[go: up one dir, main page]

KR100868019B1 - 플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치 - Google Patents

플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100868019B1
KR100868019B1 KR1020070009476A KR20070009476A KR100868019B1 KR 100868019 B1 KR100868019 B1 KR 100868019B1 KR 1020070009476 A KR1020070009476 A KR 1020070009476A KR 20070009476 A KR20070009476 A KR 20070009476A KR 100868019 B1 KR100868019 B1 KR 100868019B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ion
grid
plasma
ion extraction
plasma sheath
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020070009476A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080071349A (ko
Inventor
이도행
황성욱
신철호
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020070009476A priority Critical patent/KR100868019B1/ko
Priority to US11/834,561 priority patent/US7564042B2/en
Priority to DE102008004568A priority patent/DE102008004568A1/de
Priority to JP2008016487A priority patent/JP2008186806A/ja
Priority to CN2008100088750A priority patent/CN101236892B/zh
Publication of KR20080071349A publication Critical patent/KR20080071349A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100868019B1 publication Critical patent/KR100868019B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/022—Details
    • H01J27/024—Extraction optics, e.g. grids
    • 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
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
    • 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
    • H01J2237/061—Construction
    • 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
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24507—Intensity, dose or other characteristics of particle beams or electromagnetic radiation
    • H01J2237/24514—Beam diagnostics including control of the parameter or property diagnosed
    • H01J2237/24542—Beam profile

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

플라즈마 쉬쓰 제어기(plasma sheath controller)를 구비하는 이온 빔 장치(ion beam apparatus)를 제공한다. 이 장치는 플라즈마 챔버(plasma chamber)를 구비한다. 상기 플라즈마 챔버의 일단에 그리드 어셈블리(grid assembly)가 배치된다. 상기 그리드 어셈블리는 제 1 이온추출구들(first ion extraction apertures)을 구비한다. 상기 플라즈마 챔버 및 상기 그리드 어셈블리 사이에 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기가 배치된다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 제 1 이온추출구들보다 작은 크기의 제 2 이온추출구들을 구비한다.

