KR100633167B1 - Apparatus for treating substrate and method of treating substrate - Google Patents

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KR100633167B1 KR1020050092959A KR20050092959A KR100633167B1 KR 100633167 B1 KR100633167 B1 KR 100633167B1 KR 1020050092959 A KR1020050092959 A KR 1020050092959A KR 20050092959 A KR20050092959 A KR 20050092959A KR 100633167 B1 KR100633167 B1 KR 100633167B1
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이영희
이진석
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Abstract

A substrate processing apparatus and a substrate processing method are provided to simplify the structure of the substrate processing apparatus itself and to reduce the dielectric breakdown of an insulating layer. A substrate processing apparatus includes a substrate loading unit(21), first and second plasma spaces(31,32) on the substrate loading unit, a first extracting electrode, a second extracting electrode and a vacuum chamber. The first extracting electrode(41) is installed between the first and second plasma spaces in order to extract selectively one out of a positive ion and an electron from second predetermined plasma of the second plasma space. The second extracting electrode(51) is installed between the first plasma space and the substrate loading unit in order to extract the positive ion and electron from first predetermined plasma of the first plasma space. The vacuum chamber(10) is used for storing the substrate loading unit, the first plasma space and the second plasma space.

Description

기판처리장치와 기판처리방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD OF TREATING SUBSTRATE}Substrate processing apparatus and substrate processing method {APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD OF TREATING SUBSTRATE}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이고,2 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이고,3 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *Explanation of Signs of Major Parts of Drawings

10 : 진공 챔버 11 : 반응가스 공급부10: vacuum chamber 11: reaction gas supply unit

12 : 배기구 21 : 기판 안착부12 exhaust port 21 substrate mounting portion

31 : 제1플라즈마 공간 32 : 제2플라즈마 공간31: first plasma space 32: second plasma space

33 : 처리 공간 41 : 제1추출전극33: processing space 41: first extraction electrode

51 : 제2추출전극 61 : 제1코일51: second extraction electrode 61: first coil

62 : 제1전원공급부 71 : 제2코일62: first power supply 71: second coil

72 : 제2전원공급부 100 : 처리대상 기판72: second power supply unit 100: substrate to be processed

본 발명은 기판처리장치와 기판처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 직렬로 연결된 복수의 플라즈마 공간으로부터 양이온과 전자를 추출하는 기판처리장치와 이를 이용한 기판처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method, and more particularly, to a substrate processing apparatus for extracting cations and electrons from a plurality of plasma spaces connected in series and a substrate processing method using the same.

반도체 웨이퍼 또는 각종 표시장치의 기판은(이하 '기판'이라 함) 기판 상에 박막을 형성하고 부분적으로 그 박막을 식각하는 등의 기판처리공정을 반복수행함으로써 제조할 수 있다. 이 중 절연막을 식각하는 공정에는 플라즈마로부터 추출된 방향성을 가지는 이온 빔이 많이 사용되고 있다. 플라즈마를 이용하는 공정은 이방성 식각 특성과 높은 식각율 등 많은 장점을 가지고 있다.A substrate of a semiconductor wafer or various display devices (hereinafter referred to as a substrate) can be manufactured by repeatedly performing a substrate processing process such as forming a thin film on a substrate and partially etching the thin film. Among them, an ion beam having a directionality extracted from plasma is used in the process of etching the insulating film. The process using plasma has many advantages such as anisotropic etching characteristics and high etching rate.

이온 빔을 이용하는 방법에서는 이온이 가지는 전기적 특성을 이용하여 포텐셜의 차를 이용해 방향성을 가지는 빔을 형성한다. 이렇게 형성된 빔은 방향성을 유지하면서 절연막으로 입사되고 절연막을 식각하게 된다.In the method using an ion beam, a beam having a directionality is formed by using a potential difference by using electrical characteristics of ions. The beam thus formed is incident on the insulating film while maintaining the directivity to etch the insulating film.

