KR101531666B1 - Apparatus and Method of Film Polishing Using Plasma Immersion Ion Milling - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가속 이온을 이용한 저온 플라즈마 잠입 이온으로 다양한 필름의 표면을 가공 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 필름상에 표면 평탄도 및 증착면의 선택적 높이 조절을 위한 플라즈마 잠입 이온 가공 장치와 방법을 제공하며, 본 발명의 장치와 방법을 적용함으로써 필름을 후 공정에 맞게 진공 상태에서 연마하는 것이 가능하므로 대량 생산에 용이하며, 여러 다양한 분야, 특히 기능성 또는 디스플레이 분야 필름에 사용이 가능하다.
The present invention relates to an apparatus and a method for processing a surface of various films with low-temperature plasma intrusion ions using accelerated ions.
The present invention provides a plasma immersion ion processing apparatus and method for controlling the surface flatness and selective height of the deposition surface on a film, and a method of polishing the film in a vacuum state for a post process by applying the apparatus and the method of the present invention It is easy to mass-produce and can be used in various fields, especially functional or display field films.

Description

플라즈마를 이용한 필름 연마 장치 및 방법{Apparatus and Method of Film Polishing Using Plasma Immersion Ion Milling}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for polishing a film using a plasma,

본 발명은 플라즈마를 이용한 필름 연마 장비 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가속 이온을 이용한 저온 플라즈마 잠입 이온으로 다양한 필름의 표면을 가공 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and a method for polishing a film using plasma, and more particularly, to an apparatus and a method for processing a surface of various films using low-temperature plasma inflow ions using accelerated ions.

일반적으로 에너지를 가지고 있는 이온을 이용한 표면 처리는 반도체 공정, MEMS 및 MEMS 양산, 패턴 전사 기술, 경질 코팅 분야에 필수적이다. In general, surface treatment using energy-containing ions is essential for semiconductor processing, MEMS and MEMS mass production, pattern transfer technology, and hard coating.

그리고, 이온 충돌은 세정, 기판 표면의 활성화, 젖음성의 변화, 경도 향상, 다양한 필름의 증착, 이온 주입에 의한 반도체 도핑 공정 등 다양한 분야에 사용되고 있다. The ion collision is used in various fields such as cleaning, activation of the substrate surface, change in wettability, improvement in hardness, deposition of various films, and semiconductor doping process by ion implantation.

보통 모든 이온 가공은 다음과 같은 두 종류로 나눌 수 있다. Usually all ion processing can be divided into two kinds as follows.

첫째, 이온 소스로부터 이온빔을 추출하여 진공 챔버 내부에 일정한 거리를 두고 놓여져 있는 기판 쪽으로 보내는 방식으로서, 원하는 결과를 얻기 위해서 이온빔과 기판을 따로 또는 동시에 이송하고, 이온 전하(charge)는 보조 전자 전극(emitter)에 의해 중화될 수 있다. First, the ion beam is extracted from the ion source and sent to the substrate placed at a certain distance in the vacuum chamber. In order to obtain a desired result, the ion beam and the substrate are transferred separately or simultaneously, and the ion charge is transferred to the auxiliary electrode emitter. < / RTI >

이러한 기술의 예로, 이온 빔 응용 증착, 이온 빔 식각 또는 가공(milling), 이온 빔 주입 등을 들 수 있다. Examples of such techniques include ion beam application deposition, ion beam etching or milling, and ion beam implantation.

둘째, 가공물이 플라즈마 분위기 내에 놓여지고, 일정한 값의 음전위(negative potential)에 전기적으로 편의(bias)시키는 방식으로서, 이온은 가공물 앞에 형성된 쉬스 내부로 가속되며, 이러한 가속을 유발하기 위하여 DC, RF, 그리고, 펄스로 공급되는 바이어스(bias) 등이 사용된다. Second, ions are accelerated to the inside of the sheath formed in front of the workpiece as a way of placing a workpiece in a plasma atmosphere and electrically biasing the workpiece to a negative potential at a constant value. Then, a bias supplied by a pulse or the like is used.

이러한 기술 범주에 속하는 기술의 예로, PVD, PECVD, PI3D, RIE 등을 들 수 있다. Examples of techniques belonging to this technical category include PVD, PECVD, PI3D, RIE, and the like.

통상적으로 이온 에칭 또는 이온 가공(milling)은 중요한 이온 가공 중의 한 분야이다. Typically, ion etching or ion milling is one area of critical ion processing.

그것은 에너지를 갖는 이온에 의한 표면 스퍼터링에 기반을 둔다.It is based on surface sputtering with energy-bearing ions.

이온 스퍼터링의 핵심적인 특징은 이온 입사각에 대한 스퍼터링 속도가 비선형적으로 의존한다는 것이다.A key feature of ion sputtering is the non-linear dependence of the sputtering rate on the ion incident angle.

물리적 또는 반응적(reactive) 가공 둘 다에 적용이 가능하다. It is applicable to both physical and reactive machining.

이온 가공의 많은 적용 사례는 반도체 공정, 나노 구조의 형성, 표면 구조물 형성, 표면 조도의 개선 등을 포함한다. Many applications for ion processing include semiconductor processing, nanostructure formation, surface structure formation, and surface roughness improvement.

