KR100513242B1

KR100513242B1 - 이온 빔 가공장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100513242B1
Application number: KR1019970026248A
Authority: KR
Inventors: 가쯔오 아이타
Original assignee: 에스아이아이 나노 테크놀로지 가부시키가이샤
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 2005-10-25
Also published as: EP0814494A2; JPH1012177A; DE69720110T2; US5854488A; DE69720110D1; TW480530B; KR980005396A; EP0814494B1; JP3081990B2; EP0814494A3

Abstract

본 발명은 스팀 가스를 포함하는 보조 가스를 활용하여 집속 이온 빔으로 가공을 수행하기 위한 것이다. 스팀 가스를 포함하는 보조 가스를 활용하는 집속 이온 빔에 의한 가공 작동에 있어서, 스팀 가스를 공급하는 방법에 따라, 상기 스팀 가스는 염수화물로부터 공급되며, 스팀 가스의 압력은 염수화물의 온도를 제어함으로써 제어된다. 스팀 가스를 공급하기 위한 방법에 따라, 상기 스팀 가스가 진공 챔버내로 도입될 경우, 그 유속은 물의 증기 압력이 매우 높은 관계로 제어 밸브에 의해 제어될 필요가 있으며, 이것은 복합 가스 공급 시스템에 상당하여, 고가의 장비로 된다. 그러나, 저압의 스팀 증기가 염수화물을 활용함에 의해 공급되어, 상기 진공 챔버로의 가스의 도입은 마찰 파이프를 통해 상기 가스를 통과함에 따라 최적 실행되게 되어, 도입 가스량은 상기 염수화물의 최적 온도가 저가의 온도 콘트롤러에 의해 제어되는 간단한 시스템에 의해 제어되게 된다.

Description

이온 빔 가공장치 및 그 방법

본 발명은 집속 이온 빔 및 그 이온 빔 가공에 의해 진공 탱크에 주입한 설정 샘플의 영역을 스캐닝함과 동시에 설정 영역에 보조 가스를 블로우함으로써, 필름 디포지트(depositing), 에칭, 선택적인 에칭 등과 같이 이온 빔 가공을 수행하기 위한 집속 이온 빔 장치에 관한 것이다.

집속 이온 빔 가공장치는 정밀 가공을 수행함에 따라, 반도체 장치의 와이어 링(wiring)을 변환, 마스크나 레티클의 패턴을 변경하는 데 주로 활용된다. 정교한 빔으로 집속되는 집속 이온 빔은, 상기 마스크의 외부 구성부위(extraneous portions)가 스퍼터링에 관련된 프로세스에 의해 제거됨에 따라 상기 부위를 반복적으로 스캐닝하면서, 마스크의 외부 구성부위에 조사된다. 조사에 의해 제거된 상기 외부의 마스크에 있어서, 단지 상기 외부를 구성하는 패턴 필름은 신속하게 이전되며 그 하부의 기판은 가공되지 않는다. 근래 들어, 이온 빔 보조 에칭을 활용하는 장치나 방법이 활용된다. 적은 량의 수증기를 사염화탄소 등에 공급하는 방법과 같이, 마스크 패턴 필름의 외부에 집속 이온 빔을 조사하는 상기 장치나 상기 방법에 의하면, 도 2에 일 례로써 도시된 바와 같이, 용수는 리저버(6)내로 주입되고, 습증기는 제어 밸브(19)를 경유하여 가스 저장소로 공급된다. 상기 가스 저장소(18)의 압력은 진공 게이지(17)에 의해 측정되며, 상기 측정치는 상기 제어 밸브(19)로 피드백됨에 따라 상기 가스 저장소(18)의 압력이 제어되게 된다. 압력 제어된 스팀 가스는 밸브(5) 및 가스 인젝터(9)를 경유하여 진공 탱크(21)로 공급된다. 상기 가스 인젝터(9)로 부터의 가스 유출 속도는 상기 가스 저장소에서의 압력, 상기 가스 인젝터(9)의 컨덕턴스(conductance) 및 상기 진공 탱크(21)의 압력에 따라 판단됨으로써, 상기 가스 인젝터(9)로 부터의 가스 유출 속도는 상기 가스 저장소(18)의 압력을 지속적으로 제어함에 따라 일정하게 제어된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 보조 가스를 활용하는 집속 이온 빔 장치내의 제어 밸브를 활용함에 따른 스팀 가스의 유출 속도에 대한 종래의 가스 공급 시스템에 따르면, 상기 제어 밸브(19), 상기 압력 콘트롤러(16), 상기 가스 저장소(18)의 압력을 측정하기 위한 진공 게이지(17), 상기 콘트롤러(16)를 필요로 함에 따라, 복잡하고도 거대하며 고가의 시스템이 된다는 문제점이 있었다.

