KR102118604B1 - Line Type Ion Beam Emission Device - Google Patents

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KR102118604B1
KR102118604B1 KR1020180161915A KR20180161915A KR102118604B1 KR 102118604 B1 KR102118604 B1 KR 102118604B1 KR 1020180161915 A KR1020180161915 A KR 1020180161915A KR 20180161915 A KR20180161915 A KR 20180161915A KR 102118604 B1 KR102118604 B1 KR 102118604B1
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박흥균
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박흥균
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Abstract

The present invention relates to a technology of generating plasma as a process gas is ionized in a space between a cathode and an anode and emitting ions such that ions of plasma are concentrated on a focal distance in the form of a line corresponding to a central line through the anode in the form that is curved upward with respect to the central line, thereby forming an ion beam in the form of a line at a shorter distance through a grid electrode located on the lower side thereof. A line type ion beam emission device includes: an ion beam generating part provided with a cathode, to which an RF voltage is applied and in which an anode, to which a negative voltage is applied, is disposed at a location spaced apart from the cathode on the lower side thereof to form plasma by ionizing a process gas between the cathode and the anode, configured to emit ions of plasma to the lower side through a plurality of holes formed in the anode due to a voltage difference between the cathode and the anode, in which the anode forms an insulation layer having a predetermined thickness between the first and second metal layers in a plate shape of a size corresponding to the cathode, having a curved shape, the upper side of which is curved to have a focal location in the lengthwise direction corresponding to the central line, and configured to emit the ions of plasma while concentrating the ions in the form of a line corresponding to a central line.

Description

라인 형태의 이온빔 방출 장치{Line Type Ion Beam Emission Device}Line Type Ion Beam Emission Device

본 발명은 캐소드와 애노드 사이 공간에서 공정가스가 전리되어 플라즈마를 생성하고, 중심 라인을 기준으로 상방으로 만곡진 형태의 애노드를 통해 플라즈마상의 이온이 중심 라인에 대응하는 라인 형태의 초점 거리에서 집중화되도록 이온을 방출함으로써, 그 하측에 위치하는 그리드 전극을 통해 보다 짧은 거리에서 라인 형태의 이온빔을 형성할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다. In the present invention, the process gas is ionized in the space between the cathode and the anode to generate plasma, and ions on the plasma are concentrated at the focal length of the line shape corresponding to the center line through the anode curved upwardly with respect to the center line. It relates to a technology that enables the formation of a line-shaped ion beam at a shorter distance through a grid electrode located below it by emitting ions.

고체의 표면에 고에너지의 입자를 가속기를 사용하여 충돌시키면 타겟(target) 물질의 원자가 완전탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다.When a high-energy particle collides with a solid surface using an accelerator, atoms of a target material exchange momentum due to a full-elastic collision, so that they protrude from the surface.

이처럼 이온(ion)이 물질의 원자간 결합에너지 보다 큰 운동에너지로 충돌할 경우 이 이온충격에 의해 물질의 격자간 원자가 다른 위치로 밀리게 되며, 원자의 표면 탈출이 발생하게 되는 현상을 "스퍼터링(sputtering)"이라고 한다.In this way, when ions collide with kinetic energy greater than the inter-atomic bond energy of a material, the inter-atomic atoms of the material are pushed to different positions by this ionic shock, and the phenomenon that the surface escape of atoms occurs is "sputtering ( sputtering).

박막 증착과정에서 스퍼터링은 타겟(target) 원자의 방출과 그 원자의 섭스테이트(substrate) 부착이라는 2가지 과정을 포함하는 개념으로 볼 수 있다.In the thin film deposition process, sputtering can be viewed as a concept that includes two processes: the release of a target atom and the attachment of a substrate to the atom.

스퍼터링 공정은 거의 모든 물질을 타겟으로 쓸 수 있다는 장점이 있어, 이를 이용하여 웨이퍼 표면에 금속막, 절연막 등을 형성하고 있다.The sputtering process has an advantage that almost any material can be used as a target, and thus a metal film, an insulating film, etc. are formed on the wafer surface.

일반적으로 이온을 이용한 미세 가공은 이온밀링(Ion Milling)가공, 이온에칭(RIE)가공, 집속이온빔(Focused Ion Beam, FIB)가공, 이온 임플란팅(Ion Implanting) 등이 있다.In general, fine processing using ions includes ion milling, ion etching (RIE) processing, focused ion beam (FIB) processing, and ion implantation.

상기 이온밀링 가공과 이온에칭 가공은 마스크를 사용하여 대면적을 가공할 수 있으나 그 정밀도와 가공유연성이 떨어지는 반면, 상기 집속이온빔 가공은 이온빔의 사이즈와 세기, 픽셀당 이온빔의 조사시간, 이온빔을 이동시키는 방식 등에 따라 패턴의 크기와 형태를 다양하게 형성시킬 수 있어 정밀도와 가공유연성이 높은 특징이 있다. The ion milling process and ion etching process can use a mask to process a large area, but the precision and processing flexibility are poor, while the focused ion beam processing moves the ion beam size and intensity, the ion beam irradiation time per pixel, and the ion beam. The size and shape of the pattern can be formed in various ways depending on the method of making it, so it has the characteristics of high precision and process flexibility.

선행문헌1(한국 공개특허 제 2016-0042312호, 이온빔에너지의 다단제어가 가능한 이온빔가공장치 및 이를 이용한 기판가공방법)에는 이온빔을 이용하여 에칭, 임플란팅, 이온플레이팅 등 기판가공을 수행하는 이온빔가공장치 및 이를 이용한 기판가공방법이 개시되어 있다.Prior Art Document 1 (Korea Patent Publication No. 2016-0042312, ion beam processing apparatus capable of multi-stage control of ion beam energy and substrate processing method using the same) uses ion beam to perform substrate processing such as etching, implantation, and ion plating. Disclosed is an ion beam processing apparatus and a substrate processing method using the same.

선행문헌1은 두 개 이상의 전극플레이트에 각각 서로 다른 소정의 전압을 인In the prior art document 1, two or more electrode plates have different predetermined voltages.

가하고, 기판홀더에 기판홀더측 제어전압을 인가하며, 이온생성부에 반응가스를 주입한 후, 이온생성부에 플라즈마 발생을 위한 고주파전력을 인가하며, 전단계에서 생성된 이온이 제1차이온빔제어부를 통과하면서 소정의 에너지를 갖는 이온빔이 되고, 이온빔이 제1차이온빔제어부와 기판홀더부의 사이에 형성된 전기장에 의해 가속되어 기판 가공에 적합한 소정의 에너지를 갖도록 2차 제어되도록 구성된다.Is applied, and a control voltage is applied to the substrate holder, the reaction gas is injected into the ion generator, and then high-frequency power for plasma generation is applied to the ion generator, and the ions generated in the previous step are the primary ion beam controllers. It passes through and becomes an ion beam having a predetermined energy, and the ion beam is accelerated by an electric field formed between the primary ion beam control unit and the substrate holder unit, and is configured to be secondary controlled to have a predetermined energy suitable for substrate processing.

선행문헌1에서 제1차 이온빔제어부는 다수의 전극플레이트로 구성되고, 서로 다른 전원을 각 전극플레이트로 인가함으로써, 이온생성부에서 생성된 이온을 집중시키게 된다.In the prior document 1, the primary ion beam control unit is composed of a plurality of electrode plates, and by applying different power sources to each electrode plate, ions generated in the ion generating unit are concentrated.

그런데, 상기한 선행문헌1의 구조에서는 이온생성부에서 방출되는 이온을 전압 제어만을 이용하여 집중화하기 때문에, 이온이 집중화되어 이온빔이 형성되는 위치까지의 거리가 제1차 이온빔제어부로부터 일정 거리 이상 이격되게 된다.However, in the structure of the prior document 1, since the ions emitted from the ion generating unit are concentrated using only voltage control, the distance to the position where the ions are concentrated and the ion beam is formed is separated from the primary ion beam control unit by a certain distance or more. Will be.

즉, 이온빔이 일정 폭 이하로 형성되는 위치에서 기판에 대한 공정이 이루어지는 것을 고려할 때, 선행문헌1과 같은 방법으로 이온을 집중화하는 경우, 이를 구비하는 챔버의 크기가 이온빔 형성 위치에 대응하는 만큼 일정 크기 이상으로 커지게 된다. 그리고, 기판 공정을 위한 챔버의 크기가 커지게 되면, 그 크기에 대응하여 챔버내의 공정환경, 예컨대 공급되는 공정가스량이나 온도 유지 및 압력 유지에 따른 비용이 증가될 수 있다. That is, when considering that the process for the substrate is performed at a position where the ion beam is formed to a certain width or less, when the ions are concentrated in the same manner as in the prior document 1, the size of the chamber having the same corresponds to the ion beam formation position It becomes larger than the size. In addition, when the size of the chamber for the substrate process is increased, a process environment in the chamber, for example, the amount of process gas supplied or the temperature maintenance and pressure maintenance may increase corresponding to the size.

