KR20070016587A

KR20070016587A - Plasma treating equipment

Info

Publication number: KR20070016587A
Application number: KR1020050071388A
Authority: KR
Inventors: 전부일
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2007-02-08
Also published as: KR101123003B1

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 기판의 플라즈마 발생영역과 스테이지 사이에 필터부를 두어 이온이 제거된 반응종만을 기판상에 인가하여 플라즈마를 이용한 에싱 공정을 수행할 수 있고, 에싱 공정에 의한 기판 상부 패턴의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 스테이지와 기판의 단부를 감싸는 전극 사이에 전위차를 주어 전극과 기판 사이에 국부적인 플라즈마를 발생하여 기판의 가장자리와 하부 영역의 파티클 및 박막을 제거할 수 있으며, 플라즈마를 이용하여 기판 상의 감광막을 제거하는 에싱 공정과 기판의 가장자리와 하부 영역의 파티클 및 박막을 제거할 수 있는 세정 공정을 동시에 실시할 수 있다. The present invention relates to a plasma processing apparatus, wherein a filter is disposed between a plasma generating region and a stage of a substrate to apply only a reactive species from which ions are removed onto a substrate to perform an ashing process using a plasma, and a substrate by an ashing process. Damage to the upper pattern can be prevented. In addition, by providing a potential difference between the stage and the electrode surrounding the end of the substrate to generate a local plasma between the electrode and the substrate to remove particles and thin films of the edge and the lower region of the substrate, using a plasma to remove the photoresist on the substrate An ashing process for removing and a cleaning process for removing particles and thin films in the edges and lower regions of the substrate may be simultaneously performed.

플라즈마, 에싱, 필터, 반응종, 기판 가장자리 식각, 대기압 Plasma, ashing, filter, reactive species, substrate edge etching, atmospheric pressure

Description

Plasma treating equipment

도 1은 종래의 플라즈마를 이용한 에싱공정을 수행하는 플라즈마 처리 장치의 개념 단면도. 1 is a conceptual cross-sectional view of a plasma processing apparatus for performing an ashing process using a conventional plasma.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 개념 단면도. 2 is a conceptual cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개념 단면도.3 is a conceptual cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 필터부의 사시도.4 is a perspective view of a filter unit according to a first embodiment of the present invention;

도 5는 필터부의 평면도. 5 is a plan view of the filter unit;

도 6은 본 발명의 변형예에 따른 필터부의 사시도.6 is a perspective view of a filter unit according to a modification of the present invention.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 변형예에 따른 필터부의 평면도. 7 to 9 is a plan view of the filter unit according to another modification of the present invention.

도 10은 도 9에 따른 필터부의 단면도. 10 is a cross-sectional view of the filter unit according to FIG. 9.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개념 단면도.11 is a conceptual cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

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

1, 2, 110 : 챔버 3, 130, 230 : 스테이지1, 2, 110: chamber 3, 130, 230: stage

150, 250 : 플라즈마 발생 수단150, 250: plasma generating means

160, 260 : 필터부 290 : 전극160, 260: filter portion 290: electrode

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히 기판 패턴부 상의 감광막을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 기판 단부와 후면의 불필요한 박막 또는 파티클을 제거할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus capable of removing a photoresist film on a substrate pattern portion, as well as removing unnecessary thin films or particles on the substrate end and rear surface.

종래에는 기판상에 형성된 감광막을 제거하는 방법으로 화공약품(H₂SO₄/H₂O₂ 또는 알칼리 용액)을 사용하는 습식 제거방법이 사용되었다. 하지만, 막대한 화공 약품 사용으로 인한 비용증가 문제, 폐수 처리의 문제등의 환경문제와, 이온주입을 받은 감광막은 습식방법으로 제거가 어려운 실정이었다. Conventionally, a wet removal method using a chemical agent (H ₂ SO ₄ / H ₂ O ₂ or an alkaline solution) has been used as a method of removing the photosensitive film formed on the substrate. However, environmental problems such as the cost increase due to the use of enormous chemicals, the problem of wastewater treatment, and the photoresist which received ion implantation were difficult to remove by wet method.

이러한 단점들을 극복하기 위해 건식 제거 방법으로 플라즈마를 이용한 에싱방법이 연구되어 현재 소자의 감광막 제거를 위한 에싱 공정에 플라즈마 처리가 적용되고 있다. In order to overcome these drawbacks, an ashing method using plasma has been studied as a dry removal method, and a plasma treatment is applied to an ashing process for removing a photoresist layer of a device.

여기서, 플라즈마란 이온이나 전자, 반응종(Radical) 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 의미하는 것으로 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계에 의해 생성된다. Here, the plasma means an ionized gas state composed of ions, electrons, reactive species, and the like, and the plasma is generated by a very high temperature, a strong electric field, or a high frequency electromagnetic field.

이러한 플라즈마를 이용한 에싱 공정을 통해 습식 방법의 문제를 해결할 수 있지만, 플라즈마 에싱 공정은 여러가지 단점들을 갖고 있다. 이중 가장 큰 문제는 전하 축적 손상이다. 즉, 플라즈마를 이용한 에싱 공정 중 일부의 전하가 얇아진 감광막을 뚫고, 기판 상에 형성된 패턴에 전달되면서 쌓이게 되면 그 하부에 있는 패턴이 파괴될 수 있다. 예를 들어 게이트 패터닝 후 플라즈마 에싱 공정을 통해 게이트 패터닝시 사용한 감광막을 제거할 경우 고 에너지의 전하가 얇아진 감광막을 뚫고 게이트 산화막에 쌓이게 되면 게이트 산화막이 파괴되는 문제가 발생한다. The plasma ashing process can solve the problem of the wet method, but the plasma ashing process has various disadvantages. The biggest problem of all is charge accumulation damage. In other words, when the charge of some of the ashing process using the plasma penetrates the thin photosensitive film and is transferred and accumulated in the pattern formed on the substrate, the lower pattern may be destroyed. For example, when the photoresist used in the gate patterning is removed through the plasma ashing process after the gate patterning, when the high energy charge is penetrated through the photoresist, the gate oxide is destroyed.

더욱이 감광막 없이 기판이 플라즈마에 노출되면 에싱 공정시 더 심각한 손상을 받을 수 있다. Furthermore, exposure of the substrate to the plasma without the photoresist may cause more serious damage in the ashing process.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 원거리에서 플라즈마를 발생시키고 반응종 만이 감광막과 반응을 일으키도록 한 원거리 플라즈마를 이용한 방법이 제안되었다. 이는 반응기 외부에서 플라즈마를 생성한 다음, 이를 반응기로 유도하여 플라즈마 중 이온/전자를 제거한 후, 반응종 만을 반응기로 유도하는 기술이다. In order to solve this problem, conventionally, a method using a long-distance plasma has been proposed in which a plasma is generated at a long distance and only reactive species cause a reaction with the photosensitive film. This is a technique for generating a plasma outside the reactor, and then leading it to the reactor to remove ions / electrons in the plasma, and then only the reaction species to the reactor.

도 1은 종래의 플라즈마를 이용한 에싱공정을 수행하는 플라즈마 처리 장치의 개념 단면도이다. 1 is a conceptual cross-sectional view of a plasma processing apparatus for performing an ashing process using a conventional plasma.

도 1을 참조하면, 종래의 플라즈마 처리 장치는 제 1 챔버(1)와, 기판(4)을 지지하기 위해 제 1 챔버(1) 하부에 배치된 스테이지(3)와, 제 1 챔버(1)와 공간적으로 연통된 제 2 챔버(2)와, 제 2 챔버(2)의 외측에 설치되어 고주파 전원(8)으로부터 임피던스 매칭 박스(7)를 통해 고주파 전력을 공급받아 제 2 챔버(2) 내부에 플라즈마를 발생시키는 안테나(6)를 포함한다. 그리고, 제 2 챔버(2)에 가스를 공급하는 가스 공급관(5)과, 제 1 챔버(1) 내부의 부산물을 배기하는 배기수단(미도 시)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a conventional plasma processing apparatus includes a first chamber 1, a stage 3 disposed below the first chamber 1 to support a substrate 4, and a first chamber 1. Is installed outside the second chamber 2 and the second chamber 2 in spatial communication with the high frequency power supply through the impedance matching box 7 from the high frequency power supply 8 to the inside of the second chamber 2. An antenna 6 for generating a plasma. And a gas supply pipe 5 for supplying gas to the second chamber 2 and an exhaust means (not shown) for exhausting a by-product inside the first chamber 1.

