KR100866902B1

KR100866902B1 - Neutral Beam Grid Structure

Info

Publication number: KR100866902B1
Application number: KR1020070021847A
Authority: KR
Inventors: 염근영; 박상덕; 박병재
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2008-11-04
Also published as: KR20080081596A

Abstract

본 발명은 중성 빔 식각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그리드에 형성되는 슬릿의 형태를 개선하여 전체 그리드 면적대비 높은 추출구 비율을 가지는 그리드 구조에 관한 것으로, 플라즈마로부터 이온 빔을 발생하는 이온소스로부터 발생된 이온 빔의 진행 경로상에 위치하여 이온 빔의 방향을 조절하는 복수개의 그리드를 포함하고, 상기 복수개의 그리드의 표면에는 각각 수직으로 다수개의 슬롯이 형성되어 있는 그리드 구조를 제공함으로써, 보다 높은 밀도의 이온을 추출할 수 있고, 그리드의 기계적 강도를 고려함으로서 쉽게 파손 되지 않으며, 변환되는 중성 빔의 직진성을 유지하도록 하여 미세 패턴 가공이 가능하도록 하는 효과가 있다. The present invention relates to a neutral beam etching apparatus, and more particularly, to a grid structure having a high extraction port ratio to an entire grid area by improving the shape of slits formed in a grid, and an ion source generating an ion beam from plasma. It includes a plurality of grids positioned on the traveling path of the ion beam generated from the control to control the direction of the ion beam, by providing a grid structure in which a plurality of slots are formed on the surface of the plurality of grids, respectively, It is possible to extract ions of high density, not to be easily broken by considering the mechanical strength of the grid, and to maintain the straightness of the converted neutral beam, thereby enabling fine pattern processing.

이온 빔, 중성 빔, 그리드, 슬롯 Ion beam, neutral beam, grid, slot

Description

Neutral Beam Grid Structure

도 1은 종래 이온 빔 추출장치에서 제1 실시예의 그리드 구조를 보인 평면도. 1 is a plan view showing a grid structure of a first embodiment in a conventional ion beam extraction apparatus.

도 2는 종래 이온 빔 추출장치에서 제2 실시예의 그리드 구조를 보인 평면도. Figure 2 is a plan view showing a grid structure of a second embodiment in a conventional ion beam extraction apparatus.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그리드의 구조를 간략하세 보인 예시도. 3 is an exemplary view briefly showing the structure of a grid according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 그리드와 반사체의 상호관계를 보인 예시도. 4 is an exemplary view showing a mutual relationship between a grid and a reflector according to the first embodiment of the present invention.

**도면에 사용된 주요부호에 대한 설명**** Description of the major symbols used in the drawings **

100 : 이온 빔 소스 200 : 그리드100: ion beam source 200: grid

300 : 슬릿 400 : 반사체300: slit 400: reflector

본 발명은 중성 빔 식각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그리드에 형 성되는 슬릿의 형태를 개선하여 전체 그리드 면적대비 높은 추출구 비율을 가지는 그리드 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a neutral beam etching apparatus, and more particularly to a grid structure having a high extraction port ratio to the total grid area by improving the shape of the slit formed in the grid.

반도체소자의 고집적화에 대한 요구가 높아짐에 따라, 최근 반도체 집적회로의 설계에서 디자인룰이 더욱 감소되어 0.25 ㎛ 이하의 임계치수(critical dimension)가 요구되기에 이르렀다. 현재 이러한 나노미터급 반도체소자를 구현하기 위한 식각장비로는 고밀도 플라즈마 식각장치(high density plasma etcher), 반응성 이온 식각장치(reactive ion etcher) 등의 이온 강화용 식각장비가 주로 사용되고 있다. As the demand for high integration of semiconductor devices increases, design rules have been further reduced in the design of semiconductor integrated circuits in recent years, requiring a critical dimension of 0.25 μm or less. Currently, as an etching apparatus for realizing such a nanometer-class semiconductor device, an ion reinforcing etching apparatus such as a high density plasma etcher and a reactive ion etcher are mainly used.

이러한 반도체 전공정에서 이온 빔 또는 중성 빔으로 웨이퍼를 가공하기 위해서는 고 이온 플럭스(flux) 생성을 위한 그리드(grid)가 필요하였다. In order to process a wafer into an ion beam or a neutral beam in such a semiconductor preprocess, a grid for generating high ion flux is required.

