KR101362814B1

KR101362814B1 - Method for plasma-treatment

Info

Publication number: KR101362814B1
Application number: KR1020070036578A
Authority: KR
Inventors: 곽재호; 최재철
Original assignee: 참엔지니어링(주)
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2014-02-21
Also published as: KR20080092768A

Abstract

본 발명은 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판의 배면에 형성된 각종 이물질을 제거하기 위한 플라즈마 처리 방법에 관한 것으로서, 플라즈마 처리 장치 내의 제1전극 및 제2전극 사이의 기판 지지대 상에 기판을 안착시키는 단계; 상기 인입된 기판과 상기 제1전극과의 사이 간극에 제1가스를 분사하고, 상기 제2전극에서 상기 기판 지지대 방향으로 제2가스를 분사하면서 상기 제2전극의 중심 방향으로 제3가스를 분사하여 상기 제2가스를 상기 기판 지지대와 상기 제2전극 사이에 구속시키는 단계; 및 상기 제2전극에 전원을 인가하여 상기 제2가스의 플라즈마를 형성시켜 상기 기판의 제2면을 플라즈마 처리하는 단계;를 포함하여, 종래의 건식 식각에 비하여 기판 상의 식각이 요구되지 않는 면을 효율적으로 보호하도록 하여 최종 제품의 수율을 상승시키고 불량 발생을 방지할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method for removing various foreign matters formed on a back surface of a substrate such as a wafer on which a device having a predetermined thin film pattern is formed, and on a substrate support between a first electrode and a second electrode in a plasma processing apparatus. Mounting a substrate; Injecting a first gas into a gap between the inserted substrate and the first electrode, and injecting a third gas toward the center of the second electrode while injecting a second gas from the second electrode toward the substrate support. Constraining the second gas between the substrate support and the second electrode; And forming a plasma of the second gas by applying power to the second electrode to perform plasma treatment on the second surface of the substrate, wherein the surface on which the etching on the substrate is not required is compared to the conventional dry etching. Efficient protection can increase the yield of the final product and prevent defects.

식각, 기판 배면, 웨이퍼, 플라즈마 처리 Etching, Substrate Back, Wafer, Plasma Treatment

Description

Plasma treatment method {Method for plasma-treatment}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 도 1의 다른 예를 나타낸 도면,Fig. 2 is a view showing another example of Fig. 1,

도 3a 내지 도 3e는 도 1의 분사구의 각 실시예를 나타낸 확대도,3A to 3E are enlarged views illustrating respective embodiments of the injection hole of FIG. 1,

도 4는 도 1의 가스 흐름을 개략적으로 나타낸 도면, 4 is a schematic view of the gas flow of FIG. 1;

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타낸 도면.5A-5D illustrate a plasma processing method in accordance with an embodiment of the present invention.

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

1... 플라즈마 처리 장치, 10... 챔버,1 ... plasma processing unit, 10 ... chamber,

20,80..기판 지지대, 21,81...암,20,80 ... substrate support, 21,81 ...

30... 제1전극, 31... 공급공,30 ... first electrode, 31 ... supply hole,

40... 제2전극, 42... 분사공,40 ... second electrode, 42 ... injection hole,

43... 절연링, 46... 분사구,43 ... insulation ring, 46 ... nozzle,

50... 기판, 51... 기판 전면,50 ... substrate, 51 ... substrate front,

52... 기판 배면.52 ... Back of substrate.

본 발명은 플라즈마 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판의 배면에 형성된 각종 이물질을 제거하기 위한 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing method, and more particularly, to a plasma processing method for removing various foreign matters formed on the back surface of a substrate such as a wafer on which a device having a predetermined thin film pattern is formed.

반도체 소자 및 평판 표시 장치는 기판 상에 다수의 박막 증착과 식각을 통해 형성된다. 즉, 기판의 소정 영역 주로 중심부에 박막을 증착하고, 식각 마스크를 이용한 식각 공정을 통해 기판 중심부의 박막의 일부를 제거하여 소정의 박막 패턴을 갖는 소자를 제조하게 된다.Semiconductor devices and flat panel displays are formed on a substrate through a plurality of thin film deposition and etching processes. That is, a thin film is deposited at a central portion of a predetermined region of a substrate, and a part of the thin film at the center of the substrate is removed through an etching process using an etch mask to produce a device having a predetermined thin film pattern.

하지만, 박막의 증착 시에는 기판의 전면에 박막을 형성하고, 식각시에는 기판 중심부의 박막을 식각 타겟으로 하기 때문에 기판 가장자리에는 박막이 제거되지 않은 상태로 잔류하게 되고, 식각 공정 진행 시 기판 가장자리에 파티클이 퇴적되는 현상이 발생한다. 이와 더불어, 통상적으로 기판을 지지하는 기판 지지대에는 정전력 또는 진공력에 의해 기판을 안착시키기 때문에 상기 기판과 기판 지지대 사이의 계면은 소정 거리 이격되어 틈이 발생되고, 이에 의해 기판의 배면 전체에도 파티클 및 박막이 퇴적된다.However, when the thin film is deposited, a thin film is formed on the entire surface of the substrate, and during etching, the thin film at the center of the substrate is used as an etching target, and thus the thin film is not removed at the edge of the substrate. Particles are deposited. In addition, since the substrate is normally placed on the substrate support supporting the substrate by the electrostatic force or the vacuum force, the interface between the substrate and the substrate support is spaced by a predetermined distance to generate a gap, And a thin film are deposited.

따라서, 상기 기판에 존재하는 파티클 및 퇴적된 박막을 제거하지 않은 상태에서 계속적인 공정이 진행될 경우 기판이 휘어지거나 기판의 정렬이 어려워지는 등의 많은 문제점이 발생된다.Accordingly, when a continuous process is performed without removing the particles and the deposited thin film existing on the substrate, there arise many problems such as warping of the substrate and difficulty in alignment of the substrate.

통상적으로, 상기와 같은 파티클 및 퇴적된 박막을 제거하기 위한 방법으로 는 용제나 린스에 침적하여 표면의 파티클을 제거하는 습식 식각과, 플라즈마로 표면을 식각하여 제거하는 건식 세정이 알려져 있다.In general, methods for removing the particles and the deposited thin film are known as wet etching to remove particles on the surface by immersion in a solvent or rinse, and dry cleaning to remove the surface by etching with plasma.

습식 식각은 기판의 표면에 도포되는 파티클을 제거하는데 효과적으로 활용되고 있으나 공정 관리가 어려워 기판 배면만을 국부적으로 제거하기에는 많은 어려움이 있을 뿐만 아니라, 막대한 화공 약품 사용으로 인한 비용 증가 문제, 폐수 처리 문제 등의 환경 문제를 유발시키는 원인이 되고 장시간의 처리를 요하며 장비 크기가 대형화되어야 한다는 문제점이 있다. 반면, 건식 식각은 플라즈마를 이용하여 기판 및 배면의 박막 또는 파티클을 제거하는 방식으로 상술한 습식 식각의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.Wet etching is effectively used to remove particles applied to the surface of a substrate, but it is difficult to remove the substrate only locally due to difficulty in process control. In addition, there are problems such as a problem of cost increase due to use of a large chemical agent, Which causes environmental problems, requires long processing time, and requires a large-sized equipment. On the other hand, the dry etching has an advantage of solving the above-mentioned problems of wet etching by removing thin films or particles on the substrate and the back surface by using plasma.

따라서, 최근에는 이러한 기판 배면을 식각하기 위한 건식 식각 장치의 개발이 활발히 수행중이다.Therefore, in recent years, development of a dry etching apparatus for etching the back surface of the substrate has been actively carried out.

즉, 상기와 같은 플라즈마를 이용하여 기판의 배면을 식각하는 종래의 플라즈마 식각 장비에 관해서는 미합중국특허공보 제5213650호에 개시되어 있다.That is, a conventional plasma etching apparatus for etching the back surface of a substrate using the plasma as described above is disclosed in US Patent No. 5213650.

상기의 미합중국특허공보 제5213650호에서는 플레이트와 웨이퍼 전방 표면과의 공간을 형성하여 이 공간으로 반응 가스를 분사시키고, 웨이퍼 후방 표면 상에 플라즈마를 생성시켜 식각을 수행하도록 하는 진공챔버를 포함하는 장치가 개시되어 있다.In US Patent No. 5213650, an apparatus including a vacuum chamber for forming a space between a plate and a front surface of a wafer to inject a reaction gas into the space, and generating a plasma on the back surface of the wafer to perform etching. Is disclosed.