그러나 절연막에는 전류 통로(current path)가 형성되어 있지 않기 때문에 입사되는 이온의 전하는 절연막에 축적된다(charge-up). 이렇게 축적된 전하는 절연파괴 등의 문제를 일으켜 기판을 손상시키고, 언더 컷(under-cut) 등 식각불량을 야기한다.However, since no current path is formed in the insulating film, charges of incident ions are charged in the insulating film. The charge thus accumulated causes problems such as dielectric breakdown, damaging the substrate, and causing etch defects such as under-cuts.

이러한 문제를 해결하기 위해 이온 빔을 중성빔(neutral beam)으로 변환하거나 기판에 축적된 전하와 반대 극성의 전하를 공급하여 전하를 보상(charge-compensation)해주는 방법 등이 사용된다. In order to solve this problem, a method of converting an ion beam into a neutral beam or supplying charges having a polarity opposite to that accumulated in a substrate to charge-compensation is used.

이를 자세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail as follows.

이온 빔을 중성빔으로 변환하는 방법 중 하나는 별도의 전자총(electron gun) 또는 전자추출 장치에서 전자를 추출하여 양이온 빔의 진행방향에 전자를 입사하는 것이다. 전자와 양이온의 충돌로 에너지 이동이 발생하고 양이온은 중성화된다. 양이온은 상대적으로 질량이 작은 전자와 충돌하기 때문에 진행방향이 바뀌지 않는다.One method of converting an ion beam into a neutral beam is to extract electrons from a separate electron gun or an electron extraction device and inject the electrons in the traveling direction of the cation beam. The collision of electrons and cations produces energy transfer and the cations are neutralized. Since the cation collides with the relatively small mass of electrons, the direction of travel remains unchanged.

이온 빔을 중성빔으로 변환하는 다른 방법은 이온 빔을 중성화 장치(neutralizer)에 통과시켜 중성화시키는 것이다. 방향성을 가지는 이온 빔은 중성화 장치의 반사판(reflector)과 작은 입사각으로 충돌하고 동일한 각도로 반사된다. 충돌 시에 전하의 교환(charge-exchange)이 발생하여 이온빔은 중성화되고, 반사 각도가 일정하기 때문에 방향성을 가지게 된다.Another method of converting an ion beam into a neutral beam is to neutralize the ion beam by passing it through a neutralizer. The directional ion beam collides with the reflector of the neutralizing device at a small angle of incidence and is reflected at the same angle. Charge-exchange occurs at the time of collision, causing the ion beam to be neutralized and directional because its reflection angle is constant.

반대 극성의 전하를 공급하는 방법에서는 전자총과 같은 별도의 전자공급장치를 이용해 양이온 빔이 입사되는 기판에 직접 전자를 공급한다. 양이온 빔에 의해 축적되는 양전하(positive charge)를 음극을 가지는 전자를 공급하는 상쇄시키는 방식이다.In the method of supplying the opposite polarity charge, a separate electron supply device such as an electron gun is used to supply electrons directly to the substrate to which the cation beam is incident. The positive charge accumulated by the cation beam is offset by supplying electrons having a cathode.

그러나 이러한 종래의 방법은 다음과 같은 문제가 있다.However, this conventional method has the following problems.

첫째 전자를 이용하여 양이온 빔을 중성화하는 방식에서는 이온 빔을 추출하는 장치 이외에 전자를 공급하는 장치가 별도로 필요하다. 또한 양이온 빔의 외곽에서 양이온 빔의 중심방향으로 물리적 충돌이 일어나기 때문에 양이온 빔 단면에서의 중심부의 중성화가 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있다. First, in the method of neutralizing a cation beam using electrons, a device for supplying electrons is required in addition to a device for extracting an ion beam. In addition, since the physical collision occurs in the center direction of the cation beam at the outside of the cation beam, there is a problem that neutralization of the center portion at the cation beam cross section is not smoothly performed.