Description

플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치{Ion beam apparatus having plasma sheath controller}
도 1은 종래의 이온 빔 장치를 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 표면처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 플라즈마 쉬쓰 제어기 및 이온추출 그리드를 보여주는 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 E2 부분을 상세히 보여주는 확대 사시도들이다.
도 6 내지 도 8은 도 2의 E1부분을 상세히 보여주는 확대 단면도들이다.
도 9 및 도 10은 플라즈마 쉬쓰 제어기의 사용에 따라 추출되는 이온 빔의 변화를 보여주는 이온전류 특성도들이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
31 : 플라즈마 챔버(plasma chamber) 33 : 유도코일
35 : RF 전원공급 장치 37 : 가스유입구
11, 38 : 플라즈마 12, 39 : 플라즈마 표면(plasma surface)
13, 40 : 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath)
41, 41' : 플라즈마 쉬쓰 제어기(plasma sheath controller)
41G : 갭(gap) 영역
15, 17, 43, 45, 48 : 이온추출 그리드(ion extraction grid)
44, 47 : 절연부재
49, 49' : 그리드 어셈블리(grid assembly)
16, 41H, 49H: 이온추출구(ion extraction aperture)
19, 50 : 이온 빔(ion beam)
51 : 시편 챔버(specimen chamber)
53 : 웨이퍼 스테이지(wafer stage)
55 : 웨이퍼(wafer) 56 : 마스크패턴(mask pattern)
59 : 배기구
본 발명은 플라즈마를 이용한 장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치 및 그것을 채택하는 반도체 표면처리장치에 관한 것이다.
플라즈마를 이용한 반도체 제조장치들의 사용이 확대되고 있다. 예를 들면, 상기 플라즈마를 이용한 상기 반도체 제조장치들에는 플라즈마 식각장치(plasma etcher), 플라즈마 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 장 치, 금속이나 고분자의 표면처리 장치, 신물질의 합성 장치, 서로 다른 박판들의 접합 장치 등이 있다. 상기 플라즈마를 이용한 상기 반도체 제조장치들은 이온 빔 장치(ion beam apparatus)를 구비할 수 있다.
도 1은 종래의 이온 빔 장치를 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 이온 빔 장치는 플라즈마 챔버(plasma chamber; 도시하지 않음)의 일면에 배치된 제 1 및 제 2 이온추출 그리드들(ion extraction grids; 15, 17)을 구비한다. 상기 이온추출 그리드들(15, 17)은 이온추출구들(ion extraction apertures; 16)을 갖는다. 상기 제 1 이온추출 그리드(15)에는 양(+) 전압이 인가된다. 상기 제 2 이온추출 그리드(17)에는 음(-) 전압이 인가되거나 접지된다.
상기 플라즈마 챔버는 플라즈마(11)를 생성하는 역할을 한다. 일반적으로, 상기 플라즈마(11) 및 그에 마주보는 물체 사이에는 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath; 13)가 형성된다. 이 경우에, 상기 마주보는 물체로부터 상기 플라즈마 쉬쓰(13)의 두께 만큼 이격된 곳에 플라즈마 표면(plasma surface; 12)이 존재한다. 이에 따라, 상기 플라즈마(11) 및 상기 제 1 이온추출 그리드(15) 사이에 상기 플라즈마 쉬쓰(13)가 형성된다.
상기 이온추출 그리드들(15, 17)은 상기 플라즈마(11)에서 이온들을 추출하여 상기 이온추출구들(16)을 경유하여 방출하는 역할을 한다. 상기 추출된 이온들은 상기 이온추출구들(16)을 경유하는 동안 이온 빔(ion beam; 19)의 형태로 가속된다.
일반적으로, 상기 플라즈마(11)의 밀도(density)를 높이거나 상기 이온추출구들(16)을 확장하는 것이 상기 이온 빔(19)의 이온 플럭스(ion flux) 증가에 유리하다. 상기 이온추출구들(16)이 상기 플라즈마 쉬쓰(13)의 두께보다 매우 작을 경우 상기 플라즈마 표면(12)은 상기 제 1 이온추출 그리드(15)의 표면에 평행하게 형성된다. 그런데, 상기 플라즈마(11)의 밀도가 증가할수록 상기 플라즈마 쉬쓰(13)의 두께는 감소하게 된다.
더 나아가서, 상기 플라즈마(11)의 밀도가 더욱 증가할 경우 상기 플라즈마 쉬쓰(13)는 상기 이온추출구들(16)을 따라 형성된다. 즉, 상기 플라즈마(11)는 상기 이온추출구들(16) 내에 신장된다. 이 경우에, 상기 이온추출구들(16) 내에 구형과 같은 곡면 형상의 상기 플라즈마 표면(12)이 형성된다.
상기 플라즈마(11) 내의 이온들은 상기 플라즈마 표면(12)에 수직한 방향으로 빠져나오는 특성을 보인다. 이에 따라, 상기 곡면 형상의 상기 플라즈마 표면(12)에서 빠져나오는 이온들은 상기 이온추출 그리드들(15, 17)과 충돌한다. 그 결과, 상기 이온 빔(19)의 이온 플럭스(ion flux)는 오히려 감소한다. 즉, 상기 플라즈마(11)의 밀도를 증가시킬지라도 상기 이온 빔(19)의 높은 이온 플럭스(ion flux)를 얻을 수 없게 된다.
한편, 상기 플라즈마를 이용한 다른 반도체 제조장치가 미국특허 제 4,450,031호에 "이온 샤워 장치(ion shower appratus)"라는 제목으로 오노 등(Ono et al.)에 의해 개시된 바 있다. 오노 등(Ono et al.)에 따르면, 차폐 그리드(shield grid) 및 이온추출 그리드(ion extraction grid)를 구비하는 이온 샤워 장치가 제공된다.
그럼에도 불구하고, 이온 플럭스(ion flux)를 증가시킬 수 있는 이온 빔 장치가 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 높은 이온 플럭스를 갖는 이온 빔 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 높은 이온 플럭스를 갖는 이온 빔 장치를 이용한 반도체 제조장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 플라즈마 쉬쓰 제어기(plasma sheath controller)를 구비하는 이온 빔 장치(ion beam apparatus)를 제공한다. 이 장치는 플라즈마 챔버(plasma chamber)를 구비한다. 상기 플라즈마 챔버의 일단에 그리드 어셈블리(grid assembly)가 배치된다. 상기 그리드 어셈블리는 제 1 이온추출구들(first ion extraction apertures)을 구비한다. 상기 플라즈마 챔버 및 상기 그리드 어셈블리 사이에 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기가 배치된다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 제 1 이온추출구들보다 작은 크기의 제 2 이온추출구들을 구비한다.
본 발명의 몇몇 실시 예에 있어서, 상기 제 2 이온추출구의 폭은 상기 플라 즈마 챔버의 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath)의 두께보다 작은 것일 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 그리드 어셈블리에 접촉될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 도전체일 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 그물망 그리드 또는 다공성 물질막일 수 있다. 이 경우에, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 그라파이트, 금속, 및 탄소나노튜브로 이루어진 일군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 그리드 어셈블리는 제 1 이온추출 그리드(first ion extraction grid) 및 제 2 이온추출 그리드를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 제 1 이온추출 그리드는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기 및 상기 제 2 이온추출 그리드 사이에 개재될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 제 1 이온추출 그리드보다 얇은 것일 수 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드에는 양(+) 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 2 이온추출 그리드에는 음(-) 전압이 인가되거나 접지될 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 그리드 어셈블리는 상기 제 1 이온추출 그리드, 상기 제 2 이온추출 그리드 및 제 3 이온추출 그리드를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 제 2 이온추출 그리드는 상기 제 1 이온추출 그리드 및 상기 제 3 이온추출 그리드 사이에 개재될 수 있다. 또한, 상기 제 3 이온추출 그리드에는 양(+) 전압이 인가될 수 있다.
또한, 본 발명은, 플라즈마 쉬쓰 제어기(plasma sheath controller)를 구비하는 반도체 제조장치를 제공한다. 이 제조장치는 플라즈마 챔버를 구비한다. 상기 플라즈마 챔버에 연통된 시편 챔버(specimen chamber)가 제공된다. 상기 플라즈마 챔버 및 상기 시편 챔버 사이에 그리드 어셈블리가 배치된다. 상기 그리드 어셈블리는 제 1 이온추출구들을 구비한다. 상기 플라즈마 챔버 및 상기 그리드 어셈블리 사이에 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기가 배치된다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 제 1 이온추출구들보다 작은 크기의 제 2 이온추출구들을 구비한다.
몇몇 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 챔버의 일면에 가스유입구가 배치될 수 있다. 또한, 상기 시편 챔버에 배기구가 배치될 수 있다. 상기 시편 챔버 내에 웨이퍼 스테이지(wafer stage)가 배치될 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 제 2 이온추출구의 폭은 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath)의 두께보다 작은 것일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 표면처리장치를 보여주는 단면도 이다.
