KR20040033524A - 중성입자 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치 - Google Patents

중성입자 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20040033524A
KR20040033524A KR1020020062648A KR20020062648A KR20040033524A KR 20040033524 A KR20040033524 A KR 20040033524A KR 1020020062648 A KR1020020062648 A KR 1020020062648A KR 20020062648 A KR20020062648 A KR 20020062648A KR 20040033524 A KR20040033524 A KR 20040033524A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
neutral particle
hole
neutral
reflecting plate
Prior art date
Application number
KR1020020062648A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100476903B1 (ko
Inventor
이학주
Original Assignee
주식회사 셈테크놀러지
이학주
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 셈테크놀러지, 이학주 filed Critical 주식회사 셈테크놀러지
Priority to KR10-2002-0062648A priority Critical patent/KR100476903B1/ko
Priority to PCT/KR2003/002146 priority patent/WO2004036611A2/en
Priority to AU2003269548A priority patent/AU2003269548A1/en
Publication of KR20040033524A publication Critical patent/KR20040033524A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100476903B1 publication Critical patent/KR100476903B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/06—Sources
    • H01J2237/08—Ion sources

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명에서는 중성입자로의 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치가 제공된다. 보다 구체적으로는, 고주파 전원을 도입하는 고주파 전원 도입부, 도입된 고주파 전원을 이용하여 가스 공급구에서 유입된 가스를 플라즈마로 변환시키는 플라즈마 생성부, 플라즈마 생성부에서 생성된 플라즈마와 중금속으로 이루어진 금속판과의 충돌에 의해 중성입자를 생성하는 중성입자 생성부 및 중성입자 생성부에서 생성된 중성입자와 가스 도입실에서 유입된 가스로 피처리체를 처리하는 처리부를 포함하고, 플라즈마와 충돌하는 중금속판 내에 형성된 복수의 관통구가 경사진 슬릿 또는 경사진 홀인 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치가 제공된다.

