KR101177504B1 - 전자빔 소스로부터 조사된 전자빔 전하의 중화 방법 - Google Patents

전자빔 소스로부터 조사된 전자빔 전하의 중화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자빔 소스로부터 조사된 전자빔 전하의 중화 방법에 관한 것이다. 상기 전자빔 전하 중화 방법은, (a) 기판의 표면으로 전자빔을 조사하는 단계; 및 (b) 상기 전자빔이 날아가는 공간상에 또는 상기 기판의 표면에 이온빔을 조사하는 단계;를 구비하여, 상기 기판의 표면에 축적되는 전자의 전하를 중화시키게 된다. 이때, 전자빔 및/또는 이온빔은 사전에 설정된 주기에 따라 단속적으로 조사하여 전자빔 전하의 중화를 효율적으로 수행할 수도 있다. 또한 상기 전자빔 전하 중화 방법은 (a) 기판의 표면으로 전자빔을 조사하는 단계; 및 (b) 상기 기판의 표면에 전도성 재질의 음전하 소거 수단을 접촉시키는 단계;를 구비하여, 상기 기판의 표면에 축적되는 전자의 전하가 빠질 수 있는 통로를 제공함으로써, 기판의 표면에 전자가 축적되는 것을 방지한다. 여기서, 기판은 부도체 또는 반도체 기판으로 이루어진다.

Description

전자빔 소스로부터 조사된 전자빔 전하의 중화 방법{Methods for neutralization of electron beam charge irradiated from an electron beam source}
본 발명은 전자빔 전하의 중화 방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 다중 홀을 갖는 전자빔 소스로부터 조사된 전자빔 전하들에 대한 중화 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자총은 진공 속의 열전자 또는 플라즈마 상으로부터 전자 입자를 추출하여 이를 가속시킨 후 집속하여 출사시키는 기능을 수행한다. 상기 전자총은 전자빔을 방출하는 CRT(Cathode Ray Tube)에 사용되는데, 이는 필라멘트 등으로부터 열전자를 생성한 후, 이를 매우 빠른 속도로 가속시켜 형광물질이 도핑된 스크린 면을 때리면서 빛을 내는 방식으로 작동한다. 따라서 이러한 CRT에서는 매우 좁은 빔 사이즈를 가지며 동시에 에너지가 큰 전자빔을 생성할 것이 요구된다. 이 외에도 높은 에너지를 가지면서 작은 빔 스팟 사이즈를 요구하는 전자빔은 이차 전자 현미경(SEM), 투과형 전자 현미경(TEM), 오제이 전자 분석기(AES)등 다양한 응용에 이용되고 있다.
도 1은 CRT에 사용되는 종래의 전자총의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에서와 같이 종래의 전자총은 매우 좁은 빔 사이즈를 가지므로 전자빔이 통과하는 구멍이 하나만 존재하는 소형 그리드를 사용하게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전자들이 제1 그리드와 제2 그리드를 통과함에 따라 빠른 속도로 가속되고, 전치 렌즈와 주집속 렌즈 및 양극으로 구성된 Einsel 렌즈에 의하여 집속된 후 형광면을 때리면서 빛을 낸다. 이와 같이, 종래의 전자총은 주로 높은 에너지를 갖는 집속되어 단일 홀을 통과하는 전자빔을 조사하는 것으로서, 그 용도가 매우 제한적으로 사용되고 있다.
