KR20010104276A

KR20010104276A - 전자 빔 처리장치

Info

Publication number: KR20010104276A
Application number: KR1020010025781A
Authority: KR
Inventors: 야마구치마사노리
Original assignee: 다나카 아키히로; 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2001-11-24
Also published as: US20010040222A1; KR100540520B1; US6693290B2; TW486716B

Abstract

본 발명의 목적은, 전자 빔 관의 처리실 내에 노출한 조사부, 특히 창부에 오염 물질의 부착을 방지하고, 또 이 조사부의 온도 상승을 억제한 전자 빔 처리장치를 제공하는 것에 있다.

처리실(2) 내에 전자 빔 관(1)의 조사부를 노출하여 배치하고, 이 처리실(2)내에 배치된 처리물(6)에 대해 전자 빔을 조사하는 처리 장치에 있어서, 상기 조사부는, 전자 빔을 통과시키는 개구부(31)를 가지는 덮개부(덮개부)와, 이 개구부(31)를 덮는 전자 빔의 투과부(41)를 가지는 창부(4)로 구성되고, 또 이 조사부에는 전자 빔 투과부(41)를 제외한 부분에 대해 냉각 블록(7)을 접촉하여 배치한 것을 특징으로 한다.

Description

전자 빔 처리장치{Electronic beam processing apparatus}

본 발명은, 처리물에 전자 빔을 조사하여 각종 처리를 행하는 전자 빔 처리장치에 관한 것으로, 예컨대 웨이퍼상의 SOG(Spin On Glass)막이라 불리우는 반도체 디바이스의 층간 절연막의 경화나 그 외 처리물의 성막 등을 행하는 전자 빔 처리장치에 관한 것이다.

도 10은 종래기술의 전자 빔 처리장치의 일례를 도시한다.

전자 빔 관(1)은 도시하지 않은 고압 전원이 접속되어, 처리실(2) 내의 처리물(6)에 전자 빔을 조사한다. 전자 빔 관(1)은 덮개부(3)와 창부(4)를 가지고, 덮개부(3)는 전자 빔 관(1)의 개구를 덮도록 설치되고, 예컨대 실리콘으로 형성된다. 덮개부(3)는 전자 빔 관(1)으로부터 처리실(2) 내를 향해 방사되는 전자 빔을 통과시키는 개구부(31)를 가진다.

창부(4)는 이 개구부(31)를 덮은 것으로, 전자 빔이 투과할 수 있는 것으로서, 다수개 형성된다. 이 창부(4)는 예컨대, 실리콘으로 이루어진 것으로, 수 ㎛정도의 박막으로 형성된다. 여기에서, 덮개부(3)와 창부(4)에 의해 전자 빔 관의 조사부가 형성되어 있다.

또, 처리물(6)은 가열대(5)에 재치된다.

이와 같은 전자 빔 처리장치에 의하면, 처리물(6)은 전자 빔 관(1)으로부터 방사되는 전자 빔에 의해 조사되어, 단시간에 효율좋게 처리할 수 있다. 또, 가열대(5)에 의해 처리물(6)을 가열함으로써, 보다 효율적으로 처리할 수 있다.

그러나, 종래의 전자 빔 처리장치는, 창부(4)에 오염물질이 부착되는 문제와, 창부(4)가 고온화하는 문제를 가지고 있었다.

구체적으로는, 처리물로서 레지스트 등의 유기막에 전자 빔을 조사하면, 이 유기막으로부터 휘발성의 오염 물질이 발생하여, 이 오염 물질이 전자 빔 관(1)의조사부, 특히 창부(4)에 부착하는 것이다. 그리고, 이와 같은 오염 물질이 창부(4)에 부착하면, 창부(4)는 산화 또는 탄화함으로써, 그 기계적 강도를 약하게 하여, 결국 파손되어 버리는 문제가 있다.

또, 창부(4)에 오염 물질이 부착하면, 창부(4)를 통과하는 전자 빔의 에너지가 이 오염 물질에 흡수되어, 그 결과 창부(4)의 온도가 상승함으로써 파손되기 쉬워지는 문제가 있었다.

또, 도시되어 있지는 않지만, 처리시에 염소(C1), 플루오르(F) 등의 프로세스 가스를 공급하는 경우가 있는데, 이와 같은 경우에, 창부(4)를 형성하고 있는 실리콘이 이들 가스에 의해 에칭되어 버린다. 이에 따라, 창부(4)의 기계적 강도가 약해짐으로써 창부(4)가 파손되기 쉬워지는 문제가 있었다.

