KR102623967B1 - 대상물 표면 가공 장치 및 방법 - Google Patents

대상물 표면 가공 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102623967B1
KR102623967B1 KR1020230137591A KR20230137591A KR102623967B1 KR 102623967 B1 KR102623967 B1 KR 102623967B1 KR 1020230137591 A KR1020230137591 A KR 1020230137591A KR 20230137591 A KR20230137591 A KR 20230137591A KR 102623967 B1 KR102623967 B1 KR 102623967B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current value
ion beam
flatness
processing
time
Prior art date
Application number
KR1020230137591A
Other languages
English (en)
Inventor
복민갑
김홍섭
위진영
Original Assignee
(주)와이엔디케이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)와이엔디케이 filed Critical (주)와이엔디케이
Priority to KR1020230137591A priority Critical patent/KR102623967B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102623967B1 publication Critical patent/KR102623967B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
    • H01J37/243—Beam current control or regulation circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
    • H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

대상물 표면 가공 장치는, 대상물을 지지하는 스테이지와, 상기 스테이지의 상방에 구비되며, 상기 대상물의 표면을 가공하기 위해 상기 대상물을 향해 가스 클러스터 이온 빔을 조사하는 이온 건과, 상기 스테이지와 상기 이온 건 사이에 구비되며, 상기 이온 빔에 편향된 전압을 가하여 상기 이온 빔을 회절시키는 디플렉터 및 상기 스테이지의 일측에 구비되며, 상기 디플렉터에 의해 회절된 이온 빔을 검출하여 상기 이온 빔의 전류값을 측정하는 전류 측정부를 포함할 수 있다.

Description

대상물 표면 가공 장치 및 방법{Object surface processing device and method}
본 발명은 대상물 표면 가공 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 클러스터 이온 빔을 이용하여 대상물의 표면을 가공하는 대상물 표면 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체, 기타 전자 디바이스용 부품, 광학 부품 등과 같은 대상물의 표면은 높은 편평도를 가져야 한다. 상기 표면을 가공하기 위한 대상물 가공 장치는 플라즈마나 이온빔을 사용한다.
상기 플라즈마나 이온빔은 단원자를 이용하므로, 상기 표면 가공시 단원자 물질이 상기 표면에 깊은 깊이로 침투하여 상기 표면에 불량이 발생한다.
상기 표면 불량을 방지하기 위해 상기 대상물 가공 장치는 가스 클러스터 이온 빔을 사용한다. 상기 가스 클러스터 이온 빔은 클러스터 상태이므로, 상기 표면의 손상이 적고 상기 표면의 거칠기를 매우 작게 할 수 있다.
상기 표면의 편평도를 높게 하기 위해 상기 대상물의 표면으로 조사되는 상기 가스 클러스터 이온 빔의 조사량을 정확하게 제어할 필요가 있다.
종래 기술에 따르면, 일본등록특허 제5026354호(2012.06.29.)에는 스테이지의 상면에 가공 대상물을 적재하고, 하면에 전류 검출기를 구비하고, 상기 스테이지를 반전하는 것이 기재되어 있고, 일본등록특허 제4302566호(2009.05.01)에는 스테이지와 접촉하는 탄성 구조 부재를 이용하여 이온 빔의 전류를 검출하는 것이 기재되어 있습니다.
상기 스테이지는 상기 가스 클러스터 이온 빔에 대한 대상물의 자세 제어를 위해 XYZ 이동 및 회전이 가능한 6 자유도를 갖는 구조이다. 상기 스테이지에 상기 스테이지를 반전하기 위한 구조나 상기 스테이지와 접촉하는 탄성 구조 부재를 추가하는 경우, 상기 스테이지의 구조가 매우 복잡해지고 크기도 커진다. 따라서, 상기 대상물 표면 가공 장치의 구조도 복잡해지고 크기도 커진다.
