KR0152242B1 - 다중 음극 전자빔 플라즈마 식각장치 - Google Patents

다중 음극 전자빔 플라즈마 식각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 음극 플라즈마 식각 장치(multi-cathode plasma etcher)에 관한 것으로, 본 발명의 다중 음극 플라즈마 전자빔 식각 장치는 진공 챔버와; 넓은 영역의 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버의 상부의 상단부에 설치된 복수개의 음극체와; 다량의 전자빔을 인출하기 위하여 가속-감속관 구조를 형성하며, 상기 음극체의 전방으로부터 순차적으로 배열되고, 각각에 차등 전압을 인가함으로써 정전렌즈역활을 하는 가속전극및 감속전극과; 상기 챔버의 상부를 진공배기하기 위한 제 1 진공배기 수단과; 상기 챔버의 하부의 상단부근의 측벽에 설치되어 있는 식각 가스 주입 수단과; 상기 챔버의 하부에 설치된 제 2 진공배기 수단과 상기 챔버의 하부에 설치된 피식각체 홀더로 이루어져, 여러개의 음극을 서로 일정한 간격을 두고 원형대칭적으로 배치함으로써 다량의 전자빔을 플라즈마 이온의 역가속에 의한 음극의 마모와 오염없이 인출할 수 있다. 또한, 반응실 내에 전체적으로 자기장이 없는 분위기에서 플라즈마를 생성시킴으로써 전자빔에 의한 플라즈마의 분포조절이 가능하다.

Description

다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치(Multi-Cathode Electron Beam Plasma Etcher)
제1도는 종래의 EBPE 식각 장비를 나타내는 단면도.
제2도는 본 발명의 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치를 나타내는 단면도.
제3도는 다중음극의 형상 및 배열상태를 개략적으로 나타내는 제2도의 A-A 선 단면도.
제4도는 가속 전극의 형상 및 배열상태를 개략적으로 나타내는 제2도의 B-B 선 단면도.
제5도는 감속 전극의 형상 및 배열상태를 개략적으로 나타내는 제2도의 C-C 선에 대한 사시도.
제6도는 집속렌즈의 개략적인 형상 및 배열상태를 나타내는 제2도의 D-D 선 단면도.
제7도는 영구자석의 개략적인 형상 및 배열상태를 나타내는 제2도의 E-E 선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 진공챔버 2 : 다중음극체
3 : 가속전극 4 : 감속전극
5, 6 : 전자빔관통용 홀 8 : 집속렌즈
9 : 식각가스 주입수단 10 : 영구자석
11 : 다중극 영구자석 12 : 플라즈마 진단수단
13 : 피식각체 홀더 14 : 제어 장치
15 : 진공펌프 시스템
본 발명은 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치(Multi-Cathode Beam Plasma Etcher)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 넓은 영역의 균일한 플라즈마를 발생시키기 위하여 여러 개의 음극을 원형모양으로 대칭적으로 배치하고 다량의 전자빔 인출을 위해서 고전압으로 인출하여 다시 감속시키는 가속-감속관의 구조를 사용하고 반응함내에서 자기장이 없는 분위기를 만들어 줌으로써 웨이퍼의 식각범위가 넓어짐에 따른 플라즈마의 밀도 및 온도분포의 균일성을 제어할 수 있는 고집적 반도체 웨이퍼 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정은 확대 도면에 의한 회로 패턴의 설계, 도면의 축소, 실리콘 웨이퍼상에 회로 패턴의 마스킹(스텝퍼 리소그라피 : 노광현상 장비, 알루미늄 필름), 건식 식각(회로의 凸 형식 식각), 코팅(적충 작업) 등을 거친다. 이 중 식각작업은 회로 패턴에 따른 이세선의 초정밀 식각작업에 해당한다. 예를 들면, 첨단의 64, 256 MDRAM의 최소 패턴폭은 0.25 ㎛ 수준이고, 식각 깊이는 1∼2 ㎛ 수준이 필요하다. 특히 실리콘 반도체는 고속성면에서 화합물 반도체에 다소 뒤지지만 접속도면에서는 훨씬 앞서기 때문에 초 LSI 제조기술에 많이 응용 발전되고 있다.
