KR100480922B1 - Silicon grid structure in apparatus for curing using electron beam and apparatus for curing using electron beam including silicon grid - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자빔 경화장비의 실리콘그리드구조 및 실리콘그리드가 장착된 전자빔 경화장비에 관한 것으로, 실리콘그리드구조는 챔버 내부에 아르곤 가스를 흘려 주면서 캐소드에 고전압을 인가하고, 애노드에 저전압을 인가하여 직류(DC) 플라즈마를 생성시키는 전자빔 경화장비에 사용되는 그리드에 있어서 상기 그리드로는 Si 그리드를 사용하는 것이고, 실리콘그리드가 장착된 전자빔 경화장비는, 반응가스가 주입되고 반도체웨이퍼가 장착되는 챔버; 상기 챔버상부에 설치되어 높은 직류전압이 인가되는 캐소드; 상기 챔버내에 설치되어 낮은 직류전압이 인가되는 에노드 그리드로 구성되어, 캐소드에 높은 직류전압이 인가되고 에노드 실리콘그리드에 낮은 직류전압이 인가되면서 직류플라즈마가 생성되어 경화처리하는 전자빔 경화장비에 있어서, 상기 에노드 그리드로 실리콘 그리드를 사용하는 것으로, 전자빔 장비내의 구조적 파티클을 감소 시키고 수명연장을 위한 것이다.The present invention relates to a silicon grid structure of an electron beam curing apparatus and an electron beam curing apparatus equipped with a silicon grid, wherein the silicon grid structure applies a high voltage to the cathode while flowing argon gas inside the chamber, and applies a low voltage to the anode to provide a direct current ( DC) A grid used in an electron beam curing apparatus for generating plasma, wherein the grid uses a Si grid, and an electron beam curing apparatus equipped with a silicon grid includes: a chamber in which a reaction gas is injected and a semiconductor wafer is mounted; A cathode installed on the chamber and to which a high DC voltage is applied; In the electron beam curing equipment installed in the chamber is composed of an anode grid to apply a low DC voltage, a high DC voltage is applied to the cathode and a low DC voltage is applied to the anode silicon grid to generate a DC plasma to cure By using the silicon grid as the anode grid, it is to reduce the structural particles in the electron beam equipment and to extend the life.
Description
본 발명은 전자빔 경화장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자빔 장비내의 구조적 파티클을 감소시키고 수명연장을 위해 그리드 물질로 Si를 사용한 전자빔경화장비의 실리콘그리드 구조 및 실리콘그리드가 장착된 전자빔 경화장비에 관한 것이다.The present invention relates to an electron beam curing apparatus, and more particularly, to a silicon grid structure and an electron beam curing apparatus equipped with a silicon grid of the electron beam curing apparatus using Si as a grid material for reducing structural particles and extending the life of the electron beam equipment. will be.
종래기술에 따른 전자빔 경화장비를 이용한 경화기술에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a curing technique using an electron beam curing apparatus according to the prior art is as follows.
도 1은 종래기술에 따른 전자빔 경화장비의 개략도이고, 도 2는 전자빔 경화장비내 파티클 발생 원리를 설명한 개략도이다.1 is a schematic diagram of an electron beam curing apparatus according to the prior art, Figure 2 is a schematic diagram illustrating the principle of particle generation in the electron beam curing equipment.
도 3은 종래기술에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 Al 그리드를 사용하기 전의 사진이고, 도 4는 Al 그리드를 사용한 기간에 따른 파티클 갯수를 비교한 그래프이며, 도 5는 Si 그리드를 3개월 정도 사용한후 Al 그리드 표면상태를 도시한 사진이다.3 is a photograph before using the Al grid in the curing process of the electron beam equipment according to the prior art, Figure 4 is a graph comparing the number of particles according to the period using the Al grid, Figure 5 is a Si grid about 3 months This is a photograph showing the Al grid surface condition after use.
도 6a는 종래기술에 따른 전자빔 경화장비의 경화처리시에 Al 그리드를 사용하지 않은 경우의 웨이퍼에 발생하는 파티클 상태를 보여 주는 개략도이고, 도 6b는 Al 그리드를 사용한 후의 파티클 상태를 보여 주는 개략도이다.FIG. 6A is a schematic view showing particle states occurring on a wafer when the Al grid is not used during the curing process of the electron beam curing apparatus according to the prior art, and FIG. 6B is a schematic view showing the particle states after using the Al grid. .