Description

중성입자 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치{NEUTRAL PARTICLE BEAM PROCESSING APPARATUS WITH ENHANCED CONVERSION PERFORMANCE FROM PLASMA IONS TO NEUTRAL PARTICLES}
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 처리 공정에 사용되는 중성입자 처리 장치에 관한 것이다.
건식 식각이나, 물리적 또는 화학적 기상 증착, 감광제 세정 및 기타 표면처리 등의 단위 공정에 있어서, 플라즈마 챔버를 사용해서 발생되는 플라즈마가 널리 이용되고 있다. 이와 같은 플라즈마 챔버 상부의 내측 또는 외측에는 플라즈마 발생을 위한 안테나가 설치되어 있으며, 챔버 하부에는 웨이퍼 또는 액정 패널과 같은 피처리체를 탑재하기 위한 서셉터(또는 탑재대)가 설치되어 있다. 안테나를 통해 챔버 내측의 상부 공간에 고주파전력을 인가하면, 챔버 내에 도입되어 있는 처리가스가 해리되어 글로우 방전에 의한 플라즈마가 여기된다. 이때, 서셉터에 고주파 바이어스 전압을 인가하면, 플라즈마에 포함된 이온이 웨이퍼의 피처리면으로 효과적으로 도입되어 원하는 처리를 실시할 수 있게 된다.
반도체 소자가 고집적화되고 반도체 웨이퍼 또는 액정 디스플레이가 대구경화 내지 대면적화됨에 따라, 피처리체를 처리하기 위한 장치에 대한 요구 조건도 갈수록 엄격해지고 있는데, 이러한 상황은 플라즈마 처리장치에 있어서도 마찬가지라고 할 수 있다. 이와 관련하여, 플라즈마 처리 장치의 성능을 향상시키기 위해 많은 제안이 행해져 왔다. 이러한 제안은 처리실 내의 플라즈마 밀도를 높여서 고속 처리를 가능하게 하는 것과, 플라즈마 분포를 균일하게 하여 대면적의 피처리체를 처리할 수 있도록 하는 것에 초점이 맞추어져 있다. 특히, 플라즈마 밀도를 높이는 것과 관련해서는 유도결합형 플라즈마 처리 장치가 널리 사용되고 있으며, 플라즈마 분포를 균일하게 하는 것과 관련해서는 안테나의 배치 형태나 처리가스 도입 위치의 변경 등이 시도되고 있다.
그렇지만 이러한 성능 개선에도 불구하고, 플라즈마가 대전된 입자라는 점에서 플라즈마에 의한 처리방식은 웨이퍼를 초정밀하게 처리하는데 한계를 가지고 있다. 예컨대 식각을 함에 있어서, 대전된 입자인 플라즈마를 사용하게 되면 식각 과정에서 피처리체가 대전될 수 있는데, 이러한 경우 식각 프로파일이 변경되거나 전압 구배에 의한 피처리체 내에 형성된 소자의 손상을 야기할 수 있다. 아울러, 가속된 플라즈마 이온에 의한 식각 반응은 기판재료 표면에 전위(Dislocation)이나 변형된 표면층 형성 등의 손상층을 형성할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는, 플라즈마 이온의 에너지를 낮게 하거나, 식각 후에 피처리체의 손상을 치유하기 위해 별도의 열처리를 수행해야만 한다.
이와 같은 플라즈마 처리의 단점을 해결하기 위하여, 1987년 5월 5일 유니버시티 패턴츠 인크에 부여된 미합중국특허 제4,662,977호(발명의 명칭: 중성입자에 의한 표면 처리)는 플라즈마 대신 중성입자를 사용하는 시스템을 제안하고 있다. 상기 시스템은 플라즈마 건에 의해 플라즈마를 발생하고 이를 경사진 중금속판에 의해 반사시켜서 중성 입자를 생성하게 된다. 그렇지만, 이 시스템은 웨이퍼에 입사되는 중성입자빔의 단면이 좁게 되어 대략 8인치 이상의 대형 피처리체를 처리하기에는 부적합하다는 문제점이 있다. 만약 넓은 피처리체에 대해 적용하고자 하는 경우에는 식각의 균일성을 확보하기가 어렵게 된다. 아울러, 이 시스템은 식각을 위한 활성종의 원자 또는 분자를 직접 사용하여 플라즈마를 생성하도록 되어 있으며, 챔버 내에 식각 성능 향상을 위한 첨가재료를 추가적으로 도입하거나 활성종을 별도로 도입하기가 곤란할 수 있으며 발생되는 하이퍼써멀 중성입자빔의 플럭스가 기존의 플라즈마를 이용한 장치에 비해 매우 적으므로 가공시간이 오래 걸리므로 경제성이 없다는 단점을 안고 있다.
본 발명자에 의해 출원된 WO 01/84611은 고주파 전원을 도입하는 고주파 전원 도입부, 플라즈마 생성부, 중성입자 생성부, 및 피처리체를 탑재한 처리부를 포함하는 중성입자 처리 장치를 개시하고 있다. 상기한 중성입자 처리 장치는 고주파 전원 도입부에서 고주파 전원을 도입하고, 플라즈마 생성부에서 도입된 고주파 전원을 이용하여 가스 공급구를 통해 플라즈마 생성부 내부로 유입된 가스를 플라즈마로 변환시키고, 중성입자 생성부에서 생성된 플라즈마를 중금속으로 이루어진 금속판(중금속판)과 접촉시켜 중성입자를 생성하고, 생성된 중성입자를 이용하여 처리부에 탑재된 피처리체를 처리한다. 상기한 중성입자 처리장치는 플라즈마 분포를 균일하게 하여 대면적의 피처리체도 처리할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 상기한 중성입자 처리장치는 관통구를 경사진 슬릿 또는 홀 형태로 변경함으로써 플라즈마와 중금속판과의 충돌을 증가시킬 수 있음은 전혀 기재하고 있지 아니하다. 즉, 플라즈마의 중금속판과의 충돌횟수를 증가시켜 플라즈마에서 중성입자로의 변환 효율을 향상시키고, 결과적으로 피처리체의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 구성은 개시되어 있지 아니하다. 또한, 상기한 중성입자 처리 장치는 플라즈마 이온의 진로를 변경하기 위한 편향 수단을 반드시 요구한다는 단점이 있다.
본 발명은 WO 01/84611에 개시된 중성입자 처리 장치를 개량 발전시킨 것으로서, 플라즈마의 중금속판과의 충돌횟수를 담보하여 플라즈마에서 중성입자로의 변환 효율을 향상시키고, 결과적으로 피처리체의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 중성입자 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 이온의 진로를 변경시키기 위한 편향수단을 반드시 요구하는 것이 아니라, 필요에 따라 선택적으로 설치될 수 있는 중성입자 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 높은 플럭스의 하이퍼서멀 중성입자 빔을 유효 단면이 넓고 균일하며 고효율로 발생시키고, 발생된 중성입자 빔으로 피처리체를 처리하는 중성입자 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 본 발명의 목적 및 발명의 상세한 설명에 기술될 또 다른 목적들은 고주파 전원 도입부, 플라즈마 생성부, 중성입자 생성부 및 처리부를 포함하고, 플라즈마와 충돌하는 중금속판 내에 형성된 복수의 관통구가 경사진 슬릿 또는 경사진 홀인 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치를 제공함으로써 성취될 수 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 장치의 일 예를 보여주는 도면.
도 7은 도 1 내지 도 3에 도시된 반사판 조립체의 일 실시예의 확대 단면도.
도 8은 도 7에 개시된 반사판 조립체에서의 중성입자 생성 과정을 설명하기 위한 도면.
도 9는 도 4 내지 도 6에 도시된 반사판 조립체의 일 실시예의 확대 단면도.
도 10은 도 9에 개시된 반사판 조립체에서의 중성입자 생성 과정을 설명하기 위한 단면도.