종래 중성 빔 에칭(etching)에 사용되는 그리드는 웨이퍼 면적을 커버할만한 면적에 원형의 홀이 형성되어 이온소스(플라즈마)로부터 이온 빔이 통과하도록 하였다. 이 홀의 지름은 약 3 ~ 6 mm이다.In the grid used in the conventional neutral beam etching, a circular hole is formed in an area that can cover the wafer area to allow the ion beam to pass from the ion source (plasma). The diameter of this hole is about 3 to 6 mm.

이온 빔의 진행상 이온소스의 후단에 위치하는 그리드는 전압인가에 의해 전기장을 발생하여 이온 빔을 가속시킬 수 있으며, 동시에 이온 빔이 통과되는 복수의 홀에 의해 이온 빔을 집속시켜 에너지를 조절 할 수 있도록 하였다. As the ion beam progresses, the grid located at the rear end of the ion source can generate an electric field by applying a voltage to accelerate the ion beam, and at the same time, the energy can be controlled by focusing the ion beam by a plurality of holes through which the ion beam passes. It was made.

상기 그리드 후단에는 입사되는 이온 빔을 반사시켜 중성 빔으로 변환시켜 주는 반사체가 그리드에서 약간 떨어진 곳에 위치하며, 이 반사체는 웨이퍼 측벽의 에칭을 효율적으로 하기 위해 약간의 각도(약 5 ~ 9°)를 두고 있다. At the rear of the grid, a reflector that reflects the incident ion beam and converts it into a neutral beam is located slightly away from the grid, and the reflector has a slight angle (about 5 to 9 °) to efficiently etch the sidewall of the wafer. I put it.

그러나, 이와 같이 중성 빔에 사용되는 그리드는 웨이퍼 면적을 커버할 만만 면적에 원형의 홀을 형성하여 이 홀을 통해 이온을 통과시킴으로써 이온추출면적이 전체 플레이트의 면적 대비 20 ~ 30%에 미치지 못하기 때문에 전기장이나 플라즈마의 밀도를 높여야하고, 플라즈마 밀도를 높이게 되면 중성 빔 챔버가 2개나 3개의 전극(그리드)으로 구성되어 있다는 점을 고려할 때 전기장의 조절만으로는 이온 빔의 방향을 조절하기 어렵다는 문제점이 있었다. However, in the grid used for the neutral beam, a circular hole is formed in an area that can cover the wafer area, and ions pass through the hole so that the ion extraction area does not reach 20 to 30% of the area of the entire plate. Therefore, when the density of the electric field or the plasma must be increased, and the plasma density is increased, it is difficult to control the direction of the ion beam only by adjusting the electric field, considering that the neutral beam chamber is composed of two or three electrodes (grids). .

또한, 웨이퍼를 회전하더라도 에칭율의 균일성(uniformity)을 개선하기는 어렵기 때문에 이온 빔의 각도를 바꾸려면 이온소스의 각도를 바꿔야 한다는 문제점이 있었다. In addition, even if the wafer is rotated, it is difficult to improve the uniformity of the etching rate, so there is a problem in that the angle of the ion source must be changed to change the angle of the ion beam.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 인용발명(한국특허공개 2006-81230호)은 도 1에 도시된 바와 같이 슬릿(20a)이 형성된 그리드(20)를 이용하여 장방형(rectangular)의 이온 빔을 추출하고, 도 2에 도시된 바와 같이 슬릿(21a)이 형성된 그리드(21, 22)를 복수 개 적층하여 각 그리드에 인가되는 전압을 조절하여 이온 빔의 방향을 조절하는 기술들을 제안하고 있다.In order to solve this problem, the cited invention (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-81230) extracts a rectangular ion beam using a grid 20 in which a slit 20a is formed as shown in FIG. 1, and FIG. As illustrated in FIG. 2, a plurality of grids 21 and 22 having slit 21a are stacked to adjust the voltage applied to each grid to adjust the direction of the ion beam.