하지만, 가열된 필라멘트로부터 나온 열전자를 사용하여 전자빔을 생성하는 종래의 기술과는 달리, 도 2에 도시된 바와 같이 가스에 RF 전원을 인가하여 플라즈마를 만들고 이로부터 해리된 전자를 추출 및 가속하여 전자빔을 생성함과 동시에 전자빔의 추출시 다중 홀이 있는 1차 및 2차 그리드를 사용하는 경우, 넓은 빔폭을 갖는 전자빔을 조사할 수 있게 된다. 즉, 플라즈마를 생성한 후 다중 홀이 있는 1, 2차 그리드를 사용하여 전자를 추출 및 가속시키면 이들은 공간상에서 전자들의 모임으로 이루어진 하나의 커다란 빔의 형태를 띄우게 되므로 전자빔의 조사가 대면적으로 이루어 질 수 있게 된다. 또한 조사되는 전자빔의 폭과 에너지를 제어하여 넓은 빔 폭을 갖는 전자빔을 조사하게 되는 경우, 그 용도가 산업적으로 매우 다양하게 적용될 수 있는 장점을 갖게 된다. 예컨대, 종래에는 액정 디스플레이의 TFT는 비정질 실리콘 박막에 형성하였으나, 이는 비정질 실리콘 박막은 전자이동도가 낮아 고해상도와 고집적화를 실현하기가 어렵고, 제조 공정이 복잡하고 비경제적인 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 기판상에 폴리 실리콘을 형성하는 다양한 방안들이 제시되었으나, 최적의 방안은 넓은 빔폭을 갖는 전자빔을 비정질 실리콘 박막위에 조사하여 결정질의 폴리실리콘 박막을 형성하는 것이다. 또한, 투명성 산화 전극을 형성함에 있어서도, 투명성 산화 전극 재료를 기판 표면에 증착시킴과 동시에 또는 투명성 산화 전극을 형성한 후 후처리단계에서 전자빔을 조사함으로써, 투명성 산화 전극의 특성인 전기전도도를 향상시키고 표면 거칠기를 향상시키고 광투과도를 증가시키게 된다.
이와 같이, 넓은 빔폭을 갖는 전자빔은 기판에 조사되어 기판의 특정을 변화시키게 되므로, 많은 분야에서 매우 다양하게 응용될 수 있다.
그런데, 전자빔이 조사되는 기판이 유리나 Pyrex, Quartz, 실리콘 웨이퍼, 그리고 기타 세라믹 재료와 같은 부도체 혹은 반도체인 경우, 전자가 기판을 향하여 에너지를 가지고 때릴 때, 전자의 음의 전하가 기판에 쌓이게 된다. 이와 같이 기판의 표면에 전자의 전하가 축적되면, 새로이 조사되는 전자들은 기판에 쌓인 전자의 전하들과의 척력에 의하여 기판으로부터 되밀려 오거나 기판을 향하지 못하고 다른 방향으로 휘어져 조사되게 된다. 만일, 기판이 약간의 전도도가 있거나 표면 전류에 의하여 전하의 축적이 어느 정도 소멸된다 하더라도 가해지는 전자의 에너지는 기판의 남은 전하의 척력에 의하여 그 에너지를 상당히 잃게 된다. 또한, 기판에 축적된 일부의 전자는 부도체 표면을 따라 흐르는 표면 전류를 이루며 가까이 있는 접지 전위(earth potential)의 전극을 향하여 급속히 흐르게 된다. 이때, 기판의 첨점이나, 접촉이 잘 이루어지고 있는 방향으로 전류가 급속히 모이게 되므로 해당 위치에서 급속한 가열이 일어나 기판이 타 버리게 되거나 기판이 깨지게 되는 문제점도 발생한다. 또한, 기판이 단순 재료가 아니고 회로가 있는 회로 기판인 경우 기판의 표면에 전자빔에 의한 전하가 쌓이게 되면 전하가 흐르기 좋은 회로의 배선을 따라 흐르다가 타버리게 되거나 혹은 회로를 구성하는 물질의 열확산을 유도하여 회로를 상하게 할 수도 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 넓은 빔폭을 갖는 전자빔을 부도체 혹은 반도체 기판으로 조사하는 경우 부도체 혹은 반도체 기판의 표면에 축적되는 전자빔의 전하를 중화시키는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 전자빔 전하 중화 방법은, (a) 기판의 표면으로 전자빔을 조사하는 단계; 및 (b) 상기 전자빔이 날아가는 공간상에 또는 상기 기판의 표면에 이온빔을 조사하는 단계;를 구비하여, 상기 기판의 표면에 축적되는 전자의 전하를 중화시킨다. 여기서, 기판은 부도체 또는 반도체 기판으로 이루어진다.
