特開 2023-97360 基板処理装置とそれを含む基板接合システム及びそれを用いた基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023097360

(43)【公開日】2023-07-07

(54)【発明の名称】基板処理装置とそれを含む基板接合システム及びそれを用いた基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022183963

(22)【出願日】2022-11-17

(31)【優先権主張番号】10-2021-0188097

(32)【優先日】2021-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】520236767

【氏名又は名称】サムス カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】キム、キョン マン

(72)【発明者】

【氏名】ユ、ヨン チュン

(72)【発明者】

【氏名】キム、トン フン

(57)【要約】

【課題】基板処理装置とそれを含む基板接合システム及びそれを用いた基板処理方法を提供する。
【解決手段】本発明は、２つの基板を接合させるハイブリッドボンディング（Ｈｙｂｒｉｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）のためのプラズマ処理時のプロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ ｇａｓ）、コントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｇａｓ）、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓ）に対する基板センター（Ｃｅｎｔｅｒ）と基板エッジ（Ｅｄｇｅ）との比率調節によって、基板の上面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保して基板を接合する技術を開示する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の表面に水酸基（－ＯＨ）を生成するためのプラズマ処理が行われる処理空間を提供するプロセスチャンバと、
前記処理空間に配置され、前記基板を支持する基板支持手段と、
前記処理空間へプロセスガスを含む複数のガスを供給するガス供給手段と、
前記基板支持手段に装着された基板を複数の領域に区分し、各領域別に供給される複数のガスに対する流量を独立して制御することにより、プロセスガスに対する前記基板の領域別密度を調節する制御手段と、を含み、
複数のガスのうち、選択された１種以上のガスに対する前記基板の領域別供給 量を調節して、プロセスガスに対する密度調節によって、前記基板の表面に生成される水酸基（ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を調節することを特徴とする、基板処理装置。

【請求項2】

前記プロセスチャンバの処理空間の上部に配置されて上部プラズマ空間を区画し、前記ガス供給手段を介して供給される複数のガスを、前記基板支持手段に装着された基板に向かって拡散させるガス分配手段をさらに含む、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記ガス供給手段は、
プロセスガスを供給するプロセスガス供給源と、
コントロールガスを供給するコントロールガス供給源と、
前記基板の複数の領域に対応する前記上部プラズマ空間の複数の領域へプロセスガスの供給比率を調節して分配供給する第１流量制御器と、
前記基板の複数の領域に対応する前記上部プラズマ空間の複数の領域へコントロールガスの供給比率を調節して分配供給する第２流量制御器と、を含み、
前記制御手段は、
前記第１流量制御器及び前記第２流量制御器を介して前記プロセスガス及び前記コントロールガスに対する領域別供給比率を制御して、前記上部プラズマ空間の複数の領域それぞれに対するプロセスガスの密度を調節することを特徴とする、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記ガス分配手段は、内部にガス拡散空間が設けられ、
前記ガス供給手段は、
キャリアガスを供給するキャリアガス供給源と、
前記基板の複数の領域に対応する前記ガス拡散空間の複数の領域にキャリアガスの供給比率を調節して分配供給する第３流量制御器と、を含み、
前記制御手段は、
前記第３流量制御器を介して前記キャリアガスに対する領域別供給比率を制御して、前記基板の複数の領域それぞれに対するプロセスガスの密度を調節することを特徴とする、請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記制御手段は、
前記第３流量制御器を介して前記キャリアガスに対する領域別供給量を制御して、前記基板の複数の領域へ供給されるプロセスガスの速度を調節することを特徴とする、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記ガス分配手段は、
前記上部プラズマ空間のガスが流入する上部シャワープレートと、
前記上部シャワープレートの下部に形成されるガス拡散空間と、
前記ガス拡散空間のガスを前記処理空間へ拡散させる下部シャワープレートと、を含むことを特徴とする、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記上部シャワープレートは、
前記基板の複数の領域に対応する前記ガス拡散空間の複数の領域それぞれへキャリアガスを排出する複数のガス流路が設けられたことを特徴とする、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項8】

前記上部シャワープレートは、
前記ガス拡散空間のセンター領域へキャリアガスを排出するセンターガス流路と、
前記ガス拡散空間のエッジ領域へキャリアガスを排出するエッジガス流路が設けられたことを特徴とする、請求項６に記載の基板処理装置。

【請求項9】

前記ガス供給手段は、
プロセスガス及びコントロールガスを前記上部プラズマ空間の複数の領域それぞれへ供給する第１供給管を含むことを特徴とする、請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項10】

前記ガス供給手段は、
プロセスガス及びコントロールガスを前記上部プラズマ空間のセンター領域へ供給する第１センター供給管と、
プロセスガス及びコントロールガスを前記上部プラズマ空間のエッジ領域へ供給する第１エッジ供給管と、を含むことを特徴とする、請求項３に記載の基板処理装置。

【請求項11】

前記ガス供給手段は、
キャリアガスを前記ガス拡散空間の複数の領域それぞれへ供給する第２供給管を含むことを特徴とする、請求項４に記載の基板処理装置。

【請求項12】

前記ガス供給手段は、
キャリアガスを前記ガス拡散空間のセンター領域へ供給する第２センター供給管と、
キャリアガスを前記ガス拡散空間のエッジ領域へ供給する第２エッジ供給管と、を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の基板処理装置。

【請求項13】

プラズマ処理によって基板の表面に水酸基（－ＯＨ）を生成する請求項１に記載の基板処理装置と、
プラズマ処理された基板の表面を洗浄処理する洗浄装置と、
表面に水酸基（－ＯＨ）が形成された基板同士を接合させる基板接合装置と、
前記基板処理装置、前記洗浄装置及び前記基板接合装置へ基板を移送する整列装置と、を含むことを特徴とする、基板接合システム。

【請求項14】

基板の複数の領域に対応する上部プラズマ空間の複数の領域へ供給比率を調節してプロセスガスを分配供給するプロセスガス供給ステップと、
前記上部プラズマ空間の複数の領域へ供給比率を調節してコントロールガスを分配供給するコントロールガス供給ステップと、
前記コントロールガスの分配供給を介して前記上部プラズマ空間の複数の領域それぞれに対するプロセスガスの密度を調節する上部プラズマ空間ガス密度調節ステップと、
ガス分配手段を用いて下部プラズマ空間へプロセスガスを拡散させるプロセスガス拡散ステップと、
前記基板の複数の領域別に密度が調節されたプロセスガスを用いて、前記基板の表面に均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が調節された水酸基（－ＯＨ）を生成する水酸基生成ステップと、を含むことを特徴とする、基板処理方法。