둘째 반사체를 이용하는 이온빔을 중성화하는 방식에서는 물리적 충돌에 의 해 중성 입자의 에너지 감소가 발생한다. 또한 반사판은 이온 충돌에 의해 열변형, 폴리머의 증착, 아킹(arching) 등의 문제가 있을 수 있고, 반사판의 조도에 따라 방향성을 쉽게 잃어버리는 문제가 있다.Second, in the method of neutralizing the ion beam using the reflector, the energy impact of the neutral particles occurs due to the physical collision. In addition, the reflector may have problems such as thermal deformation, deposition of polymer, arcing, etc. due to ion collision, and thus, the reflector may easily lose its orientation depending on the roughness of the reflector.

셋째 반대 극성의 전하를 공급하는 방법에서는 전자총의 방향을 기판을 향하게 하거나 자기장을 이용하여 전자에 방향성을 부여하는 장치가 매우 복잡해지는 문제가 있다.In the third method of supplying charges of opposite polarity, there is a problem in that a device for directing an electron gun toward a substrate or giving a direction to electrons by using a magnetic field becomes very complicated.

본 발명의 목적은 구조가 간단하면서도 처리대상인 절연막의 절연파괴가 감소되는 기판처리장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus having a simple structure and reducing the breakdown of the insulating film to be processed.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하면서도 처리대상인 절연막의 절연파괴가 감소되는 기판처리장치를 이용해 기판을 처리하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for processing a substrate using a substrate processing apparatus having a simple structure and reducing the breakdown of the insulating film to be processed.

상기의 본 발명의 목적은 처리대상 기판이 안착되는 기판 안착부와; 상기 기판 안착부 상부에 순차적으로 마련되어 있는 제1플라즈마 공간 및 제2플라즈마 공간과; 상기 제1플라즈마 공간과 상기 제2플라즈마 공간 사이에 위치하며 상기 제2플라즈마 공간에서 생성된 플라즈마로부터 양이온과 전자 중 어느 하나를 선택적으로 추출하는 제1추출전극과; 상기 제1플라즈마 공간과 상기 기판 안착부 사이에 위치하며 상기 제1플라즈마 공간의 플라즈마로부터 양이온과 전자를 추출하는 제2추출전극과; 상기 기판 안착부, 상기 제1플라즈마 공간 및 상기 제2플라즈마 공간을 수용하는 진공챔버를 포함하는 기판 처리장치에 의해 달성될 수 있다.The above object of the present invention and the substrate mounting portion on which the substrate to be processed is mounted; A first plasma space and a second plasma space sequentially provided on the substrate seating portion; A first extraction electrode positioned between the first plasma space and the second plasma space and selectively extracting any one of cations and electrons from the plasma generated in the second plasma space; A second extraction electrode positioned between the first plasma space and the substrate mounting portion and extracting cations and electrons from the plasma of the first plasma space; It can be achieved by a substrate processing apparatus including a vacuum chamber for receiving the substrate seating portion, the first plasma space and the second plasma space.

상기 제1추출전극 및 상기 제2추출전극은 각각 서로 다른 전압이 인가되는 복수의 그리드(grid)를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the first and second extraction electrodes include a plurality of grids to which different voltages are applied.

상기 진공 챔버의 외부에 위치하며 상기 제1플라즈마 공간에 대응하는 제1코일과 상기 제2플라즈마 공간에 대응하는 제2코일을 더 포함하는 것이 바람직하다. The apparatus may further include a first coil located outside the vacuum chamber and corresponding to the first plasma space and a second coil corresponding to the second plasma space.

상기 본 발명의 다른 목적은 기판 처리 방법에 있어서, 진공 챔버 내의 기판 안착부 상에 절연막이 노출되어 있는 처리대상 기판을 안착시키는 단계와; 상기 기판 안착부 상부에 순차적으로 마련되어 있는 제1플라즈마 공간 및 제2플라즈마 공간 각각에 플라즈마를 발생시키는 단계와; 상기 제2플라즈마 공간의 플라즈마로부터 양이온과 전자 중 어느 하나를 선택적으로 추출하고, 상기 제1플라즈마 공간의 플라즈마로부터 양이온과 전자를 추출하여 상기 절연막을 식각하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법에 의하여 달성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method comprising the steps of: depositing a substrate to be processed on which a insulating film is exposed on a substrate mounting portion in a vacuum chamber; Generating a plasma in each of the first plasma space and the second plasma space sequentially provided on the substrate mounting portion; Selectively extracting any one of cations and electrons from the plasma of the second plasma space, and extracting cations and electrons from the plasma of the first plasma space to etch the insulating film. Can be.