본 발명은 고주파 전원 도입부, 플라즈마 생성부, 중성입자 생성부 및 처리부를 포함하고, 플라즈마와 충돌하는 중금속판 내에 형성된 복수의 관통구가 경사진 슬릿 또는 경사진 홀인 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 중성입자 처리 장치는 고주파 전원을 도입하는 고주파 전원 도입부, 도입된 고주파 전원을 이용하여 가스 공급구에서 유입된 가스를 플라즈마로 변환시키는 플라즈마 생성부, 플라즈마 생성부에서 생성된 플라즈마와 중금속판과의 충돌에 의해 중성입자를 생성하는 중성입자 생성부 및 중성입자 생성부에서 생성된 중성입자와 가스 도입실에서 유입된 가스로 피처리체를 처리하는 처리부를 포함하고, 플라즈마와 충돌하는 중금속판 내에 형성된 복수의 관통구가 경사진 슬릿 또는 경사진 홀 형태인 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 발생장치 중 고주파 전원 도입부는 안테나 지지패널을 포함하고 있으며, 이 안테나 지지패널에는 루프형 또는 나선형의 고주파 안테나가 설치되어 있으며, 고주파 안테나는 급전봉을 통해 고주파 전원에 연결되어 고주파 전원이 고주파 전원 도입부로 유입되게 된다. 한편, 급전봉과 고주파 전원의 사이에 임피던스 정합부가 위치하여 전원과 안테나의 임피던스를 정합시켜 최대의 에너지가 안테나로 유입될 수 있도록 한다.
플라즈마 생성부는 피처리체의 처리에 사용되는 처리가스를 받아들이고, 고주파 전원 도입부에서 도입된 고주파 전원에 의해 도입된 처리가스로부터 다수의 플라즈마 이온을 생성하는 역할을 하며, 내부 압력을 조절하는 유입 밸브 및 흡인 밸브에 각각 연결된 가스 공급구 및 배출구를 구비하고, 고주파 전원 도입부를 통해 도입된 고주파 전원을 이용하여 가스 공급구에서 유입된 가스를 플라즈마로 전환시켜 플라즈마 이온을 생성하게 된다. 플라즈마 생성부는 중성입자 생성부에 의해 정해지는 어느 한 면을 포함하는 복수의 내부면들에 의해 한정되고, 상기 내부면들 중 적어도 어느 하나에는 양전하를 띈 플라즈마 이온을 가속하기 위한 음의 바이어스가 인가되어 플라즈마 이온이 가속되어 중성입자 생성부로 이동하게 된다. 플라즈마 발생부는 그 내부 단면이 실질적으로 원형인 것이 바람직하나, 그 형상에 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 플라즈마의 생성 효율과 중성입자 생성부로의 이동성 등을 고려할 때, 직경 대 높이 (직경/높이)의 비가 4 이상인 것이 바람직하다.
중성입자 생성부는 상기 플라즈마 생성부의 하부에 위치하며, 플라즈마 생성부와 평행하게 설치되는 복수의 관통구를 갖는 반사판을 하나 이상 구비하고 있으며, 반사판들 중 적어도 하나는 경사진 슬릿 또는 경사진 홀 형태의 관통구를 갖는 중금속판이다. 본 명세서에서 "중금속판"이라 함은 처리가스의 원자량보다 무거운 중금속을 재질로 갖는 판 또는 중금속이 다른 기판(금속 또는 고분자 기판을 포함함)에 코팅된 판을 포함한다. 플라즈마 생성부에서 생성된 플라즈마와 중금속판과의 충돌에 의해 다수의 플라즈마 이온들 중 적어도 일부가 중성입자로 변환되고, 하이퍼써멀 중성입자 빔이 생성된다. 중성입자 생성부에서, 반사판의 수는 특별히 제한되지 아니하나, 장치의 사용 목적에 따라 1 개 또는 2개 이상의 복수로 설치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2-5개, 가장 바람직하게는 2-4개이다. 상기한 반사판 중 적어도 하나는 중금속판이며, 상기한 중금속판에는 복수의 관통구가 형성되고, 이러한 관통구는 경사진 슬릿 또는 경사진 홀 형태를 갖는다. 그러나 반사판 전체가 모두 중금속으로 되어 있을 필요는 없으며, 슬릿이나 홀의 내벽이 중금속으로 되어 있거나 코팅되어 있어도 무방하다. 복수의 반사판들 중 적어도 하나는 경사진 슬릿 또는 경사진 홀 형태의 관통구를 갖는 중금속판이라는 전제하에, 반사판에 형성된 관통구는 그 크기와 형태가 서로 동일하게 형성될 수 있으나, 중성입자 생성 시의 기능에 따라 서로 다르게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 중성입자 생성부에 3개의 반사판이 사용될 경우, 플라즈마 발생부와 인접한 반사판은 수직 홀 또는 수직 슬릿 형태의 관통구를 갖는 판이고, 그 하부에 있는 반사판은 경사진 홀 또는 경사진 슬릿 형태의 관통구를 갖는 중금속판이고, 세 번째 반사판은 중성입자의 지향성을 향상시키기 위해 홀의 지름에 비해 깊이가 큰 형태인 긴 원통형의 관통구를 갖는 것이며, 필요할 경우, 둘 이상의 반사판을 서로 포갤 수도 있다. 첫 번째 반사판은 플라즈마로부터 전자 및 자외선과 같은 빛이 두 번째 반사판을 통과하지 못하도록 하는 기능을 수행하며, 두 번째 반사판은 중금속판의 관통구가 슬릿 또는 경사진 홀 형태를 갖고 있음으로 인해, 플라즈마 이온들과 중금속판과의 접촉 횟수를 증가시킬 수 있고, 결과적으로 이 플라즈마 이온들에서 중성입자로의 변환효율이 향상되므로 인해 피처리체의 처리 효율의 향상을 가져올 수 있다. 필요한 경우, 중성입자 생성부를 가로질러서 제1 편향 수단을 설치하여 플라즈마의 진행방향을 변경시켜 중금속판과 플라즈마 이온의 충돌횟수를 추가로 증가시킬 수도 있으나, 경사진 슬릿 또는 홀 형태의 관통구를 설치하여 접촉횟수를 증가시킨 이상 제1 편향 수단을 추가로 설치를 하지 않아도 무방하다.
중성입자 생성부에서 생성된 중성입자는 반사판의 관통구를 통해 처리부로 이동하게 된다. 처리부는 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대를 포함한다. 공급되는 처리가스의 종류에 따라, 또는 처리가스에 추가되는 첨가가스의 종류에 따라, 상기한 처리부는 처리의 효율을 향상시키기 위해 가스 도입실을 추가로 포함할 수 있다. 처리부에는 플라즈마 이온들 중 중성입자로 변환되지 않은 이온들이 피처리물로 향하지 않게 그 진행 방향을 변경할 수 있도록 제2 편향 수단을 배치할 수 있으나, 플라즈마에서 중성입자로의 변환 효율이 향상되어 플라즈마 이온에 의한 피처리체의 손상이 감소되어 반드시 요구되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 중성입자 처리 장치의 바람직한 일 예를 보여주는 단면도로서, 식각용 중성입자 처리 장치를 보여준다. 도 1에 나타낸 식각 장치는 도전성 재료 예컨대 표면이 양극 산화처리된 알루미늄으로 이루어져 있거나 내벽이 산소, 불소, 또는 염소 가스 등에 부식성이 없는 도전성 재료로 코팅 되어 있는 대략 원통형상을 가지는 챔버(100)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 챔버(100)는 그 내측 상부에 설치된 안테나 지지 패널(110)에 의해 안테나 수납실(120)과 처리실(140)로 구분된다. 본 실시예에 있어서, 안테나 수납실(120)과 처리실(140)은 서로 다른 챔버로 이루어지지만, 외부의 진공 흡입 부분(128, 212, 146, 226)에서 서로 연결되어 있다. 상기 안테나 지지 패널(110)은 석영, 알루미나 등의 절연재로 구성된다. 한편, 처리실(140)은 반사판 조립체(150)를 포함하는 중성입자 생성부에 의해 플라즈마 생성부(142)와 처리부(148)로 구분된다.
안테나 수납실(120)에 있어서, 안테나 지지 패널(110) 상부면에는 루프형 또는 나선형의 고주파 안테나(122)가 설치된다. 고주파 안테나(122)는 챔버(100)의 상부면을 관통하여 설치되어 있는 급전봉(124)을 통하여 외부의 고주파 전원(200)에 접속되어 있다. 고주파 전원(200)은 수백㎑ 내지 수백㎒의 고주파 전력을 발생하여 임피던스 정합부(202)를 통하여 안테나(122)에 급전한다. 여기서, 임피던스 정합부(202)는 전원(200)과 안테나(122)의 임피던스를 정합시켜서, 최대의 에너지가 안테나(122)에 전달될 수 있게 해준다.
