KR20240038857A - Plasma generatiion module, operation method thereof, and plasma processing apparatus including the same - Google Patents

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이제희
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Abstract

본 발명의 실시예는 기판에 대한 표면 처리 및 처리 챔버의 세정을 효과적으로 수행할 수 있는 플라즈마 생성 모듈, 그 동작 방법, 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공하고자 한다. 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에서 처리 공간에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 생성 모듈은, 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 공급하는 전원; 상기 전원에 전기적으로 연결된 전극 부재; 상기 전극 부재의 하부를 지지하는 지지 부재; 상기 지지 부재의 하부에 결합되어 상기 처리 공간을 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구획하며, 상기 상부 처리 공간에서 이온 성분을 차단하고 라디칼 성분을 선택적으로 상기 하부 처리 공간으로 통과시키는 관통 구멍들이 형성된 이온 차단 부재; 및 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 서로 전기적으로 연결하거나 분리하도록 구성된 전환 모듈;을 포함한다. Embodiments of the present invention are intended to provide a plasma generation module that can effectively perform surface treatment of a substrate and cleaning of a processing chamber, a method of operating the same, and a plasma processing device including the same. In the plasma processing apparatus according to the present invention, a plasma generation module for forming plasma in a processing space includes a power source that supplies power for forming the plasma; an electrode member electrically connected to the power source; a support member supporting a lower portion of the electrode member; It is coupled to the lower part of the support member to divide the processing space into an upper processing space and a lower processing space, and through holes are formed to block ion components in the upper processing space and selectively pass radical components to the lower processing space. absence of blocking; and a switching module configured to electrically connect or separate the electrode member and the ion blocking member from each other.

Description

플라즈마 생성 모듈, 그 동작 방법, 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치{PLASMA GENERATIION MODULE, OPERATION METHOD THEREOF, AND PLASMA PROCESSING APPARATUS INCLUDING THE SAME}Plasma generation module, method of operation thereof, and plasma processing device including the same {PLASMA GENERATIION MODULE, OPERATION METHOD THEREOF, AND PLASMA PROCESSING APPARATUS INCLUDING THE SAME}

본 발명은 처리 공간에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 생성 모듈, 그 동작 방법, 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma generation module for forming plasma in a processing space, a method of operating the same, and a plasma processing device including the same.

반도체 제조 공정은 기판(웨이퍼) 상에 수십 내지 수백 단계의 처리 공정을 통해 최종 제품을 제조하는 공정으로서, 각 공정 마다 해당 공정을 수행하는 제조 설비에 의해 수행될 수 있다. 한편, 최근 반도체 칩의 성능 향상을 위해 다양한 제조 공정이 소개되고 있으며, 특히 3차원 형태의 패키지를 제조하기 위하여 복수개의 기판을 서로 접합하는 하이브리드 본딩(hybrid bonding) 기법이 소개되고 있다. The semiconductor manufacturing process is a process of manufacturing a final product through dozens to hundreds of processing steps on a substrate (wafer), and can be performed by manufacturing equipment that performs the corresponding process for each process. Meanwhile, various manufacturing processes have recently been introduced to improve the performance of semiconductor chips, and in particular, a hybrid bonding technique that bonds multiple substrates to each other to manufacture a three-dimensional package has been introduced.

기판의 접합에 앞서, 기판의 표면을 접합에 적합하도록 처리하는 공정이 수행될 수 있다. 기판의 접합을 위하여 기판의 표면을 친수성으로 처리하는 공정이 수행될 수 있는데, 플라즈마 처리를 통해 기판 표면이 친수성으로 형성될 수 있다. Prior to bonding the substrate, a process may be performed to treat the surface of the substrate to make it suitable for bonding. In order to bond the substrate, a process of treating the surface of the substrate to make it hydrophilic can be performed. The surface of the substrate can be made hydrophilic through plasma treatment.

플라즈마 처리 방법은 크게 이온(ion)을 사용하는 방식과 라디칼(radical)을 사용하는 방식이 있다. 이온을 사용하는 방식은 처리 챔버 내부에 오염된 구리(Cu)를 제거하는데 유리하지만, 기판 상면에 도출된 구리(Cu) 성분을 스퍼터링(Sputtering)하기 때문에 오히려 처리 챔버에 오염을 유발할 수 있다. 반면, 라디칼을 사용하는 방식은 기판 상의 구리(Cu)에 의한 오염을 최소화할 수 있지만 처리 챔버 내부의 오염물을 세정하는 효과는 낮다. Plasma processing methods largely include a method using ions and a method using radicals. The method of using ions is advantageous in removing copper (Cu) contaminated inside the processing chamber, but it can cause contamination in the processing chamber because it sputters the copper (Cu) component derived from the upper surface of the substrate. On the other hand, the method using radicals can minimize contamination by copper (Cu) on the substrate, but is less effective in cleaning contaminants inside the processing chamber.