이온 빔 가공은 첨단 가공기술인데, 이 기술은 광학 부품의 양산에 있어서 마지막 단계로 적용되어 왔다. Ion beam machining is a cutting-edge processing technology that has been applied as a final step in the mass production of optical components.

표면 조도 개선 적용은 광학 부품 및 고전력 디바이스, 또는 SIMS와 TEM 등의 시편 준비와 같이 중요한 경계면에서의 마이크로 표면 조도값의 개선을 포함한다. Surface roughness improvement applications include the improvement of micro surface roughness values at critical interfaces such as optical components and high power devices, or specimen preparation such as SIMS and TEM.

도 1은 원통형 가공물에 대한 이온 빔 식각 공정의 개념도로서, 여기서 선형 이온 소스로부터 나온 리본 모양의 이온 빔은 회전하는 가공물의 축을 따라 진공 챔버 내부로 향하게 된다.1 is a conceptual view of an ion beam etching process for a cylindrical workpiece wherein the ribbon shaped ion beam from a linear ion source is directed into the vacuum chamber along the axis of the rotating workpiece.

도 2는 평판형 가공물을 위한 이온 빔 식각 공정의 개념도로서, 여기서 이온 소스로부터 나온 원형 모양의 빔은 임의의 각도 만큼 기울어진 채로 회전하는 가공물에 대해 진공 챔버 내부로 향하게 되고, 도면에서 보여지는 전자총이 대전된 이온을 중화시키게 된다. 2 is a conceptual view of an ion beam etching process for a planar workpiece in which a circular beam emerging from an ion source is directed to the inside of the vacuum chamber for a workpiece rotating while being inclined by an arbitrary angle, Thereby neutralizing the charged ions.

도 3은 플라즈마 잠입 이온 가공에 의한 원통형 기판의 표면 연마 공정의 개념도로서, 여기서 전기적으로 가공물과 연결되어 가공물을 둘러싸고 있는 덮개는 사각 단면을 갖고 있으며, 4개의 면에 격자화된 전극이 부착되어 있다. FIG. 3 is a conceptual view of a surface polishing process of a cylindrical substrate by plasma immersion ion processing, wherein the lid surrounding the workpiece electrically connected to the workpiece has a rectangular cross-section, and a grid-shaped electrode is attached to four surfaces .

이때, 격자의 폭은 가공물의 직경과 동일하며, 격자의 길이는 가공물의 길이와 동일하다.At this time, the width of the grating is equal to the diameter of the workpiece, and the length of the grating is equal to the length of the workpiece.

이와 같은 플라즈마 잠입 이온 가공 방법 및 관련 장비에 관한 선행기술로는 한국 공개특허 10-2011-0057295호, 미국 등록특허 US 4,278,493호, US 5,693,376호 등이 있다. Prior art related to such a plasma immersion ion processing method and related equipment is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2011-0057295, US Patent No. 4,278,493, and US Patent No. 5,693,376.

최근의 연구 발표에는 플라즈마 분위기에서 필름에 공정을 수행하는 연구가 많이 행해지고 있다. Recently, many researches have been carried out on film processing in a plasma atmosphere.

보통 필름 표면에 나노패턴과 같은 정밀한 패턴을 형성시키기 위해서는 필름 표면 자체의 평탄도를 높일 필요성이 있으며, 필름의 제작 시에 매끈한 필름을 제작하는 것을 한계가 있기 때문에 반드시 후처리 가공을 필요로 한다. Normally, in order to form a precise pattern such as a nano pattern on the surface of a film, it is necessary to increase the flatness of the film surface itself, and there is a limitation in manufacturing a smooth film at the time of producing the film.

또한, 필름에 금속 등이 증착되어 있을 경우 원하는 만큼 정밀하게 깎아내는 것은 어려운 작업이다.
In addition, when metal or the like is deposited on a film, it is difficult to cut the film precisely as desired.

따라서, 본 발명의 목적은 필름상에 표면 평탄도 및 증착면의 선택적 높이 조절을 위한 플라즈마 잠입 이온 가공 장치와 방법을 제공하는데 있으며, 이러한 장치와 방법을 적용함으로써 필름을 후 공정에 맞게 진공 상태에서 연마하는 것이 가능하므로 대량 생산에 용이하며, 여러 다양한 분야, 특히 기능성 또는 디스플레이 분야 필름에 사용이 가능하다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a plasma immersion ion processing apparatus and method for controlling the surface flatness and the selective height of the deposition surface on a film. By applying such an apparatus and a method, It is easy to mass-produce and can be used in various fields, particularly in functional or display field films.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치 및 방법은 다음과 같은 특징이 있다. In order to achieve the above object, the apparatus and method for polishing a film using plasma provided by the present invention have the following features.