한편, 안테나 수납실(120)의 일측에는 제1 배기구(128)가 마련되어 있는데, 이 제1 배기구(128)에는 제1 진공흡인밸브(212)가 연결되어 있다. 식각 장치가 동작할 때, 제1 진공흡인밸브(212)는 안테나 수납실(120) 내부의 공기를 흡인하여, 안테나 수납실(120)을 일정한 감압 분위기, 예컨대 수십 또는 수백 밀리토르(mTorr)의 압력으로 유지되도록 해준다. 이처럼 안테나 수납실(120)이 일정한 감압 상태로 유지됨에 따라 안테나 수납실(120) 내부에서는 플라즈마 생성 가능성이 낮아지게 되며, 플라즈마로 인한 안테나의 열화를 방지할 수가 있게 된다. 또한, 안테나 수납실(120)에는 제1 가스공급구(126)가 마련되어 있는데, 이 제1 가스공급구(126)에는 제1 유입밸브(210)가 연결되어 있다. 안테나 수납실(120)은 제1 유입밸브(210)를 통한 공기 공급과 제1 진공흡인밸브(212)의 적절한 제어에 의해 내부 압력이 조절된다. 한편, 안테나 수납실(120)은 공기 대신에 다른 가스(예를 들면, 산소, 아르곤 또는 할로겐족 원소)로 채워질 수 있다.
반사판 조립체(150)는 안테나(122)로부터 유도되는 전력에 의해 처리가스로부터 생성되는 플라즈마 이온을 중성입자로 변환하여 처리부(148)에 공급한다. 후술하는 바와 같이, 반사판 조립체(150)는 다수의 관통구로 형성되어 있는 하나 또는 그 이상의 복수의 반사판으로 구성된다. 이와 같은 반사판 조립체(150)는 안테나 수납실(120) 및 플라즈마 생성 공간(142)을 한정하는 챔버 상부 하우징과 처리부(148)를 측방향 및 하방향에서 한정하는 챔버 하부 하우징에 각각 마련되는 플랜지들(102, 104) 사이에 삽입한 후, 체결 수단(예를 들면, 볼트 및 너트)을 사용하여 체결함으로써 조립된다.
플라즈마 생성부(142)의 내부 직경과 높이의 비가 4 이상이 되는 것이 바람직하다. 플라즈마 생성부(142)의 측벽에는 제2 가스공급구(144)가 마련되어 있는데, 제2 가스공급구(144)에는 유량제어기(MFC: Mass Flow Controller, 222) 및 제2 유입밸브(224)를 통해 플라즈마 생성을 위한 가스를 공급하는 제2 가스공급원(220)이 접속되어 있다. 또한, 플라즈마 생성부(142)에는 제2 배기구(146)가 마련되어 있는데, 이 제2 배기구(146)에는 바늘밸브 또는 누출밸브로 이루어진 제2 진공흡인밸브(226)가 연결되어 있다. 또한 상기 제2 진공흡인밸브(226)및 제1 진공흡인밸브(212)는 진공펌프(미도시)에 연결되며, 이 둘을 적절히 조절함으로써 안테나 수납실(120)과 플라즈마 발생실(142) 간의 압력차를 조절할 수 있다. 제1 진공흡인밸브(212)와 제2 진공흡인밸브(226)를 연결부재(300)를 통해 하나의 진공펌프에 연결하는 것이 바람직하나, 별도의 진공펌프에 각자 독립적으로 연결할 수도 있다.
처리부(148)의 하부에는 대략 원통 또는 원반 형상으로 되어 있으며 웨이퍼와 같은 피처리체(400)를 탑재할 수 있는 탑재대(180)가 설치되어 있다. 탑재대(180)는 승강기구(미도시됨)에 접속되어 있는 승강축(182)에 의해 챔버(100)의 저면 상에 지지된다. 또한, 탑재대(180)는 승강기구의 작동에 의해 승강축(182)을 매개해서 상하방향으로 승강할 수 있게 되어 있어서, 새로이 처리할 웨이퍼와 같은 피처리체(400)를 반입하고 처리가 완료된 피처리체(400)를 반출할 수 있다. 한편, 탑재대(180)의 하방에는 탑재대(180)를 회전시키기 위한 모터(미도시됨)가 설치되어 있다. 이에 따라, 중성입자들이 웨이퍼 상에 도입되는 지점이 국부화되어 중성입자들의 도입량이 적은 부분(Blind spot)이 존재하게 되는 현상을방지하고 중성입자가 피처리체 전표면에 고르게 도입될 수 있게 된다.
아울러 처리부(148)의 저면 또는 측면에는 제3 배기구(190)가 마련되어 있는데, 이 제3 배기구(190)에는 제3 진공흡인밸브(230)가 연결되어 있다. 식각 장치의 동작 개시 초기에, 제3 진공흡인밸브(230)는 처리실(140) 내부의 공기를 흡인하여, 처리실(140)이 진공 분위기, 예컨대 10-5밀리토르(mTorr) 정도의 압력으로 유지되도록 해준다. 아울러, 식각 공정 중 처리실(140) 내부에서 발생되는 폐가스는 제3 진공흡인밸브(230)의 개방에 의해 흡인되어 외부로 배출하게 된다.
도 7 및 도 8은 도 1에 도시된 반사판 조립체(150)를 구체적으로 보여준다. 바람직한 실시예에 있어서, 반사판 조립체(150)는 3 개의 반사판(310, 320, 330)로 구성된다. 각각의 반사판(310, 320, 330)는 기능에 따라서 여러 형태의 다수의 관통구들(312, 322, 332)이 형성되어 있다. 또한, 각 반사판(310, 320, 330)의 외주에는 오링(O-ring) 형태의 냉매순환로(314, 324, 334)가 설치되어 있는데, 이 냉매순환로(314, 324, 334)는 도시하지 않은 온도조정기에 접속되어 있다. 온도조정기와 냉매순환로 사이에서 냉매, 예컨대 물이나 에틸렌글리콜 등을 순환시킴으로써, 중성입자 생성 과정에서 발생하는 반사판(310, 320, 330)의 열을 냉각시켜 반사판(310, 320, 330)의 온도를 충분히 낮게 유지하는 것이 가능하다.
각 반사판들(310, 320, 330) 중 적어도 하나는 경사진 홀이나 슬릿 형태의 복수의 관통구를 갖는 중금속판이라는 전제하에, 기능에 따라서 여러 형태의 관통구를 가질 수 있다. 제 1 반사판(310)의 기능은 주로 플라즈마로부터 빠져 나온 전하입자, 특히 전자나 자외선과 같은 빛이 제2 반사판(320)를 통과하는 것을 차단하는 것이기 때문에 제 2 반사판의 관통구 즉, 홀 또는 슬릿의 크기에 따라 깊이와 크기를 정한 수직 홀 또는 수직 슬릿 형태를 갖는 것이 바람직하다. 제 2 반사판(320)의 기능은 주로 플라즈마 생성부로부터 가속되어 빠져 나온 이온들을 중성화하는 것이기 때문에 다수의 경사진 홀이나 슬릿 형태의 관통구를 갖는 중금속판으로 형성된다. 제 3 반사판의 기능은 중성입자의 지향성을 증대시키기 위한 것이기 때문에 홀의 지름에 비해 깊이가 큰 형태의 관통구가 바람직하다. 한편, 반사판들(310, 320, 330) 중 적어도 하나의 반사판에는 음의 바이어스 단자가 연결되어, 플라즈마 이온을 흡인하여 유도할 수 있게 되어 있다. 중금속판의 재질로 사용될 수 있는 중금속은 특별히 제한되지 아니하나 탄탈룸(Ta)이나, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 금(Au), 백금(Pt) 또는 스테인레스강과 같은 중금속이 선택될 수 있으며, 적어도 이러한 금속 재질로 코팅이 된다. 반면에, 제1, 제3 반사판(310, 330)와 같이 직접 중성입자를 생성하는 기능을 하지 않는 경우에는 반드시 중금속을 사용할 필요가 없다. 즉, 각 반사판(310, 320, 330)은 같은 재질로 또는 서로 다른 재질로 되어 있을 수도 있다.
도 1에 도시된 식각 장치는 다음과 같이 동작한다.