그러나, 상기와 같은 구성에 있어서는, 웨이퍼와 플레이트 사이에 형성된 공간으로 반응성 가스가 분사되고 웨이퍼의 후방 표면에 형성된 플라즈마로 식각이 수행되는 것과 동시에, 박막 패턴 등이 형성된 웨이퍼의 전방 표면 상으로 웨이퍼 후방 표면 상에 형성된 플라즈마가 유입되거나 또는 그 공간 내에서 가스 방전으로 플라즈마가 형성되어 식각이 이루어질 우려가 있다.However, in the above configuration, the reactive gas is injected into the space formed between the wafer and the plate, and etching is performed by the plasma formed on the rear surface of the wafer, and at the same time, the wafer is back on the front surface of the wafer on which the thin film pattern or the like is formed. Plasma formed on the surface may be introduced or plasma may be formed by gas discharge in the space, thereby causing etching.

따라서, 웨이퍼의 전방 표면의 식각으로 인하여 최종 제품의 수율이 저하되고 불량률이 상승하거나, 이를 미연에 방지하기 위하여 웨이퍼의 전방 표면을 식각으로부터 보호하는 별도의 수단이 요구된다는 단점이 있다.Therefore, there is a disadvantage in that a separate means for protecting the front surface of the wafer from etching is required in order to reduce the yield of the final product due to the etching of the front surface of the wafer, increase the defective rate, or prevent it from occurring.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 습식 식각에 비하여 소형의 장치를 사용하여 신속하게 식각을 수행하고 제조비용을 절감하면서 환경 유해성 폐기물이 발생되지 않도록 하는 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a plasma processing method that does not generate an environmentally hazardous waste while performing rapid etching using a small device compared to wet etching and reducing the manufacturing cost For the purpose of

또한, 본 발명은 종래의 건식 식각에 비하여 기판 상의 식각이 요구되지 않는 면을 효율적으로 보호하도록 하여 최종 제품의 수율을 상승시키고 불량 발생을 방지하도록 하는 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to provide a plasma processing method for increasing the yield of the final product to prevent the occurrence of defects by efficiently protecting the surface that does not require etching on the substrate compared to the conventional dry etching.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마 처리 장치 내의 제1전극 및 제2전극 사이의 기판 지지대 상에 기판을 안착시키는 단계; 상기 인입된 기판과 상기 제1전극과의 사이 간극에 제1가스를 분사하고, 상기 제2전극에서 상기 기판 지지대 방향으로 제2가스를 분사하면서 상기 제2전극의 중심 방향으로 제3가스를 분사하여 상기 제2가스를 상기 기판 지지대와 상기 제2전극 사이에 구속시키는 단계; 및 상기 제2전극에 전원을 인가하여 상기 제2가스의 플라즈마를 형성시켜 상기 기 판의 제2면을 플라즈마 처리하는 단계;를 포함한다.Plasma processing method according to the present invention comprises the steps of mounting a substrate on a substrate support between the first electrode and the second electrode in the plasma processing apparatus; Injecting a first gas into a gap between the inserted substrate and the first electrode, and injecting a third gas toward the center of the second electrode while injecting a second gas from the second electrode toward the substrate support. Constraining the second gas between the substrate support and the second electrode; And forming a plasma of the second gas by applying power to the second electrode to plasma-process the second surface of the substrate.

여기서, 상기 제1가스는 수소 또는 불활성 가스를 포함하는 비반응성 가스이고, 상기 제2가스는 불소계 또는 산소계 가스를 포함하는 반응성 가스이며, 상기 제3가스는 반응성 가스 또는 비반응성 가스인 것을 특징으로 한다.Here, the first gas is a non-reactive gas containing hydrogen or an inert gas, the second gas is a reactive gas containing a fluorine-based or oxygen-based gas, the third gas is a reactive gas or a non-reactive gas do.

이때, 상기 기판 인근에서 상기 제2가스 및 상기 제3가스의 가스압은 상기 제1가스의 가스압보다 작거나 같은 것이 바람직하며, 상기 제3가스의 가스압은 상기 제2가스의 가스압과 같거나 보다 큰 것이 바람직하다.At this time, the gas pressure of the second gas and the third gas in the vicinity of the substrate is preferably less than or equal to the gas pressure of the first gas, the gas pressure of the third gas is equal to or greater than the gas pressure of the second gas. It is preferable.

또한, 상기 제2전극에는 상기 제2가스 및 상기 제3가스가 상기 제2전극의 외연을 초과하여 확산되는 것을 방지하도록 제4가스가 더 분사되도록 할 수 있다.In addition, a fourth gas may be further injected into the second electrode to prevent the second gas and the third gas from diffusing beyond the outer edge of the second electrode.

이때, 상기 제4가스를 상기 제1전극 방향으로 분사하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable to spray the fourth gas in the direction of the first electrode.

더욱이, 상기 기판 지지대에는 상기 제2가스 및 상기 제3가스가 상기 제2전극의 외연을 초과하여 확산되는 것을 방지하도록 제5가스가 더 분사되도록 할 수 있으며, 상기 제5가스를 상기 제2전극 방향으로 분사하는 것이 바람직하다.Further, a fifth gas may be further injected into the substrate support to prevent the second gas and the third gas from diffusing beyond the outer edge of the second electrode, and the fifth gas is injected into the second electrode. It is preferable to spray in the direction.

여기서, 상기 제4가스 또는 상기 제5가스는 비반응성 가스일 수 있고, 상기 제4가스 또는 상기 제5가스의 가스압은 상기 제2가스 및 상기 제3가스의 가스압과 같거나 보다 큰 것이 바람직하다.Here, the fourth gas or the fifth gas may be a non-reactive gas, and the gas pressure of the fourth gas or the fifth gas is equal to or greater than the gas pressure of the second gas and the third gas. .

본 발명에 따른 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마 처리 장치 내의 제1전극 및 제2전극 사이의 기판 지지대 상에 기판을 안착시키는 단계; 상기 인입된 기판과 상기 제1전극과의 사이 간극에 제1가스를 분사하고, 상기 제2전극의 제1외연부에서 중심 방향으로 제3가스를 분사하는 단계; 및 상기 제2전극에 전원을 인가하여 상기 제3가스의 플라즈마를 형성시켜 상기 기판의 제2면을 플라즈마 처리하는 단계;를 포함한다.Plasma processing method according to the present invention comprises the steps of mounting a substrate on a substrate support between the first electrode and the second electrode in the plasma processing apparatus; Injecting a first gas into a gap between the inserted substrate and the first electrode and injecting a third gas in a center direction from a first outer edge of the second electrode; And applying a power to the second electrode to form a plasma of the third gas to plasma-process the second surface of the substrate.

여기서, 상기 제3가스는 불소계 또는 산소계 가스를 포함하는 반응성 가스인 것을 특징으로 하며, 상기 제2전극에는 상기 제3가스가 상기 제2전극의 외연을 초과하여 확산되는 것을 방지하도록 상기 제1외연부보다 더 외각의 제2외연부에서 비반응성의 제4가스가 분사되도록 하는 것을 특징으로 한다.Here, the third gas is characterized in that the reactive gas containing a fluorine-based or oxygen-based gas, the first electrode to the third electrode to prevent the diffusion of the third gas beyond the outer edge of the second electrode It characterized in that the non-reactive fourth gas is injected from the second outer edge of the outer portion than the negative portion.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 제1가스가 분사되는 제1전극(30)과, 제1전극(30)으로부터 이격 조정가능하며, 기판(50)의 외연부를 지지하는 기판 지지대(20) 및 기판 지지대(20)와 이격 배치되며, 전원(70)이 인가되고 제2가스가 분사되어 기판 지지대(20)에 의해 지지된 기판(50)과의 사이에 플라즈마를 형성시키는 제2전극(40)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 according to the exemplary embodiment of the present invention may be spaced apart from the first electrode 30 to which the first gas is injected and the first electrode 30, and the substrate 50 may be adjusted. A space between the substrate support 20 and the substrate support 20 supporting the outer edge of the substrate support 20 and the substrate 50 supported by the substrate support 20 by applying a power source 70 and injecting a second gas. And a second electrode 40 for forming a plasma thereon.

본 발명의 실시예에서 플라즈마 처리 장치(1)는 반응성 플라즈마를 발생시켜 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판(50)의 배면 상에 퇴적 된 박막 및 파티클을 식각하는 식각 장치이다.In the embodiment of the present invention, the plasma processing apparatus 1 is an etching apparatus for generating a reactive plasma to etch thin films and particles deposited on the back surface of a substrate 50 such as a wafer on which a device having a predetermined thin film pattern is formed.

플라즈마 처리 장치(1)는 개폐가능하도록 형성된 챔버(10)와 이 챔버(10)와 연통된 통상의 진공 배기계(60)를 포함한다.The plasma processing apparatus 1 includes a chamber 10 formed to be openable and open, and a conventional vacuum exhaust system 60 in communication with the chamber 10.

챔버(10)의 상부에는 제1전극(30)이 배치되며 이 제1전극(30)은 접지 구성된다. 또한, 제1전극(30)에는 비반응성 가스가 분사되는 분사공(33)이 형성되어 있으며, 분사공(33)은 챔버(10) 외부로부터 비반응성 가스가 공급되도록 공급공(31)과 연통구성된다. The first electrode 30 is disposed above the chamber 10, and the first electrode 30 is grounded. In addition, the first electrode 30 is formed with injection holes 33 for injecting non-reactive gas, and the injection holes 33 communicate with the supply holes 31 to supply the non-reactive gas from the outside of the chamber 10. It is composed.