상기 플라즈마는 유도결합 방식으로 형성되는 것이 바람직하다.The plasma is preferably formed by an inductive coupling method.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.In various embodiments, like reference numerals refer to like elements, and like reference numerals refer to like elements in the first embodiment and may be omitted in other embodiments.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

기판 처리장치(11)는 제1플라즈마 공간(31), 제2플라즈마 공간(32) 및 처리 공간(33)이 형성되어 있는 진공챔버(10), 처리대상 기판(100)이 안착되는 기판 안착부(21), 전자와 양이온을 추출하기 위한 추출전극(41, 51), 플라즈마 형성을 위 한 코일(61, 71) 및 전원공급부(62, 72)를 포함한다.The substrate processing apparatus 11 includes a vacuum chamber 10 in which a first plasma space 31, a second plasma space 32, and a processing space 33 are formed, and a substrate mounting portion on which a substrate 100 to be processed is mounted. (21), extraction electrodes (41, 51) for extracting electrons and cations, coils (61, 71) for plasma formation, and power supply (62, 72).

반응챔버(10)는 추출전극(41, 51)과 함께 기판 처리가 이루어지는 처리 공간(33), 플라즈마가 형성되는 제1플라즈마 공간(31), 제2플라즈마 공간(32)을 형성하며, 이들 공간(31, 32, 33)을 진공과 일정온도로 유지시켜 주는 기능을 수행한다. 반응챔버(10)의 상부 측면에는 플라즈마가 형성하는 반응가스가 유입되는 반응가스 공급부(11)가 마련되어 있다. 반응가스로는 CFx, Ar, O2, SF6 등이 사용될 수 있다. The reaction chamber 10 together with the extraction electrodes 41 and 51 forms a processing space 33 in which substrate processing is performed, a first plasma space 31 in which plasma is formed, and a second plasma space 32. It keeps (31, 32, 33) at vacuum and constant temperature. On the upper side of the reaction chamber 10, a reaction gas supply unit 11 through which a reaction gas formed by plasma flows is provided. As the reaction gas, CFx, Ar, O2, SF6, or the like may be used.

반응챔버(11)의 하부에는 반응 시 발생하는 부산물 등을 외부로 방출하는 배기구(12)가 설치되어 있다. 도시하지는 않았지만 반응챔버(10)는 배기구(12)에 연결된 진공펌프를 더 포함할 수 있다.The lower part of the reaction chamber 11 is provided with an exhaust port 12 for discharging the by-products generated during the reaction to the outside. Although not shown, the reaction chamber 10 may further include a vacuum pump connected to the exhaust port 12.

진공챔버(10)의 하부에는 처리대상 기판(100)이 안착되는 기판 안착부(21)가 위치하고 있다. 처리대상 기판(100)에는 식각 대상인 절연막이 노출되어 있으며, 식각되지 않을 절연막의 상부에는 감광막이 형성되어 있다.The substrate seating portion 21 on which the substrate 100 to be processed is mounted is positioned under the vacuum chamber 10. An insulating film to be etched is exposed on the substrate 100 to be processed, and a photosensitive film is formed on the insulating film that is not to be etched.

기판 안착부(21)의 상부가 양이온과 전자가 존재하는 처리 공간(33)이 되며 처리 공간(33) 상부에 제1플라즈마 공간(31)과 제2플라즈마 공간(32)이 순차적으로, 즉 직렬로 형성되어 있다. An upper portion of the substrate seating portion 21 becomes a processing space 33 in which cations and electrons are present, and the first plasma space 31 and the second plasma space 32 are sequentially formed, that is, in series, on the processing space 33. It is formed.