먼저, 제1 진공흡인밸브(212)를 구동하여 안테나 수납실(120)이 일정한 감압 분위기, 예컨대 수십 또는 수백 밀리토르(mTorr)의 압력으로 유지되도록 해준다. 이때, 안테나 수납실(120)과 플라즈마 발생실(142)의 압력차가 커짐으로 인해 안테나 지지 패널(110)이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하기 위해, 제2 진공흡인밸브(226)를 함께 구동하여 플라즈마 발생실(142)을 감압시키는 것이 바람직하다. 그 다음, 제3 진공흡인밸브(230)를 구동하여 처리실(140)을 진공 분위기, 예컨대 약 10-5밀리토르(mTorr)의 압력으로 변화시킨다. 이 상태에서, 유량제어기(MFC: 222) 및 제2 유입밸브(224)를 조절하여 플라즈마 생성 공간(142)에 플라즈마 생성을 위한 처리가스를 공급한다. 이때, 처리가스로는 아르곤, 산소, CFC 또는 PFC와 같은 불소함유 분자가스, 과산화수소 또는 이들의 혼합가스(예를 들면, 아르곤+산소, 아르곤+CFC)를 사용될 수 있다.
이와 같이 플라즈마 생성 공간(142)에 처리가스가 주입된 상태에서 안테나(122)에 고주파 전력을 공급하면, 안테나(122)로부터 방사되는 전파에 의해 글로우 방전이 시작되어 처리가스로부터 플라즈마가 생성된다. 플라즈마 중에 유도전류가 발생함에 따라, 안테나(122)로부터의 전파 공급과 제1 가스공급원(220)으로부터의 처리가스공급이 계속되는 한 플라즈마 발생은 지속적으로 유지될 수 있다.
이때, 반사판 조립체(150)의 제1 반사판(310)과 제2 반사판(320)에는 수십 내지 수백 볼트의 음의 바이어스가 동시에 인가된다. 마이너스 바이어스에 의해 양전하를 띤 플라즈마 이온들은 반사판 조립체(150) 쪽으로 가속되어 입사하고, 제2 반사판(320)과 충돌할 수 있게 된다. 제2 반사판(320)이 분자량이 큰 중금속으로 되어 있기 때문에, 플라즈마 이온들 중 일부는 제2 반사판 (320)에 충돌할 때 완전탄성충돌을 하는 대신에 일정한 에너지를 잃고 제2 반사판 (320)으로부터 전자를 흡수하여 중성입자로 변환된다. 일반적으로, 각 플라즈마 이온이 제2 반사판 (320)의 어느 한 관통구 면에 충돌할 때 중성입자로 변환될 확률은 약 70%에 이르며, 이때 중성입자의 에너지는 플라즈마 이온의 에너지에 비해 약 50% 정도 감소되는 것으로 알려져 있다 (1991년 프린스턴대에서 발행된 John William Cuthbertson의 논문 "Reflection of Plasma Ions from Metals"를 참고할 것).
도 8에 도시된 바와 같이, 플라즈마 이온들은 제1 반사판(310)을 거쳐서 제2 반사판(320)으로 가속되어 제2 반사판(320)의 경사진 슬릿 또는 홀 벽면(322a)에 충돌한 후, 다시 다른 쪽 벽면(322b)과 충돌하게 된다. 충돌 중에 양전하를 띈 플라즈마 이온은 중성입자로 변환되게 된다. 다른 쪽 벽면(322b)에서 반사된 중성입자는 제3 반사판(330) 에서 지향성이 있는 중성입자로 변환되어 처리부(148)로 도입된다. 제1 반사판(310)의 관통구는 수직 홀이나 수직 슬릿 형태로 이루어져 있고, 바람직하게는, 음의 바이어스가 인가된다. 제1 반사판(310)에서의 음의 바이어스에 의해 양전하를 띤 플라즈마 이온은 수직 또는 근사 수직으로 반사판으로 입사하게 되고, 제2 반사판(320)에서 적어도 1회 이상의 충돌을 경험하게 된다. 항상 수직 (또는 근사 수직)으로 가속되는 양전하를 띤 플라즈마 이온과 달리, 전자의 경우에는 자체의 운동에너지가 커서 음의 바이어스에 의해 영향을 많이 받지 않게 되어 등방성을 갖고 내려오게 된다. 그러나 전자가 어떤 방향으로 내려오더라도, 전자가 제1 반사판 또는 제2 반사판의 구멍 또는 슬릿 벽면에 최소한 한번은 충돌하도록 제1 반사판과 제2 반사판의 기하학적 구조가 서로 연계되도록 설계되어 있다. 따라서 내려오는 모든 전자는 제1 반사판 또는 제2 반사판에 충돌 후 흡수소멸되어, 제2 반사판을 통과하지 못하게 되고, 결국 전자는 처리부에 유입되지 않게 된다. 그러므로 제2 반사판(320) 하단에 있는 제3 반사판(330)에는 중성입자만 유입되고 여기서 원하는 지향성을 갖는 중성입자만을 걸러서 처리부(148)로 보내지게 된다.
플라즈마 이온이 제2 반사판(320)의 관통구의 내벽(322a)과 첫 번째 충돌할 때, 약 70% 정도의 플라즈마 이온은 중성입자로 변환되면서 50%의 에너지를 잃고, 생성된 중성입자는 다른 쪽 벽(322b)에서 두 번째 충돌 시에 약 60 - 70%의 에너지를 잃게 되기 때문에, 제2 반사판(320)의 바이어스 전압과 슬릿 또는 홀의 경사각과 간격을 적절히 조절하여 충돌횟수를 조절함으로써(도 5(B) 및 도 5(C) 참조) 처리부(148)에 공급되는 중성입자의 양과 빔의 에너지를 조절할 수 있다. 본 발명에 의한 중성입자 발생 장치에 있어서 웨이퍼에 공급되는 중성입자 빔은 평균 10전자볼트(eV)의 고에너지를 가지는 하이퍼서멀 중성입자 빔(Hyperthermal neutral particle beam)이다.
한편, 이와 같은 중성입자로의 변환 과정에서, 반사판 조립체(150) 외측에 제1 자석 유닛(170, 172)으로 이루어진 편향수단을 설치하여 아직 중성입자로 변환되지 않은 플라즈마 이온을 자력을 인가하여 양전하를 띈 플라즈마 이온의 진행방향을 바꾸어 주어 충돌을 향상시킬 수 있으나, 양전하를 띈 플라즈마 이온의 경우 반사판에 인가되는 음의 바이어스에 의해 수직 또는 근사수직으로 입사하게 되므로 적어도 1회 이상의 충돌 횟수가 담보되기 때문에 별도의 편향 수단을 배치하지 아니하여도 된다. 또한, 음의 바이어스로 걸려있는 제2 반사판과 접지되어 있는 제3반사판 사이에 이온에 대하여 역 전압이 걸린 꼴이 되기 때문에, 제2 반사판에서 중성입자로 전환되지 못하고 빠져 나온 이온들이 제3 반사판에 도달하지 못하게 된다.따라서 중성입자로 전환되지 아니한 플라즈마 이온에 의한 간섭을 배제할 수 있어, 제2 편향수단(174, 176)도 설치하지 아니하더라도 플라즈마 이온에 의한 피처리체의 손상을 방지할 수 있다. 더 나아가, 제2 반사판에 음의 바이어스를 걸지 않고 운전을 하는 경우에 있어서도, 제2 반사판에 형성된 경사진 슬릿 또는 홀의 간격 및 각도를 적절하게 조절함으로써 제2 반사판을 빠져 나가는 이온의 양을 줄일 수 있어서, 플라즈마 이온에 의한 피처리체의 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 2회 이상의 충돌 횟수를 담보할 경우 약 91% 이상의 플라즈마 이온이 중성입자로 전환되고, 3회 이상의 충돌횟수를 담보할 경우 약 98% 이상의 플라즈마 이온이 중성입자로 전환하게 된다. 그러한 예가 도 2에 개시되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 편향 수단을 별도로 배치하지 아니함으로써, 중성입자 처리 장치는 단순화될 수 있고, 따라서 경제성 있는 중성입자 처리 장치를 제공할 수 있게 된다.
생성된 중성입자는 피처리체(예를 들면, 웨이퍼)(400) 상에 흡착되어 있거나 잔류하는 부산물에 충돌하여 이 부산물을 제거한다. 이때, 중성입자는 대전된 입자가 아니기 때문에 웨이퍼와 같은 피처리체(400)에 미치는 손상이 거의 없게 된다. 이와 같이 식각이 진행되는 동안에, 증발된 폐가스는 제3 배기구(190) 및 제3 진공흡인밸브(230)를 통해 외부로 배출된다. 한편, 피처리체(400)의 표면 처리 효율은 처리 온도가 상승됨에 따라 증가한다. 따라서, 피처리체의 표면 온도를 상승시킬 수 있는 가열기(예를 들면, 저항 크롬선)를 탑재대에 연결하는 것이 바람직하다.
한편, 도 3에 기술된 바와 같이, 처리실(140)의 측면에는 에칭을 극대화시킬 수 있도록 하기 위해 가스도입실(195)이 별도로 마련될 수 있다. 가스도입실(195)은 처리실(140)에 연결되어 있으며, 활성종 가스 또는 첨가재료가 잘 퍼지면서(diffusively) 처리실(140)에 공급될 수 있게 되어 있다. 가스도입 공간(195)의 외측벽에는 제3 가스공급구(197)가 마련되어 있는데, 제3 가스공급구(197)에는 제3 유입밸브(242)를 통해서 활성종 가스 또는 첨가재료를 공급하는 제2 가스공급원(240)이 접속되어 있다. 제1 가스공급원(220)에서 공급되는 처리가스가 아르곤과 같은 비활성가스인 경우 식각을 위한 활성종은 제2 가스공급원(240)으로부터 공급될 수 있다. 또는, 제1 가스공급원(220)에서 공급되는 처리가스에 활성종이 포함되어 있는 경우, 제2 가스공급원(240)은 첨가재료만을 공급하거나 활성종과 첨가재료가 포함된 혼합가스를 공급할 수 있다. 제2 가스공급원(240)으로부터 공급되는 활성종 가스 및/또는 첨가가스는 웨이퍼 상의 피식각 물질과 화학반응을 일으켜 자발적으로 증발하거나 피식각 물질에 흡착된다.
이상의 설명은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
예컨대, 이상의 설명에서는 제1 반사판(310)에 대해서 플라즈마 이온의 가속을 위한 음의 바이어스를 인가하였지만, 플라즈마 챔버 전체를 제1 반사판 (310)에 대하여 양의 바이어스를 인가할 수도 있다. 이러한 경우에 플라즈마 전위는 제1 반사판(310)에 대해서 양으로 뜨게 되기 때문에 양전하를 띈 플라즈마 이온은 제1반사판(310)로 가속되어 중성입자로 변환되고, 일단 플라즈마 이온이 중성입자로 변환되면 반사판 조립체(150)를 통과하여 웨이퍼와 같은 피처리체(400)에 도입된다.
상기한 변형외에, 반사판 조립체의 배치 또한 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 그러한 예가 도 9에 도시되어 있다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 도 7에 도시된 제1 반사판과 제2 반사판의 순서를 변경하여 제1 반사판(310)을 다수의 경사진 홀이나 슬릿 형태의 관통구를 갖는 중금속판으로 형성할 수도 있다. 도 10은 도 9에 개시된 반사판 조립체에서의 중성입자 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 플라즈마 이온은 제1 반사판(310)과 충돌하여 중성입자로 전환되고, 제1 반사판을 빠져 나온 전자나 자외선은 제2 반사판(320)에서 흡수 소멸된다. 그리고 생성된 중성입자는 제2 반사판을 통과한 후 제3 반사판(330)을 통과하면서 지향성이 향상되게 된다. 도 4 내지 도 6은 상기한 배치를 갖는 반사판 조립체(150)를 포함하는 식각 장치를 도시한 것이다.
아울러, 이상의 설명에서는 식각 장치를 중심으로 설명하였지만, 본 발명에 의한 중성입자 발생 장치는 여타의 반도체 처리 공정에도 응용될 수도 있다. 반도체 처리 공정을 예를 들면, 식각 이외에 애싱, 산화막 형성, 클리닝 등을 들 수 있다. 따라서, 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 이해되어야한다.
또한 식각장치로서의 중성입자 발생 장치는 가스로 주로 불소가 포함된 분자 가스(CF4, C2F6등)를 사용하지만 산소를 사용하여 식각 방지막(포토레지스터, Photo-resistor, PR)를 에싱(ashing)하는 것(즉, PR 에칭)으로 반도체 제작 공정 중 리소그라피(Lithography)를 할 수 있다. 즉 PR을 비등방성을 갖게 에싱함으로써, 현재 리소그라피 공정으로 가장 많이 사용되는 포토리소그라피(Photo-lithography) 공정 중 감광(exposure)과 현상(developing)을 동시에 해냄으로써 공정을 줄일 수 있다.
처리 가스는 반도체 처리 공정의 종류에 따라서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 식각 공정의 경우 CF4와 같은 불소 함유 화합물을 처리 가스로서 사용할 수 있으며, 에싱이나 클리닝 또는 산화막 형성의 경우에는 산소를 처리가스로서 선택할 수 있다. 더 나아가, 가스 도입실(195)을 별도로 설치하여 처리 가스와 첨가가스를 적절히 선택하는 것도 가능하다.
한편, 이상의 설명에서는 고주파 안테나(122)로서, 유전체 격벽 상에 설치되는 루프형 또는 나선형의 안테나가 사용되었지만, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 챔버를 둘러싸도록 감겨지는 나선형 안테나나 그밖에 여타 형태의 안테나가 채용될 수도 있다. 또한, 고주파 안테나(122)로부터의 플라즈마 생성 공간(142)으로의 급전 방식에 있어서도, 위에서 기술한 유도결합 방식 이외에 용량결합 방식이나 두 가지가 혼합된 방식이 채용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는,도파관을 통해 플라즈마 생성 공간(142)에 급전할 수도 있다. 아울러, 안테나가 챔버 내에서 피처리물인 반도체 웨이퍼에 대향하는 위치에 설치될 수도 있음은 물론이다. 즉, 안테나가 챔버 내부에 설치되는 내장형 시스템을 채용할 수도 있으며, 이러한 사항은 당해분야에서 자명할 것이다.
다른 한편으로, 반사판 조립체(150)를 구성하는 반사판(310, 320, 330)의 경우, 위에서는 3개가 되는 예를 중심으로 설명하였지만, 반사판의 개수는 2개 이상의 복수, 바람직하게는 2-5개, 가장 바람직하게는 2-4개일 수 있다. 2개의 반사판을 사용할 경우, 제3 반사판을 없애고 만들어진 중성입자의 지향성을 낮추는 대신에 중성입자의 플럭스를 높이는 기능을 하도록 할 수도 있다. 또 지향성을 매우 높여야 할 경우에 제3 반사판을 여러 겹 겹쳐서 4개 이상의 반사판을 사용할 수도 있다. 즉, 제3 반사판(330)에 형성되는 홀의 지름 대 깊이 비율(지름/깊이)이 작을수록, 하이퍼서멀 중성입자가 웨이퍼에 거의 수직인 방향으로 입사될 수 있다. 그렇지만, 지름 대 깊이 비율이 작을수록 반사판의 가공이 어려워질 수 있는데, 이를 고려하여, 서로 맞닿아 있으면서 홀 위치가 일치되도록 두 개 이상의 동일 반사판을 포개어 사용할 수도 있다. 따라서, 반사판의 개수는 이러한 중성입자의 입사각 내지 이방성 식각 요구와 입자 에너지간의 상관 관계를 고려하여 정하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 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 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 플라즈마 이온과 중금속판과의 충돌횟수를 담보함으로써, 플라즈마의 중금속판과의 충돌횟수를 증가시켜 플라즈마에서 중성입자로의 변환 효율을 향상시키고, 결과적으로 피처리체의 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 더 나아가, 플라즈마 이온의 진로를 변경시키기 위한 편향수단을 제거할 수 있어 장치의 단순화와 경제성을 성취할 수 있다.
또한 플라즈마 이온보다는 중성입자에 의해 피처리체를 처리하기 때문에, 피처리체에 손상이 야기될 가능성 내지 손상 정도가 크게 감소된다. 반사판 조립체 내에서 플라즈마 이온의 방향을 하방으로 정해주게 되고 반사판에 다수의 홀이 형성되어 있기 때문에, 피처리체에 도입되는 입자들이 피처리체 상에서 균일하게 분포되어 식각 등 처리의 균일성이 충분히 확보될 수 있다. 나아가, 고속으로 대형의 웨이퍼를 처리할 수 있게 되기 때문에 생산성이 향상될 수 있다.
아울러, 중성입자가 생성되기 이전에 플라즈마 생성 공간 내에서 플라즈마 입자를 가속시키기 때문에, 일반적인 플라즈마 처리 장치에서와는 달리 웨이퍼 탑재대 내지 서셉터에 입자를 가속하기 위한 음전위의 고주파 바이어스를 인가할 필요가 없게 된다.