전술한 특징에 따른 전자빔 전하 중화 방법은, 상기 (b) 단계에서 상기 이온빔을 상기 전자빔이 날아가는 공간상으로 조사하는 경우, 상기 이온빔은 전자빔의 비행 방향의 수직 방향에서 수평 방향에 이르기까지 조사하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 (b) 단계에서 상기 이온빔을 상기 기판의 표면에 조사하는 경우, 상기 이온빔은 전자빔이 도달하는 상기 기판의 표면에 조사하거나, 전자빔이 맞는 영역의 기판 운동 방향의 앞쪽이나 뒤쪽에 조사하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 전자빔 전하 중화 방법의 상기 (b) 단계는 이온빔 조사 장치와 기판의 사이에 반사판을 배치하여 상기 이온빔 조사 장치로부터 조사된 이온빔이 상기 반사판에 의해 반사되어 상기 기판의 표면으로 제공될 수 있으며, 여기서 상기 반사판은 부도체 재질로 이루어지거나, 상기 반사판이 도체 재질로 구성하고 상기 반사판에는 전압이 인가하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 전자빔 전하 중화 방법의 상기 이온빔은 수소(H2)를 포함한 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 중 하나의 가스로 이루어지며, 상기 기판이 산화물로 이루어지는 경우 이온빔과 함께 산소(O2)를 챔버내로 제공하거나, 상기 기판이 질화물로 이루어지는 경우 이온빔과 함께 질소(N2)를 챔버내로 제공하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 전자빔 전하 중화 방법은 상기 (a) 단계에서 사전에 설정된 주기에 따라 전자빔을 단속적으로 조사하거나 조사 에너지 레벨을 달리하여 펄스 형태로 조사하거나, 상기 (b) 단계에서 사전에 설정된 주기에 따라 이온빔을 단속적으로 조사하거나, 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계가 동시에 수행되어 전자빔과 이온빔이 동시에 조사됨과 동시에 상기 전자빔과 이온빔 모두 사전에 설정된 주기에 따라 단속적으로 조사하거나 조사 에너지 레벨을 달리하여 펄스 형태로 조사하거나, 상기 (a) 단계와 상기 (b) 단계가 순차적으로 수행되어 전자빔과 이온빔을 순차적으로 조사하거나, 전자빔과 이온빔이 순차적으로 조사되되 상기 전자빔은 조사 에너지 레벨을 달리하여 펄스 형태로 조사되며 이온빔은 일정값의 에너지 레벨로 조사된다.
전술한 특징에 따른 전자빔 전하 중화 방법은 상기 (a) 단계가 진행되는 동안, 또는 (a) 단계와 (b) 단계가 진행되는 동안에 전자빔이 맞는 기판 주위에 헬륨 가스를 흘려줌으로써, 열전도성이 우수한 헬륨 가스에 의해 기판을 냉각시키거나 헬륨 가스 원자가 기판에 충돌함에 따라 전하 이탈을 돕는 특성을 이용하여 기판의 전기적 중화를 돕는다.
본 발명에 의하여, 전자빔이 부도체 혹은 반도체 기판의 표면에 조사되더라도, 전자빔의 전하를 중화시켜 부도체 혹은 반도체 기판에 축적되는 음전하를 소거함으로써 전자빔의 에너지를 부도체 혹은 반도체 기판에 효율적으로 전달하게 될 뿐만 아니라, 부도체 혹은 반도체 기판이 파괴되거나 기판상의 회로들이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 CRT에 사용되는 종래의 전자총의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 빔 폭이 넓은 다중 홀 전자빔 소스의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자빔 중화 방법을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자빔 중화 방법의 다른 실시 형태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전자빔 중화 방법을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자빔 중화 방법의 전자빔 조사 단계에 대한 다양한 실시 형태들을 설명하기 위하여 도시한 그래프들이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자빔 중화 방법의 전자빔 조사 단계와 이온빔 조사 단계의 조합에 대한 다양한 실시 형태를 도시한 그래프들이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 전자빔 중화방법을 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대해서 상세히 설명한다.
제1 실시예
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자빔 중화 방법을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자빔 중화 방법은, 부도체 혹은 반도체 기판의 표면 전하의 축적에 의하여 생기는 현상을 방지하기 위하여, (a) 전자빔 소스(100)를 이용하여 기판(100)의 표면으로 전자빔을 조사하는 단계; 및 (b) 이온빔 조사 장치(120)를 이용하여 상기 전자빔이 날아가는 공간상에 또는 상기 기판(100)의 표면에 이온빔을 조사하는 단계;를 구비하여, 상기 기판의 표면에 축적되는 전자의 전하를 중화시키게 된다. 여기서, 기판은 부도체 혹은 반도체 기판으로 이루어진다. 본 실시예에 따른 전자빔 중화 방법은, 전자빔이 날아가는 방향으로 이온빔을 쏘아주면 기판에 이온빔이 날아가 기판을 전기적으로 중성화 상태를 만들 수 있다. 이는 기판이 부도체 혹은 반도체인 경우 기판에 쌓인 음전하를 소거하기 위하여 이온빔을 이용하여 기판을 중성화시킴으로써, 전자빔의 에너지를 기판에 효율적으로 전달하고 기판의 파괴나 회로 손상을 방지하기 위함이다.
