KR20050062682A - 전자빔 큐어링 장비 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 다른 주파수를 인가하여 균일한 플라즈마를 발생시키고, 고밀도의 대면적 플라즈마를 생성함으로써 웨이퍼에 전자를 도핑시키는 전자빔 큐어링 장비를 개시한다.
본 발명은 공정 가스를 공급하기 위한 가스 노즐이 저면에 설치되고 상면에는 서로 다른 주파수의 전원을 공급받기 위한 제 1 및 제 2 안테나 코일이 설치되어 챔버의 상부에 위치하는 탑(Top) 및 인슐레이터를 사이에 두고 상기 챔버의 하부에 설치되는 그리드를 구비하며 상부를 이루는 플라즈마 발생실; 상기 플라즈마 발생실의 하부를 이루며, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지를 구비하는 반응실; 상기 반응실 하부에 연통되어 상기 플라즈마 반응실과 상기 반응실의 내부압을 상압으로 유지시키는 진공 펌핑 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 안테나 코일에 서로 다른 주파수 전원을 공급하는 제 1 및 제 2 파워 서플라이, 상기 그리드에 저전압을 제공하는 저전압 파워 서플라이, 및 상기 웨이퍼 스테이지 상에 안착되는 웨이퍼에 상기 제 1 및 제 2 안테나에 공급되는 주파수와 상이한 펄스를 공급하는 펄스 파워 서플라이를 포함하는 파워 공급 수단;을 구비함으로써 상기 플라즈마 발생실에서 발생된 플라즈마가 상기 반응실로 이동하여 상기 웨이퍼로 도핑되어 포토레지스트 큐어링을 수행함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전자빔 큐어링 장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 주파수를 인가하여 균일한 플라즈마를 발생시키고, 고밀도의 대면적 플라즈마를 생성함으로써 웨이퍼에 전자를 도핑시키는 전자빔 큐어링 장비에 관한 것이다.
현재 0.117㎛ 이하 공정 기술이 적용되는 반도체 디바이스를 제조하기 위하여 ArF(193nm)를 포함한 딥 UV 포토레지스트(Deep UV Photoresist)를 이용한 포토 마스크 공정이 적용된다.
그러나, 종래의 딥 UV 포토레지스트를 이용한 포토 마스크 공정은 과도한 포토레지스트 플로우(Flow)와 선폭의 축소가 발생한다. 그러므로, 그에 따라서 건식식각 공정에서 라인 스트라이에이션(Line striation)이 발생하여 선폭의 균일성이 급격히 저하되고, 포토레지스트의 선택비가 저하되는 문제점이 발생한다.
상기한 문제점을 해소하기 위하여 전자빔 큐어링 장비를 이용하여 딥(Deep) UV 포토레지스트에 전자빔을 도핑(Doping)한다.
전자빔 도핑을 위한 종래의 전자빔 큐어링 장비는 도 1과 같다.
도 1에서, 챔버(10)는 상부와 하부에 구성되는 플라즈마 발생실(5)과 반응실(7)로 구분되고, 플라즈마 발생실(5)은 상부에 캐소드(12)가 구성되고 하부에 애노드 그리드(14)가 구성된다. 캐소드(12)에는 고전압 파워 서플라이(16)가 연결되어서 고전압이 제공되고, 애노드 그리드(14)에는 저전압 파워 서플라이(18)가 연결되어서 저전압을 제공한다.
그리고, 캐소드(12)와 애노드 그리드(14) 사이는 인슐레이터(13)로 절연된다.
상기한 바와 같이 플라즈마 발생실(5)이 구성되어, 금속으로 이루어진 캐소드(12)와 애노드 그리드(14)에 직류 전압을 제공함에 따라서 플라즈마가 발생되고, 이로 인하여 발생된 전자들은 애노드 그리드(14)를 통하여 반응실(7)로 추출된다.
반응실(7)의 내부는 척(20) 상에 웨이퍼(24)가 안착되며, 웨이퍼(24)는 애노드 그리드(14) 하부에 배치된다. 그리고, 하부 일단에 분자증착 펌핑을 수행하는 고진공펌프(26)가 밸브(28)를 통하여 배관으로 연결되며, 고진공펌프(26)에는 기계적 펌핑을 수행하는 드라이펌프(30)가 연결된다.
상기한 바와 같이 구성됨으로써 종래의 전자빔 큐어링 장비는 웨이퍼(24)에 전자빔을 도핑한다.
그러나, 상술한 종래의 전자빔 큐어링 장비는 저압 상태에서 발생하는 플라즈마를 이용하기 때문에 진공 환경을 만들기 위하여 소요되는 비용이 많이 발생하고, 공정이 진공 챔버에 대한 의존도가 높다는 단점이 있다.