또, 처리물(6)을 가열하는 열이 창부(4)에도 전해져, 창부(4)를 고온화시켜 버린다. 그리고, 창부(4)는 전자 빔을 효율좋게 방사하기 위해 박막으로 형성되어 있으므로, 창부(4)가 예컨대, 400℃를 넘으면, 수 시간에 파손되어 버리는 문제가 있었다.

또, 창부(4)와 함께 덮개부(3)도 가열되면, 전자 빔 관(1) 내부에 배치되어 있는 각종 부재로부터 가스가 방출된다. 이 부재는, 예컨대 전자 빔을 발생하기 위해 설치되는 금속 재료나, 전자 빔 관 바깥 둘레를 구성하고 있는 글래스체이다. 그리고, 글래스가 방출되면, 전자 빔 관(1) 내의 가스압이 높아져, 전자 빔 관(1) 내의 각 부재 간에 방전이 발생하여, 원하는 전자 빔 출력을 얻을 수 없게 되는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 여러 문제점에 감안하여, 전자 빔 관의 처리실 내에 노출한 조사부, 특히 창부에 오염 물질의 부착을 방지하고, 또 이 조사부의 온도 상승을 억제한 전자 빔 처리장치를 제공하는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도,

도 2는 도 1에 도시한 전자 빔 관(1)의 조사부 부근의 확대도,

도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 바닥면도,

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도,

도 5는 도 4에 도시한 전자 빔 관(1)의 조사부 부근의 확대도,

도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 바닥면도,

도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도,

도 8은 본 발명의 제4 실시형태에 관한 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도,

도 9는 본 발명의 제5 실시형태에 관한 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도,

도 10은 종래기술에 관한 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전자 빔 관 2 : 처리실

21 : 상부 처리실 22 : 하부 처리실

3 : 덮개부 31 : 개구부

4 : 창부 41 : 전자 빔 투과부

42 : 전자 빔 비투과부 5 : 처리대

6 : 처리물 7, 10 : 불활성 가스 공급 블록

71, 101 : 불활성 가스 분출관 711, 1011 : 분출 구멍

8, 11 : 가스 유입관 9 : 가스 배출관

12 : 격리판 121 : 격리판 개구부

13, 14 : 프로세스 가스 유입관 15 : 프로세스 가스 공급 블록

151 : 프로세스 가스 방출 구멍 16 : 처리물 지지부

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 다음과 같은 수단을 채용했다.

제1 수단은, 처리실 내에 전자 빔 관의 조사부를 노출하여 배치하고, 이 처리실 내에 배치된 처리물에 대해, 전자 빔을 조사하는 처리장치에서, 상기 조사부는, 전자 빔을 통과시키는 개구부를 가지는 덮개부와, 이 덮개부를 덮는 전자 빔의 투과부를 가지는 창부로 구성되고, 또 이 조사부에는 전자 빔 투과부를 제외한 부분에 대해 냉각 블록을 접촉하여 배치한 것을 특징으로 한다.

제2 수단은, 제1 수단에 더하여 상기 창부를 향해 냉각 가스를 분무하는 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

제3 수단은, 처리실 내에 전자 빔 관의 조사부를 노출하여 배치하고, 이 처리실 내에 재치된 처리물에 대해, 전자 빔을 조사하는 처리 장치에서, 상기 조사부의 근방에는 상기 조사부를 향해 불활성 가스를 분무하는 불활성 가스 분무부와, 이 불활성 가스의 배출구를 설치한 것을 특징으로 한다.

제4 수단은, 처리실 내에 전자 빔 관의 조사부를 노출하여 배치하고, 이 처리실 내에 재치된 처리물에 대해, 전자 빔을 조사하는 처리장치에서, 상기 처리실은 상기 전자 빔 관의 조사부를 수납하는 동시에 불활성 가스의 유입구를 가지는 제1 처리실과, 상기 재치된 처리물을 수납하는 동시에 상기 불활성 가스의 가스 배출구를 가지는 제2 처리실과, 상기 전자 빔 및 상기 불활성 가스를 위한 개구부를 가지는 상기 제1 처리실과 상기 제2 처리실의 격리판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제5 수단은, 상기 불활성 가스가 상기 전자 빔 관의 조사부 부근을 통과한 후의 상기 처리실 내의 하류측에, 상기 처리물을 처리하기 위해 필요한 프로세스 가스를 유입하기 위한 가스 유입구를 설치한 것을 특징으로 한다.

