KR102118405B1 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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에스피피 테크놀로지스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

하몸통부(5)나 상몸통부(6) 등으로 이루어지는 처리 챔버(2), 처리 챔버(2) 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급기구(15), 상몸통부의 바깥쪽에 배치된 코일(20), 코일(20)에 고주파 전력을 공급하는 코일 전력 공급기구(25), 기판(K)을 탑재하기 위한 기초대(30) 등으로 구성되어 있다. 상몸통부(6)의 내부 공간에는 플라즈마 생성 공간(4)이 설정되고, 상몸통부(6)의 내경은 20mm 이상 50mm 이하로 되어 있다. 그리고, 주파수가 40MHz 이상 100MHz 이하이며, 크기가 2W 이상 50W 이하인 고주파 전력을 코일(20)에 공급함으로써 플라즈마 생성 공간(4) 내의 처리 가스가 플라즈마화되도록 되어 있다.The processing chamber 2 including the lower body portion 5 or the upper body portion 6, the processing gas supply mechanism 15 for supplying the processing gas into the processing chamber 2, and the coil disposed outside the upper body portion ( 20), a coil power supply mechanism 25 for supplying high-frequency power to the coil 20, a base 30 for mounting the substrate K, and the like. The plasma generation space 4 is set in the inner space of the upper body 6, and the inner diameter of the upper body 6 is 20 mm or more and 50 mm or less. Then, by supplying high frequency power having a frequency of 40 MHz or more and 100 MHz or less and a size of 2 W or more and 50 W or less to the coil 20, the processing gas in the plasma generation space 4 is plasmad.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}Plasma processing apparatus and plasma processing method{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}

본 발명은 처리 챔버 내에 소정의 처리 가스를 공급하여 플라즈마화하고, 플라즈마화한 처리 가스에 의해 처리 챔버 내의 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 1인치 이하의 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for supplying a predetermined processing gas into a processing chamber to plasma, and processing the substrate in the processing chamber with the plasma-processed processing gas. The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for performing processing.

상기 플라즈마 처리로서는, 플라즈마화한 처리 가스에 포함되는 이온이나 라디칼에 의해 기판(실리콘 기판이나 탄화규소 기판 등)을 에칭하는 플라즈마 에칭 처리나 기판에 박막을 형성하는 플라즈마 CVD 처리 등이 있고, 이들의 처리를 수행하는 구체적인 방법에 대해서는 다양한 방법들이 제안되어 있으며, 본 출원인도, 예를 들어 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 탄화규소 기판에 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 방법을 제안한 바 있다(일본 특개 제2013-69848호 공보). Examples of the plasma treatment include plasma etching treatment of etching a substrate (silicon substrate, silicon carbide substrate, etc.) with ions or radicals contained in the plasmad treatment gas, plasma CVD treatment of forming a thin film on the substrate, and the like. Various methods have been proposed for a specific method of performing the treatment, and the applicant has also proposed a method of performing a plasma etching treatment on a silicon carbide substrate using, for example, a plasma etching apparatus (Japanese Patent Publication No. 2013-69848 No. Gazette).

도 15에 나타내는 바와 같이, 상기 플라즈마 에칭 방법에 이용되는 플라즈마 에칭 장치(100)는 내부의 하부 영역에 처리 공간(102)이 설정되고, 해당 처리 공간(102)의 상방에 처리 공간(102)과 연통되는 플라즈마 생성 공간(103)이 설정된 원통 형상의 처리 챔버(101), 해당 처리 챔버(101)의 플라즈마 생성 공간(102)이 설정된 부분의 바깥쪽에 배치된 코일(104), 처리 공간(102)에 배치된 기초대(105), 코일(104)에 고주파 전력을 공급하는 기구(106), 플라즈마 생성 공간(103)에 에칭 가스나 보호막 형성 가스 등의 처리 가스를 공급하는 기구(107), 처리 챔버(101) 내의 기체를 배기하는 기구(108) 등을 구비하고 있고, 소정의 주파수 또한 크기의 고주파 전력을 코일(104)에 공급하여 유도 전계를 생기게 하는 동시에, 플라즈마 생성 공간(102)에 처리 가스를 공급하여, 이러한 처리 가스를 유도 전계에 의해 플라즈마화하고, 플라즈마화된 처리 가스에 의해 기판(K')의 표면에 에칭을 실시하는 장치이다. As shown in Fig. 15, in the plasma etching apparatus 100 used in the plasma etching method, a processing space 102 is set in an inner lower region, and a processing space 102 is disposed above the processing space 102. The cylindrical processing chamber 101 in which the plasma generating space 103 in communication is set, the coil 104 and the processing space 102 disposed outside the portion where the plasma generating space 102 in the processing chamber 101 is set. Mechanism 106 for supplying high-frequency power to the base 105, coil 104, and mechanism 107 for supplying a processing gas such as etching gas or protective film forming gas to the plasma generation space 103, processing It is equipped with a mechanism 108 for evacuating the gas in the chamber 101, and supplies high-frequency power of a predetermined frequency and magnitude to the coil 104 to generate an induction electric field, and also processes it in the plasma generation space 102. It is an apparatus that supplies gas, plasmas such a processing gas by an induction electric field, and performs etching on the surface of the substrate K'with the plasmad processing gas.

특허문헌 1 : 일본 특개 제2013-69848호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 2013-69848

그런데, 종래에는 대경의 기판(주로 직경 2인치 내지 12인치)에 대하여 플라즈마 에칭 처리 등 플라즈마 처리를 실시하고, 1매의 기판에서 가능한 한 많은 반도체 칩을 얻을 수 있도록 하여 생산성의 향상을 도모해 왔다. However, conventionally, plasma processing such as plasma etching treatment is performed on a large-diameter substrate (mainly 2 inches to 12 inches in diameter), and as many semiconductor chips as possible can be obtained from one substrate, thereby improving productivity. .

그러나, 최근 다품종 소량 생산에 대한 대응이 요구되고 있어, 직경이 1인치 이하의 소경의 기판에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 기술의 개발이 진행되고 있다. However, in recent years, a response to small-volume production of various types has been demanded, and the development of a technique for performing plasma treatment on a substrate having a diameter of 1 inch or less is progressing.

여기서, 상술한 종래의 플라즈마 에칭 장치(100) 등에 있어서는, 대경의 기판에 대한 처리에 대응하기 위해 플라즈마 생성 공간(103)에 대응하는 처리 챔버(101)의 내경(D')을 100mm∼350mm 정도로 하고, 주파수가 13.56MHz, 크기가 1000W 정도의 고주파 전력을 코일(104)에 공급하도록 하여, 대경의 기판에 대응 가능한 플라즈마원이 되도록 하고 있다. 따라서, 종래의 플라즈마 에칭 장치(100)를 이용하여 소경의 기판으로의 플라즈마 처리를 수행하면, 기판의 사이즈에 대하여 플라즈마원이 너무 크기 때문에 그만큼 쓸데없는 용력(처리 가스의 양이나 코일에 공급하는 고주파 전력의 크기 등의 플라즈마 처리를 행하기 위해서 필요한 모든 것)이 필요하게 된다. Here, in the above-described conventional plasma etching apparatus 100 or the like, the inner diameter D'of the processing chamber 101 corresponding to the plasma generation space 103 is approximately 100 mm to 350 mm in order to cope with the processing of a large-diameter substrate. Then, the high frequency electric power having a frequency of 13.56 MHz and a size of about 1000 W is supplied to the coil 104 so as to be a plasma source compatible with a large-diameter substrate. Therefore, when plasma processing to a small-diameter substrate is performed by using the conventional plasma etching apparatus 100, the plasma source is too large for the size of the substrate, so much useless power (the amount of processing gas or the high frequency supplied to the coil All that is necessary for performing plasma processing such as the size of electric power) is required.

또한, 기판의 사이즈에 대하여 플라즈마원이 너무 크면, 플라즈마 처리의 조건을 조정하기 위해서 가스 유량 등을 조정할 때에 코일에 공급하는 고주파 전력의 임피던스 정합을 넓은 범위에서 행해야 한다는 문제가 있다. 또한, 임피던스 정합을 넓은 범위에서 조정하기 위해서는, 임피던스 정합기에 큰 콘덴서를 이용해야 하기 때문에 해당 임피던스 정합기의 대형화를 피할 수 없다. In addition, if the plasma source is too large for the size of the substrate, there is a problem in that impedance matching of the high-frequency power supplied to the coil must be performed in a wide range when adjusting the gas flow rate or the like in order to adjust the conditions of the plasma treatment. In addition, in order to adjust the impedance matching in a wide range, it is necessary to use a large capacitor for the impedance matching, so that the size of the impedance matching device cannot be avoided.

따라서, 본 발명자들은 소경의 기판에 알맞은 사이즈의 플라즈마원의 설계를 목적으로 하여 예의 연구를 통해, 단순히 처리 챔버(101)의 내경(D')을 작게 하고, 종래와 동일한 주파수와 크기의 고주파 전력을 코일(104)에 공급해도 플라즈마 생성 공간(103) 내에 플라즈마가 발생하지 않는, 또는 플라즈마는 발생하지만 그것이 안정된 상태로 유지되지 않는 것을 발견하였다. 그리고, 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 코일(104)에 공급하는 고주파 전력의 주파수 및 크기를 적절하게 설정함으로써 처리 챔버(101)의 내경(D')을 작게 해도 플라즈마 생성 공간(103) 내에 균일한 플라즈마를 유지할 수 있어, 플라즈마화된 처리 가스에 의해 기판에 플라즈마 처리를 실시할 수 있게 된다는 것을 알게 되었다. Therefore, the present inventors, through the purpose of studying the purpose of designing a plasma source of a size suitable for a small-diameter substrate, simply reduce the inner diameter D'of the processing chamber 101, and high-frequency power having the same frequency and size as in the prior art. It was found that plasma is not generated in the plasma generation space 103 even when supplied to the coil 104, or plasma is generated but is not maintained in a stable state. And, as a result of repeated research, the present inventors set the frequency and size of the high-frequency power supplied to the coil 104 appropriately, so that even if the inner diameter D'of the processing chamber 101 is made small, it is within the plasma generation space 103. It has been found that it is possible to maintain a uniform plasma, so that the substrate can be subjected to plasma treatment with a plasmad processing gas.