상술한 바와 같이 종래의 플라즈마 처리 장치는 안테나(6)를 통해 인가된 고주파 전력과 가스 공급관(5)을 통해 공급된 O₂가스에 의해 제 2 챔버(2) 영역에서 플라즈마가 발생된다. 이렇게 발생된 플라즈마는 제 2 챔버(2; 플라즈마 생성 수단)에서 제 1 챔버(1; 반응기)로 유도되어 제 1 챔버(1)의 기판(4) 상에 형성된 감광막을 제거한다. As described above, in the conventional plasma processing apparatus, plasma is generated in the region of the second chamber 2 by the high frequency power applied through the antenna 6 and the O ₂ gas supplied through the gas supply pipe 5. The plasma thus generated is guided from the second chamber 2 (plasma generating means) to the first chamber 1 (reactor) to remove the photosensitive film formed on the substrate 4 of the first chamber 1.

이러한 종래의 원거리 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 발생을 위한 별도의 수단이 반응기 외부에 설치되어 장치가 복잡해 진다. 또한, 반응기와 플라즈마 발생 수단 사이의 거리가 멀 경우, 반응종의 라이프 타임이 길지 않아 공정 효율이 떨어지게 되는 문제가 발생한다. 그리고, 플라즈마 발생 수단이 기판과 원거리에 있다고 하더라도 에너지가 큰 이온/전자가 완벽하게 제거되지 않고, 반응기 내부로 유입되는 문제가 있고, 플라즈마에서 나오는 자외선 등으로 인한 기판 상의 패턴 손상을 완벽하게 차단하지 못하는 문제가 있다. In the conventional remote plasma processing apparatus, a separate means for generating plasma is installed outside the reactor, which complicates the apparatus. In addition, when the distance between the reactor and the plasma generating means is too long, there is a problem that the lifetime of the reactive species is not long and the process efficiency is lowered. And even if the plasma generating means is far from the substrate, there is a problem that ions / electrons with high energy are not completely removed, and there is a problem of entering into the reactor, and the pattern damage on the substrate due to ultraviolet rays from the plasma is not completely blocked. There is no problem.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 분리판을 이용하여 챔버 내부의 영역을 분리하여 플라즈마의 이온/전자 또는 자외선 등을 분리판을 이용하여 차단하고 반응종만을 공정 영역으로 유입하여 에싱공정을 수행할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공한다. Therefore, in order to solve the above problems, the present invention separates the region inside the chamber by using a separator to block ions / electrons or ultraviolet rays of plasma by using a separator and injects only reactive species into the process region. It provides a plasma processing apparatus capable of performing.

또한, 플라즈마를 이용하여 기판의 가장자리와 하부 영역의 파티클 및 박막을 제거할 수 있는 수단을 통해 기판 가장자리 세정과 에싱공정을 동시에 실시할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공한다. In addition, the present invention provides a plasma processing apparatus capable of simultaneously performing a substrate edge cleaning and an ashing process by means for removing particles and thin films at the edges and lower regions of the substrate using plasma.

본 발명에 따른 챔버와, 상기 챔버 내에 기판을 안착시키는 기판 지지부와, 상기 기판 지지부 상부의 플라즈마 발생 공간 및 상기 기판 지지부와 상기 플라즈마 발생 공간 사이에 설치되며, 최소한 1회 이상이 굴절부를 가진 다수의 관통공을 가진 필터부;를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다. A chamber according to the present invention, a substrate support for seating a substrate in the chamber, and a plasma generation space above the substrate support and between the substrate support and the plasma generation space; It provides a plasma processing apparatus comprising a; filter unit having a through hole.

여기서, 상기 필터부는 다수의 관통공을 가지고 상측과 하층으로 구성되며, 상기 상층의 관통공이 상기 하층의 관통공과 중첩되지 않는 것이 바람직하다. Here, the filter part has a plurality of through holes and is composed of an upper side and a lower layer, and it is preferable that the through holes of the upper layer do not overlap with the through holes of the lower layer.

그리고, 상기 기판의 단부와 대응되는 위치에 전극과, 상기 전극 상의 유전막과, 상기 전극과 상기 기판 사이에 전위차를 발생시키기 위한 전원수단을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 챔버의 측벽을 통하여 플라즈마 발생공간에 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 유로 및 상기 챔버의 측벽과 상기 전극을 통하여 상기 전극과 상기 기판 사이에 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 유로를 더 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제 1 가스 유로는 상기 필터부 상측, 상기 제 2 가스 유로는 상기 필터부의 하측에 위치하는 것이 효과적이다. The apparatus may further include a power supply unit for generating a potential difference between the electrode, the dielectric layer on the electrode, and the electrode and the substrate at a position corresponding to the end of the substrate. At this time, the first gas flow path for supplying the first gas to the plasma generating space through the side wall of the chamber and the second gas flow path for supplying the second gas between the electrode and the substrate through the side wall of the chamber and the electrode It is preferable to further include. Here, it is effective that the first gas flow path is located above the filter part, and the second gas flow path is located below the filter part.

그리고, 상기 전극의 측면에 장벽이 더 형성되는 것이 바람직하다. And, it is preferable that a barrier is further formed on the side of the electrode.

상기의 전극은, 상기 기판 단부의 상부에 제 1 전극 및 상기 기판 단부의 하 부에 위치하는 제 2 전극을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 기판 단부의 상부 및 하부와 각각 대응되는 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 폭은 동일할 수 있다. 그리고, 상기 기판과 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과의 거리는 0.1 내지 5mm인 것이 바람직하다. It is preferable that the said electrode contains the 1st electrode in the upper part of the said board | substrate end, and the 2nd electrode located in the lower part of the said board | substrate end. In this case, widths of the first electrode and the second electrode corresponding to the upper and lower portions of the substrate end may be the same. The distance between the substrate, the first electrode, and the second electrode is preferably 0.1 to 5 mm.

상술한 상기 플라즈마 발생공간은 중공을 둘러싸는 측벽과 상기 측벽 상부에 설치외는 상부 벽으로 구성되는 것이 효과적이다. The above-mentioned plasma generating space is effectively composed of a side wall surrounding the hollow and an upper wall except for being installed above the side wall.

또한, 본 발명에 따른 기판을 챔버 내부의 기판 지지부에 적재하는 단계와, 상기 기판 지지부 상부의 플라즈마 발생공간에 가스를 공급하고, 플라즈마 전원을 공급하여 플라즈마를 생성하는 단계와, 상기 기판 지지부와 상기 챔버의 상부벽 사이에 구비된 필터부에 의해 상기 플라즈마를 필터링하여, 상기 플라즈마의 반응종을 상기 기판에 공급하여 상기 기판을 에싱하는 단계를 포함하는 플라즈마 처리 방법을 제공한다. The method may further include loading the substrate according to the present invention into a substrate support in the chamber, supplying a gas to a plasma generating space above the substrate support, and supplying plasma power to generate a plasma; And filtering the plasma by a filter unit provided between the upper walls of the chamber, supplying reactive species of the plasma to the substrate, and ashing the substrate.

여기서, 상기 기판을 에싱한 후에, 상기 챔버의 압력을 대기압으로 유지하는 단계와, 상기 기판과 상기 기판 단부와 대응되는 전극에 플라즈마를 발생시켜 상기 기판 단부를 식각하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. The method may further include maintaining the pressure of the chamber at atmospheric pressure after the substrate is etched, and generating a plasma on the substrate and an electrode corresponding to the substrate end to etch the substrate end. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 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 제 공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 개념 단면도이다. 2 is a conceptual cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 챔버(10)와, 챔버(10) 내에 기판(20)이 안착되는 스테이지(30)와, 챔버(10) 내부에 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 발생 수단(40)과, 기판(20)에 플라즈마 중 반응종만을 공급하기 위한 필터부(50)를 포함한다. 또한 가스를 챔버(10) 내부로 공급하기 위한 가스 공급 수단(미도시)과, 챔버(10) 내부의 가스를 배기하는 배기수단(미도시)과, 챔버(10) 내부의 압력을 조절하는 압력조절수단(미도시)을 더 포함할 수도 있다. Referring to FIG. 2, the chamber 10, the stage 30 on which the substrate 20 is seated in the chamber 10, the plasma generating means 40 for generating plasma in the chamber 10, and the substrate And a filter unit 50 for supplying only reactive species in the plasma to 20. In addition, gas supply means (not shown) for supplying gas into the chamber 10, exhaust means (not shown) for exhausting the gas inside the chamber 10, and pressure for adjusting the pressure inside the chamber 10. It may further include an adjusting means (not shown).