[발명의 목적]

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 염수화물(salt hydrate)이 스팀 가스의 공급원으로서 활용되며, 염수화물이 충전된 리저버는 밸브를 경유하여 가스 인젝터에 연결되며, 상기 리저버의 온도는 상기 리저버에 부착된 서모 커플등과 같은 온도 센서에 의해 측정되며, 상기 리저버의 온도는 상기 측정치를 상기 리저버에 부착된 히터에 피드백함에 따라 제어됨으로써, 유출 속도가 진공 탱크내로 제어되는 스팀 가스를 공급시키게 된다.

상술한 수단에 따르면, 상기 가스 인젝터가 상기 밸브에 의해 상기 리저버에 연결되는 가장 간단한 시스템에 있어서, 작은-크기의 저가 히터 및 상기 온도 세서는 염수화물이 충전된 상기 리저버에 부착되며, 단지 상기 리저버의 온도는 상기 진공 탱크내로 공급되는 유출 속도가 제어되는 스팀 가스에 의해 제어된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이온 빔 가공장치를 도시하고 있다. 이온 공급원(1)에 의해 생성된 이온은 진공 펌프(15)에 의해 뽑아 내어진 진공 탱크(21)내의 이온 광학 시스템에 의해 집속되며, 샘플(12)상에 조사된 집속 이온 빔(2)은 검출기에 의해 검출되며, 상기 샘플(12)의 표면은 A/D 변환기(11)에 의해 상기 검출기(11)로부터 디스플레이 장치(3)로 신호를 공급함으로써 디스플레이 장치(3)에 의해 상을 비추게 되며, 상기 샘플의 매칭 영역은 이미징(imaging) 작동 및, 집속 이온 빔(2)에 의해 샘플(12)을 매칭하는 데 있어서, 가스 인젝터(9)로부터 블로우되는 스팀가스를 포함하는 가스를 기초로 하여 판단된다. 상기 집속 이온 빔(2)은 상기 샘플(12)의 특정 영역에 스캔 및 조사한다. 상기 샘플(12)은 기판과 상부의 패턴 필름으로 이루어진다. 스팀 가스를 포함하는 상기 가스는 상기 리저버(6)내에 충전된 염수화물(20)에 의해 공급되며, 상기 리저버(6)의 온도는 써모 커플 등의 상기 온도 센서(7)에 의해 측정되며, 히터(8)는, 상기 측정 온도를 상기 염수화물(20)에서의 수증기압이 원하는 압력이 되는 온도로 되도록, 상기 측정 온도에 기초하여 온도 콘트롤러(14)에 의해 제어되며, 이에 따라 상기 리저버의 온도가 원하는 온도로 제어되고, 상기 리저버내의 염수화물(20)로 부터 생성된 상기 스팀 가스가 밸브(5)를 경유하여 유출될 경우, 상기 밸브(5)가 개방되어, 상기 보조 가스를 활용하는 이온 빔 매칭이 상기 가스 인젝터(9)를 경유하여 상기 샘플(12)상에 상기 가스를 블로우함에 따라 수행된다.

상술한 바에 있어서, 요오드화 철(FeI₂·nH₂O)이 염수화물(20)로서 활용된다. 또, 황산 마그네슘(MgSO₄·n H₂O)이 활용될 수 있다. 요오드화 철(FeI₂·nH₂O)은 요오드화 철(FeI₂·nH₂O)로 부터의 증기가 황산 마그네슘으로부터의 증기보다 낮은 온도로 생성되는 관계로, 황산 마그네슘(MgSO₄·n H₂O) 보다 더 좋다.

도 3은 염수화물로 부터의 가스와 다른 가스의 혼합 가스가 가스 저장소(18)내의 압력이 진공 게이지(17)에 의해 측정되는 상태에서 제어 밸브(19)에 의해 다른 가스를 제어함으로써 공급되어, 상기 가스 저장소(18)에서의 압력이 압력 콘트롤러(16)에 의해 일정하게 되게끔 되는 예를 도시하고 있다. 이 경우, 스팀 압력이 상기 온도 제어에 의해 제어되는 가운데 상기 염수화물(20)로 부터의 상기 스팀 가스는 상기 가스 인젝터(9)로부터 상기 샘플(12)로 블로우되며, 제어 밸브(5')에 의해 제어된 리저버(6')로 부터의 다른 가스는 가스 인젝터(9')으로 부터 상기 샘플(12)로 블로우됨에 따라, 상기 샘플(12)상에 상기 혼합가스로서 가스를 블로우하게 된다.