본 발명은 상기 새로운 지견에 기초하여 이루어진 것이며, 종래보다 플라즈마원을 작게 하고, 용력을 줄인 상태에서 임피던스 조정을 넓은 범위에서 행하지 않고, 직경 1인치 이하의 기판에 대하여 플라즈마 처리를 실시할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention has been made based on the above-mentioned new findings, and it is possible to perform plasma treatment on a substrate having a diameter of 1 inch or less without performing impedance adjustment in a wide range in a state where the plasma source is smaller and the power is reduced. An object thereof is to provide a processing apparatus and a plasma processing method.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 직경 1인치 이하의 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 장치에 있어서, 하부 영역에 처리 공간이 설정되고, 상기 처리 공간의 상방에 상기 처리 공간과 연통된 플라즈마 생성 공간이 설정된 처리 챔버와, 상기 처리 챔버의 상기 플라즈마 생성 공간에 대응하는 부분의 바깥쪽에 배치된 환상의 코일과, 상기 처리 챔버 내의 처리공간에 배치되고 상기 기판을 탑재하는 기초대와, 상기 처리 챔버 내의 플라즈마 생성 공간에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급기구와, 상기 처리 챔버 내의 기체를 배기하는 배기 기구와, 상기 코일에 고주파 전력을 공급하는 코일 전력 공급기구를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상기 처리 챔버의 플라즈마 생성 공간이 설정된 부분의 내경은 20mm 이상 50mm 이하이며, 상기 코일 전력 공급기구는 주파수가 40MHz 이상이고, 또한 크기가 2W 이상의 고주파 전력을 상기 코일에 공급하도록 구성되는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.In order to solve the above-described problem, the present invention is a device for performing plasma processing on a substrate having a diameter of 1 inch or less, in which a processing space is set in a lower region, and plasma generated in communication with the processing space above the processing space is generated. A processing chamber in which a space is set, an annular coil disposed outside the portion corresponding to the plasma generation space of the processing chamber, a base table disposed in the processing space in the processing chamber, and mounting the substrate, and the processing chamber A plasma processing apparatus comprising a processing gas supply mechanism for supplying a processing gas to a plasma generating space in the interior, an exhaust mechanism for exhausting gas in the processing chamber, and a coil power supply mechanism for supplying high-frequency power to the coil. An inner diameter of a portion in which a plasma generation space of a processing chamber is set is 20 mm or more and 50 mm or less, and the coil power supply mechanism has a frequency of 40 MHz or more, and a plasma processing apparatus configured to supply high-frequency power having a size of 2 W or more to the coil. will be.

또한, 본 발명은 직경 1인치 이하의 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 방법에 있어서, 처리 챔버 내의 하부 영역에 설정된 처리 공간 내에 배치되는 기초대 상에 상기 기판을 탑재한 후, 상기 처리 챔버 내의 상기 처리 공간의 상방에 설정되는 상기 처리 공간과 연통된 플라즈마 생성 공간으로서, 외경이 20mm 이상 50mm 이하로 설정된 플라즈마 생성 공간 내에 처리 가스를 공급하는 동시에, 상기 플라즈마 생성 공간에 대응하는 상기 처리 챔버의 바깥쪽에 배치된 환상의 코일에 주파수가 40MHz 이상이며, 또한 크기가 2W 이상인 고주파 전력을 공급하여, 상기 플라즈마 생성 공간에 공급된 처리가스를 플라즈마화하고, 플라즈마화된 처리 가스에 의해 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하도록 한 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다. In addition, the present invention, in a method of performing plasma processing on a substrate having a diameter of 1 inch or less, after mounting the substrate on a base that is disposed in a processing space set in a lower region in the processing chamber, the processing in the processing chamber As a plasma generation space in communication with the processing space set above the space, the processing gas is supplied into the plasma generation space having an outer diameter of 20 mm or more and 50 mm or less, and is disposed outside the processing chamber corresponding to the plasma generation space. By supplying high frequency power having a frequency of 40 MHz or more and a size of 2 W or more to the annular coil, the processing gas supplied to the plasma generation space is plasmad, and plasma processing is performed on the substrate by the plasmad processing gas. It relates to a plasma treatment method.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 있어서는, 처리 챔버의 플라즈마 생성 공간이 설정된 부분의 내경을 20mm 이상 50mm 이하로 하여, 종래보다 직경을 작게 하고 있음에도 불구하고 주파수가 40MHz 이상이고 크기가 2W 이상인 고주파 전력을 공급함으로써 플라즈마 생성 공간에 공급된 처리 가스가 플라즈마화되고, 플라즈마화된 처리 가스에 의해 기판에 플라즈마 처리가 실시된다. 즉, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 의하면, 종래보다 플라즈마원을 작게 하고, 용력을 줄인 상태에서 직경 1인치 이하의 기판에 플라즈마 처리를 실시할 수 있다. In the plasma processing apparatus and the plasma processing method according to the present invention, although the inner diameter of the portion where the plasma generation space is set in the processing chamber is 20 mm or more and 50 mm or less, the frequency is 40 MHz or more and the size is 2 W even though the diameter is smaller than in the prior art. By supplying the above high-frequency power, the processing gas supplied to the plasma generation space is plasmad, and plasma processing is performed on the substrate by the plasmad processing gas. That is, according to the plasma processing apparatus and the plasma processing method according to the present invention, plasma processing can be performed on a substrate having a diameter of 1 inch or less in a state where the plasma source is smaller than before and the power is reduced.

또한, 종래보다 플라즈마원을 작게 하고 있기 때문에, 플라즈마 처리의 조건 변경을 행하였을 때의 플라즈마 임피던스의 변화가 작아진다. 따라서, 임피던스 정합을 넓은 범위에서 행할 필요도 없어져서 임피던스 정합기를 소형화할 수 있다. In addition, since the plasma source is smaller than in the prior art, the change in plasma impedance when changing the conditions of the plasma processing becomes small. Therefore, it is not necessary to perform impedance matching in a wide range, so that the impedance matching device can be miniaturized.

또한, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 40MHz 이상으로 하고 크기를 2W 이상으로 하고 있는 것은, 본 발명자들의 연구 결과, 주파수를 40MHz보다 작게 하고, 크기를 2W보다 작게 하면, 플라즈마 생성 공간에 플라즈마가 생성되지 않게 되는, 또는 생성했다고 해도 안정된 상태로 유지되지 않는다는 지견에 근거하는 것이다. In addition, when the frequency of the high frequency power supplied to the coil is set to 40 MHz or more and the size is set to 2 W or more, the results of the inventors' study show that if the frequency is made smaller than 40 MHz and the size is made smaller than 2 W, plasma is generated in the plasma generation space. It is based on the knowledge that it will not be produced, or will not remain stable even if it has been created.

또한, 용력을 매우 작게 하기 위해 코일 전력 공급기구에 의해 코일에 공급하는 고주파 전력은 그 주파수가 100MHz 이하이며, 또한 그 크기가 50W 이하로 하는 것이 바람직하다. In addition, in order to make the capacity very small, the high frequency power supplied to the coil by the coil power supply mechanism has a frequency of 100 MHz or less, and it is preferable that the size is 50 W or less.

한편, 처리 챔버의 플라즈마 생성 공간에 대응하는 부분의 외면과 코일 사이의 간극이 크면 고주파 에너지가 차단되어 플라즈마 생성 공간 내에 인가되는 전압이 낮아지기 때문에 플라즈마가 착화되기 어려워지고, 또한 고주파 전력에 의한 전자계가 확산되어 플라즈마에 흡수되는 파워 효율이 저하되기 때문에, 해당 플라즈마 생성 공간에 대응하는 부분의 외면과 코일 사이에는 0.5mm 이상 5mm 이하의 간극을 형성하는 것이 바람직하다. On the other hand, when the gap between the outer surface of the portion corresponding to the plasma generation space of the processing chamber and the coil is large, high-frequency energy is cut off and the voltage applied to the plasma generation space is lowered, so that the plasma is difficult to ignite, and the electromagnetic field due to the high-frequency power is generated. Since the power efficiency that is diffused and absorbed by the plasma decreases, it is preferable to form a gap of 0.5 mm or more and 5 mm or less between the outer surface of the portion corresponding to the plasma generation space and the coil.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 있어서는, 플라즈마 생성 공간 내에 공급되는 처리 가스의 양이 너무 적으면, 높은 방전 개시 전압이 필요하게 되어 플라즈마가 착화되기 어려워지는 동시에, 충돌 확률이 떨어져 안정된 플라즈마가 생성되기 어려워진다. 이에 대하여, 처리 가스를 지나치게 공급하는 것은, 플라즈마 생성 공간 내에서의 가스 해리가 포화 상태로 되어 쓸데없는 용력이 증가하게 되기 때문에, 처리 가스 공급 기구에 의해 플라즈마 생성 공간 내에 공급되는 처리 가스의 유량은 0.1sccm 이상 20sccm 이하로 하는 것이 바람직하고, 1sccm 이상 20sccm 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. In addition, in the plasma processing apparatus and the plasma processing method, when the amount of the processing gas supplied to the plasma generation space is too small, a high discharge start voltage is required, making it difficult for the plasma to ignite, and at the same time, the probability of collision is low and stable plasma It becomes difficult to produce. On the other hand, the excessive supply of the processing gas causes the gas dissociation in the plasma generation space to become saturated, and the useless capacity increases, so the flow rate of the processing gas supplied to the plasma generation space by the processing gas supply mechanism is It is preferably 0.1 sccm or more and 20 sccm or less, and more preferably 1 sccm or more and 20 sccm or less.