바람직하게는, 제1전극(30)에는 하나의 공급공(31)을 통하여 챔버(10) 외부로부터 공급된 비반응성 가스가 가능한한 제1전극(30)의 비반응성 가스가 분사되는 면의 전면적에 걸쳐 균일하게 분사되도록 다수의 분사공(33)이, 소위 샤워헤드형으로 형성되며, 다수의 분사공(33)은 제1전극(30)의 내부에서 그와 연통된 공급공(31)으로부터 다수 개가 분기된다.Preferably, the entire surface of the surface on which the non-reactive gas of the first electrode 30 is injected into the first electrode 30 as much as possible, while the non-reactive gas supplied from the outside of the chamber 10 is supplied through one supply hole 31. A plurality of injection holes 33 are formed in a so-called shower head shape so that the injection holes 33 are uniformly sprayed over the plurality of injection holes 33 from the supply holes 31 communicating with the inside of the first electrode 30. Many branches.

더 바람직하게는, 제1전극(30)에서 공급공(31)이 형성된 부분에 대하여 원거리에 형성된 분사공(33)의 지름은 근거리에 형성된 분사공(33)의 지름보다 크게 형성되어, 비반응성 가스 분사시 가스 이동 경로 증가에 따른 압력강하를 보상할 수 있도록 한다.More preferably, the diameter of the injection hole 33 formed at a distance with respect to the portion where the supply hole 31 is formed in the first electrode 30 is larger than the diameter of the injection hole 33 formed at a short distance, thereby making it nonreactive. In case of gas injection, it is possible to compensate the pressure drop according to the increase of gas flow path.

도 1에서, 제1전극(30)의 내부에 형성되어 제1전극(30)을 냉각시키는 냉각 유로의 구성은 생략되었다.In FIG. 1, a configuration of a cooling channel formed inside the first electrode 30 to cool the first electrode 30 is omitted.

제1전극(30)의 공급공(31)을 통하여 공급되는 가스는 수소 또는 불활성 가스일 수 있으며, 이외의 비반응성 가스, 즉 기판 전면(51)과 반응하지 아니하는 가스 일 수도 있다.The gas supplied through the supply hole 31 of the first electrode 30 may be hydrogen or an inert gas, and may be other non-reactive gas, that is, gas that does not react with the front surface 51 of the substrate.

여기서, 기판 전면(51)은 웨이퍼와 같은 기판(50) 상의 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 면일 수 있고, 이외의 기판(50)의 식각이 요구되지 아니하는 면일 수도 있다.Here, the substrate front surface 51 may be a surface on which a device having a predetermined thin film pattern on a substrate 50 such as a wafer is formed, or may be a surface on which other substrates 50 are not etched.

기판(50)은 제1전극(30)의 분사공(33)이 형성된 면으로부터 소정 간격 이격되어 그 전면(51)을 분사공(33)과 대향하도록 배치되며, 기판 지지대(20)에 의하여 지지된다. The substrate 50 is spaced apart from the surface on which the injection hole 33 of the first electrode 30 is formed to face the front surface 51 with the injection hole 33, and is supported by the substrate support 20. do.

기판 지지대(20)는 챔버(10) 상부로부터 연장된 암(21)이 기판(50)을 지지하도록 구성되며, 암(21)은 챔버(10) 외부의 기판 지지대(20)에 구성된 구동수단(미도시)에 의하여 신축가능하도록 구성된다.The substrate support 20 is configured such that an arm 21 extending from an upper portion of the chamber 10 supports the substrate 50, and the arm 21 includes driving means configured in the substrate support 20 outside the chamber 10. It is configured to be stretchable by (not shown).

구동수단에 의해 신축가능한 기판 지지대(20)의 구성으로 인한 진공 기밀을 유지하도록 하기 위하여, 챔버(1) 외부에 노출된 기판 지지대(20)가 구동수단과 연결되는 부위는 신축가능한 벨로우즈로 구성되는 것이 바람직하다.In order to maintain the vacuum tightness due to the configuration of the stretchable substrate support 20 by the drive means, the portion where the substrate support 20 exposed to the outside of the chamber 1 is connected to the drive means is composed of a stretchable bellows. It is preferable.

기판 지지대(20)의 암(21)은 기판(50)의 외연부만을 지지하도록, 더 상세하게는 기판 배면(52)의 외연부만을 하부에서 지지하도록 형성되며, 구동수단과 연결되어 승하강 운동, 즉 제1전극(30)에 대하여 근접 또는 원접 이동가능하여, 이에 지지된 기판(50) 또한 제1전극(30)에 대하여 근접 또는 원접 배치되도록 한다.The arm 21 of the substrate support 20 is formed so as to support only the outer edge of the substrate 50, and more specifically, only the outer edge of the substrate back surface 52 from below, and is connected to the driving means to move up and down. That is, the first electrode 30 can be moved in close or distant proximity, so that the substrate 50 supported thereon is also placed in proximity or distant with respect to the first electrode 30.

종래의 리프트 핀 방식에서 리프트 핀과 전극과의 접촉 위험이 존재하였던 것과는 달리, 전극과 기판 지지수단과의 접촉 위험이 없는 기판 지지대(20)를 사용함으로써 전호방전 발생 가능성을 저감시킬 수 있다.Unlike in the conventional lift pin method, there is a risk of contact between the lift pin and the electrode, by using the substrate support 20 without the risk of contact between the electrode and the substrate support means, it is possible to reduce the possibility of electric discharge.

여기서, 기판 배면(52)은 웨이퍼와 같은 기판(50) 상의 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 면에 대한 타면일 수 있고, 이외의 기판(50)의 식각이 요구되는 면일 수도 있다.Here, the substrate back surface 52 may be the other surface of the surface on which the device having a predetermined thin film pattern on the substrate 50 such as a wafer is formed, or may be a surface to which other substrates 50 are etched.

암(21)의 승하강 운동에 의하여 기판(50)의 전면(51)은 제1전극(30)의 비반응성 가스가 분사되는 면에 대하여 가변가능한 소정의 간극(d)을 유지하게 된다.By the lifting and lowering motion of the arm 21, the front surface 51 of the substrate 50 maintains a predetermined gap d that is variable with respect to the surface on which the non-reactive gas of the first electrode 30 is injected.

또한, 기판 지지대(20)는 플라즈마 처리 장치(1)에서 전기적으로 부유(floating)되어 여타의 구성물에 대해서 전기적으로 비간섭되도록 구성되는 것이 바람직하며, 암(21)을 포함하는 기판 지지대(20)는 Al₂O₃와 같은 절연 물질로 구성되어 외부 전격(electric shock)에 의한 기판 지지대(20)의 손상을 방지한다.In addition, the substrate support 20 is preferably configured to be electrically floating in the plasma processing apparatus 1 so as to be electrically non-interfering with other components, and the substrate support 20 including the arm 21. Is made of an insulating material such as Al ₂ O ₃ to prevent damage to the substrate support 20 by an external electric shock.

기판 지지대(20)의 하부에는 기판 지지대(20)와 소정 간격 이격되어 제2전극(40)이 배치된다.The second electrode 40 is disposed below the substrate support 20 at a predetermined interval from the substrate support 20.

이 제2전극(40)은 전원(70)이 인가되도록 구성되며, 이를 통하여 반응성 가스가 분사되도록 분사공(42) 및 분사구(46)를 가진다.The second electrode 40 is configured such that the power source 70 is applied, and has the injection hole 42 and the injection hole 46 so that the reactive gas is injected therethrough.

분사공(42)은, 제1전극(30)에서의 그것과 유사하게, 챔버(1) 외부의 공급수단(44)으로부터 그와 연통된 공급공(41)을 통하여 반응성 가스가 공급되어 챔버(1) 내부로 반응성 가스를 분사하도록, 소위 샤워헤드형으로 구성되며, 기판 지지대(20)에 지지된 기판(50)의 배면(52) 전면적에 걸쳐 균일한 반응성 가스가 분사되도록 기판 배면(52) 방향을 향하여 다수 개가 형성된다.Similar to that in the first electrode 30, the injection hole 42 is supplied with a reactive gas through a supply hole 41 communicated with it from a supply means 44 outside the chamber 1 so that the chamber ( 1) The substrate back surface 52 is configured in a so-called showerhead type to spray the reactive gas into the inside, and the uniform reactive gas is sprayed over the entire surface of the back surface 52 of the substrate 50 supported by the substrate support 20. A plurality is formed toward the direction.