본 발명은 플라즈마가 발생되는 영역과 기판(20) 사이에 필터부(50)를 두어 플라즈마가 필터부(50)를 통과하는 중에 이온, 전자 및 빛이 차단되고 반응종만이 기판(20)으로 유도되도록 할 수 있다. In the present invention, the filter unit 50 is disposed between the region where the plasma is generated and the substrate 20 so that ions, electrons, and light are blocked while the plasma passes through the filter unit 50, and only the reactive species is directed to the substrate 20. You can do that.

이를 위해, 챔버(20)의 하부에 스테이지(30)를 배치시켜 챔버(10) 내로 로딩되는 기판(20)을 지지한다. 챔버(20)의 상부에 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 발생 수단(40)을 배치시킨다. 이때 플라즈마 발생 수단(40)으로는 고주파 전력을 사용하는 유도결합형 플라즈마 발생장치(ICP; Inductively coupled plasma), 용량성 결합에 의한 플라즈마 발생장치(CCP; Capacitively coupled plasma), 이 두가지 타입을 조합한 하이브리드 타입의 플라즈마 발생장치 등이 있으며, 마이크로 파를 이용한 장치로 ECR(Electron cyclotorn resonance)플라즈마 발생장치, SWP(Surface wave plasma)발생장치 등을 사용할 수 있다. 이러한 플라즈마 발생장 치를 이용하여 챔버 상부 영역에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. To this end, the stage 30 is disposed below the chamber 20 to support the substrate 20 loaded into the chamber 10. Plasma generating means 40 for generating plasma is placed on top of the chamber 20. At this time, the plasma generating means 40 is a combination of the two types of inductively coupled plasma generator (ICP) using high frequency power, capacitively coupled plasma (CCP), capacitive coupling Hybrid type plasma generators, and the like using microwaves, ECR (Electron cyclotorn resonance) plasma generator, SWP (Surface wave plasma) generator can be used. Plasma may be generated in the upper region of the chamber using the plasma generating device.

상기 스테이지(30)와 플라즈마 발생 수단(40) 사이에 필터부(50)를 배치시키고, 필터부(50)를 통해 플라즈마의 이온, 전자 및 빛이 필터링 된다. 즉, 필터부(50)를 통해 챔버(20)를 플라즈마 발생 영역과 반응 영역으로 분리하고, 플라즈마 발생 영역에서 생성된 플라즈마가 필터부(50)를 거쳐 반응 영역으로 인가될 때, 이온, 전자 및 빛이 차단되어 반응종만이 반응영역으로 유도되어 기판(20)과 반응 되도록 한다. 이러한 필터부(50)는 도면에서 점선과 같이 플라즈마가 적어도 한번은 필터부(50)에 부딪힌 다음 기판(20)에 인가되도록 한다. 이를 통해 플라즈마가 접지 전위의 필터부(50)에 부딪힐 경우, 에너지가 큰 이온/전자가 흡수될 수 있다. 또한 플라즈마의 빛 또한, 필터부(50)에 부딪히게 되어 투과하지 못하게 된다. The filter unit 50 is disposed between the stage 30 and the plasma generating unit 40, and the ions, electrons, and light of the plasma are filtered through the filter unit 50. That is, when the chamber 20 is separated into the plasma generation region and the reaction region through the filter unit 50, and the plasma generated in the plasma generation region is applied to the reaction region through the filter unit 50, ions, electrons, and the like. Light is blocked so that only reactive species are induced into the reaction zone to react with the substrate 20. The filter unit 50 allows the plasma to impinge at least once on the filter unit 50 and then applied to the substrate 20 as shown by the dotted lines in the figure. As a result, when the plasma strikes the filter unit 50 at the ground potential, ions / electrons with large energy may be absorbed. In addition, the light of the plasma also hits the filter part 50 and cannot be transmitted.

이를 위해 다양한 구성이 가능하다. 즉, 도면에서와 같이 다수의 관통공이 형성된 판을 다층으로 배치시키고 각 판의 관통공이 서로 어긋나게 형성하거나, 다수의 관통공이 소정의 굴절된 경로를 갖는 판 형상으로 형성할 수도 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술한다. Various configurations are possible for this purpose. That is, as shown in the drawing, a plate having a plurality of through holes may be arranged in multiple layers, and the through holes of each plate may be shifted from each other, or the plurality of through holes may be formed in a plate shape having a predetermined curved path. Detailed description thereof will be described later.

또한, 본 발명은 이에 한정되지 않고 챔버 외부에서 별도의 플라즈마를 생성하고, 플라즈마가 필터부를 통해 기판으로 인가되도록 할 수도 있다. 이 경우, 필터부는 배플을 갖는 샤워헤드 형상으로 제작하여 플라즈마가 배플에 충돌한 후 샤워헤드의 분사구를 통해 기판에 인가되도록 할 수도 있다. In addition, the present invention is not limited thereto, and may generate a separate plasma outside the chamber, and allow the plasma to be applied to the substrate through the filter unit. In this case, the filter unit may be manufactured in the shape of a showerhead having a baffle so that the plasma may be applied to the substrate through an injection hole of the showerhead after colliding with the baffle.

이하, 도면을 참조하여 앞서 설명한 기술적 개념을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 관해 설명한다. 하기 실시예에서는 플라즈마 발 생 수단으로 ICP를 사용함을 중심으로 설명하지만 이에 한정되지 않고, 마이크로 파를 사용하는 플라즈마 발생수단도 사용할 수 있다. Hereinafter, a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention having the above-described technical concept will be described with reference to the drawings. In the following examples, the present invention will be described based on the use of ICP as the plasma generating means. However, the present invention is not limited thereto, and plasma generating means using microwaves may also be used.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개념 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 필터부의 사시도이고, 도 5는 필터부의 평면도이다. 도 6은 본 발명의 변형예에 따른 필터부의 사시도이고, 도 7 내지 도 9는 변형예에 따른 필터부의 평면도이다. 도 10은 도 9에 따른 필터부의 단면도이다. 3 is a conceptual cross-sectional view of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 4 is a perspective view of a filter unit according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of the filter unit. 6 is a perspective view of a filter unit according to a modification of the present invention, and FIGS. 7 to 9 are plan views of the filter unit according to the modification. 10 is a cross-sectional view of the filter unit according to FIG. 9.

도 3 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버(110)와, 기판(120)이 안착되는 스테이지(130)와, 스테이지(130)의 상부에 위치하며 세라믹과 같은 절연체 물질로 구성되는 상부벽(142)과 스테이지(130)의 양측의 챔버(110)의 내측면과 인접하여 설치되는 측벽(141)과, 스테이지(130)와 상부벽(142)사이에 설치되며 플라즈마의 이온, 전자 및 빛을 차단하는 필터부(160)와, 필터부(160), 상부벽(142), 측벽(141) 사이의 내부 공간(165)에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단(150)과, 내부 공간(165)에 가스를 공급하기 위해 측벽(141)의 내부에 형성되어 있는 가스 유로(171, 172)와, 가스 유로(171, 172)에 소정의 가스를 공급하는 가스 공급 수단(미도시)과, 챔버(110) 내부의 가스 및 반응 부산물을 외부로 배기하는 배기수단(180)과, 챔버(110) 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부(미도시)를 포함한다. 3 to 10, the plasma processing apparatus according to the present exemplary embodiment includes a chamber 110, a stage 130 on which the substrate 120 is seated, and an insulator, such as a ceramic, positioned on the stage 130. The upper wall 142 is formed of a material and the side wall 141 is provided adjacent to the inner surface of the chamber 110 on both sides of the stage 130, and is installed between the stage 130 and the upper wall 142 and plasma Plasma generating means 150 for generating a plasma in the filter unit 160 to block ions, electrons and light of the inner space 165 between the filter unit 160, the upper wall 142, the side wall 141 And gas flow paths 171 and 172 formed inside the side wall 141 to supply gas to the internal space 165 and gas supply means for supplying a predetermined gas to the gas flow paths 171 and 172 ( Not shown), the exhaust means 180 for exhausting the gas and reaction by-products inside the chamber 110 to the outside, and the pressure inside the chamber 110 Bow includes a pressure control unit (not shown).