상기 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치는 전기적으로 절연되며 플라즈마가 채워지는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 내부에 설치되어 롤투롤 방식으로 필름을 일방향으로 진행시켜주는 롤 구동장치와, 적어도 한 면 이상에 필름 표면을 바라보며 배치되는 슬롯이 구비되고 전도성을 가지면서 필름을 둘러싸서 필름을 플라즈마로부터 분리시키며 전기적으로 필름측과 연결되는 덮개와, 상기 덮개와 필름측에 전원을 공급하는 전원 공급장치를 포함하는 구조로 이루어진다. The film polishing apparatus using the plasma includes a vacuum chamber electrically insulated and filled with plasma, a roll driving device installed in the vacuum chamber and for advancing the film in one direction by a roll-to-roll method, A cover including a slot disposed facing the surface and having a conductive property to separate the film from the plasma and electrically connected to the film side, and a power supply device for supplying power to the cover and the film side .

따라서, 상기 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치는 필름과 덮개에 플라즈마 전위에 비해 상대적으로 음의 값을 갖는 바이어스가 제공되고, 상기 덮개는 슬롯을 갖는 추출 전극의 역할을 하게 되며, 상기 추출 전극을 통해 덮개 주변에 형성된 쉬스 내부로 가속된 이온이 덮개와 필름 사이의 간격 내부로 이끌리면서 일방향으로 진행하는 필름의 표면에 충돌하게 되므로서, 필름의 표면을 연마할 수 있는 특징이 있다. Therefore, in the film polishing apparatus using the plasma, a bias having a relatively negative value relative to the plasma potential is provided to the film and the cover, the cover serves as an extraction electrode having a slot, The surface of the film is polished because the accelerated ions in the surrounding sheath are attracted to the gap between the cover and the film and collide with the surface of the film which proceeds in one direction.

여기서, 상기 필름의 이송을 위한 롤 구동장치는 공급 롤과 회수 롤, 그리고 1개 또는 2개의 아이들 롤로 구성되어 삼각형 또는 사각형 형태로 배치되는 구조로 이루어질 수 있다. Here, the roll driving device for transporting the film may be composed of a supply roll, a recovery roll, and one or two idle rolls arranged in a triangular or square shape.

그리고, 상기 덮개의 슬롯에 대한 일 예로서, 상기 슬롯은 필름의 롤측 접촉부위를 정면으로 바라보는 위치에 구비하여, 슬롯을 통과한 이온이 롤측에 걸쳐져 지지되면서 진행하고 있는 필름의 표면에 충돌할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. As an example of the slot of the cover, the slot is provided at a position where the roll-side contact portion of the film faces the front, so that the ions passing through the slot collide against the surface of the film being supported while being supported on the roll side .

또한, 상기 덮개의 슬롯에 대한 다른 예로서, 상기 슬롯은 필름의 직선경로 진행선상과 같은 높이에서 필름의 두께를 정면에서 바라보는 위치에 구비하여, 슬롯을 통과한 이온이 필름의 두께를 필요한 두께만큼 잘라낼 수 있도록 하는 것이 바람직하다. As another example of the slot of the cover, the slot is provided at a position facing the film at the same height as the linear path progression of the film, so that the ions passing through the slot can change the thickness of the film to a necessary thickness As shown in FIG.

한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 플라즈마를 이용한 필름 연마 방법은 다음과 같은 특징이 있다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for polishing a film using plasma.

상기 플라즈마를 이용한 필름 연마 방법은 전기적으로 절연된 진공 챔버 내부에 롤투롤 방식으로 필름을 일방향으로 진행시켜주는 롤 구동장치를 배치하는 단계와, 필름측과 전기적으로 연결되어 슬롯을 통해 이온 추출 전극으로서의 역할을 하는 덮개로 필름 주변을 덮는 단계와, 상기 진공 챔버의 내부에 저온의 고밀도 플라즈마를 제공하는 단계와, 상기 필름과 덮개에 음의 바이어스를 부가하고 롤 구동장치를 이용하여 필름을 일방향으로 진행시키는 단계와, 상기 추출 전극을 통해 덮개 주변에 형성된 쉬스 내부로 가속된 이온이 덮개와 필름 사이의 간격 내부로 이끌리면서 일방향으로 진행하는 필름의 표면에 충돌하게 되므로서 필름을 가공하는 단계로 이루어진다. The method of polishing a film using plasma includes the steps of disposing a roll driving device for advancing a film in one direction in a roll-to-roll manner in an electrically insulated vacuum chamber; Providing a low-density, high-density plasma inside the vacuum chamber; applying a negative bias to the film and the lid and moving the film in one direction using a roll driving device; And a step of processing the film by accelerating the ions accelerated into the sheath formed around the cover through the extraction electrode to collide with the surface of the film moving in one direction while being drawn into the space between the cover and the film.

여기서, 상기 필름을 가공하는 단계의 경우, 필름의 롤측 접촉부위를 정면으로 바라보는 위치에 구비되어 있는 슬롯을 통과한 이온이 롤측에 걸쳐져 지지되면서 진행하고 있는 필름의 표면에 충돌되도록 하여, 필름의 표면을 연마할 수 있다.Here, in the step of processing the film, the ions passing through the slot provided at the position facing the roll-side contact portion of the film are supported on the roll side while being collided against the surface of the film being advanced, The surface can be polished.