따라서, 본 발명의 실시예는 기판에 대한 표면 처리 및 처리 챔버의 세정을 효과적으로 수행할 수 있는 플라즈마 생성 모듈, 그 동작 방법, 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 제공하고자 한다. Accordingly, an embodiment of the present invention seeks to provide a plasma generation module that can effectively perform surface treatment of a substrate and cleaning of a processing chamber, a method of operating the same, and a plasma processing device including the same.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에서 처리 공간에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 생성 모듈은, 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 공급하는 전원; 상기 전원에 전기적으로 연결된 전극 부재; 상기 전극 부재의 하부를 지지하는 지지 부재; 상기 지지 부재의 하부에 결합되어 상기 처리 공간을 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구획하며, 상기 상부 처리 공간에서 이온 성분을 차단하고 라디칼 성분을 선택적으로 상기 하부 처리 공간으로 통과시키는 관통 구멍들이 형성된 이온 차단 부재; 및 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 서로 전기적으로 연결하거나 분리하도록 구성된 전환 모듈;을 포함한다. In the plasma processing apparatus according to the present invention, a plasma generation module for forming plasma in a processing space includes a power source that supplies power for forming the plasma; an electrode member electrically connected to the power source; a support member supporting a lower portion of the electrode member; It is coupled to the lower part of the support member to divide the processing space into an upper processing space and a lower processing space, and through holes are formed to block ion components in the upper processing space and selectively pass radical components to the lower processing space. absence of blocking; and a switching module configured to electrically connect or separate the electrode member and the ion blocking member from each other.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 모듈은, 상기 전극 부재 및 상기 이온 차단 부재에 접촉할 수 있도록 형성된 전환 블록; 및 상기 전환 블록을 상승 또는 하강시키는 승강 구동 부재;를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the switching module includes a switching block formed to contact the electrode member and the ion blocking member; and a lifting driving member that raises or lowers the switching block.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 블록이 하강하여 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재에 접촉함으로써 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재는 전기적으로 연결되고, 상기 전환 블록이 상승하여 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재로부터 분리되면 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재는 전기적으로 분리될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the switching block descends to contact the electrode member and the ion blocking member, so that the electrode member and the ion blocking member are electrically connected, and the switching block rises to contact the electrode member and the ion blocking member. When separated from the ion blocking member, the electrode member and the ion blocking member may be electrically separated.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 모듈에 의해 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재가 전기적으로 연결되면 상기 하부 처리 공간에 플라즈마가 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the electrode member and the ion blocking member are electrically connected by the switching module, plasma may be formed in the lower processing space.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 하부 처리 공간에서 상기 이온 성분 및 상기 라디칼 성분에 의해 상기 처리 공간을 형성하는 처리 챔버의 내부에 대한 세정 처리가 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a cleaning treatment may be performed on the interior of the processing chamber forming the processing space by the ionic component and the radical component in the lower processing space.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 모듈에 의해 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재가 전기적으로 분리되면 상기 상부 처리 공간에 플라즈마가 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the electrode member and the ion blocking member are electrically separated by the switching module, plasma may be formed in the upper processing space.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 처리 공간에서 상기 라디칼 성분이 상기 이온 차단 부재의 관통 구멍을 통해 상기 하부 처리 공간으로 제공되며, 상기 라디칼 성분에 의해 기판의 표면 처리가 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the radical component is provided from the upper processing space to the lower processing space through a through hole of the ion blocking member, and surface treatment of the substrate can be performed by the radical component.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판의 표면 처리는, 금속 패드가 형성된 상기 기판의 표면이 친수성을 갖도록 함으로써 상기 기판에 금속 패드가 형성된 다른 기판이 접합될 수 있도록 처리하는 공정이다. According to an embodiment of the present invention, the surface treatment of the substrate is a process of treating the surface of the substrate on which the metal pad is formed so that the surface of the substrate on which the metal pad is formed is hydrophilic so that another substrate on which the metal pad is formed can be bonded to the substrate.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에서 처리 공간에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 생성 모듈의 동작 방법으로, 상기 플라즈마 생성 모듈은, 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 생성하는 전원; 상기 전원에 전기적으로 연결된 전극 부재; 상기 전극 부재의 하부를 지지하는 지지 부재; 상기 지지 부재의 하부에 결합되어 상기 처리 공간을 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구획하며, 상기 상부 처리 공간에서 이온 성분을 차단하고 라디칼 성분을 선택적으로 상기 하부 처리 공간으로 통과시키는 관통 구멍들이 형성된 이온 차단 부재; 및 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 서로 전기적으로 연결하거나 분리하도록 구성된 전환 모듈;을 포함하고, 상기 플라즈마 생성 모듈의 동작 방법은, 상기 전환 모듈이 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 분리시킨 상태에서 상기 라디칼 성분을 이용하여 기판에 대한 표면 처리를 수행하는 기판 표면 처리 단계; 및 상기 전환 모듈이 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 연결시킨 상태에서 상기 이온 성분 및 상기 라디칼 성분을 이용하여 상기 처리 공간을 형성하는 처리 챔버를 세정하는 챔버 세정 단계;를 포함한다. A method of operating a plasma generation module for forming plasma in a processing space in a plasma processing apparatus according to the present invention, wherein the plasma generation module includes: a power source for generating power for forming the plasma; an electrode member electrically connected to the power source; a support member supporting a lower portion of the electrode member; It is coupled to the lower part of the support member to divide the processing space into an upper processing space and a lower processing space, and through holes are formed to block ion components in the upper processing space and selectively pass radical components to the lower processing space. absence of blocking; and a switching module configured to electrically connect or separate the electrode member and the ion blocking member from each other, wherein the switching module electrically separates the electrode member and the ion blocking member. A substrate surface treatment step of performing surface treatment on the substrate using the radical component in a heated state; and a chamber cleaning step of cleaning the processing chamber forming the processing space using the ionic component and the radical component while the conversion module electrically connects the electrode member and the ion blocking member.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 모듈은 상기 전극 부재 및 상기 이온 차단 부재에 접촉할 수 있도록 형성된 전환 블록을 상승 또는 하강시킴으로써 상기 전극 부재 및 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 연결시키거나 분리시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the switching module can electrically connect or separate the electrode member and the ion blocking member by raising or lowering a switching block formed to contact the electrode member and the ion blocking member. there is.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 표면 처리 단계는, 상기 전환 모듈이 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 분리시킨 상태에서 상기 전극 부재에 전압을 인가하는 전압 인가 단계; 및 상기 상부 처리 공간에 처리 가스를 공급함으로써 상기 상부 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 상부 플라즈마 형성 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the substrate surface treatment step includes a voltage application step of applying a voltage to the electrode member in a state where the switching module electrically separates the electrode member and the ion blocking member; and an upper plasma forming step of forming plasma in the upper processing space by supplying a processing gas to the upper processing space.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 처리 공간에서 상기 라디칼 성분이 상기 이온 차단 부재의 관통 구멍을 통해 상기 하부 처리 공간으로 제공되며, 상기 라디칼 성분에 의해 기판의 표면 처리가 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the radical component is provided from the upper processing space to the lower processing space through a through hole of the ion blocking member, and surface treatment of the substrate can be performed by the radical component.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판의 표면 처리는, 금속 패드가 형성된 상기 기판의 표면이 친수성을 갖도록 함으로써 상기 기판에 금속 패드가 형성된 다른 기판이 접합될 수 있도록 처리하는 공정이다. According to an embodiment of the present invention, the surface treatment of the substrate is a process of treating the surface of the substrate on which the metal pad is formed so that the surface of the substrate on which the metal pad is formed is hydrophilic so that another substrate on which the metal pad is formed can be bonded to the substrate.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 챔버 세정 단계는, 상기 전환 모듈이 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 연결시킨 상태에서 상기 전극 부재에 전압을 인가하는 전압 인가 단계; 및 상기 상부 처리 공간에 처리 가스를 공급하고 상기 처리 가스가 상기 이온 차단 부재를 통과하여 상기 하부 처리 공간으로 유동하도록 함으로써 상기 하부 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 하부 플라즈마 형성 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the chamber cleaning step includes a voltage application step of applying a voltage to the electrode member in a state where the switching module electrically connects the electrode member and the ion blocking member; and a lower plasma forming step of forming plasma in the lower processing space by supplying a processing gas to the upper processing space and allowing the processing gas to pass through the ion blocking member and flow into the lower processing space.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판이 상기 처리 챔버에 투입되면 상기 기판 표면 처리 단계가 수행되고, 상기 기판 표면 처리 단계가 완료되고 상기 기판이 상기 처리 챔버로부터 배출되면 상기 챔버 세정 단계가 수행되며, 상기 챔버 세정 단계가 종료되면 다음 기판이 상기 처리 챔버로 투입되어 상기 기판 표면 처리 단계가 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the substrate is input into the processing chamber, the substrate surface treatment step is performed, and when the substrate surface treatment step is completed and the substrate is discharged from the processing chamber, the chamber cleaning step is performed. , when the chamber cleaning step is completed, the next substrate is input into the processing chamber and the substrate surface treatment step can be performed.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 기판의 처리 공간을 형성하는 처리 챔버; 상기 처리 공간의 하부에 위치하며 상기 기판을 지지하는 척; 및 상기 처리 공간의 상부에 위치하며 상기 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 생성 모듈;를 포함하고, 상기 플라즈마 생성 모듈은, 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 공급하는 전원; 상기 전원에 전기적으로 연결된 전극 부재; 상기 전극 부재의 하부를 지지하는 지지 부재; 상기 지지 부재의 하부에 결합되어 상기 처리 공간을 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구획하며, 상기 상부 처리 공간에서 이온 성분을 차단하고 라디칼 성분을 선택적으로 상기 하부 처리 공간으로 통과시키는 관통 구멍들이 형성된 이온 차단 부재; 및 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 서로 전기적으로 연결하거나 분리하도록 구성된 전환 모듈;을 포함한다. A plasma processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber forming a processing space for a substrate; a chuck located below the processing space and supporting the substrate; and a plasma generation module located above the processing space and forming plasma in the processing space, wherein the plasma generation module includes: a power source supplying power to form the plasma; an electrode member electrically connected to the power source; a support member supporting a lower portion of the electrode member; It is coupled to the lower part of the support member to divide the processing space into an upper processing space and a lower processing space, and through holes are formed to block ion components in the upper processing space and selectively pass radical components to the lower processing space. absence of blocking; and a switching module configured to electrically connect or separate the electrode member and the ion blocking member from each other.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 모듈은, 상기 전극 부재 및 상기 이온 차단 부재에 접촉할 수 있도록 형성된 전환 블록; 및 상기 전환 블록을 상승 또는 하강시키는 승강 구동 부재;를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the switching module includes a switching block formed to contact the electrode member and the ion blocking member; and a lifting driving member that raises or lowers the switching block.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 블록이 하강하여 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재에 접촉함으로써 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재는 전기적으로 연결되고, 상기 전환 블록이 상승하여 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재로부터 분리되면 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재는 전기적으로 분리될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the switching block descends to contact the electrode member and the ion blocking member, so that the electrode member and the ion blocking member are electrically connected, and the switching block rises to contact the electrode member and the ion blocking member. When separated from the ion blocking member, the electrode member and the ion blocking member may be electrically separated.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 모듈에 의해 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재가 전기적으로 연결되면 상기 하부 처리 공간에 플라즈마가 형성되고, 상기 하부 처리 공간에서 상기 이온 성분 및 상기 라디칼 성분에 의해 상기 처리 챔버의 내부에 대한 세정 처리가 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the electrode member and the ion blocking member are electrically connected by the switching module, plasma is formed in the lower processing space, and the ionic component and the radical component in the lower processing space A cleaning process may be performed on the interior of the processing chamber.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전환 모듈에 의해 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재가 전기적으로 분리되면 상기 상부 처리 공간에 플라즈마가 형성되고, 상기 상부 처리 공간에서 상기 라디칼 성분이 상기 이온 차단 부재의 관통 구멍을 통해 상기 하부 처리 공간으로 제공되고, 상기 라디칼 성분에 의해 기판의 표면 처리가 수행되고, 상기 기판의 표면 처리는, 금속 패드가 형성된 상기 기판의 표면이 친수성을 갖도록 함으로써 상기 기판에 금속 패드가 형성된 다른 기판이 접합될 수 있도록 처리하는 공정이다. According to an embodiment of the present invention, when the electrode member and the ion blocking member are electrically separated by the switching module, plasma is formed in the upper processing space, and the radical component is transferred to the ion blocking member in the upper processing space. It is provided to the lower processing space through a through hole, and surface treatment of the substrate is performed by the radical component. The surface treatment of the substrate is performed by forming a metal pad on the substrate by making the surface of the substrate on which the metal pad is formed hydrophilic. This is a process of processing so that other substrates on which it is formed can be bonded.