본 발명은 가스 클러스터 이온 빔의 전류를 검출할 수 있는 단순한 구조의 대상물 표면 가공 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 대상물 표면 가공 장치는, 대상물을 지지하는 스테이지와, 상기 스테이지의 상방에 구비되며, 상기 대상물의 표면을 가공하기 위해 상기 대상물을 향해 가스 클러스터 이온 빔을 조사하는 이온 건과, 상기 스테이지와 상기 이온 건 사이에 구비되며, 상기 이온 빔에 편향된 전압을 가하여 상기 이온 빔을 회절시키는 디플렉터 및 상기 스테이지의 일측에 구비되며, 상기 디플렉터에 의해 회절된 이온 빔을 검출하여 상기 이온 빔의 전류값을 측정하는 전류 측정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 디플렉터는 상기 이온 빔의 직진 중심축의 양측에 각각 배치되는 적어도 하나의 편향 전극들을 포함하고, 상기 편형 전극들에 가해지는 전압이 다르게 하여 상기 이온 빔을 회절시키거나, 상기 편향 전극들에 전압이 가해지지 않도록 하여 상기 이온 빔을 그대로 통과시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 대상물 표면 가공 장치는, 상기 대상물의 표면의 가공 정확성을 높이기 위해 상기 디플렉터를 제어하여 상기 전류 측정부에서 상기 이온 빔의 전류값을 측정한 후 상기 이온 빔을 이용한 상기 대상물의 표면 가공이 이루어지도록 하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 대상물 표면 가공 장치는, 상기 스테이지의 상방에 구비되며, 상기 대상물의 표면의 편평도를 측정하는 편평도 측정부 및 상기 표면의 편평도가 미리 설정된 기준 편평도와 동일하도록 상기 대상물의 표면을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 설정부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 설정부에서 설정된 상기 기준 전류값 및 상기 기준 시간에 따라 상기 이온 빔이 상기 표면을 가공하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 설정부는, 상기 기준 편평도와의 차이에 따라 상기 편평도를 복수의 범위로 구분하고, 상기 각 범위 별로 상기 대상물의 표면을 복수의 영역으로 구분하고, 상기 각 영역을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 상기 각 영역 별로 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제어부는 상기 이온 건의 동작을 제어하고, 상기 제어부는, 상기 전류 측정부의 측정 전류값을 미리 설정된 상기 이온 빔의 기준 전류값과 비교하고 비교 결과에 따라 상기 대상물의 표면 가공 시간을 조절하거나, 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간과 동일하게 유지하고, 상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 크면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간보다 감소시키고, 상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 작으면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간보다 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류 값을 그대로 유지하고, 상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 크면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류 값이 상기 기준 전류값과 동일하도록 감소시키고, 상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 작으면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하도록 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 대상물의 표면 전체에 대한 가공이 완료되면, 상기 편평도 측정부가 상기 대상물의 표면의 편평도를 재측정하도록 제어하고, 상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도보다 낮은 경우 상기 설정부가 상기 표면의 편평도에 따라 상기 대상물의 표면을 재가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 계산하여 재설정하도록 제어하고, 상기 설정부에서 재설정된 상기 기준 전류값 및 상기 기준 시간에 따라 상기 이온 빔이 상기 표면을 재가공하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 대상물 표면 가공 방법은, 이온 건에서 조사된 가스 클러스터 이온 빔의 전류값을 측정하는 단계와, 측정된 측정 전류값을 대상물의 표면을 가공하기 위한 기준 전류값과 비교하는 단계와, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일한 경우, 상기 대상물의 표면 가공 시간을 미리 설정된 가공 기준 시간으로 유지하고, 상기 측정 전류값을 상기 기준 전류값으로 유지하는 단계 및 상기 기준 전류값을 갖는 이온 빔을 상기 기준 시간 동안 상기 대상물의 표면으로 조사하여 상기 표면을 가공하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 대상물 가공 방법은, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 다른 경우, 상기 대상물의 표면 가공 시간을 조절하거나, 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류값을 조절하는 단계를 더 포함하고, 상기 표면을 가공하는 단계에서, 상기 이온 빔을 조절된 가공 시간 동안 조사하거나, 조절된 전류 값을 갖는 상기 이온 빔을 조사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 대상물 가공 방법은, 상기 이온 빔의 전류값을 측정하는 단계 이전에, 상기 대상물의 표면의 편평도를 측정하는 단계 및 상기 표면의 편평도가 미리 설정된 기준 편평도와 동일하도록 상기 기준 전류값 및 상기 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 기준 전류값 및 상기 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 단계에서, 상기 기준 편평도와의 차이에 따라 상기 편평도를 복수의 범위로 구분하고, 상기 각 범위 별로 상기 대상물의 표면을 복수의 영역으로 구분하고, 상기 각 영역을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 상기 각 영역 별로 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 대상물 표면 가공 방법은, 상기 표면을 가공하는 단계 이후에, 가공이 완료된 상기 대상물의 표면에 대해 편평도를 재측정하는 단계와, 상기 재측정된 편평도와 상기 기준 편평도를 비교하는 단계 및 상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도보다 낮은 경우, 상기 표면의 편평도에 따라 상기 기준 전류값 및 상기 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 단계부터 상기 표면을 가공하는 단계까지 재수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 대상물 표면 가공 장치는 상기 디플렉터로 상기 이온 빔을 회절시키고 상기 전류 측정부로 상기 이온 빔의 전류값을 측정한다. 상기 전류 측정부가 상기 스테이지와 별도로 구비되므로, 상기 스테이지의 구조를 단순화할 수 있다. 따라서, 상기 대상물 표면 가공 장치의 구조를 단순화할 수 있다.