또한, 종래의 전자빔 큐어링 장비는 금속 성분의 애노드 그리드와 캐소드가 집적 플라즈마에 노출되기 때문에 파티클 발생의 문제점이 있으며, 최근 채용되는 300mm 이상의 웨이퍼 프로세스를 위해서는 보다 안정적인 대면적 플라즈마 소스가 필요한 설정이다.
본 발명의 목적은 딥 UV 포토레지스트를 이용한 포토 마스크 공정과 그 이후 수행되는 건식 식각에서 발생될 수 있는 문제점을 해결하기 위한 전처리 공정으로 서로 다른 주파수로 플라즈마를 발생시켜서 전자빔 도핑을 상압 상태에서 진행가능케 하고, 챔버에 대한 의존성을 저하시킴에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전자빔 큐어링 장치에서 전자빔을 추출하는 과정에서 파티클의 발생을 방지하여 파티클이 공정에 영향을 미치는 것을 줄임에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 300mm 이상의 웨이퍼 프로세스를 전자빔 큐어링 장치에서 수행하기 위하여 안정적인 대면적 플라즈마 소스가 형성되도록 함에 있다.
본 발명에 따른 전자빔 큐어링 장치는, 공정 가스를 공급하기 위한 가스 노즐이 저면에 설치되고 상면에는 서로 다른 주파수의 전원을 공급받기 위한 제 1 및 제 2 안테나 코일이 설치되어 챔버의 상부에 위치하는 탑(Top) 및 인슐레이터를 사이에 두고 상기 챔버의 하부에 설치되는 그리드를 구비하며 상부를 이루는 플라즈마 발생실; 상기 플라즈마 발생실의 하부를 이루며, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지를 구비하는 반응실; 상기 반응실 하부에 연통되어 상기 플라즈마 반응실과 상기 반응실의 내부압을 상압으로 유지시키는 진공 펌핑 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 안테나 코일에 서로 다른 주파수 전원을 공급하는 제 1 및 제 2 파워 서플라이, 상기 그리드에 저전압을 제공하는 저전압 파워 서플라이, 및 상기 웨이퍼 스테이지 상에 안착되는 웨이퍼에 상기 제 1 및 제 2 안테나에 공급되는 주파수와 상이한 펄스를 공급하는 펄스 파워 서플라이를 포함하는 파워 공급 수단;을 구비함으로써 상기 플라즈마 발생실에서 발생된 플라즈마가 상기 반응실로 이동하여 상기 웨이퍼로 도핑되어 포토레지스트 큐어링을 수행함을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제 1 파워서플라이는 27.12MHz(±3)의 주파수 전원을 공급하고, 상기 제 2 파워서플라이는 12.56MHz(±3)의 주파수 전원을 공급함이 바람직하다.
그리고, 상기 저전압 파워 서플라이는 전위를 조절가능 한 것으로써 전자빔의 양과 세기를 조절하여 포토레지스트에 입사되는 도즈 깊이를 가변하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 그리드는 실리콘(Si) 또는 탄탈륨(Ta) 중 어느 하나가 재질로 이용됨이 바람직하다.
또한, 상기 펄스 파워 서플라이는 웨이퍼에 70kHz 내지 130KHz의 펄스를 인가함이 바람직하다.
또한, 상기 반응실의 챔버 측벽에 마그네틱 코일을 더 설치하고, 상기 마그네틱 코일에 전류를 공급함으로써 전자들을 웨이퍼로 집속시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 전자빔 큐어링 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 전자빔 큐어링 장치는 서로 다른 주파수 즉 듀얼(Dual) 주파수를 안테나 코일에 인가하는 MEICP(Magnetically Enhanced Inductively Coupled Plasma) 구성을 갖는다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전자빔 큐어링 장비는 상부와 하부로 구분되는 플라즈마 발생실(35)과 반응실(37)을 구비한다.
플라즈마 발생실(35)은 챔버 내부의 상측에 위치한 탑(Top)(40)의 하부에 가스 노즐(42)이 설치되어 공정 가스를 하부로 분사하도록 구성되며, 공정 가스로써 헬륨(H2), 아르곤(Ar), 산화질소(N2O), 공기 등이 이용될 수 있다. 그리고, 탑(40) 상부에는 안테나 코일들(44)이 구성된다. 안테나 코일들(44, 46)에는 서로 다른 주파수(13.56MHz, 27.12MHz)의 전원을 공급하는 파워 서플라이(48, 50)가 연결된다.