그러나 상기 인용발명은 슬릿을 그리드 전체 지름으로 하여 관통하는 구조를 가지고 있어 그리드의 기계적 강도가 약하여 쉽게 파손될 수 있으며, 중성 빔을 형성하기 위한 반사체가 이온소스와 동일한 각도로 웨이퍼에 평행하게 설치되어 있기 때문에 중성 빔의 직진성이 좋지 않아 미세 패턴 가공이 어려워지는 문제점이 있었다. However, the cited invention has a structure in which the slit penetrates the entire diameter of the grid, so that the mechanical strength of the grid is weak and can be easily broken. The reflector for forming the neutral beam is installed parallel to the wafer at the same angle as the ion source. Because of this, there is a problem in that the straightness of the neutral beam is not good, making fine pattern processing difficult.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 일정간격으로 그리드에 단방형의 슬릿을 수직으로 다수개 형성하고, 반사체를 상기 그리드에 대향하여 수직으로 위치하도록 하는 구조를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has a structure in which a plurality of rectangular slits are formed vertically on the grid at regular intervals and the reflectors are positioned vertically opposite the grid. The purpose is to provide.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 중성 빔 그리드 구조는, 이온 빔을 추출하는 중성 빔 식각장치에 사용하는 그리드에 있어서, 상기 그리드 표면에 수직으로 형성하는 다수개의 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다. Neutral beam grid structure according to the present invention for achieving the above object, in the grid used in the neutral beam etching apparatus for extracting the ion beam, characterized in that it comprises a plurality of slits formed perpendicular to the grid surface do.

또한, 본 발명에 따른 중성 빔 그리드 구조는, 플라즈마로부터 이온 빔을 발생하는 이온소스로부터 발생된 이온 빔의 진행 경로상에 위치하여 이온 빔의 방향을 조절하는 복수개의 그리드를 포함하고, 상기 복수개의 그리드의 표면에는 각각 수직으로 다수개의 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. In addition, the neutral beam grid structure according to the present invention includes a plurality of grids positioned on the traveling path of the ion beam generated from the ion source for generating the ion beam from the plasma to adjust the direction of the ion beam, The surface of the grid is characterized in that a plurality of slots are formed in each vertical.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 그리드 구조를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a grid structure according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그리드의 구조를 간략하세 보인 예시도이다. 3 is an exemplary view briefly illustrating a structure of a grid according to a first embodiment of the present invention.

상기 도 3에 도시한 바와 같이 이온 빔 소스(100)로부터 발생된 이온 빔이 이온 빔의 경로상 이온소스의 후단에 위치하는 그리드(200)를 통과하는데, 상기 그리드(200) 표면에는 수직으로 다수개의 슬릿(300)이 형성되어 있다. As shown in FIG. 3, an ion beam generated from the ion beam source 100 passes through a grid 200 positioned at a rear end of the ion source on a path of the ion beam, and is vertically perpendicular to the surface of the grid 200. Slits 300 are formed.

상기 다수개의 슬릿(300)은 일정 간격으로 이격되어 형성하며, 이때 슬릿 형성 시 막대바 형상의 타원형으로 균일한 크기로 형성한다. The plurality of slits 300 are spaced apart at regular intervals, and in this case, when the slits are formed, the slits 300 are formed in an elliptical shape of a bar bar in a uniform size.

상기 타원형의 슬릿(300)의 크기는 이온빔 소스(100)의 홀 사이즈 대비 지름이 1 : 0.3 내지 1 : 0.5 중 어느 하나를 선택하는데, 그리드의 기계적 강도가 약하여 파손되지 않는 크기를 선택한다. The size of the elliptical slit 300 selects any one of the diameter 1: 0.3 to 1: 0.5 compared to the hole size of the ion beam source 100, the size of the mechanical strength of the grid is weak and does not damage.

또한, 상기 그리드(200) 표면에 형성되는 슬릿(300)의 개수는 그리드 면적 및 이격거리에 따라 결정한다. In addition, the number of slits 300 formed on the surface of the grid 200 is determined according to the grid area and the separation distance.

상기 복수개의 슬릿(300)을 통과한 이온 빔은 도 4에 도시한 바와 같이 반사체(400)에서 반사되어 중성 빔으로 변환된 후 웨이퍼(미도시)로 입사되어 웨이퍼의 대상 막질을 식각하게 되는데, 상기 반사체(400)는 상기 그리드(200)의 길이 방향에 직각으로 위치하여 중성 빔의 직진성을 유지하도록 한다. As shown in FIG. 4, the ion beam passing through the plurality of slits 300 is reflected by the reflector 400, converted into a neutral beam, and then incident on a wafer (not shown) to etch a target film of the wafer. The reflector 400 is positioned perpendicular to the longitudinal direction of the grid 200 to maintain the straightness of the neutral beam.