【請求項15】

前記上部プラズマ空間ガス密度調節ステップを介して密度が調節されたプロセスガスを、前記ガス分配手段のガス拡散空間へ流入させるガス拡散空間流入ステップと、
前記基板の複数の領域に対応する前記ガス拡散空間の複数の領域へ供給比率を調節してキャリアガスを分配供給するキャリアガス供給ステップと、をさらに含み、
前記プロセスガス拡散ステップは、
キャリアガスを用いて密度の調節されたプロセスガスを下部プラズマ空間上に基板の複数の領域へ伝達することを特徴とする、請求項１４に記載の基板処理方法。

【請求項16】

前記プロセスガス拡散ステップは、
前記ガス拡散空間の複数の領域へ供給されるキャリアガスの供給比率に応じて、前記下部プラズマ空間上に基板の複数の領域へ伝達されるプロセスガスの速度を調節することを特徴とする、請求項１５に記載の基板処理方法。

【請求項17】

前記プロセスガス供給ステップは、
プロセスガスの供給流量を制御する第１流量制御器によって、前記上部プラズマ空間の複数の領域別にプロセスガスの供給比率を調節して分配供給することを特徴とする、請求項１４に記載の基板処理方法。

【請求項18】

前記コントロールガス供給ステップは、
コントロールガスの供給流量を制御する第２流量制御器によって、前記上部プラズマ空間の複数の領域別にコントロールガスの供給比率を調節して分配供給することを特徴とする、請求項１４に記載の基板処理方法。

【請求項19】

前記キャリアガス供給ステップは、
キャリアガスの供給流量を制御する第３流量制御器によって、前記拡散空間の複数の領域別にキャリアガスの供給比率を調節して分配供給することを特徴とする、請求項１５に記載の基板処理方法。

【請求項20】

基板のセンター領域とエッジ領域に対応する上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してプロセスガスを分配供給するプロセスガス供給ステップと、
前記上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してコントロールガスを分配供給するコントロールガス供給ステップと、
前記コントロールガスの分配供給を介して前記上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域に対するプロセスガスの密度を調節する上部プラズマ空間ガス密度調節ステップと、
密度が調節されたプロセスガスを前記ガス分配手段のガス拡散空間へ流入させるガス拡散空間流入ステップと、
前記基板のセンター領域とエッジ領域に対応する前記ガス拡散空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してキャリアガスを分配供給するキャリアガス供給ステップと、
前記ガス分配手段を介して下部プラズマ空間へプロセスガスを拡散させるプロセスガス拡散ステップと、
前記基板のセンター領域とエッジ領域に対して密度が調節されたプロセスガスを用いて、前記基板の表面に均一度の調節された水酸基（－ＯＨ）を生成する水酸基生成ステップと、を含む、基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置とそれを含む基板接合システム及びそれを用いた基板処理方法に係り、より詳細には、２つの基板を接合させるハイブリッドボンディング（Ｈｙｂｒｉｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）のためのプラズマ処理時のプロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ ｇａｓ）、コントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｇａｓ）、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓ）に対する基板センター（Ｃｅｎｔｅｒ）と基板エッジ（Ｅｄｇｅ）との比率調節によって、基板の上面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保して基板を接合する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子の高密度集積化のために三次元積層技術が適用されている。三次元積層技術は、二次元的集積化技術に比べて単位面積当たりの集積度を飛躍的に向上させるか或いは配線の長さを減らすことにより、チップの性能を向上させることができる。その上、異種素子間の結合によって新しい特性を発揮することもできる。

【0003】

三次元積層技術は、概略的にＣ２Ｃ（Ｃｈｉｐ ｔｏ Ｃｈｉｐ）、Ｃ２Ｗ（Ｃｈｉｐ ｔｏ Ｗａｆｅｒ）、Ｗ２Ｗ（Ｗａｆｅｒ ｔｏ Ｗａｆｅｒ）方式がある。

【0004】

Ｗ２Ｗ積層方式は、ウェーハとウェーハとを積層した後、ダイシング（Ｄｉｃｉｎｇ）過程によってチップを製造する方式である。ボンディング工程の数がＣ２Ｃ方式又はＣ２Ｗ方式に比べて画期的に減少することにより、量産に有利であるという利点を持つ。

【0005】

従来では、様々な技術的制限などの理由により、半導体製造工程においてＣ２Ｃ積層方式を適用して三次元積層半導体を製作したが、量産性及び歩留まりを考慮して次第にＷ２Ｗ積層方式を適用する傾向に変化している。

【0006】

特に、メモリ半導体などの単純積層によって集積度向上のみを考慮するよりは、三次元積層によるチップ性能の向上を図ろうとする場合、Ｗ２Ｗ積層方式がより効果的な選択であり得る。

【0007】

プラズマ基板処理によるハイブリッドボンディング（Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）を適用する場合、プラズマ処理空間上に供給されるプロセスガスに対するセンター（Ｃｅｎｔｅｒ）とエッジ（Ｅｄｇｅ）との比率を調節することにより、ウェーハの上面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を調整する技術が提示されている。

【0008】

しかし、このような従来技術は、１つの流量制御器を介してプロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）を中心部と外殻部に分けて分配供給する方式であって、ウェーハ上面の水酸基（－ＯＨ）の生成を精密に制御することができないという問題があるため、ウェーハ基板上に水酸基（－ＯＨ）生成の均一度を確保するには限界がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、プラズマ処理時のプロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ ｇａｓ）、コントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｇａｓ）、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓ）それぞれに対する基板センター（Ｃｅｎｔｅｒ）と基板エッジ（Ｅｄｇｅ）との供給比率の調節によって、基板の上面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保することができる方案を提示しようとする。

【0010】

特に、従来技術の場合、単に１つの流量制御器を介してプロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）を中心部と外殻部に分けて分配供給することにより、ウェーハ基板上面の水酸基（－ＯＨ）の生成を精密に制御することができないという問題を解決しようとする。

【0011】

本発明の解決課題は、上述したものに限定されず、上述していない本発明の他の目的及び利点は、以降の説明によって理解されることができる。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の目的を達成するための本発明による基板処理装置の一実施形態は、基板の表面に水酸基（－ＯＨ）を生成するためのプラズマ処理が行われる処理空間を提供するプロセスチャンバと、前記処理空間に配置され、前記基板を支持する基板支持手段と、前記処理空間へプロセスガスを含む複数のガスを供給するガス供給手段と、前記基板支持手段に装着された基板を複数の領域に区分し、各領域別に供給される複数のガスに対する流量を独立して制御することにより、プロセスガスに対する前記基板の領域別密度を調節する制御手段と、を含み、複数のガスのうち、選択された１種以上のガスに対する前記基板の領域別供給量を調節して、プロセスガスに対する密度調節によって、前記基板の表面に生成される水酸基（ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を調節することができる。