1. 한국공개특허 제 2016-0042312호 (발명의 명칭 : 이온빔에너지의 다단제어가 가능한 이온빔가공장치 및 이를 이용한 기판가공방법)1. Korean Patent Publication No. 2016-0042312 (Name of invention: Ion beam processing device capable of multi-stage control of ion beam energy and substrate processing method using the same)

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 캐소드와 애노드 사이 공간에서 공정가스가 전리되어 플라즈마를 생성하고, 중심 라인을 기준으로 상방으로 만곡진 형태의 애노드를 통해 플라즈마상의 이온이 중심 라인에 대응하는 라인 형태의 초점 거리에서 집중화되도록 이온을 방출함으로써, 그 하측에 위치하는 그리드 전극을 통해 보다 짧은 거리에서 라인 형태의 이온빔을 형성할 수 있도록 해 주는 라인 형태의 이온빔 방출 장치를 제공함에 그 기술적 목적이 있다.Accordingly, the present invention was created in view of the above-described circumstances, in which the process gas is ionized in the space between the cathode and the anode to generate plasma, and ions in the plasma are centered through the anode in a curved shape upward relative to the center line. Provided is a line-shaped ion beam emission device that emits ions to be concentrated at a focal length of a line shape corresponding to a line, thereby allowing a line-shaped ion beam to be formed at a shorter distance through a grid electrode positioned below the line. It has a technical purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, RF 전원이 인가되는 캐소드가 구비되고, 그 하측에 일정 거리 이격되는 위치에 음의 전압이 인가되는 애노드가 배치되어 캐소드와 애노드 사이에서 공정가스가 전리됨으로써 플라즈마를 형성하고, 캐소드와 애노드간의 전압차에 의해 애노드에 형성된 다수의 홀을 통해 플라즈마상의 이온이 하측으로 방출하는 라인 형태의 이온빔 방출장치에 있어서, 상기 애노드는 캐소드에 대응되는 크기의 판형상으로 이루어지는 제1 및 제2 메탈층과, 제1 및 제2 메탈층과 동일한 평면 구조로 일정 두께를 가지면서 폴리이미드나 에폭시를 포함하는 플렉시블한 특성을 갖는 재질의 절연층이 제1 및 제2 메탈층 사이에 배치되는 형태로 구성되고, 외측 라인으로 갈수록 제1 및 제2 메탈층과 절연층을 관통하는 홀의 크기를 점차 크게 형성하면서 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 배치하고, 제1 및 제2 메탈층으로 인가되는 전압을 서로 다르게 인가하여 홀의 크기가 작을수록 제1 및 제2 메탈층의 전압차에 대응되는 국소전장의 세기가 점차 커지도록 설정함으로써, 홀로 유입되어 방출되는 플라즈마상의 이온의 경로가 애노드의 중심 라인으로 집중되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a cathode to which an RF power is applied is provided, and an anode to which a negative voltage is applied is disposed at a position spaced apart a certain distance under the process gas between the cathode and the anode. In the ion beam emission device of a line type in which plasma ions are emitted downward through a plurality of holes formed in the anode by forming a plasma by ionizing, and a voltage difference between the cathode and the anode, the anode has a size corresponding to the cathode. The first and second metal layers formed in a plate shape, and the insulating layers made of a material having the same flat structure as the first and second metal layers and having flexible properties including polyimide or epoxy, and the first and second metal layers It is configured in a form arranged between the second metal layers, and gradually increases in size of holes penetrating the first and second metal layers and the insulating layer toward the outer line, and has a focal position in the longitudinal direction corresponding to the center line. Arranged in this curved surface shape, different voltages applied to the first and second metal layers are applied differently, so that the smaller the hole size, the greater the local electric field intensity corresponding to the voltage difference between the first and second metal layers. By setting it to be, a line type ion beam emission device is provided, characterized in that the path of ions in the plasma flowing into and out of the hole is configured to be concentrated in the center line of the anode.

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또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 다수의 캐소드 홀이 형성된 할로우 캐소드와 그 하측에 일정 거리 이격되는 위치에 음의 전압이 인가되는 애노드가 배치되어 구성되어, 캐소드 홀을 통해 공정가스가 주입되고 할로우 캐소드에 전압이 인가됨에 따라 캐소드 홀 내에서 공정가스가 전리됨으로써 플라즈마를 형성하고, 플라즈마상의 이온이 음 전압이 인가되는 애노드에 이끌리어 애노드에 형성된 애노드 홀을 통해 하측으로 집중화되어 방출되는 라인 형태의 이온빔 방출장치에 있어서, 상기 애노드는 캐소드에 대응되는 크기의 판형상으로 이루어지는 제1 및 제2 메탈층과, 제1 및 제2 메탈층과 동일한 평면 구조로 일정 두께를 가지면서 폴리이미드나 에폭시를 포함하는 플렉시블한 특성을 갖는 재질의 절연층이 제1 및 제2 메탈층 사이에 배치되는 형태로 구성되고, 외측 라인으로 갈수록 제1 및 제2 메탈층과 절연층을 관통하는 홀의 크기를점차 크게 형성하면서 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 배치함과 더불어, 제1 및 제2 메탈층으로 인가되는 전압을 서로 다르게 인가하여 홀의 크기가 작을수록 제1 및 제2 메탈층의 전압차에 대응되는 국소전장의 세기가 커지도록 설정함으로써, 홀로 유입되어 방출되는 플라즈마상의 이온의 경로가 애노드의 중심 라인으로 집중되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치가 제공된다.In addition, according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the cathode is formed by disposing a cathode to which a negative voltage is applied at a position spaced a certain distance below the hollow cathode in which a plurality of cathode holes are formed. As the process gas is injected through and the voltage is applied to the hollow cathode, the process gas is ionized in the cathode hole to form plasma, and ions on the plasma are attracted to the anode to which negative voltage is applied, and centralized downward through the anode hole formed in the anode. In the line-type ion beam emission device, the anode has first and second metal layers having a plate shape having a size corresponding to the cathode, and has a predetermined thickness in the same plane structure as the first and second metal layers. In addition, the insulating layer of a material having a flexible property including polyimide or epoxy is formed in a form disposed between the first and second metal layers, and penetrates the first and second metal layers and the insulating layer toward the outer line. The size of the hole is formed by gradually increasing the size of the hole to be formed and having a curved position in the upper direction corresponding to the center line, and applying voltages applied to the first and second metal layers differently. By setting the intensity of the local electric field corresponding to the voltage difference between the first and second metal layers to be smaller, the path of ions in the plasma flowing into and out of the hole is configured to be concentrated to the center line of the anode. A line type ion beam emitting device is provided.

또한, 상기 애노드의 하측에는 그리드 전극이 추가로 배치되어 구성되고, 상기 캐소드와 그리드 전극 중 적어도 하나 이상은 상기 애노드의 중심라인을 기준으로 상방이 만곡진 곡면형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치가 제공된다.In addition, a grid electrode is additionally disposed on the lower side of the anode, and at least one of the cathode and the grid electrode is formed in a curved shape with a curved upper side based on the center line of the anode. An ion beam emitting device is provided.

또한, 상기 애노드의 양단에는 상방이 만곡진 형태의 곡률반경을 갖도록 설정하기 위한 엑츄에이터가 결합되어 구성되고, 엑츄에이터는 모터의 회전에 대응하여 해당 장치의 만곡방향과 수직하는 방향으로 이동함으로써, 해당 장치의 곡률반경을 가변시키는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치가 제공된다.In addition, an actuator for setting the upper side to have a curved radius of curvature is coupled to both ends of the anode, and the actuator moves in a direction perpendicular to the bending direction of the corresponding device in response to the rotation of the motor, thereby corresponding device Provided is a line-shaped ion beam emitting device characterized in that the curvature radius of the variable.

또한, 상기 애노드는 판의 중심 라인을 기준으로 일정 폭 단위로 다수의 영역을 분리하여 각 영역으로 서로 다른 레벨의 음전압을 인가하되, 중심 라인 영역으로 갈수록 외측 영역에 비해 캐소드와의 전압차가 크게 설정되도록 전압 레벨이 설정되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출장치가 제공된다.In addition, the anode separates a plurality of regions in units of a certain width based on the center line of the plate and applies different levels of negative voltage to each region, but the voltage difference with the cathode is larger as compared to the outer region toward the center line region. A line type ion beam emitting device is provided, characterized in that the voltage level is set to be set.

또한, 상기 이온빔 발생부는 챔버의 내측 상단에 설치되어 챔버의 내측으로 유입되는 공정가스에 대응하여 챔버의 하측에 배치된 기판에 대한 공정을 수행하되, 애노드를 통해 중심라인으로 집중화된 이온빔을 기판으로 방출함으로써, 이온빔과 공정가스가 반응하여 기판에 형성된 박막에 대해 증착 공정을 수행하거나 또는 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출장치가 제공된다.In addition, the ion beam generator is installed on the inner top of the chamber to perform a process for the substrate disposed on the lower side of the chamber in response to the process gas flowing into the inside of the chamber, the ion beam concentrated to the center line through the anode to the substrate By discharging, an ion beam emitting device having a line shape is provided, characterized in that an ion beam and a process gas react to perform a deposition process or an etching process on a thin film formed on a substrate.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 제1 음전압이 인가되는 캐소드가 구비되고, 그 하측에 일정 거리 이격되는 위치에 제1 전압보다 작은 제2 음전압이 인가되는 애노드가 자유행정거리 내에 배치되어 캐소드와 애노드 사이에서 공정가스가 전리되며, 캐소드와 애노드간의 전위차에 의해 이온이 캐소드 표면에 충돌하여 2차 전자를 생성하고, 이 2차 전자가 애노드의 전압에 의해 애노드측으로 이동하여 애노드에 형성된 다수의 홀을 통해 하측으로 방출되는 전자빔 발생부와, 상기 애노드의 크기에 대응되는 판 형상으로 애노드의 하측에 배치되면서, 상기 제2 음전압보다 높은 제3 음전압을 인가하여 상기 애노드로부터 방출되는 전자가 공정가스를 전리시킴과 더불어 이에 의해 발생된 이온을 판상에 형성된 홀을 통해 방출함으로써, 기판에 형성된 박막에 대한 공정을 수행하는 그리드 전극을 포함하여 구성되고, 상기 애노드는 상기 애노드는 캐소드에 대응되는 크기의 판형상으로 이루어지는 제1 및 제2 메탈층과, 제1 및 제2 메탈층과 동일한 평면 구조로 일정 두께를 가지면서 폴리이미드나 에폭시를 포함하는 플렉시블한 특성을 갖는 재질의 절연층이 제1 및 제2 메탈층 사이에 배치되는 형태로 구성되고, 외측 라인으로 갈수록 제1 및 제2 메탈층과 절연층을 관통하는 홀의 크기를 점차 크게 형성하면서 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 배치함과 더불어, 제1 및 제2 메탈층으로 인가되는 전압을 서로 다르게 인가하여 홀의 크기가 작을수록 제1 및 제2 메탈층의 전압차에 대응되는 국소전장의 세기가 커지도록 설정함으로써, 홀로 유입되어 방출되는 2차 전자의 경로가 애노드의 중심 라인으로 집중되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치가 제공된다.In addition, according to an aspect of the present invention for achieving the above object, a cathode to which a first negative voltage is applied is provided, and an anode to which a second negative voltage smaller than the first voltage is applied at a position spaced apart a predetermined distance below it. Is disposed within the free stroke distance, process gas is ionized between the cathode and the anode, and ions collide with the surface of the cathode due to the potential difference between the cathode and the anode to generate secondary electrons, and the secondary electrons are applied to the anode by the anode voltage. An electron beam generating unit that moves to the side and is emitted downward through a plurality of holes formed in the anode, and is disposed on the lower side of the anode in a plate shape corresponding to the size of the anode, and applies a third negative voltage higher than the second negative voltage. The electrons emitted from the anode ionize the process gas and emit the ions generated by the holes through the holes formed on the plate, thereby comprising a grid electrode performing a process on the thin film formed on the substrate, and the anode The anode has flexible properties including polyimide or epoxy while having a certain thickness in the same plane structure as the first and second metal layers and the first and second metal layers having a plate shape having a size corresponding to the cathode. The insulating layer of the material having a structure is configured to be disposed between the first and second metal layers, and gradually increases the size of the holes penetrating the first and second metal layers and the insulating layer toward the outer line. In addition to arranging the curved surface of the upper side to have a corresponding focal position in the longitudinal direction, the voltages applied to the first and second metal layers are differently applied, so that the smaller the hole size, the smaller the size of the first and second metal layers. Provided is a line type ion beam emission device characterized in that the path of secondary electrons flowing into and out of a hole is configured to be concentrated at the center line of the anode by setting the intensity of the local electric field corresponding to the voltage difference to be large.