제1플라즈마 공간(31)과 제2플라즈마공간(32) 사이에는 제1추출전극(41)이 마련되어 있다. 제1추출전극(41)은 3개의 그리드(41a, 41b, 41c)로 이루어져 있다. 3개의 그리드(41a, 41b, 41c)는 서로 평행하게 배치되어 있다. 도시하지는 않았지만 각 그리드(41a, 41b, 41c)는 서로 독립적으로 구동되는 전원에 연결되어 있어 서로 다른 극성과 크기의 전압이 인가될 수 있다. 제1추출전극(41)은 각 그리드(41a, 41b, 41c)에 인가되는 전압을 조절하여 제2플라즈마 공간(32)의 플라즈마로부터 양이온을 추출하여 제1플라즈마 공간(31)으로 전달한다. 도시되지 않았지만 그리드(41a, 41b, 41c)에 인가되는 전류를 측정하기 위한 전류계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The first extraction electrode 41 is provided between the first plasma space 31 and the second plasma space 32. The first extraction electrode 41 is composed of three grids 41a, 41b, 41c. Three grids 41a, 41b, 41c are arranged in parallel with each other. Although not shown, the grids 41a, 41b, and 41c are connected to power sources driven independently of each other, and thus voltages having different polarities and magnitudes may be applied. The first extraction electrode 41 adjusts the voltages applied to the grids 41a, 41b, and 41c to extract cations from the plasma of the second plasma space 32 and transfer them to the first plasma space 31. Although not shown, it is preferable to further include an ammeter for measuring the current applied to the grids 41a, 41b, 41c.

제1플라즈마 공간(31)과 처리 공간(33) 사이에는 제2추출전극(51)이 마련되어 있다. 제2추출전극(51)은 2개의 그리드(51a, 51b)로 이루어져 있다. 2개의 그리드(51a, 51b)는 서로 평행하게 배치되어 있다. 도시하지는 않았지만 각 그리드(51a, 51b)는 서로 독립적으로 구동되는 전원에 연결되어 있어 서로 다른 극성과 크기의 전압이 인가될 수 있다. 제2추출전극(51)은 각 그리드(51a, 51b)에 인가되는 전압을 조절하여 제1플라즈마 공간(31)의 플라즈마로부터 양이온과 전자를 추출하여 처리 공간(33)으로 전달한다. 도시되지 않았지만 그리드(51a, 51b)에 인가되는 전류를 측정하기 위한 전류계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The second extraction electrode 51 is provided between the first plasma space 31 and the processing space 33. The second extraction electrode 51 is composed of two grids 51a and 51b. The two grids 51a and 51b are arranged parallel to each other. Although not shown, each of the grids 51a and 51b is connected to a power source driven independently of each other, so that voltages having different polarities and magnitudes may be applied. The second extraction electrode 51 adjusts the voltages applied to the grids 51a and 51b to extract cations and electrons from the plasma of the first plasma space 31 and transfer them to the processing space 33. Although not shown, it is preferable to further include an ammeter for measuring the current applied to the grids 51a and 51b.

제1플라즈마 공간(31)의 외부에는 제1코일(61)이 감겨져 있으며 제1코일(61)은 제1전원공급부(62)에 연결되어 있다. 제1전원공급부(62)는 제1코일(61)에 고주파 전원을 공급하며, 공급되는 전원의 주파수는 수kHz 내지 수백 MHz일 수 있다. The first coil 61 is wound around the outside of the first plasma space 31, and the first coil 61 is connected to the first power supply 62. The first power supply 62 supplies the high frequency power to the first coil 61, and the frequency of the supplied power may be several kHz to several hundred MHz.

제2플라즈마 공간(32)의 외부에는 제2코일(71)이 감겨져 있으며 제2코일(71)은 제2전원공급부(72)에 연결되어 있다. 제2전원공급부(72)는 제2코일(71)에 고주파 전원을 공급하며, 공급되는 전원의 주파수는 수kHz 내지 수백 MHz일 수 있다. The second coil 71 is wound around the outside of the second plasma space 32 and the second coil 71 is connected to the second power supply unit 72. The second power supply unit 72 supplies high frequency power to the second coil 71, and the frequency of the supplied power may be several kHz to several hundred MHz.