상기 대상물 표면 가공 장치 및 방법에 따르면, 상기 전류 측정부에서 상기 이온 빔의 전류값을 측정한 후 상기 이온 빔을 이용한 상기 대상물의 표면 가공이 이루어지도록 한다. 따라서, 상기 대상물의 표면의 가공 정확성을 높일 수 있다.
상기 대상물 표면 가공 장치 및 방법에 따르면, 상기 대상물의 표면을 가공하는데 필요한 상기 기준 전류값 및 상기 기준 시간에 따라 상기 이온 빔이 상기 표면을 가공한다. 따라서, 상기 대상물의 표면의 편평도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물 표면 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이온 건을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물 표면 가공 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물 표면 가공 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이온 건을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 대상물 표면 가공 장치(100)는 반도체, 기타 전자 디바이스용 부품, 광학 부품 등과 같은 대상물(10)의 표면을 가스 클러스터 이온 빔으로 가공한다. 이때, 상기 표면은 평면, 곡면 또는 다양한 형상의 면일 수 있다.
상기 대상물 표면 가공 장치(100)는 스테이지(110), 이온 건(120), 디플렉터(130), 전류 측정부(140), 편평도 측정부(150), 설정부(160), 제어부(170) 및 공정 챔버(180)를 포함할 수 있다.
상기 스테이지(110)는 상기 대상물(10)의 표면을 가공하는 동안 상기 대상물(10)을 지지한다.
자세히 도시되지는 않았지만, 상기 스테이지(110)는 상기 가스 클러스터 이온 빔에 대한 상기 대상물(10)의 자세 제어를 위해 X축 이동, Y축 이동, Z축 이동, X축 회전, Y축 회전 및 Z축 회전이 가능한 구조를 갖는다. 즉, 상기 스테이지(110)는 6 자유도를 갖는 구조이다.
상기 이온 건(120)은 상기 스테이지(110)의 상방에 구비되며, 상기 대상물(10)의 표면을 가공하기 위해 상기 대상물(10)을 향해 상기 가스 클러스터 이온 빔을 조사한다.
상기 이온 건(120)은 노즐(121), 확산 챔버(122), 스키머(123), 이온화 챔버(124), 이오나이저(125) 및 가속 전극(126)을 포함할 수 있다.
상기 노즐(121)은 작동 가스 공급부(미도시)와 연결되며, 상기 작동 가스 공급부로부터 공급된 작동 가스를 클러스터 상태로 변화시킨다. 상기 작동 가스는 압력차에 의해 상기 확산 챔버(122)로 단열 팽창 하면서 클러스터 상태로 변하게 된다.
상기 확산 챔버(122)는 일측이 상기 노즐(121)과 연결된다.
상기 스키머(123)는 상기 확산 챔버(122)에 타측에 연결되며, 상기 클러스터 상태의 작동 가스의 일부를 선별 및 추출한다.
상기 이온화 챔버(124)는 상기 스키머(123)을 통해 상기 확산 챔버(122)와 연통하며, 상기 이오나이저(125) 및 상기 가속 전극(126)을 수용한다.
상기 이오나이저(125)는 상기 클러스터 상태의 작동 가스를 이온화시켜 상기 가스 클러스터 이온 빔을 생성한다.
상기 가속 전극(126)은 상기 가스 클러스터 이온 빔을 가속시킨다. 가속된 가스 클러스터 이온 빔은 상기 대상물의 표면을 가공할 수 있다.
상기 작동 가스의 예로는 CO2, SF2, Ar, O2, N2, O 등을 들 수 있다.