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또한, 상기 캐소드와 애노드 및 그리드 전극 중 적어도 하나 이상은 그 양단에 상방이 만곡진 형태의 곡률반경을 갖도록 설정하기 위한 엑츄에이터가 결합되어 구성되고, 엑츄에이터는 모터의 회전에 대응하여 해당 장치의 만곡방향과 수직하는 방향으로 이동함으로써, 해당 장치의 곡률반경을 가변시키는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치가 제공된다.In addition, at least one of the cathode, the anode, and the grid electrode is configured to be coupled with an actuator for setting the upper side to have a curved radius of curvature at both ends thereof, and the actuator is in a curved direction of the corresponding device in response to rotation of the motor A line type ion beam emitting device is provided, characterized in that the curvature radius of a corresponding device is varied by moving in a direction perpendicular to the direction.

본 발명에 따른 라인 형태의 이온빔 방출 장치는, 캐소드와 애노드 사이 공간에서 공정가스가 전리되어 플라즈마를 생성하고, 중심 라인을 중심으로 상방으로 만곡진 애노드에서 중심 라인에 대응되는 길이의 이온빔을 생성하여 방출함으로써, 애노드로부터 보다 짧은 위치에서 목적하는 라인형태의 이온빔이 형성되어 기판에 대한 박막 증착 및 식각 공정을 수행할 수 있다.In the line-type ion beam emission apparatus according to the present invention, process gas is ionized in the space between the cathode and the anode to generate plasma, and an ion beam having a length corresponding to the center line is generated from the anode curved upward around the center line, By emitting, a desired line-shaped ion beam is formed at a shorter position from the anode to perform thin film deposition and etching processes on the substrate.

이에 따라 보다 짧은 초점 거리와 높이 이온 집중 효율을 갖는 이온빔 발생장치 및 이를 이용한 박막 공정장치의 구현이 가능하게 된다. Accordingly, an ion beam generator having a shorter focal length and high ion concentration efficiency and a thin film processing apparatus using the same can be implemented.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라인 형태의 이온빔 방출 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도2와 도4는 도1에 도시된 애노드(120) 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면.
도3은 도1에 도시된 그리드 전극(200)에서 기판(1)으로 방출되는 라인형상의 이온빔을 예시한 도면.
도5는 도1에 도시된 이온빔 방출장치의 서로 다른 구조적 형상을 설명하기 위한 단면도.
도6은 도1에 도시된 이온빔 방출장치의 또 다른 구성을 나타낸 도면.
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라인 형태의 이온빔 방출 장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
1 is a view for explaining the configuration of a line-shaped ion beam emitting device according to a first embodiment of the present invention.
2 and 4 are views for explaining the structure and operation of the anode 120 shown in FIG. 1.
FIG. 3 illustrates a line-shaped ion beam emitted from the grid electrode 200 shown in FIG. 1 to the substrate 1.
5 is a cross-sectional view for explaining different structural shapes of the ion beam emitting device shown in FIG.
6 is a view showing another configuration of the ion beam emitting device shown in FIG.
7 is a view for explaining the configuration of a line-shaped ion beam emitting device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The configurations shown in the embodiments and drawings described in the present invention are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, so the scope of the present invention is the embodiments and drawings described in the text It should not be construed as limited by. That is, since the embodiments can be variously changed and have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing technical ideas. In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such an effect, and the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, unless otherwise defined. The terms defined in the commonly used dictionary should be interpreted to be consistent with meanings in the context of related technologies, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings that are not explicitly defined in the present invention.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라인 형태의 이온빔 방출 장치의 구성을 설명하는 도면으로, 도1에는 본 발명에 따른 라인 형태의 이온빔 방출 장치의 주요 부분의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.1 is a view for explaining the configuration of a line-shaped ion beam emitting device according to a first embodiment of the present invention, Figure 1 schematically shows the configuration of the main part of the line-shaped ion beam emitting device according to the present invention .

도1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 라인 형태의 이온빔 방출 장치는 챔버(C) 내에 이온빔 발생부(100)를 구비하여 외부로부터 챔버(C) 내측으로 유입되는 공정가스를 전리시켜 일정 길이를 갖는 라인형태의 이온빔을 방출하도록 구성된다. 이때, 이온빔 발생부(100)의 하측에는 이온빔을 보다 가속화하기 위한 그리드 전극(200)을 추가로 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the line type ion beam emitting device according to the first embodiment of the present invention is equipped with an ion beam generating unit 100 in a chamber C to ionize process gas flowing into the chamber C from the outside. It is configured to emit a line-shaped ion beam having a predetermined length. At this time, the lower side of the ion beam generator 100 may be configured to further include a grid electrode 200 for accelerating the ion beam.

챔버(C)의 내측 하단에는 기판(1)이 배치되고, 애노드(120)에 의해 방출되는 이온빔이 챔버(C)내의 공정가스와 반응함으로써, 기판(1)에 형성된 박막을 증착, 식각하는 등의 공정을 수행한다. 이때, 챔버(C)의 하측에는 가스 배출구가 형성되어 챔버(C) 내부 압력을 조절한다. 예컨대, 공정에 따라 챔버(C) 내부를 진공상태로 조정할 수 있다.A substrate 1 is disposed at an inner lower end of the chamber C, and an ion beam emitted by the anode 120 reacts with a process gas in the chamber C to deposit and etch a thin film formed on the substrate 1 Perform the process of. At this time, a gas outlet is formed on the lower side of the chamber C to control the pressure inside the chamber C. For example, the inside of the chamber C may be adjusted to a vacuum state according to a process.

상기 이온빔 발생부(100)는 캐소드(110)와 애노드(120)를 포함하여 구성되고, 캐소드(110)의 하측에 일정 거리 이격되어 애노드(120)가 배치된다. The ion beam generating unit 100 includes a cathode 110 and an anode 120, and is spaced apart a certain distance below the cathode 110, and the anode 120 is disposed.

이러한 캐소드(110)는 일함수가 낮은 텅스텐, 알루미늄, 카본, 그래파이트, 카본 나노 튜브(CNT) 등의 재질을 사용하고, 애노드(120)는 전기 저항이 낮은 재질로 형성되고, 카본 등으로 코팅될 수 있다. The cathode 110 uses materials such as tungsten, aluminum, carbon, graphite, and carbon nanotubes (CNT) having a low work function, and the anode 120 is formed of a material having low electrical resistance and is coated with carbon or the like. Can be.

또한, 본 발명에 있어서는 상기 캐소드(110)로 전원을 공급하기 위한 캐소드 전원 공급부(300)와, 상기 애노드(120)로 전원을 공급하기 위한 애노드 전원 공급부(400) 및 그리드 전극(200)으로 전원을 공급하기 위한 그리드 전원 공급부(500)를 포함하여 구성된다. In addition, in the present invention, the cathode power supply unit 300 for supplying power to the cathode 110 and the anode power supply unit 400 for supplying power to the anode 120 and the grid electrode 200 It is configured to include a grid power supply 500 for supplying.

본 실시예에서, 상기 캐소드 전원 공급부(300)는 캐소드(110)로 RF 전원을 인가하고, 상기 애노드 전원 공급부(400)는 애노드(120)로 음 전압을 인가하며, 그리드 전원 공급부(500)는 그리드 전극(200)으로 애노드(120)로 인가되는 전압보다 큰 레벨의 고 전압을 인가한다. 예컨대, 캐소드 전원 공급부(300)는 0.5 ~ 20kW 의 RF 전원을 캐소드(110)로 인가하고, 애노드 전원 공급부(400)는 100 ~ 1,000 kV의 음 전압을 애노드(120)로 인가한다. In this embodiment, the cathode power supply 300 applies RF power to the cathode 110, the anode power supply 400 applies a negative voltage to the anode 120, and the grid power supply 500 The grid electrode 200 applies a high voltage at a level greater than the voltage applied to the anode 120. For example, the cathode power supply unit 300 applies RF power of 0.5 to 20 kW to the cathode 110, and the anode power supply unit 400 applies a negative voltage of 100 to 1,000 kV to the anode 120.