상기의 챔버(110)의 일측에는 기판(110)의 출입이 가능한 출입구(미도시)가 형성되어 있다. 그리고 스테이지(130)는 소정의 구동축(131)에 접속되어 상하 운동 을 할 수 있다. 이를 통해 챔버(110)의 출입구를 통해 로딩되는 기판(120)을 지지할 수 있고, 기판(120)의 공정 높이를 조절할 수 있다. One side of the chamber 110 is formed with an entrance (not shown) that can enter and exit the substrate 110. In addition, the stage 130 may be connected to a predetermined drive shaft 131 to move up and down. Through this, the substrate 120 loaded through the entrance and exit of the chamber 110 may be supported, and the process height of the substrate 120 may be adjusted.

본 실시예에서의 하부가 개방된 중공의 원통 형상으로 소정 두께를 가지는 측벽(141)과, 측벽(141) 내측 상부 영역에 원판 형태의 상부벽(142)를 포함한다. 상기 상부벽(142) 상에는 고주파 전원(153)으로부터 임피던스 매칭부(152)를 통해 고주파 전력을 공급받는 안테나(151)가 배치된다. 이를 통해 상부벽(142) 하부 영역 즉, 내부공간(165) 영역에 플라즈마가 발생되고, 이렇게 발생된 플라즈마는 내부 공간 (165)의 하부로 유도된다. 또한, 측벽(141)에는 내부 공간(165)으로 가스를 분사하는 가스 분사 유로(172)와 분사 노즐을 포함하고, 상기 가스 분사 유로(172)에 가스를 주입하는 가스 유입관(171)을 포함한다. In the present embodiment, the lower side includes a hollow cylindrical shape having a predetermined thickness, and includes a side wall 141 having a predetermined thickness and an upper wall 142 having a disc shape in an upper region inside the side wall 141. The antenna 151 receives high frequency power from the high frequency power source 153 through the impedance matching unit 152 on the upper wall 142. As a result, plasma is generated in the lower region of the upper wall 142, that is, the region of the internal space 165, and the generated plasma is led to the lower portion of the internal space 165. In addition, the side wall 141 includes a gas injection passage 172 for injecting gas into the internal space 165 and a gas injection nozzle, and a gas inlet pipe 171 for injecting gas into the gas injection passage 172. do.

본 실시예에서는 측벽(141)의 하부 영역 즉, 내부공간(165)의 개방된 하부에 필터부(160)가 배치된다. 필터부(160)는 다수개의 판으로 구성되고, 각각의 판에는 소정의 관통공이 형성되어 있으며, 상하에 위치한 각 판의 관통공들을 서로 중첩되지 않게 배치하는 것이 바람직하다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 필터부(160)는 다수의 관통공이 형성된 제 1 필터판(161)과, 제 1 필터판(161)의 관통공과 중첩되지 않는 다수의 관통공이 형성된 제 2 필터판(162)을 포함한다. 즉, 제 1 필터판(161)의 관통공과 제 2 필터판(162)의 관통공이 서로 어긋나게 한다. 이를 통해 필터부(160) 상부 즉, 상부벽(152) 바로 아래 영역에서 생성된 플라즈마는 제 1 필터판(161)에 의해 1차로 필터링 된다. 즉, 플라즈마의 일부는 제 1 필터판(161)의 관통공을 통해 제 2 필터판(162)에 인가되고, 나머지 플라즈마는 제 1 필 터판(161)에 충돌하여 높은 에너지의 이온이 제거되고 반응종은 충돌 후 관통공을 통해 제 2 필터판(162)에 인가된다. 이후, 제 1 필터판(161)을 통과한 플라즈마는 제 2 필터판(162)에 의해 2차로 필터링되어 반응종만이 필터부(160)를 통과한다. 즉, 제 1 필터판(161)의 관통공을 통과한 플라즈마는 제 2 필터판(162)에 충돌하여 이온이 제거되어 그 반응종만이 제 2 필터판(162)의 관통공을 통해 그 하부로 인가된다. 이는 제 1 필터판(161)의 관통공과 제 2 필터판(162)의 관통공이 서로 어긋나 있기 때문이다. 한편, 제 1 필터판(161)의 관통공을 통해 인가된 반응종은 제 2 필터판(162)의 관통공을 통해 그 하부로 인가된다. In the present exemplary embodiment, the filter unit 160 is disposed in the lower region of the sidewall 141, that is, the open lower portion of the internal space 165. The filter unit 160 is composed of a plurality of plates, each plate has a predetermined through-hole is formed, it is preferable to arrange the through-holes of each plate located above and below so as not to overlap each other. As shown in FIGS. 4 and 5, the filter unit 160 includes a first filter plate 161 having a plurality of through holes and a second through hole having a plurality of through holes which do not overlap with the through holes of the first filter plate 161. The filter plate 162 is included. That is, the through hole of the first filter plate 161 and the through hole of the second filter plate 162 are shifted from each other. Through this, the plasma generated in the upper portion of the filter unit 160, that is, just below the upper wall 152 is first filtered by the first filter plate 161. That is, part of the plasma is applied to the second filter plate 162 through the through hole of the first filter plate 161, and the remaining plasma impinges on the first filter plate 161 to remove ions of high energy and react. The bell is applied to the second filter plate 162 through the through hole after the collision. Thereafter, the plasma passing through the first filter plate 161 is secondarily filtered by the second filter plate 162 so that only reactive species pass through the filter unit 160. That is, the plasma passing through the through hole of the first filter plate 161 collides with the second filter plate 162 to remove ions, and only the reactive species is lowered through the through hole of the second filter plate 162. Is approved. This is because the through hole of the first filter plate 161 and the through hole of the second filter plate 162 are shifted from each other. On the other hand, the reactive species applied through the through hole of the first filter plate 161 is applied to the lower portion through the through hole of the second filter plate 162.

또한, 제 1 필터판(161)과 제 2 필터판(162)이 서로 어긋나 있기 때문에 플라즈마의 빛이 제 1 및 제 2 필터판(161, 162)을 투과하지 못하게 된다. 여기서, 제 1 필터판(161)과 제 2 필터판(162) 사이의 간격은 약 0.1 내지 100mm 정도를 유지하는 것이 바람직하다. 이보다 작을 경우에는 플라즈마의 반응종이 필터판(160)을 잘 투과하지 못하게 되어 공정 효율이 저하되고, 이보다 넓을 경우에는 필터링이 잘되지 않는 문제가 있다. 또한, 상술한 제 1 및 제 2 필터판(161, 162)에 소정의 전계를 인가하거나 제 1 및 제 2 필터판(161, 162) 사이에 자계를 인가하여 필터링 효과를 더 높일 수 있다. In addition, since the first filter plate 161 and the second filter plate 162 are shifted from each other, the light of the plasma does not pass through the first and second filter plates 161 and 162. Here, the interval between the first filter plate 161 and the second filter plate 162 is preferably maintained about 0.1 to 100mm. If smaller than this, the reactive species of the plasma do not penetrate the filter plate 160 well, and thus the process efficiency is lowered. In addition, the filtering effect may be further enhanced by applying a predetermined electric field to the first and second filter plates 161 and 162 described above or by applying a magnetic field between the first and second filter plates 161 and 162.

상술한 설명의 도면에서는 제 1 및 제 2 필터판(161, 162)이 원형 형태의 판 형상으로 도시되어 있지만 제 1 및 제 2 필터판(161, 162)의 형상은 이에 한정되지 않고, 플라즈마 발생 영역의 형태에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 또한, 내부공간(165)의 형상에 따라 제 1 및 제 2 필터판(161, 162)의 형상이 변화될 수도 있 다. Although the first and second filter plates 161 and 162 are shown in a circular plate shape in the drawings of the above description, the shapes of the first and second filter plates 161 and 162 are not limited thereto, and the plasma is generated. It may vary depending on the shape of the region. In addition, the shapes of the first and second filter plates 161 and 162 may be changed according to the shape of the inner space 165.