Claims (13)

  1. a) 급전봉을 통해 고주파 전원에 연결된 안테나가 부착된 안테나 지지패널을 포함하는 고주파 전원 도입부;
    b) 상기 고주파 전원 도입부의 하부에 위치하며, 내부 압력을 조절하는 유입 밸브 및 흡인 밸브에 각각 연결된 가스 공급구 및 배출구를 구비하고, 고주파 전원 도입부에서 도입된 고주파 전원을 이용하여 가스 공급구에서 유입된 가스를 플라즈마로 전환시켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부;
    c) 상기 플라즈마 생성부의 하부에 위치하며, 플라즈마 생성부에서 생성된 플라즈마와 충돌하여 중성입자로 변환시키는 중금속판을 포함하는 중성입자 생성부; 및
    d) 중성입자 생성부의 하부에 위치하며, 가스 공급구에 연결된 가스 도입실, 처리하고자 하는 피처리물을 탑재하는 탑재대 및 배기구를 구비하고, 중성입자 생성부에서 생성된 중성입자와 가스 도입실에서 공급된 가스를 이용하여 피처리체를 리하는 처리부를 포함하고,
    e) 상기 중금속판이 경사진 슬릿 또는 경사진 홀 형태의 관통구를 갖는 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나 수납실의 일정한 감압 분위기를 유지하기 위한 감압 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중성입자 생성부가 플라즈마 생성부에 인접한 제1 반사판 및 그 하부에 위치하는 제2 반사판을 포함한 적어도 2개 이상의 반사판을 구비하고, 상기 제2 반사판이 중금속으로 이루어진 경사진 슬릿 또는 경사진 홀 형태의 관통구를 갖는 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중성입자 생성부가 3개의 반사판을 포함하고, 플라즈마 생성부에 인접한 제1 반사판은 수직 홀 또는 수직 슬릿형태의 관통구를 갖고, 제2 반사판은 중금속으로 이루어진 경사진 홀 또는 경사진 슬릿형태의 관통구를 갖고, 제3 반사판은 중성입자의 지향성을 향상시키기 위해 홀의 지름에 비해 깊이가 큰 원통형 관통구를 갖는 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중성입자 생성부가 3개의 반사판을 포함하고, 플라즈마 생성부에 인접한 제1 반사판은 경사진 홀 또는 경사진 슬릿형태의 관통구를 갖는 중금속판이고, 제2 반사판은 수직 홀 또는 수직 슬릿형태의 관통구를 갖고, 제3 반사판은 중성입자의 지향성을 향상시키기 위해 홀의 지름에 비해 깊이가 큰 원통형 관통구를 갖는 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중성입자 생성부에 플라즈마 생성부에서 생성된 플라즈마를 가속하기 위한 음의 바이어스가 인가되는 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중금속판이 탄탈룸, 몰리브덴, 금, 백금, 텅스텐 및 이들의 합금을 그 재질로 갖거나 이들에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 반사판의 관통구가 반사판 면에 경사진 다수의 슬릿으로 된 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 반사판의 관통구가 반사판 면에 경사진 다수의 홀로 된 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 생성부 챔버의 내벽이 산소, 불소, 염소 가스 등에 부식성이 없는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서, 처리부의 피처리물을 탑재하는 탑재대가 회전 또는 수평으로 진동시키는 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 처리부의 탑재대에 피처리체의 표면 온도를 높일 수 있는 가열 수단이 연결된 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서, 처리부의 탑재대 위에 피처리체를 놓고 배율이 1인 스텐실(stencil) 마스크(mask)를 피처리체에 대고, 에너지를 가진 중성입자 빔을 이용하여 리소그라피 공정을 수행하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 중성입자 처리 장치.
KR10-2002-0062648A 2002-10-15 2002-10-15 중성입자 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치 KR100476903B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0062648A KR100476903B1 (ko) 2002-10-15 2002-10-15 중성입자 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치
PCT/KR2003/002146 WO2004036611A2 (en) 2002-10-15 2003-10-15 Neutral particle beam processing apparatus with enhanced conversion performance from plasma ions to neutral particles
AU2003269548A AU2003269548A1 (en) 2002-10-15 2003-10-15 Neutral particle beam processing apparatus with enhanced conversion performance from plasma ions to neutral particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0062648A KR100476903B1 (ko) 2002-10-15 2002-10-15 중성입자 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040033524A true KR20040033524A (ko) 2004-04-28
KR100476903B1 KR100476903B1 (ko) 2005-03-17