상기 (b) 단계에서 상기 이온빔을 상기 전자빔이 날아가는 공간상으로 조사하는 경우, 상기 이온빔은 전자빔의 비행 방향의 수직 방향에서 수평 방향에 이르기까지 조사할 수 있다. 한편, 상기 (b) 단계에서 상기 이온빔을 상기 기판의 표면에 조사하는 경우, 상기 이온빔은 전자빔이 도달하는 상기 기판의 표면에 조사하거나, 전자빔이 맞는 영역의 기판 운동 방향의 앞쪽이나 뒤쪽에 조사할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자빔 중화 방법의 다른 실시 형태를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 이온빔 조사 장치(220)와 기판(200)의 사이에 반사판(230)을 배치하여 상기 이온빔 조사 장치(220)로부터 조사된 이온빔이 상기 반사판(230)에 의해 반사되어 상기 기판(200)의 표면으로 제공되도록 한다. 상기 반사판에 의하여 이온빔의 방향을 바꾸어줄 수 있게 된다.
상기 반사판은 이온빔 조사 장치로부터 나오는 이온빔의 진행 방향에 대해 일정 각도로 경사지게 배치되며, 이온빔 조사장치로부터 나온 이온빔은 반사판에 의해 반사되어 기판을 향하도록 배치되는 것이 바람직하다. 상기 반사판은 부도체 재질의 기판, 도체 재질의 기판, 또는 자장이 인가된 기판으로 이루어질 수 있다.
상기 반사판(230)이 부도체 재질의 기판으로 이루어지는 경우, 반사판을 이온빔의 앞에 경사방향으로 위치시키고, 반사판을 향하여 날아가는 이온빔이 이미 반사판의 표면에 쌓인 이온 전하들에 의하여 반사되어 기판을 향하게 되어, 기판의 표면의 전하를 중화시키게 된다. 한편, 상기 반사판이 도체 재질의 기판으로 이루어지는 경우, 반사판에 전압을 인가하여 이온의 방향을 전환시킬 수 있다. 한편, 상기 반사판이 자장을 띄울 수 있는 영구자석이나 전자석이 사용되어지는 경우, 이온이 날아가는 방향에 자장이 가해지면 이온빔의 비행 방향을 전환하여 전자빔이 맞는 영역에 이온을 조사할 수 있다. 이와 같은 중화 방법은 서로 전하 상태가 다른 이온빔과 전자빔이 공간 상에서 가까운 거리에서 비행할 경우 서로에게 인력을 미쳐서 끌어 당겨 비행 경로가 바뀌어 버리거나, 둘이 합쳐지면서 플라즈마를 발생시키게 됨으로써 기판에 전달되어야 할 전자빔의 에너지가 사라지는 결과를 초래하는 것을 방지할 때 사용할 수 있는 유용한 중화 방법이다.
이온빔은 수소(H2)를 포함한 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Xe)등의 가스를 이용하여 생성할 수 있다. 그리고, 전자빔이 조사되는 부도체 혹은 반도체 기판(200)이 산화물 기판인 경우 산소(O2), 질화물 기판인 경우 질소(N2)가 챔버내로 독립적으로 제공되거나 다른 가스와 섞여 제공될 수 있다.
이온빔의 에너지는 0～3keV 까지 다양하게 변화시켜 줄 수 있으며, 기판의 이동 방향에서 전자빔이 조사되는 바로 앞의 위치에 이온빔이 조사되어지거나, 기판을 향하지 않고 반사판을 향하는 경우는 에너지가 클 수 있으나, 기판을 바로 때려주는 경우는 이온빔에 의하여 기판이 깎이는 이온빔 스퍼터링 현상이 일어나므로 이온빔의 에너지를 1keV이하로 낮추어 주어야 하며 500eV 이하가 더욱 바람직하다.