제2전극(40)에서 분사공(42)에서도 공급공(41)이 형성된 부분에 대하여 원거 리에 형성된 분사공(42)의 지름이 근거리에 형성된 분사공(42)의 지름보다 크게 형성되어, 반응성 가스 분사시 가스 이동 경로 증가에 따른 압력강하를 보상할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In the injection hole 42 of the second electrode 40, the diameter of the injection hole 42 formed at a distance with respect to the portion where the supply hole 41 is formed is larger than the diameter of the injection hole 42 formed at a short distance, which is reactive. It is desirable to be able to compensate for the pressure drop due to the increase in the gas flow path during gas injection.

이와 같은 구성 이외에도, 제1전극(30) 또는 제2전극(40)에서의 가스 분사 구조는 필요에 의하여 다양하게 가변가능하다.In addition to such a configuration, the gas injection structure in the first electrode 30 or the second electrode 40 can be variously changed as necessary.

한편, 제2전극(40)의 외주에는 제2전극(40) 상에 생성되는 플라즈마를 집중시키기 위한 절연링(43)이 구비된다. 이 절연링(43)은 Al₂O₃와 같은 절연 물질로 구성될 수 있다.On the other hand, the outer ring of the second electrode 40 is provided with an insulating ring 43 for concentrating the plasma generated on the second electrode (40). The insulating ring 43 may be made of an insulating material such as Al ₂ O ₃ .

분사구(46)는 별도의 공급수단(45)으로부터 공급된 반응성 가스가 제2전극(40)의 외연에서 제2전극(40)의 중심축 또는 기판(50)의 중심방향으로 분사되도록, 소위 노즐형으로 형성된다.The injection hole 46 is a so-called nozzle so that the reactive gas supplied from the separate supply means 45 is injected in the central axis of the second electrode 40 or in the center direction of the substrate 50 at the outer edge of the second electrode 40. It is formed into a mold.

분사공(42)에서 분사되는 반응성 가스가 제2전극(40)의 평면 외연을 초과하여 확산되지 않도록, 즉 반응성 가스가 제2전극(40)의 평면적 상에서만 방전을 일으켜 플라즈마 발생 효율을 향상시킬 수 있도록, 분사구(46)에서의 가스압은 분사공(42)에서의 가스압과 같거나 보다 큰 것이 바람직하다.The reactive gas injected from the injection hole 42 does not diffuse beyond the planar outer edge of the second electrode 40, that is, the reactive gas discharges only on the planar area of the second electrode 40 to improve the plasma generation efficiency. As such, the gas pressure at the injection hole 46 is preferably equal to or greater than the gas pressure at the injection hole 42.

제2전극(40)의 분사공(42) 및 분사구(46)를 통하여 분사되는 반응성 가스는 CF₄, CHF₄, SF₆, C₂F₆ 및 C₄F₈와 같은 불소계 또는 산소계 가스를 포함할 수 있으며, 이외의 기판 배면(52)에 퇴적된 박막이나 파티클 등을 화학적으로 식각시킬 수 있는 이외의 원소를 포함하는 가스일 수도 있다.The reactive gas injected through the injection hole 42 and the injection hole 46 of the second electrode 40 includes a fluorine-based or oxygen-based gas such as CF ₄ , CHF ₄ , SF ₆ , C ₂ F _6, and C ₄ F _8. It may also be a gas containing elements other than those capable of chemically etching thin films, particles, and the like deposited on the other substrate back surface 52.

또한, 분사구(46)에서는 불활성 기체와 같은 비반응성 가스가 분사될 수도 있다.In addition, non-reactive gas such as an inert gas may be injected at the injection port 46.

분사구(46)에서 반응성 가스가 분사될 시에는 노출된 기판 배면(52)에서의 플라즈마 생성 효율이 더욱 향상될 수 있으며, 비반응성 가스가 분사될 시에는 분사공(42)에서 분사되는 반응성 가스의 구속 효율을 향상시킬 수 있다.When the reactive gas is injected at the injection port 46, the plasma generation efficiency at the exposed substrate back surface 52 can be further improved. When the non-reactive gas is injected, the reactive gas injected from the injection hole 42 The constraining efficiency can be improved.

반응성 가스의 분사압이 과다할 시에 기판 배면(52)에서 기판(50)의 요동을 야기할 수 있으므로, 분사공(42) 및 분사구(46)를 통하여 분사되는 반응성 가스는 반응성 가스의 기판(50) 인근에서의 압력이 제1전극(30)의 분사공(33)을 통하여 분사되는 비반응성 가스의 기판(50) 인근에서의 압력보다 작거나 같도록 분사되는 것이 바람직하다.When the injection pressure of the reactive gas is excessive, it may cause fluctuation of the substrate 50 at the substrate back surface 52, so that the reactive gas injected through the injection hole 42 and the injection hole 46 is formed of the substrate of the reactive gas ( 50) It is preferable that the pressure in the vicinity is less than or equal to the pressure in the vicinity of the substrate 50 of the non-reactive gas is injected through the injection hole 33 of the first electrode (30).

또한, 제2전극(40)은 챔버(1) 외부에 별도로 구성된 구동수단(49)에 의하여, 기판 지지대(20)의 그것과 유사하게, 승하강 운동 가능하도록 구성되어 기판 지지대(20)에 지지된 기판(50)의 배면(52)으로부터 제2전극(40)까지의 간격(D)이 가변가능하도록 한다.In addition, similar to that of the substrate support 20, the second electrode 40 is configured to be capable of lifting and lowering by the driving means 49 separately configured outside the chamber 1 to be supported by the substrate support 20. The distance D from the rear surface 52 of the substrate 50 to the second electrode 40 is variable.

구동수단(49)에 의해 승하강 운동 가능한 제2전극(40)의 구성으로 인한 진공 기밀을 유지하도록 하기 위하여, 챔버(1) 외부에 노출된 제2전극(40)이 구동수단(49)과 연결되는 부위는 신축가능한 벨로우즈로 구성되는 것이 바람직하다.In order to maintain the vacuum tightness due to the configuration of the second electrode 40 which can be moved up and down by the driving means 49, the second electrode 40 exposed outside the chamber 1 is connected to the driving means 49. The site to be joined is preferably composed of stretchable bellows.

도 1에서, 제2전극(40)의 내부에 형성되어 제2전극(40)을 냉각시키는 냉각 유로의 구성은 생략되었다.In FIG. 1, a configuration of a cooling channel formed inside the second electrode 40 to cool the second electrode 40 is omitted.

제2전극(40)에 연결된 전원(70)은 13.56 ㎒의 정수배의 주파수를 가지는 고 주파 전력일 수 있으며, 목적하는 공정 또는 장치 등에 따라 여타의 전원이 사용될 수도 있다. 이때, 제2전극(40)과 연결된 고주파 전원(70)의 구성은 정합기를 포함한다.The power source 70 connected to the second electrode 40 may be a high frequency power having an integer multiple of 13.56 MHz, and other power sources may be used according to a desired process or device. At this time, the configuration of the high frequency power supply 70 connected to the second electrode 40 includes a matcher.

접지된 제1전극(30)과 고주파 전원(70)이 연결된 제2전극(40)의 구성으로 인하여, 제1전극(30)은 애노드의 역할을 제2전극(40)은 캐소드의 역할을 하게 되며 애노드 및 캐소드 사이의 가스에 13.56 ㎒ 또는 13.56 ㎒의 정수배의 교번진동을 부여하여 플라즈마 발생 효율을 향상시킨다.Due to the configuration of the second electrode 40 to which the grounded first electrode 30 and the high frequency power supply 70 are connected, the first electrode 30 serves as an anode and the second electrode 40 serves as a cathode. In addition, an alternating vibration of 13.56 MHz or 13.56 MHz is applied to the gas between the anode and the cathode to improve the plasma generation efficiency.

도 2는 도 1의 다른 예를 나타낸 도면이다.Fig. 2 is a view showing another example of Fig. 1. Fig.

도 2에서는, 도 1에서와 비교하여, 기판 지지대(20)의 암(21)에 별도의 분사구(23)가 구비되어 있다. 이 분사구(23) 또한 제2전극(40)의 분사구(46)와 마찬가지로 반응성 가스 또는 비반응성 가스가 분사되어 분사공(42)에서 분사되는 반응성 가스가 제2전극(40)의 평면 외연을 초과하여 확산되지 않도록, 즉 반응성 가스가 제2전극(40)의 평면적 상에서만 방전을 일으켜 플라즈마 발생 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.2, the arm 21 of the substrate support 20 is provided with a separate jetting port 23, as compared with that shown in FIG. Similar to the injection hole 46 of the second electrode 40, the injection hole 23 also injects a reactive gas or a non-reactive gas, and the reactive gas injected from the injection hole 42 exceeds the plane outer edge of the second electrode 40. So that the reactive gas is discharged only on the planar area of the second electrode 40 so as to improve plasma generation efficiency.

이때, 분사구(23)는 평면상으로 제2전극(40)의 분사구(46)보다 외각에 또는 내각에 배치될 수 있으나, 어느 경우에나 분사공(42) 보다는 외각에 배치되는 것이 바람직하다.At this time, the injection hole 23 may be disposed on the outer shell or the inner cabinet than the injection hole 46 of the second electrode 40 in a plane, it is preferable to be disposed on the outer shell than the injection hole 42 in any case.