상기 디플렉터(130)는 상기 스테이지(110)와 상기 이온 건(120) 사이에 구비되며, 상기 이온 빔에 편향된 전압을 가하여 상기 이온 빔을 회절시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 디플렉터(130)는 상기 이온 빔의 직진 중심축의 양측에 각각 배치되는 적어도 하나의 편향 전극들(131)을 포함한다. 상기 각 전극은 플레이트형, 원통형, 구형, 타원형, 단면이 반구 또는 4반구의 형상인 막대형 등 다양한 형상일 수 있다.
상기 디플렉터(130)는 상기 편형 전극들(131)에 가해지는 전압이 다르게 하여 상기 이온 빔을 회절시킬 수 있다. 상기 이온 빔에 대한 전류 측정이 필요한 경우, 상기 디플렉터(130)는 상기 이온 빔이 상기 전류 측정부(140)를 향하도록 회절시킬 수 있다.
또한, 상기 디플렉터(130)는 상기 편향 전극들(131)에 전압이 가해지지 않도록 하여 상기 이온 빔을 그대로 통과시킬 수 있다. 상기 대상물(10)의 표면에 대한 가공이 필요한 경우, 상기 디플렉터(130)는 상기 이온 빔이 상기 스테이지(110)에 지지된 상기 대상물(10)을 향하도록 그대로 통과시킬 수 있다.
상기 전류 측정부(140)는 상기 스테이지(110)의 일측에 구비되며, 상기 디플렉터(130)에 의해 회절된 이온 빔을 검출하여 상기 이온 빔의 전류값을 측정할 수 있다. 상기 전류 측정부(140)의 예로는 패러데이 컵을 들 수 있다.
상기 스테이지(110)와 별도로 구비된 상기 디플렉터(130)와 상기 전류 측정부(140)를 이용하여 상기 이온 빔의 전류값을 측정하므로, 상기 이온 빔의 전류값을 측정하기 위해 상기 스테이지(110)의 구조가 복잡해지거나 크기가 커지는 것을 방지하고, 상기 스테이지(110)의 구조를 단순화 할 수 있다.
상기 편평도 측정부(150)는 상기 스테이지(110)의 상방에 구비되며, 상기 대상물(10)의 표면의 편평도를 측정할 수 있다.
상기 편평도 측정부(150)의 예로는 레이저 센서, 이미지 센서 등을 들 수 있다.
상기 설정부(160)는 상기 표면의 편평도가 미리 설정된 기준 편평도와 동일하도록 상기 대상물(10)의 표면을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 계산하여 설정한다.
구체적으로, 상기 설정부(160)는, 상기 편평도 측정부(150)에서 측정된 상기 편평도와 상기 기준 편평도를 비교하고, 상기 편평도와 상기 기준 편평도의 차이에 따라 상기 편평도를 복수의 범위로 구분한다.
또한, 상기 설정부(160)는 상기 편평도가 복수의 범위로 구분되면, 상기 각 범위 별로 상기 대상물(10)의 표면을 복수의 영역으로 구분한다.
그리고, 상기 설정부(160)는 상기 각 영역을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 상기 각 영역 별로 계산하여 설정한다. 따라서, 상기 각 영역 별로 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간이 다를 수 있다.
상기 제어부(170)는 상기 스테이지(110), 상기 이온 건(120), 상기 디플렉터(130), 상기 전류 측정부(140), 상기 편평도 측정부(150) 및 상기 설정부(160)와 연결되며 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(170)는 상기 디플렉터(130)를 제어하여 상기 전류 측정부(140)에서 상기 이온 빔의 전류값을 측정한 후, 측정된 이온 빔의 전류값에 따라 상기 이온 빔을 이용한 상기 대상물(10)의 표면 가공이 이루어지도록 한다. 따라서, 상기 대상물(10)의 표면의 가공 정확성을 높일 수 있다.
또한, 상기 제어부(170)는 상기 설정부(160)에서 설정된 상기 기준 전류값 및 상기 기준 시간에 따라 상기 이온 빔이 상기 표면을 가공하도록 제어한다.
구체적으로, 상기 제어부(170)는, 상기 전류 측정부(140)의 측정 전류값을 상기 기준 전류값과 비교하고 비교 결과에 따라 상기 대상물(10)의 표면 가공 시간을 조절하거나, 상기 이온 건(120)에서 조사되는 이온 빔의 전류값을 조절할 수 있다.