전자빔의 전하와 이온빔의 전하가 서로 중화되기 위해서 이온빔 소스의 수량을 늘려서 이온빔 소스를 1개 이상 여러 개 사용함으로써 전자빔의 높은 에너지와 많은 수의 전자 전하를 이온빔의 낮은 에너지와 적은 이온 전하량으로 중화할 수 있다.
본 실시예에 따른 전자빔 중화 방법은 전자빔 조사 단계와 이온빔 조사 단계를 함께 실시하거나 전자빔 조사 단계와 이온빔 조사 단계를 번갈아가면서 반복적으로 실시할 수 있다. 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자빔 중화 방법의 전자빔 조사 단계에 대한 다양한 실시 형태들을 설명하기 위하여 도시한 그래프들이다. 도 6을 참조하면, (a)와 같이 전자빔을 지속적으로 조사하거나, (b)와 같이 전자빔을 일정한 주기에 따라 단속적으로 조사하거나, (c)와 같이 전자빔을 에너지 조사 레벨을 달리하여 펄스 형태로 조사할 수 있다. 또한, 이온빔 조사 단계도, 전자빔 조사 단계와 마찬가지로, 이온빔을 지속적으로 조사하거나 일정한 주기에 따라 단속적으로 조사하거나 에너지 조사 레벨을 달리하여 펄스 형태로 조사할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자빔 중화 방법의 전자빔 조사 단계와 이온빔 조사 단계의 조합에 대한 다양한 실시 형태를 도시한 그래프들이다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 전자빔 중화 방법은 전술한 다양한 실시 형태들 중 이온빔을 지속적으로 조사하면서 전자빔을 단속적으로 조사하거나 에너지 조사 레벨을 달리하여 펄스 형태로 조사하는 것이 가장 바람직하나, 그 외의 다른 실시 형태들의 조합으로도 조사될 수 있다. 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 이온빔과 전자빔을 모두 단속적으로 조사하는 경우, 이온빔 조사 주기와 전자빔 조사 주기를 조절하여 이온빔과 전자빔이 순차적으로 번갈아가면서 조사되도록 할 수 있다. 또한, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 이온빔을 단속적으로 조사하면서 전자빔을 에너지 조사 레벨을 달리하여 펄스 형태로 조사하는 경우, 이온빔 조사 주기와 전자빔 조사 주기를 조절하여, 이온빔과 하이 에너지 레벨(high energy level)의 전자빔이 순차적으로 번갈아가면서 조사되도록 하고 이온빔이 조사되는 동안은 로 에너지 레벨(low energy level)의 전자빔이 조사되도록 할 수 있다.
전자빔 전하 중화 방법은 전자빔만이 조사되거나 이온빔 조사까지 진행되는 동안에 전자빔이 맞는 기판 주위에 헬륨 가스를 흘려주어 열전도성이 우수한 헬륨 가스에 의해 기판을 냉각시키거나 헬륨 가스 원자가 기판에 충돌함에 따라 전하 이탈을 돕는 특성을 이용하여 기판의 전기적 중화를 이룬다.
전술한 본 실시예에 따른 전자빔 중화 방법을 적용한 전자빔 조사는 디스플레이 제조 공정에 있어서 투명전도체(TCO) 공정이나 저온 실리콘 결정화(LTPS)공정등에 사용되어질 수 있다.
제2 실시예
본 발명의 제2 실시예에 따른 전자빔 중화 방법은 이온빔을 사용하지 않고 전자빔을 사전에 설정된 주기에 따라 단속적으로 조사하는 것이다. 이 경우, 전자빔이 단속적으로 조사가 되지 않는 주기 동안에는 부도체 혹은 반도체 기판에 대한 냉각이 이루어지고, 또 표면의 축적된 전하가 표면을 따라 흐르는 시간을 확보함으로써, 표면 전하를 소거하여 부도체 혹은 반도체 기판을 보호할 수 있게 된다.
이 경우, 전자빔 소스를 단속적으로 온/오프 작동시켜 전자빔을 기판으로 단속적으로 제공하거나, 전자빔 소스는 지속적으로 작동시키면서 기판을 이동시킴에 따라 기판의 작업 영역에 전자빔을 단속적으로 제공할 수 있다. 이와 같이, 전자빔이 조사되어지는 동안에 기판을 움직여 줌으로써, 기판의 동일위치를 단속적으로 조사하여 주는 것과 동일한 시간 지연 효과를 만들 수 있다.