또한, 상술한 설명에서의 필터부(160)는 관통공이 서로 엇갈리게 뚫린 다수의 판이 상하로 중첩된 형태를 설명하였지만 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 변형이 가능하다. 즉, 필터부(160)는 도 6의 변형예에서와 같이 그 내부가 비어 있는 원형 기둥 형태로 제작이 가능하다. 물론 원형뿐만 아니라 타원 및 다각형 기둥 형태가 가능하다. 이는 플라즈마 생성 영역에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 여기서, 원형 기둥의 상부면과 하부면에 다수의 관통공이 형성되고, 상부면과 하부면의 관통공은 서로 어긋나게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 관통공 내부에 소정의 전기장 및 자기장을 인가하여 이온들이 원형 기둥의 내측면으로 유도되도록 하여 이들을 제거할 수도 있다. In addition, the filter unit 160 in the above description has described a form in which a plurality of plates in which the through-holes are staggered from each other is superimposed, but is not limited thereto and may be modified in various forms. That is, the filter unit 160 may be manufactured in the form of a circular column having an empty inside, as in the modification of FIG. 6. Of course, elliptical and polygonal columns are possible, as well as circular. This may vary depending on the plasma generation region. Here, it is preferable that a plurality of through holes are formed in the upper surface and the lower surface of the circular column, and the through holes of the upper surface and the lower surface are shifted from each other. In addition, a predetermined electric field and a magnetic field may be applied to the inside of the through hole so that the ions may be induced to the inner surface of the circular column to remove them.

또한, 본 실시예에 따른 필터부(160)의 관통공의 형상은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 원형 형태일 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 사각형 형태일 수도 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 직선 형태일 수도 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 타원 형태일 수도 있고, 삼각형 및 오각형을 포함하는 다각형일 수도 있다. In addition, the shape of the through hole of the filter unit 160 according to the present embodiment may have a circular shape as shown in FIGS. 4 to 6, may have a rectangular shape as shown in FIG. 7, and FIG. 8. It may also be a straight line as shown. Of course, the present invention is not limited thereto, and may be an ellipse form or a polygon including a triangle and a pentagon.

그리고, 본 실시예의 변형예로 필터부(160)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 적어도 한번의 굴절된 관통로를 갖는 소정 두께를 갖는 하나의 판으로 제작할 수도 있다. 도 10의 (a)에서와 같이 사선으로 굴절될 수도 있고, (b)에서와 같이 직각으로 굴절될 수도 있다. 이와 달리, 도 10의 (a)와 같이 서로 다른 기울기를 갖는 사선의 필터부(160)를 형성하기 위해 각기 다른 기울기를 갖는 다수의 판을 결합하여 제작할 수도 있다. 이를 통해 상기 관통로에 유입된 플라즈마는 굴절된 관통로 내부에서 이온이 제거되어 반응종 만이 관통로를 통과하게 되어 필터링 할 수 있게 된다. 즉, 굴절된 관통로를 플라즈마가 통과하면서 관통로의 내측벽에 충돌하여 이온이 흡수된다. In addition, as a modification of the present embodiment, the filter unit 160 may be manufactured as one plate having a predetermined thickness having at least one refracted through path as shown in FIGS. 9 and 10. As shown in (a) of FIG. 10, it may be refracted diagonally or may be refracted at a right angle as shown in (b). Unlike this, as shown in FIG. 10A, a plurality of plates having different inclinations may be combined to form diagonal filter portions 160 having different inclinations. As a result, the plasma introduced into the through passage removes ions from the refracted through passage so that only the reactive species pass through the through passage to be filtered. That is, as the plasma passes through the refracted through passage, it collides with the inner wall of the through passage to absorb ions.

상술한 설명에서는 측벽(141)의 내측 하부 영역에 필터부(160)가 배치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 측벽(141)의 하단에 필터부(160)가 배치될 수도 있다. In the above description, the filter unit 160 is disposed in an inner lower region of the sidewall 141. However, the present disclosure is not limited thereto, and the filter unit 160 may be disposed below the sidewall 141.

한편, 필터부(160)의 하부에는 스테이지(130)가 위치하여 내부공간(165)에서 유도된 플라즈마 중 반응종만이 스테이지(130) 상의 기판(120)에 인가되어 소정의 공정이 수행될 수 있다. 본 실시예에서는 스테이지(130)가 상기 내부 공간(165) 하부의 개방된 영역의 크기보다 작게 형성되어 스테이지(130)의 상부가 측벽(141)에 의해 둘러싸일 수도 있다. 이를 통해 필터부(160)를 통해 필터링된 플라즈마를 스테이지(130) 상의 기판(120)으로 집중시킬 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다. Meanwhile, the stage 130 is positioned below the filter unit 160 so that only reactive species in the plasma induced in the internal space 165 may be applied to the substrate 120 on the stage 130 to perform a predetermined process. . In the present exemplary embodiment, the stage 130 may be formed smaller than the size of the open area under the inner space 165 so that the upper portion of the stage 130 may be surrounded by the sidewall 141. As a result, the plasma filtered through the filter unit 160 may be concentrated on the substrate 120 on the stage 130, thereby improving process efficiency.

이를 위해 측벽(141)이 상하로 움직일 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이뿐 아니라 측벽(141)가 고정된 상태에서 스테이지(130)가 상승할 수도 있다. 가이드부(140)가 고정되어 있을 경우, 측벽(141)과 챔버(110)를 일체화하여 제작할 수도 있다. To this end, it is preferable to allow the side wall 141 to move up and down. In addition, the stage 130 may be raised while the sidewall 141 is fixed. When the guide part 140 is fixed, the side wall 141 and the chamber 110 may be integrally manufactured.

하기에서는 본 실시예의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 기판상의 감광막을 제거하는 에싱 공정에 관해 간략히 설명한다. In the following, an ashing process for removing the photosensitive film on the substrate using the plasma processing apparatus of this embodiment will be briefly described.

상부에 감광막 패턴이 형성된 기판(120)을 스테이지(130) 상에 로딩한다. 이 후, 챔버(110) 내부의 압력과 온도를 조절한다. 이는 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 플라즈마 발생 수단(150)에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 본 실시예에서는 챔버(110) 내부가 진공에 가까운 분위기가 되도록 한다. 이후, 측벽(141)의 가스 유로(171, 172)를 통해 O₂가스를 내부 공간(165)의 하부 영역으로 분사한다. 플라즈마 발생 수단(150)을 통해 소정의 RF전원 또는 마이크로파를 상부벽(142)에 인가하면 백색의 방전(글로우(Glow) 방전)이 일어나면서 플라즈마가 생성된다. The substrate 120 having the photoresist pattern formed thereon is loaded on the stage 130. Thereafter, the pressure and temperature inside the chamber 110 are adjusted. This may be variously changed depending on the plasma generating means 150 used in the plasma processing apparatus of the present invention. In this embodiment, the inside of the chamber 110 is set to an atmosphere close to a vacuum. Thereafter, the O ₂ gas is injected into the lower region of the internal space 165 through the gas flow passages 171 and 172 of the side wall 141. When a predetermined RF power source or microwave is applied to the upper wall 142 through the plasma generating means 150, a white discharge (glow discharge) occurs and plasma is generated.

즉, O₂ 가스에 e이 충돌하여 O* + O* + e 가 생성된다. 여기서 *는 반응종(라디칼; Radical)을 나타낸 것으로 O*은 산소 반응종을 나타낸다. 상술한 방전에 의해 비 화학적으로 활성화된 산소 원자가 생성된다. That is, e collides with the O ₂ gas to generate O * + O * + e. Where * represents a reactive species (radical) and O * represents an oxygen reactive species. The above-mentioned discharge produces non-chemically activated oxygen atoms.

이후, 상술한 바와 같은 산소 반응종(O*)과 e이 함께 공존해 있는 플라즈마는 필터부(160)를 통해 e가 제거되게 되고, 또한, 백색의 빛 또한 필터부(160)에 의해 차단되어 산소 반응종 만이 기판(120)으로 인가된다. Subsequently, the plasma in which the oxygen reactive species O * and e coexist together as described above is removed by the filter unit 160, and white light is also blocked by the filter unit 160. Only oxygen reactive species are applied to the substrate 120.