본 발명에 따르면, 전환 모듈을 통해 전극 부재와 이온 차단 부재를 선택적으로 연결함으로써 이온을 이용한 플라즈마 처리 및 라디칼을 이용한 플라즈마 처리를 하나의 처리 챔버에서 모두 수행할 수 있으며, 단계에 따라 처리 방법을 선택함으로써 기판의 표면 처리 및 처리 챔버의 세정 처리를 효과적으로 수행할 수 있다. According to the present invention, both plasma processing using ions and plasma processing using radicals can be performed in one processing chamber by selectively connecting the electrode member and the ion blocking member through the switching module, and the processing method can be selected according to the step. By doing so, surface treatment of the substrate and cleaning treatment of the processing chamber can be effectively performed.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 생성 모듈의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은 라디칼을 사용하여 플라즈마 처리를 수행할 때의 플라즈마 생성 모듈을 도시한다.
도 4는 이온 및 라디칼을 사용하여 플라즈마 처리를 수행할 때의 플라즈마 생성 모듈을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 생성 모듈의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 플라즈마를 사용하여 표면 처리된 기판의 접합 과정을 도시한다. 1 schematically shows the configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention.
Figure 2 schematically shows the configuration of a plasma generation module according to the present invention.
Figure 3 shows a plasma generation module when performing plasma processing using radicals.
Figure 4 shows a plasma generation module when performing plasma processing using ions and radicals.
Figure 5 is a flowchart showing a method of operating a plasma generation module according to the present invention.
Figure 6 shows the bonding process of a substrate surface treated using plasma.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.Additionally, in various embodiments, components having the same configuration will be described using the same symbols only in the representative embodiment, and in other embodiments, only components that are different from the representative embodiment will be described.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (or combined)" with another part, this means not only "directly connected (or combined)" but also "indirectly connected (or combined)" with another member in between. Also includes “combined” ones. Additionally, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 구성을 개략적으로 도시한다. 반도체 제조 공정에서, 웨이퍼와 같은 기판(W)에 대한 표면 처리를 위해 플라즈마가 이용될 수 있다. 플라즈마를 이용해 표면 처리된 기판(W)은 다른 기판과 서로 접합(bonding)되어 3차원 형태로 적층된 형태의 칩이 제조될 수 있다. 본 문서에서 플라즈마 처리 장치(1)는 기판(W)의 접합을 위하여 플라즈마를 사용하여 기판(W)을 표면 처리하는 공정을 수행하는 장치로서 제공되는 경우를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이러한 표면 처리를 위한 플라즈마 처리 장치(1)에 한정되는 것이 아니며, 식각, 증착, 세정과 같은 공정에 사용되는 플라즈마 처리 장치(1)에도 적용될 수 있다. 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 처리 설비의 내부에 구성된 하나의 처리 모듈로서 제공될 수 있으며, 플라즈마 처리 설비에는 복수개의 플라즈마 처리 장치(1)와 함께 로드 포트, 기판 반송 로봇을 포함하여 구성될 수 있다. Figure 1 schematically shows the configuration of a plasma processing apparatus 1 according to the present invention. In a semiconductor manufacturing process, plasma may be used for surface treatment of a substrate W, such as a wafer. The substrate W surface-treated using plasma can be bonded to another substrate to produce a three-dimensional stacked chip. In this document, a case where the plasma processing device 1 is provided as a device that performs a process of surface treating the substrate W using plasma for bonding the substrate W is described. However, embodiments of the present invention are not limited to the plasma processing device 1 for surface treatment, and can also be applied to the plasma processing device 1 used in processes such as etching, deposition, and cleaning. The plasma processing device 1 may be provided as one processing module configured inside the plasma processing facility, and the plasma processing facility may include a plurality of plasma processing devices 1, a load port, and a substrate transport robot. there is.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는, 기판(W)의 처리 공간(PZ)을 형성하는 처리 챔버(10)와, 처리 공간(PZ)의 하부에 위치하며 기판(W)을 지지하는 척(20)과, 처리 공간(PZ)의 상부에 위치하며 처리 공간(PZ)에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 생성 모듈(30)을 포함한다. The plasma processing apparatus 1 according to the present invention includes a processing chamber 10 that forms a processing space (PZ) for a substrate (W), and a chuck that is located below the processing space (PZ) and supports the substrate (W). (20) and a plasma generation module 30 located above the processing space (PZ) and forming plasma in the processing space (PZ).

처리 챔버(10)는 기판(W)의 처리를 위한 처리 공간(PZ)을 제공하며, 처리 챔버(10)에는 기판(W)이 출입할 수 있는 도어(미도시)가 구비될 수 있다. 처리 챔버(10)의 하부에는 기판(W)을 지지하기 위한 척(20)이 구비된다. 척(20)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 고정시킬 수 있으며, ESC(electro static chuck)으로 지칭될 수도 있다. 한편, 구체적으로 도시되지 않았으나 척(20)의 하부에는 하부 전극 및 히터, 쿨러가 구비될 수 있고, 척(20)의 주변에는 기판(W) 주변의 플라즈마를 제어하기 우한 엣지 링(edge ring)(또는 포커스 링(focus ring))이 구성될 수 있다. The processing chamber 10 provides a processing space (PZ) for processing the substrate W, and the processing chamber 10 may be provided with a door (not shown) through which the substrate W can enter and exit. A chuck 20 is provided at the lower part of the processing chamber 10 to support the substrate W. The chuck 20 can fix the substrate W using electrostatic force and may also be referred to as an electro static chuck (ESC). Meanwhile, although not specifically shown, a lower electrode, a heater, and a cooler may be provided at the bottom of the chuck 20, and an edge ring may be provided around the chuck 20 to control plasma around the substrate W. (or a focus ring) may be configured.