또한, 이 분사구(23)도 제2전극(40)의 분사구(46)와 마찬가지로, 기판(50)의 중심방향으로 배치될 수 있으나, 연직 하방을 향하여 배치될 수도 있다.In addition, similar to the injection hole 46 of the second electrode 40, the injection hole 23 may be disposed in the center direction of the substrate 50, but may also be disposed vertically downward.

도 3a 내지 도 3f는 제2전극(40)의 분사구(46)의 각 실시예를 나타낸 확대도 이다.3A to 3F are enlarged views of each embodiment of the injection hole 46 of the second electrode 40.

먼저, 도 3a를 참조하면, 제2전극(40)의 분사구(46)는 제2전극(40)의 상부보다 소정 길이 연장된 형태로 제2전극(40)의 내측, 즉 제2전극(40)의 중심축 방향을 향하도록 형성되어 제2전극(40)의 분사공(42)에서 기판(50) 방향으로 분사되는 반응성 가스의 제2전극(40) 외연 방향으로의 이탈을 방지한다.First, referring to FIG. 3A, the injection hole 46 of the second electrode 40 extends a predetermined length from the top of the second electrode 40, that is, the second electrode 40. It is formed so as to face the central axis direction of the second electrode 40 to prevent the separation of the reactive gas injected in the direction of the substrate 50 from the injection hole 42 of the second electrode 40 in the outer peripheral direction of the second electrode (40).

분사구(46)가 제2전극(40) 몸체와 이루는 각도(θ)는 특별히 한정되지 아니하며, 챔버(10)의 크기나 제2전극(40)의 크기 또는 제2전극(40)과 기판(50)과의 간격(D)에 따라 가변가능할 수 있다.The angle θ formed between the injection hole 46 and the body of the second electrode 40 is not particularly limited, and the size of the chamber 10, the size of the second electrode 40, or the size of the second electrode 40 and the substrate 50 is not particularly limited. It may be variable depending on the distance (D) to).

분사구(46)가 제2전극(40) 몸체와 이루는 각도(θ)를 가변시키기 위하여 별도의 구동수단(미도시)이 마련될 수도 있다.Separate driving means (not shown) may be provided to change the angle θ formed by the injection hole 46 with the body of the second electrode 40.

또한, 분사구(46)는 별도의 노즐로 구성되지 아니하는 제2전극(40) 몸체에 일체형으로 구비될 수 있고, 바람직하게는 제2전극(40) 상부 표면과 각도(θ)를 이루는 경사를 가질 수 있으며, 더 바람직하게는 도 3b에서처럼, 제2전극(40) 몸체에서 분사 방향으로 가스가 유통되도록 소정의 곡률로 형성된 경사를 가질 수 있다.In addition, the injection hole 46 may be integrally provided in the body of the second electrode 40, which is not configured as a separate nozzle, and preferably inclined to form an angle θ with the upper surface of the second electrode 40. More preferably, as shown in Figure 3b, the second electrode 40 may have a slope formed with a predetermined curvature so that the gas flows in the injection direction in the body.

즉, 곡률을 가지고 분사구(46a) 일부를 폐색하는 폐색부(46b)를 따라 분사되는 가스는 제2전극(40)의 중심 방향으로 분사될 수 있다.That is, the gas injected along the blocking portion 46b for blocking a portion of the injection hole 46a with curvature may be injected toward the center of the second electrode 40.

동일한 취지로서, 도 3c에서처럼 가스 배출단이 확산형으로 형성된 분사구(46')를 가져 분사구(46')에서 분사되는 가스가 간격(D) 상의 넓은 영역으로 확산되도록 할 수 있다.In the same sense, as shown in FIG. 3C, the gas discharge end may have an injection hole 46 ′ formed in a diffusion type so that the gas injected from the injection hole 46 ′ may diffuse into a wide area on the gap D.

다른 예로서, 도 3d와 같이, 제2전극(40)의 분사공(42)이 형성된 방향과 동 일한 방향으로 연장형성되는 분사 구조체(46")에 다수의 분사구(46c)가 제2전극(40)의 중심 방향을 향하도록 형성되어 이를 통하여 가스가 분사되도록 할 수 있다.As another example, as illustrated in FIG. 3D, the plurality of injection holes 46c are formed in the injection structure 46 ″ extending in the same direction as the direction in which the injection holes 42 of the second electrode 40 are formed. 40 may be formed to face the center direction so that the gas is injected through it.

어느 경우에나, 분사구(46c)에서 분사되는 가스는 반응성 가스 또는 비반응성 가스일 수 있으며, 제2전극(40)과 기판 배면(52) 간에 형성되는 반응성 가스의 플라즈마 집약 효율을 향상시키도록 한다.In any case, the gas injected from the injection hole 46c may be a reactive gas or a non-reactive gas, and may improve plasma concentration efficiency of the reactive gas formed between the second electrode 40 and the substrate back surface 52.

더욱이, 제2전극(40)과 기판 배면(52) 간에 형성되는 반응성 가스의 플라즈마의 집약 효율을 더욱 향상시켜 공정 효율을 높이기 위해서, 도 3e에서와 같이, 도 3a의 구조를 가지는 제2전극(40)의 분사구(46) 외부에 별도의 분사 노즐(46''')을 더 구비할 수도 있다.Furthermore, in order to further improve the efficiency of plasma concentration of the reactive gas formed between the second electrode 40 and the substrate back surface 52 to increase the process efficiency, the second electrode having the structure of FIG. A separate injection nozzle 46 ′ ″ may be further provided outside the injection hole 46 of 40.

분사 노즐(46''')은 분사공(42)과 동향을 이루어, 더 정확하게는 반응성 가스로 형성되는 플라즈마 영역이 기판 배면(52)의 전면적과 반응되도록 형성되므로 기판 지지대(20)의 암(21) 방향 또는 그 외측 방향을 향하도록 형성되며, 분사공(42) 및 분사구(46)에서 분사되는 반응성 가스가 제2전극(2)의 외연, 즉 평면으로 분사 노즐(45)보다 바깥쪽으로 확산되는 것을 방지하기 위하여 별도의 가스를 분사한다. 이때 분사되는 가스는 비반응성 가스인 것이 바람직하며, 분사공(42) 및 분사구(46)에서 분사되는 반응성 가스의 분사압보다 분사 노즐(46''')에서 분사되는 비반응성 가스의 분사압이 크거나 같도록 분사된다.The injection nozzle 46 '' 'is in trend with the injection hole 42, and more precisely, the plasma region formed of the reactive gas is formed to react with the entire area of the back surface 52 of the substrate support 20. It is formed so as to face in the direction 21 or the outside thereof, and the reactive gas injected from the injection hole 42 and the injection hole 46 diffuses outward from the injection nozzle 45 in the outer edge of the second electrode 2, that is, the plane. In order to prevent this, a separate gas is injected. In this case, the injected gas is preferably a non-reactive gas, and the injection pressure of the non-reactive gas injected from the injection nozzle 46 '' 'is higher than that of the reactive gas injected from the injection hole 42 and the injection port 46. Sprayed to be greater than or equal to

분사 노즐(46''')에서 분사되는 비반응성 가스는 반응성 가스보다 절연파괴전압이 더 크며, 제2전극(40)에 인가되는 전력에 의하여 플라즈마가 생성되지 않는 것이 바람직하다.The non-reactive gas injected from the injection nozzle 46 ′ ″ has a larger dielectric breakdown voltage than the reactive gas, and the plasma is not generated by the power applied to the second electrode 40.

분사 노즐(46''')은 제2전극(40)의 외연에 복수개가 겹으로 설치될 수 있으며, 이 경우에 외각으로 갈수록 비반응 가스의 분사압이 높아지는 것이 바람직할 수 있다.A plurality of injection nozzles 46 ′ ″ may be installed on the outer edge of the second electrode 40, and in this case, it may be desirable to increase the injection pressure of the non-reactive gas toward the outside.

또한, 도 3f를 참조하면, 분사 노즐(46)은, 도 3a 내지 도 3e에서의 구조와는 다르게, 절연링(43)의 내측에 구비되는 구조를 가질 수도 있다. 즉, 도 3f의 구조는 절연링(43)이 제2전극(40)의 최외각에 배치된다. 이러한 구조가 도 3b 내지 도 3e에서의 분사 노즐 구조에 또한 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, referring to FIG. 3F, the injection nozzle 46 may have a structure provided inside the insulating ring 43, unlike the structure in FIGS. 3A to 3E. That is, in the structure of FIG. 3F, the insulating ring 43 is disposed at the outermost portion of the second electrode 40. This structure can of course also be applied to the spray nozzle structure in FIGS. 3b to 3e.

도 4는 분사공(42) 및 분사구(46)에서 분사되는 가스의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a view schematically showing the flow of gas injected from the injection hole 42 and the injection hole 46.