여기서 초정밀 식각 가공 기능을 하게 되는 플라즈마원 발생을 위하여 종래에는 다이오드 (2극 진공관식 발진) 방법을 사용하였으나, 플라즈마 밀도(플라즈마 전위 밀도)의 불균일성으로 인해 최근에는 DC(직류)식, RF(교류)식, 마이크로파 식, 및 전자빔 식 등 다양한 방법들이 강구되고 있는 데, 그 기본 원리는 플라즈마 발생 챔버 분위기내에서 일정한 식각용 기체, 예를 들면 SF6, Cl2등을 주입시킨 후, 전장에 의해 플라즈마 동력(plasma power)을 발생시키고, 자장에 의해 플라즈마 밀도를 제어하게 되는데, (경우에 따라 외부자장형식) 우선, 전자 빔 (경우에 따라 DC 또는 마이크로 파(Micro Wave), 헬리콘 파(Helicon Wave) 등을 사용함)에 의해 식각용 기체를 플라즈마 상태(전리 기체화)로 변화시키고, 이 중 활성화된 이온(+극)에 대해 기체 압력을 조절하면서, 실리콘 웨이퍼에 상대적 전위(-극)를 걸어주면, 이온 입자가 가속충돌됨으로써, 입자의 운동에너지가 물리화학적 반응에 의해 급격히 열에너지로 변화됨으로써 소정의 패턴에 따라 표면 식각작용을 하게 된다.
상기의 플라즈마 발생방식과 그의 문제점을 살펴 보면 다음과 같다.
1. 다이오드 방식
전통적인 방식(2 극 진공관 발진전원)으로서, SF6, Cl2등의 가스에 대해 고전압전장을 형성하고 물리화학적 반응에 따라 플라즈마 상태(중성 전리 기체)로 변화시키는 방법이다. 그러나, 고전압 제어가 곤란하여 각 소자의 손상이 생기고 고압의 가스압력이 필요함으로 미세 패턴 가공용에는 곤란한 문제점이었다.
2. 마이크로파 방식
1) MERI(magnetic enchanced reactive ion etching)
초진공의 청정한 정자장(靜磁場)상태에서 플라즈마용 원료 가스를 주입하고 전압제어에 의해 마이크로파를 방사하여 플라즈마 상태로 만드는 방식으로서 실제 이온 에너지가 낮은 문제점이었다.
2) ECR(Electron cyctron resonance)
주로 일본 장비에 채택되는 방식으로서 초단파 마이크로 파 영역(2.4 GHz)의 저압하에서도 고밀도의 플라즈마 생성이 가능하지만, 밀폐된 가장중이므로 웨이퍼 표면전위가 불균일하게 되는 문제가 생기며 대용량용 큰 영역의 가공(웨이퍼 직경 10″이상)에는 곤란한 문제점이 있었다.
3. RF(Radio Frequency) 방식
1) H-W(Helicon Wave)
주로 미국 장비에서 채택되는 방식이며, 정자장(靜磁場)가운데 수십 MHz 의 영역에서 고주파의 방전운동과 여기(기체의 고에너지화) 코일의 자장운동의 제어에 의해 고유한 파형(wave mode)에 따른 플라즈마를 발생하게 되는 데 ECR 방식에 비해 웨이퍼 표면 전위가 균일하고 플라즈마 밀도도 높은 점이 유리하다. 그러나, 대용량 예를 들면 64, 256 MDRAM 용 12″, 14″웨이퍼의 가공에는 플라즈마 밀도가 불균일해지는 문제점이 있었다.
2) TCP(Transformer Coupled Plasma)
정자장(靜磁場)은 없고, 시변(時變)자장만 존재하는 유도장(induction field)으로서 여기작용을 하는 과선형의 안테나 범위에 따라 큰 영역의 플라즈마를 발생시킬 수 있으나, 역시 중심으로부터 멀어질수록 밀도가 감소해지는 경향이 있었다.
