KR100754370B1 - Neutral particle beam generating apparatus with increased neutral particle flux - Google Patents

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KR100754370B1
KR100754370B1 KR1020060059195A KR20060059195A KR100754370B1 KR 100754370 B1 KR100754370 B1 KR 100754370B1 KR 1020060059195 A KR1020060059195 A KR 1020060059195A KR 20060059195 A KR20060059195 A KR 20060059195A KR 100754370 B1 KR100754370 B1 KR 100754370B1
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유석재
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Abstract

A neutral particle beam generating apparatus having improved neutral particle flux is provided to increase plasma density adjacent to a metal plate by applying a magnetic field in a plasma discharge space across the metal plate. A plasma(103) of a process gas is generated by plasma discharge in a plasma discharge space(101). A metal plate(106) is collided with plasma ions which are produced in the plasma discharge space, thereby converting the plasma ions into neutral ions. A plasma limiter(200) interferes with passage of the plasma ions and electrons, and a magnetron unit(500) applies magnetic field to the plasma discharge space and controls plasma distribution. The plasma discharge space is formed between the metal plate and the plasma plate.

Description

향상된 중성입자 플럭스를 갖는 중성입자빔 생성장치{NEUTRAL PARTICLE BEAM GENERATING APPARATUS WITH INCREASED NEUTRAL PARTICLE FLUX}≪ Desc / Clms Page number 1 > NEUTRAL PARTICLE BEAM GENERATING APPARATUS WITH INCREASED NEUTRAL PARTICLE FLUX.

도 1은 본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치의 바람직한 구현예를 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of a neutral particle beam generating apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치의 다른 바람직한 구현예를 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing another preferred embodiment of the neutral particle beam generating apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치의 또 다른 바람직한 구현예를 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing another preferred embodiment of the neutral particle beam generating apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명의 중성입자빔 생성장치에 사용되는 플라즈마 리미터와 칼러메이터의 바람직한 조합을 보여주는 사시도이다.4 is a perspective view showing a preferred combination of a plasma limiter and a colorimeter used in the neutral particle beam generating apparatus of the present invention.

도 5는 본 발명의 중성입자빔 생성장치에 사용되는 마그네트론 유닛의 바람직한 배열을 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing a preferred arrangement of the magnetron unit used in the neutral particle beam generating apparatus of the present invention.

도 6은 본 발명의 중성입자빔 생성장치에 사용되는 플라즈마 리미터의 바람직한 구현예를 보여주는 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the plasma limiter used in the neutral particle beam generating apparatus of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치의 또 다른 바람직한 구현예를 보여주는 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing another preferred embodiment of the neutral particle beam generating apparatus according to the present invention.

본 발명은 중성입자빔 생성장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 기판 표면을 중성입자빔으로 처리할 때 사용되는 중성입자빔 생성장치에 관한 것이다.The present invention relates to a neutral particle beam generating apparatus. More particularly, the present invention relates to a neutral particle beam generator for use in treating a substrate surface with a neutral particle beam.

플라즈마란 방전으로 인해 생기는 전하를 띤 양이온과 전자들의 집단을 말하며, 반도체 공정에서 플라즈마 식각(Plasma Etch) 및 증착(PECVD: Plasma Enhanced -Chemical Vapor Deposition) 등을 포함한 기판의 표면처리에 광범위하게 이용되고 있다. 그러나, 플라즈마에 의한 표면처리를 수행함에 있어서 문제점은 플라즈마가 대전된 입자라는 것이다. 예컨대, 대전된 입자인 플라즈마에 의한 식각은 식각 프로파일의 변경, 기판에 형성된 회로의 손상, 기판 표면의 전위변경 등을 포함한 기판 표면의 손상을 야기할 수 있다.Plasma is a group of positive ions and electrons with charged charges generated by a discharge and is widely used for surface treatment of substrates including plasma etching and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) in a semiconductor process have. However, a problem in performing surface treatment by plasma is that the plasma is a charged particle. For example, etching by plasma, which is charged particles, can cause damage to the substrate surface, including alteration of the etch profile, damage to circuitry formed on the substrate, and potential change of the substrate surface.

상기한 플라즈마에 의한 표면처리의 문제점을 해결하기 위해 제시된 것이 중성입자에 의한 표면처리이다. 플라즈마로부터 중성입자를 생성하는 방법은 크게 두가지를 들 수 있다. 그 중 하나는 플라즈마와 가스입자의 충돌에 의해 일어나는 전하교환에 의한 중성입자의 생성이고, 다른 하나는 플라즈마 이온과 금속판과의 충돌에 의한 중성입자의 생성이다. 전자의 예로는 일본특허 제2,606,551호 및 일본특허 제2,842,344호를 들 수 있다. 그러나, 플라즈마와 가스입자의 충돌에 의해 일어나는 전하교환에 의한 중성입자의 생성은 중성입자로의 전환효율이 낮으며, 중성입자의 방향성과 충돌횟수를 제어하기 곤란하다는 단점이 있다. 이러한 이유로, 플라즈마 이온과 금속판과의 충돌에 의해 중성입자를 생성하는 방법이 보다 바람직한 것으로 믿어진다.In order to solve the problem of the above-mentioned surface treatment by plasma, it is a surface treatment with neutral particles. There are two main methods for generating neutral particles from a plasma. One of them is the generation of neutral particles by charge exchange caused by the collision of plasma and gas particles, and the other is the generation of neutral particles due to the collision between the plasma ion and the metal plate. Examples of the former include Japanese Patent No. 2,606,551 and Japanese Patent No. 2,842,344. However, generation of neutral particles by charge exchange caused by collision of plasma and gas particles has a low conversion efficiency to neutral particles, and it is difficult to control the directionality of neutral particles and the frequency of collisions. For this reason, it is believed that a method of generating neutral particles by collision of a plasma ion with a metal plate is more preferable.

미국특허 제4,662,977호는 플라즈마를 생성함과 아울러 생성된 플라즈마를 일정한 방향으로 유도하는 플라즈마 건과, 상기 플라즈마와 충돌하여 플라즈마 이온을 중성입자로 변환시킴과 아울러 상기 중성입자를 기판이 위치한 방향으로 유도하는 금속판으로 이루어진 중성입자 표면생성장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기한 중성입자 생성장치는 플라즈마에 의한 문제점을 극복할 수 있다는 장점을 갖고 있으나, 중성입자빔의 단면이 좁게 되어 대략 8인치 이상의 대형 기판을 처리하기에는 부적합한 문제점이 있다.U.S. Patent No. 4,662,977 discloses a plasma gun that generates a plasma and directs the generated plasma in a certain direction. The plasma gun collides with the plasma to convert plasma ions into neutral particles, and induces the neutral particles toward the substrate A neutral particle surface generating device composed of a metal plate for producing a neutral particle surface. However, the above-mentioned neutral particle generating apparatus has an advantage that it can overcome the problem caused by the plasma, but the cross section of the neutral particle beam becomes narrow, which is unsuitable for processing a large substrate of about 8 inches or more.

본 발명자들에 의해 출원된 WO 01/84611은 고주파 전원을 도입하는 고주파 전원 도입부, 플라즈마 생성부, 중성입자 생성부, 및 피처리체를 탑재한 처리부를 포함하는 중성입자빔 처리장치를 개시하고 있다. 상기한 중성입자빔 생성장치는 고주파 전원 도입부에서 고주파 전원을 도입하고, 플라즈마 생성부에서 도입된 고주파 전원을 이용하여 처리 가스를 플라즈마로 변환시키고, 중성입자 생성부에서 생성된 플라즈마를 금속판과 접촉시켜 중성입자를 생성하고, 생성된 중성입자를 이용하여 기판을 처리한다. 상기한 중성입자빔 처리장치는 플라즈마 분포를 균일하게 하여 대면적의 피처리체도 처리할 수 있는 장점이 있다. 상기 특허에 대한 변형으로서, WO 2004/036611은 상기 금속판에 경사진 홀 또는 경사진 슬릿을 형성시켜 충돌횟수를 증진시켜 중성입자로의 전환효율이 증대된 중성입자빔 생성장치를 개시하고 있다. 여기서, 금속판에 형성된 경사진 홀 또는 경사진 슬릿은 플라즈마 와 금속판의 충돌을 담보함과 아울러 중성입자로 전환되지 아니한 플라즈마와 전자가 기판에 도달하는 것을 배제하는 역할을 동시에 수행한다. 이들 중성입자빔 생성장치는 넓은 범위에서 균일한 플라즈마의 생성을 담보하는 플라즈마 방전공간이 배치되어 있고, 중성입자로 전환되지 아니한 플라즈마 이온 또는 전자에 의한 영향이 최소화되어 있으며, 생성된 중성입자빔이 높은 방향성을 갖고 있다는 장점이 있다. 그러나, 상기 중성입자빔 생성장치에 따르면, 금속판에 형성된 홀 또는 슬릿에서 플라즈마 시쓰(sheath)가 발생하여 중성입자의 생성이 방해된다. 즉, 경사진 슬릿 또는 경사진 홀 형태의 금속판이 사용될 경우, 상기 금속판에 인가되는 음의 바이어스에 의해 금속판으로 입사하는 플라즈마 이온의 진행 방향이 완전치 않은 시쓰의 영향으로 금속판 근처에서 이온의 진행 방향이 방해를 받아 중성입자로 전환된 후 상당한 양이 피처리체에 제대로 도달하지 않는 문제점이 발견되었다.WO 01/84611 filed by the present inventors discloses a neutral particle beam processing apparatus including a high frequency power source introduction portion for introducing a high frequency power source, a plasma generation portion, a neutral particle generation portion, and a processing portion on which an object to be processed is mounted. In the neutral particle beam generating apparatus, a high frequency power source is introduced from a high frequency power source introduction section, a process gas is converted into a plasma by using a high frequency power source introduced in the plasma generation section, a plasma generated in the neutral particle generation section is brought into contact with a metal plate Neutral particles are generated, and the substrate is processed using the generated neutral particles. The above-mentioned neutral particle beam processing apparatus is advantageous in that it can uniformly process the plasma distribution and can treat large-sized objects. As a modification to the above patent, WO 2004/036611 discloses a neutral particle beam generating apparatus in which an inclined hole or an inclined slit is formed in the metal plate to increase the number of collision to increase conversion efficiency to neutral particles. The sloped hole or sloped slit formed on the metal plate serves to prevent collision between the plasma and the metal plate, and also to prevent plasma and electrons not converted to neutral particles from reaching the substrate. These neutral particle beam generators have a plasma discharge space for ensuring uniform generation of plasma in a wide range, and the influence of plasma ions or electrons which are not converted into neutral particles is minimized, and the generated neutral particle beam It has an advantage of having high directionality. However, according to the neutral particle beam generating apparatus, a plasma sheath is generated in a hole or a slit formed in a metal plate, and generation of neutral particles is hindered. That is, when a sloped slit or a sloped hole-shaped metal plate is used, due to the influence of the sheath whose direction of the plasma ion incident on the metal plate is not perfect due to the negative bias applied to the metal plate, It has been found that a considerable amount of fine particles are not properly reached to the object to be treated after being converted into neutral particles.