플라즈마 생성 모듈(30)은 처리 가스에 전자기 에너지를 인가하여 플라즈마를 생성할 수 있다. 플라즈마 생성 모듈(30)이 플라즈마를 형성하는 방식으로서 ICP(inductive coupled plasma) 또는 CCP(capacitively coupled plasma)가 있으며, 본 발명의 플라즈마 생성 모듈(30)은 특정 방식에 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 플라즈마 생성 모듈(30)의 세부 구성 및 동작에 대해 이하 상세히 설명하도록 한다. The plasma generation module 30 may generate plasma by applying electromagnetic energy to the processing gas. Methods for the plasma generation module 30 to form plasma include inductively coupled plasma (ICP) or capacitively coupled plasma (CCP), and the plasma generation module 30 of the present invention is not limited to a specific method. The detailed configuration and operation of the plasma generation module 30 according to the present invention will be described in detail below.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 생성 모듈(30)의 구성을 개략적으로 도시한다. 본 발명에 따른 플라즈마 생성 모듈(30)은, 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 공급하는 전원(310)과, 전원(310)에 전기적으로 연결된 전극 부재(320)와, 전극 부재(320)의 하부를 지지하는 지지 부재(330)와, 지지 부재(330)의 하부에 결합되어 처리 공간(PZ)을 상부 처리 공간(Z1) 및 하부 처리 공간(Z2)으로 구획하며, 상부 처리 공간(Z1)에서 이온 성분을 차단하고 라디칼 성분을 선택적으로 하부 처리 공간으로 통과시키는 관통 구멍(h)들이 형성된 이온 차단 부재(340)와, 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 서로 전기적으로 연결하거나 분리하도록 구성된 전환 모듈(350)을 포함한다. Figure 2 schematically shows the configuration of the plasma generation module 30 according to the present invention. The plasma generation module 30 according to the present invention includes a power source 310 that supplies power for forming plasma, an electrode member 320 electrically connected to the power source 310, and a lower portion of the electrode member 320. It is coupled to the supporting support member 330 and the lower part of the support member 330 to divide the processing space (PZ) into an upper processing space (Z1) and a lower processing space (Z2), and ions are formed in the upper processing space (Z1). To electrically connect or separate the ion blocking member 340, the electrode member 320, and the ion blocking member 340, which are formed with through holes (h) that block components and selectively pass radical components into the lower processing space. It includes a configured conversion module 350.

본 발명에 따른 플라즈마 생성 모듈(30)에서, 전원(310)은 플라즈마의 생성에 필요한 전력을 공급하는데, 수십 kHz 내지 수십 Mhz의 주파수를 갖는 RF(radio frequency) 신호를 생성하여 전극 부재(320)로 전달할 수 있다. 전극 부재(320)는 전원(310)으로부터 공급된 전력을 사용하여 처리 공간(PZ)에 플라즈마를 형성하기 위한 상부 전원으로서 기능한다. 지지 부재(330)는 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340) 사이에 형성되며, 상부 처리 공간(Z1)을 다른 공간으로부터 분리시키는 아이솔레이터(isolator)로서 기능한다. 이온 차단 부재(340)는 이온 성분만을 선택적으로 차단함으로써 상부 처리 공간(Z1)의 라디칼 성분만 하부 처리 공간(Z2)으로 유동할 수 있도록 한다. 즉, 이온 차단 부재(340)에 형성된 관통 구멍(h)을 통해 라디칼 성분만이 하부 처리 공간(Z2)으로 유동할 수 있다. 전환 모듈(350)은 전환 블록(352)을 상승 또는 하강시킴으로써 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 선택적으로 연결시킨다. In the plasma generation module 30 according to the present invention, the power source 310 supplies the power necessary for generating plasma, and generates a radio frequency (RF) signal with a frequency of tens of kHz to tens of Mhz to generate the electrode member 320. It can be passed on. The electrode member 320 functions as an upper power source for forming plasma in the processing space (PZ) using power supplied from the power source 310. The support member 330 is formed between the electrode member 320 and the ion blocking member 340 and functions as an isolator that separates the upper processing space Z1 from other spaces. The ion blocking member 340 selectively blocks only ion components, allowing only radical components in the upper processing space (Z1) to flow into the lower processing space (Z2). That is, only radical components can flow into the lower processing space Z2 through the through hole h formed in the ion blocking member 340. The switching module 350 selectively connects the electrode member 320 and the ion blocking member 340 by raising or lowering the switching block 352.

본 발명의 실시예에 따르면, 전환 모듈(350)을 통해 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 선택적으로 연결함으로써 이온을 이용한 플라즈마 처리 및 라디칼을 이용한 플라즈마 처리를 하나의 처리 챔버(10)에서 모두 수행할 수 있으며, 단계에 따라 처리 방법을 선택함으로써 기판(W)의 표면 처리 및 처리 챔버(10)의 세정 처리를 효과적으로 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, plasma processing using ions and plasma processing using radicals are performed in one processing chamber 10 by selectively connecting the electrode member 320 and the ion blocking member 340 through the switching module 350. ), and by selecting a processing method according to the step, the surface treatment of the substrate W and the cleaning treatment of the processing chamber 10 can be effectively performed.

본 발명의 실시예에 따르면, 전환 모듈(350)은, 전극 부재(320) 및 이온 차단 부재(340)에 접촉할 수 있도록 형성된 전환 블록(352)과, 전환 블록(352)을 상승 또는 하강시키는 승강 구동 부재(354)를 포함할 수 있다. 도 2를 참고하면, 전환 블록(352)은 승강 구동 부재(354)에 의해 상승 또는 하강 구동할 수 있다. 승강 구동 부재(354)는 실린더, 리니어 모터, 또는 볼-스크류와 같은 방식을 사용하여 전환 블록(352)을 상승 또는 하강시킬 수 있다. 전환 블록(352)은 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 전기적으로 연결시키거나 분리시킬 수 있으며, 전환 블록(352)의 내부에 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 전기적으로 연결시킬 수 있는 전기 선이 배치될 수도 있고, 전환 블록(352)이 높은 전도성을 갖는 물질로 구성될 수 있다. 전환 모듈(350)은 전극 부재(320) 및 이온 차단 부재(340)의 상부면 주변의 둘레를 따라 복수개(예: 6,8 개) 배치될 수 있다. 또는, 전환 모듈(350)의 전환 블록(352)은 링 형태를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the switching module 350 includes a switching block 352 formed to contact the electrode member 320 and the ion blocking member 340, and a switching block 352 that raises or lowers the switching block 352. It may include a lifting and lowering drive member 354. Referring to FIG. 2, the switching block 352 can be driven upward or downward by the lifting drive member 354. The lifting drive member 354 may raise or lower the transition block 352 using methods such as cylinders, linear motors, or ball-screws. The switching block 352 can electrically connect or separate the electrode member 320 and the ion blocking member 340, and the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are installed inside the switching block 352. An electrical line that can be electrically connected may be disposed, and the switching block 352 may be made of a material with high conductivity. A plurality of switching modules 350 (eg, 6 or 8) may be arranged along the circumference of the upper surface of the electrode member 320 and the ion blocking member 340. Alternatively, the switching block 352 of the switching module 350 may have a ring shape.

본 발명의 실시예에 따르면, 전환 블록(352)이 하강하여 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)에 접촉함으로써 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)는 전기적으로 연결되고, 전환 블록(352)이 상승하여 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)로부터 분리되면 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)는 전기적으로 분리될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the switching block 352 descends and contacts the electrode member 320 and the ion blocking member 340, so that the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are electrically connected, and the switching block 352 is lowered and contacts the electrode member 320 and the ion blocking member 340. When the block 352 rises and is separated from the electrode member 320 and the ion blocking member 340, the electrode member 320 and the ion blocking member 340 may be electrically separated.

