. 이는 이온의 가속도를 크게 해주어 처리대상물(T)에 대한 플라즈마 처리 효과를 향상시키는데 기여한다. FIG. 5B shows when the MF power applied to the second electrode 30 has a negative potential period. At this time, the magazine M is charged to the negative potential, which causes the magazine M to attract ions to the surroundings. Therefore, new ions can be rapidly diffused into the magazine (M), which means that the plasma treatment effect on the object (T) in the magazine (M) can be greatly improved. In particular, since the second electrode 30 is in electrical contact with the magazine M, AC power for pushing and pulling ions is directly applied to the magazine M via the second electrode 30. This increases the acceleration of ions and contributes to improving the plasma treatment effect on the object (T).

도 6은 본 발명에 이용되는 이중주파수를 설명하기 위한 도면으로서, 도 6의 (a)는 제 1 전극(20; 도 3 참조)에 인가되는 RF 전력의 주파수 파형, 도 6의 (b)는 제 2 전극(30; 도 3 참조)에 인가되는 MF 전력의 주파수 파형, 그리고, 도 6의 (c)는 RF 주파수와 MF 주파수로 이루어진 본 발명에 따른 이중주파수의 파형을 나타낸다.6 is a view for explaining a dual frequency used in the present invention, Figure 6 (a) is a frequency waveform of the RF power applied to the first electrode 20 (see Figure 3), Figure 6 (b) is A frequency waveform of MF power applied to the second electrode 30 (see FIG. 3), and FIG. 6C shows a waveform of a dual frequency according to the present invention consisting of an RF frequency and an MF frequency.

도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(20) 및 제 2 전극(30) 각각에 RF 전원 및 MF 전원을 별도로 인가하는 경우에는, 각각 13.56MHz와 40Khz 주파수의 고유 파형이 나타남을 알 수 있다. 이에 반해, 제 1 전극(20)과 제 2 전극 (30)에 대하여 RF 전원 및 MF 전원을 동시에 인가하고, 이에 따른 이중주파수 파형을 분석한 결과, 도 6의 (c)와 같은 주파수 파형이 검출되었으며, 이를 분석하면, AC 40KHz의 전력에 RF 13.65MHz의 고주파가 실려 가는 양상을 보인다.As shown in (a) and (b) of FIG. 6, when RF power and MF power are separately applied to each of the first electrode 20 and the second electrode 30, the frequencies of 13.56 MHz and 40 Khz are respectively applied. Notice that the intrinsic waveforms appear. On the other hand, RF power and MF power are simultaneously applied to the first electrode 20 and the second electrode 30, and as a result of analyzing the dual frequency waveform, the frequency waveform as shown in FIG. 6C is detected. When analyzed, the high frequency of RF 13.65MHz is carried on the power of AC 40KHz.

도 6의 (c)와 같은 이중주파수를 도 3에 도시된 플라즈마 처리장치(100)에 이용하는 경우, 제 1 전극(20)의 RF 전력 특성에 의해 플라즈마 밀도 증대 효과가 나타나고, 제 2 전극(30)의 MF 전력 특성에 의해 이온 충격 증대 효과가 나타나며, 플라즈마 방향으로의 전자 바운스 오프(electron bounce off) 효과가 나타난다. 이러한 효과들은 처리대상물에 대한 플라즈마 처리효율(세정효율 또는 표면개질)을 향상시키고 또한 매거진(M) 부근에서의 2차 전자(secondary electron) 발생을 제어하여 처리대상물(T)의 손상을 막아주는데 기여한다.When a dual frequency such as (c) of FIG. 6 is used in the plasma processing apparatus 100 shown in FIG. 3, the plasma density increasing effect is exhibited by the RF power characteristic of the first electrode 20, and the second electrode 30 is obtained. The ion bombardment effect is exhibited by the MF power characteristic of the C1 and the electron bounce off effect in the plasma direction. These effects contribute to improving the plasma treatment efficiency (cleaning efficiency or surface modification) for the treatment object and to controlling secondary electron generation near the magazine (M) to prevent damage to the treatment object (T). do.

다시 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(100)를 설명하면, 반응챔버(12)가 횡으로 정렬된 복수의 매거진(M)을 수납될 수 있는 크기로 형성되어지되, 제 2 전극(30)은 수평되게 마련된 채 매거진(M)을 지지하는 지지부(32)와 그 지지부(32) 상에 수직으로 형성된 채 이웃하는 매거진(M) 사이를 구획하는 복수의 구획부(34)로 구성됨을 알 수 있다. 이 때, 상기 구획부(34)는 매거진(M)의 높이에 대응되는 높이로 형성되어, 매거진(M)의 각 층에 위치한 처리대상물(T)의 플라즈마 처리에 대략 전체적으로 참여할 수 있다.Referring back to FIG. 3, the plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described. The reaction chamber 12 is formed to have a size that can accommodate a plurality of magazines M arranged horizontally. The electrode 30 is provided with a plurality of partitions 34 partitioning between the support 32 supporting the magazine M while being horizontally provided, and the neighboring magazine M formed vertically on the support 32. It can be seen that it is configured. At this time, the partition 34 is formed to a height corresponding to the height of the magazine (M), it may participate in the plasma treatment of the processing object (T) located in each layer of the magazine (M) approximately.

도시되어 있지는 않지만, 전술한 제 1 전극(20) 및 제 2 전극(30)을 상하로 복수개가 되도록 배치시켜, 매거진(M)이 상하 다층 형식으로 반응챔버(12) 내에 수납되는 것도 가능하며, 이 또한 본 발명의 범위 내에 있다.Although not shown, the first electrode 20 and the second electrode 30 described above may be arranged in plural numbers, so that the magazine M may be stored in the reaction chamber 12 in the vertical direction. This is also within the scope of the present invention.