도 2를 참조하면, 플라즈마 챔버(plasma chamber; 31) 및 상기 플라즈마 챔버(31)에 연통된 시편 챔버(specimen chamber; 51)가 제공될 수 있다. 상기 플라즈마 챔버(31) 및 상기 시편 챔버(51)사이에 그리드 어셈블리(49)가 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 챔버(31) 및 상기 그리드 어셈블리(49) 사이에 플라즈마 쉬쓰 제어기(plasma sheath controller; 41, 41')가 배치될 수 있다.
상기 플라즈마 챔버(31)의 일면에 가스유입구(37)가 제공될 수 있다. 상기 가스유입구(37)를 통하여 상기 플라즈마 챔버(31) 내부로 공정가스가 주입될 수 있다. 상기 플라즈마 챔버(31)의 외부는 유도코일(33)에 의하여 둘러싸일 수 있다. 상기 유도코일(33)은 RF 전원공급 장치(35)에 접속될 수 있다. 상기 RF 전원공급 장치(35) 및 상기 유도코일(33)은 상기 플라즈마 챔버(31) 내에 플라즈마(plasma; 38)를 생성하는 역할을 할 수 있다.
상기 시편 챔버(51)의 일면에 배기구(59)가 제공될 수 있다. 상기 배기구(59)는 진공펌프(도시하지 않음)와 같은 배기장치에 연통될 수 있다. 상기 배기구(59)를 통하여 상기 플라즈마 챔버(31) 및 상기 시편 챔버(51) 내부의 공정부산물들이 배출될 수 있다. 상기 진공펌프는 상기 플라즈마 챔버(31) 및 상기 시편 챔버(51) 내부를 저압으로 유지하는 역할을 할 수 있다.
상기 시편 챔버(51) 내에 웨이퍼 스테이지(wafer stage; 53)가 배치될 수 있다. 상기 웨이퍼 스테이지(53) 상에 웨이퍼(wafer; 55)가 장착될 수 있다. 상기 웨이퍼(55) 상에 마스크패턴(mask pattern; 56)이 제공될 수 있다.
상기 그리드 어셈블리(49)는 제 1 이온추출 그리드(first ion extraction grid; 43) 및 제 2 이온추출 그리드(45)를 구비할 수 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드(43)는 상기 플라즈마 챔버(31) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 시편 챔버(51) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45) 사이에 절연부재(44)가 개재될 수 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 도전체일 수 있다. 상기 절연부재(44)는 산화막 또는 질화막과 같은 절연체일 수 있다.
상기 제 1 이온추출 그리드(43)에 양(+) 전압이 인가될 수 있다. 이 경우에, 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 접지될 수 있다. 또한, 상기 제 2 이온추출 그리드(45)에 음(-) 전압이 인가될 수도 있다.
이와는 다르게, 상기 제 1 이온추출 그리드(43)에 음(-) 전압이 인가될 수 있다. 이 경우에, 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 접지될 수 있다. 또한, 상기 제 2 이온추출 그리드(45)에 양(+) 전압이 인가될 수도 있다.
상기 그리드 어셈블리(49)는 제 1 이온추출구들(first ion extraction apertures; 49H)을 구비할 수 있다. 상기 제 1 이온추출구들(49H)은 상기 제 1 이온추출 그리드(43), 상기 절연부재(44) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)를 관통할 수 있다. 상기 제 1 이온추출구들(49H)은 실린더(cylinder) 형 또는 슬릿(slit) 형일 수 있다.
상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 플라즈마 챔버(31) 및 상기 그 리드 어셈블리(49) 사이에 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 도전체 또는 부도체일 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 1 이온추출구들(49H) 보다 작은 제 2 이온추출구들을 구비할 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)보다 얇을 수 있다.
상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)에 접촉될 수 있다. 이 경우에, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)와 등전위일 수 있다.
상기 플라즈마 챔버(31) 내에는 상기 플라즈마(38)가 생성될 수 있다. 상기 플라즈마(38) 및 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41') 사이에 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath; 40)가 존재할 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 플라즈마 쉬쓰(40)의 형성을 제어하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')로부터 상기 플라즈마 쉬쓰(40)의 두께만큼 이격된 곳에 플라즈마 표면(plasma surface; 39)이 존재할 수 있다.
상기 플라즈마(38)의 밀도(density)에 따라 상기 플라즈마 쉬쓰(40)의 두께는 변할 수 있다. 예를 들면, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)가 증가하면 상기 플라즈마 쉬쓰(40)의 두께는 감소될 수 있다. 상기 제 2 이온추출구들의 크기를 조절하여 상기 플라즈마 표면(39)을 제어할 수 있다. 상기 제 2 이온추출구들은 상기 플라즈마 쉬쓰(40)의 두께보다 작은 폭인 것이 바람직하다. 상기 제 2 이온추출구들이 상기 플라즈마 쉬쓰(40)의 두께보다 작은 경우에, 상기 플라즈마 표면(39)은 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')의 표면에 대하여 실질적으로 평행할 수 있다.
상기 그리드 어셈블리(49)는 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 통하여 이온 빔(ion beam; 50)을 추출하는 역할을 할 수 있다. 상기 이온 빔(50)은 상기 웨이퍼(55)의 표면을 향하여 분사될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 플라즈마 표면(39)은 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')의 표면에 대하여 평행하게 제어될 수 있다. 일반적으로 상기 플라즈마(38)로부터 추출되는 이온들은 상기 플라즈마 표면(39)에 대하여 수직한 방향성을 보일 수 있다. 이에 따라. 상기 플라즈마(38)로부터 추출된 이온들이 상기 그리드 어셈블리(49)와 충돌하여 산란되는 것을 최소화 할 수 있다. 결과적으로, 상기 이온 빔(50)의 이온 플럭스(ion flux)를 종래에 비하여 현저히 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41') 및 상기 이온추출 그리드(43, 45)를 보여주는 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 E2 부분을 상세히 보여주는 확대 사시도들이다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제 1 이온추출 그리드(43)는 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 구비할 수 있다. 상기 제 2 이온추출 그리드(45) 또한 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 구비할 수 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 기준으로 정렬될 수 있다.
상기 제 1 이온추출구들(49H)은 도시된 바와 같이 실린더(cylinder) 형일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제 1 이온추출구들(49H)은 슬릿(slit) 형일 수도 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 도전체일 수 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 동일한 두께이거나 서로 다른 두께일 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)보다 두꺼울 수 있다.
상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 그물망 그리드(41) 또는 다공성 물질막(41')일 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 제 2 이온추출구들(second ion extraction apertures; 41H)을 구비할 수 있다. 상기 제 2 이온추출구들(41H)은 상기 제 1 이온추출구들(49H) 보다 작은 크기일 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)보다 얇은 두께일 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 도전체 또는 부도체일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 그물망 그리드(41)일 수 있다. 상기 그물망 그리드(41)는 그라파이트, 금속, 및 탄소나노튜브로 이루어진 일군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 그물망 그리드(41)는 상기 제 2 이온추출구들(41H)을 구비할 수 있다. 상기 제 2 이온추출구들(41H)은 상기 제 1 이온추출구들(49H) 보다 작은 크기일 수 있다. 상기 그물망 그리드(41)는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)보다 얇은 두께일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 다공성 물질막(41')일 수 있다. 이 경우에, 상기 다공성 물질막(41')은 도전체 또는 부도체일 수 있다. 예를 들면, 상기 다공성 물질막(41')은 다공성 금속막 또는 다공성 세라믹일 수 있다. 상기 다공성 물질막(41')은 상기 제 2 이온추출구들(41H)을 구비할 수 있다. 상기 제 2 이온추출구들(41H)은 상기 제 1 이온추출구들(49H) 보다 작 은 크기일 수 있다. 상기 다공성 물질막(41')은 상기 제 1 이온추출 그리드(43)보다 얇은 두께일 수 있다.
도 6 내지 도 8은 도 2의 E1부분을 상세히 보여주는 확대 단면도들이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 그리드 어셈블리(49)에 부착될 수 있다. 상기 그리드 어셈블리(49)는 상기 제 1 이온추출 그리드(43), 상기 절연부재(44) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)를 구비할 수 있다. 이 경우에, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)에 접촉될 수 있다.