도 3의 실시예에 있어서, 상기 혼합 가스는 요오드화 철(FeI₂·nH₂O)로 부터의 습증기(water vapor)와 요오드화 증기(iodine vapor)의 혼합물이다. 요오드화 증기는 마스크 패턴 필름을 활용함에 다라 금속에 대하여 약간의 에칭 현상을 가진다.

상기 집속 이온 빔(2)으로서 조사되어 상기 보조 가스(증기)를 가지고 지향되는 상기 특정 영역(제거되는)이 식각되면, 정확한 패턴 필름이 재편성되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스팀 가스를 포함하는 보조 가스를 공급하는 시스템은 최소한의 대형 시스템으로 제작할 수 있게 되어, 저가로 제작할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 도시한 도면.

도 2는 종래 기술을 설명한 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.

*도면의 주요부품에 대한 부호의 설명*

1 : 이온 공급원 2 : 집속 이온 빔

3 : 디스플레이 장치 4 : 이온 광학 시스템

5 , 5' : 제어 밸브 6 , 6' : 리저버

7 : 온도 센서 8 : 히터

9 , 9' : 가스 인젝터 11 : 검출기(A/D변환기)

12 : 샘플 14 : 온도 콘트롤러

15 : 진공 펌프 16 : 압력 콘트롤러

17 : 진공 게이지 18 : 가스 저장소

20 : 연수화물 21 : 진공 탱크

Claims

이온 공급원으로 부터 생성된 이온은 진공 펌프에 의해 뽑아 내어진 진공 탱크내의 이온 렌즈 시스템에 의해 집속 이온 빔으로 밀집되며, 상기 집속 이온 빔은 스캐닝 전극에 의해 조사되며, 샘플로 부터 방사된 2차 입자는 검출기에 의해 검출되며, 상기 검출기로 부터의 신호는 AD 변환기를 경유하여 디스플레이 장치로 공급됨으로써, 상기 샘플을 이미징하게 되며, 이온 빔 가공이 이미징의 결과를 기초로 한 설정 영역에 관련하여 수행되는 집속 이온 빔 가공장치에 있어서,

설정 영역으로 스팀가스를 포함하는 최소의 보조 가스를 공급하기 위해 보조 가스를 블로우하기 위한 노즐로 구성된 가스 인젝터를 가지는 보조 가스 공급 유닛과,

에칭 가스 공급원을 구성하는 하나 이상의 리저버와,

상기 적어도 하나의 리저버를 가열하기 위한 히터와,

상기 리저버의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와,

온도 콘트롤러로서, 상기 온도 센서의 측정치와 상기 온도 콘트롤러와 상기 가스 인젝터 사이에 인스톨된 값을 기초로 상기 리저버의 온도를 제어하기 위한 히터 온도 콘트롤러와,

상기 히터와 상기 온도 센서가 설치된 상기 리저버내로 충전된 상기 스팀 가스를 공급하기 위한 염수화물과,

상기 염수화물을 가열함으로써 공급된 설정 영역에 블로우하기 위한 스팀 가스를 포함하며,

상기 스팀 가스의 량은 상기 온도 센서, 상기 히터 및 상기 온도 콘트롤러에 의해 상기 리저버의 온도를 제어함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 가공장치.
기판상에 형성된 필름 패턴을 보정하기 위한 집속 이온 빔 가공방법에 있어서,

마스크 패턴을 가지는 샘플의 특정 영역에서 스캐닝 집속 이온 빔을 가지고 조사하며;

습증기를 생성하기 위한 리저버내에 저장된 염수화물을 가열하며;

습증기의 생성량을 제어하기 위해, 상기 염수화물에서의 습증기압이 원하는 압력이 되는 온도로 되도록 리저버의 온도에 기초하여 상기 가열을 제어하며;

상기 집속 이온 빔을 조사함과 동시에 상기 샘플의 특정 영역에 가스 인젝터로부터의 상기 습증기를 지향하는 것을 포함하는 집속 이온 빔 가공방법.
제2항에 있어서,

상기 습증기는 할로겐 증기를 함유하는 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 가공방법.
제2항에 있어서,

상기 염수화물은 요오드화 철(FeI₂·nH₂O)인 것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 가공방법.
제3항에 있어서, 상기 할로겐 증기는 요오드 증기인것을 특징으로 하는 집속 이온 빔 가공방법.