또한, 처리챔버 내의 설정압력을 너무 낮게 하면, 생성되는 플라즈마 중의 충돌 확률이 떨어져 방전을 유지할 수 없게 되어, 설정 압력을 필요 이상으로 높게 하는 것은 플라즈마 생성 공간 내에 공급하는 처리 가스의 양을 늘리게 되어, 플라즈마 생성 공간 내에서의 가스 해리가 포화 상태가 됨으로써 쓸데없는 용력이 증가하는 것이기 때문에, 처리 챔버 내의 압력은 0.1Pa 이상 30Pa 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 3Pa 이상 30Pa 이하로 설정하는 것이 보다 바람직하다. In addition, if the setting pressure in the processing chamber is set too low, the probability of collision in the generated plasma falls and discharge cannot be maintained. Setting the setting pressure higher than necessary increases the amount of processing gas supplied into the plasma generation space. Since the useless gas increases in gas dissociation in the plasma generation space, the pressure in the processing chamber is preferably set to 0.1 Pa or more and 30 Pa or less, and more preferably 3 Pa or more and 30 Pa or less. .

또한, 상기 코일의 감김수는 1 이상 5 이하로 하는 것이 바람직하다. 이는 감김수가 1보다 적으면 전압과 고주파의 변동 자장이 플라즈마 생성 공간 내에 공급된 처리 가스의 일부에 작용하게 되어, 플라즈마 생성 공간 내에 발생하는 플라즈마가 불균일한 것이 되고, 감김수가 5보다도 커지면 코일의 임피던스가 커져 전류에 의한 유도 결합 성분이 감소하여, 플라즈마 생성 공간 내에 플라즈마를 유지하기 어려워지기 때문이다. 또한, 코일의 감김수는 1 이상 3 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. In addition, it is preferable that the number of turns of the coil is 1 or more and 5 or less. This means that if the number of turns is less than 1, the fluctuating magnetic field of voltage and high frequency acts on a part of the processing gas supplied in the plasma generation space, and the plasma generated in the plasma generation space becomes non-uniform, and if the number of turns is greater than 5, the coil This is because the impedance of the electrode increases and the inductive coupling component due to the current decreases, making it difficult to maintain the plasma in the plasma generation space. Moreover, it is more preferable that the number of turns of the coil is 1 or more and 3 or less.

한편, 본원에서의 "기판"으로서는 실리콘이나, 탄화규소, 사파이어, 화합물 반도체, 유리, 수지 등으로 이루어지는 기판을 예시할 수 있다. Meanwhile, as the "substrate" herein, a substrate made of silicon, silicon carbide, sapphire, compound semiconductor, glass, resin, or the like can be exemplified.

이상과 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 의하면, 기판에 적합한 플라즈마원을 구성하고, 용력을 줄인 상태에서 직경 1인치 이하의 기판에 대하여 플라즈마 처리를 실시할 수 있다. As described above, according to the plasma processing apparatus and plasma processing method of the present invention, a plasma source suitable for a substrate can be configured and plasma treatment can be performed on a substrate having a diameter of 1 inch or less in a reduced state.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 정단면도이다.
도 2는 플라즈마의 상태확인 시험 결과를 정리한 표이다.
도 3은 각종 조건하에서의 플라즈마 유지에 필요한 고주파 전력의 하한 파워를 측정한 결과를 정리한 표이다.
도 4는 에칭율의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 5는 플라즈마 밀도의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 6은 에칭율의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 7은 플라즈마 밀도의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 8은 플라즈마 밀도의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 9는 플라즈마 밀도의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 10은 용착율의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 11은 용착율의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 12는 에칭율 및 용착율의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 13은 일 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 기판에 에칭 처리를 실시하는 것에 의해 형성된 에칭 구조의 사진이다.
도 14는 코일에 고주파 전력을 공급하였을 경우의 진행파 및 반사파의 측정 결과를 정리한 표이다.
도 15는 종래의 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 정단면도이다. 1 is a front sectional view showing a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a table summarizing the results of the plasma condition test.
FIG. 3 is a table summarizing the results of measuring the lower limit power of the high frequency power required to maintain the plasma under various conditions.
4 is a table summarizing the measurement results of the etching rate.
5 is a table summarizing the measurement results of plasma density.
6 is a table summarizing the measurement results of the etching rate.
7 is a table summarizing the measurement results of plasma density.
8 is a table summarizing the measurement results of plasma density.
9 is a table summarizing the measurement results of plasma density.
10 is a table summarizing the measurement results of the welding rate.
11 is a table summarizing the measurement results of the welding rate.
12 is a table summarizing the measurement results of the etching rate and the welding rate.
13 is a photograph of an etching structure formed by performing an etching treatment on a substrate using a plasma etching apparatus according to an embodiment.
14 is a table summarizing the measurement results of traveling waves and reflected waves when high-frequency power is supplied to the coil.
15 is a front sectional view showing a conventional plasma etching apparatus.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면들에 기초하여 설명한다. 또한, 본 예의 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 에칭 장치이며, 직경 1인치 이하의 기판에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 수행한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described based on the drawings. Further, the plasma processing apparatus of this example is a plasma etching apparatus, and plasma etching processing is performed on a substrate having a diameter of 1 inch or less.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 예의 플라즈마 에칭 장치(1)는 내부 공간의 하방에 처리 공간(3)이 설정되는 동시에, 이러한 처리 공간(3)의 상방에 플라즈마 생성 공간(4)이 설정되는 원통 형상의 처리 챔버(2)와, 상기 플라즈마 생성 공간(4)에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급기구(15)와, 처리 챔버(2)의 플라즈마 생성 공간(4)이 설정되는 부분의 바깥쪽에 배치된 코일(20)과, 이러한 코일(20)에 고주파 전력을 공급하는 코일 전력 공급기구(25)와, 상기 처리 공간(3)에 배치되고 기판(K)을 탑재하기 위한 기초대(30)와, 이러한 기초대(30)에 고주파 전력을 공급하는 기초대 전력 공급기구(40)와, 상기 처리 챔버(2) 내의 기체를 배기하는 배기 장치(45)를 구비하고 있다. As shown in Fig. 1, in the plasma etching apparatus 1 of this example, a processing space 3 is set below the inner space, and a plasma generation space 4 is set above the processing space 3 at the same time. The shape of the processing chamber 2, the processing gas supply mechanism 15 for supplying the processing gas to the plasma generating space 4, and the plasma generating space 4 of the processing chamber 2 are set outside the portion to be set. The coil 20 is disposed, the coil power supply mechanism 25 that supplies high-frequency power to the coil 20, and the base 30 which is disposed in the processing space 3 and on which the substrate K is mounted. And a base station power supply mechanism 40 for supplying high-frequency power to the base station 30, and an exhaust device 45 for exhausting gas in the processing chamber 2.

상기 처리 챔버(2)는 하몸통부(5), 상몸통부(6), 저판(7), 중간판(8), 천판(9) 및 지지 기둥(10)으로 구성되어 있고, 하몸통부(5)는 그 하단부에 저판(7)이 고정 설치되는 동시에, 상단부에 중간판(8)이 고정 설치되고, 이들 하몸통부(5), 저판(7) 및 중간판(8)에 의해 상기 처리공간(3)이 형성되어 있다. 또한, 상몸통부(6)는 그 하단부가 중간판(8)의 상면에 고정 설치되는 동시에, 상단부에 천판(9)이 고정 설치되고, 이들 상몸통부(6), 중간판(8) 및 천판(9)에 의해 플라즈마 생성 공간(4)이 형성되어 있다. 또한, 상기 중간판(8)에는 개구부(8a)가 형성되어 있고, 해당 개구부(8a)를 통해 처리 공간(3)과 플라즈마 생성 공간(4)이 연통되어 있다. 또한, 상기 중간판(8)과 천판(9) 사이에는 복수의 지지 기둥(10)이 설치되어 있다. The processing chamber 2 is composed of a lower body portion 5, an upper body portion 6, a bottom plate 7, an intermediate plate 8, a top plate 9, and a support pillar 10, and the lower body portion 5, the bottom plate 7 is fixedly installed at the lower end thereof, and the intermediate plate 8 is fixedly installed at the upper end, and the lower body portion 5, the bottom plate 7, and the intermediate plate 8 are said to be The processing space 3 is formed. In addition, the upper body portion 6, the lower end is fixedly installed on the upper surface of the intermediate plate 8, the top plate 9 is fixedly installed at the upper end, these upper body portion 6, the intermediate plate 8 and The plasma generation space 4 is formed by the top plate 9. In addition, an opening 8a is formed in the intermediate plate 8, and the processing space 3 and the plasma generation space 4 communicate with each other through the opening 8a. In addition, a plurality of support columns 10 are provided between the intermediate plate 8 and the top plate 9.

상기 상몸통부(6)는 석영으로 이루어지고, 그 내경(D)(다시 말하면, 플라즈마 생성 공간의 외경)이 직경 1인치 이하의 기판(K)에 적합한 치수인 20mm 이상 50mm 이하가 되도록 형성되어 있다. The upper body portion 6 is made of quartz, and its inner diameter D (in other words, the outer diameter of the plasma generation space) is formed to be 20 mm or more and 50 mm or less, which is a dimension suitable for a substrate K having a diameter of 1 inch or less. have.

상기 하몸통부(5)에는 처리 공간(3) 내의 기체를 배기하기 위한 배기구(5a)가 형성되어 있고, 해당 배기구(5a)에는 상기 배기 장치(45)가 접속되며, 이러한 배기 장치(45)에 의해 처리 챔버(2) 내의 기체가 배기되도록 되어 있다. An exhaust port 5a for exhausting gas in the processing space 3 is formed in the lower body portion 5, and the exhaust device 45 is connected to the exhaust port 5a, and this exhaust device 45 The gas in the processing chamber 2 is thereby exhausted.