즉, 이온빔 발생부(100)는 챔버(C)로 공정가스가 유입된 상태에서 캐소드(110)로 일정 레벨의 RF 전원이 인가됨과 더불어, 애노드(120)로 음 전압이 인가되면, 캐소드(110)와 애노드(120) 사이에서 공정가스가 전리되어 플라즈마를 형성하고, 캐소드(110)와 애노드(120)간의 전압차에 의해 플라즈마상의 이온이 애노드(120)에 이끌려 애노드(120)에 형성된 애노드 홀(121)을 통해 그리드 전극(200)측으로 방출된다. 이때, 도시되지는 않았지만, 이온빔 발생부(100)가 설치된 주변에는 고정 마그네틱을 구성하여 플라즈마를 컨파인(confine)시킬 수 있다.That is, the ion beam generator 100 is applied with a certain level of RF power to the cathode 110 in a state in which process gas is introduced into the chamber C, and when a negative voltage is applied to the anode 120, the cathode 110 ) And the anode 120, the process gas is ionized to form a plasma, and the ions on the plasma are attracted to the anode 120 by the voltage difference between the cathode 110 and the anode 120, thereby forming an anode hole in the anode 120 It is discharged to the grid electrode 200 side through (121). At this time, although not shown, a fixed magnet may be configured around the ion beam generating unit 100 to confine plasma.

또한, 캐소드(110) 상부에는 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해 전자기장을 형성하는 장치가 추가로 구비될 수 있다. In addition, an apparatus for forming an electromagnetic field to increase plasma density may be additionally provided on the cathode 110.

이때, 상기 캐소드(110)는 도1에 도시된 바와 같이 콜드(cold) 캐소드로 구현할 수도 있고, 도시되지는 않았지만 다수의 가스홀이 형성되어 공정가스가 가스홀로 유입됨으로써, 가스홀상에 플라즈마를 형성하는 할로우(hollow) 캐소드로 구현할 수도 있다. At this time, the cathode 110 may be implemented as a cold cathode, as shown in FIG. 1, although not shown, a plurality of gas holes are formed and process gas flows into the gas hole, thereby forming a plasma on the gas hole It can also be implemented as a hollow cathode.

그리고, 그리드 전극(200)에 고전압이 인가됨에 따라 상기 애노드(120)로부터 방출되는 이온이 그리드 홀(201)을 통해 기판(1)측으로 방출된다. 이때, 그리드 전극(200)으로부터 출력되는 라인 형태의 이온빔(LB)은 100W ~ 5KW 의 출력을 갖는다.Then, as a high voltage is applied to the grid electrode 200, ions emitted from the anode 120 are discharged to the substrate 1 through the grid hole 201. At this time, the line-shaped ion beam LB output from the grid electrode 200 has an output of 100W ~ 5KW.

한편, 상기 애노드(120)는 판형상으로 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 구성됨으로써, 애노드 홀(121)의 기울기가 중심으로 이동하게 되고, 이를 통해 플라즈마상의 이온을 중심라인에 대응되는 라인형태로 집중화하여 그리드 전극(200)측으로 방출한다. 또한, 애노드 홀(121)은 외측으로 갈수록 상측 직경(D2)이 하측 직경(D1)에 비해 커지게 되어 보다 효율적으로 플라즈마상의 이온을 중심라인 방향으로 집중화시킬 수 있다.On the other hand, the anode 120 is composed of a curved surface shape curved upward so as to have a focal position in the longitudinal direction corresponding to the center line in a plate shape, so that the inclination of the anode hole 121 moves to the center, through which the plasma The ions of the phases are concentrated in a line shape corresponding to the center line, and then emitted to the grid electrode 200 side. In addition, as the anode hole 121 goes outward, the upper diameter D2 becomes larger than the lower diameter D1, so that ions of the plasma phase can be more efficiently concentrated in the center line direction.

또한, 상기 애노드(120)는 만곡진 형상을 구현하기 위해 재질과 구조가 유연한 특성을 가지며, 내전압이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the anode 120 is preferably made of a material having a flexible property and a high withstand voltage in order to realize a curved shape.

도2는 도1에 도시된 애노드(120)의 서로 다른 구조적 형상을 예시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating different structural shapes of the anode 120 shown in FIG. 1.

도2에서 (A)는 제1 실시예에 따른 애노드(120)의 사시도이고, (B)는 제1 실시예에 따른 애노드(120)의 평면도이다.2, (A) is a perspective view of the anode 120 according to the first embodiment, and (B) is a plan view of the anode 120 according to the first embodiment.

도2 (A)에 도시된 바와 같이 상기 애노드(120)는 제1 메탈층(122)과 제1 메탈층(122)의 하측에 배치되는 제2 메탈층(123) 및, 제1 및 제2 메탈층(122,123) 사이에 배치되는 절연층(124)으로 이루어지는 곡률반경을 갖는 판 형상으로 구성된다. 이때, 제1 및 제2 메탈층(122,123)으로 인가되는 전압은 서로 다르게 설정될 수 있으며, 바람직하게는 플라즈마상의 이온을 보다 빠르게 이동시키기 위해 제2 메탈층(123)으로 인가되는 전압이 제1 메탈층(122)으로 인가되는 전압보다 낮게 설정된다. As shown in FIG. 2(A), the anode 120 includes a first metal layer 122 and a second metal layer 123 disposed under the first metal layer 122, and the first and second It is composed of a plate shape having a radius of curvature made of an insulating layer 124 disposed between the metal layers 122 and 123. At this time, the voltages applied to the first and second metal layers 122 and 123 may be set differently, and preferably, the voltage applied to the second metal layer 123 to move the ions on the plasma more quickly is the first. It is set lower than the voltage applied to the metal layer 122.

이때, 도2에서와 같이 애노드(120)의 애노드 홀(121) 크기를 다르게 설정함으로써, 애노드 홀(121)의 크기에 대응하여 애노드(120) 위치에 따라 전계 세기를 다르게 설정할 수 있다. 여기서, 애노드(120) 제1 및 제2 메탈층(122,123) 사이에 인가되는 전압에 의해 형성되는 쌍극전장에 의해 애노드 홀(121)내의 국소 전장이 두 메탈층 사이의 전압차보다 크게 형성된다. 예컨대, 제1 메탈층(122)으로 인가되는 전압이 500V 인 경우, 애노드 홀(121)에는 이 보다 큰 전압에 대응되는 극소전장이 형성된다. 그리고, 애노드 홀(121)의 직경이 작을수록 애노드 홀(121)에 형성되는 국소전장의 세기는 커지게 된다. At this time, by setting the size of the anode hole 121 of the anode 120 differently as shown in FIG. 2, the electric field intensity may be set differently according to the position of the anode 120 corresponding to the size of the anode hole 121. Here, the local electric field in the anode hole 121 is formed larger than the voltage difference between the two metal layers by the bipolar electric field formed by the voltage applied between the first and second metal layers 122 and 123 of the anode 120. For example, when the voltage applied to the first metal layer 122 is 500 V, a smallest electric field corresponding to a voltage greater than this is formed in the anode hole 121. And, the smaller the diameter of the anode hole 121, the greater the intensity of the local electric field formed in the anode hole 121 becomes.

즉, 도2에 도시된 바와 같이 애노드 판의 수직방향으로 형성되는 애노드 홀(121) 직경은 일정 방향의 라인에 대해 동일한 크기를 가지되, 중심 라인에서 외측 라인으로 갈수록 보다 커지도록 구성함으로써, 중심 라인 위치의 애노드 홀(121)의 전계를 보다 크게 설정할 수 있다.That is, as shown in FIG. 2, the diameter of the anode hole 121 formed in the vertical direction of the anode plate has the same size with respect to a line in a certain direction, but is configured to be larger as it goes from the center line to the outer line. The electric field of the anode hole 121 at the line position can be set larger.

이에 따라, 플라즈마상의 이온이 애노드(120)의 중심 라인의 초점 위치를 향해 보다 집중화되도록 유도할 수 있다. 이때, 애노드(120)는 중앙과 양 외곽의 3개 영역으로 구분하거나 그 이상의 다수 영역으로 구분하여 설정할 수 있고, 각 영역별 애노드 홀(121) 크기를 중심 영역에서 외곽 영역으로 갈수록 커지게 설정할 수 있다. 또한, 애노드 홀(121)의 형상은 사각형을 포함하여 임의의 각종 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다. Accordingly, it is possible to induce ions on the plasma to be more concentrated toward the focal position of the center line of the anode 120. At this time, the anode 120 may be divided into three regions of the center and both outer regions or divided into a plurality of regions, and the size of the anode hole 121 for each region may be set to increase from the central region to the outer region. have. In addition, the shape of the anode hole 121 may be made of any of various shapes, including a square.

도3은 애노드(120)를 통해 방출되는 라인 형태의 이온빔(LB)을 예시한 도면이다. 이때, 기판(1) 공정에 이용되는 라인빔(LB)의 폭은 애노드 홀(121)의 직경 설정을 통해 5mm ~10cm 범위에서 적절하게 설정될 수 있다. 3 is a view illustrating an ion beam LB in the form of a line emitted through the anode 120. At this time, the width of the line beam LB used in the process of the substrate 1 may be appropriately set in the range of 5 mm to 10 cm through the diameter setting of the anode hole 121.

상기 애노드 홀(121)의 직경은 그 크기가 작을수록 전계 세기는 커지나, 이온 투과율을 고려하여 20~200μm 범위의 크기로 설정되고, 애노드 홀(121)의 직경에 따라 인접하는 애노드 홀(121)간의 간격도 적절하게 조절할 수 있다.The smaller the diameter of the anode hole 121 is, the greater the electric field strength is, but is set to a size in the range of 20 to 200 μm in consideration of ion permeability, and adjacent anode hole 121 according to the diameter of the anode hole 121 The interval between livers can also be appropriately adjusted.