【0013】

また、前記プロセスチャンバの処理空間の上部に配置されて上部プラズマ空間を区画し、前記ガス供給手段を介して供給される複数のガスを、前記基板支持手段に装着された基板に向かって拡散させるガス分配手段をさらに含むことができる。

【0014】

一例として、前記ガス供給手段は、プロセスガスを供給するプロセスガス供給源と、コントロールガスを供給するコントロールガス供給源と、前記基板の複数の領域に対応する前記上部プラズマ空間の複数の領域へプロセスガスの供給比率を調節して分配供給する第１流量制御器と、前記基板の複数の領域に対応する前記上部プラズマ空間の複数の領域へコントロールガスの供給比率を調節して分配供給する第２流量制御器と、を含み、前記制御手段は、前記第１流量制御器及び前記第２流量制御器を介して前記プロセスガス及び前記コントロールガスに対する領域別供給比率を制御して、前記上部プラズマ空間の複数の領域それぞれに対するプロセスガスの密度を調節することができる。

【0015】

また、前記ガス分配手段は、内部にガス拡散空間が設けられ、前記ガス供給手段は、キャリアガスを供給するキャリアガス供給源と、前記基板の複数の領域に対応する前記ガス拡散空間の複数の領域へキャリアガスの供給比率を調節して分配供給する第３流量制御器と、を含み、前記制御手段は、前記第３流量制御器を介して前記キャリアガスに対する領域別供給比率を制御して、前記基板の複数の領域それぞれに対するプロセスガスの密度を調節することができる。

【0016】

また、前記制御手段は、前記第３流量制御器を介して前記キャリアガスに対する領域別供給量を制御して、前記基板の複数の領域へ供給されるプロセスガスの速度を調節することができる。

【0017】

一例として、前記ガス分配手段は、前記上部プラズマ空間のガスが流入する上部シャワープレートと、前記上部シャワープレートの下部に形成されるガス拡散空間と、前記ガス拡散空間のガスを前記処理空間へ拡散させる下部シャワープレートと、を含むことができる。

【0018】

また、前記上部シャワープレートは、前記基板の複数の領域に対応する前記ガス拡散空間の複数の領域それぞれにキャリアガスを排出する複数のガス流路が設けられることができる。

【0019】

一例として、前記上部シャワープレートは、前記ガス拡散空間のセンター領域へキャリアガスを排出するセンターガス流路と、前記ガス拡散空間のエッジ領域へキャリアガスを排出するエッジガス流路が設けられることができる。

【0020】

また、前記ガス供給手段は、プロセスガス及びコントロールガスを前記上部プラズマ空間の複数の領域それぞれへ供給する第１供給管を含むことができる。

【0021】

一例として、前記ガス供給手段は、プロセスガス及びコントロールガスを前記上部プラズマ空間のセンター領域へ供給する第１センター供給管と、プロセスガス及びコントロールガスを前記上部プラズマ空間のエッジ領域へ供給する第１エッジ供給管と、を含むことができる。

【0022】

また、前記ガス供給手段は、キャリアガスを前記ガス拡散空間の複数の領域それぞれへ供給する第２供給管を含むことができる。

【0023】

一例として、前記ガス供給手段は、キャリアガスを前記ガス拡散空間のセンター領域へ供給する第２センター供給管と、キャリアガスを前記ガス拡散空間のエッジ領域へ供給する第２エッジ供給管と、を含むことができる。

【0024】

また、本発明による基板接合システムの一実施形態は、プラズマ処理によって基板の表面に水酸基（－ＯＨ）を生成する請求項１に記載の基板処理装置と、プラズマ処理された基板の表面を洗浄処理する洗浄装置と、表面に水酸基（－ＯＨ）が形成された基板同士を接合させる基板接合装置と、前記基板処理装置、前記洗浄装置及び前記基板接合装置へ基板を移送する整列装置と、を含むことができる。

【0025】

また、本発明による基板処理方法の一実施形態は、基板の複数の領域に対応する上部プラズマ空間の複数の領域へ供給比率を調節してプロセスガスを分配供給するプロセスガス供給ステップと、前記上部プラズマ空間の複数の領域へ供給比率を調節してコントロールガスを分配供給するコントロールガス供給ステップと、前記コントロールガスの分配供給を介して前記上部プラズマ空間の複数の領域それぞれに対するプロセスガスの密度を調節する上部プラズマ空間ガス密度調節ステップと、ガス分配手段を介して下部プラズマ空間へプロセスガスを拡散させるプロセスガス拡散ステップと、前記基板の複数の領域別に密度が調節されたプロセスガスを介して、前記基板の表面に均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が調節された水酸基（－ＯＨ）を生成する水酸基生成ステップと、を含むことができる。

【0026】

また、前記上部プラズマ空間ガス密度調節ステップを介して密度が調節されたプロセスガスを、前記ガス分配手段のガス拡散空間へ流入させるガス拡散空間流入ステップと、前記基板の複数の領域に対応する前記ガス拡散空間の複数の領域へ供給比率を調節してキャリアガスを分配供給するキャリアガス供給ステップと、をさらに含み、前記プロセスガス拡散ステップは、キャリアガスを用いて密度の調節されたプロセスガスを下部プラズマ空間上に基板の複数の領域へ伝達することができる。

【0027】

好ましくは、前記プロセスガス拡散ステップは、前記ガス拡散空間の複数の領域へ供給されるキャリアガスの供給比率に応じて、前記下部プラズマ空間上に基板の複数の領域へ伝達されるプロセスガスの速度を調節することができる。

【0028】

一例として、前記プロセスガス供給ステップは、プロセスガスの供給流量を制御する第１流量制御器を介して、前記上部プラズマ空間の複数の領域別にプロセスガスの供給比率を調節して分配供給することができる。

【0029】

一例として、前記コントロールガス供給ステップは、コントロールガスの供給流量を制御する第２流量制御器を介して前記上部プラズマ空間の複数の領域別にコントロールガスの供給比率を調節して分配供給することができる。

【0030】

一例として、前記キャリアガス供給ステップは、キャリアガスの供給流量を制御する第３流量制御器を介して前記拡散空間の複数の領域別にキャリアガスの供給比率を調節して分配供給することができる。