그리고, 상기 필름을 가공하는 단계의 경우, 필름의 직선경로 진행선상과 같은 높이에서 필름의 두께를 정면에서 바라보는 위치에 구비되어 있는 슬롯을 통과한 이온이 필름의 두께를 필요한 두께만큼 잘라낼 수 있다.
In the step of processing the film, ions passing through a slot provided at a position facing the thickness of the film at the same height as the linear path progression line of the film can cut the thickness of the film to a required thickness .

본 발명에서 제공하는 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치 및 방법은 다음과 같은 장점이 있다. The film polishing apparatus and method using the plasma provided by the present invention have the following advantages.

첫째, 마이크로 또는 나노 패턴을 위한 기판의 표면, 특히 필름의 표면을 나노미터의 표면 거칠기로 만들 수 있고, 또한 공정 조건의 제어를 통해 필요한 두께 만큼을 정밀하게 잘라내는 것이 가능하다. First, it is possible to make the surface of the substrate for a micro or nano pattern, especially the surface of the film, to a surface roughness of the nanometer, and to precisely cut as much thickness as necessary through control of process conditions.

즉, 나노미터 정도의 평탄도를 필름에 구현할 수 있고, 필름에 금속 등이 증착되어 있는 경우에도 필름 표면을 나노급의 정밀도로 연마하는 것이 가능하며, 이때의 잘려진 면도 아주 매끄럽게 확보할 수 있다. That is, a flatness of about nanometers can be realized in a film, and even when metal or the like is deposited on the film, the surface of the film can be polished with nano-precision precision, and the cut surface at this time can be ensured very smoothly.

둘째, 필름을 후 공정에 맞게 진공 상태에서 연마하는 것이 가능하므로 대량 생산에 용이할 뿐만 아니라, 여러 다양한 분야, 특히 기능성 또는 디스플레이 분야 필름에 효과적으로 적용할 수 있다. Secondly, since the film can be polished in a vacuum state in accordance with a post-process, it is not only easy to mass-produce but also can be effectively applied to various fields, especially functional or display field films.

셋째, 전체적인 공정이 진공 상태에서 이루어지기 때문에 공정 중에 발생할 수 있는 오염을 최소화 할 수 있다.
Third, contamination that may occur during the process can be minimized because the whole process is performed in a vacuum state.

도 1은 원통형 가공물에 대한 이온 빔 식각 공정의 개념도
도 2는 평판형 가공물을 위한 이온 빔 식각 공정의 개념도
도 3은 플라즈마 잠입 이온 가공에 의한 원통형 기판의 표면 연마 공정의 개념도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치 및 방법에서 필름의 표면 조도 개선을 위한 공정을 나타내는 개념도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치 및 방법에서 필름의 두께를 정밀 연마하는 공정을 나타내는 개념도
1 is a conceptual view of an ion beam etching process for a cylindrical workpiece
2 is a conceptual view of an ion beam etching process for a planar workpiece
3 is a conceptual view of a surface polishing process of a cylindrical substrate by plasma immersion ion processing
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a process for improving surface roughness of a film in a film polishing apparatus and method using plasma according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram showing a process for precisely polishing the thickness of a film in a film polishing apparatus and method using plasma according to an embodiment of the present invention

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치 및 방법에서 필름의 표면 조도 개선을 위한 공정을 나타내는 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치 및 방법에서 필름의 두께를 정밀 연마하는 공정을 나타내는 개념도이다. FIG. 4 is a conceptual view illustrating a process for improving the surface roughness of a film in the apparatus and method for polishing a film using plasma according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic view of a film polishing apparatus using plasma, And a process of precisely polishing the thickness of the film in the method.

도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 플라즈마의 잠입 이온을 이용한 가공 장치는 롤투롤 방식으로 연속 이송되는 필름의 표면 연마 및 필름의 두께 커팅 공정을 위한 것으로서, 전기적으로 절연되면서 플라즈마가 덮개 주변에 균일하게 채워지는 진공 챔버(10), 필름을 연속적으로 이송시키는 수단으로서 진공 챔버(10)의 내부에 설치되는 롤 구동장치(11), 적어도 한 면 이상에 필름의 표면을 따라 배치되는, 즉 필름의 표면이나 두께를 바라보는 위치에 배치되는 슬롯(12)이 구비되고 전도성을 가지면서 필름을 둘러싸서 필름을 플라즈마로부터 분리시킴과 더불어 전기적으로 필름을 포함하는 롤 구동장치(11)와 연결되는 덮개(13), 상기 필름과 덮개(15)에 전원을 공급하는 전원 공급장치(14) 등을 포함하는 구조로 이루어져 있다.As shown in FIGS. 4 and 5, the plasma processing apparatus using the immersion ions is for polishing the surface of the film continuously fed in a roll-to-roll system and cutting the film thickness, A roll driving device 11 installed inside the vacuum chamber 10 as a means for continuously feeding the film, a roll driving device 11 arranged along the surface of the film on at least one side, that is, A slot 12 disposed at a position facing the surface or the thickness of the film is provided and is connected to the roll driving device 11 including the film electrically while separating the film from the plasma by surrounding the film A cover 13, a power supply unit 14 for supplying power to the film and the cover 15, and the like.