도시하지는 않았으나 각 코일(61, 71)과 전원공급부(62, 72) 사이에는 임피 던스 매칭 유닛(impedence matching unit이 마련되어 있을 수 있다.Although not shown, an impedance matching unit may be provided between each of the coils 61 and 71 and the power supply units 62 and 72.

이하 이상과 같은 기판 처리장치(1)를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the method of processing a board | substrate using the above-mentioned substrate processing apparatus 1 is demonstrated.

먼저 처리대상 기판(100)을 기판 안착부(21)에 안착시킨다. 처리대상 기판(100)에는 식각 대상인 절연막이 노출되어 있으며, 식각되지 않을 절연막의 상부에는 감광막이 형성되어 있다. 절연막은 질화 실리콘막 또는 산화 실리콘막이며 그 하부에는 금속으로 이루어진 배선이 위치할 수 있다. 처리대상 기판(100)은 반도체 웨이퍼 또는 표시장치용 기판일 수 있으며 표시장치로는 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이장치(PDP), 유기발광다이오드(OLED) 등이 가능하다.First, the processing target substrate 100 is mounted on the substrate seating portion 21. An insulating film to be etched is exposed on the substrate 100 to be processed, and a photosensitive film is formed on the insulating film that is not to be etched. The insulating film is a silicon nitride film or a silicon oxide film, and a wiring made of a metal may be located under the insulating film. The substrate 100 to be processed may be a semiconductor wafer or a substrate for a display device. The display device may be a liquid crystal display device, a plasma display device (PDP), an organic light emitting diode (OLED), or the like.

처리대상 기판(100)을 안착시킨 후 진공챔버(10) 내부의 온도와 압력을 조절한다. 이와 함께 반응가스 공급부(11)를 통해 반응가스를 공급하면서 전원공급부(62, 72)를 통해 각 코일(61, 71)에 전원을 공급한다. After mounting the substrate 100 to be processed, the temperature and pressure inside the vacuum chamber 10 are adjusted. At the same time, power is supplied to the coils 61 and 71 through the power supply units 62 and 72 while supplying the reaction gas through the reaction gas supply unit 11.

이와 같은 과정을 통해 제1플라즈마 공간(31)과 제2플라즈마 공간(32)에는 유도 결합에 의해 반응가스로부터 플라즈마가 형성되는데, 플라즈마에는 양이온, 음이온, 전자가 모두 포함되어 있다. Through this process, plasma is formed from the reaction gas by the inductive coupling in the first plasma space 31 and the second plasma space 32. The plasma includes all of cations, anions, and electrons.

플라즈마가 형성되면 제1추출전극(41)의 각 그리드(41a, 41b, 41c)에 인가되는 전압을 조절하여 제2플라즈마 공간(32)의 플라즈마로부터 양이온을 선택적으로 추출하여 제1플라즈마 공간(31)으로 전달한다. 제2플라즈마 공간(32)으로부터 제1플라즈마 공간(31)에 전달된 양이온은 충분한 에너지를 가지게 되며 제1플라즈마 공간(31)에서는 양이온이 과량으로 존재하게 된다.When the plasma is formed, the voltage applied to each of the grids 41a, 41b, and 41c of the first extraction electrode 41 is adjusted to selectively extract positive ions from the plasma of the second plasma space 32 to generate the first plasma space 31. ). The cations transferred from the second plasma space 32 to the first plasma space 31 have sufficient energy, and excess cations are present in the first plasma space 31.

이와 함께 제2추출전극(51)의 각 그리드(51a, 51b)에 인가되는 전압을 조절하여 제1플라즈마 공간(32)의 플라즈마로부터 양이온과 전자를 동시에 추출하여 처리 공간(33)으로 전달한다. 이 때 추출되는 전자는 이미 에너지를 가지고 유입된 양이온과 같은 수준의 에너지를 가질 수 있다.In addition, by controlling the voltage applied to each of the grids 51a and 51b of the second extraction electrode 51, positive and negative ions are simultaneously extracted from the plasma of the first plasma space 32 and transferred to the processing space 33. The electrons extracted at this time may have the same level of energy as the cation introduced with energy already.