종래기술에 따른 전지빔 경화장비내 파티클 발생원리는, 도 1에 도시된 바와같이, 챔버내부에 Ar 가스를 인가한후 캐소드(21)에 높은 직류전압(-)을 걸어 주고, 애노드 그리드(25)에는 낮은 직류전압(+)을 인가하여 직류 플라즈마를 생성시킨다.The particle generation principle in the battery beam curing apparatus according to the prior art, as shown in Figure 1, after applying the Ar gas in the chamber is applied a high DC voltage (-) to the cathode 21, the anode grid 25 ) To generate a DC plasma by applying a low DC voltage (+).
그다음, 도 2에서와 같이, 플라즈마내에 생성된 1차 전자는 전위가 높은 애노드쪽으로 가속되며, 그리드(25)를 통과하여 기판(11)에 도달하게 되어 PR(13)의 경화를 일으키며 이온(Ar+)은 캐소드(21)에 충돌하여 Al 표면에 2차 전자를 발생시킨다.Then, as shown in FIG. 2, the primary electrons generated in the plasma are accelerated toward the anode with high potential, and pass through the grid 25 to reach the substrate 11 to cause the PR 13 to cure and cause ions (Ar +). ) Strikes the cathode 21 to generate secondary electrons on the Al surface.
이렇게 발생된 2차 전자는 시쓰(sheath)(25a)를 통과하면서 가속되고 다시 Ar과 충돌하여 이온화를 일으키는 과정이 반복된다.The secondary electrons thus generated are accelerated while passing through the sheath 25a and collide with Ar again to cause ionization.
이상에서와 같이, 종래기술에 따른 전자빔 경화장비를 이용한 경화방법에 의하면, 캐소드에서의 스퍼터의 경우, Al 플라즈마내의 이온(Ar+)이 캐소드 시쓰전위 (∼3000V)로 가속되어 캐소드 물질을 스퍼터해 내고, 이들이 챔버내부에 증착된다.As described above, according to the curing method using the electron beam curing equipment according to the prior art, in the case of sputtering in the cathode, ions (Ar +) in the Al plasma are accelerated to the cathode sheath potential (˜3000 V) to sputter the cathode material. They are deposited inside the chamber.
또한, 애노드 그리드에서의 스퍼터의 경우, 캐소드에서 발생된 전자중 일부는 캐소드 시쓰(sheath)를 통과하면서 얻은 고 에너지로 애노드표면에 충돌하여 애노드를 식각할 수 있다. 이러한 과정은 특히 전계가 집중되는 지역에서 심하게 나타난다. 이때, 스퍼터되어 나온 물질들은 챔버내부에 증착될 수 있다.Also, in the case of sputters in the anode grid, some of the electrons generated at the cathode may etch the anode by colliding with the anode surface with the high energy obtained while passing through the cathode sheath. This is especially true in areas where electric fields are concentrated. At this time, the sputtered material may be deposited in the chamber.
그리고, 챔버나 Al그리드에 증착된 막의 두께가 증가하면서 응력(stress)에 의해 떨어져 나가 기판위에 파티클을 생성하게 된다.Then, as the thickness of the film deposited on the chamber or the Al grid increases, the particles fall off due to stress to generate particles on the substrate.
위에서와 같이, 기본적으로 전자빔 장비는 파티클에 취약한 구조이며, 여기서 기존의 Al그리드는 기판에 카본 코팅이 되어 있어 웨이퍼 개수가 400장 이상 사용시에 그리드를 교체시켜야 하는 문제점을 가지고 있다. As above, the electron beam equipment is basically a structure vulnerable to particles, where the existing Al grid has a carbon coating on the substrate has a problem that the grid should be replaced when the number of wafers used more than 400 sheets.
그러므로, 파티클에 취약하면서 카본 코팅의 벗겨짐으로 인한 습식세정 불량과 이로 인한 파타클 관리가 어렵게 된다.Therefore, the poor wet cleaning due to the peeling of the carbon coating while being vulnerable to the particles, and the resulting particle management becomes difficult.