도 4에서와 같이, 분사공(42)을 통하여 분사되는 반응성 가스는 제2전극(40)과 기판(50) 간에 플라즈마를 형성하며, 이때 제2전극(40)의 외연에서 플라즈마 형성 영역 방향으로 분사되는 가스로 인하여 플라즈마 영역이 제2전극(40) 외연 방향으로 확산되지 아니하고 기판 배면(52)으로 집약될 수 있다.As shown in FIG. 4, the reactive gas injected through the injection hole 42 forms a plasma between the second electrode 40 and the substrate 50, and at this time, moves from the outer edge of the second electrode 40 toward the plasma formation region. Due to the injected gas, the plasma region may be concentrated on the substrate back surface 52 without being diffused in the outer circumferential direction of the second electrode 40.

물론, 분사구(46)를 통한 가스의 분사각은 요구되는 공정의 종류 및 공정 진행 정도에 따라 가변가능할 수 있다.Of course, the injection angle of the gas through the injection hole 46 may be variable according to the type of process required and the degree of process progress.

분사구(46)에서 분사되는 가스압(P₁)은 분사공(42)에서 분사되는 반응성 가스의 흐름을 제2전극(40) 상으로만 한정시키기에 충분한 것이 바람직하다.The gas pressure P ₁ injected from the injection port 46 is preferably sufficient to limit the flow of the reactive gas injected from the injection hole 42 only to the second electrode 40.

또한, 분사구(46)에서는 불활성 기체와 같은 비반응성 가스를 분사시켜 공정 중에 소모되는 비반응성 가스를 저감시킬 수도 있다.In addition, the injection port 46 may inject a non-reactive gas such as an inert gas to reduce the non-reactive gas consumed during the process.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a plasma processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법을 순차적으로 도시한 도면이며, 특히 도 5d에서는 기판 처리 시의 가스 유동 경로를 화살표로 도시하였다.5A to 5D are diagrams sequentially illustrating a plasma processing method according to an exemplary embodiment of the present invention. In particular, FIG. 5D illustrates a gas flow path during substrate processing as arrows.

본 발명의 실시예에서 플라즈마 처리 방법은 플라즈마를 발생시켜 소정의 박막 패턴을 갖는 소자가 형성된 웨이퍼와 같은 기판(50)의 배면 상에 퇴적된 박막 및 파티클을 식각하는 식각 방법이다.In the embodiment of the present invention, the plasma processing method is an etching method of etching a thin film and particles deposited on a back surface of a substrate 50 such as a wafer on which a device having a predetermined thin film pattern is formed by generating a plasma.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마 처리 장치(1) 내의 제1전극(30) 및 제2전극(40) 사이의 기판 지지대(80) 상에 기판을 안착시키는 단계; 상기 인입된 기판(50)과 상기 제1전극(30)과의 사이 간극에 제1가스를 분사하는 단계; 상기 제2전극(40)의 중심 방향으로 제3가스를 분사하는 단계; 상기 제2전극(40)에서 상기 제1전극(30) 방향으로 제2가스를 분사하는 단계; 및 상기 제2전극(40)에 전원을 인가하여 상기 제2가스의 플라즈마를 형성시켜 상기 기판(50)의 제2면(52)을 플라즈마 처리하는 단계;를 포함한다.Plasma processing method according to an embodiment of the present invention, the step of mounting a substrate on the substrate support 80 between the first electrode 30 and the second electrode 40 in the plasma processing apparatus (1); Spraying a first gas into a gap between the inserted substrate (50) and the first electrode (30); Injecting a third gas toward a center of the second electrode 40; Injecting a second gas from the second electrode 40 toward the first electrode 30; And applying a power to the second electrode 40 to form a plasma of the second gas, thereby plasma treating the second surface 52 of the substrate 50.

도 5a에서와 같이, 기판(50)은 챔버(1)에 별도로 구비된 인입구를 통하여 인입되며, 기판 지지대(80) 상에 안착된다. 기판 지지대(80) 상에 지지된 기판(50)은 그 전면(51)이 제1전극(30)의 분사공(33)을 향하고, 배면(52)이 제2전극의 분사공(42)을 향하도록 배치된다.As shown in FIG. 5A, the substrate 50 is introduced through an inlet provided separately in the chamber 1, and is seated on the substrate support 80. The substrate 50 supported on the substrate support 80 has a front surface 51 facing the injection hole 33 of the first electrode 30 and a rear surface 52 opening the injection hole 42 of the second electrode. To face.

도 5a에서는 도 1, 도 2 또는 도 4에서와 달리, 상부에서 기판(50)을 지지하는 기판 지지대(20)의 구성 대신 하부에서 기판(50)을 지지하는 기판 지지대(80)의 구성을 채택하였다. 어느 경우에나 본 발명의 취지에 부합할 수 있으며, 이외의 다른 기판 지지대의 구성에서 또한 본 발명의 구성이 적용될 수 있음을 유념해야 한다.In FIG. 5A, unlike in FIG. 1, FIG. 2, or FIG. 4, the configuration of the substrate support 80 that supports the substrate 50 from the lower side is adopted instead of the configuration of the substrate support 20 that supports the substrate 50 from the upper side. It was. It should be noted that in any case, it is possible to comply with the intent of the present invention, and the constitution of the present invention can also be applied to other configurations of the substrate support.

기판 지지대(80)는 제1전극(30)에 대하여 간극(d')을 이루어 후퇴된 위치에 있으며, 제2전극(40) 또한 제1전극(30)에 대하여 간격(D")를 이루어 후퇴된 위치에 있다. The substrate support 80 is in a retracted position with a gap d 'with respect to the first electrode 30, and the second electrode 40 also retreats with a distance D "with respect to the first electrode 30. Is in a closed position.

도 5b에서와 같이, 개폐수단(11)을 통하여 챔버(1)가 밀폐되고 진공이 형성되면 기판 지지대(80)는 구동수단(미도시)에 의하여 상승이동하여 기판 전면(51)과 제1전극(30)이 간극(d)을 이루도록 한다(d<d'). 기판 지지대(80)가 상승하여 제1전극(30)과 기판 전면(51)과의 간극(d)이 감소됨에 따라 제2전극(40)과 기판 배면(52)과의 간격(D") 또한 간격(D')으로 넓어지게 된다.As shown in FIG. 5B, when the chamber 1 is sealed and a vacuum is formed through the opening and closing means 11, the substrate support 80 is moved upward by a driving means (not shown) to allow the substrate front surface 51 and the first electrode. Let 30 make the gap d (d <d '). As the substrate support 80 is raised to decrease the gap d between the first electrode 30 and the front surface 51 of the substrate, the distance D ″ between the second electrode 40 and the substrate back surface 52 is also increased. The gap D 'is widened.

이후, 도 5c에서와 같이, 제2전극(40)도 구동수단(49)에 의하여 상승이동되어 기판 배면(52)과 제2전극(40)이 간격(D)을 이루도록 한다(D<D').Thereafter, as shown in FIG. 5C, the second electrode 40 is also moved upward by the driving means 49 so that the substrate back surface 52 and the second electrode 40 form a gap D (D <D '). ).

제1전극(30)과 기판(50)과의 간극(d) 또는 기판(50)과 제2전극(40)과의 간격(D)은 본 발명의 실시예에서 설명된 바와 같이 기판 지지대(80) 및 제2전극(40)의 승하강 운동만으로 달성되지 아니하고, 제1전극(30), 기판 지지대(80) 및 제2전극(40) 중 적어도 2 개의 부재의 구동을 통하여 달성시킬 수도 있으며, 이를 위하여 각 부재에 별도의 구동수단이 구비될 수 있다.The gap d between the first electrode 30 and the substrate 50 or the distance D between the substrate 50 and the second electrode 40 may be the substrate support 80 as described in the embodiment of the present invention. And the lifting and lowering motion of the second electrode 40 may be achieved by driving at least two members of the first electrode 30, the substrate support 80, and the second electrode 40. To this end, separate driving means may be provided in each member.

또한, 제2전극(40)과 기판 배면(52)과의 간격(D)은 반드시 가변될 필요는 없고 간격(D) 내에서 플라즈마를 생성시킬 수 있을 정도이면 어느 간격(D, D', D")이나 가능할 수 있으며, 이에 따라 제2전극(40)을 이동하지 않고 기판 지지대(80)만 이동한 뒤 공정을 진행하는 것도 가능하다. In addition, the distance D between the second electrode 40 and the back surface 52 of the substrate does not necessarily need to be variable, and any distance D, D ', or D is enough to generate a plasma within the distance D. It may be possible, and accordingly, the process may be performed after only the substrate support 80 is moved without moving the second electrode 40.