제1추출전극(41)과 제2추출전극(51)이 양이온 또는/그리고 전자를 선택적으로 추출하는 원리는 각각의 에너지와 추출전극(41, 51)의 포텐셀과의 관계를 이용한 것이다. 이러한 방법은 예를 들어 IAN G. BROWN의 THE PHYSICS AND TECHNOLOGY OF ION SOURCES, 2판, 61페이지 내지 64페이지에 개시되어 있다. The principle of selectively extracting cations or / and electrons by the first extraction electrode 41 and the second extraction electrode 51 is to use the relationship between the respective energy and the potencells of the extraction electrodes 41 and 51. Such a method is disclosed, for example, in THE PHYSICS AND TECHNOLOGY OF ION SOURCES, IAN G. BROWN, 2nd edition, pages 61-64.

도 1에는 각 추출전극(41, 51)에 인가되는 포텐셜의 일예가 도시되어 있다.1 shows an example of the potential applied to each of the extraction electrodes 41 and 51.

처리 공간(33)에 공급된 양이온과 전자는 처리대상 기판(100)에 입사하여 노출된 절연막을 식각한다. 이 과정에서 양이온은 전자에 의해 중성화되어 절연막에는 전하가 축적되지 않아 절연막의 절연이 파괴되거나 품질이 저하되는 문제가 감소한다. The cations and electrons supplied to the processing space 33 are incident on the substrate 100 to be processed to etch the exposed insulating film. In this process, the cations are neutralized by electrons, so that charges do not accumulate in the insulating film, so that the insulation of the insulating film is destroyed or the quality is reduced.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

제2실시예에서는 제1추출전극(41)은 제2플라즈마 공간(32)로부터 전자를 추출하며 제2추출전극(51)은 제1플라즈마 공간(31)으로부터 양이온과 전자를 추출하여 처리 공간(33)에 공급한다. 처리 공간(33)에 공급된 양이온과 전자는 처리대상 기판(100)에 입사하여 노출된 절연막을 식각한다. 이 과정에서 양이온은 전자에 의해 중성화되어 절연막에는 전하가 축적되지 않아 절연막의 절연이 파괴되거나 품질이 저하되는 문제가 감소한다.In the second embodiment, the first extraction electrode 41 extracts electrons from the second plasma space 32, and the second extraction electrode 51 extracts cations and electrons from the first plasma space 31, thereby processing the processing space ( 33). The cations and electrons supplied to the processing space 33 are incident on the substrate 100 to be processed to etch the exposed insulating film. In this process, the cations are neutralized by electrons, so that charges do not accumulate in the insulating film, so that the insulation of the insulating film is destroyed or the quality is reduced.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

제3실시예에 따른 기판처리장치(3)는 제2플라즈마 공간(32)에 플라즈마를 형성하기 위한 코일(71)이 진공챔버(10)의 상부에 마련되어 있다. In the substrate processing apparatus 3 according to the third embodiment, a coil 71 for forming a plasma in the second plasma space 32 is provided above the vacuum chamber 10.

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

제4실시예에 따른 기판처리장치(4)는 하나의 코일(81)이 제1플라즈마 공간(31) 및 제2플라즈마 공간(32) 외부에 감겨져 있다. 코일(81)은 단일의 전원공급부(82)에 연결되어 있다. 기판처리장치(4)는 또한 제1추출전극(51)을 둘러싸고 있는 절연체(91)를 더 포함한다. 제4실시예에 따르면 플라즈마를 형성하기 위한 전원공급 구성을 간단히 할 수 있다.In the substrate processing apparatus 4 according to the fourth embodiment, one coil 81 is wound outside the first plasma space 31 and the second plasma space 32. The coil 81 is connected to a single power supply 82. The substrate processing apparatus 4 further includes an insulator 91 surrounding the first extraction electrode 51. According to the fourth embodiment, the power supply structure for forming the plasma can be simplified.