도 3에서와 같은 Al 그리드를 사용하기 전과, 도 4에서와 같이 Al 그리드를 사용한 후의 경우를 비교한 보면, 사용하지 않은 경우보다 결함발생률이 다소 적기는 하지만 3개월정도의 경우에 결함발생 개수가 100∼1500 범위로 불규칙적으로 많이 발생함을 알 수 있으며, 도 5에서와 같이, Al 그리드를 3개월정도 사용후 Al 그리드표면상태가 균일하지 못함을 알 수 있다. Comparing the case before using the Al grid as shown in FIG. 3 and after using the Al grid as shown in FIG. 4, the number of defect occurrences is about three months, although the defect occurrence rate is slightly smaller than that of the case where the Al grid is not used. It can be seen that a lot occurs irregularly in the range of 100 to 1500, and as shown in Figure 5, Al grid surface state is not uniform after using the Al grid for about 3 months.
한편, 도 6a에서와 같이, Al 그리드를 사용하지 않은 경우에는 전자빔 경화처리후 결함이 약 2000∼16000 개가 모니터링되었지만, Al 애노드 그리드를 사용한 경우에 전자빔 경화처리후 결함이 100∼700개 정도로 모니터링되었다.On the other hand, as shown in FIG. 6A, when the Al grid was not used, about 2000 to 16000 defects were monitored after the electron beam curing treatment, while about 100 to 700 defects were monitored after the electron beam curing treatment when the Al anode grid was used. .
이상에서와 같이, 종래기술에 의하면, Al 그리드를 장기간 사용시에 2차 전자에 의한 표면 아킹(arcing)으로 인한 파티클이 발생한다.As described above, according to the prior art, particles are generated due to surface arcing by secondary electrons when the Al grid is used for a long time.
또한, Al 그리드를 장기간(즉, 3개월) 사용한 경우에 그리드의 수명이 짧아지고, Al 오염성분이 검출되게 된다. In addition, when the Al grid is used for a long time (that is, 3 months), the life of the grid is shortened, and Al contamination is detected.
이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그리드부분의 재질을 Si으로 변경하므로써 파티클에 상대적으로 강하면서 도 습식세정 및 그리드 교체 주기관리등이 가능한 전자빔 경화장비의 실리콘그리드구조 및 실리콘그리드가 장착된 전자빔 경화장비를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by changing the material of the grid portion to Si, the silicon grid of the electron beam curing equipment, which is relatively strong to the particles and capable of wet cleaning and grid replacement cycle management, etc. The purpose is to provide an electron beam curing apparatus equipped with a structure and silicon grid.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자빔 경화장비의 실리콘그리드구조는, 챔버내부에 아르곤 가스를 흘려 주면서 캐소드에 고전압을 인가하고, 애노드에 저전압을 인가하여 직류 플라즈마를 생성시키는 전자빔 경화장비에 사용되는 그리 드에 있어서, 상기 그리드로는 Si 그리드를 사용하는 것을 특징으로한다.The silicon grid structure of the electron beam curing apparatus according to the present invention for achieving the above object is used in the electron beam curing equipment for generating a DC plasma by applying a high voltage to the cathode and a low voltage to the anode while flowing argon gas inside the chamber. In the grid, the grid is characterized in that using a Si grid.