통상적으로 산소는 감광막과 반응하지 않으나 비 정상적으로 활성화된 산소 반응종은 저온에서 감광막과 반응하여 기화, 배기된다. 즉, 감광막은 C와 H의 중합체로 되어 있고, 이러한 감광막이 산소 반응종과 만나 반응하여 CO₂ + H₂O의 형태로 기화 배기된다. 이를 통해 기판(120)상의 감광막을 완전히 제거한 다음, 기판(120)을 챔버(110) 외부로 언로딩하여 공정을 완료한다. Normally, oxygen does not react with the photosensitive film, but abnormally activated oxygen reactive species react with the photosensitive film at low temperature to vaporize and exhaust. That is, the photoresist film is made of a polymer of C and H, and the photoresist film reacts with an oxygen reactive species to vaporize and exhaust in the form of CO ₂ + H ₂ O. Through this, the photoresist film on the substrate 120 is completely removed, and then the substrate 120 is unloaded to the outside of the chamber 110 to complete the process.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 상술한 에싱 공정과 기판의 가장 자리의 불필요한 박막 및 파티클을 제거할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에 관해 설명한다. 하기 설명에서는 앞서 설명한 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of removing the above-described ashing process and unnecessary thin films and particles at the edge of the substrate. Hereinafter, a plasma processing apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a description overlapping with the first embodiment described above will be omitted.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개념 단면도이다.11 is a conceptual cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 챔버(210)와, 기판(220)이 안착되는 스테이지(230)와, 스테이지(230)의 상부에 위치하며 세라믹과 같은 절연체 물질로 구성되는 상부벽(242)과 스테이지(230)의 양측의 챔버(210)의 내측면과 인접하여 설치되는 측벽(241)과, 스테이지(230)와 상부벽(242)사이에 설치되며 에싱용 플라즈마의 이온, 전자 및 빛을 흡수하는 필터부(260)와, 상기 기판(220)의 상측 및 하측 단부(266)에 인접하여 배치되는 전극(290)과, 필터부(260), 상부벽(242), 측벽(241) 사이의 내부공간(265)에 플라즈마를 발생시키거나, 상기 전극(290)과 스테이지(230) 간의 전위차를 발생시키기 위한 플라즈마 발생 수단(250; 250a, 250b)과, 내부공간(265)에 가스를 공급하기 위한 측벽의 내부에 형성되어 있는 제 1 가스 유로(271)와, 전극(290)과 스테이지(230) 사이에 가스를 공급하기 위해 측벽(241)의 내부에 형성되어 있는 제 2 가스 유로(172)와, 제 1 가스 유로(271) 및 제 2 가스 유로(273)에 소정의 가스를 공급하는 가스 공급 수단(미도시)과, 챔버(210) 내부의 가스 및 반응 부산물을 외부로 배기하는 배기수단(280)과, 챔버(210) 내부의 압력을 조절하는 압력 조절부(미도시)를 포함한다. Referring to FIG. 11, the plasma processing apparatus according to the present exemplary embodiment includes a chamber 210, a stage 230 on which the substrate 220 is seated, and an insulator material, such as ceramic, positioned on the stage 230. The upper wall 242 and the side wall 241 is installed adjacent to the inner surface of the chamber 210 on both sides of the stage 230, and is provided between the stage 230 and the upper wall 242 of the plasma for ashing A filter unit 260 that absorbs ions, electrons, and light, an electrode 290 disposed adjacent to upper and lower ends 266 of the substrate 220, a filter unit 260, and an upper wall 242. And plasma generating means 250 (250a, 250b) for generating plasma in the internal space 265 between the sidewalls 241, or generating a potential difference between the electrode 290 and the stage 230, and the internal space ( Between the electrode 290 and the stage 230, the first gas flow path 271 formed inside the side wall for supplying gas to the 265. Gas supply means for supplying predetermined gas to the 2nd gas flow path 172 formed in the side wall 241, and the 1st gas flow path 271 and the 2nd gas flow path 273 in order to supply gas to a gas supply. (Not shown), an exhaust means 280 for exhausting gas and reaction by-products in the chamber 210 to the outside, and a pressure regulator (not shown) for adjusting the pressure in the chamber 210.

본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 에싱 공정과 식각공정을 진행할 수 있다. 따라서, 플라즈마 발생 수단(250)은 단일 장치를 사용할 수도 있고, 각 공정에 맞는 별도의 장치를 사용할 수도 있다. 본 실시에에서는 에싱용 플라즈마를 발생시키기 위한 제 1 플라즈마 발생 수단(250a)과, 식각용 플라즈마를 발생시키기 위한 제 2 플라즈마 발생 수단(250b)을 포함한다. 제 1 플라즈마 발생 수단(250a)은 플라즈마 발생용 전원(253)으로부터 임피던스 매칭부(252)를 통해 플라즈마 전력을 공급받는 안테나(251)를 포함한다. 상기의 안테나(251)는 상부벽(242) 상에 배치되어 상부벽(242) 하부 영역에 에싱용 플라즈마를 생성한다. 또한, 제 2 플라즈마 발생 수단(250)은 플라즈마 발생용 전원(253)과 임피던스 매칭부(252)를 포함하고, 임피던스 매칭부(252)를 통해 플라즈마 전력을 스테이지(230)에 공급하여 기판(220)과 전극(290) 사이 영역에 식각용 플라즈마를 생성한다. The plasma processing apparatus according to the present embodiment may perform an ashing process and an etching process. Therefore, the plasma generating means 250 may use a single device, or may use a separate device for each process. In the present embodiment, the first plasma generating means 250a for generating the ashing plasma and the second plasma generating means 250b for generating the etching plasma are included. The first plasma generating means 250a includes an antenna 251 that receives plasma power from the plasma generating power source 253 through the impedance matching unit 252. The antenna 251 is disposed on the upper wall 242 to generate an ashing plasma in the lower region of the upper wall 242. In addition, the second plasma generating means 250 includes a plasma generating power source 253 and an impedance matching unit 252, and supplies the plasma power to the stage 230 through the impedance matching unit 252 to supply the substrate 220. ) And an etching plasma is generated in the region between the electrode and the electrode 290.

여기서, 상기 전극(290)은 일체형으로 형성되어 기판(220)의 상부 및 하부 단부(266)을 감싸는 형상으로 형성될 수 있고, 기판(220)의 로딩과 언로딩을 용이하게 하기 위해 기판(220)의 단부(266)의 상부 영역과 하부 영역을 분리하여 단부(266)의 상부 영역에 인접한 제 1 전극(291)과, 단부(266)의 하부 영역에 인접한 제 2 전극(292)으로 분리되어 형성될 수도 있다. 또한, 단부(266)의 상부와 대응되는 제 1 전극(291)의 폭과 단부(266)의 하부와 대응되는 제 2 전극(292)의 폭은 동일한 것이 바람직하다. Here, the electrode 290 may be integrally formed to surround the upper and lower ends 266 of the substrate 220, and the substrate 220 may be easy to load and unload the substrate 220. The upper region and the lower region of the end 266 of the upper side 266 are separated into a first electrode 291 adjacent to the upper region of the end 266, and a second electrode 292 adjacent to the lower region of the end 266. It may be formed. In addition, the width of the first electrode 291 corresponding to the upper portion of the end 266 and the width of the second electrode 292 corresponding to the lower portion of the end 266 are preferably the same.

도 11에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(291)은 측벽(241) 하부에 접속되고, 제 2 전극(292)은 기판(220) 하부에서 스테이지(230) 방향으로 연장된 판형상으로 형성될 수 있다. 이를 통해 기판(220)이 스테이지(230)에 로딩될 경우에는 측벽(241)이 상승하여 로딩을 용이하게 할 수 있고, 로딩 후, 측벽(241)이 하강하여 기판(220)과 전극(290) 간의 간격을 용이하게 조절할 수 있고, 제 1 전극(291)과 제 2 전극(292)이 접속되어 등전위를 유지할 수 있다. 본 실시예에서는 접지 전위를 인가하는 것이 바람직하다. As illustrated in FIG. 11, the first electrode 291 is connected to the lower side of the sidewall 241, and the second electrode 292 is formed in a plate shape extending from the lower portion of the substrate 220 in the direction of the stage 230. Can be. When the substrate 220 is loaded on the stage 230, the side wall 241 may rise to facilitate loading, and after loading, the side wall 241 may descend to the substrate 220 and the electrode 290. The distance between them can be easily adjusted, and the first electrode 291 and the second electrode 292 can be connected to maintain the equipotential. In this embodiment, it is preferable to apply the ground potential.

그리고, 상기 제 1 전극(291)과 제 2 전극(292)의 표면 즉, 기판(220)과 인접한 면에는 유전체막(294)이 형성되어 있어, 전극(290)과 기판(230)에 의해 중첩되는 영역에서 식각용 플라즈마가 발생한다. 이는 유전체 장벽 방전(DBD; Dielectric Barrier Discharge)을 이용하여 대기압 근처에서 서로 다른 전위차를 갖는 표면의 거리가 일정거리 이하에서 플라즈마가 발생되는 원리를 이용한 것으로 기판의 국부적인 영역의 박막 또는 파티클을 제거할 수 있다. A dielectric film 294 is formed on the surface of the first electrode 291 and the second electrode 292, that is, the surface adjacent to the substrate 220, and overlaps with the electrode 290 and the substrate 230. The etching plasma is generated in the region. It uses the principle of dielectric barrier discharge (DBD), which uses the principle that plasma is generated when the distance of the surface having different potential difference near the atmospheric pressure is below a certain distance, and it can remove the thin film or particles in the local area of the substrate. Can be.

이러한 제 1 및 제 2 전극에 관해 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The first and second electrodes will be described in more detail as follows.

제 1 전극(291)은 기판(220)의 형상과 동일한 형상으로 제작하되, 본 실시예에서는 중심이 비어있는 원형 띠 형태로 제작하는 것이 바람직하다. 제 1 전극(291)과 기판(220)이 중첩되는 영역의 폭은 기판(220) 상부에 소자 형성을 위한 패턴이 형성되지 않는 영역의 폭과 동일한 것이 효과적이다. 또한, 정렬키가 형성되는 영역의 폭과 동일한 폭으로 중첩되는 것이 바람직하다. 제 1 전극(291) 내에는 가스 유로(293)와 가스 분사 노즐이 형성되어 있다. 이를 통해 외부에서 주입된 반응 가스를 전극(290)과 식각될 기판(220) 사이 영역으로 분사시킬 수 있다. 이때, 반응 가스로는 Ar, CF₄등을 사용할 수 있다. 여기서, 중첩되는 영역에서의 상기 제 1 전극(291) 및 제 2 전극(292)과 기판(220)의 단부(266) 간의 거리는 0.1 내지 5mm인 것이 바람직하고, 1 내지 1.5mm인 것이 더욱 바람직하다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 본 실시예의 플라즈마 처리 장치는 대기압 근처에서 공정이 진행되기 때문에 전위차를 갖는 기판(220)과 제 1 전극(291) 사이의 거리가 상기의 범위를 벗어나게 될 경우 플라즈마가 발생하지 않게 된다. The first electrode 291 may be manufactured in the same shape as the shape of the substrate 220, but in the present embodiment, the first electrode 291 may be manufactured in the form of a circular band having an empty center. The width of the region where the first electrode 291 and the substrate 220 overlap with each other is equal to the width of the region where the pattern for forming an element is not formed on the substrate 220. In addition, it is preferable to overlap the same width as the width of the area where the alignment key is formed. A gas flow path 293 and a gas injection nozzle are formed in the first electrode 291. Through this, the reactive gas injected from the outside may be injected into a region between the electrode 290 and the substrate 220 to be etched. At this time, Ar, CF ₄ and the like can be used as the reaction gas. Here, the distance between the first electrode 291 and the second electrode 292 and the end 266 of the substrate 220 in the overlapping region is preferably 0.1 to 5 mm, more preferably 1 to 1.5 mm. . As described above, the plasma processing apparatus of the present exemplary embodiment does not generate plasma when the distance between the substrate 220 having the potential difference and the first electrode 291 is out of the above range because the process is performed near atmospheric pressure. do.

제 2 전극(292)은 챔버(210)의 내벽에서 연장되어 중심이 비어 있는 판 형상으로 제작하는 것이 바람직하다. 이 비어 있는 중심 영역에 기판(220) 안착을 위한 스테이지(230)가 위치한다. 도면에서와 같이 제 2 전극(292)과 스테이지(230)는 이격되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 이격 영역을 통해 공정 부산물 및 가스들이 배기부(280)로 빠져나갈 수 있다. The second electrode 292 preferably extends from the inner wall of the chamber 210 to form a plate shape having an empty center. The stage 230 for seating the substrate 220 is positioned in the empty center region. As shown in the figure, the second electrode 292 and the stage 230 are preferably spaced apart from each other. Through these separation regions, process byproducts and gases may exit the exhaust 280.

본 실시예의 변형예로, 상기 전극(290)의 측면에 배리어막(미도시)이 형성될 수도 있다. 전극(290)의 측면에 배리어막을 형성하여 전극(290)의 측면과 기판(220) 사이의 전위차에 의해 발생할 수 있는 플라즈마를 차단할 수 있다. 배리어막으로 세라믹 등의 절연성 물질을 사용하게 되면 전극(290) 측면과 기판(220) 사이의 전위차가 크게 떨어지게 된다. 예를 들어, 전극(290)의 측면과 기판(220) 사이의 전위차가 10V 이상이 될 경우, 절연성의 배리어막을 전극(290)의 측면에 형성할 경우 둘 사이의 전위차가 1V 이하로 떨어지게 되어 플라즈마 발생을 방지할 수 있다. 그리고, 배리어막을 전극(290) 측면에서 기판(220) 방향으로 연장하여 물리적 으로 플라즈마 생성 영역에서 생성된 플라즈마가 기판(220)의 중심 영역으로 확산되는 것을 방지한다. 이에, 상기 배리어막을 제 1 전극(291)의 측면에 형성하는 것이 효과적이고, 배리어막과 기판(220) 간의 간격은 약 0.1 내지 5mm이내가 되도록 하는 것이 효과적이다. 배리어막과 기판(220) 간의 간격을 0.3 내지 0.5mm이내가 되도록 하여 플라즈마의 확산을 물리적으로 차단할 수 있어 더욱 효과적이다. 그리고, 배리어막의 두께는 0.3 내지 10mm인 것이 바람직하다. In a modified example of the present embodiment, a barrier layer (not shown) may be formed on the side of the electrode 290. The barrier layer may be formed on the side of the electrode 290 to block plasma that may be generated by the potential difference between the side of the electrode 290 and the substrate 220. When an insulating material such as ceramic is used as the barrier layer, the potential difference between the side surface of the electrode 290 and the substrate 220 is greatly reduced. For example, when the potential difference between the side of the electrode 290 and the substrate 220 is 10V or more, when the insulating barrier film is formed on the side of the electrode 290, the potential difference between the two drops below 1V and the plasma It can prevent occurrence. The barrier layer extends from the side of the electrode 290 toward the substrate 220 to prevent the plasma generated in the plasma generation region from being physically diffused into the center region of the substrate 220. Therefore, it is effective to form the barrier film on the side of the first electrode 291, and it is effective to make the gap between the barrier film and the substrate 220 within about 0.1 to 5 mm. Since the distance between the barrier film and the substrate 220 is within 0.3 to 0.5 mm, the diffusion of plasma can be physically blocked, which is more effective. And it is preferable that the thickness of a barrier film is 0.3-10 mm.

본 실시예는 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일한 구조 즉, 원통 형상의 측벽(241)와 상부벽(242)로 되어 있다. 여기서, 측벽(241)는 도전성의 물질로 제작하여 측벽(241)와 제 1 및 제 2 전극(291, 292) 간을 동일 전위로 하는 것이 바람직하고, 상부벽(242)는 절연성 물질로 제작하여 안테나(251)에 의한 플라즈마 전력을 통해 상부벽(242) 하부에서 플라즈마 방전이 발생하도록 하는 것이 바람직하다. This embodiment has the same structure as that of the first embodiment described above, that is, a cylindrical side wall 241 and an upper wall 242. Here, the side wall 241 is preferably made of a conductive material so that the side walls 241 and the first and second electrodes 291 and 292 have the same potential, and the upper wall 242 is made of an insulating material. It is preferable to cause the plasma discharge to occur below the upper wall 242 through the plasma power by the antenna 251.

그리고 측벽(241) 내부에는 필터부(260)가 판 형태로 형성되어 있다. 이때, 상기 필터부(260)와 기판(220)과의 사이 영역은 5mm이상의 간격을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이를 통해 식각 공정시 필터부(260)와 기판(220) 사이에서의 플라즈마 발생을 방지할 수 있다. 즉, 대기압 근처에서 플라즈마를 발생시키기 위해서는 소정의 전위차를 갖는 두 전극 사이의 거리가 일정거리 이하가 되어야 하기 때문에 필터부(260)와 기판(220) 사이의 거리를 5mm이상으로 유지하여 플라즈마 발생을 방지한다. In addition, the filter unit 260 is formed in a plate shape in the side wall 241. At this time, the area between the filter unit 260 and the substrate 220 is preferably maintained to the interval of 5mm or more. As a result, plasma generation between the filter unit 260 and the substrate 220 may be prevented during the etching process. That is, in order to generate the plasma near the atmospheric pressure, the distance between the two electrodes having a predetermined potential difference should be less than or equal to a predetermined distance, thereby maintaining the distance between the filter unit 260 and the substrate 220 at 5 mm or more. prevent.

또한, 측벽(241) 내부에는 상부벽(242) 하부에 에싱용 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 유로(271)가 형성되고 있고, 제 1 전극(291)에 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 유로(273)가 형성되어 있다. In addition, a first gas flow path 271 is formed in the side wall 241 to supply an ashing gas to the lower portion of the upper wall 242, and a second gas flow path for supplying gas to the first electrode 291. (273) is formed.

상기 제 1 가스 유로(271)는 에싱 공정을 수행할 경우에는 O₂가스가 분사되고, 식각 공정을 실시할 경우에는 커튼 가스가 분사되어 기판(230) 가장 자리 영역에서 발생된 플라즈마가 기판(230)의 중심 영역으로 확산되는 현상을 방지하는 것이 바람직하다. 또한, 식각 공정시 필터부(260)는 샤워헤드와 유사한 역할을 하여 커튼 가스를 기판(230) 상부에 균일하게 분사시킬 수 있다. In the first gas flow path 271, O ₂ gas is injected when the ashing process is performed, and curtain gas is injected when the etching process is performed, and the plasma generated in the edge region of the substrate 230 is transferred to the substrate 230. It is desirable to prevent the phenomenon of spreading to the center region of the? In addition, during the etching process, the filter unit 260 may play a role similar to that of the shower head to uniformly spray the curtain gas onto the substrate 230.

이하 상술한 구조의 본 실시예의 플라즈마 처리 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 본 실시예의 플라즈마 처리 장치는 에싱공정과 기판 단부 식각 공정을 단일 챔버 내에서 순차적으로 수행할 수 있다. 하기에서는 에싱 공정을 실시한 후, 기판 단부 식각 공정을 수행함에 관해 설명한다. The operation of the plasma processing apparatus of this embodiment having the above-described structure will now be described. The plasma processing apparatus of this embodiment may sequentially perform the ashing process and the substrate end etching process in a single chamber. Hereinafter, the substrate end etching process will be performed after the ashing process.

먼저 기판(220)을 챔버(210) 내부의 스테이지(230) 상에 로딩한다. 이후, 챔버(210) 내부의 압력을 낮추고, 제 1 가스 유로(271)에 O₂가스를 인가한 후 제 1 플라즈마 발생 수단(250a)을 통해 내부공간(240)에 에싱용 플라즈마를 발생시킨다. 이후, 에싱용 플라즈마 중 반응종만이 필터부(260)를 통과하여 기판(220) 상의 감광막을 제거하게 된다. 이때, 반응종은 필터부(260)에 의해 기판(220) 중심에 고르게 분사되고, 기판(220) 가장자리 즉, 제 1 전극(291)과 제 2 전극(292)을 따라 기판(220) 가장자리와 기판(220) 하부 영역을 통해 챔버(210)의 하단으로 배기된다. 따라서, 기판(220)의 중심은 물론 기판(220) 상부 가장자리 영역 그리고, 하부 영역의 감광막 까지 제거할 수 있다. First, the substrate 220 is loaded on the stage 230 inside the chamber 210. Thereafter, the pressure inside the chamber 210 is lowered, the O ₂ gas is applied to the first gas flow path 271, and the ashing plasma is generated in the internal space 240 through the first plasma generating means 250a. Thereafter, only reactive species in the ashing plasma pass through the filter unit 260 to remove the photoresist film on the substrate 220. At this time, the reactive species are evenly sprayed on the center of the substrate 220 by the filter unit 260, and the edge of the substrate 220 along the edge of the substrate 220, that is, the first electrode 291 and the second electrode 292. It is exhausted to the bottom of the chamber 210 through the lower region of the substrate 220. Therefore, not only the center of the substrate 220 but also the upper edge region of the substrate 220 and the photoresist of the lower region may be removed.

감광막 제거후, 배기부(280)를 통해 챔버(210) 내부의 반응 부산물을 제거하고, 챔버(210) 내부의 압력을 대기압 근처의 압력으로 조절한다. 제 2 가스 유로(273)에 Ar, CF₄등을 공급한 후, 제 2 플라즈마 발생 수단(250b)을 통해 스테이지(230)에 플라즈마 전원을 인가하게 되면 전위차를 갖는 전극(290)과 기판(220) 사이 영역에서 플라즈마가 발생하여 기판(220)을 식각하게 된다. 이를 통해 기판(220)의 가장자리 영역과 기판(220) 하부 영역의 박막의 제거 및 파티클을 제거할 수 있다. After removing the photoresist film, reaction by-products inside the chamber 210 are removed through the exhaust unit 280, and the pressure inside the chamber 210 is adjusted to a pressure near atmospheric pressure. After supplying Ar, CF _4, or the like to the second gas flow path 273, and then applying plasma power to the stage 230 through the second plasma generating means 250b, the electrode 290 having the potential difference and the substrate 220 are provided. Plasma is generated in the region between the substrate and the substrate 220 to be etched. As a result, the thin film and the particles of the edge region of the substrate 220 and the lower region of the substrate 220 may be removed.

상술한 바와 같이 본 발명은 플라즈마 발생영역과 기판이 안착되는 스테이지 사이에 필터부를 두어 이온이 제거된 반응종만이 기판 상에 인가되어 에싱 공정을 수행할 수 있다. As described above, in the present invention, a filter is disposed between the plasma generation region and the stage on which the substrate is seated so that only reactive species from which ions are removed may be applied to the substrate to perform an ashing process.

또한, 스테이지와 기판의 단부를 감싸는 전극 사이에 전위차를 주어 전극과 기판 사이에 국부적인 플라즈마를 발생하여 기판의 가장자리와 하부 영역의 파티클 및 박막을 제거할 수 있다. In addition, by applying a potential difference between the stage and the electrode surrounding the end of the substrate, a local plasma may be generated between the electrode and the substrate to remove particles and thin films of the edge and the lower region of the substrate.

또한, 플라즈마를 이용하여 기판 상의 감광막을 제거하는 에싱 공정과 기판의 가장자리와 하부 영역의 파티클 및 박막을 제거할 수 있는 세정 공정을 동시에 실시할 수 있다. In addition, an ashing process for removing the photoresist film on the substrate using plasma and a cleaning process for removing particles and thin films at the edges and lower regions of the substrate may be simultaneously performed.

Claims

chamber;

A substrate support for seating a substrate in the chamber;

A plasma generating space above the substrate support; And

And a filter unit disposed between the substrate support unit and the plasma generating space, the filter unit including a plurality of through holes having at least one refraction unit.

The method according to claim 1,

The filter unit has a plurality of through-holes and is composed of an upper side and a lower layer, and the through-holes of the upper layer do not overlap with the through-holes of the lower layer.

The method according to claim 1,

An electrode at a position corresponding to an end of the substrate;

A dielectric film on the electrode; And

And a power supply means for generating a potential difference between said electrode and said substrate.

The method according to claim 3,

A first gas flow path supplying a first gas to a plasma generation space through a side wall of the chamber; And

And a second gas flow path for supplying a second gas between the electrode and the substrate through the sidewall of the chamber and the electrode.

The method according to claim 4,

And the first gas flow path is located above the filter part, and the second gas flow path is located below the filter part.

The method according to claim 3,

And a barrier is further formed on the side of the electrode.

The method according to claim 3, The electrode,

A first electrode on top of the substrate end; And

And a second electrode under the substrate end.

The method according to claim 7,

And a width of the first electrode and the second electrode corresponding to the upper and lower portions of the substrate end, respectively.

The method according to claim 7,

And a distance between the substrate, the first electrode, and the second electrode is 0.1 to 5 mm.

The method according to claim 1,

The plasma generating space is a plasma processing apparatus comprising a side wall surrounding the hollow and an upper wall installed outside the side wall.

Loading the substrate into a substrate support inside the chamber;

Supplying a gas to a plasma generation space above the substrate support and generating plasma by supplying plasma power; And

And filtering the plasma by a filter provided between the substrate support and the upper wall of the chamber, supplying reactive species of the plasma to the substrate, and ashing the substrate.

The method of claim 11, wherein after ashing the substrate,

Maintaining the pressure in the chamber at atmospheric pressure; And

And etching the substrate end by generating plasma on the substrate and an electrode corresponding to the substrate end.