(실시예)

첫 번째로, 본 발명의 전자 빔 처리장치의 제1 실시형태를 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도, 도 2는 전자 빔 관의 조사부 부근의 확대도, 도 3은 전자 빔 관의 바닥면도를 도시한다.

이들의 도면에서, 창부(4)에는 전자 빔 투과부(41)와 비투과부(42)가 형성된다. 전자 빔 투과부(41)는 얇은 두께로 형성되며, 전자 빔을 투과시키기 위해 다수 개 설치되어 있다.

여기에서, 상기한 바와 같이 덮개부(3)와 창부(4)에 의해 조사물을 형성하는데, 이 조사부에는 전자 빔 통과부(41) 이외를 덮도록 냉각 블록(7)이 접촉하여 배치된다. 이 냉각 블록(7)에는, 그 내부에 물 등의 냉각용 유체를 흐르게 하기 위한 냉각관(71)과, 냉각 블록(7)의 외부로부터 불활성 가스 등의 냉각 가스를 도입하여, 창부(4) 부근에서 냉각 가스를 분무하는 냉각관(72)이 설치되어 있다.

작은 구멍부(721)는 냉각관(72)에 다수개 설치되어 있고, 이로부터 냉각 가스를 창부(4)에 분무한다. 냉각 가스는 냉각 가스 유입관(8)에 의해 도입되어, 냉각 가스 유출관(9)에 의해 배출된다.

또, 도 10에 도시한 것과 동일 부호의 것은 동일 구성을 나타낸다. 따라서, 그 설명은 생략한다.

본 실시예의 전자 빔 조사 장치는, 냉각 블록(7)에 설치된 냉각관(71)에 의해, 덮개부(3) 및 창부(4), 즉 조사부가 양호하게 냉각된다. 이에 따라, 덮개부(3) 및 창부(4)의 온도 상승을 방지할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 창부(4) 부근에서 다수의 작은 구멍부(721)로부터 분출하는 냉각 가스가 창부(4)의 표면을 분무한다. 이 때문에, 창부(4)를 효율좋게 냉각할 수 있는 동시에, 처리실(2) 내에서 발생한 오염 물질의 창부(4)로의 부착을 방지할 수 있다.

또, 냉각관(72)은 전자 빔 투과부(41)의 일단에 한 개 설치한 것이지만, 투과부(41)를 좁히도록 다른 단부에 더 추가하여 설치할 수도 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대해서, 도 4 내지 도 6을 이용하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도, 도 5는 도 4에 도시한 전자 빔 관(1)의 조사부 부근의 확대도, 도 6은 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 바닥면도이다.

본 실시예가 상기 실시예와 다른 점은 냉각 가스에 관한 구조이다.

냉각 가스(10)에는, 그 외부로부터 불활성 가스 등의 냉각 가스를 도입하고,냉각 블록(10)과 덮개부(3) 사이에 노출된 개구부로부터 냉각 가스를 분무하는 냉각관(102)을 가진다.

여기에서, 도 5에 도시한 위치(a, b)는 도 6에 도시한 냉각 블록(10)의 점선 위치(a, b)에 대응한다.

또, 상기까지의 설명과 동일 번호는 동일한 구성을 나타내므로, 그 설명은 생략한다.

본 실시예에서는, 냉각 블록(10)과 덮개부(3)와 창부(4) 사이에 형성된 공간부에는, 냉각관(102)의 개구부로부터 냉각 가스가 방출되어, 덮개부(3) 및 창부(4)를 냉각할 수 있다. 이 때문에, 덮개부(3) 및 창부(4)의 고온화를 방지할 수 있다.

또, 상기 실시예에서, 냉각 블록(10) 중에 냉각관(101)을 설치할 필요는 반드시 없고, 경우에 따라서는 떼낼 수도 있다. 이 경우는, 블록(10)은 냉각 블록이 아니라, 단지 블록으로 기능한다. 그리고, 이와 같은 경우에서도, 냉각 가스에 의해, 오염물질의 창부로의 부착을 양호하게 방지할 수 있고, 또 냉각 가스에 의해 조사부를 냉각시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로, 전자 빔 처리장치의 정면 단면도이다.

동 도면에서, 처리실(2)은 제1 처리실(21)과 제2 처리실(22)로 구성된다. 제1 처리실(21)은, 전자 빔 관(1)의 조사부가 수납되는 동시에 불활성 가스를 유입하는 가스 유입관(11)을 가진다. 그리고, 제2 처리실(22)은 처리대(5)에 재치된 처리물(6)이 수납되는 동시에 불활성 가스를 포함하는 가스를 배출하는 가스배출관(9)을 가진다.