도 3을 참고하면, 전환 블록(352)이 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)로부터 상승하면 전환 블록(352)이 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)에 접촉하지 않은 상태가 되고, 이 경우 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)는 서로 전기적으로 연결되지 않는다. 또한, 도 4와 같이 전환 블록(352)이 하강하면 전환 블록(352)이 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)에 접촉한 상태가 되고, 이 경우 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)는 서로 전기적으로 연결된다. Referring to FIG. 3, when the switching block 352 rises from the electrode member 320 and the ion blocking member 340, the switching block 352 is not in contact with the electrode member 320 and the ion blocking member 340. , and in this case, the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are not electrically connected to each other. In addition, when the switching block 352 is lowered as shown in FIG. 4, the switching block 352 is in contact with the electrode member 320 and the ion blocking member 340. In this case, the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are in contact with each other. (340) are electrically connected to each other.

본 발명의 실시예에 따르면, 전환 모듈(350)에 의해 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)가 전기적으로 분리되면 상부 처리 공간(Z1)에 플라즈마가 형성된다. 도 3을 참고하면, 전환 모듈(350)에 의해 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)가 전기적으로 분리된 상태에서 전원(310)으로부터 전극 부재(320)로 전력이 공급되면 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340) 사이에 전위차가 발생한다. 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340) 사이에 전위차가 발생한 상태에서 처리 가스가 상부 처리 공간(Z1)으로 공급되면 상부 처리 공간(Z1)에서 플라즈마가 발생하고 플라즈마로 인해 라디칼 성분과 이온 성분이 상부 처리 공간(Z1)에 존재한다. According to an embodiment of the present invention, when the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are electrically separated by the switching module 350, plasma is formed in the upper processing space (Z1). Referring to FIG. 3, when power is supplied from the power source 310 to the electrode member 320 while the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are electrically separated by the switching module 350, the electrode member ( A potential difference occurs between 320) and the ion blocking member 340. When processing gas is supplied to the upper processing space (Z1) with a potential difference between the electrode member 320 and the ion blocking member 340, plasma is generated in the upper processing space (Z1), and radical components and ionic components are generated due to the plasma. This exists in the upper processing space (Z1).

본 발명의 실시예에 따르면, 상부 처리 공간(Z1)에서 라디칼 성분이 이온 차단 부재(340)의 관통 구멍(h)을 통해 하부 처리 공간(Z2)으로 제공되며, 라디칼 성분에 의해 기판(W)의 표면 처리가 수행된다. 기판(W)의 표면 처리는 금속 패드가 형성된 기판(W)의 표면이 친수성을 갖도록 함으로써 기판(W)에 금속 패드가 형성된 다른 기판이 접합될 수 있도록 처리하는 공정이다. 즉, 라디칼 성분을 사용한 기판(W)의 표면 처리를 수행할 수 있다. 이는 이온 성분을 사용한 기판(W)의 표면 처리를 수행할 경우 구리(Cu)와 같은 금속성 물질에 대한 스퍼터링(sputtering)이 발생하여 오염 물질이 발생하는 경우와 비교하여 구리(Cu)와 같은 금속성 물질에 의한 오염을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. According to an embodiment of the present invention, radical components are provided from the upper processing space (Z1) to the lower processing space (Z2) through the through hole (h) of the ion blocking member 340, and the radical components are used to form the substrate (W). surface treatment is performed. Surface treatment of the substrate W is a process of treating the surface of the substrate W on which the metal pad is formed to have hydrophilicity so that another substrate on which the metal pad is formed can be bonded to the substrate W. That is, surface treatment of the substrate W using a radical component can be performed. This is compared to the case where contaminants are generated due to sputtering of metallic substances such as copper (Cu) when surface treatment of the substrate (W) using ionic components is performed. It has the advantage of reducing pollution caused by .

한편, 전환 모듈(350)에 의해 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)가 전기적으로 연결되면 하부 처리 공간(Z2)에 플라즈마가 형성된다. 도 4를 참고하면, 전환 블록(352)이 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)에 접촉함으로써 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)가 전기적으로 연결되면 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)에 모두 전력이 인가되며, 이온 차단 부재(340) 또한 상부 전극으로서 기능한다. 이 경우, 상부 처리 공간(Z1)에는 플라즈마가 형성되지 않고 하부 처리 공간(Z2)에 플라즈마가 형성될 수 있다. 즉, 전환 모듈(350)에 의해 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)가 전기적으로 연결되면 하부 처리 공간(Z2)에 플라즈마가 형성될 수 있다. 이때, 하부 처리 공간(Z2)에는 처리 가스가 유동하면 플라즈마에 의해 라디칼 성분과 이온 성분이 함께 존재하게 된다. Meanwhile, when the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are electrically connected by the conversion module 350, plasma is formed in the lower processing space Z2. Referring to FIG. 4, when the switching block 352 contacts the electrode member 320 and the ion blocking member 340 and the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are electrically connected, the electrode member 320 and Power is applied to all of the ion blocking members 340, and the ion blocking members 340 also function as an upper electrode. In this case, plasma may not be formed in the upper processing space Z1 but may be formed in the lower processing space Z2. That is, when the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are electrically connected by the conversion module 350, plasma may be formed in the lower processing space Z2. At this time, when the processing gas flows in the lower processing space Z2, radical components and ionic components exist together due to plasma.

본 발명의 실시예에 따르면, 하부 처리 공간(Z2)에서 이온 성분 및 라디칼 성분에 의해 처리 공간(PZ)을 형성하는 처리 챔버(10)의 내부에 대한 세정 처리가 수행될 수 있다. 라디칼 성분과 비교하여, 이온 성분은 처리 챔버(10)의 내부 공간에 남아있는 이물질을 제거하는데 유리하기 때문에 플라즈마에 의해 생성된 이온 성분을 사용하여 처리 챔버(10)에 대한 세정 공정을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a cleaning treatment may be performed on the interior of the processing chamber 10 forming the processing space PZ by ionic components and radical components in the lower processing space Z2. Compared to the radical component, the ionic component is advantageous in removing foreign substances remaining in the internal space of the processing chamber 10, so a cleaning process for the processing chamber 10 can be performed using the ionic component generated by plasma. there is.

상술한 바와 같이, 전환 모듈(350)을 사용하여 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)의 전기적 연결 여부를 제어함으로써, 공정 단계에 따라 라디칼 성분만을 이용한 기판 표면 처리 공정과 이온 성분을 이용한 챔버 세정 공정을 수행할 수 있으며, 그리하여 플라즈마 처리 장치(1)의 구성을 단순화하면서 동시에 표면 처리 및 세정 처리를 함께 수행할 수 있다. As described above, by using the switching module 350 to control whether the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are electrically connected, depending on the process stage, a substrate surface treatment process using only radical components and a substrate surface treatment process using only ionic components are performed. A chamber cleaning process can be performed, thereby simplifying the configuration of the plasma processing device 1 and simultaneously performing surface treatment and cleaning treatment.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 생성 모듈(30)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5의 동작은 도 2 내지 4를 참고하여 설명한 플라즈마 생성 모듈(30)에 의해 실행될 수 있다. 플라즈마 처리 장치(1)에서 처리 공간(PZ)에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 생성 모듈(30)의 동작 방법(S500)은, 전환 모듈(350)이 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 전기적으로 분리시킨 상태에서 라디칼 성분을 이용하여 기판(W)에 대한 표면 처리를 수행하는 기판 표면 처리 단계(S510)와, 전환 모듈(350)이 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 전기적으로 연결시킨 상태에서 이온 성분 및 라디칼 성분을 이용하여 처리 공간(PZ)을 형성하는 처리 챔버(10)를 세정하는 챔버 세정 단계(S520)를 포함한다. Figure 5 is a flowchart showing a method of operating the plasma generation module 30 according to the present invention. The operation of FIG. 5 may be performed by the plasma generation module 30 described with reference to FIGS. 2 to 4. The operating method (S500) of the plasma generation module 30 for forming plasma in the processing space (PZ) in the plasma processing apparatus 1 is that the conversion module 350 uses the electrode member 320 and the ion blocking member 340. A substrate surface treatment step (S510) of performing surface treatment on the substrate W using a radical component while electrically separated, and the conversion module 350 uses the electrode member 320 and the ion blocking member 340. It includes a chamber cleaning step (S520) of cleaning the processing chamber 10 forming the processing space (PZ) using ionic components and radical components while electrically connected.