Family

ID=32105580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0062648A KR100476903B1 (ko) 2002-10-15 2002-10-15 중성입자 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR100476903B1 (ko)
AU (1) AU2003269548A1 (ko)
WO (1) WO2004036611A2 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100714895B1 (ko) * 2005-03-15 2007-05-04 삼성전자주식회사 중성빔 발생용 반사체 및 이를 구비하는 기판 처리장치
KR100714898B1 (ko) * 2005-01-21 2007-05-04 삼성전자주식회사 중성빔을 이용한 기판 처리장치 및 처리방법
KR100722821B1 (ko) * 2005-03-22 2007-05-30 성균관대학교산학협력단 개선된 반사체를 구비한 중성빔 식각장치
US7282702B2 (en) 2005-01-27 2007-10-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Ion neutralizer
US8715472B2 (en) 2005-03-07 2014-05-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate processing methods for reflectors
US10692686B2 (en) 2016-10-21 2020-06-23 Jehara Corporation Surface treatment apparatus using plasma

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100555849B1 (ko) 2003-11-27 2006-03-03 주식회사 셈테크놀러지 중성입자빔 처리장치
US7358484B2 (en) 2005-09-29 2008-04-15 Tokyo Electron Limited Hyperthermal neutral beam source and method of operating
CN102290314B (zh) * 2011-09-26 2013-12-25 中国科学院微电子研究所 产生中性粒子束的装置及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05326452A (ja) * 1991-06-10 1993-12-10 Kawasaki Steel Corp プラズマ処理装置及び方法
US5519213A (en) * 1993-08-20 1996-05-21 Ebara Corporation Fast atom beam source
JPH07273072A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Rikagaku Kenkyusho 加工用中性ビーム発生方法
JP3328498B2 (ja) * 1996-02-16 2002-09-24 株式会社荏原製作所 高速原子線源
JPH1083899A (ja) * 1996-09-09 1998-03-31 Ebara Corp 中性粒子線源
KR100367662B1 (ko) * 2000-05-02 2003-01-10 주식회사 셈테크놀러지 하이퍼서멀 중성입자 발생 장치 및 이를 채용하는 중성입자 처리 장치
KR100380660B1 (ko) * 2000-11-22 2003-04-18 학교법인 성균관대학 중성빔을 이용한 반도체소자의 식각방법 및 이를 위한식각장치
JP3912993B2 (ja) * 2001-03-26 2007-05-09 株式会社荏原製作所 中性粒子ビーム処理装置
KR100412953B1 (ko) * 2001-11-26 2003-12-31 학교법인 성균관대학 중성빔을 이용한 식각장치

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100714898B1 (ko) * 2005-01-21 2007-05-04 삼성전자주식회사 중성빔을 이용한 기판 처리장치 및 처리방법
US7385183B2 (en) 2005-01-21 2008-06-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate processing apparatus using neutralized beam and method thereof
US7282702B2 (en) 2005-01-27 2007-10-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Ion neutralizer
US8715472B2 (en) 2005-03-07 2014-05-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate processing methods for reflectors
KR100714895B1 (ko) * 2005-03-15 2007-05-04 삼성전자주식회사 중성빔 발생용 반사체 및 이를 구비하는 기판 처리장치
US7446325B2 (en) 2005-03-15 2008-11-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Reflector for generating a neutral beam and substrate processing apparatus including the same
KR100722821B1 (ko) * 2005-03-22 2007-05-30 성균관대학교산학협력단 개선된 반사체를 구비한 중성빔 식각장치
US10692686B2 (en) 2016-10-21 2020-06-23 Jehara Corporation Surface treatment apparatus using plasma

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004036611A3 (en) 2004-06-24
AU2003269548A8 (en) 2004-05-04
AU2003269548A1 (en) 2004-05-04
KR100476903B1 (ko) 2005-03-17
WO2004036611A2 (en) 2004-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3655874B2 (ja) 中性粒子ビーム処理装置
US5904780A (en) Plasma processing apparatus
KR102364322B1 (ko) 에칭 방법
US5753066A (en) Plasma source for etching
KR101046335B1 (ko) 할로우 캐소드 플라즈마 발생방법 및 할로우 캐소드플라즈마를 이용한 대면적 기판 처리방법
US6290806B1 (en) Plasma reactor
KR102311575B1 (ko) 피처리체를 처리하는 방법
US7381943B2 (en) Neutral particle beam processing apparatus
KR970005035B1 (ko) 플라즈마발생방법 및 그 장치
KR100754370B1 (ko) 향상된 중성입자 플럭스를 갖는 중성입자빔 생성장치
US20240071785A1 (en) Semiconductor manufacturing apparatus
KR100476903B1 (ko) 중성입자 변환 효율이 향상된 중성입자 처리 장치
JP5280440B2 (ja) 高ニュートラル密度プラズマ注入を用いるコンフォーマルドーピング
WO2014024733A1 (ja) 多層膜をエッチングする方法、及びプラズマ処理装置
JP2010532919A5 (ko)
KR20060094409A (ko) 유도 결합 플라즈마 처리장치
JPH0936103A (ja) 半導体ウェハのエッチング及びレジスト除去のための方法並びに装置
JP5559505B2 (ja) プラズマ処理装置
KR102497755B1 (ko) 반도체 기판의 정전기 제거 장치
KR20000063075A (ko) 플라즈마 보강된 반도체 웨이퍼 처리 시스템에서의토포그라피에 의존한 차징 효과를 감소하기 위한 방법
KR20060116433A (ko) 다운스트림 방식의 플라즈마 처리를 위한 장치 및 방법
JP2022122437A (ja) 基板支持器、プラズマ処理システム及びプラズマエッチング方法
CN116997997A (zh) 蚀刻方法和蚀刻装置
JP2006286715A (ja) 表面処理装置
KR20090043863A (ko) 플라즈마 기판 처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130308

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140307

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150303

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160303

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200225

Year of fee payment: 16