상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 제 1 두께(T1)일 수 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드(43)는 제 2 두께(T2)일 수 있다. 상기 절연부재(44)는 제 3 두께(T3)일 수 있다. 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 제 4 두께(T4)일 수 있다. 상기 제 1 두께(T1)는 상기 제 2 두께(T2)보다 얇을 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)보다 얇을 수 있다. 상기 제 2 두께(T2) 및 상기 제 4 두께(T4)는 동일하거나 서로 다를 수 있다.
상기 그리드 어셈블리(49)는 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 구비할 수 있다. 상기 제 1 이온추출구(49H)는 상기 제 1 이온추출 그리드(43), 상기 절연부재(44) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)를 관통할 수 있다. 상기 제 1 이온추출구(49H)는 제 1 폭(W1)을 구비할 수 있다.
상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 2 이온추출구들(41H)을 구비할 수 있다. 상기 제 2 이온추출구(41H)는 제 2 폭(W2)일 수 있다. 상기 제 2 폭(W2)은 상기 제 1 폭(W1)보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제 2 이온추출구들(41H)은 상기 제 1 이온추출구들(49H)보다 작을 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 도전체 또는 부도체일 수 있다.
상기 플라즈마(38) 및 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41') 사이에 상기 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath; 40)가 존재할 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰(40)는 제 5 두께(T5)일 수 있다. 상기 제 5 두께(T5)는 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)에 따라 가변될 수 있다. 예를 들면, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)가 높을수록 상기 제 5 두께(T5)는 얇아질 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 표면(plasma surface; 39) 및 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41') 사이의 거리는 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)가 높을수록 상대적으로 감소되는 경향을 보인다.
상기 제 2 폭(W2)은 상기 제 5 두께(T5)보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 2 이온추출구(41H)는 상기 플라즈마 쉬쓰(40)의 상기 제 5 두께(T5)보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 폭(W2)은 상기 제 5 두께(T5)보다 몇 분의 일 이하일 수 있다. 상기 제 2 폭(W2)이 상기 제 5 두께(T5)보다 작은 경우에, 상기 플라즈마 표면(39)은 마주보는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')의 표면에 대하여 평행하게 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 제 2 이온추출구들(41H)의 크기를 조절하여 상기 플라즈마 표면(39)을 제어할 수 있다.
상기 제 1 이온추출 그리드(43)에 양(+) 전압이 인가될 수 있다. 이 경우에, 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 접지될 수 있다. 또한, 상기 제 2 이온추출 그리드(45)에는 음(-) 전압이 인가될 수도 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41') 가 도전체인 경우에, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)와 등전위일 수 있다.
상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 상기 플라즈마(38)로부터 상기 이온 빔(ion beam; 50)을 추출하는 역할을 할 수 있다. 상기 이온 빔(50)은 상기 제 2 이온추출구들(41H) 및 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 차례로 통과하여 상기 시편 챔버(51) 내부로 분사될 수 있다.
일반적으로 상기 플라즈마(38)로부터 추출되는 이온들은 상기 플라즈마 표면(39)에 대하여 수직한 방향성을 보일 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 2 이온추출구들(41H)의 크기를 조절하여 상기 플라즈마 표면(39)을 제어할 수 있다. 즉, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)를 증가시킬지라도 상기 플라즈마 표면(39)은 마주보는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')의 표면에 대하여 평행하게 형성될 수 있다. 이에 따라. 상기 플라즈마(38)로부터 추출된 이온들이 상기 그리드 어셈블리(49)와 충돌하여 산란되는 것을 최소화 할 수 있다.
결과적으로, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)를 증가시키고 상기 제 2 이온추출구들(41H)의 크기를 조절하여 상기 이온 빔(50)의 이온 플럭스(ion flux)를 종래에 비하여 현저히 증가시킬 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 그리드 어셈블리(49)에 이격되도록 배치될 수 있다. 상기 그리드 어셈블리(49)는 상기 제 1 이온추출 그리드(43), 상기 절연부재(44) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45) 를 구비할 수 있다.
이 경우에, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41') 및 상기 제 1 이온추출 그리드(43) 사이에 갭(gap)영역(41G)이 제공될 수 있다. 상기 갭 영역(41G)은 절연물질로 채워질 수 있으나 간략한 설명을 위하여 생략하기로 한다. 상기 갭 영역(41G)은 제 6 두께(T6)일 수 있다.
상기 그리드 어셈블리(49)는 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 구비할 수 있다. 상기 제 1 이온추출구(49H)는 제 1 폭(W1)일 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 제 2 이온추출구들(41H)을 구비할 수 있다. 상기 제 2 이온추출구(41H)는 제 2 폭(W2)일 수 있다. 상기 제 2 폭(W2)은 상기 제 1 폭(W1)보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제 2 이온추출구들(41H)은 상기 제 1 이온추출구들(49H)보다 작을 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 도전체 또는 부도체일 수 있다.
일반적으로, 상기 플라즈마(38) 및 그에 마주보는 물체 사이에는 상기 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath; 40)가 존재할 수 있다. 즉, 상기 플라즈마(38) 및 상기 플라즈마(38)와 마주보는 부도체 사이에 상기 플라즈마 쉬쓰(40)가 존재할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마(38) 및 상기 플라즈마(38)와 마주보는 부도체 사이에도 상기 플라즈마 쉬쓰(40)가 존재할 수 있다.
따라서 상기 플라즈마(38) 및 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41') 사이에 상기 플라즈마 쉬쓰(40)가 존재할 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰(40)는 제 5 두께(T5)일 수 있다. 상기 제 5 두께(T5)는 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)에 따 라 가변될 수 있다. 예를 들면, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)가 높을수록 상기 제 5 두께(T5)는 얇아질 수 있다.
상기 제 2 폭(W2)은 상기 제 5 두께(T5)보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 2 이온추출구(41H)는 상기 플라즈마 쉬쓰(40)의 상기 제 5 두께(T5)보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 폭(W2)은 상기 제 5 두께(T5)보다 몇 분의 일 이하일 수 있다. 상기 제 2 폭(W2)이 상기 제 5 두께(T5)보다 작은 경우에, 상기 플라즈마 표면(plasma surface; 39)은 마주보는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')의 표면에 대하여 평행하게 형성될 수 있다.
상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 상기 플라즈마(38)로부터 상기 이온 빔(ion beam; 50)을 추출하는 역할을 할 수 있다. 상기 이온 빔(50)은 상기 제 2 이온추출구들(41H) 및 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 차례로 통과하여 상기 시편 챔버(51) 내부로 분사될 수 있다.
상기 플라즈마(38)로부터 추출되는 이온들은 상기 플라즈마 표면(39)에 대하여 수직한 방향성을 보일 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 2 이온추출구들(41H)의 크기를 조절하여 상기 플라즈마 표면(39)을 제어할 수 있다. 즉, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)를 증가시킬지라도 상기 플라즈마 표면(39)은 마주보는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')의 표면에 대하여 평행하게 형성될 수 있다. 이에 따라. 상기 플라즈마(38)로부터 추출된 이온들이 상기 그리드 어셈블리(49)와 충돌하여 산란되는 것을 최소화 할 수 있다.