이때, 상기 측정 전류값을 상기 기준 전류값과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 대상물(10)의 표면 가공 시간을 조절하거나, 상기 이온 건(120)에서 조사되는 이온 빔의 전류값을 조절하는 것은 상기 대상물(10)의 표면의 각 영역별로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 상기 제어부(170)는, 상기 전류 측정부(140)의 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하면 상기 대상물(10)의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간과 동일하게 유지하고, 상기 전류 측정부(140)의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 크면 상기 대상물(10)의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간보다 감소시키고, 상기 전류 측정부(140)의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 작으면 상기 대상물(10)의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간보다 증가시킬 수 있다.
다른 예로, 상기 제어부(170)는, 상기 전류 측정부(140)의 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하면 상기 이온 건(120)에서 조사되는 이온 빔의 전류 값을 그대로 유지하고, 상기 전류 측정부(140)의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 크면 상기 이온 건(120)에서 조사되는 이온 빔의 전류 값이 상기 기준 전류값과 동일하도록 감소시키고, 상기 전류 측정부(140)의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 작으면 상기 이온 건(120)에서 조사되는 이온 빔의 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하도록 증가시킬 수 있다.
따라서, 상기 대상물(10)의 표면을 상기 설정부(160)에서 설정된 기준 전류값을 갖는 이온 빔으로 상기 기준 시간동안 가공한 것과 실질적으로 동일하게 가공할 수 있다. 그러므로, 상기 대상물(10)의 표면의 편평도가 상기 기준 편평도와 동일하도록 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(170)는, 상기 대상물(10)의 표면 전체에 대한 가공이 완료되면, 상기 편평도 측정부(150)가 상기 대상물(10)의 표면의 편평도를 재측정하도록 제어할 수 있다.
상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도와 다른 경우, 즉, 상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도보다 낮은 경우, 상기 제어부(170)는 상기 설정부(160)가 상기 표면의 편평도에 따라 상기 대상물의 표면을 재가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 계산하여 재설정하도록 제어하고, 상기 설정부(160)에서 재설정된 상기 기준 전류값 및 상기 기준 시간에 따라 상기 이온 빔(120)이 상기 표면을 재가공하도록 제어할 수 있다. 따라서, 상기 대상물(10)의 표면의 편평도를 상기 기준 편평도와 보다 동일하도록 할 수 있다.
상기 공정 챔버(180)는 상기 스테이지(110), 상기 리플렉터(130), 상기 전류 측정부(140) 및 상기 편평도 측정부(150)를 수용할 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버(180)에는 상기 이온 건(120)이 연결될 수 있다.
상기 공정 챔버(180)는 진공 펌프(미도시)에 의해 내부가 진공 상태로 형성될 수 있다. 상기 공정 챔버(180)의 내부에서 상기 이온 빔의 진행을 방해하는 요소를 차단하므로, 상기 이온 빔을 이용한 상기 대상물(10)의 표면 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물 표면 가공 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 3을 참조하면, 상기 대상물 표면 가공 방법은 다음과 같다.
먼저, 가스 클러스터 이온 빔으로 가공하기 위한 대상물의 표면의 편평도를 측정한다. (S110)
예를 들면, 레이저 센서, 이미지 센서 등을 이용하여 상기 편평도를 측정할 수 있다.
다음으로, 상기 표면의 편평도가 미리 설정된 기준 편평도와 동일하도록 상기 대상물의 표면을 가공하기 위한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 상기 대상물 표면의 가공 기준 시간을 계산하여 설정한다.
구체적으로, 상기 기준 전류값 및 상기 가공 기준 시간을 계산하여 설정할 때, 상기 기준 편평도와의 차이에 따라 상기 편평도를 복수의 범위로 구분한다.
예를 들면, 상기 측정된 편평도와 상기 기준 편평도를 비교하고, 상기 편평도와 상기 기준 편평도의 차이에 따라 상기 편평도를 복수의 범위로 구분한다.
또한, 상기 편평도가 복수의 범위로 구분되면, 상기 각 범위 별로 상기 대상물의 표면을 복수의 영역으로 구분한다.
그리고, 상기 각 영역을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 상기 각 영역 별로 계산하여 설정한다. 따라서, 상기 각 영역 별로 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간이 다를 수 있다.