제3 실시예
이하, 첨부된 도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자빔 중화 방법을 설명한다. 본 실시예에 따른 전자빔 중화 방법은, 기판의 표면에 전하가 축적되는 것을 방지하기 위하여, 전자의 전하 축적을 접지(earth) 되어 있거나 또는 적절한 양(+)의 전압을 가진 금속롤러를 접촉시키면 롤러를 통하여 전하가 빠지도록 하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 전하가 쌓이는 주변에 다양한 방법에 의하여 전하가 빠질 수 있도록 전하의 흐름을 유도하여 기판의 표면에 전하가 축적되는 것을 방지한다. 여기서, 기판은 부도체 또는 반도체 기판을 사용한다.
본 실시예에 따른 전자빔 중화 방법은, (a) 전자빔 소스(310)를 이용하여 기판(300)의 표면으로 전자빔을 조사하는 단계; 및 (b) 상기 기판(300)의 표면에 전도성 재질의 음전하 소거 수단(320)을 접촉시키는 단계;를 구비하여, 상기 기판(300)의 표면에 축적되는 전자의 전하를 중화시킨다.
상기 음전하 소거 수단(320)은 상기 전자빔이 조사된 기판의 표면에 접촉시키거나, 상기 기판이 이동하는 경우에는, 전자빔이 조사되는 영역의 앞면, 뒷면 또는 측면 중 어느 하나에 선택적으로 음전하 소거 수단을 접촉시키거나 또는 앞면과 뒷면 동시에 상기 음전하 소거 수단을 접촉시킬 수 있다. 전술한 음전하 소거 수단에 의해 기판의 표면에 축적된 전하들이 빠질 수 있는 통로를 형성하게 된다.
상기 음전하 소거 수단은 전도성 재질로 이루어지며, 그 형상은 브러쉬, 롤러, 판 등과 같이 다양하게 형성될 수 있다. 상기 음전하 소거 수단을 구성하는 전도성 재질은 전자의 음전하를 소거하기 위한 것이므로, 금속, 탄소 성분의 그라파이트, 전도성 폴리머, 전도성 세라믹 등이 사용될 수 있다. 특히, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 음전하 소거 수단을 전도성 재질의 롤러로 형성할 수 있으며, 이 경우 상기 전도성 금속 롤러의 표면에는 저항성 코팅막을 형성하여 전하의 빠지는 속도를 제어하고 전도성 재질의 롤러에 의해 너무 급격하게 전하가 흐르는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
전도성 재질의 롤러는 전체를 금속체로 형성하는 경우 너무 급격하게 전하의 흐름이 생겨서 기판의 표면에 형성되어 있는 회로들을 따라 전하의 흐름이 집속되면 과열이 일어나거나 이에 의하여 층간 확산이 일어나고 국부적 과열에 의하여 기판을 파괴시키는 등의 문제들이 발생될 수 있다. 따라서, 이러한 문제점을 방지하기 위하여, 전도성 재질의 롤러는 표면에 저항성 코팅막을 형성하여 전도성 재질의 롤러의 표면에 적절한 저항을 제공함으로써, 상기 롤러로 전하가 빠지는 속도를 제어하는 것이 바람직하다. 상기 저항성 코팅막은 10Ω?cm～10MΩ?cm의 비저항을 갖는 것이 바람직하다. 상기 저항성 코팅막은 전도성 실리콘 재질과 같이 소프트하여 기판과의 접촉성을 향상시켜야 할 필요성이 있으며, 이를 통하여 기판과 롤러와의 양호한 접촉에 의하여 접촉 면적 전체에 걸쳐 균일한 전하의 흐름을 만들어 낼 수 있게 된다.