결과적으로, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)를 증가시키고 상기 제 2 이 온추출구들(41H)의 크기를 조절하여 상기 이온 빔(50)의 이온 플럭스(ion flux)를 종래에 비하여 현저히 증가시킬 수 있다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 제 1 이온추출 그리드(43), 상기 절연부재(44), 상기 제 2 이온추출 그리드(45), 다른 절연부재(47) 및 제 3 이온추출 그리드(48)를 구비하는 다른 그리드 어셈블리(49')가 제공될 수 있다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')는 상기 다른 그리드 어셈블리(49')에 부착될 수 있다. 이하에서는 차이점만 간략하게 설명하기로 한다.
상기 제 3 이온추출 그리드(48)는 상기 제 2 이온추출 그리드(45) 및 상기 시편 챔버(51) 사이에 개재될 수 있다. 이 경우에, 상기 제 2 이온추출 그리드(45)는 상기 제 1 이온추출 그리드(43) 및 상기 제 3 이온추출 그리드(48) 사이에 개재될 수 있다. 상기 다른 절연부재(47)는 상기 제 2 이온추출 그리드(45) 및 상기 제 3 이온추출 그리드(48) 사이에 개재될 수 있다. 상기 제 3 이온추출 그리드(48)는 도전체일 수 있다.
상기 다른 그리드 어셈블리(49')는 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 구비할 수 있다. 상기 제 1 이온추출구들(49H)은 상기 제 1 이온추출 그리드(43), 상기 절연부재(44), 상기 제 2 이온추출 그리드(45), 상기 다른 절연부재(47) 및 상기 제 3 이온추출 그리드(48)를 관통할 수 있다. 상기 제 1 이온추출구(49H)는 제 1 폭(W1)을 구비할 수 있다. 상기 제 1 이온추출 그리드(43), 상기 제 2 이온추출 그리드(45), 및 상기 제 3 이온추출 그리드(48)는 상기 제 1 이온추출구(49H)를 기준으로 정렬될 수 있다.
상기 제 3 이온추출 그리드(48)에는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)와 같은 극성의 전압이 인가될 수 있다. 또한, 상기 제 3 이온추출 그리드(48)에는 상기 제 1 이온추출 그리드(43)보다 낮은 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 이온추출 그리드(43)에 양(+)의 제 1 전압이 인가된 경우, 상기 제 3 이온추출 그리드(48)에는 양(+)의 제 2 전압이 인가되되, 상기 제 2 전압은 상기 제 1 전압보다 낮을 수 있다.
상기 제 1 이온추출 그리드(43), 상기 제 2 이온추출 그리드(45), 및 상기 제 3 이온추출 그리드(48)는 상기 플라즈마(38)로부터 상기 이온 빔(ion beam; 50)을 추출하는 역할을 할 수 있다. 상기 이온 빔(50)은 상기 제 2 이온추출구들(41H) 및 상기 제 1 이온추출구들(49H)을 차례로 통과하여 상기 시편 챔버(51) 내부로 분사될 수 있다. 여기서, 상기 제 3 이온추출 그리드(48)는 상기 제 1 이온추출구(49H)를 통하여 추출되는 상기 이온 빔(50)의 가속속도를 제어하는 역할을 할 수 있다.
일반적으로 상기 플라즈마(38)로부터 추출되는 이온들은 상기 플라즈마 표면(39)에 대하여 수직한 방향성을 보일 수 있다. 상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 2 이온추출구들(41H)의 크기를 조절하여 상기 플라즈마 표면(39)을 제어할 수 있다. 즉, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)를 증가시킬지라도 상기 플라즈마 표면(39)은 마주보는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기(41, 41')의 표면에 대하여 평행하게 형성될 수 있다. 이에 따라. 상기 플라즈마(38)로부터 추출된 이온들이 상기 다른 그리드 어셈블리(49')와 충돌하여 산란되는 것을 최소화 할 수 있다.
결과적으로, 상기 플라즈마(38)의 밀도(density)를 증가시키고 상기 제 2 이온추출구들(41H)의 크기를 조절하여 상기 이온 빔(50)의 이온 플럭스(ion flux)를 종래에 비하여 현저히 증가시킬 수 있다.
<실험 예>
도 9는 플라즈마 쉬쓰 제어기의 사용에 따라 추출되는 이온 빔의 변화를 확인하기 위하여 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 이온전류 특성도이고, 도 10은 플라즈마 쉬쓰 제어기의 사용에 따라 추출되는 이온 빔의 변화를 확인하기 위하여 그리드 어셈블리에 인접한 시편 챔버에서 측정되는 이온전류 특성도이다. 도 9 및 도10의 수평축(P)은 플라즈마 챔버의 유도코일에 인가된 RF 파워를 나타내고, 눈금의 단위는 와트(W)이다. 도 9 및 도10의 수직축(Ic)은 측정된 이온전류를 나타내고, 눈금의 단위는 마이크로 암페어(㎂)이다.
실험에 사용된 가스는 아르곤(Ar)이다. 제 1 이온추출 그리드, 제 2 이온추출 그리드, 및 제 3 이온추출 그리드를 구비하는 그리드 어셈블리를 사용하였다. 상기 제 1 이온추출 그리드에 +150V, 상기 제 2 이온추출 그리드에 -100V, 및 상기 제 3 이온추출 그리드에 0V의 바이어스를 인가하였다. 상기 그리드 어셈블리는 3.5mm 크기의 제 1 이온추출구들을 갖는다. 상기 제 1 이온추출 그리드의 표면에 플라즈마 쉬쓰 제어기를 부착하였다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 도전성 그물망 그리드를 사용하였다.
도 9를 참조하면, 곡선 90은 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 생략하고 상기 그리드 어셈블리만을 장착하였을 때 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 이온 전류 특성이다. 곡선 92는 200㎛ 크기의 상기 제 2 이온추출구들을 갖는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 상기 그리드 어셈블리와 함께 장착하였을 때 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 이온 전류 특성이다. 곡선 94는 400㎛ 크기의 상기 제 2 이온추출구들을 갖는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 상기 그리드 어셈블리와 함께 장착하였을 때 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 이온 전류 특성이다. 곡선 96은 600㎛ 크기의 상기 제 2 이온추출구들을 갖는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 상기 그리드 어셈블리와 함께 장착하였을 때 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 이온 전류 특성이다.
곡선 90, 곡선 92, 곡선 94 및 곡선 96에서 알 수 있듯이 플라즈마 챔버의 유도코일에 인가된 RF 파워의 증가에 따라 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 이온 전류가 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 플라즈마 밀도의 증가에 의하여 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 상기 이온 전류가 증가될 수 있음을 알 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기가 장착됨에 따라 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 상기 이온 전류는 상대적으로 감소될 수 있다. 즉, 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 상기 이온 전류는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기의 장착에 의해 오히려 감소될 수 있다.
이에 더하여, 상기 제 2 이온추출구들의 크기가 작을수록 상기 제 1 이온추 출 그리드에서 측정되는 상기 이온 전류는 상대적으로 감소될 수 있다. 즉, 상기 제 2 이온추출구들의 크기에 따라 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 상기 이온 전류는 다르게 검출될 수 있다. 상기 제 2 이온추출구들의 크기를 조절하여 상기 제 1 이온추출 그리드에서 측정되는 상기 이온 전류를 제어할 수 있음을 알 수 있다.
도 10을 참조하면, 곡선 110은 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 생략하고 상기 그리드 어셈블리만을 장착하였을 때 상기 시편 챔버에서 측정되는 이온 전류 특성이다. 곡선 112는 200㎛ 크기의 상기 제 2 이온추출구들을 갖는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 상기 그리드 어셈블리와 함께 장착하였을 때 상기 시편 챔버에서 측정되는 이온 전류 특성이다. 곡선 114는 400㎛ 크기의 상기 제 2 이온추출구들을 갖는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 상기 그리드 어셈블리와 함께 장착하였을 때 상기 시편 챔버에서 측정되는 이온 전류 특성이다. 곡선 116은 600㎛ 크기의 상기 제 2 이온추출구들을 갖는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 상기 그리드 어셈블리와 함께 장착하였을 때 상기 시편 챔버에서 측정되는 이온 전류 특성이다.
곡선 110에서 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 생략하고 상기 그리드 어셈블리만을 장착하였을 경우 상기 RF 파워의 증가에 따라 상기 시편 챔버에서 측정되는 상기 이온 전류는 오히려 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이 것은 플라즈마 밀도의 증가에 따른 상기 플라즈마 쉬쓰의 두께 감소 및 추출되는 이온들의 분산에 의한 이온 플럭스(ion flux) 감소로 해석될 수 있다.
곡선 112, 곡선 114 및 곡선 116에서 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기를 상기 그 리드 어셈블리와 함께 장착하였을 경우 상기 RF 파워의 증가에 따라 상기 시편 챔버에서 측정되는 상기 이온 전류는 증가하는 것을 알 수 있다. 상기 제 2 이온추출구들의 크기에 따라 상기 시편 챔버에서 측정되는 상기 이온 전류는 다르게 검출될 수 있다. 또한, 상기 제 2 이온추출구들의 크기를 조절하여 상기 시편 챔버에서 측정되는 상기 이온 전류를 제어할 수 있음을 알 수 있다.
도 9 및 도 10으로부터 플라즈마의 밀도(density)를 증가시키고 플라즈마 쉬쓰 제어기 및 그리드 어셈블리를 함께 사용하여 높은 이온 플럭스를 갖는 이온 빔 장치를 구현할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 플라즈마 쉬쓰 제어기 및 그리드 어셈블리를 갖는 이온 빔 장치가 제공된다. 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 플라즈마 쉬쓰의 형성을 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기와 평행한 곳에 플라즈마 표면이 제공될 수 있다. 이에 따라, 높은 이온 플럭스를 갖는 이온 빔 장치를 구현할 수 있다. 또한, 높은 이온 플럭스를 갖는 상기 이온 빔 장치를 이용한 반도체 제조장치를 구현할 수 있다.