그리고, 제1 처리실(21)과 제2 처리실(22)의 사이에는, 양자를 구별하는 격리판(12)을 가진다. 이 격리판(12)에는, 전자 빔 및 불활성 가스를 통과시키는 개구부(121)가 형성된다.

또, 동 도면에서도 상기한 것과 동일 번호는 동일한 구성을 나타내기 때문에, 그 설명은 생략한다.

그리고, 본 실시예의 전자 빔 조사장치에서는, 가스 유입관(11)으로부터 제1 처리실(21)에 유입된 불활성 가스는, 전자 빔 관(1)의 조사부, 특히 창부(4) 부근을 유통한 후, 개구부(121)를 통해 가스 배출관(9)으로부터 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질과 함께 배출된다. 이것은, 처리실(2) 내부가 감압된 일정한 기압 상태로 유지되기 때문이다.

이 때문에, 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질이, 창부(4)의 전자 빔 투과부(41) 등에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 또, 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로, 전자 빔 처리장치의 정면 단면도를 도시한다.

동 도면에서, 처리실(2)에는 처리물(6)의 전자 빔 처리에서, 염소(Cl), 플루오르(F) 등을 포함하는 프로세스 가스를 공급하는 프로세스 가스 유입관(13)이 설치된다.

또, 동 도면에서도 상기한 것과 동일 번호는 동일 구성을 나타내고, 그 설명은 생략한다.

본 실시예에 의하면, 프로세스 가스 유입관(13)으로부터 처리실(2)에 유입된 프로세스 가스 중, 여잉의 프로세스 가스는 가스 배출관(9)으로부터 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질 등과 함께 배출된다. 그 이유는, 상기와 마찬가지로 처리실(2) 내부가 감압된 일정한 기압 상태로 유지되기 때문이다. 그리고, 불활성 가스의 흐름에 의해, 프로세스 가스가 전자 빔 관(1)의 조사부를 향해 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 프로세스 가스가 창부(4)에 접촉하여 에칭 등을 일으킴으로써, 창부(4)의 기계적 강도를 약하게 하여, 창부(4)가 파손되어 버리는 문제를 양호하게 방지할 수 있다.

또, 도 8에 도시한 프로세스 가스 유입관을 가지는 구조를, 도 7에 도시한 제1 처리실과 제2 처리실을 설치한 구조의 처리 장치에 적용하는 경우도 있어, 이 경우에는 당연히 상기한 양 실시예에서 설명한 작용 효과를 달성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 전자 빔 처리장치의 다른 실시예를 나타낸다.

도 9(a)는 전자 빔 처리장치의 구성을 도시한 정면 단면도, 도 9(b)는 도 9(a)에 도시한 프로세스 가스 공급 블록의 구성을 도시한 평면도이다.

동 도면에서, 제2 처리실(22)에는 프로세스 가스 공급 블록(15)을 가진다. 이 프로세스 가스 공급 블록(15)으로부터 처리물(6)의 처리에 필요한 염소(C1), 플루오르(F) 등을 포함하는 프로세스 가스가 공급된다. 그리고, 프로세스 가스 공급 블록(15)에는, 프로세스 가스를 처리물(6)에 방출하는 위치에 설치되는 프로세스 가스 방출 구멍(151)을 가진다.

또, 동 도면에서도, 상기까지의 설명과 동일 번호는 동일 구성을 나타내고,그 설명은 생략한다.

그리고, 본 실시예에서도 불활성 가스는, 개구부(121)를 통해 배출관(9)으로부터 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질 등과 함께 배출되어, 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질의 창부(4)로의 부착을 방지할 수 있다.

또, 프로세스 가스 공급 블록(15)의 프로세스 가스 방출 구멍(151)으로부터 처리물(6)을 향해 방출되는 프로세스 가스 중, 여잉의 프로세스 가스는 가스 배출관(9)으로부터 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질 등과 함께 배출된다. 이 때문에, 상기한 실시예와 마찬가지로, 프로세스 가스에 의해 창부(4)의 기계적 강도가 약해져, 파손되어 버리는 문제를 양호하게 방지할 수 있다.