또한, 본 발명에 따른 실리콘그리드가 장착된 전자빔 경화장비는, 반응가스가 주입되고 반도체웨이퍼가 장착되는 챔버; 상기 챔버상부에 설치되어 높은 직류전압이 인가되는 캐소드; 상기 챔버내에 설치되어 낮은 직류전압이 인가되는 에노드 그리드로 구성되어, 캐소드에 높은 직류전압이 인가되고 에노드 실리콘그리드에 낮은 직류전압이 인가되면서 직류플라즈마가 생성되어 경화처리하는 전자빔 경화장비에 있어서, 상기 에노드 그리드로 실리콘 그리드를 사용하는 것을 특징으로한다.In addition, the electron beam curing apparatus equipped with a silicon grid according to the present invention, the reaction gas is injected and the semiconductor wafer is mounted; A cathode installed on the chamber and to which a high DC voltage is applied; In the electron beam curing equipment installed in the chamber is composed of an anode grid to apply a low DC voltage, a high DC voltage is applied to the cathode and a low DC voltage is applied to the anode silicon grid to generate a DC plasma to cure And using a silicon grid as the anode grid.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명에 따른 전자빔 경화장비의 실리콘그리드구조 및 실리콘그리드가 장착된 전자빔 경화장비에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a silicon grid structure of an electron beam curing apparatus and an electron beam curing apparatus equipped with a silicon grid according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 7a는 본 발명에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 사용되는 Si 그리드의 평면도이고, 도 7b는 본 발명에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 사용되는 Si 그리드의 단면도이다.7A is a plan view of the Si grid used in the curing process of the electron beam equipment according to the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the Si grid used in the curing process of the electron beam equipment according to the present invention.
도 8a은 본 발명에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 사용되는 Si 그리드를 나타낸 사진이고, 도 8b는 Si 그리드를 사용한 기간에 따른 파티클 개수를 비교한 그래프이며, 도 8c는 Si 그리드를 이용하여 경화처리한 경우의 웨이퍼의 상태를 보여 주는 사진이다.Figure 8a is a photograph showing the Si grid used in the curing process of the electron beam equipment according to the present invention, Figure 8b is a graph comparing the number of particles according to the period using the Si grid, Figure 8c is curing using the Si grid It is a photograph showing the state of the wafer in the case of processing.
본 발명에 따른 전자빔 경화장비는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와같이, 웨이퍼상에 PR 경화처리시 아래와 같은 기본적인 조건을 갖는 Si 그리드(35)를 적용한다. 여기서, 상기 Si 그리드(35)는 Si 재질중 단결정 Si 재질에 저항 50Ω이하의 전도성 Si를 사용한다. 또한, 상기 Si 그리드(35)는 중앙에 다수의 홀(35a)이 형성되어 있다. In the electron beam curing apparatus according to the present invention, as shown in FIGS. 7A and 7B, the Si grid 35 having the following basic conditions is applied to the PR curing process on the wafer. Here, the Si grid 35 uses conductive Si having a resistance of 50 Ω or less to a single crystal Si material among Si materials. In addition, the Si grid 35 has a plurality of holes 35a formed at the center thereof.
본 발명에서 적용한 Si 그리드(35)는, 먼저 직류전압이 인가될 수 있도록 재질은 전도성을 가지고, 구조적으로 일어나는 Ar+, 2차 전자에 의한 스퍼터링 현상에서 발생되는 파티클이 작다.In the Si grid 35 applied in the present invention, the material is conductive so that DC voltage can be applied first, and particles generated in sputtering phenomenon due to structurally Ar + and secondary electrons are small.
또한, 직류 플라즈마에 장시간 노출시에 변형 및 변질 등이 없고, 고온에 강하다.In addition, there is no deformation and deterioration when exposed to direct current plasma for a long time, and it is resistant to high temperatures.
그리고, Si그리드(35)부의 습식 세정이 가능하며, 습식 세정주기는, 예를들어 웨이퍼 갯수가 1500 이상으로 길다. 특히, 도 8a에 의하면, 웨이퍼 1500을 진행한후 Si 그리드 표면에 파티클이 거의 없음을 알 수 있다. 또한, Si 그리드를 3개월 정도 사용후 파티클 스펙이 약 500 개 이하로 줄어 듦을 알 수 있다. In addition, wet cleaning of the Si grid 35 portion is possible, and the wet cleaning cycle is, for example, the number of wafers is long (1500 or more). In particular, according to FIG. 8A, it can be seen that there is almost no particles on the Si grid surface after the wafer 1500 is processed. In addition, after three months of using the Si grid, the particle specification is reduced to about 500 or less.
더욱이, Si그리드(35)부의 교체 주기는, 예를들어 웨이퍼 갯수가 3000 이상으로 길다. 특히, 도 8c에서와 같이, Ar 스퍼터링에 의한 금속성 성분검출이 관리스펙(spec)에 들어가며, 웨이퍼갯수가 3000 이상 사용시에도 아킹(arcing) 현상이 보이지 않았다.Further, the replacement cycle of the Si grid 35 portion is, for example, the number of wafers is long, such as 3000 or more. In particular, as shown in Figure 8c, the detection of metallic components by Ar sputtering into the spec (spec), even when the number of wafers used more than 3000, the arcing (arcing) phenomenon was not seen.