이상의 기판처리장치(1, 2, 3, 4)는 복수의 플라즈마 공간과 추출 전극을 이용하여 중성화 장치와 같은 복잡한 구성없이 절연막에의 전하 축적을 방지한다. The substrate processing apparatuses 1, 2, 3 and 4 described above use a plurality of plasma spaces and extraction electrodes to prevent charge accumulation in the insulating film without a complicated configuration such as the neutralization apparatus.

비록 본발명의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although embodiments of the present invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that the present embodiments may be modified without departing from the spirit or principles of the present invention. It is intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 구조가 간단하면서도 처리대상인 절연막의 절연파괴가 감소되는 기판처리장치가 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a substrate processing apparatus which has a simple structure and reduces insulation breakdown of an insulating film to be processed.

또한 본 발명에 따르면 구조가 간단하면서도 처리대상인 절연막의 절연파괴가 감소되는 기판처리장치를 이용해 기판을 처리하는 방법이 제공된다.According to the present invention, there is also provided a method of processing a substrate using a substrate processing apparatus having a simple structure and reducing insulation breakdown of the insulating film to be processed.

Claims (5)

기판 처리장치에 있어서,In the substrate processing apparatus, 처리대상 기판이 안착되는 기판 안착부와;A substrate mounting part on which the substrate to be processed is mounted; 상기 기판 안착부 상부에 순차적으로 마련되어 있는 제1플라즈마 공간 및 제2플라즈마 공간과;A first plasma space and a second plasma space sequentially provided on the substrate seating portion; 상기 제1플라즈마 공간과 상기 제2플라즈마 공간 사이에 위치하며 상기 제2플라즈마 공간에서 생성된 플라즈마에서 양이온과 전자 중 어느 하나를 선택적으로 추출하는 제1추출전극과;A first extraction electrode positioned between the first plasma space and the second plasma space and selectively extracting any one of cations and electrons from the plasma generated in the second plasma space; 상기 제1플라즈마 공간과 상기 기판 안착부 사이에 위치하며 상기 제1플라즈마 공간의 플라즈마로부터 양이온과 전자를 추출하는 제2추출전극과;A second extraction electrode positioned between the first plasma space and the substrate mounting portion and extracting cations and electrons from the plasma of the first plasma space; 상기 기판 안착부, 상기 제1플라즈마 공간 및 상기 제2플라즈마 공간을 수용하는 진공 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.And a vacuum chamber accommodating the substrate seating portion, the first plasma space, and the second plasma space. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1추출전극 및 상기 제2추출전극은 각각 서로 다른 전압이 인가되는 복수의 그리드(grid)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.And the first extraction electrode and the second extraction electrode each include a plurality of grids to which different voltages are applied. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진공 챔버의 외부에 위치하며 상기 제1플라즈마 공간에 대응하는 제1코 일과 상기 제2플라즈마 공간에 대응하는 제2코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리장치.And a second coil positioned outside the vacuum chamber and corresponding to the first plasma space and a second coil corresponding to the second plasma space. 기판 처리 방법에 있어서,In the substrate processing method, 진공 챔버 내의 기판 안착부 상에 절연막이 노출되어 있는 처리대상 기판을 안착시키는 단계와;Mounting a substrate to be processed on which the insulating film is exposed on the substrate seating portion in the vacuum chamber; 상기 기판 안착부 상부에 순차적으로 마련되어 있는 제1플라즈마 공간 및 제2플라즈마 공간 각각에 플라즈마를 발생시키는 단계와;Generating a plasma in each of the first plasma space and the second plasma space sequentially provided on the substrate mounting portion; 상기 제2플라즈마 공간의 플라즈마로부터 양이온과 전자 중 어느 하나를 선택적으로 추출하고, 상기 제1플라즈마 공간의 플라즈마로부터 양이온과 전자를 추출하여 상기 절연막을 식각하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.Selectively extracting any one of cations and electrons from the plasma of the second plasma space, and extracting cations and electrons from the plasma of the first plasma space to etch the insulating film. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 플라즈마는 유도결합 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.And the plasma is formed by an inductive coupling method.
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