물론, 도면 상에 도시된 간격(D, D', D") 이외의 간격 또한 가능하며, 기판 지지대(80)와 제2전극(40) 간의 간격은 요구되는 공정, 챔버 또는 기판 크기에 따라 가변가능할 수 있고, 공정 수행 중에도 가변될 수 있음은 물론이다.Of course, gaps other than the gaps D, D ', and D "shown in the drawings are also possible, and the gap between the substrate support 80 and the second electrode 40 varies depending on the required process, chamber or substrate size. Of course, it may be possible and may vary during the process.

이후, 도 5d에서와 같이, 제1전극(30)을 통하여 비반응성 가스가 먼저 유입된 뒤, 제2전극(40)을 통하여 반응성 가스가 유입되고 고주파 전원(70)을 통하여 전력이 인가되어 반응성 가스 플라즈마가 생성된다.Thereafter, as shown in FIG. 5D, the non-reactive gas is first introduced through the first electrode 30, then the reactive gas is introduced through the second electrode 40, and power is applied through the high frequency power supply 70. Gas plasma is generated.

이때, 반응성 가스는 제2전극(40)의 분사공(42)을 통하여 먼저 분사되며, 이전에 비반응성 가스가 분사구(46)를 통하여 분사될 수 있다. In this case, the reactive gas may be first injected through the injection hole 42 of the second electrode 40, and the non-reactive gas may be previously injected through the injection hole 46.

만약, 분사공(42) 및 분사구(46) 공히 반응성 가스가 분사될 경우, 분사공(42) 또는 분사구(46) 중 어느 곳에서나 가스 분사가 이루어져도 무방할 것이다.If the reactive gas is injected in both the injection hole 42 and the injection hole 46, the gas injection may be performed in any of the injection hole 42 or the injection hole 46.

즉, 예를 들자면, 분사구(46)에서만 반응성 가스의 분사가 이루어져 플라즈마로 형성될 수 있고, 이에 도 3e에서와 같은 분사 노즐(46''')의 구조가 더 구비되어 분사 노즐(46''')을 통하여 비반응성 가스를 분사함으로써 분사구(46)에서 분사되는 반응성 가스를 구속시킬 수도 있다.That is, for example, the injection of the reactive gas may be formed only in the injection port 46 to form a plasma, which is further provided with a structure of the injection nozzle 46 '' 'as shown in Figure 3e, the injection nozzle 46' ' Injecting the non-reactive gas through ') may restrict the reactive gas injected from the injection port 46.

또한, 도 3e에서와 같은 분사 노즐(46''')을 구비한 구조를 채택할 경우, 분사 노즐(46''')을 통한 비반응성 가스의 분사가 분사공(42)을 통한 반응성 가스의 분사보다 먼저 이루어지는 것이 바람직할 것이다.In addition, when adopting a structure having an injection nozzle 46 '' 'as in FIG. 3E, the injection of the non-reactive gas through the injection nozzle 46' '' is performed by the reactive gas through the injection hole 42. It would be desirable to make it prior to the injection.

즉, 어느 경우에나 제2전극(40)에서는 중심에서 가장 먼 외연에서의 분사가 먼저 이루어질 수 있다.That is, in any case, the second electrode 40 may be sprayed first from the outermost edge from the center.

반응성 가스의 플라즈마는 플라즈마 생성영역에 형성되며 플라즈마 내의 라디칼은 기판 배면(52)에 퇴적된 박막 또는 파티클 등과 반응하여 이들을 기판 배면(52)으로부터 탈리시킴으로써 식각 공정이 수행된다. The plasma of the reactive gas is formed in the plasma generation region, and the radicals in the plasma react with the thin film or particles deposited on the substrate back 52 to detach them from the substrate back 52 to perform an etching process.

이때, 플라즈마는 기판 배면(52)과 제2전극(40)간의 간격(D)에 형성되며, 제1전극(30)과 기판 전면(51)과의 간극(d)에서는 비반응성 가스의 유입으로 인하여 비플라즈마 상태의 가스 유동만이 존재하게 된다.At this time, the plasma is formed in the gap D between the substrate back surface 52 and the second electrode 40, and the gap d between the first electrode 30 and the substrate front surface 51 is caused by the inflow of the non-reactive gas. This results in only non-plasma gas flows.

이때, 간극(d)은 0.1 내지 0.7 ㎜인 것이 바람직하다. 간극(d)이 0.1 ㎜ 미만일 시에는 제1전극(30)과의 접촉가능성이 존재하며 보다 안정된 공정을 수행하기 위하여 0.1 ㎜ 이상의 간극(d)을 유지할 필요가 있다. 0.7 ㎜를 초과하는 간극(d)에서는 상대적으로 비반응성 가스의 압력이 저하되어 간격(D)에서 형성된 라디칼이 간극(d)으로 유입되어 기판 전면(51)을 식각시킬 수가 있으므로, 간극(d)은 0.7 ㎜ 이하가 바람직하다. 또한, 0.7 ㎜를 초과하는 간극에서는 비반응성 가스의 플라즈마화가 진행될 수 있으며, 이로 인하여 기판 전면(51)이 식각될 수도 있으나, 0.7 ㎜ 이하의 간극(d)에서는 통상의 식각 공정에서의 공정 압력 및 공정 전압에 의하여 플라즈마가 생성되지 않는 영역을 유지할 수 있다.At this time, the gap d is preferably 0.1 to 0.7 mm. When the gap d is less than 0.1 mm, there is a possibility of contact with the first electrode 30, and it is necessary to maintain the gap d of 0.1 mm or more in order to perform a more stable process. In the gap d exceeding 0.7 mm, the pressure of the non-reactive gas decreases relatively, so that radicals formed in the gap D can flow into the gap d to etch the substrate front surface 51, so that the gap d Silver is preferably 0.7 mm or less. In addition, in the gap exceeding 0.7 mm, plasma formation of the non-reactive gas may proceed, and thus, the substrate front surface 51 may be etched. However, in the gap d of 0.7 mm or less, the process pressure in the conventional etching process and The area where the plasma is not generated by the process voltage may be maintained.

간격(D) 상에 형성된 플라즈마가 간격(d) 내로 유입되지 않도록 하기 위하여 제1전극(30)에서 분사되는 비반응성 가스의 압력은 제2전극(40)에서 분사되는 반응 성 가스의 압력과 같거나 보다 큰 것이 바람직하다.In order to prevent the plasma formed on the gap D from flowing into the gap d, the pressure of the non-reactive gas injected from the first electrode 30 is equal to the pressure of the reactive gas injected from the second electrode 40. Or greater than this.

또한, 제1전극(30)으로부터 분사되는 비반응성 가스는 제2전극(40)에서 분사되는 반응성 가스보다 절연파괴전압이 더 크며, 제2전극(40)에 인가되는 전력에 의하여 플라즈마가 생성되지 않는 것이 바람직하다.In addition, the non-reactive gas injected from the first electrode 30 has a higher dielectric breakdown voltage than the reactive gas injected from the second electrode 40, and plasma is not generated by the power applied to the second electrode 40. It is preferable not to.

제2전극(40)에서 분사되는 반응성 가스는 CF₄, CHF₄, SF₆, C₂F₆ 및 C₄F₈와 같은 불소계 등의 반응성이 강한 7족 원소계열이나 산소가 포함된 가스를 사용할 수 있으며, 사용되는 기판 배면(52) 상에 퇴적된 박막이나 파티클 등의 종류에 따라서 이를 식각할 수 있는 여타의 원소종이 포함된 기체일 수 있다.The reactive gas injected from the second electrode 40 may be a gas containing oxygen or a highly reactive group 7 element series such as fluorine, such as CF ₄ , CHF ₄ , SF ₆ , C ₂ F _6, and C ₄ F _8. It may be a gas containing other element species that can be etched according to the type of thin film or particles deposited on the substrate back surface 52 to be used.

이와 같은 반응성 가스로 플라즈마를 형성하면 상기 원소들의 라디칼이 생성되어 높은 활성을 가지고 기판 배면(52) 상의 식각 대상 원소와 반응하여 식각을 수행할 수 있다.When the plasma is formed of the reactive gas, radicals of the elements are generated to react with the etching target element on the back surface 52 of the substrate to have high activity, thereby performing etching.

제2전극(40)의 분사공(42)에서 분사되는 가스압(P₂)은 제2전극(40)의 분사구(46)에서 분사되는 가스압(P₁) 보다 크지 아니하여 분사공(42)에서 분사된 반응성 가스 플라즈마가 제2전극(40) 상에 집약될 수 있다. 또한, 제1전극(30)에서 분사되는 비반응성 가스의 가스압(P₃)은 분사공(42)에서 분사되는 가스압(P₂) 및 제2전극(40)의 분사구(46)에서 분사되는 가스압(P₁) 보다 작지 아니하여 반응성 가스의 간극(d) 유입을 방지하고 반응성 가스 플라즈마의 집약을 더욱 확보시킬 수 있다.The gas pressure P ₂ injected from the injection hole 42 of the second electrode 40 is not greater than the gas pressure P ₁ injected from the injection hole 46 of the second electrode 40. The injected reactive gas plasma may be concentrated on the second electrode 40. In addition, the gas pressure P ₃ of the non-reactive gas injected from the first electrode 30 is a gas pressure P ₂ injected from the injection hole 42 and a gas pressure injected from the injection port 46 of the second electrode 40. Since it is not smaller than (P ₁ ), it is possible to prevent the inflow of the reactive gas (d) and to further secure the concentration of the reactive gas plasma.