【0031】

また、本発明による基板処理方法の好適な一実施形態は、基板のセンター領域とエッジ領域に対応する上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してプロセスガスを分配供給するプロセスガス供給ステップと、前記上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してコントロールガスを分配供給するコントロールガス供給ステップと、前記コントロールガスの分配供給を介して前記上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域に対するプロセスガスの密度を調節する上部プラズマ空間ガス密度調節ステップと、密度が調節されたプロセスガスを前記ガス分配手段のガス拡散空間へ流入させるガス拡散空間流入ステップと、前記基板のセンター領域とエッジ領域に対応する前記ガス拡散空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してキャリアガスを分配供給するキャリアガス供給ステップと、前記ガス分配手段を介して下部プラズマ空間へプロセスガスを拡散させるプロセスガス拡散ステップと、前記基板のセンター領域とエッジ領域に対して密度が調節されたプロセスガスを用いて前記基板の表面に均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）の調節された水酸基（－ＯＨ）を生成する水酸基生成ステップと、を含むことができる。

【発明の効果】

【0032】

このような本発明によれば、プラズマ処理時の処理ガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ ｇａｓ）、コントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｇａｓ）、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓ）それぞれに対する基板センター（Ｃｅｎｔｅｒ）と基板エッジ（Ｅｄｇｅ）との供給比率の調節によって、基板の上面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保することができる。

【0033】

特に、上部プラズマ空間でコントロールガスを介してプロセスガスの領域別密度を調節し、ガス拡散空間でキャリアガスを用いて領域別密度の調節されたプロセスガスを下部プラズマ空間へ伝達することにより、基板の領域別水酸基（－ＯＨ）の生成を精密に調節することができる。

【0034】

また、キャリア供給の供給比率によって、基板へ拡散するプロセスガスの速度を調節することにより、基板の領域別水酸基（－ＯＨ）の生成を容易に調節することができる。

【0035】

本発明の効果は、上述したものに限定されず、上述していない他の効果は、以降の記載から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明が適用されるハイブリッドボンディング（Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）の概念を示す。

【図2】本発明による基板接合システムの一実施形態を示す。

【図3】本発明による基板処理装置の一実施形態を示す。

【図4】本発明による基板処理装置のガス分配手段に対する一実施形態を示す。

【図5】本発明による基板処理方法の一実施形態のフローチャートを示す。

【図6】本発明による基板処理方法の他の実施形態のフローチャートを示す。

【図7】本発明による基板処理方法の他の実施形態の動作過程を示す。

【図8】本発明による基板処理方法の他の実施形態の動作過程を示す。

【図9】本発明による基板処理方法の他の実施形態の動作過程を示す。

【図10】本発明による基板処理方法の他の実施形態の動作過程を示す。

【図11】本発明による基板処理方法の他の実施形態の動作過程を示す。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明するが、本発明は、これらの実施形態によって限定又は制限されるものではない。

【0038】

本発明、本発明の動作上の利点、及び本発明の実施によって達成される目的を説明するために、以下では、本発明の好適な実施形態を例示し、これを参照して説明する。

【0039】

まず、本出願で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであって、本発明を限定するものではなく、単数の表現は、文脈上明らかに別段の意味を有しない限り、複数の表現を含むことができる。また、本出願において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであり、１つ又はそれ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせの存在又は付加可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。

【0040】

本発明を説明するにあたり、関連する公知の構成又は機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にするおそれがあると判断された場合には、その詳細な説明は省略する。

【0041】

本発明は、ハイブリッドボンディング（Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）を用いた基板接合工程におけるプラズマ処理によって基板上に水酸基（－ＯＨ）を形成する際に基板表面の水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保するための基板処理技術を提示する。

【0042】

図１は、本発明が適用されるハイブリッドボンディング（Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）の概念を示す。

【0043】

プラズマ処理の際に、シリコン基板の接合面に対する表面エネルギーを増加させて界面間の共有結合を誘導することができる。シリコン基板の表面の疎水性（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ）特性をプラズマ処理によって親水性（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｌｅ）に変えれば、基板の表面に水酸基（－ＯＨ）の生成を誘導することができる。

【0044】

プラズマ処理後、基板の表面に対するリンス工程を行って水酸基（－ＯＨ）の生成を活性化させ、不純物を洗浄することができる。

【0045】

このような工程を行った２つの基板の面を対向させて接合するが、酸素（Ｏ）の共有結合による脱水反応を介して２つの基板面が接合できる。このような共有結合による接合は、弱い結合力を有するので、高温加熱工程を介して共融（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ）／ＴＬＰ／拡散（Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）／フュージョンボンディング（Ｆｕｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）を誘導し、金属配線ラインの熱膨張による金属結合でより強い結合力を持つ。

【0046】

このようなウェーハボンディング工程におけるプラズマ処理による基板表面の水酸基（－ＯＨ）に対する均一度はかなり重要な問題である。

【0047】

したがって、本発明では、プラズマ処理工程でプラズマガスの密度を制御して基板表面の水酸基（－ＯＨ）の均一度を確保することができる方案を提示する。

【0048】

以下、本発明による実施形態によって本発明をより詳細に説明する。

【0049】

図２は、本発明による基板接合システムの一実施形態を示す。

【0050】

基板接合システム１は、クリーンルーム２０内に配置される基板処理装置１０、洗浄装置５０、整列装置６０、及び基板接合装置７０を含むことができる。また、基板接合システム１は、クリーンルーム２０の一側に備えられるカセットステージ３０をさらに含むことができる。

【0051】

例示的な実施形態において、クリーンルーム２０は、内部空間を有する直方体状のルームからなり、粒子状物質及び異物が遮断された空間を形成して所定の範囲の清浄度を維持することができる。

【0052】

カセットステージ３０は、ウェーハが貯蔵される空間を提供することができる。複数のウェーハを収納することが可能なキャリアＣ（ＦＯＵＰ）は、カセットステージ３０の支持プレート３２上に支持できる。キャリアＣ内に収納されたウェーハは、移送ロボット２２によってクリーンルーム２０の内部へ移送できる。

【0053】

整列装置６０は、ウェーハＷのフラット部Ｐ（又はノッチ）を感知してウェーハＷを整列させることができる。整列装置６０によって整列されたウェーハは、移送ロボット２２によって基板処理装置１０、洗浄装置５０、基板接合装置７０へ移送できる。