상기 기준 전류값 및 상기 기준 시간이 설정되면, 이온 건에서 상기 가스 클러스터 이온 빔을 조사하고, 조사된 가스 클러스터 이온 빔의 전류값을 측정한다. (S130)
구체적으로, 상기 이온 빔에 편향된 전압을 가하여 상기 이온 빔을 회절시키고, 회절된 이온 빔을 페러데이 컵과 같은 전류 측정기를 이용하여 상기 이온 빔의 전류값을 측정한다.
다음으로, 측정된 측정 전류값을 상기 기준 전류값과 비교한다. (S140)
상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일한 경우, 상기 대상물의 표면 가공 시간을 미리 설정된 가공 기준 시간으로 유지하고, 상기 측정 전류값을 상기 기준 전류값으로 유지한다. (S150)
예를 들면, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간과 동일하게 유지한다.
또한, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류 값을 그대로 유지한다.
이후, 상기 기준 전류값을 갖는 이온 빔을 상기 기준 시간 동안 상기 대상물의 표면으로 조사하여 상기 대상물의 표면을 가공한다. (S160)
상기 기준 전류값을 갖는 이온 빔으로 상기 기준 시간동안 상기 대상물 표면을 가공하므로, 상기 대상물의 표면의 편평도를 상기 기준 편평도와 동일하게 할 수 있다.
한편, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 다른 경우, 상기 대상물의 표면 가공 시간을 조절하거나, 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류값을 조절한다. (S170)
이때, 상기 측정 전류값을 상기 기준 전류값과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 대상물(10)의 표면 가공 시간을 조절하거나, 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류값을 조절하는 것은 상기 대상물의 표면의 각 영역별로 이루어질 수 있다.
일 예로, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 크면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간보다 감소시키고, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 작으면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간보다 증가시킬 수 있다.
다른 예로, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 크면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류 값이 상기 기준 전류값과 동일하도록 감소시키고, 상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 작으면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하도록 증가시킬 수 있다.
이 경우, 상기 표면을 가공하는 공정(S160)에서 상기 이온 빔을 조절된 가공 시간 동안 조사하거나, 조절된 전류 값을 갖는 상기 이온 빔을 조사할 수 있다.
따라서, 상기 대상물의 표면을 상기 기준 전류값을 갖는 이온 빔으로 상기 기준 시간동안 가공한 것과 실질적으로 동일하게 가공할 수 있다. 그러므로, 상기 대상물의 표면의 편평도를 상기 기준 편평도와 동일하게 할 수 있다.
상기 대상물 표면의 가공이 완료되면, 가공이 완료된 상기 대상물의 표면에 대해 편평도를 재측정한다. (S180)
다음으로, 상기 재측정된 편평도와 상기 기준 편평도를 비교한다. (S190)
상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도와 다른 경우, 즉, 상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도보다 낮은 경우, 상기 표면의 편평도에 따라 상기 기준 전류값 및 상기 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 공정(S120)부터 상기 표면을 가공하는 공정(S160)까지 재수행 한다.
따라서, 상기 대상물의 표면의 편평도를 상기 기준 편평도와 보다 동일하도록 할 수 있다.
한편, 상기 재수행은 상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도와 동일할 때까지 반복될 수 있다. 상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도와 동일하면, 상기 대상물의 표면에 대한 가공은 완료된다.