상기 이온 빔 소스(100)는 각종 반응가스로부터 이온 빔을 발생할 수 있는 것으로, 고주파를 공급하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치 등을 사용할 수 있으며, 다양한 형태로 변형된 이온소스를 사용할 수 있다. The ion beam source 100 may generate an ion beam from various reaction gases, and may use a plasma generator for generating a plasma by supplying high frequency, and may use an ion source modified in various forms.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 그리드 구조를 설명하면 다음과 같다. In addition, the grid structure according to the second embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 제2 실시예에 따른 복수개의 그리드는 서로 대응하는 형태 등으로 배치할 수 있으며, 각각의 표면에 수직으로 다수개의 슬롯이 형성되어 있다. The plurality of grids according to the second embodiment of the present invention may be arranged in a form corresponding to each other, and a plurality of slots are formed perpendicular to each surface.

또한, 제1 실시예와 동일하게 반사체가 상기 다수개의 슬릿의 길이 방향에 소정각도로 위치하고, 마찬가지로 상기 다수개의 슬릿도 상기 제1 실시예와 동일하게 일정 간격으로 이격되어 형성하며, 이때 슬릿 형성 시 막대바 형상의 타원형으로 균일한 크기로 형성한다. In addition, as in the first embodiment, the reflector is positioned at a predetermined angle in the longitudinal direction of the plurality of slits, and similarly, the plurality of slits are formed at regular intervals as in the first embodiment. Oval bar-shaped to form a uniform size.

상기 타원형의 슬릿의 크기는 이온 빔 소스의 홀 사이즈 대비 지름이 1 : 0.3 내지 1 : 0.5 중 어느 하나를 선택하는데, 그리드의 기계적 강도가 약하여 파손되지 않는 크기를 선택한다. The size of the oval slit is any one of the diameter of 1: 0.3 to 1: 0.5 compared to the hole size of the ion beam source, the size of the mechanical strength of the grid is weak and does not select a size that does not break.

이때, 상기 그리드 표면에 형성되는 슬릿의 개수는 그리드 면적 및 이격거리에 따라 결정하는데, 예를 들어 이온 빔 소스의 홀의 크기를 φ1.5 ~ φ3 정도의 크기로 적용하면, 그에 따라 각 그리드의 크기도 결정된다. 또한 상기 이격거리는 그리드가 파손되지 않는 최소한의 크기로 결정한다.In this case, the number of slits formed on the grid surface is determined according to the grid area and the separation distance. For example, when the size of the hole of the ion beam source is applied to the size of φ1.5 to φ3, the size of each grid accordingly Is also determined. In addition, the separation distance is determined to the minimum size that the grid does not break.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이온 빔을 추출하기 위한 그리드 구조의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.The above description is merely an embodiment of a grid structure for extracting an ion beam according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and has a general knowledge in the art within the technical idea of the present invention. Of course, various modifications are possible by the user.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 중성 빔 그리드 구조는, 보다 높은 밀도의 이온을 추출할 수 있고, 그리드의 기계적 강도를 고려함으로서 쉽게 파 손 되지 않으며, 변환되는 중성 빔의 직진성을 유지하도록 하여 미세 패턴 가공이 가능하도록 하는 효과가 있다. As described above, the neutral beam grid structure according to the present invention is capable of extracting ions of higher density, and is not easily broken by considering the mechanical strength of the grid. There is an effect to enable pattern processing.

Claims

delete

In the grid used for the neutral beam etching apparatus for extracting the ion beam,

A plurality of slits formed perpendicular to the grid surface;

It includes a reflector located at a predetermined angle in the longitudinal direction of the plurality of slits,

Neutral beam grid structure, characterized in that the plurality of slits are formed spaced apart at regular intervals.

The method of claim 3,

The predetermined angle is a neutral beam grid structure, characterized in that the right angle.

The method of claim 3,

The slit is a neutral beam grid structure, characterized in that to form a bar-shaped oval.

The method of claim 5,

The size of the oval slit is a neutral beam grid structure, characterized in that the diameter of the hole size 1: 0.3 to 1: 0.5.

The method of claim 6,

The plurality of oval slits are neutral beam grid structure, characterized in that the size is uniform.

A plurality of grids positioned on an advancing path of the ion beam generated from the ion source generating the ion beam from the plasma to adjust the direction of the ion beam,

Neutral beam grid structure, characterized in that a plurality of slots are formed on the surface of the plurality of grids, respectively.

The method of claim 8,

And a reflector positioned at a predetermined angle in a length direction of the plurality of slits.

The method of claim 9,

The method of claim 8,

The method according to claim 8 or 11, wherein

The method of claim 12,

The size of the oval slit is a neutral beam grid structure, characterized in that the diameter of any one of 1: 0.3 to 1: 0.5.

The method of claim 13,

The method of claim 8,

The number of slits formed on the grid surface is a neutral beam grid structure, characterized in that determined according to the grid area and the separation distance.