Claims (22)

  1. 플라즈마 챔버(plasma chamber);
    상기 플라즈마 챔버의 일단에 배치되고 제 1 이온추출구들(first ion extraction apertures)을 구비하는 그리드 어셈블리(grid assembly); 및
    상기 플라즈마 챔버 및 상기 그리드 어셈블리 사이에 배치되고 상기 제 1 이온추출구들보다 작은 크기의 제 2 이온추출구들을 구비하는 플라즈마 쉬쓰 제어기(plasma sheath controller)를 포함하되, 상기 제 2 이온추출구의 폭은 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath)의 두께보다 작은 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 그리드 어셈블리에 접촉된 것을 특징으로 하는 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 도전체인 것을 특징으로 하는 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 그물망 그리드 또는 다공성 물질막인 것을 특징으로 하는 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 그라파이트, 금속, 및 탄소나노튜브로 이루어진 일군에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 그리드 어셈블리는
    제 1 이온추출 그리드(first ion extraction grid); 및
    제 2 이온추출 그리드를 포함하되, 상기 제 1 이온추출 그리드는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기 및 상기 제 2 이온추출 그리드 사이에 개재된 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 제 1 이온추출 그리드보다 얇은 것을 특징으로 하는 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 이온추출 그리드에는 양(+) 전압이 인가되고, 상기 제 2 이온추출 그리드에는 음(-)전압이 인가되거나 접지된 것을 특징으로 하는 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 그리드 어셈블리는
    양(+) 전압이 인가되는 제 3 이온추출 그리드를 더 포함하되, 상기 제 2 이온추출 그리드는 상기 제 1 이온추출 그리드 및 상기 제 3 이온추출 그리드 사이에 개재된 이온 빔 장치(ion beam apparatus).
  11. 플라즈마 챔버;
    상기 플라즈마 챔버에 연통된 시편 챔버(specimen chamber);
    상기 플라즈마 챔버 및 상기 시편 챔버 사이에 배치되고 제 1 이온추출구들을 구비하는 그리드 어셈블리; 및
    상기 플라즈마 챔버 및 상기 그리드 어셈블리 사이에 배치되고 상기 제 1 이온추출구들보다 작은 크기의 제 2 이온추출구들을 구비하는 플라즈마 쉬쓰 제어기(plasma sheath controller)를 포함하되, 상기 제 2 이온추출구의 폭은 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 쉬쓰(plasma sheath)의 두께보다 작은 반도체 제조장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버의 일면에 배치된 가스유입구; 및
    상기 시편 챔버에 배치된 배기구를 더 포함하는 반도체 제조장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 시편 챔버에 배치된 웨이퍼 스테이지(wafer stage)를 더 포함하는 반도체 제조장치.
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 그리드 어셈블리에 접촉된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 도전체인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 그물망 그리드 또는 다공성 물질막인 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 그라파이트, 금속, 및 탄소나노튜브로 이루어진 일군에서 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 그리드 어셈블리는
    제 1 이온추출 그리드; 및
    제 2 이온추출 그리드를 포함하되, 상기 제 1 이온추출 그리드는 상기 플라즈마 쉬쓰 제어기 및 상기 제 2 이온추출 그리드 사이에 개재된 반도체 제조장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 플라즈마 쉬쓰 제어기는 상기 제 1 이온추출 그리드보다 얇은 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 이온추출 그리드에는 양(+) 전압이 인가되고, 상기 제 2 이온추출 그리드에는 음(-)전압이 인가되거나 접지된 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 그리드 어셈블리는
    양(+) 전압이 인가되는 제 3 이온추출 그리드를 더 포함하되, 상기 제 2 이온추출 그리드는 상기 제 1 이온추출 그리드 및 상기 제 3 이온추출 그리드 사이에 개재된 반도체 제조장치.
KR1020070009476A 2007-01-30 2007-01-30 플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치 Expired - Fee Related KR100868019B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070009476A KR100868019B1 (ko) 2007-01-30 2007-01-30 플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치
US11/834,561 US7564042B2 (en) 2007-01-30 2007-08-06 Ion beam apparatus having plasma sheath controller
DE102008004568A DE102008004568A1 (de) 2007-01-30 2008-01-10 Ionenstrahlvorrichtung und -bereitstellungsverfahren sowie Halbleiterfertigungsvorrichtung
JP2008016487A JP2008186806A (ja) 2007-01-30 2008-01-28 イオンビーム装置
CN2008100088750A CN101236892B (zh) 2007-01-30 2008-01-30 离子束设备、半导体制造设备及提供离子束的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070009476A KR100868019B1 (ko) 2007-01-30 2007-01-30 플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080071349A KR20080071349A (ko) 2008-08-04
KR100868019B1 true KR100868019B1 (ko) 2008-11-10