상기에 있어서, 안테나 코일들(44, 46)에 서로 다른 주파수를 갖는 전원이 공급됨에 따라서 공정 가스는 여기되어 플라즈마 상태로 변환된다. 이때 플라즈마는 단위 면적 당 전자의 밀도가 높고 균일한 상태로 발생된다.
그리고, 플라즈마 발생실(35)의 하부에는 반응실(37)이 구성되며, 플라즈마 발생실(35)과 반응실(37)은 그리드(58)에 의하여 구분된다. 그리드(58)는 저전압 파워서플라이(60)에 의하여 저압이 바이어스되고, 그리드(58)와 플라즈마 발생실(35)을 이루는 챔버 사이에는 인슐레이터(56)가 설치된다.
여기에서 저전압 파워 서플라이(60)는 전자들의 에너지 조절 즉 포토레지스트에 입사되는 도즈 깊이를 결정하기 위하여 전위를 외부에서 조절할 수 있도록 설정됨이 바람직하다. 그러므로 저전압 파워 서플라이(60)의 전위를 조절함으로써 전자빔의 양과 세기를 조절할 수 있다.
그리고, 상기 그리드(58)는 플라즈마에 존재하는 전자를 추출하는 역할을 하며, 금속성 재질이 아닌 실리콘(Si) 또는 탄탈륨(Ta) 재질을 이용한다. 여기에서 그리드(58)는 금속성 재질이 아니므로 파티클이 발생되지 않는다.
플라즈마 발생실(35)에서 생성된 플라즈마 가스는 상기한 바와 같이 그리드(58)의 도움으로 반응실(37)로 이동되며, 반응실(37)은 내부에 스테이지(62)가 구성되고, 스테이지(62) 상부에는 웨이퍼(64)가 로딩되며, 웨이퍼(64)를 로딩하기 위한 구동부(66)가 스테이지(62) 하부에 구성된다. 그리고, 스테이지(62)에는 펄스 파워 서플라이(68)가 전기적으로 연결되어 상부의 웨이퍼(64)에 100KHz의 펄스를 인가하도록 구성된다. 펄스 파워 서플라이(68)는 안정적인 대면적 플라즈마를 발생시키기 위한 것이다.
상기한 바에서 그리드(58)와 웨이퍼(64) 간의 간격은 수 ㎝ 정도로 설정됨이 바람직하다.
그리고, 반응실(37)의 하부에는 진공펌프(72)가 밸브(70)를 통하여 챔버에 연결되도록 구성되며, 진공펌프(72)는 챔버 내부를 상압으로 유지시킨다.
또한, 반응실(37)의 챔버의 측벽에는 마그네틱 코일(74)이 설치된다. 마그네틱 코일(74)의 챔버의 벽체 내부에 설치됨이 바람직하며, 전류 소스(76)가 마그네틱 코일(74)에 전류를 공급하기 위하여 구성된다. 이에 따라서 마그네틱 코일(74)에 전류가 공급되면, 반응실(37)로 이동한 전자는 포커싱되어서 웨이퍼(64) 전면으로 집속된다. 즉 마그네틱 코일(74)은 마그네틱 렌즈의 역할을 하여 전자의 밀도를 증가시킨다.
상술한 바와 같이 구성됨으로써, 본 발명에 따른 전자빔 큐어링 장비는 플라즈마 발생실(35)에서 플라즈마를 발생시켜서 반응실(37)에 로딩된 웨이퍼(64)의 표면의 포토레지스트에 전자빔을 도핑하여 전자빔 큐어링을 실시한다.
구체적으로, 전자빔 큐어링 장비는 상압으로 설정된 환경에서 안테나 코일(44, 46)에 인가되는 서로 다른 주파수의 고전압이 인가됨에 따라서 플라즈마를 발생시킨다. 그리고, 발생된 플라즈마는 저전압 파워서플라이(60)에 의하여 저전압이 인가되는 그리드(58)를 통과하여 반응실(37)로 이동되며, 반응실(37)로 이동된 전자는 마그네틱 코일(74)에 흐르는 전류에 의하여 형성되는 자기장에 영향을 받아서 웨이퍼 전면으로 포커싱되고, 전자는 웨이퍼(64)에 100KHz 펄스가 인가됨에 따라서 웨이퍼(64) 전면에 걸쳐서 고르게 도핑된다. 결국 웨이퍼(64) 상의 포토레지스트가 전자빔에 의하여 큐어링된다.
이때, 전자빔의 양과 세기는 저전압 파워 서플라이(60)에 의하여 조절되는 전위에 따라서 제어될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자빔 큐어링 장비는 상압 환경에서 공정이 진행되므로 저압을 생성하기 위하여 소요되는 비용 발생이 불필요하며, 또한 그 만큼 진공 챔버에 대한 의존도가 저하된다.