【0054】

洗浄装置５０は、基板処理装置１０によってプラズマ処理されたウェーハ基板の表面を洗浄することができる。洗浄装置５０は、スピンコーターを用いて前記ウェーハ基板の表面にＤＩウォーターをコーティングすることができる。ＤＩウォーターは、ウェーハ基板の表面を洗浄するだけでなく、ウェーハ基板の表面に水酸基（－ＯＨ）がよく結合されるようにして、ハイブリッドボンディング（Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）をさらに容易に形成することができる。

【0055】

基板接合装置７０は、下部チャック構造物及び上部チャック構造物を含むことができる。上部チャック構造物は第１ウェーハを固定し、下部チャック構造物は第２ウェーハを固定することができる。

【0056】

上部チャック構造物と下部チャック構造物のうちのいずれか一方又は両方は、昇降可能であって、第１ウェーハと第２ウェーハを加圧しながら接合させることができる。一例として、上部チャック構造物と下部チャック構造物にはプッシュロッドが配置されることにより、プッシュロッドの昇降を介してウェーハ基板の中心部から外郭へ第１ウェーハと第２ウェーハとの接合が行われ得る。或いは、上部チャック構造物と下部チャック構造物には、空気又はガス注入を介して膨張する加圧手段が配置されることにより、加圧手段の膨張動作を介してウェーハ基板の中心部から外郭へ第１ウェーハと第２ウェーハとの接合が行われてもよい。

【0057】

また、基板接合システム１は、接合されたウェーハ基板を熱処理するためのアニール装置（図示せず）をさらに含むことができる。また、基板接合システム１は、接合されたウェーハ基板のうち、いずれか一つのウェーハ基板の表面をグラインドするためのグラインダー（図示せず）をさらに含むことができる。

【0058】

図３に示されている本発明による基板処理装置の一実施形態を参照して基板処理装置１０について検討する。

【0059】

本実施形態は、説明の便宜上、基板をセンター領域とエッジ領域に区分したが、必要に応じて、基板の領域をより細分化して複数の領域に区分することもできる。

【0060】

基板処理装置１０は、プロセスチャンバ１００、下部電極を有する基板支持部１１０、上部電極１３１、ガス分配手段２００及びガス供給手段３００などを含むことができる。

【0061】

基板支持部１１０は、プロセスチャンバ１００内でウェーハＷを支持することができる。基板支持部１１０は、ウェーハが装着される下部電極１４１を有する基板ステージを含むことができる。

【0062】

例示的な実施形態において、基板処理装置１０は、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ、ｉｎｄｕｃｅｄ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）プロセスチャンバ１００内に配置された半導体ウェーハＷなどの基板の表面にプラズマを照射して基板の表面に水酸基（－ＯＨ）を形成するための装置であり得る。ここで、基板処理装置１０によって生成されたプラズマは、誘導結合型プラズマに限定されず、例えば、容量結合型プラズマ、マイクロ波型プラズマであり得る。

【0063】

プロセスチャンバ１００は、ウェーハＷ上にプラズマ処理プロセスを行うための密閉された処理空間１２０を提供することができる。プロセスチャンバ１００は、円筒形の真空チャンバーであり得る。プロセスチャンバ１００は、アルミニウムやステンレススチールなどの金属を含むことができる。プロセスチャンバ１００は、プロセスチャンバ１００の上部を覆うカバー１０２を含むことができる。カバー１０２は、プロセスチャンバ１００の上部を密閉させることができる。

【0064】

プロセスチャンバ１００の側壁には、ウェーハＷの出入りのためのゲート（図示せず）が設置される。ゲートを介してウェーハＷを基板支持部１１０の基板ステージ上に対してロード及びアンロードさせることができる。

【0065】

プロセスチャンバ１００の下部には排気ポート１０４が設置され、排気ポート１０４には排気管を介して排気部１０６が接続される。排気部１０６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを含むことにより、プロセスチャンバ１００内部の処理空間を所望の真空度の圧力に調節することができる。また、プロセスチャンバ１００内に発生したプロセス副産物及び残余プロセスガスを排気ポート１０４を介して排出することができる。

【0066】

上部電極１３１は、下部電極と対向するようにプロセスチャンバ１００の外側の上部に配置できる。一例として、上部電極１３１はカバー１０２上に配置できる。これとは異なり、上部電極１３１はプロセスチャンバ１００の上部に形成されてもよい。

【0067】

上部電極１３１は、高周波（ＲＦ）アンテナを含むことができる。前記アンテナは、平面コイル形状を有することができる。カバー１０２は、円板状の誘電体窓（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗｉｎｄｏｗ）を含むことができる。前記誘電体窓は、誘電物質を含むことができる。例えば、前記誘電体窓は、アルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むことができる。前記誘電体窓は、前記アンテナからのパワーをプロセスチャンバ１００の内部へ伝達する機能を有することができる。

【0068】

例えば、上部電極１３１は、らせん状又は同心円状のコイルを含むことができる。前記コイルは、プロセスチャンバ１００のプラズマ空間Ｐで誘導結合されたプラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）を発生させることができる。ここで、前記コイルの個数や配置などは、必要に応じて適宜変更できる。

【0069】

上部電力供給部１３０は、上部電極１３１にプラズマソースパワーを印加することができる。例えば、上部電力供給部１３０は、プラズマソースエレメントであって、ソースＲＦ電源１３３及びソースＲＦ整合器１３５などを含むことができる。ソースＲＦ電源１３３は高周波（ＲＦ）信号を発生させることができる。ソースＲＦ整合器１３５は、ソースＲＦ電源１３３から発生したＲＦ信号のインピーダンスをマッチングして、上部電極１３１のアンテナコイルを用いて発生させるプラズマを制御することができる。

【0070】

下部電力供給部１４０は、下部電極１４１にバイアスソースパワーを印加することができる。例えば、下部電力供給部１４０は、バイアスエレメントであって、バイアスＲＦ電源１４３及びバイアスＲＦ整合器１４５を含むことができる。下部電極１４１は、プロセスチャンバ１００内で発生したプラズマ原子又はイオンを引き付けることができる。バイアスＲＦ電源１４３は、高周波（ＲＦ）信号を発生させることができる。バイアスＲＦ整合器１４５は、下部電極１４１に印加されるバイアス電圧及びバイアス電流を調節してバイアスＲＦのインピーダンスをマッチングさせることができる。バイアスＲＦ電源１４３とソースＲＦ電源１３３は、制御部（図示せず）の同調器を介して互いに同期化又は非同期化され得る。