제4 실시예
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 전자빔 중화방법을 설명한다. 본 실시예에 따른 전자빔 중화방법은 하나의 방향을 따라 길게 전자빔을 제공하는 대형 전자빔 소스에 의해 조사되는 전자빔을 중화하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. 도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전자빔 중화방법을 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자빔 중화방법은, 특정 방향을 따라 길게 전자빔을 조사하는 대형 전자빔 소스(810)에 의해 기판의 표면에 전자빔이 조사되는 경우, 제1 이온빔 조사 장치(820) 및 제2 이온빔 조사 장치(822)이 기판의 양측에 각각 서로 마주보도록 배치된다. 제1 및 제2 이온빔 조사 장치들은 기판을 향해 진행하는 전자빔의 진행 방향과는 수직 방향으로 이온빔을 조사하며, 서로 마주보도록 배치된 제1 및 제2 이온빔 조사 장치들로부터 조사된 이온빔들이 서로 충돌하게 된다. 기판의 상부에 배치된 전자빔 소스(810)로부터 전자빔이 기판을 향해 조사되는 동안, 기판과 전자빔 소스의 사이에 전자빔의 진행방향과 수직으로 조사된 이온빔들이 충돌하는 영역('a'영역)에서는 충돌된 이온빔들에 의해 전자빔 소스로부터 조사된 전자빔의 전하들이 중화된다. 그 결과, 중화된 전자빔의 전하들이 기판으로 제공될 수 있다. 이때 제1 및 제2 이온빔 조사 장치의 이온빔 조사 에너지의 크기에 따라 양측으로부터 조사되는 이온빔의 충돌 위치가 결정되며, 충돌 위치에 따라 전자빔의 전하가 중화되는 위치가 결정된다. 즉, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 이온빔 조사 장치의 조사 에너지가 동일한 경우, 중심 영역('a')에서 이온빔들이 충돌하게 되며, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 이온빔 조사 장치의 조사 에너지가 제2 이온빔 조사 장치의 조사 에너지보다 더 큰 경우, 제2 이온빔 조사 장치에 가까운 영역('b')에서 이온빔들이 충돌하게 된다.
따라서, 제4 실시예에 따른 전자빔 중화 방법은 이온빔 충돌 영역을 전자빔 소스에 의해 전자빔이 조사되는 영역의 왼쪽에서 오른쪽으로 또는 오른쪽에서 왼쪽으로 이동시킴에 따라 전자빔이 조사되는 모든 영역을 중화시킨다. 이 경우, 제1 및 제2 이온빔 조사 장치의 조사 에너지의 크기를 서로 달리 조절함에 따라 이온빔 충돌 영역을 특정 방향에 따라 스캔하듯이 이동시킬 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 전자빔 중화 방법은 넓은 빔폭을 갖는 전자빔을 조사하여 기판의 특성을 변화시키고자 하는 경우에 전자빔 조사 공정과 함께 사용되어, 전자빔 조사 공정의 효율성을 극대화시킬 수 있다. 이러한 전자빔 조사 공정은 투명 전도체(TCO) 제조 공정, 저온 폴리실리콘 박막 제조 공정 등에 널리 사용될 수 있다.
120, 220 : 이온빔 조사장치
230 : 반사판
100, 300 : 기판
100, 310 : 전자빔 소스
320 : 음전하소거수단
810 : 대형 전자빔 소스
820 : 제1 이온빔 조사장치
822 : 제2 이온빔 조사장치

Claims (6)

  1. (a) 기판의 표면으로 전자빔을 조사하는 단계; 및
    (b) 상기 기판의 표면에 전도성 재질의 음전하 소거 수단을 접촉시키는 단계;
    를 구비하며, 상기 기판은 부도체 또는 반도체 기판으로 이루어지고,
    상기 음전하 소거 수단은 표면에 저항성 코팅막이 형성된 전도성 재질의 롤러로 이루어져 상기 기판의 표면에 축적되는 전자의 전하를 중화시키고,
    상기 저항성 코팅막은 10Ω?cm～10MΩ?cm의 비저항을 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 중화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음전하 소거 수단은 상기 전자빔이 조사된 기판의 표면에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 전자빔 중화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판이 이동하는 경우, 전자빔이 조사되는 영역의 앞면, 뒷면 또는 측면에 상기 음전하 소거 수단을 접촉시키거나, 앞면과 뒷면에 동시에 음전하 소거 수단을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 전자빔 중화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전도성 재질은 금속, 탄소 성분의 그라파이트, 전도성 폴리머, 전도성 세라믹, 전도성 실리콘 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔 중화 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 전자빔 중화 방법은 상기 기판으로 헬륨(He)을 제공하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자빔 중화 방법.
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