여기서, 상기 덮개(13)의 경우 다양한 형태, 예를 들면 사각형이나 삼각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 이러한 덮개(13)와 필름측에 제공되는 바이어스는 RF 자기 바이어스, 단극 반복 펄스 바이어스, 축적된 양의 전하가 매 펄스마다 음의 전하와 상쇄될 수 있는 이극 반복 펄스 바이어스 등이 적용될 수 있다. The cover 13 may have various shapes, for example, a rectangular or triangular shape. The bias applied to the cover 13 and the film 13 may be RF magnetic bias, monopole repetitive pulse bias, A bi-polar repetitive pulse bias in which positive charges can be canceled with negative charges every pulse, and the like can be applied.

또한, 상기 진공 챔버(10)에 조성되는 플라즈마, 예를 들면 저온의 고밀도 플라즈마는 내부 안테나를 갖는 ICP 소스, 아르곤 등과 같은 불활성 가스, 반응성 가스 등이 적용될 수 있다.In addition, an ICP source having an internal antenna, an inert gas such as argon, a reactive gas, or the like may be applied to the plasma formed in the vacuum chamber 10, for example, a low-temperature high-density plasma.

이러한 진공 챔버(10)의 경우 챔버 내부를 고진공으로 만들어줄 수 있는 펌프(미도시), 덮개(15)를 따라 분사될 가스 샤워기(미도시)를 포함할 수 있다. In the case of such a vacuum chamber 10, a pump (not shown) capable of making a high vacuum inside the chamber and a gas shower (not shown) to be sprayed along the lid 15 may be included.

특히, 가공 대상이 되는 필름을 연속적으로 이송시키기 위한 수단으로 롤 구동장치(11)가 마련된다. In particular, the roll driving device 11 is provided as a means for continuously feeding the film to be processed.

상기 롤 구동장치(11)는 롤투롤 방식으로 필름을 한쪽 방향으로 진행시켜주는 장치로서, 필름을 풀어주는 공급 롤(15)과 가공이 끝난 필름을 감아주는 회수 롤(16)과 그리고 필름의 진행궤적을 유도하여 진행경로를 확보해주는 복수 개의 아이들 롤(17)을 소정의 형태로 배치한 구조로 이루어지게 된다. The roll driving device 11 is a device for advancing the film in one direction by a roll-to-roll method, and includes a supply roll 15 for releasing the film, a recovery roll 16 for winding the processed film, And a plurality of idle rolls 17 for guiding the locus and ensuring the path of travel are arranged in a predetermined shape.

일 예로서, 각 1개씩의 공급 롤(15)과 회수 롤(16), 그리고 1개의 아이들 롤(17)을 조합한 구조의 경우, 각 롤을 삼각형 형태로 배치하여 사용할 수 있게 된다. As an example, in the case of a structure in which one supply roll 15 and one recovery roll 16 and one idle roll 17 are combined, each roll can be arranged in a triangular shape and used.

본 발명에서 제공하는 예로서, 각 1개씩의 공급 롤(15)과 회수 롤(16), 그리고 2개의 아이들 롤(17)을 조합한 구조의 경우, 각 롤을 사각형 형태로 배치하여 사용할 수 있게 된다. As an example provided in the present invention, in the case of a structure in which one supply roll 15 and a recovery roll 16 and two idols rolls 17 are combined, each roll can be arranged in a rectangular shape and used do.

결국, 상기 롤 구동장치(11)의 작동 시 필름은 각 롤에 걸쳐지면서 삼각형 또는 사각형의 진행궤적을 따라 이송될 수 있게 된다. As a result, during operation of the roll driving device 11, the film can be transported along a progressing trajectory of a triangle or a quadrangle while spanning each roll.

따라서, 전기적으로 절연된 진공 챔버(10)의 내부에는 롤 구동장치(11) 및 이 롤 구동장치(11)에 의해 이송되는 필름이 배치된다. Therefore, the roll driving device 11 and the film conveyed by the roll driving device 11 are disposed inside the electrically insulated vacuum chamber 10. [

그리고, 상기 필름은 덮개(13) 내에 수용되면서 플라즈마와 격리된다.Then, the film is accommodated in the lid 13 and isolated from the plasma.

상기 덮개(13)에는 슬롯(12)이 형성되고, 이때의 슬롯(12)은 필름의 표면을 따라가면서 배치되며, 필름과는 일정 거리를 두게 된다. A slot 12 is formed in the lid 13, and the slot 12 is disposed along the surface of the film and is spaced apart from the film.

예를 들면, 상기 덮개(13)의 슬롯(12)은 필름의 롤측 접촉부위, 즉 롤을 타고 넘어가는 부위를 정면으로 바라보는 위치에 형성된다. For example, the slot 12 of the cover 13 is formed at a position facing the roll-side contact portion of the film, that is, a portion where the roll-over portion is viewed from the front.

이에 따라, 슬롯을 통과한 이온은 롤측에 걸쳐져 지지되면서 진행하고 있는 필름의 표면에 충돌할 수 있게 되고, 결국 필름이 이면을 통해 롤측에 받쳐진 상태에서 그 표면에 이온이 충돌하게 되므로, 연마가공이 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 된다. As a result, ions passing through the slots can collide against the surface of the film being supported while being supported on the roll side. As a result, in the state where the film is supported on the roll side through the back surface, ions collide with the surface of the film, Can be performed more efficiently.