【0071】

前記制御部は、上部電力供給部１３０及び下部電力供給部１４０に接続され、これらの動作を制御することができる。前記制御部は、マイクロコンピュータ及び各種インターフェースを含み、外部メモリ又は内部メモリに保存されるプログラム及びレシピ情報に基づいて、前記プラズマ処理装置の動作を制御することができある。

【0072】

所定の周波数を有する高周波電力が上部電極１３１に印加されると、上部電極１３１によって誘導された電磁場が、プロセスチャンバ１００内へ噴射されたプラズマガスに印加されてプラズマＰが生成され得る。プラズマ電力の周波数よりも小さい周波数を有するバイアス電力が下部電極１４１に印加されて、プロセスチャンバ１００内で発生したプラズマ原子又はイオンを下部電極１４１に向かって引き付けることができる。

【0073】

ガス分配手段２００は、プロセスチャンバ１００内の上部空間に配置され、上部プラズマ空間１５０を区画することができる。一例として、ガス分配手段２００の上部に上部プラズマ空間１５０を形成させ、基板の上部に下部プラズマ空間１６０を形成させることができる。

【0074】

ガス分配手段２００は、上部シャワープレート２１０と下部シャワープレート２５０とを含み、上部シャワープレート２１０と下部シャワープレート２５０との間に設けられるガス拡散空間２３０をさらに含むことができる。

【0075】

上部シャワープレート２１０には、上部プラズマ空間のガスをガス拡散空間２３０へ流入させるガス流入孔が設けられ、下部シャワープレート２５０には、ガス拡散空間２３０上のガスを下部プラズマ空間へ拡散させるガス排出孔が設けられる。

【0076】

上部シャワープレート２１０のガス流入孔と下部シャワープレート２５０のガス排出孔は、その個数や配置形態などが必要に応じて様々に変形することができる。

【0077】

基板処理装置１０は、ガス分配手段２００を介してプロセスチャンバ１００の内部へプラズマガスを供給するためのガス供給手段３００を含むことができる。

【0078】

ガス供給手段３００は、プロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）供給源３１０、コントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）供給源３２０、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇａｓ）供給源３３０などを含むことができる。

【0079】

ガス供給手段３００は、プロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）とコントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）を基板のセンター領域に対応して供給する第１センター供給管３７１と、基板のエッジ領域に対応して供給する第１エッジ供給管３７５と、を含むことができる。

【0080】

本実施形態において、プロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）とコントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）を１つのセンター供給管３７１と１つのエッジ供給管３７５を介して供給するものと図示及び説明するが、必要に応じて、プロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）とコントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）のそれぞれに対応してセンター供給管とエッジ供給管とが個別に備えられてもよい。

【0081】

一例として、第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５は、ガス分配手段２００の上部に設けられる上部プラズマ空間１５０上のセンター領域とエッジ領域へプロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）とコントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）を供給することができる。

【0082】

また、ガス供給手段３００は、プロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）に対する基板のセンター領域に対応する供給量と、基板のエッジ領域に対応する供給量を調節する第１流量制御器３４０、及びコントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）に対する基板のセンター領域に対応する供給量と、基板のエッジ領域に対応する供給量を調節する第２流量制御器３５０を含むことができる。流量制御器（ＦＲＣ：Ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３４０、３５０は、質量流量制御器（ＭＦＣ：Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含むことができる。

【0083】

流量制御器３４０、３５０は、プロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）及びコントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）に対する基板のセンター領域とエッジ領域に対応する供給比率を調節することができる。

【0084】

ガス供給手段３００は、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇａｓ）を基板のセンター領域に対応して供給する第２センター供給管３８１と、基板のエッジ領域に対応して供給する第２エッジ供給管３８５と、を含むことができる。

【0085】

一例として、第２センター供給管３８１と第２エッジ供給管３８５は、ガス分配手段２００の内部に設けられるガス拡散空間２３０上のセンター領域とエッジ領域へキャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇａｓ）を供給することができる。

【0086】

これに関連して、図４は、本発明による基板処理装置のガス分配手段の一実施形態を示す。

【0087】

図４は、ガス分配手段２００の上部シャワープレート２１０に対する一側面を示す。

【0088】

上部シャワープレート２１０には、上部プラズマ空間１５０上のガスをガス拡散空間２３０へ流入させるガス流入孔２２０が設けられる。

【0089】

ガス流入孔２２０は、上部シャワープレート２１０を貫通する孔であって、放射状に分布して複数個が設けられる。

【0090】

上部シャワープレート２１０の内部には、ガス拡散空間２３０のセンター領域に対応するセンターガス流路３８３が設けられ、センターガス流路３８３は、第２センター供給管３８１に接続されてキャリアガスの供給を受けることができる。センターガス流路３８３には、ガス拡散空間２３０のセンター領域へキャリアガスを排出するキャリアガス排出孔３８３が設けられる。ガス排出孔３８３は、ガス拡散空間２３０に向かって開放され、センターガス流路３８３上のキャリアガスをガス拡散空間２３０のセンター領域へ排出させることができる。

【0091】

また、上部シャワープレート２１０の内部には、ガス拡散空間２３０のエッジ領域に対応するエッジガス流路３８６が設けられ、エッジガス流路３８６は、第２エッジ供給管３８５に接続されてキャリアガスの供給を受けることができる。エッジガス流路３８６には、ガス拡散空間２３０のエッジ領域へキャリアガスを排出するキャリアガス排出孔３８７が設けられる。ガス排出孔３８７は、ガス拡散空間２３０に向かって開放され、エッジガス流路３８６上のキャリアガスをガス拡散空間２３０のエッジ領域へ排出させることができる。

【0092】

再び図３に戻り、本発明による基板処理装置１０について考察する。

【0093】

ガス供給手段３００は、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇａｓ）に対する基板のセンター領域に対応する供給量と、基板のエッジ領域に対応する供給量を調節する第３流量制御器３６０を含むことができる。

【0094】

第３流量制御器３６０は、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇａｓ）に対する基板のセンター領域とエッジ領域に対応する供給比率を調節することができる。

【0095】

第１流量制御器３４０、第２流量制御器３５０及び第３流量制御器３６０を制御して、プロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）、コントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇａｓ）それぞれに対する基板のセンター領域に対応する供給量と、基板のエッジ領域に対応する供給量を調節する制御手段（図示せず）を含むことができる。