본 발명의 실시예에 따르면, 전환 모듈(350)은 전극 부재(320) 및 이온 차단 부재(340)에 접촉할 수 있도록 형성된 전환 블록(352)을 상승 또는 하강시킴으로써 전극 부재(320) 및 이온 차단 부재(340)를 전기적으로 연결시키거나 분리시킬 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 전환 모듈(350)은 전환 블록(352) 및 승강 구동 부재(354)를 포함하여 구성되며, 전환 블록(352)의 상승 및 하강을 통해 전극 부재(320) 및 이온 차단 부재(340)를 전기적으로 연결시키거나 분리시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the switching module 350 blocks the electrode member 320 and the ion blocking member 340 by raising or lowering the switching block 352 formed to contact the electrode member 320 and the ion blocking member 340. The members 340 can be electrically connected or separated. As shown in FIGS. 2 to 4, the switching module 350 includes a switching block 352 and a lifting and lowering drive member 354, and the electrode member 320 is moved up and down through the lifting and lowering of the switching block 352. ) and the ion blocking member 340 can be electrically connected or separated.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판 표면 처리 단계(S510)는, 전환 모듈(350)이 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 전기적으로 분리시킨 상태에서 전극 부재(320)에 전압을 인가하는 전압 인가 단계와, 상부 처리 공간(Z1)에 처리 가스를 공급함으로써 상부 처리 공간(Z1)에 플라즈마를 형성하는 상부 플라즈마 형성 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the substrate surface treatment step (S510), the switching module 350 applies a voltage to the electrode member 320 in a state in which the electrode member 320 and the ion blocking member 340 are electrically separated. It may include a voltage application step and an upper plasma forming step of forming plasma in the upper processing space (Z1) by supplying a processing gas to the upper processing space (Z1).

기판 표면 처리 단계(S510)에서, 상부 처리 공간(Z1)에서 라디칼 성분이 이온 차단 부재(340)의 관통 구멍(h)을 통해 하부 처리 공간(Z2)으로 제공되며, 라디칼 성분에 의해 기판(W)의 표면 처리가 수행될 수 있다. In the substrate surface treatment step (S510), radical components are provided from the upper processing space (Z1) to the lower processing space (Z2) through the through hole (h) of the ion blocking member 340, and the radical components are used to provide the substrate (W ) surface treatment can be performed.

기판(W)의 표면 처리는 금속 패드가 형성된 기판(W)의 표면이 친수성을 갖도록 함으로써 기판(W)에 금속 패드가 형성된 다른 기판이 접합될 수 있도록 처리하는 공정이다. 즉, 라디칼 성분을 사용한 기판(W)의 표면 처리를 수행할 수 있다. 이는 이온 성분을 사용한 기판(W)의 표면 처리를 수행할 경우 구리(Cu)와 같은 금속성 물질에 대한 스퍼터링(sputtering)이 발생하여 오염 물질이 발생하는 경우와 비교하여 구리(Cu)와 같은 금속성 물질에 의한 오염을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. Surface treatment of the substrate W is a process of treating the surface of the substrate W on which the metal pad is formed to have hydrophilicity so that another substrate on which the metal pad is formed can be bonded to the substrate W. That is, surface treatment of the substrate W using a radical component can be performed. This is compared to the case where contaminants are generated due to sputtering of metallic substances such as copper (Cu) when surface treatment of the substrate (W) using ionic components is performed. It has the advantage of reducing pollution caused by .

본 발명의 실시예에 따르면, 챔버 세정 단계(S520)는, 전환 모듈(350)이 전극 부재(320)와 이온 차단 부재(340)를 전기적으로 연결시킨 상태에서 전극 부재(320)에 전압을 인가하는 전압 인가 단계와, 상부 처리 공간(Z1)에 처리 가스를 공급하고 처리 가스가 이온 차단 부재(340)를 통과하여 하부 처리 공간(Z2)으로 유동하도록 함으로써 하부 처리 공간(Z2)에 플라즈마를 형성하는 하부 플라즈마 형성 단계를 포함할 수 있다. 이때, 하부 처리 공간(Z2)에는 처리 가스가 유동하면 플라즈마에 의해 라디칼 성분과 이온 성분이 함께 존재하게 된다. According to an embodiment of the present invention, in the chamber cleaning step (S520), voltage is applied to the electrode member 320 in a state in which the switching module 350 electrically connects the electrode member 320 and the ion blocking member 340. In the voltage application step, supplying the processing gas to the upper processing space (Z1) and allowing the processing gas to pass through the ion blocking member 340 and flow to the lower processing space (Z2) to form plasma in the lower processing space (Z2) It may include a lower plasma forming step. At this time, when the processing gas flows in the lower processing space Z2, radical components and ionic components exist together due to plasma.

본 발명의 실시예에 따르면, 하부 처리 공간(Z2)에서 이온 성분 및 라디칼 성분에 의해 처리 공간(PZ)을 형성하는 처리 챔버(10)의 내부에 대한 세정 처리가 수행될 수 있다. 라디칼 성분과 비교하여, 이온 성분은 처리 챔버(10)의 내부 공간에 남아있는 이물질을 제거하는데 유리하기 때문에 플라즈마에 의해 생성된 이온 성분을 사용하여 처리 챔버(10)에 대한 세정 공정을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a cleaning treatment may be performed on the interior of the processing chamber 10 forming the processing space PZ by ionic components and radical components in the lower processing space Z2. Compared to the radical component, the ionic component is advantageous in removing foreign substances remaining in the internal space of the processing chamber 10, so a cleaning process for the processing chamber 10 can be performed using the ionic component generated by plasma. there is.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판(W)이 처리 챔버(10)에 투입되면 기판 표면 처리 단계(S510)가 수행되고, 기판 표면 처리 단계(S510)가 완료되고 기판(W)이 처리 챔버(10)로부터 배출되면 챔버 세정 단계(S520)가 수행되며, 챔버 세정 단계(S520)가 종료되면 다음 기판(W)이 처리 챔버(10)로 투입되어 기판 표면 처리 단계(S510)가 수행 될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the substrate W is input into the processing chamber 10, the substrate surface treatment step (S510) is performed, the substrate surface treatment step (S510) is completed, and the substrate W is placed in the processing chamber (S510). 10), a chamber cleaning step (S520) is performed, and when the chamber cleaning step (S520) is completed, the next substrate (W) is input into the processing chamber 10 and a substrate surface treatment step (S510) can be performed. .

도 6은 플라즈마를 사용하여 표면 처리된 기판(W)의 접합 과정을 도시한다. 기판(W) 상에는 다른 기판(W)과의 전기적 연결을 위한 금속 패드가 형성되며, 도 6의 (a)에서 플라즈마를 사용하여 기판(W)의 표면 처리가 수행된다. 도 6의 (b)와 같이 기판(W)의 표면이 친수화되면 도 6의 (c)와 같이 기판(W)이 서로 접합되고 도 6의 (d)와 같이 공유 결합에 따른 탈수 반응이 일어날 수 있다. Figure 6 shows the bonding process of a substrate W surface-treated using plasma. A metal pad is formed on the substrate W for electrical connection with another substrate W, and surface treatment of the substrate W is performed using plasma in Figure 6 (a). When the surface of the substrate (W) becomes hydrophilic as shown in (b) of Figure 6, the substrates (W) are bonded to each other as shown in (c) of Figure 6, and a dehydration reaction due to covalent bonding may occur as shown in (d) of Figure 6. there is.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다. This embodiment and the drawings attached to this specification only clearly show a part of the technical idea included in the present invention, and those skilled in the art can easily infer within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention. It will be apparent that all possible modifications and specific embodiments are included in the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all things that are equivalent or equivalent to the scope of the claims will be said to fall within the scope of the spirit of the present invention. .