또한, 본 발명에서 비금속성 재질의 그리드를 사용함에 따라서 원천적으로 금속성 파티클의 발생이 방지된다.
또한, 본 발명은 서로 다른 주파수(듀얼 주파수)를 이용하여 플라즈마를 발생시킴으로써 고밀도의 플라즈마 발생이 가능하며, 마그네틱 코일(64)과 펄스 파워 서릎라이(68)를 채용함으로써 대면적의 웨이퍼에 대하여 고르게 도핑을 실현할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 전자빔 도핑을 상압 상태에서 진행가능케 하고, 챔버에 대한 의존성이 개선되는 효과가 있으며, 전극에 의한 파티클 발생이 방지됨으로써 그에 의한 영향을 방지할 수 있다. 또한, 300mm 이상의 웨이퍼 프로세스를 적용하기 위한 안정적인 대면적 플라즈마를 얻을 수 있어서 공정의 효율성이 개선되는 효과가 있다.
도 1은 종래 전자빔 큐어링 장비의 구성을 설명하는 도면
도 2는 본 발명에 따른 전자빔 큐어링 장비의 구성을 설명하는 도면
Claims (7)
- 공정 가스를 공급하기 위한 가스 노즐이 저면에 설치되고 상면에는 서로 다른 주파수의 전원을 공급받기 위한 제 1 및 제 2 안테나 코일이 설치되어 챔버의 상부에 위치하는 탑(Top) 및 인슐레이터를 사이에 두고 상기 챔버의 하부에 설치되는 그리드를 구비하며 상부를 이루는 플라즈마 발생실;상기 플라즈마 발생실의 하부를 이루며, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지를 구비하는 반응실;상기 반응실 하부에 연통되어 상기 플라즈마 반응실과 상기 반응실의 내부압을 상압으로 유지시키는 진공 펌핑 수단; 및상기 제 1 및 제 2 안테나 코일에 서로 다른 주파수 전원을 공급하는 제 1 및 제 2 파워 서플라이, 상기 그리드에 저전압을 제공하는 저전압 파워 서플라이, 및 상기 웨이퍼 스테이지 상에 안착되는 웨이퍼에 상기 제 1 및 제 2 안테나에 공급되는 주파수와 상이한 펄스를 공급하는 펄스 파워 서플라이를 포함하는 파워 공급 수단;을 구비함으로써 상기 플라즈마 발생실에서 발생된 플라즈마가 상기 반응실로 이동하여 상기 웨이퍼로 도핑되어 포토레지스트 큐어링을 수행함을 특징으로 하는 전자빔 큐어링 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 파워서플라이는 27.12MHz(±3)의 주파수 전원을 공급하고, 상기 제 2 파워서플라이는 12.56MHz(±3)의 주파수 전원을 공급함을 특징으로 하는 전자빔 큐어링 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 저전압 파워 서플라이는 전위를 조절가능 한 것으로써 전자빔의 양과 세기를 조절하여 포토레지스트에 입사되는 도즈 깊이를 가변하도록 구성됨을 특징으로 하는 전자빔 큐어링 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 그리드는 실리콘(Si) 또는 탄탈륨(Ta) 중 어느 하나가 재질로 이용됨을 특징으로 하는 전자빔 큐어링 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 펄스 파워 서플라이는 웨이퍼에 70kHz 내지 130KHz의 펄스를 인가함을 특징으로 하는 전자빔 큐어링 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 그리드와 웨이퍼는 수 ㎝의 간격을 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 전자빔 큐어링 장비.
- 제 1 항에 있어서,상기 반응실의 챔버 측벽에 마그네틱 코일을 더 설치하고, 상기 마그네틱 코일에 전류를 공급함으로써 전자들을 웨이퍼로 집속시킴을 특징으로 하는 전자빔 큐어링 장비.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030094345A KR20050062682A (ko) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | 전자빔 큐어링 장비 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030094345A KR20050062682A (ko) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | 전자빔 큐어링 장비 |
Publications (1)
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| KR20050062682A true KR20050062682A (ko) | 2005-06-27 |
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Family Applications (1)
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| KR (1) | KR20050062682A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101989847B1 (ko) * | 2017-12-21 | 2019-06-17 | 박흥균 | 플라즈마를 이용한 라인 형태의 전자빔 방출 장치 |
-
2003
- 2003-12-22 KR KR1020030094345A patent/KR20050062682A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101989847B1 (ko) * | 2017-12-21 | 2019-06-17 | 박흥균 | 플라즈마를 이용한 라인 형태의 전자빔 방출 장치 |
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