이러한 문제점을 해결하기 위해, WO 2005/053365는 플라즈마 방전을 통해 플라즈마를 생성하는 플라즈마 방전공간, 플라즈마 이온과 충돌하여 플라즈마 이온을 중성입자로 변환시키는 금속판, 플라즈마 이온 및 전자의 통과는 방해하고 상기 금속판과 상기 플라즈마 이온의 충돌에 의해 생성된 중성입자는 선택적으로 통과시키는 플라즈마 리미터를 포함하며, 상기 플라즈마 방전공간이 상기 금속판과 상기 플라즈마 리미터 사이에 샌드위치된 형태의 중성입자빔 처리장치를 개시하고 있다. 상기 WO 2005/053365에 기재된 중성입자빔 처리장치는, 금속판과 플라즈마 리미터가 플라즈마 방전공간을 사이에 두고 분리배치됨에 따라, 다음과 같은 장점을 갖는다: (1) 플라스마 이온으로부터 중성입자로의 전환이 플라즈마 이온 또는 전자에 의해 방해받지 아니한다. 이것은 중성입자의 생성을 단순화시킨다. (2) 중성입자의 생성이 향상되고, 이것은 표면처리효율을 향상시킨다.In order to solve such a problem, WO 2005/053365 discloses a plasma discharge space for generating a plasma through a plasma discharge, a metal plate which collides with plasma ions to convert plasma ions into neutral particles, prevents the passage of plasma ions and electrons, And a neutral particle generated by the collision of the plasma ions is selectively passed, and the plasma discharge space is sandwiched between the metal plate and the plasma limiter. The neutral particle beam treatment apparatus described in WO 2005/053365 has the following advantages as the metal plate and the plasma limiter are disposed apart from each other with the plasma discharge space interposed therebetween: (1) the transition from the plasma ion to the neutral particle It is not disturbed by plasma ions or electrons. This simplifies the generation of neutral particles. (2) generation of neutral particles is improved, which improves the surface treatment efficiency.

본 발명자들은 상기 WO 2005/053365에 제시된 장치에 대한 새로운 개선을 꾸준히 연구해왔다. 광범위한 연구를 통해, 본 발명자들은 중성입자 플럭스를 현저히 증가시킬 수 있는 새로운 개선책을 발견하였다.The present inventors have been steadily researching new improvements to the device presented in WO 2005/053365. Through extensive research, the inventors have discovered new improvements that can significantly increase the neutral particle flux.

본 발명에 따르면, 플라즈마 방전에 의해 처리가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 방전공간과, 상기 플라즈마 방전공간에서 생성된 플라즈마 이온과 충돌하여 플라즈마 이온을 중성입자로 변환시키는 금속판과, 중성입자로 전환되지 아니한 플라즈마 이온 및 전자의 통과를 방해하는 플라즈마 리미터와, 상기 플라즈마 방전공간에 자기장을 인가하는 마그네트론 유닛을 포함하여 이루어지되, 여기서 상기 플라즈마 방전공간은 상기 금속판과 플라즈마 리미터 사이에 샌드위치되고, 상기 마그네트론 유닛은 상기 금속판을 가로질러 상기 플라즈마 방전공간에 자기장을 인가하고 플라즈마 분포를 제어하는 것을 특징으로 하는, 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a plasma discharge space for generating a plasma of a process gas by plasma discharge; a metal plate for colliding with plasma ions generated in the plasma discharge space to convert plasma ions into neutral particles; And a magnetron unit for applying a magnetic field to the plasma discharge space, wherein the plasma discharge space is sandwiched between the metal plate and the plasma limiter, and the magnetron unit is sandwiched between the metal plate and the plasma limiter, And a magnetic particle is applied across the metal plate to the plasma discharge space to control the plasma distribution.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속판의 하부에 플라즈마 방전공간이 위치하며, 상기 플라즈마 방전공간의 하부에 플라즈마 리미터가 위치하며, 상기 마그네트론 유닛은 상기 금속판의 상부에 위치하는, 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, a plasma discharge space is located at a lower portion of the metal plate, a plasma limiter is located at a lower portion of the plasma discharge space, and the magnetron unit is disposed at an upper portion of the metal plate. Device is provided.

본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 상기 마그네트론 유닛의 배열은 중앙폴과 상기 중앙폴을 둘러싸는 사이드폴로 이루어진 레이스 트랙 구조를 갖는 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to a more preferred embodiment of the present invention, the arrangement of the magnetron unit is provided with a neutral particle beam generating apparatus having a race track structure composed of a central pole and a side pole surrounding the central pole.

본 발명의 다른 보다 바람직한 구현예에 따르면, 상기 마그네트론 유닛에 의해 플라즈마 방전공간으로 인가되는 자기장의 세기를 보다 강화시키기 위해, 상기 마그네트론 유닛은 자기장 차폐제에 의해 형성된 덮개에 의해 밀봉된, 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to another more preferred embodiment of the present invention, in order to further enhance the strength of the magnetic field applied to the plasma discharge space by the magnetron unit, the magnetron unit comprises a neutral particle beam generating unit, sealed by a cover formed by a magnetic shielding agent, Device is provided.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 플라즈마 방전공간에서 생성된 플라즈마 이온을 금속판으로 유도하기 위한 바이어스 전압원을 추가로 포함하는 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a neutral particle beam generating apparatus further comprising a bias voltage source for leading the plasma ions generated in the plasma discharge space to a metal plate.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 플라즈마 리미터를 통과한 중성입자를 칼러메이팅(collimating)하는 칼러메이터(collimator)를 추가로 포함하는 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a neutral particle beam generating apparatus further comprising a collimator for collimating the neutral particles passed through the plasma limiter.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 플라즈마 방전공간으로 기상의 중성원자를 공급하는 스퍼터링 유닛을 추가적으로 포함하는 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a neutral particle beam generating apparatus further comprising a sputtering unit for supplying gaseous neutral atoms to the plasma discharge space.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, a) 내부공간과 측면에 배치된 가스 유입구를 포함하는 반응 챔버, 여기서 상기 반응챔버의 내부 공간은 플라즈마 방전공간이며, 상기 플라즈마 방전공간의 상부에 금속판이 배치되며, 상기 금속판의 상부에 마그네트론 유닛이 배치되며, 상기 가스 유입구를 통해 상기 플라즈마 방전공간으로 유입된 처리가스는 상기 플라즈마 방전공간에서 플라즈마 방전에 의해 플라즈 마로 변환되고, 상기 마그네트론 유닛에 의해 상기 금속판의 인접 영역은 높은 플라즈마 이온 밀도를 갖고, 상기 금속판과 플라즈마 이온과의 충돌에 의해 플라즈마 이온이 중성입자로 변환됨; b) 플라즈마 이온 및 전자의 통과를 방해하고, 상기 금속판과 플라즈마 이온과의 충돌에 의해 생성된 중성입자만 선택적으로 통과시키는 반응 챔버의 하부에 위치한 플라즈마 리미터, 및 c) 상기 플라즈마 리미터의 하부에, 상기 중성입자에 의해 표면처리가 수행되는 기판을 수납하는 처리실을 포함하는 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a) a reaction chamber including an inner space and a gas inlet disposed on a side surface, wherein the inner space of the reaction chamber is a plasma discharge space, and a metal plate is disposed on the plasma discharge space , A magnetron unit is disposed on the metal plate, a process gas introduced into the plasma discharge space through the gas inlet is converted into plasma by a plasma discharge in the plasma discharge space, and the magnetron unit The region has a high plasma ion density, plasma ions are converted into neutral particles by collision of the metal plate with plasma ions; b) a plasma limiter located at the bottom of the reaction chamber which interferes with the passage of plasma ions and electrons and selectively passes only the neutral particles generated by the collision of the metal plate with the plasma ions, and c) There is provided a neutral particle beam generating apparatus including a processing chamber for receiving a substrate on which surface treatment is performed by the neutral particles.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 플라즈마 리미터가, 플라즈마 이온 또는 전자의 진행경로를 변경시키기 위해, 자기장을 인가하는 자기 유닛 또는 전기장을 인가하는 전기유닛을 추가로 포함하는 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, the plasma limiter further comprises a neutral particle beam generating device, further comprising a magnetic unit for applying a magnetic field or an electric unit for applying an electric field to change the traveling path of the plasma ion or electron, Is provided.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 플라즈마 리미터를 통과한 중성입자를 칼러메이팅하는 칼러메이터를 상기 플라즈마 리미터와 처리실 사이에 추가로 포함하는 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a neutral particle beam generating apparatus further comprising a collimator for coloring the neutral particles passed through the plasma limiter, between the plasma limiter and the treatment chamber.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 플라즈마 리미터는 홀 또는 슬릿을 갖고, 상기 칼러메이터는 홀을 갖는 것을 특징으로 하는 중성입자빔 생성장치가 제공된다.According to another preferred embodiment of the present invention, the plasma limiter has a hole or slit, and the colormator has a hole.

본 발명은 증가된 중성입자 플럭스를 갖는 중성입자빔 생성장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치는 플라즈마 방전에 의해 처리가스의 플 라즈마를 생성하는 플라즈마 방전공간과, 상기 플라즈마 방전공간에서 생성된 플라즈마 이온과 충돌하여 플라즈마 이온을 중성입자로 변환시키는 금속판과, 중성입자로 전환되지 아니한 플라즈마 이온 및 전자의 통과를 방해하는 플라즈마 리미터와, 상기 플라즈마 방전공간에 자기장을 인가하는 마그네트론 유닛을 포함한다.The present invention relates to a neutral particle beam generating apparatus having an increased neutral particle flux. A neutral particle beam generating apparatus according to the present invention includes a plasma discharge space for generating a plasma of a process gas by a plasma discharge, a metal plate for colliding plasma ions generated in the plasma discharge space to convert plasma ions into neutral particles, A plasma limiter which interrupts the passage of plasma ions and electrons not converted into neutral particles, and a magnetron unit which applies a magnetic field to the plasma discharge space.

상기 플라즈마 방전공간에서, 상기 방전공간으로 유입된 처리가스가 플라즈마 방전에 의해 플라즈마로 전환된다. 즉, 상기 플라즈마 방전공간에서 플라즈마 이온(또는, 양이온)과 전자들의 집단인 플라즈마가 생성된다. 이때, 플라즈마는 다양한 방식에 의해 생성될 수 있는데, 그러한 예로는 축전용량성 플라즈마 방전(capacitively coupled plasma discharge)과 유도결합형 플라즈마 방전(inductively coupled plasma discharge) 및 플라즈마 웨이브(plasma wave)를 이용한 헬리콘 방전(Helicon discharge)과 마이크로웨이브 플라즈마 방전(microwave plasma discharge)을 들 수 있다. 그 중에서, 낮은 운전 압력에서 고 밀도의 플라즈마를 형성할 수 있는 유도결합형 플라즈마 방전이 바람직하다. 유도결합형 플라즈마 방전에 사용되는 안테나의 형태와 관련해서, 대한민국 특허출원번호 제7010807/2000호, 제14578/1998호, 제35702/1999호 및 제43856/2001호를 참조하기 바란다.In the plasma discharge space, the process gas introduced into the discharge space is converted into a plasma by plasma discharge. That is, in the plasma discharge space, a plasma, which is a group of plasma ions (or cations) and electrons, is generated. At this time, the plasma can be generated by various methods, such as a capacitively coupled plasma discharge, an inductively coupled plasma discharge, and a plasma wave using a plasma wave. A Helicon discharge and a microwave plasma discharge. Of these, an inductively coupled plasma discharge capable of forming a high-density plasma at a low operating pressure is preferable. Regarding the form of the antenna used for the inductively coupled plasma discharge, refer to Korean Patent Application Nos. 7010807/2000, 14578/1998, 35702/1999 and 43856/2001.

상기 플라즈마 방전공간에서 생성된 플라즈마 이온은 상기 금속판과 충돌하여 중성입자로 전환된다. 상기 금속판은 플라즈마 이온과의 충돌에 의해 플라즈마 이온을 중성입자로 전환시키는 금속을 재질로 갖거나 상기 금속으로 표면이 코팅된 판을 말한다. 상기 금속판의 표면 중에서 상기 플라즈마 이온과 충돌하는 면은 폴 리싱되면 전환된 중성입자가 거친 표면의 골과 골 사이에 갇히는 정도를 줄일 수 있어 보다 좋은 효과를 제공한다. 사용될 수 있는 중금속의 예로는, 탄탈룸(Ta), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt), 스테인레스강 또는 이들의 합금을 들 수 있다. 상기 금속판은, WO 01/84611 및 WO 2004/036611과 달리, 중성입자의 투과경로로서 홀을 가질 필요가 없다. 그 이유는, 상기 금속판은 플라즈마 이온과 충돌하여 플라즈마 이온을 중성입자로 전환하는 역할을 수행하나, 생성된 중성입자의 투과경로로서는 작용하지 않기 때문이다. 상기 금속판과 충돌하여 생성된 중성입자는 상기 플라즈마 방전공간을 사이에 두고 상기 금속판과 대면하는 플라즈마 리미터로 입사한다.Plasma ions generated in the plasma discharge space collide with the metal plate and are converted into neutral particles. The metal plate refers to a plate having a metal that converts plasma ions into neutral particles by collision with plasma ions, or a surface of the plate coated with the metal. The surface of the metal plate that collides with the plasma ion can be more effectively protected by reducing the degree of trapping of the converted neutral particles between the valleys and the valleys of the rough surface. Examples of the heavy metal that may be used include tantalum (Ta), molybdenum (Mo), tungsten (W), gold (Au), platinum (Pt), stainless steel or their alloys. Unlike WO 01/84611 and WO 2004/036611, the metal plate does not need to have a hole as a passage of neutral particles. The reason is that the metal plate collides with plasma ions to convert plasma ions into neutral particles, but does not act as a transmission path of generated neutral particles. The neutral particles generated by collision with the metal plate are incident on the plasma limiter facing the metal plate with the plasma discharge space interposed therebetween.

상기 플라즈마 리미터는 플라즈마 이온 및 전자의 통과는 방해하고, 상기 중성입자를 선택적으로 통과시킨다. 플라즈마 이온 및 전자의 통과를 배제하는 방법은 홀 또는 슬릿을 단순히 설치하는 패시브 리미팅(passive limiting)과 상기 홀 또는 슬릿에 자기장 또는 전기장을 인가하여 전하를 띈 플라즈마 이온 또는 전자의 진행경로를 변경시키는 액티브 리미팅(active limiting)을 들 수 있다. 상기 플라즈마 리미터를 통과한 중성입자는 기판과 충돌하여, 상기 기판의 표면에 존재하는 유기물의 제거, 포토레지스트의 제거 등을 포함한 표면처리를 수행하게 된다.The plasma limiter interferes with the passage of plasma ions and electrons and selectively passes the neutral particles. Methods for excluding plasma ions and electrons from passing therethrough include passive limiting in which a hole or a slit is simply installed and an active or inactive state in which a magnetic field or an electric field is applied to the hole or slit to change a path of a charged plasma ion or electron And active limiting. The neutral particles having passed through the plasma limiter collide with the substrate to perform surface treatment including removal of organic substances existing on the surface of the substrate and removal of photoresist.

표면 처리시 상기 중성입자의 방향성이 적절히 조절될 필요가 있다. 예를 들면, 표면 처리에 의해 일정한 패턴을 상기 기판의 표면에 형성하고자 할 경우, 중성입자의 방향성은 중요한 의미를 갖는다. 이럴 경우, 상기 플라즈마 리미터와 기판을 수납하는 처리실의 사이에 중성입자의 진행방향을 칼러메이팅하는 칼러메이 터(collimator)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 칼러메이터는 일정한 방향성을 갖기 위해 복수의 홀이 형성된다.The orientation of the neutral particles needs to be properly controlled at the surface treatment. For example, when a certain pattern is to be formed on the surface of the substrate by the surface treatment, the directionality of the neutral particles has an important meaning. In this case, it is preferable to further include a collimator for collimating the traveling direction of the neutral particles between the plasma limiter and the processing chamber accommodating the substrate. A plurality of holes are formed in the colorimeter so as to have constant directionality.

본 발명에 따른 가장 중요한 특징은, 상기 중성입자빔 생성장치가 상기 금속판을 가로질러 플라즈마 방전공간에 자기장을 인가하는 마그네트론 유닛을 포함한다는 것이다. 상기 마그네트론 유닛에 의해 플라즈마 방전공간에 인가된 자기장은 금속판의 인접한 곳에 높은 플라즈마 밀도를 형성한다. 특히, 상기 마그네트론 유닛 배열이 중앙폴(central pole)과 사이드폴(side pole)이 레이스 트랙(race track) 구조를 가질 경우, 마그네트론 유닛에 의해 인가된 자기장은 금속판의 하부에서, 전자를 상기 레이스 트랙을 따라서 회전하도록 한다. 레이스 트랙을 따라 회전하는 전자는, 플라즈마화되지 아니한 주위의 중성가스와 충돌하여, 플라즈마 이온을 형성하고, 이것은 금속판 근방에서의 플라즈마 이온의 밀도를 증가시킨다. 이것에 의해 중성입자 플럭스가 현저히 향상된다. 보다 상세한 사항은 후술한다.The most important feature according to the present invention is that the neutral particle beam generating apparatus includes a magnetron unit for applying a magnetic field to the plasma discharge space across the metal plate. The magnetic field applied to the plasma discharge space by the magnetron unit forms a high plasma density in the vicinity of the metal plate. In particular, when the magnetron unit arrangement has a central pole and a side pole in a race track structure, the magnetic field applied by the magnetron unit is such that, at the bottom of the metal plate, . The electrons rotating along the race track collide with the surrounding neutral gas that has not been plasmatized to form plasma ions, which increases the density of the plasma ions in the vicinity of the metal plate. This significantly improves the neutral particle flux. More details will be described later.

본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치는 식각, 애싱, 산화막 형성 및 클리닝 등을 포함한 다양한 반도체 처리와 광전소자(solar cell)나 디스플레이(display) 제조에 필요한 박막 성장에 이용될 수 있다. 본 명세서에서 "반도체 처리"란, 반도체 웨이퍼나 액정 기판 등의 피처리체상에 반도체층, 절연층, 도전층 등을 소정의 패턴으로 형성함으로써, 해당 피처리체 상에 반도체 장치 또는 상기 반도체 장치에 접속되는 배선, 전극 등을 포함하는 구조체를 제조하기 위해 실시되는 여러 가지 처리를 의미한다고 이해되어야 한다.The neutral particle beam generating apparatus according to the present invention can be used for various semiconductor processing including etching, ashing, oxide film formation and cleaning, and thin film growth required for manufacturing a solar cell or a display. In the present specification, the term "semiconductor processing" means that a semiconductor layer, an insulating layer, a conductive layer, or the like is formed in a predetermined pattern on an object to be processed such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate, It should be understood that the term " process "

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치의 바람직한 구현예를 도시한 것으로서, 상기 장치는 하부가 개방된 반응챔버(100), 상기 반응챔버(100)의 개방된 하부면에 위치하는 플라즈마 리미터(200) 및 상기 플라즈마 리미터(200)의 하부에 위치한 처리실(300)을 포함한다. 상기 반응챔버(100)의 내부공간은 플라즈마 방전공간(101)이다. 상기 방전공간(101)에는 고주파수의 에너지를 도입하기 위한 안테나(102)가 위치되며, 가스 유입구(104)가 상기 반응챔버(100)의 측면에 배치된다. 상기 반응챔버(100)의 작동은 다음과 같다. 먼저, 가스 유입구(104)를 통해 처리가스가 상기 플라즈마 방전공간(101)으로 유입된다. 상기 처리가스는 이 곳에서 상기 안테나(102)를 통해 공급된 고주파수의 전력에 의해 플라즈마 방전을 경험하며, 그 결과 플라즈마(103)로 전환된다. 생성된 플라즈마(103) 중 양이온(플라즈마 이온)은 상기 플라즈마 방전공간(101)의 상부에 위치한 금속판(106)으로 유도되며, 상기 금속판(106)과의 충돌에 의해 상기 플라즈마 이온은 중성입자로 전환된다.1 shows a preferred embodiment of a neutral particle beam generator according to the present invention, wherein the apparatus comprises a reaction chamber 100 with an open bottom, a plasma limiter located on the open lower surface of the reaction chamber 100, (200) and a process chamber (300) located below the plasma limiter (200). The inner space of the reaction chamber 100 is a plasma discharge space 101. An antenna 102 for introducing high frequency energy is disposed in the discharge space 101 and a gas inlet 104 is disposed on a side surface of the reaction chamber 100. The operation of the reaction chamber 100 is as follows. First, a process gas is introduced into the plasma discharge space 101 through the gas inlet 104. The process gas here experiences plasma discharge by the high frequency power supplied through the antenna 102, and as a result, it is converted to the plasma 103. The positive ions (plasma ions) in the generated plasma 103 are guided to the metal plate 106 located in the upper part of the plasma discharge space 101. The collision with the metal plate 106 transforms the plasma ions into neutral particles do.

이 때, 상기 플라즈마 방전공간(101)에서 생성된 플라즈마(103)의 분포는 상기 금속판(106)을 가로질러 상기 플라즈마 방전공간(101)에 인가되는 자기장에 의해 제어된다. 이를 위해, 마그네트론 유닛(500)이 상기 금속판(106)의 상부에 위치한다. 상기 마그네트론 유닛(500)의 배열의 바람직한 구현예가 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 마그네트론 유닛(500)은 중앙폴(501)과 상기 중앙폴(501)을 둘러싸는 사이드폴(502)이 레이스 트랙(race track) 형태의 배열을 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 중앙폴(501)의 상부는 N극(또는 S극), 하 부는 S극(또는 N극)을 갖고, 상기 사이드폴(502)은 상기 중앙폴(501)과 반대배열을 갖는다. 레이스 트랙의 배열을 갖는 마그네트론 유닛(500)에 의해 금속판(106)을 가로질러 인가된 자기장은 전자(103a)의 운동방향을 제한한다. 다시 말해, 플라즈마 방전공간(101) 내부의 전자(103a)를 레이스 트랙을 따라 회전하게 한다. 레이스 트랙을 따라 회전하는 전자(103a)는 주위의 플라즈마로 전환되지 아니한 중성가스(103c)와 충돌하게 되고, 상기 중성가스를 이온화 한다. 생성된 플라즈마 이온(103b)은 바이어스 전압에 의해 금속판(106)으로 유도된다. 결과적으로, 상기 금속판(106)을 가로질러 인가되는 자기장은 전자(103a)를 레이스 트랙에 캡쳐함으로써, 플라즈마 이온(103b)의 밀도를 금속판(106)의 근방에서 증가시킨다. 상기 마그네트론 유닛(500)에 의해 인가되는 자기장의 세기는 처리가스의 종류 및 양 등을 고려하여 적절히 조절할 수 있다. 통상 1000 - 5000 가우스의 세기를 갖는 자기장이 인가된다. 1000 가우스 미만의 자기장을 인가할 경우 방전 공간 내에 자기장의 크기가 충분하지 않아 효과적으로 전자를 구속하기 어려워 바람직하지 않다. 5000 가우스를 초과하는 자기장을 인가할 경우 불필요하게 제작비용이 높아지고 제작 및 조립 상의 문제점이 생길 수 있다. 상기 마그네트론 유닛(500)은 영구자석에 의해 형성된다. 그리고, 상기 마그네트론 유닛(500)에 의해 금속판(106)을 가로질러 플라즈마 방전공간(101)으로 인가되는 자기장의 세기를 보다 강화시키기 위해, 상기 마그네트론 유닛(500)은 자기장 차폐제에 의해 형성된 덮개(600)에 의해 밀봉된다. 상기 덮개(600)는 자기 투자율magnetic susceptibility)이 큰 물질로 제작되는 것이 좋다. 자기 투자율이 클 경우, 자기력선을 모아 주어 외부로 빠져 나가는 자기력선 손실을 최소화하여 방전 공간 내에 자기장의 크기를 강화시켜 준다. 통상, 연철(soft iron)이 자기장 차폐제로서 일반적으로 사용되고 있다. At this time, the distribution of the plasma 103 generated in the plasma discharge space 101 is controlled by the magnetic field applied to the plasma discharge space 101 across the metal plate 106. To this end, a magnetron unit 500 is located on top of the metal plate 106. A preferred embodiment of the arrangement of the magnetron unit 500 is shown in FIG. 5, the magnetron unit 500 preferably has a center pole 501 and a side pole 502 surrounding the center pole 501 in an arrangement of a race track type . The center pole 501 has an N pole (or S pole) on the upper portion and an S pole (or N pole) on the lower portion thereof. The side pole 502 has an arrangement opposite to the center pole 501. The magnetic field applied across the metal plate 106 by the magnetron unit 500 having an array of race tracks limits the direction of movement of the electrons 103a. In other words, the electrons 103a inside the plasma discharge space 101 are caused to rotate along the race track. The electrons 103a rotating along the race track collide with the neutral gas 103c which has not been converted to the surrounding plasma, and ionizes the neutral gas. The generated plasma ions 103b are led to the metal plate 106 by a bias voltage. As a result, the magnetic field applied across the metal plate 106 increases the density of the plasma ions 103b in the vicinity of the metal plate 106 by capturing the electrons 103a into the race track. The intensity of the magnetic field applied by the magnetron unit 500 can be appropriately adjusted in consideration of the type and amount of the processing gas. A magnetic field having an intensity of usually 1000 - 5000 Gauss is applied. When a magnetic field of less than 1000 gauss is applied, the magnitude of the magnetic field in the discharge space is not sufficient and it is difficult to effectively restrain the electrons. If a magnetic field exceeding 5000 gauss is applied, fabrication costs may be increased unnecessarily, which may cause fabrication and assembly problems. The magnetron unit 500 is formed by a permanent magnet. The magnetron unit 500 further includes a cover 600 formed by a magnetic shielding material so as to further enhance the strength of a magnetic field applied to the plasma discharge space 101 across the metal plate 106 by the magnetron unit 500. [ ). The lid 600 may be made of a material having a high magnetic susceptibility. When the magnetic permeability is large, the magnetic field lines are collected to minimize the loss of the magnetic field lines exiting to the outside, thereby enhancing the size of the magnetic field in the discharge space. Generally, soft iron is generally used as a magnetic shielding agent.

금속판(106)의 주위에서 레이스 트랙을 따라 움직이는 플라즈마 이온(103b)의 상기 금속판(106)으로의 유도는 상기 금속판(106)에 음의 바이어스 전압을 인가함에 의해 용이하게 성취될 수 있다. 바이어스 전압은, 요구되는 중성입자빔의 에너지를 고려하여 적절히 조절할 수 있다. 통상 10 - 100 V, 바람직하게는 30 - 50 V의 음의 바이어스 전압이 인가된다. 상기 금속판(106)에 음의 바이어스 전압을 인가할 경우, 플라즈마 이온(103b)은 상기 금속판(106)에 수직 또는 근사 수직으로 입사하고, 상기 금속판(106)과 충돌한다. 금속판(106)과의 충돌에 의한 중성입자 전환효율의 향상 및 충돌에 의한 에너지 손상을 방지하기 위해, 금속판(106)의 표면 중에서 상기 플라즈마 이온(103b)과 충돌하는 면은 폴리싱되는 것이 좋다. 상기 금속판(106)과 플라즈마 이온(103b)이 충돌한 후 금속판 내부에서 중성화 과정(대표적 중성화 과정: Auger 중성화 등)에 의해 생성된 중성입자는, 상기 플라즈마 방전공간(101)을 가로질러, 플라즈마 리미터(200)로 입사하게 된다.The induction of the plasma ions 103b moving along the race track around the metal plate 106 to the metal plate 106 can be easily accomplished by applying a negative bias voltage to the metal plate 106. [ The bias voltage can be appropriately adjusted in consideration of the energy of the required neutral particle beam. A negative bias voltage of usually 10 - 100 V, preferably 30 - 50 V is applied. When a negative bias voltage is applied to the metal plate 106, the plasma ions 103b are incident perpendicularly or approximately perpendicular to the metal plate 106 and collide with the metal plate 106. It is preferable that the surface of the metal plate 106 which collides with the plasma ion 103b is polished in order to improve the neutral particle conversion efficiency due to collision with the metal plate 106 and to prevent energy damage due to collision. The neutral particles produced by the neutralization process (representative neutralization process: Auger neutralization, etc.) inside the metal plate after the metal plate 106 and the plasma ion 103b collide with each other are formed to extend across the plasma discharge space 101, (200).

상기 플라즈마 리미터(200)는 홀 또는 슬릿(201)을 갖고 있으며, 상기 홀 또는 슬릿(201)을 통해 상기 중성입자는 통과하나, 상기 홀 또는 슬릿(201)에 의해 상기 플라즈마 이온 및 전자의 통과는 방해되어 중성입자만 선택적으로 상기 플라즈마 리미터(200)를 통과하여 처리실(300)에 배치된 기판(301)에 도달하게 된다. 이 때 상기 플라즈마 리미터(200)는 세라믹과 같은 유전체로 형성될 수 있다. 세라믹 유전체에 의해 형성된 플라즈마 리미터(200)는 상기 플라즈마 이온 또는 전자 가 상기 플라즈마 리미터(200)의 측벽(202)과 충돌할 때, 이들이 갖는 에너지를 흡수하여 플라즈마 이온 또는 전자에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 한편, 상기 플라즈마 리미터(200)는 일정한 방향성을 갖지 아니하는 중성입자와 충돌하여 이들의 에너지를 흡수함으로써 일정한 방향성을 갖지 아니하는 중성입자에 의한 영향을 배제할 수도 있다. 상기한 홀 또는 슬릿(201)에 의한 플라즈마 이온 또는 전자의 패시브(passive) 리미팅은 홀 또는 슬릿(201)의 직경과 깊이에 의해 의존하므로 이들의 적절한 조절이 요구된다.The plasma limiter 200 has holes or slits 201 through which the neutral particles pass and the passage of the plasma ions and electrons by the holes or slits 201 So that only the neutral particles selectively pass through the plasma limiter 200 to reach the substrate 301 disposed in the processing chamber 300. At this time, the plasma limiter 200 may be formed of a dielectric material such as ceramic. The plasma limiter 200 formed by the ceramic dielectric absorbs the energy of the plasma ions or electrons when they collide with the side wall 202 of the plasma limiter 200 to minimize the influence of the plasma ions or electrons have. Meanwhile, the plasma limiter 200 may collide with neutral particles not having a predetermined directionality and absorb the energy of the neutral particles, thereby eliminating the influence of neutral particles having no constant directionality. Passive limiting of the plasma ions or electrons by the hole or slit 201 depends on the diameter and depth of the hole or slit 201, so that appropriate adjustment thereof is required.

플라즈마 이온 및 전자가 상기 플라즈마 리미터(200)를 통과하는 것을 배제하기 위해, 상기 플라즈마 리미터(200)의 측벽(202)에 자기장 또는 전기장을 인가하는 수단(203)을 추가로 배치할 수 있다. 상기 자기장 또는 전기장 인가 수단(203)은 플라즈마 이온 또는 전자의 이동방향을 변화시켜 플라즈마 이온 또는 전자가 기판의 표면에 도달하는 것을 배제하며, 이러한 리미팅은 "액티브 리미팅(active limiting)"이라 불리운다. 도 6은 액티브 리미팅에 사용되는 플라즈마 리미터의 바람직한 구현예를 보여주는 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 플라즈마 리미터(200)는, 중앙에 위치하는, 홀 또는 슬릿(201)에 자기장을 인가하는 마그넷(203a)과, 상기 마그넷(203a)의 양측면에 배치된, 홀 또는 슬릿(201)에 전기장을 인가하기 위한 전도성 금속막(203b)과, 상기 전도성 금속막(203b)을 절연시키는 절연막(204)으로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 마그넷(203a)에 의해 인가된 자기장의 손실을 막기 위해, 차폐제로 이루어진 필름(미도시)이 상기 마그넷(203a)의 하부에 부착될 수 있다. 차폐제로는 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 물질 이 채용될 수 있다. 통상 연철(soft iron)이 사용된다. 상기 전도성 금속막(203b)은 전력을 공급하는 전원(미도시)에 연결되며, 상기 절연막(204)은 절연체로 형성되거나 상기 전도성 금속막(203b)의 표면을 산화시켜 형성시킬 수 있다. 상기 전도성 금속막(203b)은 상기 마그넷(203a)의 일부 영역에만 형성되어도 무방하며, 필요할 경우, 상기 자기장을 차폐하는 필름에 의해 전기장이 형성될 수 있다. 자기장의 세기는 1000 - 5000 가우스, 전기장의 세기는 10 - 100 V가 좋다.Means 203 for applying a magnetic field or an electric field to the sidewalls 202 of the plasma limiter 200 may be additionally disposed to preclude plasma ions and electrons from passing through the plasma limiter 200. The magnetic field or electric field application means 203 changes the direction of movement of the plasma ions or electrons to preclude plasma ions or electrons from reaching the surface of the substrate, and such limiting is referred to as "active limiting ". 6 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of a plasma limiter used for active limiting. 6, the plasma limiter 200 includes a magnet 203a, which is located at the center and applies a magnetic field to the hole or slit 201, and a hole or slit, which is disposed on both sides of the magnet 203a. A conductive metal film 203b for applying an electric field to the slit 201 and an insulating film 204 for insulating the conductive metal film 203b. In order to prevent the loss of the magnetic field applied by the magnet 203a, a film (not shown) made of a shielding material may be attached to the lower portion of the magnet 203a. As the shielding agent, substances commonly used in the art can be employed. Soft iron is usually used. The conductive metal film 203b is connected to a power source (not shown) for supplying power, and the insulating film 204 may be formed of an insulator or may be formed by oxidizing the surface of the conductive metal film 203b. The conductive metal film 203b may be formed only in a part of the magnet 203a, and if necessary, an electric field may be formed by a film shielding the magnetic field. The intensity of the magnetic field is 1000 - 5000 gauss, and the electric field strength is 10 - 100 V.

상기 "패시브 리미팅" 또는 "액티브 리미팅"에 의해 플라즈마 이온 및 전자의 간섭이 배제된 상기 중성입자는 상기 처리실(300)에 수납된 기판(301)의 표면처리를 수행하게 된다. 예를 들면, 상기 중성입자는 기판(예를 들면, 웨이퍼)(301) 상에 흡착되어 있거나 잔류하는 부산물과 충돌하여 이 부산물을 제거한다. 이 때, 중성입자는 대전된 입자가 아니기 때문에 기판(301)에 손상을 가하지 아니한다. 미설명된 참조번호 302는 탑재대로서 승강부재(미도시)에 접속되어 있는 승강부재의 작동에 의해 상하방향으로 승강할 수 있게 되어 있어서, 새로이 처리할 기판(301)을 반입하고 처리가 완료된 기판(301)을 반출할 수 있다. 한편, 탑재대(302)는 모터(미도시됨)에 의해 수평이동 시켜, 중성입자들이 웨이퍼 상에 도입되는 지점이 국부화되어 중성입자들의 도입량이 적은 부분(Blind spot)이 존재하게 되는 현상을 방지한다. 미설명된 참조번호 303은 가스 배출구로서 진공펌프(미도시)에 연결되어 처리실(300)을 1 밀리토르(mTorr) 정도의 압력으로 유지되도록 해준다. The neutral particles excluding the interference of plasma ions and electrons by the "passive limiting" or "active limiting" perform surface treatment of the substrate 301 housed in the processing chamber 300. For example, the neutral particles are adsorbed on the substrate (e.g., wafer) 301 or collide with residual byproducts to remove the byproducts. At this time, since the neutral particles are not charged particles, the substrate 301 is not damaged. Reference numeral 302, which is not illustrated, is vertically movable up and down by the operation of an elevating member connected to an elevating member (not shown) as a loading table. The substrate 302 to be newly processed is taken in, (301) can be carried out. On the other hand, the stage 302 is horizontally moved by a motor (not shown), and a point where the neutral particles are introduced onto the wafer is localized, and a blind spot having a small amount of neutral particles introduced is present prevent. Reference numeral 303, which is not illustrated, is connected to a vacuum pump (not shown) as a gas discharge port to maintain the treatment chamber 300 at a pressure of about 1 milliTorr (mTorr).

본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치에 사용되는 처리가스의 선택은 처리목 적에 따라 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 기판(301) 상에 레지스트의 제거 및 유기 필름의 식각이 요구되는 경우, 산소, 오존, 공기, 증기 또는 산화질소(N2O)와 같은 산화력이 있는 기체를 사용할 수 있다. 또한, 실리콘을 식각하는 경우, CF4와 같은 플루오르화 기체 또는 염소계 기체를 사용하는 것이 효과적이다. 금속 산화물을 환원시키는 경우, 수소 또는 암모니아와 같은 환원성 기체를 사용하는 것이 가능하다. 박막 성장을 위해서는 성장하고자 하는 박막의 구성원소가 포함되어 있는 기체를 사용한다. 예를 들면, Si 박막을 형성하기 위해, SiH4와 같은 Si를 포함하고 있는 기체를 사용한다.Selection of the process gas used in the neutral particle beam generating apparatus according to the present invention can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the purpose of the treatment. For example, when removal of the resist on the substrate 301 and etching of the organic film are required, oxidative gas such as oxygen, ozone, air, steam or nitrogen oxide (N 2 O) can be used. When silicon is etched, it is effective to use a fluorinated gas such as CF 4 or a chlorine based gas. When the metal oxide is reduced, it is possible to use a reducing gas such as hydrogen or ammonia. For thin film growth, a gas containing constituent elements of a thin film to be grown is used. For example, in order to form an Si thin film, a gas containing Si such as SiH 4 is used.

상기한 도 1은 유도결합형 플라즈마 방전에 의한 플라즈마의 생성을 예시하고 있으나, 플라즈마 방전공간에서 방전에 의한 플라즈마 이온의 인시투(in situ) 생성, 그리고 생성된 플라즈마 이온과 금속판과의 탄성적 충돌에 의한 중성입자의 생성이라는 전제하에, 축전용량성 플라즈마 방전, 플라즈마 웨이브를 이용한 헬리콘 방전과 마이크로웨이브 플라즈마 방전이 널리 채용될 수 있다. 상기 플라즈마 방전방식의 다양한 응용과 더불어, 상기 금속판(106)에 음의 바이어스를 인가하는 대신에 반응챔버(100)의 측벽에 양의 바이어스를 인가하여 플라즈마 이온을 상기 금속판(106)으로 유도할 수 있다. 음의 바이어스의 인가는 양전하를 띈 플라즈마 이온을 인력에 의해 상기 금속판(106)으로 유도하는 것이고, 양의 바이어스의 인가는 척력에 의해 플라즈마 이온을 상기 금속판(106)으로 유도하는 것이다.Although FIG. 1 illustrates the generation of plasma by inductively coupled plasma discharge, the in situ generation of plasma ions by discharge in the plasma discharge space, and the collision between the generated plasma ions and the metal plate A capacitive plasma discharge, a helicon discharge using a plasma wave, and a microwave plasma discharge can be widely employed. In place of applying the negative bias to the metal plate 106 in addition to various applications of the plasma discharge method, a positive bias may be applied to the side wall of the reaction chamber 100 to induce plasma ions to the metal plate 106 have. The application of the negative bias is to induce the positively charged plasma ions to the metal plate 106 by attraction and the application of the positive bias induces the plasma ions to the metal plate 106 by the repulsive force.

본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치는 상기 처리가스의 중성입자빔과 더불 어 상기 중성입자에 의한 표면 세정을 도와주는 첨가가스가 추가로 처리실(300)에 공급될 수 있다. 이러한 사항은 WO 2004/036611에 자세히 기재되어 있다.The neutral particle beam generating apparatus according to the present invention may further supply an additional gas to the processing chamber 300 in addition to the neutral particle beam of the processing gas to help surface cleaning by the neutral particles. These are described in detail in WO 2004/036611.

상기 중성입자빔 생성장치는 상기 금속판(106)을 플라즈마 방전공간(101)의 상부에 별도로 배치되는 것을 예시하고 있으나, 상기 반응챔버(100)의 내부 상부면(107)을 중금속을 재질로 제작하거나 또는 중금속으로 코팅하여 이용할 수 있다. 그러한 예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에서, 금속판이 별도로 설치되지 않고, 반응챔버(100)의 내부 상부면이 중금속으로 코팅되어 금속판(106)으로 작용하며, 여기에 음의 바이어스 전압이 인가되어, 플라즈마 방전공간(101)에서 생성된 플라즈마(103)가 중금속으로 코팅된 상기 내부 상부면에 형성되어 있는 금속판(106)과 충돌하여 중성입자를 생성한다. 이 때, 상기 상부면은 절연체(107)에 의해 반응챔버(100)의 이웃한 면들과 전기적으로 절연되어 있다. 더 나아가, 자기장에 의해 코팅된 금속판(106)이 손상되는 것을 방지하기 위해, 상기 코팅된 금속판(106)과 내벽 사이에 절연체(미도시)가 구비될 수 있다. 미설명된 참조번호들은 도 1의 중성입자빔 생성장치에서 기술한 것과 동일하다.The neutral particle beam generating apparatus is illustrated to separately dispose the metal plate 106 on the upper part of the plasma discharge space 101. However, the inner upper surface 107 of the reaction chamber 100 may be made of a heavy metal material Or by coating with heavy metals. An example of such is shown in Fig. 2, a metal plate is not separately provided, and the inner upper surface of the reaction chamber 100 is coated with a heavy metal to serve as a metal plate 106. A negative bias voltage is applied to the metal plate 106 to generate plasma in the plasma discharge space 101 The generated plasma 103 collides with the metal plate 106 formed on the inner upper surface coated with the heavy metal to generate neutral particles. At this time, the upper surface is electrically insulated from the neighboring surfaces of the reaction chamber 100 by the insulator 107. Furthermore, an insulator (not shown) may be provided between the coated metal plate 106 and the inner wall to prevent the metal plate 106 coated by the magnetic field from being damaged. The reference numerals not shown are the same as those described in the neutral particle beam generating apparatus of FIG.

도 3은 본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치의 또 다른 바람직한 구현예를 도시한 것으로서, 상기한 장치는 하부가 개방된 반응챔버(100), 상기 반응챔버(100)의 개방된 하부면에 위치하는 플라즈마 리미터(200), 상기 플라즈마 리미터(200)의 하부에 위치한 처리실(300) 및 상기 플라즈마 리미터(200)와 처리실(300) 사이에 위치한 칼러메이터(400)를 포함한다. 상기 반응챔버(100), 상기 플라즈마 리미터(200) 및 상기 처리실(300)은 도 1과 동일하므로 설명을 생략한다. 상기 플라즈마 리미터(200)와 처리실(300) 사이에 위치한 칼러메이터(400)는 상기 플라즈마 리미터(200)를 통과한 중성입자를 칼러메이팅하여 중성입자의 방향성을 증진시킨다. 상기 칼러메이터(400)는 복수의 홀(401)을 갖는다. 상기 홀(401)의 측벽(402)과 1회 이상 충돌하는 중성입자는 에너지가 흡수되어 더 이상 자신의 역할을 수행하지 못한다. 따라서, 상기 칼러메이터(400)를 통과하는 중성입자 중 홀(401)을 수직으로 관통하는 중성입자만 표면처리에 이용될 수 있으며, 중성입자의 방향성이 상기 칼러메이터(400)에 의해 증진된다.FIG. 3 shows another preferred embodiment of the neutral particle beam generating apparatus according to the present invention, wherein the apparatus comprises a reaction chamber 100 having an open bottom, an open bottom surface of the reaction chamber 100 A processing chamber 300 positioned below the plasma limiter 200 and a colorimeter 400 located between the plasma limiter 200 and the process chamber 300. The plasma limiter 200 includes a plurality of electrodes, Since the reaction chamber 100, the plasma limiter 200, and the process chamber 300 are the same as those of FIG. 1, the description thereof is omitted. The colorimeter 400 located between the plasma limiter 200 and the process chamber 300 enhances the directionality of the neutral particles by coloring the neutral particles passing through the plasma limiter 200. The colorimeter 400 has a plurality of holes 401. Neutral particles that collide with the sidewall 402 of the hole 401 more than once are absorbed by energy and can no longer perform their own functions. Accordingly, only the neutral particles passing vertically through the hole 401 among the neutral particles passing through the colorimeter 400 can be used for the surface treatment, and the directionality of the neutral particles is enhanced by the colorimeter 400.

도 4는 상기 플라즈마 리미터와 상기 칼러메이터의 바람직한 조합을 보여주는 사시도이다. 도 4에서 상기 플라즈마 리미터(200)는 세라믹으로 이루어진 평판(204)에 의해 슬릿(201)이 형성되어 있으며, 상기 플라즈마 리미터(200)의 슬릿(201)에 대응되게 상기 칼러메이터에(400)에는 홀(401)이 형성되어 있다. 상기 플라즈마 리미터(200)에 형성된 슬릿(201)은 중성입자의 관통효율을 향상시키고, 플라즈마 이온 및 전자는 자기장 인가수단으로서의 자석(203)에 의해 슬릿(201) 통과가 방해된다. 그리고, 상기 칼러메이터(400)에 형성된 홀(401)은 중성입자의 방향성을 향상시킨다. 이들의 조합에 의해 플라즈마 이온 및 전자의 간섭이 배제되고, 중성입자는 일정한 방향성을 갖고 기판(301)에 도달한다. 일정한 방향성을 갖는 중성입자빔은 기판의 표면처리를 수행한다. 예를 들면, 방향성이 향상된 중성입자빔은 본딩 공정, 에칭 공정, 애셔 공정을 포함한 다양한 반도체 공정에 응용될 수 있다. 다른 예로서, 상기 방향성이 향상된 중성입자빔은 기판(301) 상에서의 패턴 형성 또는 리소그라피에 유용하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 배율이 1인 스텐실 마스크(stencil mask)를 상기 기판(301) 상에 위치하고, 상기 중성입자빔으로 상기 기판(301) 상에서 포토레지스트의 제거에 이용될 수 있다. 또는 상기 장치는, 원하는 패턴을 갖는 마스크를 기판(301) 위에 근접배치한 채, 상기 기판(301)에 포토레지스트를 코팅하지 아니한 채, 원하는 부위만 선택적으로 기판 물질을 직접 제거하는데 사용될 수 있다. 한편, 도 4에서 상기 플라즈마 리미터(200) 및 칼러메이터(400)는 육면체인 것을 제시하고 있으나, 이것을 설명을 위한 것으로서 원통형, 타원형 등을 포함한 다양한 형태로 변형할 수 있다.4 is a perspective view showing a preferred combination of the plasma limiter and the colorimeter. 4, the plasma limiter 200 includes a slit 201 formed by a ceramic plate 204, and a slit 201 corresponding to the slit 201 of the plasma limiter 200, A hole 401 is formed. The slit 201 formed in the plasma limiter 200 enhances the penetration efficiency of the neutral particles and the plasma ions and electrons are blocked by the magnet 203 as the magnetic field applying means from passing through the slit 201. The holes 401 formed in the colorimeter 400 improve the directionality of the neutral particles. By the combination of these, interference of plasma ions and electrons is eliminated, and the neutral particles reach the substrate 301 with a certain directionality. The neutral particle beam having a constant directionality performs surface treatment of the substrate. For example, the directionally enhanced neutral particle beam can be applied to various semiconductor processes including bonding processes, etching processes, and asher processes. As another example, the directionally enhanced neutral particle beam may be usefully applied to pattern formation or lithography on the substrate 301. For example, a stencil mask with a magnification of 1 may be placed on the substrate 301 and used to remove the photoresist on the substrate 301 with the neutral particle beam. Alternatively, the apparatus can be used to directly remove the substrate material selectively only in a desired portion, without coating the substrate 301 with the photoresist, with a mask having a desired pattern disposed close to the substrate 301. [ In FIG. 4, the plasma limiter 200 and the colorimeter 400 are hexahedral. However, the plasma limiter 200 and the colorimeter 400 may be modified into various shapes including a cylindrical shape, an elliptical shape, and the like.

본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치는, 플라즈마 방전공간으로 기상의 중성원자를 공급하는 스퍼터링 유닛과의 조합에 의해, 상기 스퍼터링 유닛으로부터 공급되는 중성원자의 중성입자빔을 생성할 수 있다. 그러한 예가 도 7에 제시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 반응챔버(100)의 측벽에, 스퍼터링 유닛(700)이 구비된다. 상기 스퍼터링 유닛(700)은 기상의 중성원자(vaporized neutral atoms)를 상기 플라즈마 방전공간(101)으로 공급한다. 상기 스퍼터링 유닛(700)에 의해 공급되는 공급하는 중성원자(105)에 의한 중성입자빔의 생성에 관한 보다 상세한 설명은 다음과 같다. 우선, 가스 유입구(104)를 통해 처리가스가 플라즈마 방전공간(101)으로 유입되고, 이곳에서 플라즈마 방전을 경험하고, 플라즈마 이온과 전자의 조합인 플라즈마(103)가 생성된다. 이 때, 플라즈마(103)의 분포는, 마그네트론 유닛(500)에 의해 인가되는 상기 자기장에 의해 제어된다. 구체적으로, 레이스 트랙 배열을 갖는 마그네트론 유닛(500)에 의해, 금속판(106)을 가로질러 인가된 자기장은, 전자(도 5의 103a)를 레이스 트랙에 캡쳐링한다. 이것에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하기 바란다. 이 때, 상기 플라즈마 방전공간(101)에는 상기 스퍼터링 유닛(700)에 의해 공급된 기상의 중성원자(105)도 존재하게 된다. 상기 전자(도 5의 103a)는 레이스 트랙을 따라 회전하면서, 기상의 중성원자(105)와도 충돌하게 되며, 스퍼터링 유닛(700)에 의해 공급된 기상의 중성원자(105)의 양이온(105a)이 생성되게 된다. 생성된 중성원자(105a)의 양이온(105a)은, 바이어스 전압의 도움하에, 금속판(106)으로 유도되고, 금속판(106)과의 충돌에 의해 중성입자빔을 생성하게 된다. 도 7에서 미설명된 도면부호는 도 1 내지 도 3에서 설명한 것과 동일하다.The neutral particle beam generating apparatus according to the present invention can generate a neutral particle beam of neutral atoms supplied from the sputtering unit by combination with a sputtering unit for supplying gaseous neutral atoms to the plasma discharge space. An example of such is shown in FIG. As shown in Fig. 7, a sputtering unit 700 is provided on the side wall of the reaction chamber 100. As shown in Fig. The sputtering unit 700 supplies vaporized neutral atoms to the plasma discharge space 101. A more detailed description of the generation of the neutral particle beam by the neutral atom 105 supplied by the sputtering unit 700 is as follows. First, the process gas is introduced into the plasma discharge space 101 through the gas inlet 104, where a plasma discharge is experienced, and a plasma 103, which is a combination of plasma ions and electrons, is generated. At this time, the distribution of the plasma 103 is controlled by the magnetic field applied by the magnetron unit 500. Specifically, the magnetic field applied across the metal plate 106 by the magnetron unit 500 having the racetrack array captures electrons (103a in Fig. 5) into the race track. See FIG. 5 for a detailed description thereof. At this time, gaseous neutral atoms 105 supplied by the sputtering unit 700 are also present in the plasma discharge space 101. The electrons (103a in FIG. 5) also collide with the gaseous neutral atoms 105 while rotating along the race track, and the cations 105a of the gaseous neutral atoms 105 supplied by the sputtering unit 700 . The cation 105a of the generated neutral atom 105a is guided to the metal plate 106 and generates a neutral particle beam by collision with the metal plate 106 with the aid of the bias voltage. The reference numerals not shown in Fig. 7 are the same as those described in Figs. 1 to 3.

도 7에 도시된 중성입자빔 생성장치는 고체상태의 중성원자빔의 생성에 특히 적합하며, 기판(301) 상에 박막 성장, 박막 형성 및 패턴 형성에 유용하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 처리가스로서 아르곤과 질소와 같은 기판에 영향을 미치지 아니하는 가스를 사용하고, 상기 스퍼터링 유닛(700)을 통해 기상의 실리콘 원자를 공급함으로써, 실리콘 원자의 중성입자빔을 이용하여 기판(301) 상에 박막형성 또는 패턴형성을 수행할 수 있다. 상기 스퍼터링 유닛(700)은 고체 소스에 에너지를 가해 중성원자를 스퍼터링한다. 구체적으로, 상기 스퍼터링 유닛(700)은 고체 소스에 대한 레이저 조사, 고체 소스에 대한 가속된 입자의 충돌, 또는 고체 소스의 가열에 의해, 기상의 중성원자(105)를 플라즈마 방전공간(101)으로 스퍼터링한다. 고체 탄소 덩어리, 실리콘막, 금속막 등 다양한 형태의 고체 소스가 기상의 중성원자(105)의 생성에 사용될 수 있다. 아울러, 상기 도 1은 스퍼터링 유닛(700)이 하나만 배치되는 구체적으로 보여준다. 그러나, 이것은 예시적인 것이다. 통상 1-6 개의 범위 내에서 스퍼터링 유닛(700)이 배치된다. 플라즈마 방전공간(101)에서의 기상의 중성원자(105) 분포의 균일도를 향상시키기 위해, 상기 스퍼터링 유닛(700)은 2 이상의 복수개가 상기 반응챔버(101)의 측벽에 대칭적으로 배치되는 것이 좋다.The neutral particle beam generating apparatus shown in Fig. 7 is particularly suitable for generation of a neutral atomic beam in a solid state, and can be usefully applied to thin film growth, thin film formation, and pattern formation on the substrate 301. For example, by using a gas which does not affect the substrate such as argon and nitrogen as the process gas and supplying gaseous silicon atoms through the sputtering unit 700, A thin film formation or a pattern formation may be performed on the substrate 301. The sputtering unit 700 energizes the solid source to sputter neutral atoms. Specifically, the sputtering unit 700 is configured to sputter gaseous neutral atoms 105 into the plasma discharge space 101 by laser irradiation of a solid source, collision of accelerated particles with a solid source, or heating of a solid source. Sputtering. Various types of solid sources, such as solid carbon clusters, silicon films, metal films, etc., can be used to generate the gaseous neutral atoms 105. In addition, FIG. 1 specifically shows that only one sputtering unit 700 is disposed. However, this is exemplary. Usually, the sputtering unit 700 is disposed within a range of 1-6. In order to improve the uniformity of the distribution of the gaseous neutral atoms 105 in the plasma discharge space 101, it is preferable that a plurality of the sputtering units 700 are symmetrically disposed on the side walls of the reaction chamber 101 .

본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치는 기존의 장치보다 구조가 간단하고, 중성입자 플럭스가 향상된다. 예를 들면, WO 01/84611 및 WO 2004/036611의 경우 복잡한 반사판 구조를 채용하여 플라즈마 이온의 중성입자로의 전환과 플라즈마 이온과 전자에 의한 간섭 배제가 수행되었으나, 본 발명에 따른 중성입자빔 생성장치는 이러한 구조를 전혀 요하지 아니한다. 또한 시스에 의한 중성입자의 생성효율 저하가 발생하였으나, 본 발명은 이러한 문제점이 전혀 발생하지 아니한다. 플라즈마 방전공간에서 생성된 플라즈마 이온을 중성입자로 변환시키는 금속판과, 상기 중성입자만 선택적으로 통과시키고, 플라즈마 방전공간에서 생성된 플라즈마 이온 및 전자의 통과는 배제시키는 플라즈마 리미터가 플라즈마 방전공간을 사이에 두고 분리배치됨에 따라 중성입자로의 변환이 단순화되고 플라즈마 이온과 전자에 의한 간섭이 용이하게 배제된다. 따라서, 중성입자의 전환효율과, 표면처리효율이 현저히 향상된다. 더 나아가, 마그네트론 유닛에 의해 플라즈마 이온의 분포가 제어되고, 이것은 중성입자 플럭스를 향상시킨다. 기존의 WO 2005/053365에 의해 성취할 수 있는 것보다 약 10 배 정도 증가된 중성입자 플럭스가 얻어진다.The neutron particle beam generating apparatus according to the present invention has a simpler structure and improved neutral particle flux than the conventional apparatus. For example, WO 01/84611 and WO 2004/036611 employ a complicated reflector structure to convert plasma ions to neutral particles and interference elimination by plasma ions and electrons, but the neutral particle beam generation The device does not require this structure at all. In addition, although the generation efficiency of the neutral particles due to the sheath is lowered, the present invention does not cause such a problem at all. A metal plate for converting the plasma ions generated in the plasma discharge space into neutral particles and a plasma limiter for selectively passing only the neutral particles and for eliminating the passage of plasma ions and electrons generated in the plasma discharge space, As a result, the conversion into neutral particles is simplified and interference with plasma ions and electrons is easily eliminated. Therefore, the conversion efficiency of neutral particles and the surface treatment efficiency are remarkably improved. Furthermore, the distribution of plasma ions is controlled by the magnetron unit, which improves neutral particle flux. A neutral particle flux of about 10 times greater than that achievable by the existing WO 2005/053365 is obtained.

특히, 본 발명에 따른 상기 중성입자빔 생성장치는 중성입자 플럭스가 증진 됨에 따라 다양한 반도체 공정에 적용될 수 있으며, 더 나아가 리소그라피 및 기판상에서의 패턴 형성 등에 유용하게 응용될 수 있다. 향상된 중성입자 플럭스를 갖는 중성입자빔 생성장치는 기존의 리소그라피 및 패턴 형성 등에 응용함에 있어서, 중성입자에 의해 얻어질 수 있는 효과를 충분히 증진시킨다.Particularly, the neutral particle beam generating apparatus according to the present invention can be applied to various semiconductor processes as neutral particle flux is increased, and further can be applied to lithography and pattern formation on a substrate. The neutral particle beam generating apparatus having an improved neutral particle flux sufficiently enhances the effect that can be obtained by neutral particles in application to existing lithography and pattern formation.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (11)

플라즈마 방전에 의해 처리가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 방전공간과, 상기 플라즈마 방전공간에서 생성된 플라즈마 이온과 충돌하여 플라즈마 이온을 중성입자로 변환시키는 금속판과, 중성입자로 전환되지 아니한 플라즈마 이온 및 전자의 통과를 방해하는 플라즈마 리미터와, 상기 플라즈마 방전공간에 자기장을 인가하는 마그네트론 유닛을 포함하여 이루어지되, 여기서 상기 플라즈마 방전공간은 상기 금속판과 플라즈마 리미터의 사이에 샌드위치되고, 상기 마그네트론 유닛은 상기 금속판을 가로질러 상기 플라즈마 방전공간에 자기장을 인가하고 플라즈마 분포를 제어하는 것을 특징으로 하는, 향상된 중성입자 플럭스를 갖는 중성입자빔 생성장치.A plasma discharge space for generating a plasma of the process gas by plasma discharge; a metal plate for colliding the plasma ions generated in the plasma discharge space to convert plasma ions into neutral particles; and a plasma plate for converting plasma ions and electrons And a magnetron unit for applying a magnetic field to the plasma discharge space, wherein the plasma discharge space is sandwiched between the metal plate and the plasma limiter, and the magnetron unit moves the metal plate in a transverse direction Characterized in that a magnetic field is applied to the plasma discharge space and a plasma distribution is controlled. 제1항에 있어서, 상기 금속판의 하부에 플라즈마 방전공간이 위치하며, 상기 플라즈마 방전공간의 하부에 플라즈마 리미터가 위치하며, 상기 마그네트론 유닛은 상기 금속판의 상부에 위치하는, 중성입자빔 생성장치.The apparatus of claim 1, wherein a plasma discharge space is located below the metal plate, a plasma limiter is located below the plasma discharge space, and the magnetron unit is located above the metal plate. 제1항에 있어서, 상기 마그네트론 유닛은 중앙폴과 상기 중앙폴을 둘러싸는 사이드폴로 이루어진 레이스 트랙 배열을 갖는, 중성입자빔 생성장치.The apparatus of claim 1, wherein the magnetron unit has a racetrack arrangement comprising a central pole and a side pole surrounding the central pole. 제1항에 있어서, 상기 마그네트론 유닛에 의해 플라즈마 방전공간으로 인가 되는 자기장의 세기를 보다 강화시키기 위해, 상기 마그네트론 유닛은 자기장 차폐제에 의해 형성된 덮개에 의해 밀봉된, 중성입자빔 생성장치.The apparatus of claim 1, wherein the magnetron unit is sealed by a cover formed by a magnetic shielding material to further enhance the strength of the magnetic field applied to the plasma discharge space by the magnetron unit. 제1항에 있어서, 상기 장치가 플라즈마 리미터를 통과한 중성입자를 칼러메이팅하는 칼러메이터를 추가로 포함하는 중성입자빔 생성장치.The apparatus of claim 1, wherein the apparatus further comprises a colormator for coloring neutral particles that have passed through a plasma limiter. 제1항에 있어서, 상기 장치가, 상기 플라즈마 방전공간으로 기상의 중성원자를 공급하는 스퍼터링 유닛을 추가적으로 포함하는 중성입자빔 생성장치.2. The neutral particle beam generating apparatus according to claim 1, wherein the apparatus further comprises a sputtering unit for supplying gaseous neutral atoms to the plasma discharge space. 제5항에 있어서, 상기 플라즈마 리미터는 홀 또는 슬릿을 갖고, 상기 칼러메이터는 홀을 갖는, 중성입자빔 생성장치.The apparatus of claim 5, wherein the plasma limiter has a hole or slit, and the colormator has a hole. a) 내부공간과 측벽에 배치된 가스 유입구를 포함하는 반응 챔버, 여기서 상기 반응챔버의 내부 공간은 플라즈마 방전공간이며, 상기 플라즈마 방전공간의 상부에 금속판이 배치되며, 상기 금속판의 상부에 마그네트론 유닛이 배치되며, 상기 가스 유입구를 통해 상기 플라즈마 방전공간으로 유입된 처리가스는 상기 플라즈마 방전공간에서 플라즈마 방전에 의해 플라즈마로 변환되고, 상기 마그네트론 유닛에 의해 상기 금속판을 가로질러 플라즈마 방전공간으로 자기장이 인가되고, 상기 자기장에 의해 상기 금속판의 인접 영역이 높은 플라즈마 이온 밀도를 갖고, 상기 금속판과 플라즈마 이온과의 충돌에 의해 플라즈마 이온이 중성입자로 변환됨,a) a reaction chamber including an inner space and a gas inlet disposed on the sidewall, wherein an inner space of the reaction chamber is a plasma discharge space, a metal plate is disposed on the plasma discharge space, and a magnetron unit And a processing gas introduced into the plasma discharge space through the gas inlet is converted into a plasma by a plasma discharge in the plasma discharge space and a magnetic field is applied to the plasma discharge space across the metal plate by the magnetron unit , The adjacent region of the metal plate has a high plasma ion density due to the magnetic field, plasma ions are converted into neutral particles by collision of the metal plate with plasma ions, b) 플라즈마 이온 및 전자의 통과를 방해하고, 상기 금속판과 플라즈마 이온과의 충돌에 의해 생성된 중성입자만 선택적으로 통과시키는, 상기 반응 챔버의 하부에 위치한 플라즈마 리미터, 및b) a plasma limiter located at the bottom of the reaction chamber, which interrupts the passage of plasma ions and electrons, and selectively passes only the neutral particles produced by the collision of the metal plate with the plasma ions, and c) 상기 플라즈마 리미터의 하부에, 상기 중성입자에 의해 표면처리가 수행되는 기판을 수납하는 처리실을 포함하는 중성입자빔 생성장치.and c) a treatment chamber for receiving a substrate underneath the plasma limiter, the substrate being subjected to a surface treatment by the neutral particles. 제8항에 있어서, 상기 마그네트론 유닛은 중앙폴과 상기 중앙폴을 둘러싸는 사이드폴로 이루어진 레이스 트랙 배열을 갖는, 중성입자빔 생성장치.The apparatus of claim 8, wherein the magnetron unit has a racetrack arrangement comprising a central pole and a side pole surrounding the central pole. 제8항에 있어서, 상기 플라즈마 리미터를 통과한 중성입자를 칼러메이팅하는 칼러메이터를 상기 플라즈마 리미터와 상기 처리실 사이에 추가로 포함하는 중성입자빔 생성장치.The apparatus of claim 8, further comprising a collimator between the plasma limiter and the process chamber for coloring neutral particles that have passed through the plasma limiter. 제8항에 있어서, 상기 장치가, 상기 플라즈마 방전공간으로 기상의 중성원자를 공급하는 스퍼터링 유닛을 상기 반응챔버의 측벽에 추가적으로 포함하는 중성입자빔 생성장치.The apparatus of claim 8, wherein the apparatus further comprises a sputtering unit in the sidewall of the reaction chamber for supplying gaseous neutral atoms to the plasma discharge space.
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