1: 플라즈마 처리 장치
10: 처리 챔버
20: 척
30: 플라즈마 생성 모듈
310: 전원
320: 전극 부재
330: 지지 부재
340: 이온 차단 부재
350: 전환 모듈
352: 전환 블록
354: 승강 구동 부재1: Plasma processing device
10: Processing chamber
20: Chuck
30: Plasma generation module
310: power
320: Electrode member
330: support member
340: Ion blocking member
350: Conversion module
352: Transition block
354: Lifting drive member

Claims (20)

플라즈마 처리 장치에서 처리 공간에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 생성 모듈에 있어서,
상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 공급하는 전원;
상기 전원에 전기적으로 연결된 전극 부재;
상기 전극 부재의 하부를 지지하는 지지 부재;
상기 지지 부재의 하부에 결합되어 상기 처리 공간을 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구획하며, 상기 상부 처리 공간에서 이온 성분을 차단하고 라디칼 성분을 선택적으로 상기 하부 처리 공간으로 통과시키는 관통 구멍들이 형성된 이온 차단 부재; 및
상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 서로 전기적으로 연결하거나 분리하도록 구성된 전환 모듈;을 포함하는,
플라즈마 생성 모듈.
In the plasma generation module for forming plasma in the processing space in the plasma processing device,
a power source that supplies power to form the plasma;
an electrode member electrically connected to the power source;
a support member supporting a lower portion of the electrode member;
It is coupled to the lower part of the support member to divide the processing space into an upper processing space and a lower processing space, and through holes are formed to block ion components in the upper processing space and selectively pass radical components to the lower processing space. absence of blocking; and
Containing a switching module configured to electrically connect or separate the electrode member and the ion blocking member from each other.
Plasma generation module.
 제1항에 있어서,
상기 전환 모듈은,
상기 전극 부재 및 상기 이온 차단 부재에 접촉할 수 있도록 형성된 전환 블록; 및
상기 전환 블록을 상승 또는 하강시키는 승강 구동 부재;를 포함하는,
플라즈마 생성 모듈.
According to paragraph 1,
The conversion module is,
a switching block formed to contact the electrode member and the ion blocking member; and
Including, a lifting and lowering drive member that raises or lowers the switching block.
Plasma generation module.
 제2항에 있어서,
상기 전환 블록이 하강하여 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재에 접촉함으로써 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재는 전기적으로 연결되고,
상기 전환 블록이 상승하여 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재로부터 분리되면 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재는 전기적으로 분리되는,
플라즈마 생성 모듈.
According to paragraph 2,
When the switching block descends and contacts the electrode member and the ion blocking member, the electrode member and the ion blocking member are electrically connected,
When the switching block rises and separates from the electrode member and the ion blocking member, the electrode member and the ion blocking member are electrically separated.
Plasma generation module.
 제1항에 있어서,
상기 전환 모듈에 의해 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재가 전기적으로 연결되면 상기 하부 처리 공간에 플라즈마가 형성되는,
플라즈마 생성 모듈.
According to paragraph 1,
When the electrode member and the ion blocking member are electrically connected by the conversion module, plasma is formed in the lower processing space,
Plasma generation module.
 제4항에 있어서,
상기 하부 처리 공간에서 상기 이온 성분 및 상기 라디칼 성분에 의해 상기 처리 공간을 형성하는 처리 챔버의 내부에 대한 세정 처리가 수행되는,
플라즈마 생성 모듈.
According to paragraph 4,
A cleaning process is performed on the interior of the processing chamber forming the processing space by the ionic component and the radical component in the lower processing space,
Plasma generation module.
 제1항에 있어서,
상기 전환 모듈에 의해 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재가 전기적으로 분리되면 상기 상부 처리 공간에 플라즈마가 형성되는,
플라즈마 생성 모듈.
According to paragraph 1,
When the electrode member and the ion blocking member are electrically separated by the conversion module, plasma is formed in the upper processing space,
Plasma generation module.
 제6항에 있어서,
상기 상부 처리 공간에서 상기 라디칼 성분이 상기 이온 차단 부재의 관통 구멍을 통해 상기 하부 처리 공간으로 제공되며,
상기 라디칼 성분에 의해 기판의 표면 처리가 수행되는,
플라즈마 생성 모듈.
According to clause 6,
The radical component is provided from the upper processing space to the lower processing space through a through hole of the ion blocking member,
Surface treatment of the substrate is performed by the radical component,
Plasma generation module.
 제7항에 있어서,
상기 기판의 표면 처리는,
금속 패드가 형성된 상기 기판의 표면이 친수성을 갖도록 함으로써 상기 기판에 금속 패드가 형성된 다른 기판이 접합될 수 있도록 처리하는 공정인,
플라즈마 생성 모듈.
In clause 7,
The surface treatment of the substrate is,
A process of treating the surface of the substrate on which the metal pad is formed to be hydrophilic so that another substrate on which the metal pad is formed can be bonded to the substrate,
Plasma generation module.
 플라즈마 처리 장치에서 처리 공간에 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 생성 모듈의 동작 방법에 있어서,
상기 플라즈마 생성 모듈은,
상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 생성하는 전원;
상기 전원에 전기적으로 연결된 전극 부재;
상기 전극 부재의 하부를 지지하는 지지 부재;
상기 지지 부재의 하부에 결합되어 상기 처리 공간을 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구획하며, 상기 상부 처리 공간에서 이온 성분을 차단하고 라디칼 성분을 선택적으로 상기 하부 처리 공간으로 통과시키는 관통 구멍들이 형성된 이온 차단 부재; 및
상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 서로 전기적으로 연결하거나 분리하도록 구성된 전환 모듈;을 포함하고,
상기 플라즈마 생성 모듈의 동작 방법은,
상기 전환 모듈이 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 분리시킨 상태에서 상기 라디칼 성분을 이용하여 기판에 대한 표면 처리를 수행하는 기판 표면 처리 단계; 및
상기 전환 모듈이 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 연결시킨 상태에서 상기 이온 성분 및 상기 라디칼 성분을 이용하여 상기 처리 공간을 형성하는 처리 챔버를 세정하는 챔버 세정 단계;를 포함하는,
플라즈마 생성 모듈의 동작 방법.
In a method of operating a plasma generation module for forming plasma in a processing space in a plasma processing device,
The plasma generation module,
a power source that generates power to form the plasma;
an electrode member electrically connected to the power source;
a support member supporting a lower portion of the electrode member;
It is coupled to the lower part of the support member to divide the processing space into an upper processing space and a lower processing space, and through holes are formed to block ion components in the upper processing space and selectively pass radical components to the lower processing space. absence of blocking; and
It includes a switching module configured to electrically connect or separate the electrode member and the ion blocking member from each other,
The operating method of the plasma generation module is,
A substrate surface treatment step of performing surface treatment on the substrate using the radical component while the switching module electrically separates the electrode member and the ion blocking member; and
A chamber cleaning step of cleaning the processing chamber forming the processing space using the ionic component and the radical component while the conversion module electrically connects the electrode member and the ion blocking member.
How the plasma generation module operates.
 제9항에 있어서,
상기 전환 모듈은 상기 전극 부재 및 상기 이온 차단 부재에 접촉할 수 있도록 형성된 전환 블록을 상승 또는 하강시킴으로써 상기 전극 부재 및 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 연결시키거나 분리시키는,
플라즈마 생성 모듈의 동작 방법.
According to clause 9,
The switching module electrically connects or separates the electrode member and the ion blocking member by raising or lowering a switching block formed to contact the electrode member and the ion blocking member.
How the plasma generation module operates.
 제9항에 있어서,
상기 기판 표면 처리 단계는,
상기 전환 모듈이 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 분리시킨 상태에서 상기 전극 부재에 전압을 인가하는 전압 인가 단계; 및
상기 상부 처리 공간에 처리 가스를 공급함으로써 상기 상부 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 상부 플라즈마 형성 단계를 포함하는,
플라즈마 생성 모듈의 동작 방법.
According to clause 9,
The substrate surface treatment step is,
A voltage application step of applying a voltage to the electrode member in a state where the switching module electrically separates the electrode member and the ion blocking member; and
Comprising an upper plasma forming step of forming plasma in the upper processing space by supplying a processing gas to the upper processing space,
How the plasma generation module operates.
 제11항에 있어서,
상기 상부 처리 공간에서 상기 라디칼 성분이 상기 이온 차단 부재의 관통 구멍을 통해 상기 하부 처리 공간으로 제공되며,
상기 라디칼 성분에 의해 기판의 표면 처리가 수행되는,
플라즈마 생성 모듈의 동작 방법.
According to clause 11,
The radical component is provided from the upper processing space to the lower processing space through a through hole of the ion blocking member,
Surface treatment of the substrate is performed by the radical component,
How the plasma generation module operates.
 제12항에 있어서,
상기 기판의 표면 처리는, 금속 패드가 형성된 상기 기판의 표면이 친수성을 갖도록 함으로써 상기 기판에 금속 패드가 형성된 다른 기판이 접합될 수 있도록 처리하는 공정인,
플라즈마 생성 모듈의 동작 방법.
According to clause 12,
The surface treatment of the substrate is a process of treating the surface of the substrate on which the metal pad is formed so that it is hydrophilic so that another substrate on which the metal pad is formed can be bonded to the substrate.
How the plasma generation module operates.
 제9항에 있어서,
상기 챔버 세정 단계는,
상기 전환 모듈이 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 전기적으로 연결시킨 상태에서 상기 전극 부재에 전압을 인가하는 전압 인가 단계; 및
상기 상부 처리 공간에 처리 가스를 공급하고 상기 처리 가스가 상기 이온 차단 부재를 통과하여 상기 하부 처리 공간으로 유동하도록 함으로써 상기 하부 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 하부 플라즈마 형성 단계를 포함하는,
플라즈마 생성 모듈의 동작 방법.
According to clause 9,
The chamber cleaning step is,
A voltage application step of applying a voltage to the electrode member while the switching module electrically connects the electrode member and the ion blocking member; and
Comprising a lower plasma forming step of forming plasma in the lower processing space by supplying a processing gas to the upper processing space and allowing the processing gas to pass through the ion blocking member and flow into the lower processing space,
How the plasma generation module operates.
 제9항에 있어서,
상기 기판이 상기 처리 챔버에 투입되면 상기 기판 표면 처리 단계가 수행되고,
상기 기판 표면 처리 단계가 완료되고 상기 기판이 상기 처리 챔버로부터 배출되면 상기 챔버 세정 단계가 수행되며,
상기 챔버 세정 단계가 종료되면 다음 기판이 상기 처리 챔버로 투입되어 상기 기판 표면 처리 단계가 수행되는,
플라즈마 생성 모듈의 동작 방법.
According to clause 9,
When the substrate is input into the processing chamber, the substrate surface treatment step is performed,
When the substrate surface treatment step is completed and the substrate is discharged from the processing chamber, the chamber cleaning step is performed,
When the chamber cleaning step is completed, the next substrate is input into the processing chamber and the substrate surface treatment step is performed,
How the plasma generation module operates.
 플라즈마 처리 장치에 있어서,
기판의 처리 공간을 형성하는 처리 챔버;
상기 처리 공간의 하부에 위치하며 상기 기판을 지지하는 척; 및
상기 처리 공간의 상부에 위치하며 상기 처리 공간에 플라즈마를 형성하는 플라즈마 생성 모듈;를 포함하고,
상기 플라즈마 생성 모듈은,
상기 플라즈마를 형성하기 위한 전력을 공급하는 전원;
상기 전원에 전기적으로 연결된 전극 부재;
상기 전극 부재의 하부를 지지하는 지지 부재;
상기 지지 부재의 하부에 결합되어 상기 처리 공간을 상부 처리 공간 및 하부 처리 공간으로 구획하며, 상기 상부 처리 공간에서 이온 성분을 차단하고 라디칼 성분을 선택적으로 상기 하부 처리 공간으로 통과시키는 관통 구멍들이 형성된 이온 차단 부재; 및
상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재를 서로 전기적으로 연결하거나 분리하도록 구성된 전환 모듈;을 포함하는,
플라즈마 처리 장치.
In the plasma processing device,
a processing chamber forming a processing space for a substrate;
a chuck located below the processing space and supporting the substrate; and
It includes a plasma generation module located above the processing space and forming plasma in the processing space,
The plasma generation module,
a power source that supplies power to form the plasma;
an electrode member electrically connected to the power source;
a support member supporting a lower portion of the electrode member;
It is coupled to the lower part of the support member to divide the processing space into an upper processing space and a lower processing space, and through holes are formed to block ion components in the upper processing space and selectively pass radical components to the lower processing space. absence of blocking; and
Containing a switching module configured to electrically connect or separate the electrode member and the ion blocking member from each other.
Plasma processing device.
 제16항에 있어서,
상기 전환 모듈은,
상기 전극 부재 및 상기 이온 차단 부재에 접촉할 수 있도록 형성된 전환 블록; 및
상기 전환 블록을 상승 또는 하강시키는 승강 구동 부재;를 포함하는,
플라즈마 처리 장치.
According to clause 16,
The conversion module is,
a switching block formed to contact the electrode member and the ion blocking member; and
Including, a lifting and lowering drive member that raises or lowers the switching block.
Plasma processing device.
 제17항에 있어서,
상기 전환 블록이 하강하여 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재에 접촉함으로써 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재는 전기적으로 연결되고,
상기 전환 블록이 상승하여 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재로부터 분리되면 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재는 전기적으로 분리되는,
플라즈마 처리 장치.
According to clause 17,
When the switching block descends and contacts the electrode member and the ion blocking member, the electrode member and the ion blocking member are electrically connected,
When the switching block rises and separates from the electrode member and the ion blocking member, the electrode member and the ion blocking member are electrically separated.
Plasma processing device.
 제16항에 있어서,
상기 전환 모듈에 의해 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재가 전기적으로 연결되면 상기 하부 처리 공간에 플라즈마가 형성되고,
상기 하부 처리 공간에서 상기 이온 성분 및 상기 라디칼 성분에 의해 상기 처리 챔버의 내부에 대한 세정 처리가 수행되는,
플라즈마 처리 장치.
According to clause 16,
When the electrode member and the ion blocking member are electrically connected by the conversion module, plasma is formed in the lower processing space,
A cleaning process is performed on the interior of the processing chamber by the ionic component and the radical component in the lower processing space,
Plasma processing device.
 제16항에 있어서,
상기 전환 모듈에 의해 상기 전극 부재와 상기 이온 차단 부재가 전기적으로 분리되면 상기 상부 처리 공간에 플라즈마가 형성되고,
상기 상부 처리 공간에서 상기 라디칼 성분이 상기 이온 차단 부재의 관통 구멍을 통해 상기 하부 처리 공간으로 제공되고,
상기 라디칼 성분에 의해 기판의 표면 처리가 수행되고,
상기 기판의 표면 처리는,
금속 패드가 형성된 상기 기판의 표면이 친수성을 갖도록 함으로써 상기 기판에 금속 패드가 형성된 다른 기판이 접합될 수 있도록 처리하는 공정인,
플라즈마 처리 장치.
According to clause 16,
When the electrode member and the ion blocking member are electrically separated by the switching module, plasma is formed in the upper processing space,
The radical component is provided from the upper processing space to the lower processing space through a through hole of the ion blocking member,
Surface treatment of the substrate is performed by the radical component,
The surface treatment of the substrate is,
A process of treating the surface of the substrate on which the metal pad is formed to be hydrophilic so that another substrate on which the metal pad is formed can be bonded to the substrate,
Plasma processing device.
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