또한, 도 3e에서와 같은 분사 노즐(46''')의 구조를 채택할 경우, 이 분사 노즐(46''')에서 분사되는 가스의 가스압은 제2전극(40)에서 분사되는 가스의 가스압과 같거나 보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 분사 노즐(46''')에서 분사되는 비반응성 가스의 압력은 제2전극(40)에서 분사되는 반응성 가스의 압력보다 작지 아니하여 반응성 가스 플라즈마의 집약 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, when adopting the structure of the injection nozzle 46 '' 'as shown in FIG. 3E, the gas pressure of the gas injected from the injection nozzle 46' '' is the gas pressure of the gas injected from the second electrode 40. It is preferred to be greater than or equal to. That is, the pressure of the non-reactive gas injected from the injection nozzle 46 ′ ″ is not less than the pressure of the reactive gas injected from the second electrode 40, thereby improving the concentration efficiency of the reactive gas plasma.

동일한 취지로서, 도 2에서와 같이 기판 지지대(20)에 분사구(23)가 구비될 경우, 이 분사구(23)에서 분사되는 가스의 압력은 제2전극(40)에서 분사되는 가스의 가스압과 같거나 보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 분사구(23)에서 분사되는 비반응성 가스의 압력은 제2전극(40)에서 분사되는 반응성 가스의 압력보다 작지 아니하여 반응성 가스 플라즈마의 집약 효율을 향상시킬 수 있다.Similarly, when the injection hole 23 is provided in the substrate support 20 as shown in FIG. 2, the pressure of the gas injected from the injection hole 23 is equal to the gas pressure of the gas injected from the second electrode 40. Or greater than this. That is, the pressure of the non-reactive gas injected from the injection port 23 is not less than the pressure of the reactive gas injected from the second electrode 40, thereby improving the concentration efficiency of the reactive gas plasma.

이때, 분사구(23)는 제2전극(40)을 향하여, 분사 노즐(46''')은 제1전극(30)을 향하여 분사될 수 있다.In this case, the injection hole 23 may be directed toward the second electrode 40, and the injection nozzle 46 ′ ″ may be injected toward the first electrode 30.

플라즈마 영역의 한정을 위하여 별도의 구속 자계를 더 형성할 수 있으며, 이 구속 자계는 영구 자석, 전자석 또는 유도자계 등으로 형성될 수 있다. 경우에 따라서, 자력으로 플라즈마 내 이온들의 진동을 야기시켜 플라즈마 발생 효율을 더욱 향상시킬 수도 있다. 이 경우 형성되는 자계는 챔버(10), 기판(50), 제1전극(30) 또는 제2전극(40) 등의 형상에 따라서 다르게 형성될 수 있다.A separate restraining magnetic field may be further formed for confining the plasma region, and the restraining magnetic field may be formed by a permanent magnet, an electromagnet, an induction magnetic field, or the like. In some cases, the plasma generation efficiency may be improved by causing the ions in the plasma to oscillate with magnetic force. In this case, the magnetic field may be formed differently depending on the shape of the chamber 10, the substrate 50, the first electrode 30, or the second electrode 40.

또한, 제2전극(40)에 전력을 인가하는 전원(70)은 고주파 전원 이외에 직류, 교류 등이 사용될 수 있으며, 단극 또는 양극 펄스 전원이 사용될 수도 있다. 이 경우 사용되는 전원에 따라서 제1전극(30) 또는 제2전극(40)의 전기적 연결이 달라질 수 있으며, 전력인가를 위한 별도의 부재가 더 구비될 수도 있다.In addition, a power source 70 for applying power to the second electrode 40 may be a direct current, an alternating current, or the like, in addition to a high frequency power source. In this case, the electrical connection of the first electrode 30 or the second electrode 40 may vary according to the power source used, and a separate member for applying power may be further provided.

식각이 종료되면 전력 공급을 중단하고 반응성 가스 및 비반응성 가스의 공급을 차단하며, 진공 배기를 통하여 식각 부산물을 챔버(10) 내에서 제거한다. 이때의 식각 부산물은 플라즈마의 라디칼과 반응한 기체형태이므로 진공 배기만으로 충분히 제거가능하다.When the etching is finished, the power supply is stopped, the supply of reactive gas and non-reactive gas is cut off, and the etching by-products are removed in the chamber 10 through vacuum exhaust. At this time, the etching byproduct is in the form of a gas reacted with the radicals of the plasma, and thus can be sufficiently removed by vacuum exhaust.

식각 부산물의 제거가 이루어지면 구동수단(49)을 통하여 제2전극(40)이 하강되고, 기판 지지대(20)의 구동수단을 통하여 기판(50)이 제1전극(30)으로부터 퇴거된다.When the etching by-products are removed, the second electrode 40 is lowered through the driving means 49, and the substrate 50 is removed from the first electrode 30 through the driving means of the substrate support 20.

이후 진공을 파기하고 개폐수단(11)을 개봉하여 기판(50)을 인출함으로써 식각 공정이 완료된다.After that, the etching process is completed by breaking the vacuum and opening and closing the opening and closing means 11 to take out the substrate 50.

본 발명의 기술적 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been specifically described in accordance with the above preferred embodiments, it is to be noted that the above-described embodiments are intended to be illustrative and not restrictive. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

상기와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 방법에 의하여, 습식 식각에 비하여 소형의 장치를 사용하여 신속하게 식각을 수행하고 제조비용을 절감하면서 환경 유해성 폐기물이 발생되지 않도록 할 수 있다.By the plasma processing method according to the present invention as described above, it is possible to quickly perform the etching using a small device compared to the wet etching and to reduce the production cost while preventing the environmentally hazardous waste.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 방법에 의하여 종래의 건식 식각에 비하여 기판 상의 식각이 요구되지 않는 면을 효율적으로 보호하도록 하여 최종 제품의 수율을 상승시키고 불량 발생을 방지할 수 있다.In addition, by the plasma processing method according to the present invention, it is possible to efficiently protect the surface that does not require etching on the substrate as compared to the conventional dry etching to increase the yield of the final product and prevent the occurrence of defects.

Claims

Mounting a substrate on a substrate support between the first electrode and the second electrode in the plasma processing apparatus;

Injecting a first gas into a gap between the substrate and the first electrode, and injecting a third gas toward the center of the second electrode while injecting a second gas from the second electrode toward the substrate support, Confining a second gas between the substrate support and the second electrode;

Injecting a fourth gas from the second electrode to prevent the second gas and the third gas from diffusing beyond the outer edge of the second electrode; And

Applying a power to the second electrode to form a plasma of the second gas to plasma-process the second surface of the substrate;

Plasma processing method comprising a.

The plasma processing method of claim 1, wherein the first gas is a non-reactive gas.

3. The plasma processing method of claim 2, wherein the non-reactive gas comprises hydrogen or an inert gas.

The plasma processing method of claim 1, wherein the second gas is a reactive gas.

The plasma processing method of claim 4, wherein the reactive gas comprises a fluorine-based or oxygen-based gas.

The plasma processing method of claim 1, wherein the third gas is a reactive gas or a non-reactive gas.

The plasma processing method of claim 1, wherein a gas pressure of the second gas and the third gas in the vicinity of the substrate is less than or equal to the gas pressure of the first gas.

The plasma processing method of claim 1, wherein a gas pressure of the third gas is equal to or greater than a gas pressure of the second gas.

delete

The plasma processing method of claim 1, wherein the fourth gas is injected toward the first electrode.

The plasma processing method of claim 1, wherein a fifth gas is further injected into the substrate support to prevent the second gas and the third gas from diffusing beyond the outer edge of the second electrode.

12. The plasma processing method according to claim 11, wherein the fifth gas is injected in the direction of the second electrode.

The plasma processing method of claim 11, wherein the fourth gas or the fifth gas is a non-reactive gas.

12. The plasma processing method of claim 11, wherein the gas pressure of the fourth gas or the fifth gas is equal to or greater than the gas pressure of the second gas and the third gas.

Injecting a first gas into a gap between the substrate and the first electrode and injecting a third gas in a center direction from a first outer edge of the second electrode;

Injecting a fourth gas at a second outer edge portion of the second electrode to be more outer than the first outer edge portion to prevent the third gas from diffusing beyond the outer edge of the second electrode; And

Applying a power to the second electrode to form a plasma of the third gas to plasma-process the second surface of the substrate;

Plasma processing method comprising a.

The plasma processing method of claim 15, wherein the third gas is a reactive gas containing a fluorine-based or oxygen-based gas.

delete

The plasma processing method of claim 15, wherein the fourth gas is a non-reactive gas.