【0096】

プロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｇａｓ）は、プラズマ処理される対象基板の特性に応じてＮ_２、Ｏ_２などのガスが選択できる。プロセスガスは、基板の表面に水酸基（－ＯＨ）を形成する機能を果たすことができる。本発明では、プロセスガスを基板のセンター領域とエッジ領域に区分し、各領域別の供給量を調節して分配供給することができる。基板のセンター領域とエッジ領域とを対比して、相対的な供給比率が高いほどエッチング液（Ｅｔｃｈａｎｔ）の密度が大きくなる可能性がある。

【0097】

コントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇａｓ）は、基板の上面と反応しないガスであって、Ａｒなどの不活性ガスを含むことができる。本発明では、上部プラズマ空間上にプロセスガスと共にコントロールガスを供給することにより、上部プラズマ空間に存在するエッチング液の密度を調節することができる。基板をセンター領域とエッジ領域に区分し、コントロールガスに対する各領域別供給量を調節して分配供給することにより、相対的なエッチング液の密度が調節でき、これにより、基板の表面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を調節することができる。

【0098】

キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇａｓ）は、上部プラズマ空間で密度が調節されたエッチング液を下部プラズマ空間へ伝達する機能を行うことができる。基板のセンター領域とエッジ領域とに区分し、キャリアガスに対する各領域別の供給量を調節して分配供給することにより、下部プラズマ空間上へキャリアガスを介して伝達されるエッチング液の密度を基板のセンター領域とエッジ領域のそれぞれに異なるように調節することができる。

【0099】

また、キャリアガスの供給量の調節によって、ウェーハ基板の上面にエッチング液が到達する速度を制御することもできる。

【0100】

このような本発明による基板処理装置は、上述した本発明による基板接合システムに適用でき、本発明で提示する基板処理装置を用いたプラズマ処理によって、基板の表面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度を確保することができる。

【0101】

また、本発明では、上述した本発明による基板処理装置を用いて基板表面の水酸基（－ＯＨ）の生成に対する均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保するための基板処理方法を提示する。

【0102】

本発明による基板処理方法の一例は、基板の複数の領域に対応する上部プラズマ空間の複数の領域へ供給比率を調節してプロセスガスを分配供給し、前記上部プラズマ空間の複数の領域へ供給比率を調節してコントロールガスを分配供給することにより、前記コントロールガスの分配供給を介して前記上部プラズマ空間の複数の領域それぞれに対するプロセスガスの密度を調節することができる。

【0103】

好ましくは、プロセスガスの供給流量を制御する第１流量制御器を介して、前記上部プラズマ空間の複数の領域別にプロセスガスの供給比率を調節して分配供給することができる。また、コントロールガスの供給流量を制御する第２流量制御器によって、前記上部プラズマ空間の複数の領域別にコントロールガスの供給比率を調節して分配供給することができる。

【0104】

また、ガス分配手段を介して下部プラズマ空間へプロセスガスを拡散させることにより、前記基板の複数の領域別に密度が調節されたプロセスガスを用いて、前記基板の表面に均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）の調節された水酸基（－ＯＨ）を生成することができる。

【0105】

さらに、本発明による基板処理方法の他の一例は、キャリアガスをさらに供給することができる。

【0106】

本発明による基板処理方法の他の一例を見ると、前述した過程によって上部プラズマ空間への供給比率を調節してプロセスガスとコントロールガスを分配供給することにより、上部プラズマ空間の複数の領域それぞれに対するプロセスガスの密度を調節することができる。

【0107】

そして、領域別に密度が調節されたプロセスガスとコントロールガスをガス分配手段のガス拡散空間へ流入させ、前記基板の複数の領域に対応する前記ガス拡散空間の複数の領域へ供給比率を調節してキャリアガスを分配供給することができる。

【0108】

好ましくは、キャリアガスの供給流量を制御する第３流量制御器によって、前記拡散空間の複数の領域別にキャリアガスの供給比率を調節して分配供給することができる。

【0109】

キャリアガスの供給によって、領域別に密度が調節されたプロセスガスを下部プラズマ空間上へ拡散させることができる。このとき、前記ガス拡散空間の複数の領域へ供給されるキャリアガスの供給比率に応じて、前記下部プラズマ空間上に基板の複数の領域へ伝達されるプロセスガスの速度を調節することができる。

【0110】

本発明による基板処理方法について具体的な実施形態によって説明する。以下の実施形態では、説明の便宜のために、基板の複数の領域を基板のセンター領域とエッジ領域とに区分するが、必要に応じて以下の実施形態を変形させて基板の領域をより細分化することができる。

【0111】

図５は、本発明による基板処理方法の一実施形態のフローチャートを示す。

【0112】

制御手段は、第１流量制御器を介して上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域に供給比率を調節してプロセスガスを供給（Ｓ１１０）することができる。

【0113】

一例として、図７を参照すると、ガス供給手段３００のプロセスガス供給源３１０を介して第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５へプロセスガスを供給し、このとき、第１流量制御器３４０によって、第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５へ供給されるプロセスガスの供給比率を調節することができる。

【0114】

そして、プロセスガスＰは、第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５から上部プラズマ空間１５０へ流入する。第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５のプロセスガスＰに対する供給比率が調節されることにより、上部プラズマ空間１５０のセンター領域ＵＡ－Ｃとエッジ領域ＵＡ－Ｅ上のプロセスガスの流入量又は比率が調節される。

【0115】

プロセスガスＰを供給した後、又はプロセスガスＰを供給すると共に、制御手段は、第２流量制御器を介して上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してコントロールガスを供給（Ｓ１２０）することができる。

【0116】

コントロールガスの供給を介して、上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域上で基板処理のためのエッチング液（Ｅｔｃｈａｎｔ）の密度を調節（Ｓ１３０）することができる。

【0117】

一例として、図８を参照すると、ガス供給手段３００のコントロールガス供給源３２０を介して第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５へプロセスガスを供給し、この時、第２流量制御器３４０によって、第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５へ供給されるコントロールガスの供給比率を調節することができる。

【0118】

そして、コントロールガスＣは、第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５から上部プラズマ空間１５０へ流入する。第１センター供給管３７１と第１エッジ供給管３７５のプロセスガスＰに対する供給比率が調節されることにより、上部プラズマ空間１５０のセンター領域ＵＡ－Ｃとエッジ領域ＵＡ－Ｅ上のプロセスガスに対する密度が調節される。

【0119】

上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域上で密度が調節されたエッチング液をガス分配手段を介して下部プラズマ空間へ供給（Ｓ１４０）して、プラズマ処理を介して基板の表面上に水酸基（－ＯＨ）を生成させることができる。このとき、基板のセンター領域とエッジ領域に対するエッチング液の密度が調節されて供給されるので、基板表面の水酸基（－ＯＨ）の生成程度が調節でき、これにより、基板の表面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保することができる。