다시 말하면, 종래는 ECR, H-W, TCP 방식등이 주류를 이루어 왔으나, ECR 방식의 경우 플라즈마 발생은 저가스 압력에서 고밀도 플라즈마 생성이 가능하나, 자장중이므로 균일한 성질의 대직경 플라즈마를 만드는 것이 힘들며, H-W 방식의 경우에는 ECR 장치의 단점을 보완하기 위한 대체 방식으로서 헬리콘 파의 플라즈마 원은 하전 입자들의 에너지 분포(이온 에너지)가 균일 할 뿐만 아니라 제어 조건이 용이하고 ECR 장치의 동작 주파수인 2.45 GHz 보다 낮은 주파수영역을 이용하며, 낮은 자장에서도 높은 전자밀도를 얻을 수 있어 비용도 줄 일 수 있는 등 여러 잇점이 있으나, 대용량용의 실리콘 웨이퍼(10″이상)상에서 균일한 전자밀도를 확보하는 데는 한계점이 있는 것으로 지적되고 있다.
또한, TCP 방식은 외부자장이 없이 와선형(渦線形)의 안테나를 사용함으로써, 자기장에 의한 전자밀도를 효과적으로 확보할 수 있으나, 웨이퍼 직경이 커질수록 역시 밀도분포가 약해지는 경향이 있었다. 즉 종래의 방식은 발생된 플라즈마 분위기내에서 식각하는 방법으로서, 주로 ECR, H-W, TCP 방식등에 의해 16, 32 MDRAM용으로서, 6″, 8″웨이퍼 가공용으로 사용되어 왔으나, 대체적으로 중앙부분에 전자밀도가 집중되는 경향이 크며, 반경이 커질수록 표면전위차가 커지므로 불균일한 식각 가공이 되어 생산성과 효율성이 다소 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대구경의 비자기화된 플라즈마를 제조하고, 또한 비교적 낮은 가스압과 자기장의 없는 상태에서 웨이퍼를 식각하고자 하는 시도가 행해지고 있다.
이러한 시도의 하나로서 향후 실용화 예정인 64, 256 MDRAM 용 12″실리콘 웨이퍼의 식각장치에 사용할 목적으로 EBPE 식각 장치가 시험적으로 제안되고 있다.
이를 개략적으로 설명하면 EBPE 식각 장치는, 제1도에 도시된 바와 같이, 3 개의 구획, 즉 방전 플라즈마 구역(21), 전자 가속 구역(22), 및 반응실(23)로 구성되어 있다. 고온 음극(24)은 LaB6필라민트이고, 알곤 가스가 방전 영역(21)에 공급되며, 전자 빔과 플라즈마가 진공 챔버의 내벽으로 확산되는 것을 막기 위하여 약 450 G의 축방향 자장이 가해진다. 이 장치에서 30 A 이상의 전자 빔이 전극(S2)의 오리피스(4)를 통하여 일정하게 인출될 수 있다. 이는 반응실(23)에서 생성되는 이온들이 후방의 가속영역(22)으로 확산되기 때문이다. 전자 빔이 반응가스 원자의 최대 전자 충돌 이온화 단면적에 해당하는 에너지로 설정될 수 있기 때문에, 고밀도 플라즈마가 반응실(23)에서 생성될 수 있다. 또한 이 장치는 반응실내의 빔 전류, 에너지 및 가스압을 독립적으로 제어할 수 있는 특징이 있다. 이 특징은 식각공정에 대한 플라즈마 파라매터들을 최적화하는 데 편리하다. 반응실(23)에서 전자 빔은 큰 플라즈마 용적을 발생시키기 위하여 널리 분산 되어야 한다. 가속 전극에 설치된 코일 2에 대해 반대전극을 갖는 역 자장코일에 의해 발생된 자장은 전자 빔을 자력의 확산 라인(deverging lines)을 따라서 분산시킨다.
반응실(23)의 중앙에서, 영구자석(25)은 빔 전자들을 효과적으로 분산시킨다. 이 영구자석(25)은 도너츠 형상으로 그의 외측면은 N 극이고, 그의 내측면은 S 극이며 스테인레스 강으로 덮여 있다. 다극 자석 조립체가 또한 전자들과 이온들이 진공 챔버의 내벽으로 확산하는 것을 막기 위하여 반응실(23)에 설치되어 있다. 그래서, 대직경의 균일한 농후한 플라즈마가 일정하게 발생될 수 있다.