본 발명에 의하면, 매거진 주위의 시스(sheath) 영역에서 이온 집중으로 야기되는 블로킹 현상과 RF 전원의 높은 에너지에 의한 처리대상물의 손상을 이중주파수의 이용을 통해 제어하여, 매거진 내 처리대상물에 대한 큰 손상 없이 매거진 내 처리대상물에 대한 플라즈마 처리 효율을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, the blocking phenomenon caused by ion concentration in the sheath region around the magazine and the damage of the processed object due to the high energy of the RF power source are controlled through the use of the dual frequency, thereby increasing the size of the processed object in the magazine. There is an effect of improving the plasma treatment efficiency for the object to be treated in the magazine without damage.

Claims (8)

복수의 처리대상물들을 표면 개질 또는 세정하기 위한 플라즈마 처리장치로서,A plasma processing apparatus for surface modification or cleaning of a plurality of processing objects, 상기 복수의 처리대상물들을 다층 배열로 수납하도록 복수의 층으로 이루어진 채 개방되어 있는 매거진과;A magazine which is opened and composed of a plurality of layers to receive the plurality of objects to be processed in a multi-layer arrangement; 상기 매거진이 장입된 상태로 밀폐되는 반응챔버와;A reaction chamber sealed in the state where the magazine is charged; 상기 매거진과 이격된 채 상기 매거진의 상부면과 직접 마주하도록 상기 반응챔버 내에 배치되며, RF 전원에 연결되어 DC 셀프 바이어스를 유도하는 제 1 전극과;A first electrode disposed in the reaction chamber spaced apart from the magazine and directly facing the upper surface of the magazine, the first electrode being connected to an RF power source to induce a DC self bias; 상기 매거진을 지지한 채로, 상기 RF 전원보다 낮은 주파수의 전원에 연결되어, 상기 제 1 전극과의 사이에 플라즈마 발생영역을 형성하는 한편, (-) 전위에서는 상기 매거진을 향해 이온을 끌어당기고, (+) 전위에서는 상기 매거진으로부터 이온을 밀어내도록 작용하는 제 2 전극을;While supporting the magazine, it is connected to a power source having a lower frequency than the RF power supply to form a plasma generation region between the first electrode, while attracting ions toward the magazine at a negative potential, ( +) At a potential a second electrode which acts to push ions out of the magazine; 포함하는 것을 특징으로 하는 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus using a dual frequency comprising a. 청구항 1에 있어서, 상기 매거진은 도전성 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the magazine is made of a conductive metal. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 전극에 연결되는 전원은 30~3000Khz의 주파수 범위를 갖는 MF 전원임을 특징으로 하는 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the power source connected to the second electrode is an MF power source having a frequency range of 30 to 3000 kHz. 청구항 3에 있어서, 상기 RF 전원의 주파수가 13.56 MHz로 정해지고, 상기 MF 전원의 주파수가 40Khz로 정해짐을 특징으로 하는 이중주파수를 이용한 플라즈 마 처리장치.The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the frequency of the RF power is set to 13.56 MHz and the frequency of the MF power is set to 40 Khz. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 전극은,The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the second electrode, 복수의 매거진을 지지하도록 수평되게 마련된 지지부와;A support part provided horizontally to support a plurality of magazines; 상기 지지부로부터 수직으로 형성되어 이웃하는 매거진들 사이를 구획하는 구획부로,A partition formed vertically from the support to partition between neighboring magazines, 구성됨을 특징으로 하는 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리장치.Plasma processing apparatus using a dual frequency, characterized in that configured. 복수의 처리대상물을 복수의 층으로 이루어진 개방 구조의 매거진에 다층 배열로 수납시키고;Storing the plurality of objects to be processed in a multi-layered magazine in an open structure consisting of a plurality of layers; 상기 매거진을 반응챔버 내에 위치시킨 후 상기 반응챔버를 밀폐하되, 상기 매거진이 상부에서 제 1 전극과 직접 마주한 채 이격되게 하고 하부의 제 2 전극에 의해 지지되도록 하고;Placing the magazine in the reaction chamber and then closing the reaction chamber so that the magazine is spaced apart directly facing the first electrode at the top and supported by the second electrode at the bottom; 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극에 전원을 인가하여, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치한 상기 매거진 내 처리대상물을 플라즈마에 의해 표면개질 또는 세정 처리하되,By applying power to the first electrode and the second electrode, the object to be treated in the magazine located between the first electrode and the second electrode surface modification or cleaning treatment by plasma, 상기 제 1 전극에는 DC 셀프 바이어스를 유도하는 RF파의 AC 전류가 인가되며, 상기 제 2 전극에는 상기 매거진 주변의 이온 집중도를 조절하는 MF파의 AC 전류가 인가됨을 특징으로 하는 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리방법.AC current of an RF wave for inducing DC self-bias is applied to the first electrode, and AC current of MF wave for adjusting ion concentration around the magazine is applied to the second electrode. Treatment method. 청구항 6에 있어서, 상기 처리대상물에 대한 플라즈마 처리는 표면 세정 또는 표면 개질임을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법. The plasma processing method of claim 6, wherein the plasma treatment on the object is surface cleaning or surface modification. 청구항 7에 있어서, 상기 처리대상물은 PSR(photo solder resist)막이 형성 된 스트립 기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중주파수를 이용한 플라즈마 처리방법.The plasma processing method of claim 7, wherein the object is formed of a strip substrate on which a photo solder resist (PSR) film is formed.
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