또한, Si 그리드(35)를 적용하게 되면, 챔버내부에 금속성 오염이 없고, Si그리드부의 단가 관리가 용이하다. In addition, when the Si grid 35 is applied, there is no metallic contamination in the chamber, and the cost management of the Si grid portion is easy.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 전자빔 경화장비의 실리콘그리드구조 및 실리콘그리드가 장착된 전자빔 경화장비에 의하면, 종래기술에서 문제가 되었던 구조적으로 파티클 발생을 억제하면서도 웨이퍼 개수가 3000 이상 사용할 수 있도록 그리드부분의 재질을 Si으로 변경하므로써 파티클에 상대적으로 강하면서도 습식세정 및 그리드 교체 주기관리등이 가능하다.As described above, according to the silicon grid structure and the electron beam curing apparatus equipped with the silicon grid of the electron beam curing apparatus according to the present invention, the number of wafers can be used more than 3000 while suppressing the generation of particles structurally, which was a problem in the prior art. By changing the material of the grid part to Si, it is relatively strong to the particles, but also enables wet cleaning and grid replacement cycle management.
또한, Si 그리드를 사용하므로써 현실적으로 전자빔 기술의 사용이 가능하게 되어 이로인해 100 nm 이상의 ArF 사용기술을 앞당 길 수 있게 된다.In addition, the use of the Si grid enables the practical use of electron beam technology, which allows for the advancement of the use of ArF over 100 nm.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the invention claimed in the claims. will be.
도 1은 종래기술에 따른 전자빔 장비의 개략도,1 is a schematic diagram of an electron beam equipment according to the prior art,
도 2는 전자빔장비내 파티클 발생 원리를 설명한 개략도,Figure 2 is a schematic diagram illustrating the principle of particle generation in the electron beam equipment,
도 3은 종래기술에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 Al 그리드를 사용하기 전의 사진, 3 is a photograph before using the Al grid in the curing process of the electron beam equipment according to the prior art,
도 4는 Al 그리드를 사용한 기간에 따른 파티클 갯수를 비교한 그래프, 4 is a graph comparing the number of particles according to the period using the Al grid,
도 5는 Si 그리드를 3개월 정도 사용한후 Al 그리드 표면상태를 도시한 사진,5 is a photograph showing the Al grid surface state after using the Si grid for about 3 months,
도 6a는 종래기술에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 Al 그리드를 사용하지 않은 경우의 웨이퍼에 발생하는 파티클 상태를 보여 주는 개략도, 6A is a schematic diagram showing particle states occurring on a wafer when the Al grid is not used in the curing process of the electron beam equipment according to the prior art;
도 6b는 Al 그리드를 사용한 후의 파티클 상태를 보여 주는 개략도,6b is a schematic diagram showing particle states after using an Al grid;
도 7a는 본 발명에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 사용되는 Si 그리드의 평면도이고, 도 7b는 본 발명에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 사용되는 Si 그리드의 단면도,7A is a plan view of a Si grid used in the curing treatment of the electron beam equipment according to the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the Si grid used in the curing treatment of the electron beam equipment according to the present invention;
도 8a은 본 발명에 따른 전자빔 장비의 경화처리시에 사용되는 Si 그리드를 나타낸 사진이고, 도 8b는 Si 그리드를 사용한 기간에 따른 파티클 갯수를 비교한 그래프이며, 도 8c는 Si 그리드를 이용하여 경화처리한 경우의 웨이퍼의 상태를 보여 주는 사진.Figure 8a is a photograph showing the Si grid used in the curing process of the electron beam equipment according to the present invention, Figure 8b is a graph comparing the number of particles according to the period using the Si grid, Figure 8c is a curing using the Si grid Photograph showing the state of the wafer when processed.
[도면부호의설명][Description of Drawing Reference]
35 : Si 그리드 35a : 홀35: Si grid 35a: hole
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