Family

ID=39564136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070009476A Expired - Fee Related KR100868019B1 (ko) 2007-01-30 2007-01-30 플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7564042B2 (ko)
JP (1) JP2008186806A (ko)
KR (1) KR100868019B1 (ko)
CN (1) CN101236892B (ko)
DE (1) DE102008004568A1 (ko)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7875859B2 (en) * 2008-03-31 2011-01-25 Tokyo Electron Limited Ion energy analyzer and methods of manufacturing and operating
EP2175469A1 (en) * 2008-10-09 2010-04-14 Danmarks Tekniske Universitet (DTU) Ion beam extraction by discrete ion focusing
DE102009014601A1 (de) 2009-03-24 2010-09-30 Airbus Deutschland Gmbh Integriertes Monument
US7767977B1 (en) 2009-04-03 2010-08-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Ion source
US8603591B2 (en) 2009-04-03 2013-12-10 Varian Semiconductor Ewuipment Associates, Inc. Enhanced etch and deposition profile control using plasma sheath engineering
US8623171B2 (en) * 2009-04-03 2014-01-07 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma processing apparatus
US8188445B2 (en) * 2009-04-03 2012-05-29 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Ion source
US8101510B2 (en) * 2009-04-03 2012-01-24 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma processing apparatus
US8749053B2 (en) 2009-06-23 2014-06-10 Intevac, Inc. Plasma grid implant system for use in solar cell fabrications
KR100938782B1 (ko) * 2009-07-06 2010-01-27 주식회사 테스 플라즈마 발생용 전극 및 플라즈마 발생장치
ITMI20092107A1 (it) * 2009-11-30 2011-06-01 Milano Politecnico Metodo e apparato per la deposizione di strati sottili nanostrutturati con morfologia e nanostruttura controllata
US9111729B2 (en) 2009-12-03 2015-08-18 Lam Research Corporation Small plasma chamber systems and methods
US8187979B2 (en) 2009-12-23 2012-05-29 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Workpiece patterning with plasma sheath modulation
US9190289B2 (en) * 2010-02-26 2015-11-17 Lam Research Corporation System, method and apparatus for plasma etch having independent control of ion generation and dissociation of process gas
US8877654B2 (en) * 2010-04-15 2014-11-04 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Pulsed plasma to affect conformal processing
US9449793B2 (en) * 2010-08-06 2016-09-20 Lam Research Corporation Systems, methods and apparatus for choked flow element extraction
US8999104B2 (en) 2010-08-06 2015-04-07 Lam Research Corporation Systems, methods and apparatus for separate plasma source control
US9967965B2 (en) 2010-08-06 2018-05-08 Lam Research Corporation Distributed, concentric multi-zone plasma source systems, methods and apparatus
US9155181B2 (en) 2010-08-06 2015-10-06 Lam Research Corporation Distributed multi-zone plasma source systems, methods and apparatus
US8309937B2 (en) * 2010-10-05 2012-11-13 Veeco Instruments, Inc. Grid providing beamlet steering
KR101967490B1 (ko) 2011-03-28 2019-04-09 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 이온 에너지 분석기, 그 내부에서의 전기 신호화 방법, 그 제작 방법 및 작동 방법
US8778465B2 (en) * 2011-05-15 2014-07-15 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Ion-assisted direct growth of porous materials
EP2777069A4 (en) 2011-11-08 2015-01-14 Intevac Inc SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM AND METHOD
US9177762B2 (en) 2011-11-16 2015-11-03 Lam Research Corporation System, method and apparatus of a wedge-shaped parallel plate plasma reactor for substrate processing
US10283325B2 (en) 2012-10-10 2019-05-07 Lam Research Corporation Distributed multi-zone plasma source systems, methods and apparatus
US9297063B2 (en) 2012-04-26 2016-03-29 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma potential modulated ion implantation system
MY178951A (en) 2012-12-19 2020-10-23 Intevac Inc Grid for plasma ion implant
US9293301B2 (en) * 2013-12-23 2016-03-22 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. In situ control of ion angular distribution in a processing apparatus
KR102455239B1 (ko) * 2017-10-23 2022-10-18 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법
US10535499B2 (en) 2017-11-03 2020-01-14 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Varied component density for thermal isolation
US20190148109A1 (en) * 2017-11-10 2019-05-16 Lam Research Corporation Method and Apparatus for Anisotropic Pattern Etching and Treatment
US11251075B2 (en) 2018-08-06 2022-02-15 Mattson Technology, Inc. Systems and methods for workpiece processing using neutral atom beams
US11948781B2 (en) 2020-06-16 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Apparatus and system including high angle extraction optics
US20240355597A1 (en) * 2021-08-23 2024-10-24 Lam Research Corporation Ion beam etch system and method
CN114390765B (zh) * 2022-01-11 2023-11-03 深圳市步锐生物科技有限公司 一种旋转密封的离子源结构
US20240203683A1 (en) * 2022-12-15 2024-06-20 Veeco Instruments Inc. Grid surface conditioning for ion beam system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04225226A (ja) * 1990-12-26 1992-08-14 Fujitsu Ltd プラズマ処理装置
JPH11154482A (ja) * 1997-11-19 1999-06-08 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
KR20000053175A (ko) * 1996-11-08 2000-08-25 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드 하전입자원