그러나, 종래의 EBPF 장치는 대용량용의 실리콘 웨이퍼(10″이상)상에서 균일한 전자밀도를 확보하는 데는 한계점이 있고, 반응실(23)에서 생성되는 이온들이 후방의 가속영역(22)으로 확산됨으로 그 이온들이 음극(24)과 반응하여 음극이 마모되어 음극의 수명을 단축시키며 또한 음극과 이온과의 반응에 의한 반응생성물이 음극 및 웨이퍼표면에 부착되어 오염을 일으킬 가능성이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 대용량용의 실리콘 웨이퍼상에 균일한 플라즈마의 밀도를 확보할 수 있고, 온도분포를 용이하게 제어할 수 있으며, 식각가스의 이온들의 음극과 반응을 배제하여 웨이퍼표면에 부착되는 오염을 방지할 수 있는 다중 음극 플라즈마 식각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로서, 플라즈마 식각 장치에 있어서, 넓은 영역의 균일한 플라즈마를 발생시키기 위하여 여러 개의 음극을 원형 모양으로 대칭적으로 배치하고 다량의 전자 빔 인출을 위하여 가속-감속관의 구조를 사용하였으며, 반응함내에 자기장이 없는 분위기를 형성하여, 실리콘 웨이퍼상에 플라즈마 밀도 및 온도 분포를 제어할 수 있도록 함으로써 균일한 플라즈마 밀도 및 온도를 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 제2도 내지 제6도에 의거하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 플라즈마 식각 장치의 일 실시예의 개략도이다.
본 실시예의 플라즈마 식각 장치는 다중음극 영역(I), 전자 가속-감속 영역(II), 반응함 영역(III)의 3 구획으로 구성된다. 제2도에서 각 부분의 설명은 다음과 같다.
(1)은 진공챔버이며, 상판, 하판 및 원통형 측판으로 이루어진다. 진공챔버 (1)의 상판에는 다수 개의 전자빔 발생용 음극체(2)가 원형 대칭적으로 설치되며, 음극을 가열하여 전자를 발생시키는 열음극으로 비교적 저온에서 열 전자방출이 우수한 LaB6재료로 되어 있다. 음극체(2)의 배열구조는 제3도에 도시된 바와 같이 여러 개의 음극이 중앙의 음극을 중심으로 하여 동심원을 형성하도록 원형 대칭적으로 배열되어 있다. 여기서, 복수의 음극은 각각 동일한 구조로 되어 있다.
진공챔버(1)내의 상부에는 음극체(2)로부터 순차적으로 각각 가속 전극(3)과 감속 전극(4)이 설치되어 있으며, 가속전그(3)은 제4도에 도시된 바와 같이 플레이트 형상으로 음극체(2)에 대응하는 위치에 전자빔 관통용 홀(5)이 형성되어 있다. 감속전극(4)은 제5도에 도시된 바와 같이 플레이트 형상으로 가속전극(3)과 유사하게 음극체(2)에 대응하는 위치에 전자빔 관통용 홀(6)이 형성되어 있으며 전자빔 관통용 홀(6)의 둘레에는 아래방향으로 형성된 원통형상의 돌기부(7)를 구비하고 있다. 이 돌기부(7)는 전자빔 관통용 홀(6)의 외곽으로부터 반경이 점진적으로 축소되도록 형성되어 있다. 가속 전극(3)과 감속 전극(4)의 배치는 각각 음극체(2)에 대응하여 형성된 중앙에 중심 전자빔 관통용 홀을 중심으로 둘레의 전자빔 관통용 홀들이 동심원을 형성하도록 원형 대칭적으로 배치되고, 각각 음극제(2)에 대응하는 위치에 전자빔 관통용 홀(5, 6)이 형성됨으로써 음극체(2)에서 발생한 전자빔이 각각의 가속 전극 및 감속 전극(3, 4)을 통과할 수 있게 된다.