또, 이상의 실시예에서의 전자 빔 처리장치는, 처리실의 상부에 전자 빔 관을 배치하고, 하부에 처리물을 배치하는 구성을 취하고 있지만, 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니다. 즉, 처리실의 일측면에 전자 빔 관을 배치하고, 처리실의 다른 측면에 처리물을 각각 세우도록 배치할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 청구항 1에 기재된 전자 빔 조사장치에 의하면, 냉각 블록이 조사부에 접촉한 상태에서 배치되므로, 냉각 블록에 의해 조사부가 냉각되어, 조사부의 덮개부나 창부의 온도 상승을 방지할 수 있다.

그 결과, 조사부가 고온화되어 전자 빔 관 내의 금속 재료나, 전자 빔 관 바깥 둘레를 구성하는 글래스체로부터의 가스 방출을 억제하여, 전자 빔 관 내의 이상 방전 등의 발생을 방지할 수 있다.

또, 청구항 2에 기재된 전자 빔 처리장치에 의하면, 냉각 가스에 의해 창부가 분무되므로, 창부를 효율좋게 냉각할 수 있는 동시에, 창부에 처리실 내에서 발생한 오염 물질, 부생성물이 부착하는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 오염물질, 부생성물의 부착에 의해 창부가 산화 또는 탄화되어, 기계적 강도가 떨어져 창부가 파손되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

또, 청구항 3에 기재된 전자 빔 처리장치에 의하면, 전자 빔 관의 조사부에 가스 분무부로부터 불활성 가스가 분무되기 때문에, 조사부에 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질의 부착을 방지할 수 있고, 오염 물질의 부착에 의해 조사물의 일부가 산화되거나 탄화되어, 기계적 강도가 떨어져 파손되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

또, 청구항 4에 기재된 전자 빔 처리장치에 의하면, 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질 등을 불활성 가스의 흐름과 함께, 양호하게 배출할 수 있어, 전자 빔 관의 조사부에 오염 물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

또, 청구항 5, 6에 기재된 전자 빔 처리장치에 의하면, 처리실의 하류측에서 프로세스 가스를 유입하므로, 이 프로세스 가스는, 가스 배출구로부터 전자 빔 조사시에 발생하는 오염 물질 등과 함께 배출된다. 이 때문에, 프로세스 가스가 조사부의 일부를 에칭 등의 작용에 의해 기계적 강도를 약하게 하여, 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

처리실 내에 전자 빔 관의 조사부를 노출하여 배치하고, 이 처리실 내에 배치된 처리물에 대해, 전자 빔을 조사하는 처리장치에 있어서,

상기 조사부는, 전자 빔을 통과시키는 개구부를 가지는 덮개부와, 이 개구부를 덮는 전자 빔의 투과부를 가지는 창부로 구성되고,

또 상기 조사부에는 이 투과부를 제외한 부분에 대해 냉각 블록을 접촉시켜 배치한 것을 특징으로 하는 전자 빔 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 창부를 향해 냉각 가스를 분무하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 전자 빔 처리장치.
처리실 내에 전자 빔 관의 조사부를 노출하여 배치하고, 이 처리실 내에 재치된 처리물에 대해, 전자 빔을 조사하는 처리장치에 있어서,

상기 조사부의 근방에는, 상기 조사부를 향해 불활성 가스를 분무하는 불활성 가스 분무부와, 이 불활성 가스의 배출구를 설치한 것을 특징으로 하는 전자 빔 처리장치.
처리실 내에 전자 빔 관의 조사부를 노출하여 배치하고, 이 처리실 내에 재치된 처리물에 대해, 전자 빔을 조사하는 처리장치에 있어서,

상기 처리실은 상기 전자 빔 관의 조사부를 수납하는 동시에 불활성 가스의 유입구를 가지는 제1 처리실과, 상기 처리물을 수납하는 동시에 상기 불활성 가스의 배출구를 가지는 제2 처리실과, 상기 전자 빔 및 상기 불활성 가스를 위한 개구부를 가지는 상기 제1 처리실과 상기 제2 처리실의 격리판으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자 빔 처리장치.
제3항에 있어서,

상기 불활성 가스가 상기 전자 빔 관의 조사부 부근을 통과한 후의 상기 처리실 내의 하류측에, 상기 처리물을 처리하기 위해 필요한 프로세스 가스를 유입하기 위한 가스 유입구를 설치한 것을 특징으로 하는 전자 빔 처리장치.
제4항에 있어서,

상기 불활성 가스가 상기 전자 빔 관의 조사부 부근을 통과한 후의 상기 처리실 내의 하류측에, 상기 처리물을 처리하기 위해 필요한 프로세스 가스를 유입하기 위한 가스 유입구를 설치한 것을 특징으로 하는 전자 빔 처리장치.