상기 처리 가스 공급기구(15)는 SF6 가스 등의 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급부(16)와, C4F8 가스 등의 보호막 형성 가스를 공급하는 보호막 형성 가스 공급부(17)와, 일단이 상기 천판(9)의 하면에 환상으로 설치된 복수의 토출구에 접속되고, 타단이 분기하여 상기 에칭 가스 공급부(16) 및 보호막 형성 가스 공급부(17)에 각각 접속된 공급관(19)을 구비하며, 각 공급부(16, 17)로부터 공급관(19)을 통해 플라즈마 생성 공간(4) 내에 각 가스를 공급한다. 또한, 에칭 가스로서는, SF6 가스에 한정되는 것은 아니며, 다른 불소계 가스, 예를 들면 CF4나 C3F8, C4F8, SiF4, NF3, IF5 등을 이용할 수 있다. 또한, 보호막 형성 가스로서는 C4F8 가스에 한정되는 것은 아니며, C5F8 등의 다른 퍼플루오로카본가스 또는 CHF3이나 CH2F2 등의 하이드로플루오로카본가스를 이용할 수 있다. The processing gas supply mechanism 15 includes an etching gas supply unit 16 for supplying an etching gas such as SF 6 gas, a protective film forming gas supply unit 17 for supplying a protective film forming gas such as C 4 F 8 gas, and once It is connected to a plurality of discharge ports provided in an annular shape on the lower surface of the top plate 9, the other end is branched, and the supply pipe 19 is respectively connected to the etching gas supply unit 16 and the protective film forming gas supply unit 17, Each gas is supplied into the plasma generation space 4 from the supply sections 16 and 17 through the supply pipe 19. Further, the etching gas is not limited to the SF 6 gas, and other fluorine-based gases such as CF 4 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , SiF 4 , NF 3 , and IF 5 can be used. Further, the protective film-forming gas is not limited to C 4 F 8 gas, and other perfluorocarbon gas such as C 5 F 8 or hydrofluorocarbon gas such as CHF 3 or CH 2 F 2 can be used.

상기 코일(20)은 상몸통부(6)의 외주면과의 사이에 간극(S)을 형성한 상태에서 상몸통부(6)의 바깥쪽에 이를 감도록 배치되어 있고, 후술하는 코일 전력 공급기구(25)에 의해 고주파 전력이 공급되도록 되어 있다. 또한, 코일(20)은 중간판(8)의 상면에 장착된 복수의 지지 부재(21)에 의해 상몸통부(6)의 대략 중간에 위치하도록 지지되어 있다. 한편, 상기 코일(20)의 감김수는 1 이상 3 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 간극(S)은 0.5mm 이상 5mm 이하로 설정하는 것이 바람직하다. The coil 20 is arranged to wind it on the outside of the upper body portion 6 in a state where a gap S is formed between the outer circumferential surface of the upper body portion 6, and the coil power supply mechanism (described later) 25) to supply high-frequency power. Further, the coil 20 is supported so as to be positioned approximately in the middle of the upper body portion 6 by a plurality of support members 21 mounted on the upper surface of the intermediate plate 8. On the other hand, the number of windings of the coil 20 is preferably 1 or more and 3 or less. In addition, the gap S is preferably set to 0.5mm or more and 5mm or less.

상기 코일 전력 공급기구(25)는 상기 코일(20)에 접속된 임피던스 정합기(26)와 이러한 임피던스 정합기(26)에 접속된 고주파 전원(27)으로 이루어지며, 상술한 바와 같이 코일(20)에 고주파 전력을 공급하는 기구이다. The coil power supply mechanism 25 is composed of an impedance matcher 26 connected to the coil 20 and a high frequency power supply 27 connected to the impedance matcher 26, and the coil 20 as described above. ).

상기 기초대(30)는 기판(K)이 탑재되는 상부재(31)와 승강 실린더(33)가 접속되는 하부재(32)로 구성되고, 지지대(34)에 의해 상하 방향으로 진퇴가 자유롭게 지지된 상태에서 상기 처리 공간(3) 내에 배치되어 있고, 상기 승강 실린더(32)에 의해 승강되도록 되어 있다. 또한, 상기 하부재(32)에서의 하면의 외주연부와 지지대(33)의 상면 사이는 벨로우즈(35)에 의해 덮여 있고, 처리 공간(3)의 기밀성이 확보되도록 되어 있다. The base 30 is composed of an upper member 31 on which the substrate K is mounted and a lower member 32 to which the lifting cylinder 33 is connected, and the advancing and descending support is freely supported by the support 34. It is arranged in the processing space 3 in the state of being, and is to be raised and lowered by the lifting cylinder 32. In addition, between the outer peripheral edge of the lower surface of the lower member 32 and the upper surface of the supporter 33 is covered with a bellows 35 to ensure airtightness of the processing space 3.

상기 기초대 전력 공급기구(40)는 상기 기초대(30)에 접속된 임피던스 정합기(41)와 이러한 임피던스 정합기(41)에 접속된 고주파 전원(42)으로 이루어지며, 상기 기초대(30)에 고주파 전력을 공급하는 기구이다. The base stand power supply mechanism 40 is composed of an impedance matcher 41 connected to the base stand 30 and a high frequency power source 42 connected to the impedance matcher 41, and the base stand 30 ).

상기 배기 장치(45)는 기체를 배기하는 진공 펌프(46)와 일단이 진공 펌프(46)에 접속되고, 타단이 상기 하몸통부(5)의 배기구(5a)에 접속된 배기관(47)으로 이루어지며, 해당 배기 장치(45)는 배기관(47)을 통해 진공 펌프(46)에 의해 처리 챔버(2) 내의 기체를 배기하고, 처리 챔버(2)의 내부를 소정의 압력으로 유지한다. The exhaust device 45 is an exhaust pipe 47 connected to a vacuum pump 46 for exhausting gas and one end connected to a vacuum pump 46, and the other end connected to an exhaust port 5a of the lower body 5 The exhaust device 45 exhausts the gas in the processing chamber 2 by the vacuum pump 46 through the exhaust pipe 47, and maintains the inside of the processing chamber 2 at a predetermined pressure.

이어서, 이상과 같은 구성을 구비하는 플라즈마 에칭 장치(1)를 이용하여 직경 1인치 이하의 기판(K)(예를 들면, 실리콘 기판)에 에칭 구조를 형성하는 과정에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서는 에칭 공정과 보호막 형성 공정을 차례로 반복하여 수행하는, 소위 스위칭 프로세스에 의해 에칭 구조를 형성하는 양태를 예로 들어 설명한다. Next, a process of forming an etching structure on a substrate K (for example, a silicon substrate) having a diameter of 1 inch or less using the plasma etching apparatus 1 having the above-described configuration will be described. In addition, hereinafter, an embodiment in which an etching structure is formed by a so-called switching process in which the etching process and the protective film forming process are repeatedly performed will be described as an example.

하강 위치에 있는 기초대(30) 상에 표면에 소정 패턴의 마스크가 형성된 기판(K)을 탑재하고, 이어서 기초대(30)를 승강 실린더(33)에 의해 처리 위치까지 상승시킨 후, 배기 장치(45)에 의해 처리 챔버(2) 내(처리 공간(3) 및 플라즈마 생성 공간(4))의 기체를 배기하여 해당 처리 챔버(2) 내를 부압으로 한다. After mounting the substrate K having a predetermined pattern of mask on its surface on the base 30 in the lowered position, and then raising the base 30 to the processing position by the elevating cylinder 33, the exhaust device The gas in the processing chamber 2 (the processing space 3 and the plasma generation space 4) is exhausted by (45) to make the inside of the processing chamber 2 a negative pressure.

본 예에서는, 우선 에칭 공정을 수행한다. 구체적으로는 상기 에칭 가스 공급부(16)로부터 플라즈마 생성 공간(4) 내에 에칭 가스를 공급하는 동시에, 주파수가 40MHz 이상, 크기가 2W 이상인 고주파 전력을 코일 전력 공급기구(25)에 의해 코일(20)에 공급하고, 플라즈마 생성 공간(4) 내에 유도 전계를 발생시키며, 또한 처리 챔버(2) 내의 압력이 0.1Pa 이상 30Pa 이하가 되도록 배기 장치(45)에 의해 처리 챔버(2) 내의 기체를 배기한다. 이로 인하여 플라즈마 생성 공간(4) 내에 공급된 에칭 가스가 플라즈마화된다. 그 후, 기초대 전력 공급기구(40)에 의해 기초대(30)에 고주파 전력을 공급한다. 또한, 코일(20)에 공급하는 고주파 전력은 주파수가 100MHz 이하, 크기가 50W 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 또한 에칭 가스의 공급 유량은 0.1sccm 이상 20sccm 이하로 하는 것이 바람직하다. In this example, an etching process is first performed. Specifically, while supplying the etching gas into the plasma generation space 4 from the etching gas supply unit 16, the coil 20 by the coil power supply mechanism 25 is applied to the high frequency power having a frequency of 40 MHz or more and a size of 2 W or more. And generate an induction electric field in the plasma generation space 4, and also exhaust the gas in the processing chamber 2 by the exhaust device 45 so that the pressure in the processing chamber 2 becomes 0.1 Pa or more and 30 Pa or less. . Due to this, the etching gas supplied in the plasma generation space 4 is plasmad. Thereafter, the high frequency power is supplied to the base 30 by the base base power supply mechanism 40. In addition, the high frequency power supplied to the coil 20 is more preferably a frequency of 100 MHz or less and a size of 50 W or less, and the supply flow rate of the etching gas is preferably 0.1 sccm or more and 20 sccm or less.

그리고, 상술한 바와 같이 하여 플라즈마 생성 공간(4) 내에서 플라즈마화된 에칭 가스는 상기 중간판(8)의 개구부(8a)를 통해 처리 공간(3)에 강하하여 기판(K) 상에 이른다. 이로 인하여 기판(K)의 표면이 에칭되고, 해당 기판(K)의 표면에 에칭 구조가 형성된다. 또한, 본 예의 에칭 공정에서는 기초대(30)에 고주파 전력을 공급하고, 기판(K)에 바이어스 전위를 부여하고 있기 때문에 플라즈마 중의 이온이 기판(K)을 향하여 조사되어 소위 이온 어시스트 에칭이 행해진다. Then, the etching gas plasmad in the plasma generation space 4 as described above descends to the processing space 3 through the opening 8a of the intermediate plate 8 and reaches the substrate K. Due to this, the surface of the substrate K is etched, and an etching structure is formed on the surface of the substrate K. In addition, in the etching process of this example, since the high frequency power is supplied to the base 30 and a bias potential is applied to the substrate K, ions in the plasma are irradiated toward the substrate K, so-called ion assist etching is performed. .