가속전극(3) 및 감속전극(4)은 가속 전극(3)중간에, 또 감속 전극(4)중간에 정전렌즈가 넣어져 전자빔의 수송역활도 겸하고 있다. 다시 말하면, 가속전극(3)의 각각의 극판과 감속전극(4)의 각각의 극판에 차등 전압을 인가함으로써, 가속전극(3)과 감속전극(4)가 전자빔을 집속하는 역할을 하는 정전렌즈를 형성하게 된다. 가속전극(3)에는 음극체(2)에 비해 높은 전압을 걸어주고, 감속 전극(4)에는 가속전극(3)에 비해 낮은 전압을 걸어준다.
감속 전극(4)의 전자빔 관통용 홀(6)은 원통형 돌기부(7)가 아래방향으로 향하도록 형성되어 있음으로 본 실시예에서는 반응함에서 형성된 플라즈마중의 이온이 역가속되어서 음극체(2)에 도달하지 못하게 함으로써 역가속된 이온이 음극체(2)에 부딪쳐 손상되는 것을 방지함과 동시에 반응생성물의 생성을 줄여 식각공정후 웨이퍼표면에 오염을 일으키지 못하게 하는 역할을 하는 것이 본 실시예의 특징중의 하나이다.
진공챔버(1)내의 감속전극(4)의 아래에는 집속렌즈(8)가 형성되어 있으며 (제2도), 집속 렌즈(8)은 제6도에 도시된 바와 같이 솔레노이드(solenoid) 자장렌즈의 구조를 이루고, 솔레노이드 자장렌즈와 그의 주위에 형성된 철 자극체(iron pole piece)로 구성되어 있다. 집속 렌즈(8)의 배치는 음극체(2)의 배열위치와 대응하는 위치에 전자빔 관통용 홀을 형성하도록 정렬되어 있다. 집속 렌즈(8)에 의하여 전자빔을 집속, 발산하게 함으로써 전자빔의 분포를 조절하며, 집속 렌즈(8)의 전자빔 관통용 홀의 내부로 각각의 전자빔을 통과시킨다.
진공챔버(1)내의 집속렌즈(8)의 아래의 측벽에는 식각 가스 주입수단(9)이 설치되어 있으며, 플라즈마의 밀도 및 식각 가스의 압력 등을 조절할 수 있다.
(10)은 도우넛형의 영구자석으로 주입수단(9)아래에 설치되어 있으며, 그의 외측면은 N 극이고, 그의 내측면은 S 극이 되도록 이루어져 있다. 영구자석(10)에 의하여 전자빔을 분산 회전시킴으로써 플라즈마의 밀도를 균일하게 만들어 준다.
(11)은 다중극 영구자석으로 진공챔버(1)하부 외측면둘레에 설치되어 반응함에서 생성된 플라즈마가 반응함의 내벽으로 확산되어 없어지는 것을 막아주는 역할을 한다.
(12)는 플라즈마 진단 수단으로 제2도에 도시된 바와 같이 피식각체 홀더(13)의 전방에 설치되어 있으며, 플라즈마의 밀도 및 전자온도분포를 측정하고 이 결과를 피이드 백(feed back)시켜서 제어 장치(14)에 의하여 각각 음극(2), 가속 전극(3), 감속 전극(4), 접속 렌즈(8)및 식각 가스 주입수단(9)의 동작점을 조절하게 된다.
(13)은 피식각제, 예를 들면 웨이퍼등의 홀더로서 이 위에 식각하고자 하는 웨이퍼가 놓이며 식각정도를 조절하기 위하여 전압이 걸리게 된다.
(15)는 진공을 형성하기 위한 각종 진공 펌프 시스템으로서, (I), (II) 영역과 (III) 영역사이에 차등 진공을 형성한다.
이상과 같이 구성된 본 실시예의 식각 장치는 하기와 같이 작동한다.