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3376921D1 (en) 1982-09-10 1988-07-07 Nippon Telegraph & Telephone Ion shower apparatus
JP2552185B2 (ja) * 1989-05-15 1996-11-06 松下電工株式会社 イオン銃グリッド
JPH03129652A (ja) * 1989-07-28 1991-06-03 Anelva Corp イオン源装置
KR910016054A (ko) 1990-02-23 1991-09-30 미다 가쓰시게 마이크로 전자 장치용 표면 처리 장치 및 그 방법
JPH05325810A (ja) * 1992-05-15 1993-12-10 Nissin Electric Co Ltd 高周波イオン源
GB9622127D0 (en) * 1996-10-24 1996-12-18 Nordiko Ltd Ion gun
KR20000002271A (ko) 1998-06-18 2000-01-15 김영환 플라즈마 장비
JP3948857B2 (ja) * 1999-07-14 2007-07-25 株式会社荏原製作所 ビーム源
US6759807B2 (en) * 2002-04-04 2004-07-06 Veeco Instruments, Inc. Multi-grid ion beam source for generating a highly collimated ion beam
CN100492591C (zh) * 2003-09-04 2009-05-27 东京毅力科创株式会社 等离子处理装置
JP2005183331A (ja) * 2003-12-24 2005-07-07 Murata Mfg Co Ltd イオン源装置、及び電子部品の製造方法
KR100559245B1 (ko) 2004-02-27 2006-03-15 학교법인 성균관대학 삼중그리드를 이용한 반도체 식각용 중성빔 소오스
JP2006344527A (ja) * 2005-06-09 2006-12-21 Tdk Corp イオン源
KR101218114B1 (ko) * 2005-08-04 2013-01-18 주성엔지니어링(주) 플라즈마 식각 장치
KR100706809B1 (ko) * 2006-02-07 2007-04-12 삼성전자주식회사 이온 빔 조절 장치 및 그 방법
US20080132046A1 (en) * 2006-12-04 2008-06-05 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Plasma Doping With Electronically Controllable Implant Angle
KR100836765B1 (ko) * 2007-01-08 2008-06-10 삼성전자주식회사 이온빔을 사용하는 반도체 장비

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04225226A (ja) * 1990-12-26 1992-08-14 Fujitsu Ltd プラズマ処理装置
KR20000053175A (ko) * 1996-11-08 2000-08-25 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드 하전입자원
JPH11154482A (ja) * 1997-11-19 1999-06-08 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008186806A (ja) 2008-08-14
CN101236892A (zh) 2008-08-06
KR20080071349A (ko) 2008-08-04
DE102008004568A1 (de) 2008-07-31
US20080179546A1 (en) 2008-07-31
CN101236892B (zh) 2011-09-21
US7564042B2 (en) 2009-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100868019B1 (ko) 플라즈마 쉬쓰 제어기를 갖는 이온 빔 장치
US11476093B2 (en) Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection
TWI840398B (zh) 電漿處理用方法及設備
TWI704845B (zh) 用於循環與選擇性材料移除與蝕刻的處理腔室
KR100394484B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 장치
KR102478896B1 (ko) 이온-이온 플라즈마 원자 층 에칭 프로세스 및 반응기
KR100317915B1 (ko) 플라즈마 식각 장치
JPH08107101A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR20210044906A (ko) 내장형 rf 차폐부를 갖는 반도체 기판 지지부들
KR20080063988A (ko) 중성빔을 이용한 식각장치
JP2018530103A (ja) プラズマリアクタのための遠隔プラズマ及び電子ビーム発生システム
KR20190085024A (ko) 이온 필터링 방법 및 이온 필터링 시스템
KR100903295B1 (ko) 이온빔 발생 장치 및 이온 빔 발생 방법
JPH11288798A (ja) プラズマ生成装置
JP7503664B2 (ja) 高角度抽出光学素子を含む装置及びシステム
US7060931B2 (en) Neutral beam source having electromagnet used for etching semiconductor device
JP4554117B2 (ja) 表面処理装置
JP2007208095A (ja) ステンシルマスク
KR101016810B1 (ko) 플라즈마 표면처리 장치
JP7580565B2 (ja) 広角イオンビームのための可変抽出アセンブリ
KR100782373B1 (ko) 중성빔을 이용한 플라즈마 처리설비
JPH0669158A (ja) プラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111101

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20121105

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20121105

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000