이어서, 보호막 형성 공정을 수행한다. 구체적으로는, 보호막 형성 가스 공급부(17)로부터 플라즈마 생성 공간(4) 내에 보호막 형성 가스를 공급하는 동시에, 코일 전력 공급기구(25)에 의해 주파수가 40MHz 이상, 크기가 2W 이상의 고주파 전력을 코일(20)에 공급하며, 또한 처리 챔버(2) 내의 압력이 0.1Pa 이상 30Pa 이하가 되도록 배기 장치(45)에 의해 처리 챔버(2) 내의 기체를 배기한다. 이로 인하여, 플라즈마 생성 공간(4) 내의 보호막 형성 가스가 플라즈마화된다. 한편, 해당 보호막 형성 공정에서도 코일(20)에 공급하는 고주파 전력은 주파수가 100MHz 이하, 크기가 50W 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 또한 보호막 형성 가스의 공급 유량은 0.1sccm 이상 20sccm 이하로 하는 것이 바람직하다. Subsequently, a protective film forming process is performed. Specifically, the protective film forming gas is supplied from the protective film forming gas supply unit 17 into the plasma generation space 4, and the coil power supply mechanism 25 coils high frequency power having a frequency of 40 MHz or more and a size of 2 W or more by the coil power supply mechanism 25 ( It is supplied to 20), and the gas in the processing chamber 2 is exhausted by the exhaust device 45 so that the pressure in the processing chamber 2 is 0.1 Pa or more and 30 Pa or less. For this reason, the protective film forming gas in the plasma generation space 4 is plasmad. On the other hand, even in the process of forming the protective film, the high frequency power supplied to the coil 20 is more preferably a frequency of 100 MHz or less and a size of 50 W or less, and the supply flow rate of the protective film forming gas is preferably 0.1 sccm or more and 20 sccm or less. Do.

그리고, 플라즈마화된 보호막 형성 가스가 기판(K)의 표면에 도달하여 상기 에칭 공정에서 형성된 에칭 구조의 내벽에 보호막이 형성된다. Then, the plasma-forming protective film forming gas reaches the surface of the substrate K, and a protective film is formed on the inner wall of the etching structure formed in the etching process.

이어서, 상기 에칭 공정을 다시 실시하고, 플라즈마 중의 이온에 의해 에칭 구조 저부의 보호막을 제거하면서 깊이 방향으로 에칭을 진행시킨다. Subsequently, the etching process is performed again, and etching is performed in the depth direction while removing the protective film at the bottom of the etching structure by ions in the plasma.

이하, 에칭 공정과 보호막 형성 공정을 차례로 반복함으로써 기판(K)의 표면에 소정 깊이의 에칭 구조가 형성된다. Hereinafter, an etching structure having a predetermined depth is formed on the surface of the substrate K by sequentially repeating the etching process and the protective film forming process.

한편, 일반적으로 에칭 공정과 보호막 형성 공정에서는 그 처리 조건이 다르지만, 종래보다 플라즈마원을 작게 하고 있기 때문에, 플라즈마 임피던스의 변화가 작아져 있고, 처리 조건을 바꾸었을 때의 임피던스 정합을 넓은 범위에서 행하지 않고 각 공정을 실시할 수 있어 임피던스 정합기(26)를 소형화할 수 있도록 되어 있다. On the other hand, in general, the processing conditions are different in the etching process and the protective film formation process, but since the plasma source is smaller than in the prior art, the change in plasma impedance is small, and impedance matching when the processing conditions are changed is not performed in a wide range. Each process can be carried out without any effect, so that the impedance matcher 26 can be miniaturized.

이와 같이, 본 예의 플라즈마 에칭 장치(1)에 의하면, 에칭 처리 및 보호막 형성 처리의 용력을 종래보다 줄인 후에 직경 1인치 이하의 기판에 대하여 각 처리를 실시하여, 소위 스위칭 프로세스에 의해 에칭 구조를 형성할 수 있다. As described above, according to the plasma etching apparatus 1 of this example, after reducing the capacity of the etching treatment and the protective film forming treatment, the substrates having a diameter of 1 inch or less are subjected to each treatment, thereby forming an etching structure by a so-called switching process. can do.

덧붙여서 말하면, 본 발명자들은 상몸통부의 내경이 50mm, 코일의 내경이 60mm, 코일의 감김수가 1인 플라즈마 에칭 장치를 사용하고, 처리가스로서 Ar 가스를 사용하여, 처리 챔버 내의 압력을 5Pa, Ar 가스의 유량을 3sccm, 코일에 공급하는 고주파 전력의 크기를 50W로 고정한 후에, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 변화시키고, 각 주파수에서의 플라즈마의 상태를 확인하는 시험을 행하였다. 또한, 도 2는 그 결과를 정리한 표이다. Incidentally, the present inventors use a plasma etching apparatus in which the inner diameter of the upper body portion is 50 mm, the inner diameter of the coil is 60 mm, and the coil winding number is 1, using Ar gas as the processing gas, and the pressure in the processing chamber is 5 Pa, Ar After the gas flow rate was fixed at 3 sccm and the size of the high-frequency power supplied to the coil was fixed to 50 W, a test was performed to change the frequency of the high-frequency power supplied to the coil and confirm the plasma state at each frequency. In addition, Fig. 2 is a table summarizing the results.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 40.68MHz, 80MHz 및 100MHz의 경우에는, 플라즈마 생성 공간 내에 플라즈마가 발생(착화)하고, 발생한 플라즈마가 확산된 상태(플라즈마 생성 공간의 거의 전역에 퍼진 상태)로 안정적으로 유지되었다. 이에 대하여, 27.12MHz의 경우에는 플라즈마가 발생하고, 발생한 플라즈마는 유지되었으나, 플라즈마의 확산이 불충분, 다시 말하면, 플라즈마 생성 공간의 일부의 영역에서만 플라즈마가 유지되었다. 또한, 13.56MHz의 경우에는, 플라즈마가 발생하지 않았다. 이러한 사실에서, 직경 1인치 이하의 기판에 적합한 플라즈마원을 구축하기 위해 상몸통부의 내경(플라즈마 생성 공간의 외경)을 작게 한 경우에는, 통상 이용되는 13.56MHz의 고주파 전력을 공급해도 양호한 플라즈마를 생성할 수는 없고, 양호한 플라즈마를 생성하여 이것을 안정적으로 유지하기 위해서는 적절한 주파수의 고주파 전력을 공급해야 한다는 것을 알 수 있다. 상몸통부의 내경을 작게 한 경우에, 40MHz 이상의 고주파 전력을 공급함으로써 양호한 플라즈마를 얻을 수 있게 된 것은 이하의 이유에 의한 것으로 생각된다. 상기 플라즈마 생성 공간의 처리 챔버 내벽 근처의 소위 표피층은 코일에 고주파 전력을 공급했을 때에 표피 효과에 의해 플라즈마가 생성되지 않는 영역이 되고, 상기 표피층은 고주파 전력의 주파수가 높아질수록 직경 방향의 두께가 얇아지고, 반대로 고주파 전력의 주파수가 낮아질수록 그 두께가 두꺼워진다. 그 때문에, 40MHz보다 작은 고주파 전력을 공급한 경우에는, 상기 표피층이 너무 두꺼워져서 플라즈마가 생성되는 영역이 충분히 확보되지 않았기 때문에 양호한 플라즈마를 생성할 수 없었으나, 40MHz 이상의 고주파 전력을 공급한 경우에는, 상기 표피층이 충분히 얇아 플라즈마가 생성되는 영역이 확보되었기 때문이라고 생각된다. As can be seen in FIG. 2, in the case of 40.68 MHz, 80 MHz, and 100 MHz, plasma is generated (ignition) in the plasma generation space, and the generated plasma is diffused (a state almost spread throughout the plasma generation space). Was maintained. In contrast, in the case of 27.12 MHz, plasma was generated and the generated plasma was maintained, but the diffusion of the plasma was insufficient, that is, the plasma was maintained only in a part of the plasma generation space. Further, in the case of 13.56 MHz, plasma was not generated. In this fact, when the inner diameter of the upper body portion (the outer diameter of the plasma generation space) is reduced in order to construct a plasma source suitable for a substrate having a diameter of 1 inch or less, it is possible to generate a plasma that can be supplied with a high frequency power of 13.56 MHz, which is usually used. It cannot be done, and it can be seen that in order to generate a good plasma and keep it stable, it is necessary to supply high frequency power of an appropriate frequency. When the inner diameter of the upper body portion is made small, it is considered that the following reason can be obtained by providing a good plasma by supplying high-frequency power of 40 MHz or more. The so-called epidermal layer near the inner wall of the processing chamber of the plasma generation space becomes a region in which plasma is not generated by the epidermal effect when the coil is supplied with high frequency power, and the thickness of the radial direction becomes thinner as the frequency of the high frequency power increases. Conversely, the lower the frequency of the high-frequency power, the thicker the thickness. Therefore, when a high frequency power smaller than 40 MHz was supplied, it was impossible to generate a good plasma because the skin layer was too thick to sufficiently secure a region where plasma was generated, but when a high frequency power of 40 MHz or higher was supplied, It is considered that the epidermal layer is sufficiently thin to secure a region in which plasma is generated.