상기 절연층(124)은 상기 제1 메탈층(122)과 제2 메탈층(123)의 두께보다 큰 두께로 형성된다. 그리고, 제1 메탈층(122) 및 제2 메탈층(123)은 copper 또는 Cr 등의 메탈 소재로서 50 ~ 100μm 두께로 이루어지고, 절연층은 폴리이미드나 에폭시 등의 절연특성이 높은 재질로서 100 ~ 1,000μm 두께로 이루어진다. 이러한 재질의 애노드(120)는 플렉시블한 특성을 갖는다. The insulating layer 124 is formed to a thickness greater than the thickness of the first metal layer 122 and the second metal layer 123. In addition, the first metal layer 122 and the second metal layer 123 are 50 or 100 μm thick as a metal material such as copper or Cr, and the insulating layer is 100 as a material having high insulating properties such as polyimide or epoxy. ~ 1,000μm thickness. The anode 120 of this material has flexible characteristics.

또한, 애노드(120)는 도2의 (C)에 도시된 바와 같이 판의 중심 라인을 기준으로 일정 폭 단위로 다수의 영역을 분리하여 서로 다른 레벨의 전압을 인가하되, 중심라인 영역으로 갈수록 외측 라인 영역에 비해 캐소드와의 전압차가 크게 설정되도록 설정함으로써, 애노드(120)의 중심라인에 형성되는 전기장의 세기를 외측에 비해 보다 크게 설정할 수 있다. 이때, 애노드(120)로 인가되는 전압 레벨이 낮을수록 캐소드(110)와의 전압 차이가 커지게 된다. In addition, the anode 120 separates a plurality of regions in units of a predetermined width based on the center line of the plate, as shown in FIG. 2C, and applies voltages of different levels, but goes outward toward the center line region. By setting the voltage difference with the cathode to be set larger than the line region, the intensity of the electric field formed in the center line of the anode 120 can be set to be larger than the outside. At this time, the lower the voltage level applied to the anode 120, the greater the voltage difference with the cathode 110.

즉, 애노드(120)의 중심 라인을 포함하는 제1 영역(S1)과, 제1 영역(S1)의 외측에 인접하는 일정 폭의 제2 영역(S2) 및, 제2 영역(S2)의 외측에 인접하는 일정 폭의 제3 영역(S3)으로 구분하고, 제1 영역(S1)에 대해서는 제1 레벨의 전압(V1)을 인가하고, 제2 영역(S2)에 대해서는 제1 레벨의 전압(V1) 보다 큰 제2 레벨의 전압(V2)를 인가하며, 제3 영역(S3)에 대해서는 제2 레벨의 전압(V2) 보다 큰 제3 레벨의 전압(V3)을 인가하도록 구성될 수 있다.That is, the first region S1 including the center line of the anode 120, the second region S2 having a predetermined width adjacent to the outside of the first region S1, and the outside of the second region S2. It is divided into a third region S3 having a predetermined width adjacent to, and a first level voltage V1 is applied to the first region S1 and a first level voltage is applied to the second region S2. It may be configured to apply a voltage V2 of a second level greater than V1, and to apply a voltage V3 of a third level greater than the voltage V2 of the second level to the third region S3.

또한, 애노드(120)는 3개 이상의 메탈층과 2개 이상의 절연층을 포함하여 구성되고, 메탈층 사이에는 절연층이 배치되는 다층형태 즉, 메탈층 사이에 절연층과 메탈층이 교대로 적층되는 형태로 구성될 수 있다. 도2 (D)에는 3개의 메탈층(M1,M2,M3)과 2개의 절연층(I1,I2)으로 이루어지는 애노드(120)가 예시되어 있다. 도2 (D)는 애노드(120) 단면으로 그 특징을 나타내기 위해 평면형상으로 예시되어 있으나, (A)와 같이 곡면 형상으로 이루어짐은 물론이다.In addition, the anode 120 is composed of three or more metal layers and two or more insulating layers, and a multilayer form in which an insulating layer is disposed between the metal layers, that is, an insulating layer and a metal layer are alternately stacked between the metal layers. It can be configured in the form. In FIG. 2D, an anode 120 composed of three metal layers M1, M2 and M3 and two insulating layers I1 and I2 is illustrated. Figure 2 (D) is illustrated in a planar shape to show its features in the cross section of the anode 120, but of course, it is made of a curved shape as shown in (A).

도2 (D)와 같이 애노드(120)를 구성하는 경우, 메탈층과 절연층의 수가 증가함에 따라 애노드(120)로 인가되는 전압범위가 보다 확장됨으로써, 전압 범위의 조절을 통해 애노드(120)에 의해 생성되는 이온빔의 차단 및 가속의 기능을 추가적으로 제공할 수 있다. 즉, 애노드(120)로 인가되는 전압을 양의 전압으로 설정하여 이온이 애노드(120)로 유입되는 것을 방지함으로써, 이온빔을 차단할 수 있다. 또한, 애노드(120)로 인가되는 전압을 더 낮은 음의 전압으로 설정함으로써, 이온을 보다 가속화하여 애노드(120)로 유입시킬 수 있다. When the anode 120 is configured as shown in FIG. 2(D), the voltage range applied to the anode 120 is expanded as the number of metal layers and insulating layers increases, so that the anode 120 is controlled through adjustment of the voltage range. It is possible to additionally provide the function of blocking and accelerating the ion beam generated by. That is, by setting the voltage applied to the anode 120 to a positive voltage to prevent ions from flowing into the anode 120, the ion beam can be blocked. In addition, by setting the voltage applied to the anode 120 to a lower negative voltage, ions can be accelerated and introduced into the anode 120.

또한, 도2의 구조에서 애노드(120)는 상단에 위치하는 메탈층과 하단에 위치하는 메탈층의 외측면에 코팅층을 추가로 형성하도록 구성될 수 있다. 코팅층은 폴리이미드, 에폭시, 실리콘 등의 절연체로 이루어질 수 있으며, 이는 애노드 홀(121)의 가공 면적이 애노드(120) 상면 전체 면적의 50% 이하인 경우, 이온들이 애노드(120)의 상면에 형성된 제1 메탈층(122)으로 집중되어 손실이 발생하는 것을 최소화하기 위한 것이다. In addition, in the structure of FIG. 2, the anode 120 may be configured to further form a coating layer on the outer surface of the metal layer positioned at the top and the metal layer positioned at the bottom. The coating layer may be made of an insulator such as polyimide, epoxy, silicon, etc. When the processing area of the anode hole 121 is 50% or less of the total area of the top surface of the anode 120, ions are formed on the top surface of the anode 120. It is intended to minimize the occurrence of loss by being concentrated in one metal layer 122.

한편, 도4는 제2 실시예에 따른 애노드(120)의 구조를 도시한 도면으로, 제2 실시예에 따른 애노드(120)는 기본적으로 메쉬형태의 판형상으로 이루어진다. 도4에는 애노드(120)의 구조적 특징을 나타내기 위해 애노드(120)를 평판으로 도시하고 있으나, 본 발명에서 애노드(120)는 도2 (A)와 같이 상방으로 만곡진 형태로 이루어진다. On the other hand, Figure 4 is a view showing the structure of the anode 120 according to the second embodiment, the anode 120 according to the second embodiment is basically made of a plate shape in the form of a mesh. In FIG. 4, the anode 120 is shown as a flat plate to show the structural characteristics of the anode 120, but in the present invention, the anode 120 is formed in a curved upward form as shown in FIG. 2(A).

도4 (E)에 도시된 바와 같이 애노드(120)는 그물망 구조의 메쉬 형상으로 이루어지면서, 일측 방향 바람직하게는 판의 중심 라인을 기준으로 외측으로 갈수록 메쉬를 형성하는 선(wire, W)의 밀도가 작아지도록 구성될 수 있다. As shown in FIG. 4(E), the anode 120 is formed in a mesh shape of a mesh structure, and in one direction, preferably a line forming a mesh toward the outside with respect to the center line of the plate (wire, W) It can be configured to make the density small.

또한, 도4 (F)에 도시된 바와 같이 메쉬 형상의 애노드(120)은 선의 밀도가 균일한 상태(가로 및 세로 방향의 선 간격이 균일)에서 판의 중심 라인을 기준으로 외측으로 갈수록 선의 두께가 작아지도록 구성될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 4(F), the mesh-shaped anode 120 has a uniform line density (line spacing in the horizontal and vertical directions is uniform) and the thickness of the line goes outward with respect to the center line of the plate. Can be configured to be small.

이때, 도4 (E) 및 (F)에서 선(W)의 두께는 0.1mm ~ 1mm 로서, 알루미늄이나 동, 철선 등을 사용할 수 있고, 부식 방지 등을 위해 카본(carbon) 등으로 코팅된 재질로 이루어질 수 있다.At this time, the thickness of the wire (W) in Figure 4 (E) and (F) is 0.1mm ~ 1mm, can be used aluminum, copper, iron wire, etc., and coated with carbon (carbon) to prevent corrosion, etc. It can be made of.

즉, 도4와 같이 메쉬 구조에서 선의 밀도차를 이용하거나(E) 또는 선의 두께차(F)를 이용하여 애노드(120)의 중심 라인에서의 전기장 세기를 크게 설정함으로써, 애노드(120)에서 이온을 보다 중심 라인으로 집중화하여 하측으로 방출할 수 있다. That is, by using the density difference of the line in the mesh structure as shown in FIG. 4 (E) or by using the thickness difference (F) of the line, the intensity of the electric field in the center line of the anode 120 is largely set, so that the ions in the anode 120 Can be centralized to a more central line and released downward.

또한, 본 발명에 있어서는 선의 밀도가 균일한 메쉬 구조의 애노드(120)에서 저항값이 다른 서로 다른 재질의 선을 이용하여 중심 라인에서 집중화된 라인 형태의 이온빔을 형성하도록 실시할 수 있다. 이때, 애노드(120)의 중심 라인은 저항값이 큰 강성 재질을 이용하고, 외측으로 갈수록 알루미늄이나 구리 등의 저항값이 낮은 재질의 이용하여 중심 라인에서의 전기장의 세기를 외측에 비해 보다 크게 설정할 수 있다.In addition, in the present invention, it is possible to form an ion beam having a concentrated line shape in a center line by using lines of different materials having different resistance values at the anode 120 of a mesh structure having a uniform density of lines. At this time, the center line of the anode 120 uses a rigid material having a large resistance value, and the intensity of the electric field at the center line is set larger than the outside by using a material having a low resistance value such as aluminum or copper as it goes outside. You can.

또한, 본 발명에 있어서는 선의 밀도가 균일한 메쉬 구조의 애노드(120)에서 저항값이 다른 서로 다른 재질의 코팅막을 이용하여 중심 라인에서 집중화된 라인 형태의 이온빔을 형성하도록 실시하는 것도 가능하다.In addition, in the present invention, it is also possible to implement to form an ion beam in the form of a concentrated line at the center line using a coating film of different materials having different resistance values at the anode 120 having a mesh structure having a uniform density of lines.

여기서, 상술한 저항값이 다른 재질의 선을 이용하거나 또는 저항값이 다른 재질의 코팅막을 이용하는 구조는 도4의 (E) 및 (F)의 구조에도 추가적으로 적용함으로써, 애노드(120)를 통해 방출되는 이온의 집중화 효율을 보다 향상시킬 수 있다.Here, the above-described structure using a wire of a material having a different resistance value or using a coating film of a material having a different resistance value is additionally applied to the structures of FIGS. 4(E) and (F), thereby emitting through the anode 120 It is possible to further improve the concentration efficiency of the ions.

또한, 본 발명에 있어서는 도5에 도시된 바와 같이 캐소드(110)와 그리드 전극(200) 중 적어도 하나 이상은 애노드(120)의 중심 라인을 기준으로하여 상방이 만곡진 곡면 형상으로 형성될 수 있다. In addition, in the present invention, as illustrated in FIG. 5, at least one of the cathode 110 and the grid electrode 200 may be formed in a curved shape with a curved upper side based on the center line of the anode 120. .

도5에서 (G)는 캐소드(110)의 하단이 곡면 형상으로 이루어진 구조이고, (H)는 그리드 전극(200)이 곡면 형상으로 이루어진 구조이고, (I)는 캐소드(110)의 하단과 그리드 전극(200)이 곡면 형상으로 이루어진 구조이다. In FIG. 5, (G) is a structure in which the bottom of the cathode 110 is formed in a curved shape, (H) is a structure in which the grid electrode 200 is formed in a curved shape, and (I) is a bottom and a grid of the cathode 110. The electrode 200 is a structure made of a curved surface.

여기서, 상기 캐소드(110)와 애노드(120) 및 그리드 전극(200)은 5mm ~ 1000㎜ 범위의 곡률 반경을 가질 수 있고, 그리드 전극(220)을 통해 방출되는 이온의 초점 위치 즉, 이온빔 형성 위치를 보다 짧게 하기 위하여 보다 하측에 위치하는 전극이 그 상측에 위치하는 전극 보다 작은 곡률 반경을 갖도록 구성될 수 있다. Here, the cathode 110, the anode 120, and the grid electrode 200 may have a radius of curvature in the range of 5 mm to 1000 mm, and a focal position of ions emitted through the grid electrode 220, that is, an ion beam formation position In order to shorten, the lower electrode may be configured to have a smaller radius of curvature than the upper electrode.

또한, 본 발명에서는 캐소드(100)와 애노드(120) 및 그리드 전극(200) 중 적어도 하나 이상의 전극은 도6에 도시된 바와 같이 그 양단에 상방이 만곡진 형태의 곡률반경을 갖도록 설정하기 위한 엑츄에이터(710)가 추가로 결합되어 구성되고, 엑츄에이터(710)는 모터(720)의 회전에 대응하여 해당 전극(캐소드, 애노드, 그리드 전극)의 만곡방향과 수직하는 방향으로 이동함으로써, 해당 전극의 곡률반경을 가변시키도록 구성될 수 있다. 이에 따라 해당 전극에 형성된 홀의 기울기 각도가 변화된다. In addition, in the present invention, at least one electrode of the cathode 100, the anode 120, and the grid electrode 200, as shown in FIG. 6, has an actuator for setting the curvature radius of the upper side to be curved at both ends thereof. The 710 is further coupled and configured, and the actuator 710 moves in a direction perpendicular to the curved direction of the corresponding electrode (cathode, anode, grid electrode) in response to the rotation of the motor 720, thereby curving the electrode. It can be configured to vary the radius. Accordingly, the inclination angle of the hole formed in the corresponding electrode is changed.

결과적으로 애노드(120)를 통해 방출되어 기판(1)상으로 인가되는 이온빔의 폭과 초점거리를 조절하는 것이 가능하게 된다. As a result, it is possible to control the width and focal length of the ion beam emitted through the anode 120 and applied onto the substrate 1.

이러한 도6의 구성은 도2 및 도4와 같은 형태의 애노드(120)에 모두 적용될 수 있다.The configuration of FIG. 6 can be applied to both the anode 120 in the form of FIGS. 2 and 4.

또한, 도1에는 이온빔 발생부(100)에 구비되는 캐소드(110)를 콜드(cold) 캐소드를 예시하여 설명하였으나, 본 발명에서는 캐소드상에 다수의 캐소드 홀이 형성되고, 캐소드 홀을 통해 공정가스를 주입하며, 캐소드에 인가되는 전압에 의해 홀내에 공정가스가 전리됨으로써 캐소드 홀내에 플라즈마를 생성하는 할로우(hallow) 캐소드로 구현하는 것도 가능하다. 이때, 할로우 캐소드의 상측에는 DC 전압 또는 펄스 전압이 인가되는 유전체를 포함하여 구성된다. In addition, in FIG. 1, the cathode 110 provided in the ion beam generator 100 has been described by exemplifying a cold cathode, but in the present invention, a plurality of cathode holes are formed on the cathode, and process gas is provided through the cathode hole. It is also possible to implement a hollow cathode that generates plasma in the cathode hole by injecting and process gas being ionized in the hole by a voltage applied to the cathode. At this time, the hollow cathode is configured to include a dielectric to which a DC voltage or a pulse voltage is applied.

이온빔 발생부(100)의 캐소드(110)가 할로우 캐소드로 이루어지는 경우, 할로우 캐소드로 제1 음 전압 또는 RF 전원이 인가되고, 애노드로는 제2 음전압이 인가된다. 이때, 제2 음전압은 제1 음전압 보다 낮게 설정된다. 이에 따라 캐소드 홀에 형성된 플라즈마상의 이온이 음의 전압이 인가된 애노드에 이끌리어 애노드 홀을 통해 하측으로 방출된다. 즉, 상기 애노드(120)는 판 형상으로 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 구성됨으로써, 애노드 홀(121)의 기울기가 중심으로 이동하게 되고, 이를 통해 플라즈마상의 이온을 중심라인에 대응되는 라인형태로 집중화하여 그리드 전극(200)측으로 방출한다.When the cathode 110 of the ion beam generator 100 is made of a hollow cathode, a first negative voltage or RF power is applied to the hollow cathode, and a second negative voltage is applied to the anode. At this time, the second negative voltage is set lower than the first negative voltage. Accordingly, ions on the plasma formed in the cathode hole are attracted to the anode to which the negative voltage is applied, and are emitted downward through the anode hole. That is, the anode 120 is configured in a plate shape to have a curved surface shape curved upward to have a longitudinal focal position corresponding to a center line, so that the slope of the anode hole 121 moves to the center, and through this, the plasma The ions of the phases are concentrated in a line shape corresponding to the central line, and then emitted to the grid electrode 200 side.

또한, 애노드 홀(121)은 외측으로 갈수록 상측 직경(D2)이 하측 직경(D1)에 비해 커지게 되어 보다 효율적으로 플라즈마상의 이온을 중심라인 방향으로 집중화시킬 수 있다. In addition, as the anode hole 121 goes outward, the upper diameter D2 becomes larger than the lower diameter D1, so that ions of the plasma phase can be more efficiently concentrated in the center line direction.

한편, 도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라인 형태의 이온빔 발생장치의 내부구성을 개략적으로 도시한 도면이다.Meanwhile, FIG. 7 is a diagram schematically showing the internal configuration of a line-type ion beam generator according to a second embodiment of the present invention.

도7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 라인 형태의 이온빔 발생장치는 전자빔 발생부(900)와 그리드 전극(200)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 7, the line-type ion beam generator according to the second embodiment of the present invention includes an electron beam generator 900 and a grid electrode 200.

그리고, 상기 전자빔 발생부(900)는 캐소드(910)와 애노드(920)가 순차로 일정 거리 이격되게 배치되어 중심라인에 대응되는 길이의 전자빔을 하측으로 방출한다. 여기서, 애노드(920)는 자유행정거리 내에 배치되고, 애노드(920)의 구체적인 구성은 제1 실시예에서 기술된 이온빔 발생부(120)의 애노드(120) 구조와 동일하게 구성될 수 있는 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도6의 구조를 포함하여 제1 실시예에서 언급된 구조가 본 실시예에도 적용되어 실시될 수 있음은 물론이다. In addition, the electron beam generating unit 900 is arranged to be spaced apart a certain distance in sequence between the cathode 910 and the anode 920 to emit an electron beam having a length corresponding to the center line downward. Here, the anode 920 is disposed within a free stroke distance, and the specific configuration of the anode 920 may be configured to be the same as the structure of the anode 120 of the ion beam generator 120 described in the first embodiment. Detailed description of it will be omitted. It goes without saying that the structure mentioned in the first embodiment, including the structure of Fig. 6, can also be applied to and implemented in this embodiment.

이때, 상기 전자빔 발생부(900)는 상기 캐소드(910)로 전원을 공급하기 위한 캐소드 전원 공급부(300)와, 상기 애노드(920)로 전원을 공급하기 위한 애노드 전원 공급부(400) 및 그리드 전극(200)으로 전원을 공급하기 위한 그리드 전원 공급부(500)를 포함하여 구성된다. 그리고, 캐소드(910)로 제1 음전압이 인가되고, 애노드로 제1 음전압보다 작은 제2 음전압이 인가되며, 그리드 전극(200)으로 제2 음전압보다 큰 제3 음전압이 인가된다.At this time, the electron beam generating unit 900 includes a cathode power supply unit 300 for supplying power to the cathode 910, an anode power supply unit 400 for supplying power to the anode 920, and a grid electrode ( 200) is configured to include a grid power supply 500 for supplying power. Then, a first negative voltage is applied to the cathode 910, a second negative voltage less than the first negative voltage is applied to the anode, and a third negative voltage greater than the second negative voltage is applied to the grid electrode 200. .

즉, 전자빔 발생부(900)는 캐소드(910)와 애노드(920)로 서로 다른 레벨의 음전압이 인가됨에 따라 캐소드(910)와 애노드(920) 사이에서 외부로부터 인가되는 공정가스가 전리되어 가스이온을 형성하고, 이 자유행정거리(mean free path) 내에 형성된 이온은 애노드(920)의 음의 전압에 이끌림과 더불어 캐소드 전압에 이끌려 캐소드(910) 표면에 충돌함으로써 2차 전자를 생성하며, 이 2차 전자가 방향성을 가지면서 애노드(920)로 이동함으로써, 애노드(920)에 형성된 다수의 애노드 홀(921)을 통해 하측으로 방출된다.That is, as the electron beam generator 900 receives different levels of negative voltages to the cathode 910 and the anode 920, the process gas applied from the outside between the cathode 910 and the anode 920 is ionized to gas. The ions are formed, and the ions formed in the mean free path are attracted by the negative voltage of the anode 920 and attracted by the cathode voltage to collide with the surface of the cathode 910 to generate secondary electrons. As the secondary electrons move to the anode 920 while having directionality, they are emitted downward through the plurality of anode holes 921 formed in the anode 920.

이때, 상기 애노드(920)는 캐소드(910)에 대응되는 크기의 판 형상으로 상부 메탈층과 하부 메탈층 사이에 일정 두께를 갖는 절연층을 형성하도록 구성되면서, 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 구성됨으로써, 2차 전자를 중심 라인에 대응되는 라인 형태로 집중화하여 그리드 전극(200)으로 방출한다.At this time, the anode 920 is configured to form an insulating layer having a predetermined thickness between the upper metal layer and the lower metal layer in a plate shape having a size corresponding to the cathode 910, while focusing in the longitudinal direction corresponding to the center line. Since the upper side is configured to have a curved surface shape so as to have a position, the secondary electrons are concentrated in a line shape corresponding to the central line and emitted to the grid electrode 200.

그리고, 그리드 전극(200)과 애노드(920) 사이에서 애노드(920)로부터 방출되는 전자가 공정가스를 전리시킴으로써, 전자와 이온이 중심 라인에 대응되는 영역에서 집중적으로 발생하게 되고, 그리드 전극(200)과 애노드(920)로 인가되는 음 전압차에 의해 이온이 그리드 전극(200)으로 이끌려 그리드 홀(201)을 통해 하측으로 방출된다. Then, the electrons emitted from the anode 920 between the grid electrode 200 and the anode 920 ionize process gas, whereby electrons and ions are intensively generated in a region corresponding to the center line, and the grid electrode 200 ) And the ions are drawn to the grid electrode 200 by the negative voltage difference applied to the anode 920 and emitted downward through the grid hole 201.

즉, 그리드 전극(200)과 애노드(920) 사이에서 이온은 애노드(920)의 중심라인 영역에 집중되는 바, 그리드 전극(200)으로 이끌리는 이온 분포 역시 애노드(920)의 중심라인 영역에 대응된다. That is, the ions between the grid electrode 200 and the anode 920 are concentrated in the center line region of the anode 920, and the ion distribution led to the grid electrode 200 is also in the center line region of the anode 920. Correspond.

결과적으로, 애노드(920)의 전자빔 초점 위치에 애노드(920)의 중심 라인에 대응되는 라인 형태로 이온이 집중화됨으로써, 라인 형태의 이온빔이 생성된다. 된다. As a result, ions are concentrated in a line shape corresponding to the center line of the anode 920 at the focal position of the electron beam of the anode 920, thereby generating a line-shaped ion beam. do.

또한, 상기 그리드 전극(200)의 하측에는 마그네틱 렌즈를 추가로 구비하여, 그리드 전극(200)으로부터 방출되는 이온을 재 집중화하도록 실시할 수 있다. In addition, a magnetic lens may be additionally provided on the lower side of the grid electrode 200 to refocus the ions emitted from the grid electrode 200.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.

100 : 이온빔 발생부, 110 : 캐소드,
120 : 애노드, 121 : 애노드 홀,
200 : 그리드 전극, 201 : 그리드 홀,
300 : 캐소드 전원공급부, 400 : 애노드 전원공급부,
500 : 그리드 전원공급부,
1 : 기판.
100: ion beam generator, 110: cathode,
120: anode, 121: anode hole,
200: grid electrode, 201: grid hole,
300: cathode power supply, 400: anode power supply,
500: grid power supply,
1: Substrate.

Claims (13)

RF 전원이 인가되는 캐소드가 구비되고, 그 하측에 일정 거리 이격되는 위치에 음의 전압이 인가되는 애노드가 배치되어 캐소드와 애노드 사이에서 공정가스가 전리됨으로써 플라즈마를 형성하고, 캐소드와 애노드간의 전압차에 의해 애노드에 형성된 다수의 홀을 통해 플라즈마상의 이온이 하측으로 방출하는 라인 형태의 이온빔 방출장치에 있어서,
상기 애노드는 캐소드에 대응되는 크기의 판형상으로 이루어지는 제1 및 제2 메탈층과, 제1 및 제2 메탈층과 동일한 평면 구조로 일정 두께를 가지면서 폴리이미드나 에폭시를 포함하는 플렉시블한 특성을 갖는 재질의 절연층이 제1 및 제2 메탈층 사이에 배치되는 형태로 구성되고,
외측 라인으로 갈수록 제1 및 제2 메탈층과 절연층을 관통하는 홀의 크기를 점차 크게 형성하면서 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 배치하고, 제1 및 제2 메탈층으로 인가되는 전압을 서로 다르게 인가하여 홀의 크기가 작을수록 제1 및 제2 메탈층의 전압차에 대응되는 국소전장의 세기가 점차 커지도록 설정함으로써, 홀로 유입되어 방출되는 플라즈마상의 이온의 경로가 애노드의 중심 라인으로 집중되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치.
A cathode to which RF power is applied is provided, and an anode to which a negative voltage is applied is disposed at a position spaced apart a certain distance underneath to form plasma by ionizing process gas between the cathode and the anode, and a voltage difference between the cathode and the anode In the line-shaped ion beam emitting device for emitting ions on the plasma downward through a plurality of holes formed in the anode by,
The anode has flexible characteristics including polyimide or epoxy while having a predetermined thickness in the same plane structure as the first and second metal layers and the first and second metal layers having a plate shape having a size corresponding to the cathode. The insulating layer of the material having the material is configured to be disposed between the first and second metal layers,
The upper and lower surfaces of the first and second metal layers and the insulating layer gradually increase in size toward the outer line, and the upper and lower surfaces are arranged in a curved shape to have a focal position in the longitudinal direction corresponding to the center line. 2 By applying different voltages applied to the metal layer, the smaller the hole size is, the more the intensity of the local electric field corresponding to the voltage difference between the first and second metal layers is gradually increased. A line type ion beam emitting device characterized in that the path is configured to be concentrated to the center line of the anode .
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 다수의 캐소드 홀이 형성된 할로우 캐소드와 그 하측에 일정 거리 이격되는 위치에 음의 전압이 인가되는 애노드가 배치되어 구성되어, 캐소드 홀을 통해 공정가스가 주입되고 할로우 캐소드에 전압이 인가됨에 따라 캐소드 홀 내에서 공정가스가 전리됨으로써 플라즈마를 형성하고, 플라즈마상의 이온이 음 전압이 인가되는 애노드에 이끌리어 애노드에 형성된 애노드 홀을 통해 하측으로 집중화되어 방출되는 라인 형태의 이온빔 방출장치에 있어서,
상기 애노드는 캐소드에 대응되는 크기의 판형상으로 이루어지는 제1 및 제2 메탈층과, 제1 및 제2 메탈층과 동일한 평면 구조로 일정 두께를 가지면서 폴리이미드나 에폭시를 포함하는 플렉시블한 특성을 갖는 재질의 절연층이 제1 및 제2 메탈층 사이에 배치되는 형태로 구성되고,
외측 라인으로 갈수록 제1 및 제2 메탈층과 절연층을 관통하는 홀의 크기를점차 크게 형성하면서 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 배치함과 더불어, 제1 및 제2 메탈층으로 인가되는 전압을 서로 다르게 인가하여 홀의 크기가 작을수록 제1 및 제2 메탈층의 전압차에 대응되는 국소전장의 세기가 커지도록 설정함으로써, 홀로 유입되어 방출되는 플라즈마상의 이온의 경로가 애노드의 중심 라인으로 집중되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치.
The cathode is formed by disposing a hollow cathode in which a plurality of cathode holes are formed and an anode to which a negative voltage is applied at a position spaced apart a certain distance below it. As the process gas is injected through the cathode hole and a voltage is applied to the hollow cathode, the cathode hole In the ion beam emission device of the line form in which the plasma is formed by ionizing the process gas, the ions on the plasma are attracted to the anode to which negative voltage is applied, and concentrated and discharged downward through the anode hole formed in the anode,
The anode has flexible characteristics including polyimide or epoxy while having a predetermined thickness in the same plane structure as the first and second metal layers and the first and second metal layers having a plate shape having a size corresponding to the cathode. The insulating layer of the material having the material is configured to be disposed between the first and second metal layers,
The first and second metal layers and the holes passing through the insulating layer gradually increase in size toward the outer line, while the upper surface is arranged in a curved surface shape to have a focal position in the longitudinal direction corresponding to the center line. And the voltage applied to the second metal layer is differently applied to set the intensity of the local electric field corresponding to the voltage difference between the first and second metal layers as the hole size is smaller, thereby causing ions in the plasma to flow into and out of the hole. Line of the ion beam emitting device, characterized in that configured to be concentrated so that the path of the center line of the anode.
제1항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 애노드의 하측에는 그리드 전극이 추가로 배치되어 구성되고,
상기 캐소드와 그리드 전극 중 적어도 하나 이상은 상기 애노드의 중심라인을 기준으로 상방이 만곡진 곡면형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치.
According to any one of claims 1 or 6,
A grid electrode is additionally arranged and configured under the anode,
At least one of the cathode and the grid electrode is a line-shaped ion beam emitting device, characterized in that formed in a curved shape of the upper side with respect to the center line of the anode.
제1항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 애노드의 양단에는 상방이 만곡진 형태의 곡률반경을 갖도록 설정하기 위한 엑츄에이터가 결합되어 구성되고, 엑츄에이터는 모터의 회전에 대응하여 해당 장치의 만곡방향과 수직하는 방향으로 이동함으로써, 해당 장치의 곡률반경을 가변시키는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치.
According to any one of claims 1 or 6,
At both ends of the anode, an actuator for setting the upper portion to have a curved radius of curvature is combined and configured, and the actuator moves in a direction perpendicular to the bending direction of the corresponding device in response to the rotation of the motor, thereby curvature of the corresponding device Line type ion beam emitting device characterized in that the radius is varied.
제1항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 애노드는 판의 중심 라인을 기준으로 일정 폭 단위로 다수의 영역을 분리하여 각 영역으로 서로 다른 레벨의 음전압을 인가하되,
중심 라인 영역으로 갈수록 외측 영역에 비해 캐소드와의 전압차가 점차 크게 설정되도록 전압 레벨이 설정되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출장치.
According to any one of claims 1 or 6,
The anode separates a plurality of regions in a predetermined width unit based on the center line of the plate, and applies negative voltages of different levels to each region.
A line-type ion beam emitting device, characterized in that the voltage level is set such that the voltage difference with the cathode is gradually set larger than the outer region toward the center line region.
제1항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온빔 발생부는 챔버의 내측 상단에 설치되어 챔버의 내측으로 유입되는 공정가스에 대응하여 챔버의 하측에 배치된 기판에 대한 공정을 수행하되,
애노드를 통해 중심라인으로 집중화된 이온빔을 기판으로 방출함으로써, 이온빔과 공정가스가 반응하여 기판에 형성된 박막에 대해 증착 공정을 수행하거나 또는 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출장치.
According to any one of claims 1 or 6,
The ion beam generating unit is installed on the inner top of the chamber to perform a process for the substrate disposed on the lower side of the chamber in response to the process gas flowing into the inside of the chamber,
A line type ion beam emitting device, characterized in that, by emitting an ion beam concentrated in a central line through an anode to a substrate, the ion beam and process gas react to perform a deposition process or an etching process on a thin film formed on the substrate.
제1 음전압이 인가되는 캐소드가 구비되고, 그 하측에 일정 거리 이격되는 위치에 제1 전압보다 작은 제2 음전압이 인가되는 애노드가 자유행정거리 내에 배치되어 캐소드와 애노드 사이에서 공정가스가 전리되며, 캐소드와 애노드간의 전위차에 의해 이온이 캐소드 표면에 충돌하여 2차 전자를 생성하고, 이 2차 전자가 애노드의 전압에 의해 애노드측으로 이동하여 애노드에 형성된 다수의 홀을 통해 하측으로 방출되는 전자빔 발생부와,
상기 애노드의 크기에 대응되는 판 형상으로 애노드의 하측에 배치되면서, 상기 제2 음전압보다 높은 제3 음전압을 인가하여 상기 애노드로부터 방출되는 전자가 공정가스를 전리시킴과 더불어 이에 의해 발생된 이온을 판상에 형성된 홀을 통해 방출함으로써, 기판에 형성된 박막에 대한 공정을 수행하는 그리드 전극을 포함하여 구성되고,
상기 애노드는 상기 애노드는 캐소드에 대응되는 크기의 판형상으로 이루어지는 제1 및 제2 메탈층과, 제1 및 제2 메탈층과 동일한 평면 구조로 일정 두께를 가지면서 폴리이미드나 에폭시를 포함하는 플렉시블한 특성을 갖는 재질의 절연층이 제1 및 제2 메탈층 사이에 배치되는 형태로 구성되고,
외측 라인으로 갈수록 제1 및 제2 메탈층과 절연층을 관통하는 홀의 크기를 점차 크게 형성하면서 중심 라인에 대응되는 길이 방향의 초점 위치를 갖도록 상방이 만곡진 곡면형상으로 배치함과 더불어, 제1 및 제2 메탈층으로 인가되는 전압을 서로 다르게 인가하여 홀의 크기가 작을수록 제1 및 제2 메탈층의 전압차에 대응되는 국소전장의 세기가 커지도록 설정함으로써, 홀로 유입되어 방출되는 2차 전자의 경로가 애노드의 중심 라인으로 집중되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치.
A cathode to which the first negative voltage is applied is provided, and an anode to which a second negative voltage less than the first voltage is applied is disposed within a free stroke distance at a position spaced apart a predetermined distance below the process gas to ionize between the cathode and the anode. The electron beam emitted to the lower side through a plurality of holes formed in the anode by ions colliding with the cathode surface to generate secondary electrons by the potential difference between the cathode and the anode, and the secondary electrons move to the anode side by the voltage of the anode Generation part,
As it is disposed on the lower side of the anode in a plate shape corresponding to the size of the anode, the electrons emitted from the anode by applying a third negative voltage higher than the second negative voltage ionizes the process gas and generates ions. It comprises a grid electrode to perform a process for the thin film formed on the substrate by emitting through the holes formed on the plate,
The anode is flexible including polyimide or epoxy while having a predetermined thickness in the same plane structure as the first and second metal layers and the first and second metal layers having a plate shape having a size corresponding to the cathode. An insulating layer made of a material having one characteristic is configured in a form arranged between the first and second metal layers,
The first and second metal layers and the holes passing through the insulating layer gradually increase in size toward the outer line, while the upper surface is arranged in a curved surface shape to have a focal position in the longitudinal direction corresponding to the center line. And the secondary electrons flowing into and out of the hole by applying different voltages applied to the second metal layer to set the intensity of the local electric field corresponding to the voltage difference between the first and second metal layers as the hole size is smaller. Line of the ion beam emitting device, characterized in that configured to be concentrated so that the path of the center line of the anode.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 캐소드와 애노드 및 그리드 전극 중 적어도 하나 이상은 그 양단에 상방이 만곡진 형태의 곡률반경을 갖도록 설정하기 위한 엑츄에이터가 결합되어 구성되고, 엑츄에이터는 모터의 회전에 대응하여 해당 장치의 만곡방향과 수직하는 방향으로 이동함으로써, 해당 장치의 곡률반경을 가변시키는 것을 특징으로 하는 라인 형태의 이온빔 방출 장치.
The method of claim 11,
At least one of the cathode, the anode, and the grid electrode is configured by combining an actuator for setting a curved radius of curvature upward at both ends thereof, and the actuator is perpendicular to the bending direction of the corresponding device in response to rotation of the motor. A line-shaped ion beam emitting device, characterized in that by changing in a direction, the curvature radius of the device is varied.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220013281A (en) * 2020-07-24 2022-02-04 박흥균 Polymer hardening process apparatus for semiconductor package
WO2023224235A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 (주)넥스틴 Static electrcity control device for semiconductor processing system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060122875A (en) * 2003-10-30 2006-11-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Electron beam treatment apparatus
KR20090033579A (en) * 2007-10-01 2009-04-06 박흥균 Electron beam source
JP2014053408A (en) * 2012-09-06 2014-03-20 Canon Inc Charged particle beam lens and manufacturing method thereof
US20160042312A1 (en) 2014-08-06 2016-02-11 Flexe, Inc. System and method for an internet-enabled marketplace for commercial warehouse storage and services
KR20180097430A (en) * 2017-02-23 2018-08-31 박흥균 Line Type Focused Electron Beam Emission Device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060122875A (en) * 2003-10-30 2006-11-30 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Electron beam treatment apparatus
KR20090033579A (en) * 2007-10-01 2009-04-06 박흥균 Electron beam source
JP2014053408A (en) * 2012-09-06 2014-03-20 Canon Inc Charged particle beam lens and manufacturing method thereof
US20160042312A1 (en) 2014-08-06 2016-02-11 Flexe, Inc. System and method for an internet-enabled marketplace for commercial warehouse storage and services
KR20180097430A (en) * 2017-02-23 2018-08-31 박흥균 Line Type Focused Electron Beam Emission Device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220013281A (en) * 2020-07-24 2022-02-04 박흥균 Polymer hardening process apparatus for semiconductor package
KR102446318B1 (en) * 2020-07-24 2022-09-23 박흥균 Polymer hardening process apparatus for semiconductor package
WO2023224235A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 (주)넥스틴 Static electrcity control device for semiconductor processing system

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