【0120】

さらに、本発明では、キャリアガスをさらに供給してエッチング液を精密制御することにより、基板の表面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）をより向上させることができるが、これに関連して、図６は、本発明による基板処理方法の他の実施形態のフローチャートを示す。

【0121】

前述した実施形態と同一又は類似に上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してプロセスガスを供給（Ｓ２１０）し、プロセスガスの供給後に又はプロセスガスの供給と共に、上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してコントロールガスを供給（Ｓ２２０）することができる。

【0122】

プロセスガスの領域別供給比率を調節するとともに、キャリアガスの領域別供給比率を調節することにより、上部プラズマ空間のセンター領域とエッジ領域上のエッチング液の密度を調節（Ｓ２３０）することができる。

【0123】

そして、領域別に密度が調節されたプロセスガスとキャリアガスをガス分配手段のガス拡散空間へ流入させ、ガス拡散空間のセンター領域とエッジ領域へ供給比率を調節してキャリアガスを供給（Ｓ２４０）することができる。

【0124】

図７及び図８に示すように、プロセスガスＰの領域別供給比率を調節するとともに、キャリアガスＣの領域別供給比率を調節することにより、上部プラズマ空間１５０のセンター領域ＵＡ－Ｃとエッジ領域ＵＡ－Ｅ上のガス密度を調節することができる。

【0125】

次に、図９を参照すると、上部プラズマ空間１５０のセンター領域ＵＡ－Ｃとエッジ領域ＵＡ－Ｅ上のガス密度が調節された状態でガス分配手段２００のガス拡散空間２３０に流入させることができる。

【0126】

そして、図１０を参照すると、ガス供給手段３００のキャリアガス供給源３３０を介して第２センター供給管３８１と第２エッジ供給管３８５へプロセスガスを供給し、このとき、第３流量制御器３６０によって、第２センター供給管３８１と第２エッジ供給管３８５へ供給されるキャリアガスの供給比率を調節することができる。

【0127】

キャリアガスＣＡは、第２センター供給管３８１と第２エッジ供給管３８５からガス拡散空間２３０へ流入する。第２センター供給管３８１と第２エッジ供給管３８５を介して供給されるキャリアガスＣＡの供給比率を調節することにより、ガス拡散空間２３０のセンター領域とエッジ領域上のキャリアガスＣＡの供給量が調節される。また、キャリアガスＣＡの領域別供給量の調節に応じて、ガス拡散空間２３０のセンター領域とエッジ領域上のエッチング液に対する密度がさらに調節できる。

【0128】

キャリアガスを用いて、ガス拡散空間２３０上の密度が調節されたプロセスガスは下部プラズマ空間へ拡散（Ｓ２５０）可能である。つまり、領域別に密度が調節されたエッチング液を、キャリアガスを用いて拡散させることにより、下部プラズマのセンター領域とエッジ領域へ伝達されるエッチング液の密度を調節することができる。

【0129】

また、キャリアガスの供給量を調節することにより、下部プラズマのセンター領域とエッジ領域へ伝達されるプロセスガスの速度を調節することができる。

【0130】

図１１を参照すると、ガス拡散空間２３０のセンター領域とエッジ領域上の密度が調節されたプロセスガスＰは、キャリアガスＣＡを介して下部プラズマ空間１６０へ拡散可能である。

【0131】

領域別に密度が調節された状態のプロセスガスＰが下部プラズマ空間１６０へ伝達されるので、下部プラズマ空間１６０のセンター領域ＤＡ－Ｃとエッジ領域ＤＡ－Ｅに到達するプロセスガスＰの密度を調節することができる。

【0132】

また、プロセスガスＰを拡散させるキャリアガスＣＡの供給量を領域別に調節することにより、下部プラズマ空間１６０に到達するプロセスガスＰの速度を領域別に調節することができる。

【0133】

下部プラズマ空間のプロセスガスが到達してプラズマ処理を介して基板の表面上に水酸基（－ＯＨ）を生成させることができる。このとき、下部プラズマ空間１６０のセンター領域（ＤＡ－Ｃ）とエッジ領域（ＤＡ－Ｅ）に対するプロセスガス（Ｐ）、すなわち、エッチング液の密度が調節されて供給されるので、基板表面の水酸基（－ＯＨ）の生成程度を調節することができる。また、キャリアガスＣＡの供給量を調節して下部プラズマ空間１６０のセンター領域ＤＡ－Ｃとエッジ領域ＤＡ－Ｅに到達するプロセスガスＰの速度を調節することができるので、これにより基板表面の水酸基（－ＯＨ）の生成程度をより精密に調節することができる。

【0134】

以上説明した本発明によれば、プラズマ処理時のプロセスガス（Ｐｒｏｃｅｓｓ ｇａｓ）、コントロールガス（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｇａｓ）、キャリアガス（Ｃａｒｒｉｅｒ ｇａｓ）それぞれに対する基板センター（Ｃｅｎｔｅｒ）と基板エッジ（Ｅｄｇｅ）との供給比率の調節によって、基板の上面に生成される水酸基（－ＯＨ）の均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を確保することができる。

【0135】

特に、上部プラズマ空間でコントロールガスを介してプロセスガスの領域別密度を調節し、ガス拡散空間でキャリアガスを用いて領域別密度の調節されたプロセスガスを下部プラズマ空間へ伝達することにより、基板の領域別水酸基（－ＯＨ）の生成を精密に調節することができる。

【0136】

さらに、キャリア供給の供給比率を介して、基板へ拡散するプロセスガスの速度を調節することにより、基板の領域別水酸基（－ＯＨ）の生成を容易に調節することができる。

【0137】

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱することなく、多様な修正及び変形が可能である。よって、本発明に記載された実施形態は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、本発明の技術思想を限定するものではない。本発明の保護範囲は、下記請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

【符号の説明】

【0138】

１ 基板接合システム
１０ 基板処理装置
５０ 洗浄装置
６０ 整列装置
７０ 基板接合装置
１００ プロセスチャンバ
１１０ 基板支持部
１５０ 上部プラズマ空間
１６０ 下部プラズマ空間
２００ ガス分配手段
２１０ 上部シャワープレート
２３０ ガス拡散空間
２５０ 下部シャワープレート
３００ ガス供給手段
３１０ プロセスガス供給源
３２０ コントロールガス供給源
３３０ キャリアガス供給源
３４０ 第１流量制御器
３５０ 第２流量制御器
３６０ 第３流量制御器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】