또한, 다른 예로서, 상기 덮개(13)의 슬롯(12)은 필름의 직선경로 진행선상과 같은 높이에서 필름의 두께를 정면에서 바라보는 위치, 즉 필름이 진행되어 오는 방향의 맞은편에서 정면으로 바라보는 위치에 형성된다. Further, as another example, the slot 12 of the lid 13 may be positioned at the same height as the linear path progression line of the film, at a position facing the film from the front, that is, from the opposite side in the direction in which the film advances And is formed at the viewing position.

이에 따라, 슬롯을 통과한 이온은 필름의 두께를 가르면서 충돌하게 되고, 결국 필름의 두께를 필요한 두께만큼 잘라낼 수 있게 된다. As a result, the ions passing through the slot collide with each other while grasping the thickness of the film, and as a result, the thickness of the film can be cut by a required thickness.

또한, 스퍼터링을 유발시키기에 충분한 음전위가 전기적으로 서로 연결된 필름측과 덮개(13)에 마련된다. Further, a negative potential sufficient to cause sputtering is provided on the film side and the cover 13 electrically connected to each other.

이에 따라, 플라즈마로부터 나온 이온은 덮개(13)와 플라즈마층 사이에 형성된 쉬스(Sheath) 안으로 가속되고, 슬롯(12)을 통과하여 필름과 덮개(13) 사이의 간격 내부에서 리본 파형의 빔을 형성한 후, 필름의 표면 거칠기 감소를 발생시킬 수 있도록 필름 표면에 충돌하게 된다. Ions from the plasma are accelerated into a sheath formed between the lid 13 and the plasma layer and pass through the slot 12 to form a beam of ribbon waveform within the gap between the film and the lid 13 The film surface is collided with the surface of the film so as to cause a decrease in the surface roughness of the film.

그리고, 상기 전기적인 바이어스는 직류(DC), 단극 또는 이극의 펄스 또는 RF 바이어스를 이용할 수 있다.The electric bias may be DC (direct current), single-pole or double-pole pulse or RF bias.

또한, 스퍼터링은 아르곤과 같은 불활성 기체가 플라즈마를 형성할 때, 또는 반응성 가스로부터 플라즈마가 형성될 때에 물리적으로 행해지게 된다. Sputtering is also performed physically when an inert gas such as argon forms a plasma or when a plasma is formed from the reactive gas.

한편, 본 발명에서 제공하는 플라즈마 잠입 이온을 이용한 가공 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.Meanwhile, a method of processing using the plasma infiltrated ions provided in the present invention will be described as follows.

상기 플라즈마 잠입 이온을 이용한 가공방법은 필름(100)과 덮개(13)에 연결되어 있는 전원 공급장치(14)를 통해 필름(100)과 덮개(13)에 플라즈마 전위에 비해 상대적으로 음의 값을 갖는 바이어스가 제공되는 한편, 이렇게 바이어스가 제공되면, 덮개(13)에 있는 슬롯(12)을 통해서 덮개 주변에 형성된 쉬스층 내부로 가속된 이온이 덮개(13)와 필름(100) 사이의 간격 내부로 이끌리게 되고, 이때의 유입된 이온이 한쪽 방향으로 연속해서 진행하는 필름(100)의 표면에 충돌하게 되며, 이로 인해 필름(100)의 표면이 연마될 수 있도록 한 공정으로 이루어진다. The processing method using the plasma immersion ions has a negative value relative to the plasma potential to the film 100 and the lid 13 through the power supply device 14 connected to the film 100 and the lid 13 The accelerated ions into the sheath layer formed around the cover through the slot 12 in the lid 13 are supplied to the inside of the space between the lid 13 and the film 100, And the introduced ions collide with the surface of the film 100 which continuously proceeds in one direction so that the surface of the film 100 can be polished.

이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다. This will be described in more detail as follows.

먼저, 전기적으로 절연된 진공 챔버 내부에 롤투롤 방식으로 필름을 일방향으로 진행시켜주는 롤 구동장치를 배치하는 단계를 수행한다. First, a step of disposing a roll driving device for advancing the film in one direction in a roll-to-roll manner in an electrically insulated vacuum chamber is performed.

즉, 필름을 전기적으로 절연된 진공 챔버 내부에 삽입 설치한다. That is, the film is inserted into the electrically insulated vacuum chamber.

다음, 필름측과 전기적으로 연결되어 슬롯을 통해 이온 추출 전극으로서의 역할을 하는 덮개로 필름 주변을 덮는 단계를 수행한다. Next, a step of covering the periphery of the film with a cover electrically connected to the film side and acting as an ion extraction electrode through the slot is performed.

여기서, 상기 덮개는 필름과 전기적으로 연결되어 이온 추출 전극의 역할을 하게 된다. Here, the lid is electrically connected to the film to serve as an ion extraction electrode.

다음, 상기 진공 챔버의 내부에 저온의 고밀도 플라즈마를 제공하는 단계를 수행한다. Next, a step of providing a low-temperature high-density plasma inside the vacuum chamber is performed.

이때, 상기 플라즈마는 챔버 내부에 균일하게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the plasma is uniformly formed in the chamber.

다음, 상기 필름과 덮개에 음의 바이어스를 부가하고 롤 구동장치를 이용하여 필름을 일방향으로 연속해서 진행시키는 단계를 수행한다. Next, a negative bias is applied to the film and the cover, and the film is continuously conveyed in one direction using a roll driving device.

이때의 필름은 공급 롤측에서 풀려나와 아이들 롤을 거쳐 소정의 궤적을 따라 이송되고, 가공을 마친 후에는 회수 롤측에 재차 감길 수 있게 된다. At this time, the film is released from the supply roll side and is transported along a predetermined locus via the idle roll, and can be wound again on the recovery roll side after the completion of the processing.

다음, 상기 추출 전극을 통해 덮개 주변에 형성된 쉬스 내부로 가속된 이온이 덮개와 필름 사이의 간격 내부로 이끌리면서 일방향으로 진행하는 필름의 표면에 충돌하게 되므로서 필름을 가공하는 단계를 수행한다. Next, ions accelerated into the sheath formed around the lid through the extraction electrode are drawn into the space between the lid and the film, and collide with the surface of the film proceeding in one direction, thereby processing the film.

이때의 필름을 가공하는 단계에서는 필름 표면의 거칠기 감소와 필름 상의 표면층 제거의 두 가지 가공 공정이 선택적으로 이루어질 수 있게 된다. At this time, two processing steps of reducing the roughness of the film surface and removing the surface layer on the film can be selectively performed.

예를 들면, 덮개의 슬롯이 필름의 롤측 접촉부위를 정면으로 바라보는 위치에 구비되어 있는 경우, 이때의 슬롯을 통과한 이온이 롤측에 걸쳐져 지지되면서 진행하고 있는 필름의 표면에 충돌되도록 하는 필름 표면 연마가공이 이루어질 수 있게 된다. For example, when the slot of the lid is provided at a position where the roll-side contact portion of the film is viewed from the front, the ion passing through the slot is supported on the roll side, So that polishing processing can be performed.

또한, 상기 덮개의 슬롯이 필름의 직선경로 진행선상과 같은 높이에서 필름의 두께를 정면에서 바라보는 위치에 구비되어 있는 경우, 슬롯을 통과한 이온이 필름의 두께를 필요한 두께만큼 정밀하게 잘라내도록 하는 필름 두께 커팅가공이 이루어질 수 있게 된다. In addition, when the slot of the cover is provided at a position facing the film at the same height as the linear path progression of the film, ions passing through the slot precisely cut the thickness of the film to a required thickness The film thickness cutting processing can be performed.

여기서, 필름이 진행되는 방향의 앞쪽에서 이온이 필름 두께측으로 충돌되므로, 즉 필름 진행력과 이온 가속력이 서로 상충되면서 부딪히는 형태로 가공이 이루어지게 되므로, 필름 두께의 커팅가공이 보다 효율적으로 수행될 수 있게 된다. Here, since the ions are collided toward the film thickness side in the direction in which the film advances, that is, the film processing force is collided with the ion accelerating force while being in conflict with each other, so that the film thickness cutting processing can be performed more efficiently .

이와 같이, 본 발명에서는 가속 이온을 이용한 저온 플라즈마 잠입 이온으로 다양한 종류의 필름의 표면을 롤투롤 공정 중에 가공 처리하는 장치와 방법을 구현함으로써, 롤투롤 공정 시에 바로 필름을 후 공정에 맞게 가공하는 것이 가능하고, 따라서 대량 생산이 유리할 뿐만 아니라 기능성 또는 디스플레이 분야 필름 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.
As described above, in the present invention, by implementing an apparatus and method for processing the surface of various kinds of films in a roll-to-roll process with low-temperature plasma infiltration ions using accelerated ions, the film is processed immediately after the roll- Therefore, it is not only advantageous in mass production but also applicable to various fields such as functional or display field film.

10 : 진공 챔버 11 : 롤 구동장치
12 : 슬롯 13 : 덮개
14 : 전원 공급장치 15 : 공급 롤
16 : 회수 롤 17 : 아이들 롤
100 : 필름
10: Vacuum chamber 11: Roll driving device
12: Slot 13: Cover
14: Power supply 15: Feed roll
16: Recovery roll 17: Idle roll
100: film

Claims (7)

전기적으로 절연되며 플라즈마가 채워지는 진공 챔버(10);
상기 진공 챔버(10)의 내부에 설치되어 롤투롤 방식으로 필름을 일방향으로 진행시켜주는 롤 구동장치(11);
적어도 한 면 이상에 필름 표면을 바라보며 배치되는 슬롯(12)이 구비되고 전도성을 가지면서 필름을 둘러싸서 필름을 플라즈마로부터 분리시키며 전기적으로 필름측과 연결되는 덮개(13);
상기 덮개(13)와 필름측에 전원을 공급하는 전원 공급장치(14);
를 포함하며, 상기 필름과 덮개에 플라즈마 전위에 비해 상대적으로 음의 값을 갖는 바이어스가 제공되고, 상기 덮개는 슬롯을 갖는 추출 전극의 역할을 하게 되며, 상기 추출 전극을 통해 덮개 주변에 형성된 쉬스 내부로 가속된 이온이 덮개와 필름 사이의 간격 내부로 이끌리면서 일방향으로 진행하는 필름의 표면에 충돌하게 되므로서, 필름의 표면을 연마하며,
상기 덮개(13)의 슬롯(12)은 필름의 직선경로 진행선상과 같은 높이에서 필름의 두께를 정면에서 바라보는 위치에 구비되어, 슬롯을 통과한 이온이 필름의 두께를 필요한 두께만큼 잘라낼 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치.
A vacuum chamber 10 electrically insulated and filled with plasma;
A roll driving device 11 installed inside the vacuum chamber 10 to advance the film in one direction in a roll-to-roll manner;
A cover (13) provided with a slot (12) arranged to face the film surface on at least one side and surrounding the film with conductivity and separating the film from the plasma and electrically connected to the film side;
A power supply device 14 for supplying power to the lid 13 and the film side;
Wherein the film and the lid are provided with a bias having a negative value relative to the plasma potential, the lid serves as an extraction electrode having a slot, and the sheath internal Accelerated ions are attracted to the gap between the lid and the film and collide with the surface of the film which proceeds in one direction, so that the surface of the film is polished,
The slot 12 of the lid 13 is provided at a position facing the thickness of the film at the same height as the linear path progression of the film so that the ions passing through the slot can cut the thickness of the film to a required thickness And the film is polished.
청구항 1에 있어서,
상기 필름의 이송을 위한 롤 구동장치(11)는 공급 롤(15)과 회수 롤(16), 그리고 1개 또는 2개의 아이들 롤(17)로 구성되어 삼각형 또는 사각형 형태로 배치되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치.
The method according to claim 1,
The roll driving device 11 for conveying the film is constituted by a structure in which the roll driving device 11 is composed of a supply roll 15 and a recovery roll 16 and one or two idle rolls 17 and arranged in a triangular or rectangular shape Characterized in that the film polishing apparatus uses plasma.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 덮개(13)의 슬롯(12)은 필름의 롤측 접촉부위를 정면으로 바라보는 위치에 구비되어, 슬롯을 통과한 이온이 롤측에 걸쳐져 지지되면서 진행하고 있는 필름의 표면에 충돌할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 필름 연마 장치.
The method according to claim 1 or 2,
The slot 12 of the cover 13 is provided at a position facing the roll side contact portion of the film in a front view so that the ions passing through the slot can collide against the surface of the film while being supported on the roll side Characterized in that the film polishing apparatus uses plasma.
삭제delete 전기적으로 절연된 진공 챔버 내부에 롤투롤 방식으로 필름을 일방향으로 진행시켜주는 롤 구동장치를 배치하는 단계;
필름측과 전기적으로 연결되어 슬롯을 통해 이온 추출 전극으로서의 역할을 하는 덮개로 필름 주변을 덮는 단계;
상기 진공 챔버의 내부에 저온의 고밀도 플라즈마를 제공하는 단계;
상기 필름과 덮개에 음의 바이어스를 부가하고 롤 구동장치를 이용하여 필름을 일방향으로 진행시키는 단계;
상기 추출 전극을 통해 덮개 주변에 형성된 쉬스 내부로 가속된 이온이 덮개와 필름 사이의 간격 내부로 이끌리면서 일방향으로 진행하는 필름의 표면에 충돌하게 되므로서 필름을 가공하는 단계;
를 포함하며,
상기 필름을 가공하는 단계에서, 필름의 직선경로 진행선상과 같은 높이에서 필름의 두께를 정면에서 바라보는 위치에 구비되어 있는 슬롯을 통과한 이온이 필름의 두께를 필요한 두께만큼 잘라낼 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 필름 연마 방법.
Disposing a roll driving device for advancing the film in one direction in a roll-to-roll manner inside an electrically insulated vacuum chamber;
Covering the film periphery with a cover electrically connected to the film side and serving as an ion extraction electrode through the slot;
Providing a low temperature, high density plasma within the vacuum chamber;
Adding a negative bias to the film and the cover and advancing the film in one direction using a roll driving device;
Processing the film by accelerating ions accelerated into the sheath formed around the lid through the extraction electrode to collide with the surface of the film proceeding in one direction while being drawn into the gap between the lid and the film;
/ RTI >
In the step of processing the film, ions passing through a slot provided at a position facing the thickness of the film at the same height as the straight line traveling line of the film can cut the thickness of the film by a required thickness Wherein the film is polished using a plasma.
청구항 5에 있어서,
상기 필름을 가공하는 단계에서, 필름의 롤측 접촉부위를 정면으로 바라보는 위치에 구비되어 있는 슬롯을 통과한 이온이 롤측에 걸쳐져 지지되면서 진행하고 있는 필름의 표면에 충돌되도록 하여, 필름의 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 필름 연마 방법.
The method of claim 5,
In the step of processing the film, ions passing through a slot provided at a position facing the roll-side contact portion of the film are supported on the roll side while being collided with the surface of the film being processed, Wherein the polishing is performed by using a plasma.
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KR20110057295A (en) * 2009-11-24 2011-06-01 한국전기연구원 Plasma immersion ion milling and milling method

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