우선, 음극제(2)를 높은 온도, 예를 들면 1400∼2000 K 정도로 가열하여 음극에서 전자빔을 발생할 수 있도록 한다. 그리고, 가속 전극(3)에 음극체(2)보다 높은 전압, 예를 들면 7000 V 이상의 전압을 걸어주면 전자빔이 인출되게 된다. 방전기체상태와 전자와의 이온화상태에서 최적의 이온화 반응율을 갖는 전자의 에너지는 50∼500 eV(전자 볼트)이지만, 이 정도의 에너지로 전자를 인출하면 공간 전하 제한 효과로 인하여 전자빔 전류는 아주 적은 양으로 제한된다. 이를 해결하기 위하여 본 실시예에서는 가속전극(3)에 고전압(7000 V 이상)을 걸어서 높은 에너지의 대 전류의 전자빔을 인출한 뒤 감속전극(4)에서 전자빔의 에너지를 최적의 이온화 반응률을 갖는 전자의 에너지(50∼500 eV)로 낮춘다. 또한 감속전극(4)의 구조로 인하여 반응함에서 발생한 식각플라즈마 중의 식각이온이 역가속되어 음극고에 충돌되는 것을 막을 수 있다. 종래의 EBPE 에서는 Ar 플라즈마 칼럼을 형성시켜서 대전류의 전자빔을 생성시켰다. 그러므로 Ar 이온이나 반응함에서 발생한 식각이온들이 역가속되어서 음극에 부딪히게 되고 이로 인한 음극의 마모와 음극의 수명단축의 문제가 발생한다. 본 발명의 MCEBPE에서는 가속-감속관의 구조를 사용함으로써 이 문제를 해결하였다.
이렇게 해서 나온 저에너지 대전류의 전자빔을 집속렌즈(8)를 사용해서 빔을 집속,발산시키게 된다. 집속렌즈(8)의 세기를 조절함으로써 전자빔이 퍼지는 정도와 전자빔의 분포를 제어할 수 있게 하였다. 집속렌즈(8)는 솔레노이드 자장렌즈와 그의 주위에 형성된 철 자극체로 구성됨으로써, 집속렌즈(8)에서 발생한 자기장이 반응함에 까지 영향을 미치지 못하도록 하였다. 그리고, 도우넛 형상의 영구자적(10)을 사용해서 전자빔을 분산,회전시킴으로써 좀 더 균일한 전류 및 플라즈마 분포를 가지도록 했다. 이런 형상의 영구자석(10)의 자기장은 국부적으로만 형성되므로 반응함 전체에는 영향을 미치지 않는다.
한편, 식각 가스 주입 수단(9)에서 공급된 식각가스와 집속렌즈(8)및 영구자석(10)을 통해서 나온 전자빔이 방전을 일으켜 식각 플라즈마를 형성하게 되고, 이 식각 플라즈마 역시 영구자석(10)에 의해 분산,회전함으로써 고른 밀도분포를 갖는다. 이렇게 발생한 식각 플라즈마는 반응함 아래쪽으로 확산되면서 웨이퍼를 식각하게 된다. 또한, 피식각체 홀더(13)에 약간의 전압을 걸어줌으로써, 식각특성을 제어하게 된다.
식각 플라즈마가 아래쪽으로만 확산되고 반경방향으로는 확산되지 못하도록 다중극 영구자석(11)을 반응함 벽면에부착한다. 역시 다중극 영구자석(11)에 의한 자기장은 국부적으로만 형성되므로 반응함 전체에는 영향을 주지 못한다.
식각 플라즈마의 특성을 피이드백하여 제어하기 위한 플라즈마 진단장치(12)를 사용해서 식각 플라즈마의 특성을 피이드 백하여 제어 장치(14)에 의하여 음극체(2), 가속전극(3), 감속전극(4), 집속렌즈(8) 및 식각 가스 주입수단(9)의 모든 변수를 자동으로 조절한다.
진공펌프 시스템(15)을 이용해서 I, II영역과 III영역의 진공상태를 유지한다. I, II영역과 III영역은 각각 ∼0.01 mtorr, ∼1 mtorr의 차등진공을 유지하게 된다. 이 때 가속, 감속 전극(2, 3)이 오리피스 역할을 하게 되어 차등진공이 이루어진다.
본 발명에 따른 다중음극 전자빔 플라즈마 식각장치는 여러개의 음극을 서로 일정한 간격을 두고 원행대칭적으로 배치함으로써 넓은 영역의 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 가속-감속관의 구조를 사용함으로써 다량의 전자빔을 플라즈마 이온의 역가속에 의한 음극의 마모와 오염없이 인출할 수 있다. 또한, 반응실 내에 전체적으로 자기장이 없는 분위기에서 플라즈마를 생성시킴으로써 전자빔에 의한 플라즈마의 분포조절이 가능하다.

Claims (15)

  1. 진공 챔버와; 넓은 영역의 플라즈마를 발생시키기 위하여 상기 챔버의 상부의 상단부에 설치된 전자빔을 발생시키는 복수개의 음극체와; 다량의 전자빔을 인출하기 위하여 가속- 감속관 구조를 형성하며, 상기 음극체의 전방으로부터 순차적으로 배열되고, 각각에 차등 전압을 인가함으로써 정전렌즈 역할을 하는 가속전극 및 감속전극과; 상기 챔버의 상부를 진공배기하기 위한 제 1 진공배기 수단과; 상기 챔버의 하부의 상단부근의 측벽에 설치되어 있는 식각 가스 주입 수단과; 상기 챔버의 하부에 설치된 제 2 진공배기 수단과 상기 챔버의 하부에 설치된 피식각체 홀더로 이루어진 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  2. 제1항에 있어서, 전자빔의 퍼짐정도와 분포를 제어하기 위하여 상기 감속전극과 상기 식각 가스 주입 수단사이의 상기 챔버의 내부에 집속수단을 추가로 포함하여, 전자빔을 접속하고나서 발산시키는 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전자빔을 분산 회전시켜 플라즈마의 밀도를 균일하게 하기 위하여 상기 식각 가스 주입 수단과 상기 피식각체 홀더사이의 상기 챔버의 내부에 도우넛 형상의 영구자석을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 챔버의 하부인 반응함에서 발생되는 플라즈마가 상기 반응함의 내벽쪽으로 확산하는 것을 방지하기 위하여 상기 반응함의 외측벽둘레에 설치된 다중극 영구자석을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 챔버의 하부인 반응함에서 발생되는 플라즈마가 상기 반응함의 내벽쪽으로 확산하는 것을 방지하기 위하여 상기 반응함의 외측벽둘레에 설치된 다중극 영구자석을 추가로 포함하는 것을 특징으로하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식작 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 피식각체 홀더 전방에 설치되어 플라즈마의 밀도및 전자온도분포를 측정하는 플라즈마 진단 장치와, 그 측정결과를 피이드 백하여 사익 복수 개의 음극체, 가속전극, 감속전극및 식각 가스 주입 수단을 각각 제어하는 제어수단을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 피식각체 홀더 전방에 설치되어 플라즈마의 밀도및 전자온도분포를 측정하는 플라즈마 진단 장치와, 그 측정결과를 피이드 백하여 상기 복수개의 음극체, 가속전극, 감속전극, 식각 가스 주입 수단및 집속수단을 각각 제어하는 제어수단을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  8. 제2항에 있어서, 상기 집속수단은 집속렌즈로서 가운데에 솔레노이드 자장렌즈와 그의 둘레에 철 자극체로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 집속수단은 집속렌즈로서 가운데에 솔레노이드 자장렌즈와 그의 둘레에 철 자극체로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 집속수단은 집속렌즈로서 가운데에 솔레노이드 자장렌즈와 그의 둘레에 철 자극체로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  11. 제5항에 있어서, 상기 집속수단은 집속렌즈로서 가운데에 솔레노이드 자장렌즈와 그의 둘레에 철 자극체로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  12. 제6항에 있어서, 상기 집속수단은 집속렌즈로서 가운데에 솔레노이드 자장렌즈와 그의 둘레에 철 자극체로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 집속수단은 집속렌즈로서 가운데에 솔레노이드 자장렌즈와 그의 둘레에 철 자극체로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 감속전극은 상기의 음극 배열위치에 대응하는 위치에 전자빔관통홀이 형성되고 상기 관통홀은 상기 진공챔버의 하부쪽으로 향하여 원통상의 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
  15. 제3항에 있어서, 상기 감속전극은 상기의 음극 배열위치에 대응하는 위치에 전자빔관통홀이 형성되고 상기 과통홀은 상기 진공챔버의 하부쪽으로 향하여 원통상의 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 다중음극 전자빔 플라즈마 식각 장치.
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