상기 이온 빔의 이용한 상기 대상물의 표면 가공이 완료되면, 슬러리와 화학적 기계적 연마 장치를 이용하여 상기 대상물의 표면을 추가로 가공할 수 있다. 따라서, 상기 대상물의 표면의 편평도를 더욱 높일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 대상물 100: 대상물 표면 가공 장치
110: 스테이지 120: 이온 건
121: 노즐 122: 확산 챔버
123: 스키머 124: 이온화 챔버
125: 이오나이저 126: 가속 전극
130: 디플렉터 131: 편향 전극
140: 전류 측정부 150: 편평도 측정부
160: 설정부 170: 제어부
180: 공정 챔버

Claims (14)

  1. 대상물을 지지하는 스테이지;
    상기 스테이지의 상방에 구비되며, 상기 대상물의 표면을 가공하기 위해 상기 대상물을 향해 가스 클러스터 이온 빔을 조사하는 이온 건;
    상기 스테이지와 상기 이온 건 사이에 구비되며, 상기 이온 빔에 편향된 전압을 가하여 상기 이온 빔을 회절시키는 디플렉터;
    상기 스테이지의 일측에 구비되며, 상기 디플렉터에 의해 회절된 이온 빔을 검출하여 상기 이온 빔의 전류값을 측정하는 전류 측정부;
    상기 대상물의 표면의 가공 정확성을 높이기 위해 상기 디플렉터를 제어하여 상기 전류 측정부에서 상기 이온 빔의 전류값을 측정한 후 상기 이온 빔을 이용한 상기 대상물의 표면 가공이 이루어지도록 하는 제어부;
    상기 스테이지의 상방에 구비되며, 상기 대상물의 표면의 편평도를 측정하는 편평도 측정부; 및
    상기 표면의 편평도가 미리 설정된 기준 편평도와 동일하도록 상기 대상물의 표면을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 설정부;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 설정부에서 설정된 상기 기준 전류값 및 상기 기준 시간에 따라 상기 이온 빔이 상기 표면을 가공하도록 제어하고,
    상기 설정부는,
    상기 기준 편평도와의 차이에 따라 상기 편평도를 복수의 범위로 구분하고,
    상기 각 범위 별로 상기 대상물의 표면을 복수의 영역으로 구분하고,
    상기 각 영역을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 상기 각 영역 별로 계산하는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디플렉터는 상기 이온 빔의 직진 중심축의 양측에 각각 배치되는 적어도 하나의 편향 전극들을 포함하고,
    상기 편형 전극들에 가해지는 전압이 다르게 하여 상기 이온 빔을 회절시키거나,
    상기 편향 전극들에 전압이 가해지지 않도록 하여 상기 이온 빔을 그대로 통과시키는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이온 건의 동작을 제어하고,
    상기 제어부는, 상기 전류 측정부의 측정 전류값을 미리 설정된 상기 이온 빔의 기준 전류값과 비교하고 비교 결과에 따라 상기 대상물의 표면 가공 시간을 조절하거나, 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간과 동일하게 유지하고,
    상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 크면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간보다 감소시키고,
    상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 작으면 상기 대상물의 표면 가공 시간을 상기 기준 시간보다 증가시키는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류 값을 그대로 유지하고,
    상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 크면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류 값이 상기 기준 전류값과 동일하도록 감소시키고,
    상기 전류 측정부의 측정 전류값이 상기 기준 전류값보다 작으면 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류값이 상기 기준 전류값과 동일하도록 증가시키는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 대상물의 표면 전체에 대한 가공이 완료되면, 상기 편평도 측정부가 상기 대상물의 표면의 편평도를 재측정하도록 제어하고,
    상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도보다 낮은 경우 상기 설정부가 상기 표면의 편평도에 따라 상기 대상물의 표면을 재가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 계산하여 재설정하도록 제어하고,
    상기 설정부에서 재설정된 상기 기준 전류값 및 상기 기준 시간에 따라 상기 이온 빔이 상기 표면을 재가공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 장치.
  10. 이온 건에서 조사된 가스 클러스터 이온 빔의 전류값을 측정하는 단계;
    측정된 측정 전류값을 대상물의 표면을 가공하기 위한 기준 전류값과 비교하는 단계;
    상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 동일한 경우, 상기 대상물의 표면 가공 시간을 미리 설정된 가공 기준 시간으로 유지하고, 상기 측정 전류값을 상기 기준 전류값으로 유지하는 단계; 및
    상기 기준 전류값을 갖는 이온 빔을 상기 기준 시간 동안 상기 대상물의 표면으로 조사하여 상기 표면을 가공하는 단계;를 포함하고,
    상기 이온 빔의 전류값을 측정하는 단계 이전에,
    상기 대상물의 표면의 편평도를 측정하는 단계; 및
    상기 표면의 편평도가 미리 설정된 기준 편평도와 동일하도록 상기 기준 전류값 및 상기 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 기준 전류값 및 상기 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 단계에서,
    상기 기준 편평도와의 차이에 따라 상기 편평도를 복수의 범위로 구분하고,
    상기 각 범위 별로 상기 대상물의 표면을 복수의 영역으로 구분하고,
    상기 각 영역을 가공하는데 필요한 상기 이온 빔의 기준 전류값 및 가공 기준 시간을 상기 각 영역 별로 계산하는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 측정 전류값이 상기 기준 전류값과 다른 경우, 상기 대상물의 표면 가공 시간을 조절하거나, 상기 이온 건에서 조사되는 이온 빔의 전류값을 조절하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 표면을 가공하는 단계에서,
    상기 이온 빔을 조절된 가공 시간 동안 조사하거나,
    조절된 전류 값을 갖는 상기 이온 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서,
    상기 표면을 가공하는 단계 이후에,
    가공이 완료된 상기 대상물의 표면에 대해 편평도를 재측정하는 단계;
    상기 재측정된 편평도와 상기 기준 편평도를 비교하는 단계; 및
    상기 재측정된 편평도가 상기 기준 편평도보다 낮은 경우, 상기 표면의 편평도에 따라 상기 기준 전류값 및 상기 가공 기준 시간을 계산하여 설정하는 단계부터 상기 표면을 가공하는 단계까지 재수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 표면 가공 방법.