또한, 본 발명자들은 안정된 플라즈마를 유지하는 것이 가능한 고주파 전력의 크기의 최소값을 확인하기 위해 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 100MHz, 처리 챔버 내의 압력을 5Pa, 처리 가스의 유량을 3sccm로 하고, 상몸통부의 내경, 코일의 내경, 코일의 감김수, 처리 가스의 종류를 바꾸어, 각종 조건 하에서의 플라즈마가 유지되는 고주파 전력의 크기를 측정하였다. 그 결과, 플라즈마가 유지되는 고주파 전력의 크기의 최소값은 2W인 것을 알 수 있었다. 또한, 도 3의 각 도면은 측정 결과를 정리한 표이며, 도 3(a)는 상몸통부의 내경을 20mm, 코일의 내경을 30mm, 코일의 감김수를 1로 한 경우, 도 3(b)는 상몸통부의 내경을 20mm, 코일의 내경을 30mm, 코일의 감김수를 2로 한 경우, 도 3(c)는 상몸통부의 내경을 30mm, 코일의 내경을 36mm, 코일의 감김수를 1로 한 경우의 각 처리가스별 플라즈마의 유지에 필요한 고주파 전력의 크기(방전 유지 하한 고주파 전력)을 정리한 표이다. 종래의 장치에서는 고주파 전력이 작으면 플라즈마를 해리하기 위한 충분한 에너지가 얻어지지 않지만, 주파수를 높게 함으로써 고주파 전력이 작은 경우라도 플라즈마 생성 공간 내에 플라즈마를 해리하기 위한 충분한 에너지를 부여할 수 있다. In addition, the present inventors set the frequency of the high frequency power supplied to the coil to 100 MHz, the pressure in the processing chamber to 5 Pa, the flow rate of the processing gas to 3 sccm, and confirm the minimum value of the size of the high frequency power capable of maintaining a stable plasma. By changing the inner diameter of the body, the inner diameter of the coil, the number of coil windings, and the type of processing gas, the magnitude of the high-frequency power that the plasma is maintained under various conditions was measured. As a result, it was found that the minimum value of the magnitude of the high-frequency power maintained by the plasma was 2 W. In addition, each drawing of FIG. 3 is a table summarizing the measurement results, and FIG. 3(a) shows an inner diameter of the upper body portion of 20 mm, an inner diameter of the coil of 30 mm, and a coil winding number of 1, FIG. 3 (b). When the inner diameter of the upper body is 20 mm, the inner diameter of the coil is 30 mm, and the number of turns of the coil is 2, FIG. 3(c) shows the inner diameter of the upper body part is 30 mm, the inner diameter of the coil is 36 mm, and the number of turns of the coil is 1 This table summarizes the amount of high-frequency power required to maintain the plasma for each process gas (high-frequency low-discharge discharge power). In the conventional device, when the high frequency power is small, sufficient energy for dissociating the plasma is not obtained, but by increasing the frequency, sufficient energy for dissociating the plasma in the plasma generation space can be provided even if the high frequency power is small.

이어서, 본 발명자들은 다른 조건 하에서의 에칭율의 변화를 조사하기 위해 상몸통부의 내경이 50mm, 코일의 내경이 60mm, 코일의 감김수가 1인 플라즈마 에칭장치를 이용하고, 처리 가스로서 SF6 가스를 사용하여, 코일에 공급하는 고주파 전력의 크기를 50W, SF6 가스의 유량을 3sccm으로 고정한 후, 처리 챔버 내의 압력을 5∼10Pa, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 40.68∼100MHz로 변화시키고, 각각의 경우의 실리콘 기판의 에칭율을 측정하였다. 또한, 도 4는 그 결과를 정리한 표이다. Subsequently, the present inventors used a plasma etching apparatus having an inner diameter of the upper body portion of 50 mm, an inner diameter of the coil of 60 mm, and a coil number of 1 to investigate the change in the etching rate under different conditions, and used SF 6 gas as the processing gas. Using, the size of the high frequency power supplied to the coil is fixed to 50 W, the flow rate of SF 6 gas is 3 sccm, the pressure in the processing chamber is changed to 5 to 10 Pa, and the frequency of the high frequency power supplied to the coil is changed to 40.68 to 100 MHz. The etching rate of the silicon substrate in each case was measured. 4 is a table summarizing the results.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 어느 주파수의 경우라도 압력을 낮게 함으로써 에칭율이 증가하는 경향이 있다. 또한, 압력이 같은 조건일 경우에는 주파수가 80MHz인 경우에 가장 에칭율이 높아져 있다. As can be seen from Fig. 4, the etch rate tends to increase by lowering the pressure at any frequency. In addition, when the pressure is the same, the etching rate is highest when the frequency is 80 MHz.

또한, 본 발명자들은 상몸통부의 내경(플라즈마 생성 공간의 외경)을 작게 했을 때의 에칭율의 변화를 관찰하기 위해 상몸통부의 내경이 30mm, 코일의 내경이 36mm, 코일의 감김수가 1인 플라즈마 에칭 장치를 이용하고, 처리 가스의 종류, 코일에 공급하는 고주파 전력의 크기 및 처리 가스의 유량을 도 4의 경우와 동일한 조건으로 고정하고, 처리 챔버 내의 압력 및 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 변화시키고, 플라즈마 흡수 프로브를 이용하여 각각의 경우의 처리 챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정한 결과, 에칭을 행하기 위해 필요한 플라즈마 밀도를 확인할 수 있었다. 또한, 각각의 경우에서의 실리콘 기판의 에칭율에 대해서도 측정하였다. 또한, 도 5는 플라즈마 밀도의 측정 결과를 정리한 표이며, 동 도면에 나타낸 결과는 처리 챔버 내의 압력을 3∼10Pa, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 40.68∼100MHz로 변화시켜 행한 측정의 결과이다. 또한, 도 6은 에칭율의 측정 결과를 정리한 표이며, 동 도면에 나타낸 결과는 처리 챔버 내의 압력을 5∼10Pa, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 80∼100MHz로 변화시켜 수행한 측정의 결과이다. In addition, the present inventors observed the change in the etching rate when the inner diameter of the upper body portion (the outer diameter of the plasma generation space) was small, the inner diameter of the upper body portion was 30 mm, the inner diameter of the coil was 36 mm, and the coil winding number was 1 Using the etching apparatus, the type of the processing gas, the size of the high frequency power supplied to the coil, and the flow rate of the processing gas are fixed under the same conditions as in FIG. 4, and the pressure in the processing chamber and the frequency of the high frequency power supplied to the coil are measured. As a result of changing and measuring the plasma density in the processing chamber in each case using a plasma absorption probe, it was possible to confirm the plasma density required for etching. Moreover, the etching rate of the silicon substrate in each case was also measured. In addition, Fig. 5 is a table summarizing the measurement results of plasma density, and the results shown in the figure show the results of measurements made by changing the pressure in the processing chamber to 3 to 10 Pa and the frequency of the high frequency power supplied to the coil to 40.68 to 100 MHz. to be. In addition, FIG. 6 is a table summarizing the results of the etching rate measurement, and the results shown in the figure show the measurement performed by changing the pressure in the processing chamber to 5 to 10 Pa and the frequency of the high frequency power supplied to the coil to 80 to 100 MHz. Is the result.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, SF6 가스를 사용한 경우, 주파수가 동일한 경우에는 압력이 낮아질수록 플라즈마 밀도가 증가하는 경향이 있다. 또한, 압력이 3Pa 및 5Pa인 경우에는 주파수가 커질수록 플라즈마 밀도가 증가하고 있지만, 압력이 10Pa인 경우에는 주파수가 80MHz인 경우에 가장 플라즈마 밀도가 높아져 있다. 또한, 도 4 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 압력이 5Pa인 경우에는 상몸통부의 내경을 작게 함으로써, 주파수가 80MHz 및 100MHz 어떤 경우에도 에칭율이 증가하고, 또한 80MHz의 경우보다 100MHz의 경우가 에칭율이 높아져 있다. 이러한 사실에서, 상몸통부의 내경을 작게 하고, 주파수를 높게 함으로써 에칭율이 높아지는 경향이 있다고 생각할 수 있다. 또한, 압력이 10Pa, 주파수가 100MHz인 경우에, 상몸통부의 내경이 작을 경우가 에칭율이 낮아져 있지만, 상몸통부의 내경을 작게 한 경우가 압력의 증가에 의해 반응이 포화 상태로 되어 에칭율이 저하하는 경향이 강해지기 때문이라고 추측된다. As can be seen from FIG. 5, when SF 6 gas is used, when the frequency is the same, the plasma density tends to increase as the pressure decreases. Further, when the pressure is 3Pa and 5Pa, the plasma density increases as the frequency increases, but when the pressure is 10Pa, the plasma density is highest when the frequency is 80MHz. In addition, as can be seen in FIGS. 4 and 6, when the pressure is 5 Pa, by reducing the inner diameter of the upper body, the etch rate is increased in both the frequencies of 80 MHz and 100 MHz, and also in the case of 100 MHz than in the case of 80 MHz. The etch rate is high. From this fact, it can be considered that the etching rate tends to be increased by reducing the inner diameter of the upper body portion and increasing the frequency. In addition, when the pressure is 10 Pa and the frequency is 100 MHz, when the inner diameter of the upper body portion is small, the etching rate is low, but when the inner diameter of the upper body portion is small, the reaction becomes saturated due to the increase in pressure and the etching rate is increased. It is presumed that the tendency to decrease becomes stronger.

한편, 본 발명자들은 Ar 가스를 이용한 경우에 대해서도 처리 챔버 내의 플라즈마 밀도를 플라즈마 흡수 프로브를 이용하여 측정하였다. 도 7 및 도 8은 상몸통부의 내경이 50mm, 코일의 내경이 60mm, 코일의 감김수가 1인 플라즈마 에칭 장치를 이용하여 행한 측정 결과를 정리한 표이며, 도 7의 결과는 처리 챔버 내의 압력 5Pa, 코일에 공급하는 고주파 전력의 크기를 50W, Ar 가스의 유량을 3sccm로 고정한 후에, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 40.68∼100MHz까지 변화시켜 행한 것이며, 도 8의 결과는 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 40.68MHz, 크기를 50W, Ar 가스의 유량을 3sccm로 고정한 후에, 처리 챔버 내의 압력을 3∼12Pa까지 변화시켜 수행한 것이다. 또한, 도 9는 상몸통부의 내경이 30mm, 코일의 내경이 36mm, 코일의 감김수가 1인 플라즈마 에칭 장치를 이용하고, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 40.68MHz, 크기를 50W, Ar 가스의 유량을 3sccm로 고정한 후에, 처리 챔버 내의 압력을 5∼10Pa까지 변화시켜 행한 측정의 결과를 정리한 표이다. On the other hand, the present inventors also measured the plasma density in the processing chamber using a plasma absorption probe even in the case of using Ar gas. 7 and 8 is a table summarizing the measurement results performed using a plasma etching apparatus having an inner diameter of the upper body portion of 50 mm, an inner diameter of the coil of 60 mm, and a coil winding number of 1, and the result of FIG. 7 is the pressure in the processing chamber. 5Pa, the size of the high-frequency power supplied to the coil was fixed to 50 W, the flow rate of Ar gas was fixed to 3 sccm, and then the frequency of the high-frequency power supplied to the coil was changed to 40.68 to 100 MHz, and the result of FIG. 8 was supplied to the coil. This was performed by changing the frequency of the high frequency power to 40.68 MHz, the size to 50 W, and the Ar gas flow rate to 3 sccm, and then changing the pressure in the processing chamber to 3 to 12 Pa. In addition, FIG. 9 uses a plasma etching apparatus having an inner diameter of 30 mm, an inner diameter of a coil of 36 mm, and a coil number of 1, a frequency of high frequency power supplied to the coil of 40.68 MHz, a size of 50 W, and Ar gas. It is a table which summarizes the result of the measurement performed by changing the pressure in the processing chamber to 5 to 10 Pa after fixing the flow rate of 3 sccm.

도 7 내지 도 9에 나타내는 바와 같이, Ar 가스에 대해서도 각종 조건 하에서 충분한 밀도의 플라즈마가 생성되는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Figs. 7 to 9, it was confirmed that plasma of sufficient density was generated even under Ar conditions under various conditions.

이어서, 본 발명자들은 처리가스로서 C4F8 가스를 이용한 경우의 각종 조건 하에서의 용착율을 측정하였다. 한편, 도 10은 상몸통부의 내경이 20mm, 코일의 내경이 30mm, 코일의 감김수가 2 또는 3인 플라즈마 에칭 장치를 이용하고, 처리 챔버 내의 압력을 5Pa, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 100MHz, 크기를 50W로 고정하는 동시에, 가스 유량을 1.5∼3sccm로 변화시켜 행한 측정의 결과를 정리한 표이다. 또한, 도 11은 상몸통부의 내경이 20mm, 코일의 내경이 30mm, 코일의 감김수가 2인 플라즈마 에칭장치를 이용하고, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 100MHz로 고정한 후에, 처리챔버 내의 압력을 5∼10Pa, 가스 유량을 1∼3sccm, 코일에 공급하는 고주파 전력의 크기를 10∼50W로 변화시켜 행한 측정 결과를 정리한 표이다. Subsequently, the present inventors measured the deposition rate under various conditions when a C 4 F 8 gas was used as the treatment gas. On the other hand, FIG. 10 uses a plasma etching apparatus having an inner diameter of the upper body portion of 20 mm, an inner diameter of the coil of 30 mm, and a coil number of 2 or 3, the pressure in the processing chamber of 5 Pa, and the frequency of the high frequency power supplying the coil. This table summarizes the results of measurements made by changing the gas flow rate to 1.5 to 3 sccm while fixing the size at 100 MHz and 50 W. In addition, FIG. 11 uses a plasma etching apparatus having an inner diameter of the upper body portion of 20 mm, an inner diameter of the coil of 30 mm, and a coil number of 2, and after fixing the frequency of the high frequency power supplied to the coil to 100 MHz, the pressure in the processing chamber Is a table summarizing measurement results of 5 to 10 Pa, gas flow rate of 1 to 3 sccm, and the size of high-frequency power supplied to the coil changed to 10 to 50 W.

도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 가스 유량이 1.5∼3sccm인 경우에는 코일의 감김수가 2 또는 3 중에서 어느 것이라도 충분한 용착율을 얻을 수 있다. 또한, 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 가스 유량이 1∼3sccm, 코일에 공급하는 고주파 전력의 크기가 10∼50W, 처리 챔버 내의 압력이 5∼10Pa인 조건 하에서도 충분한 용착율을 얻을 수 있다. As can be seen from FIG. 10, when the gas flow rate is 1.5 to 3 sccm, a sufficient welding rate can be obtained in any of 2 or 3 coils. In addition, as can be seen in FIG. 11, a sufficient welding rate can be obtained even under conditions of a gas flow rate of 1 to 3 sccm, a high frequency power supply to the coil of 10 to 50 W, and a pressure in the processing chamber of 5 to 10 Pa. .

이어서, 본 발명자들은 실리콘 기판에 대한 에칭율 및 용착율을 측정하였다. 구체적으로는, 에칭율의 측정은 처리 가스로서 SF6 가스를 사용하고, 가스 유량을 3sccm, 처리 챔버 내의 압력을 5Pa, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 100MHz, 크기를 50W, 바이어스 전력을 2W로 고정하고, 또한 용착율의 측정은 처리가스로서 C4F8 가스를 사용하고, 가스 유량을 1.5sccm, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 100MHz, 크기를 50W로 고정하고, 상몸통부의 내경을 20∼30mm, 코일의 내경을 30∼36mm까지 변화시키는 동시에, 코일의 감김수를 2 또는 3으로 변화시켜 수행하였다. 또한, 도 12는 그 결과를 정리한 표이다. Subsequently, the present inventors measured the etching rate and the deposition rate on the silicon substrate. Specifically, the measurement of the etching rate uses SF 6 gas as the processing gas, the gas flow rate is 3 sccm, the pressure in the processing chamber is 5 Pa, the frequency of the high frequency power supplying the coil is 100 MHz, the size is 50 W, and the bias power is 2 W. For the measurement of the welding rate, C 4 F 8 gas is used as the processing gas, the gas flow rate is 1.5 sccm, the frequency of high frequency power supplied to the coil is fixed at 100 MHz, and the size is 50 W, and the inner diameter of the upper body Was carried out by changing the coil inner diameter of 20 to 30 mm and the inner diameter of the coil to 30 to 36 mm, and changing the number of turns of the coil to 2 or 3. In addition, Fig. 12 is a table summarizing the results.

도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 각종 조건을 변화시켜도 실리콘 기판에 대하여 소정의 비율로 에칭 처리를 실시할 수 있고, 또한 마찬가지로 소정의 비율로 보호막 형성 처리를 실시할 수 있다. 또한, 코일의 감김수를 증가시킴으로써 에칭율 및 용착율이 증가하는 것도 알 수 있었다. 이것은, 코일의 감김수를 증가시킴으로써 코일에 걸리는 전압이 증가함으로써, 플라즈마 생성 공간 내의 처리 가스에 작용하는 면적 및 용량 결합 성분이 늘어나고, 플라즈마의 해리가 촉진되어 비율이 증가하기 때문이라고 생각된다. As can be seen from Fig. 12, even when various conditions are changed, the silicon substrate can be etched at a predetermined rate, and likewise, a protective film formation process can be performed at a predetermined rate. In addition, it was also found that the etch rate and the deposition rate increased by increasing the number of turns of the coil. This is considered to be because the voltage applied to the coil increases by increasing the number of windings of the coil, so that the area and the capacitive coupling component acting on the processing gas in the plasma generation space increase, and the dissociation of the plasma is promoted to increase the ratio.

덧붙여서 말하면, 본 발명자들이 상몸통부의 내경이 30mm, 코일의 내경이 36mm, 코일의 감김수가 1인 플라즈마 에칭 장치를 이용하고, 개구폭이 3㎛인 마스크가 형성된 8.5mm각의 실리콘 기판에, 에칭 공정과 보호막 형성 공정을 차례로 반복하여 수행한 바, 도 13에 나타내는 바와 같이 깊이가 13.8㎛인 에칭 구조가 형성되고, 직경 1인치 이하의 기판에 대하여 실용적인 에칭 처리를 실시할 수 있는 것이 명확해졌다. 또한, 에칭 공정은 에칭 가스로서 SF6 가스를 이용하고, 압력을 5Pa, 가스 유량을 3sccm, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 100MHz, 크기를 50W, 바이어스 전력의 크기를 3W의 조건으로 행하고, 보호막 형성 공정은 보호막 형성 가스로서 C4F8 가스를 사용하고, 압력을 5Pa, 가스 유량을 3sccm, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 100MHz, 크기를 50W의 조건으로 수행하였다. Incidentally, the present inventors used a plasma etching apparatus having an inner diameter of 30 mm, an inner diameter of a coil of 36 mm, and a coil number of 1, on an 8.5 mm square silicon substrate having a mask having an opening width of 3 µm, When the etching process and the protective film formation process were repeatedly performed in turn, it became clear that an etching structure having a depth of 13.8 µm was formed as shown in FIG. 13, and that practical etching treatment could be performed on a substrate having a diameter of 1 inch or less. . In addition, the etching process uses SF 6 gas as the etching gas, the pressure is 5 Pa, the gas flow rate is 3 sccm, the frequency of the high frequency power supplying the coil is 100 MHz, the size is 50 W, and the size of the bias power is 3 W. The protective film forming process used C 4 F 8 gas as the protective film forming gas, a pressure of 5 Pa, a gas flow rate of 3 sccm, a frequency of high-frequency power supplied to the coil at 100 MHz, and a size of 50 W.

또한, 본 발명자들은 상몸통부의 내경이 20mm, 코일의 내경이 30mm, 코일의 감김수가 1인 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 코일에 공급하는 고주파 전력의 주파수를 100MHz로 고정하는 동시에, 임피던스 정합기의 매칭 포지션을 고정한 상태에서 처리 챔버 내의 압력을 3∼10Pa, 처리 가스의 유량을 1.5∼5sccm, 코일에 공급하는 고주파 전력의 크기를 20∼50W로 변화시켜서 코일에 고주파 전력을 공급했을 때의 진행파 및 반사파의 크기를 측정하였다. 도 14의 각 도면은 그 측정 결과를 정리한 표이며, 도 14(a)는 처리 가스로서 SF6 가스를 이용한 경우, 도 14(b)는 처리 가스로서 C4F8 가스를 이용한 경우, 도 14(c)는 처리 가스로서 O2 가스를 이용했을 때의 결과를 각각 정리한 것이다. 또한, 도면 중의 분자가 진행파(W), 분모가 반사파(W)이다. In addition, the present inventors in the plasma etching apparatus having an inner diameter of the upper body portion of 20 mm, an inner diameter of the coil of 30 mm, and a coil number of 1, the frequency of the high-frequency power supplied to the coil is fixed at 100 MHz, and the impedance matching device The traveling wave when the high-frequency power is supplied to the coil by changing the pressure in the processing chamber to 3 to 10 Pa, the flow rate of the processing gas to 1.5 to 5 sccm, and the size of the high-frequency power supplied to the coil to 20 to 50 W while the matching position is fixed, and The size of the reflected wave was measured. Each drawing in FIG. 14 is a table summarizing the measurement results, and FIG. 14(a) is a case in which SF 6 gas is used as the process gas, and FIG. 14(b) is a case in which C 4 F 8 gas is used as the process gas. 14(c) summarizes the results when the O 2 gas was used as the processing gas. In addition, the molecule in the figure is a traveling wave (W) and a denominator is a reflected wave (W).

도 14에서 알 수 있는 바와 같이, 고주파 전력의 크기가 20W, 30W 및 50W인 각 경우에 있어서, 처리 챔버 내의 압력 및 가스 유량을 상기의 범위 내에서 변화시켰다고 해도 진행파 및 반사파의 크기에 큰 변화가 보이지 않는다. 따라서, 임피던스 정합을 조정하지 않고, 처리 조건을 변화시켜서 연속적으로 처리를 행하는, 예를 들어 에칭 공정과 보호막 형성 공정을 반복하여 수행할 수 있고, 또한 종래와 같이 임피던스 정합기에 큰 콘덴서를 이용할 필요도 없어 장치의 소형화가 실현된다. As can be seen in FIG. 14, in each case where the magnitude of the high-frequency power is 20W, 30W, and 50W, even if the pressure and gas flow rate in the processing chamber were changed within the above range, a large change in the magnitude of the traveling wave and reflected wave was made. Invisible Therefore, it is possible to repeatedly perform, for example, an etching process and a protective film forming process by continuously changing the processing conditions without adjusting the impedance matching, and also need to use a large capacitor for the impedance matching as in the prior art. There is no device downsizing.

이상, 본 발명의 실시예들에 대해서 설명하였으나, 본 발명이 취할 수 있는 양태가 이들에 한정되는 것은 아니다. The embodiments of the present invention have been described above, but the aspects that the present invention can take are not limited to these.

상술한 예에서는 플라즈마 에칭 장치(1)를 이용하여 스위칭 프로세스에 의해 에칭 구조를 형성하는 과정을 설명하였으나, 이는 일 예에 지나지 않으며, 상기 플라즈마 에칭 장치(1)는 모든 종류의 에칭 처리에 이용할 수 있다. In the above-described example, a process of forming an etching structure by a switching process using the plasma etching apparatus 1 has been described, but this is only an example, and the plasma etching apparatus 1 can be used for all kinds of etching treatments. have.

또한, 상술한 예에서는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치를 플라즈마 에칭 장치로서 구체화한 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 기판에 박막을 형성할 때에 이용하는 플라즈마 CVD 장치나 레지스트를 제거할 때에 이용되는 플라즈마 애싱 장치로서 구현해도 된다. In addition, in the above-described example, the embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention is illustrated as a plasma etching apparatus, but is not limited thereto. For example, a plasma CVD apparatus or resist used for forming a thin film on a substrate can be removed. You may implement|achieve as a plasma ashing apparatus used at the time.

1 : 플라즈마 에칭 장치 2 : 처리 챔버
3 : 처리 공간 4 : 플라즈마 생성 공간
5 : 하몸통부 6 : 상몸통부
15 : 처리 가스 공급기구 20 : 코일
25: 코일 전력 공급기구 30 : 기초대
40 : 기초대 전력 공급기구 45 : 배기 장치DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma etching apparatus 2 Processing chamber
3: processing space 4: plasma generation space
5: lower body part 6: upper body part
15: processing gas supply mechanism 20: coil
25: coil power supply mechanism 30: foundation
40: foundation base power supply mechanism 45: exhaust system

Claims (14)

기판에 플라즈마 처리를 실시하는 장치로서,
하부 영역에 처리 공간이 설정되고, 상기 처리 공간의 상방에 상기 처리 공간과 연통되는 플라즈마 생성 공간이 설정된 처리 챔버와,
상기 처리 챔버의 상기 플라즈마 생성 공간에 대응하는 부분의 바깥쪽에 배치되고, 감김수가 1 이상 5 이하의 코일과,
상기 처리 챔버 내의 처리 공간에 배치되고, 상기 기판을 탑재하는 기초대와,
상기 처리 챔버 내의 플라즈마 생성 공간에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급기구와,
상기 처리 챔버 내의 기체를 배기하는 배기 기구와,
상기 코일에 고주파 전력을 공급하는 코일 전력 공급 기구를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
상기 처리 챔버의 플라즈마 생성 공간이 설정된 부분의 내경은 20mm 이상 50mm 이하이며,
상기 코일 전력 공급 기구는 주파수가 40MHz 이상 100MHz 이하이고, 크기가 2W 이상 50W 이하의 고주파 전력을 상기 코일에 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. An apparatus for performing plasma treatment on a substrate,
A processing chamber in which a processing space is set in a lower region, and a plasma generation space in communication with the processing space is set above the processing space;
A coil having a winding number of 1 or more and 5 or less, disposed outside the portion corresponding to the plasma generation space of the processing chamber,
A base stand disposed in a processing space in the processing chamber and on which the substrate is mounted;
A processing gas supply mechanism for supplying a processing gas to the plasma generation space in the processing chamber,
An exhaust mechanism for exhausting gas in the processing chamber,
In the plasma processing apparatus having a coil power supply mechanism for supplying high-frequency power to the coil,
The inner diameter of the portion where the plasma generation space is set in the processing chamber is 20 mm or more and 50 mm or less,
The coil power supply mechanism is a plasma processing apparatus characterized in that the frequency is 40MHz or more and 100MHz or less, and the size is configured to supply high frequency power of 2W or more and 50W or less to the coil. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 챔버의 플라즈마 생성 공간에 대응하는 부분의 외면과 상기 코일 사이에 0.5mm 이상 5mm 이하의 간극을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a gap of 0.5 mm or more and 5 mm or less is formed between the outer surface of the portion corresponding to the plasma generation space of the processing chamber and the coil. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 가스 공급기구는 0.1sccm 이상 20sccm 이하의 유량으로 상기 플라즈마 생성 공간 내에 처리 가스를 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus of claim 1, wherein the processing gas supply mechanism is configured to supply processing gas into the plasma generation space at a flow rate of 0.1 sccm or more and 20 sccm or less. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 챔버 내의 압력은 0.1Pa 이상 30Pa 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the pressure in the processing chamber is set to 0.1 Pa or more and 30 Pa or less. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 가스 공급 기구는 에칭 가스를 공급하는 에칭 가스 공급부와 보호막 형성 가스를 공급하는 보호막 형성 가스 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the processing gas supply mechanism includes an etching gas supply unit supplying an etching gas and a protective film formation gas supply unit supplying a protective film forming gas. 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 방법에 있어서,
처리 챔버 내의 하부 영역에 설정된 처리 공간 내에 배치되는 기초대 상에 상기 기판을 탑재한 후,
상기 처리 챔버 내의 상기 처리 공간의 상방에 설정되는 상기 처리 공간과 연통되는 플라즈마 생성 공간으로서, 외경이 20mm 이상 50mm 이하로 설정된 플라즈마 생성 공간 내에 처리 가스를 공급하는 동시에,
상기 플라즈마 생성 공간에 대응하는 상기 처리 챔버의 바깥쪽에 배치되고, 감김수가 1 이상 5 이하인 코일에 주파수가 40MHz 이상 100MHz 이하이고, 크기가 2W 이상 50W 이하인 고주파 전력을 공급하여, 상기 플라즈마 생성 공간에 공급된 처리 가스를 플라즈마화하고,
플라즈마화된 처리 가스에 의해 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.In the method of performing a plasma treatment on a substrate,
After mounting the substrate on a base that is disposed in a processing space set in a lower region in the processing chamber
A plasma generation space in communication with the processing space set above the processing space in the processing chamber, wherein the processing gas is supplied into a plasma generation space having an outer diameter of 20 mm or more and 50 mm or less,
It is disposed outside the processing chamber corresponding to the plasma generation space, and supplies a high frequency power having a frequency of 40 MHz or more and 100 MHz or less and a size of 2 W or more and 50 W or less to a coil having a winding number of 1 or more and 5 or less, to the plasma generation space. Plasma the supplied process gas,
A plasma processing method characterized in that plasma processing is performed on the substrate using a plasmad processing gas. 제 6 항에 있어서, 상기 처리 챔버의 플라즈마 생성 공간이 설정된 부분의 외주면과 상기 코일 사이에는 0.5mm 이상 5mm 이하의 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. 7. The plasma processing method of claim 6, wherein a gap of 0.5 mm or more and 5 mm or less is formed between the coil and the outer circumferential surface of a portion where the plasma generation space of the processing chamber is set. 제 6 항에 있어서, 0.1sccm 이상 20sccm 이하의 유량으로 상기 플라즈마 생성 공간에 처리 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. 7. The plasma processing method according to claim 6, wherein a processing gas is supplied to the plasma generation space at a flow rate of 0.1 sccm or more and 20 sccm or less. 제 6 항에 있어서, 상기 처리 챔버 내의 압력을 0.1Pa 이상 30Pa 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. 7. The plasma processing method according to claim 6, wherein the pressure in the processing chamber is set to 0.1 Pa or more and 30 Pa or less. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리는 에칭 공정과 보호막 형성 공정을 차례로 반복하여 행하고, 기판에 에칭 구조를 형성하는 처리인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법. The plasma processing method according to any one of claims 6 to 9, wherein the plasma processing is a process in which an etching process and a protective film forming process are repeatedly performed in order to form an etching structure on the substrate. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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