KR1020230137591A 2023-10-16 2023-10-16 대상물 표면 가공 장치 및 방법 KR102623967B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230137591A KR102623967B1 (ko) 2023-10-16 2023-10-16 대상물 표면 가공 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230137591A KR102623967B1 (ko) 2023-10-16 2023-10-16 대상물 표면 가공 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102623967B1 true KR102623967B1 (ko) 2024-01-12

Family

ID=89541582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230137591A KR102623967B1 (ko) 2023-10-16 2023-10-16 대상물 표면 가공 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102623967B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503064A (ja) * 2000-07-10 2004-01-29 エピオン　コーポレイション ガスクラスターイオンビーム処理による薄膜を改良するためのシステムおよび方法
KR20170127347A (ko) * 2015-03-11 2017-11-21 엑소제네시스 코포레이션 가스 클러스터 이온빔 기술에 기반한 중성빔 처리 방법 및 이에 의해 제조되는 물품

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503064A (ja) * 2000-07-10 2004-01-29 エピオン　コーポレイション ガスクラスターイオンビーム処理による薄膜を改良するためのシステムおよび方法
KR20170127347A (ko) * 2015-03-11 2017-11-21 엑소제네시스 코포레이션 가스 클러스터 이온빔 기술에 기반한 중성빔 처리 방법 및 이에 의해 제조되는 물품

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE40009E1 (en) Methods and apparatus for adjusting beam parallelism in ion implanters
US6039000A (en) Focused particle beam systems and methods using a tilt column
US20090084757A1 (en) Uniformity control for ion beam assisted etching
TWI415159B (zh) 離子植入系統以及離子束角度測量裝置
US20020170675A1 (en) Focused particle beam systems and methods using a tilt column
US8293126B2 (en) Method and system for multi-pass correction of substrate defects
JP2004527875A (ja) ガスクラスターイオンビームのための充電制御および線量測定システム
JP2023081884A (ja) 多電極抽出源を使用する傾斜エッチングのための装置及び技法
KR20140109948A (ko) 생산성 및 균일성이 개선된 이온 주입용 시스템 및 방법
US7917241B2 (en) Method and system for increasing throughput during location specific processing of a plurality of substrates
JP5680842B2 (ja) 荷電粒子ビーム処理システムで使用される自己バイアス能動負荷回路及び関連する電源
JP5394484B2 (ja) ブロードビームの均一性を制御するシステムおよび方法
KR102623967B1 (ko) 대상물 표면 가공 장치 및 방법
EP1280192A4 (en) APPARATUS FOR SHAPING NANOSTRUCTURES ON THE SURFACE OF SEMICONDUCTOR DISC BY MEANS OF ION RAY
JPH07192669A (ja) 電界電離型ガスフェーズイオン源の調整方法
US20040251432A1 (en) Ion implanter and method for controlling the same
US8298432B2 (en) Method and system for adjusting beam dimension for high-gradient location specific processing
US20200066485A1 (en) Compensated Location Specific Processing Apparatus And Method
TWI795794B (zh) 處理系統、包括高角度提取光學元件之提取總成
KR20170036479A (ko) 이온 빔 에칭 장치
TWI607492B (zh) 離子佈植過程中控制壓力的方法及其離子佈植裝置
US11145486B2 (en) Beam profile determination method and ion beam irradiation apparatus
KR102644783B1 (ko) 빔 프로세싱 시스템에서 빔 스캔 크기 및 빔 위치를 사용하여 높은 처리량을 위한 방법
KR20220103161A (ko) 이온 밀링 장치
JP5177609B2 (ja) 被加工物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant