KR20060073421A - 애노드 레이어 입자 빔 장치 - Google Patents

Abstract

애노드 레이어 입자 빔 장치는 베이스, 상기 베이스 상부에 위치된 적어도 하나의 애노드, 상기 애노드와 베이스 사이에 배치된 절연 층, 자성의 전도성 물질로 형성된 캐소드로서 사용될 수 있는 적어도 하나의 자기 극, 애노드와 자기 극 사이에 위치된 전기 방전 채널, 상기 애노드와 자기 극 사이의 절연체로서 역할을 하는 전기 방전 채널에 위치된 절연 물질을 포함한다. 상기 자기 극은 그 중심으로서 또한 애노드의 중심을 갖고 베이스의 상부와 전술된 애노드의 다소 상승된 외주변 상에 위치된다. 오리피스는 또한 애노드의 방사 경로 상에 배치된다. 따라서, 프로세스 가스 스트림은 전기 방전 채널로 향해질 수 있고, 바이어스된 전계가 인가된 후 애노드와 자기 극의 도움으로 입자 빔이 발생하여 채널의 밖으로 방사되어 나갈 수 있다.

애노드 레이어 입자 빔 장치, 자기 극, 오리피스, 전기 방전 채널, 컨스트릭터

Description

애노드 레이어 입자 빔 장치{anode layer particle beam device}

다음의 도면은 본 발명의 몇몇 대표적인 실시예를 도시하고 본 발명의 다수의 이점과 목적을 예시하는 역할을 하며, 설명을 위한 목적으로만 제시된 것이므로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 1은 본 발명의 대표적인 실시예의 사시도이다.

도 2는 상기 본 발명의 실시예의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예를 수행하는 방법을 도시한다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예를 수행하는 방법을 도시한다.

도 5는 본 발명의 제5 실시예를 수행하는 방법을 도시한다.

도 6은 본 발명의 제6 실시예를 수행하는 방법을 도시한다.

도 7은 본 발명의 제7 실시예를 수행하는 방법을 도시한다.

본 발명은 애노드 레이어 입자 빔 장치에 관한 것으로, 특히 내부 구성 부품인 애노드 및 자기 극의 표면에 증착하는 입자에 의한 손상을 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다.

전통적으로, LC(liquid crystal) 얼라인먼트의 대부분의 공통 기술은 바운딩 물질에 증착된 얼라이닝 필름(aligning film)의 일방향 마찰에 의해 행해진다. 상기 방법은 몇가지 단점을 갖는다. 마찰 공정은 표면 악화를 야기하고 얼라이닝 표면 상에 정전하 및 먼지를 발생시킨다.

(액정의) 플라즈마 빔 얼라인먼트(plasma beam alignment)시 애노드 레이어 입자 빔 소스를 사용하는 기술은 구 소련의 위성 추진 기술로부터 기원한다. 미국 특허 6,238,526 및 미국 특허 6,037,717 모두 액정 얼라인먼트시 애노드 레이어 입자 빔 소스의 어플리케이션에 관련된 기술을 공개한다.

애노드 레이어 입자 빔 소스 장치는 자체 파지티브 전극에 의해 형성된 강한 파지티브 바이어스 전계를 사용함으로써, 플라즈마 소스를 발생시키고 플라즈마 내 이온을 동작시켜, 반도체의 다양한 제조 공정에 사용될 수 있는 애노드 레이어를 형성하기 위해 DC 플라즈마 시스템을 사용한다.

플라즈마 빔 얼라인먼트 방법은 얼라인먼트를 위해 액정 셀의 바운딩 물질을 처리하는 매우 곧고 정확한 플라즈마 빔을 발생시키고자 플라즈마 스러스터(thruster)의 애노드 레이어의 이온 소스를 사용한다. 상기 플라즈마 빔 방법에 의해 처리되는 얼라이닝 필름은 정전하 및 작은 먼지 입자가 없고, 포토 안정성(photo stability), 수평배향처리(homogeneous alignment), 적절한 경사각(pre-tilted angle), 희망하는 파라미터들로 얼라인먼트를 발생시키고 효과적으로 얼라이닝 필름의 질을 업그레이드시키는 LC 셀 및 플라즈마 빔 얼라인먼트를 패턴화하는 능력의 특징들을 갖는다.

그러나, 여전히 전술된 바와 같이 종래의 구조에는 단점이 존재한다.

1. 종래의 애노드 레이어 입자 빔 소스 장치의 동작은 가스를 이온화하여 플라즈마를 생성하기 위해 애노드와 캐소드 사이에 고전압 전하를 인가하는 단계를 포함하며, 이는 애노드 및 자기 극과 같은 장치의 내부 구성부품에 쉽게 손상을 주고 장치의 서비스 수명을 상당히 단축할 수 있는 아크 방사(arc radiation)를 종종 초래한다.

2. 전술된 바와 같이 종래의 구조는 동작 동안 장치 내부에서 발생된 플라즈마에 의해 야기되는 입자 증착에 민감하여, 결국에는 애노드 및 자기 극과 같은 구성 부품에 손상을 준다.

종래의 애노드 레이어 입자 빔 소스 장치의 단점을 고려하여, 관련 산업 분야에서 수년간의 R&D 경험에 기초하여, 개선된 타입의 애노드 레이어 입자 빔 소스 장치를 발명했다.

그러므로, 본 발명은 개선된 타입의 애노드 레이어 입자 빔 소스 장치를 제공하는 것이다. 그 방법은 애노드와 자기 극 사이에 절연 물질을 위치시켜 얼라이닝 필름에 대향하는 입자 빔 경로 영역만이 노출되어, 그 영역에만 플라즈마 발생을 제한시켜, 장치의 내부 구성 부품이 악화되는 것을 방지하고 서비스 수명을 연장하고 유지 관리 비용을 절감시킨다.

따라서, 애노드 레이어 입자 빔 소스 장치는 베이스, 적어도 하나의 애노드, 자기 극, 오리피스, 전기 방전 채널 및 절연 물질을 포함한다. 애노드는 금속 물질로 형성되고 애노드와 베이스 사이에 위치된 절연 층과 함께 베이스의 상부에 위치된다. 자기 극은 자성의 전도성 물질로 형성되고 캐소드로서 사용될 수 있다. 자기 극은 또한 그 중심으로서 애노드의 중심을 갖고 베이스의 상부에 및 전술된 애노드의 다소 상승된 외주변 상에 위치된다. 오리피스는 또한 애노드의 방사 경로 상에 설정된다. 전기 방전 채널은 애노드 및 자기 극 사이에 위치된다. 절연 물질은 전기 방전 채널에 위치되어 애노드와 자기 극 사이에서 절연체로서 기능을 한다. 전술된 장치로, 프로세스 가스 스트림은 전기 방전 채널로 향해질 수 있고, 바이어스된 전계가 인가된 후, 애노드와 자기 극 장치의 도움으로 입자 빔이 발생하여 채널 외부로 방사된다.

본 발명의 구조, 동작, 및 특징을 보다 이해하기 쉽게 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 베이스(1), 적어도 하나의 애노드(2), 적어도 하나의 자기 극, 전기 방전 채널(4), 및 절연 물질(5)을 포함한다.

베이스(1)는 금속 물질로 이루어진 타원형의 물체이다. 애노드(2)는 금속 물질로 이루어진 연속 원일 수 있고, 베이스(1)의 상부에 위치되고, 애노드(2)와 베이스(1) 사이에 위치된 절연 층(21)을 갖는다.

자기 극(3)은 베이스(1)의 상부 및 전술된 애노드의 다소 상승된 외주변 상에 위치되고 그 중심으로서 애노드의 중심을 갖는다. 또한, 자기 극(3)은 베이스 (1) 상에 형성되고 상이한 반경의 동일한 중심을 갖는 타원체(oval)를 포함하며, 타원체 중 하나는 내부 벽(31)에 또다른 하나는 외부 벽(32)에 있고, 각각이 애노드(2)의 일측 상에 있다. 내부 벽(31)의 상부에는 내부 실링(inner ceiling)(311)이 있고, 외부 벽(32)의 상부에는 내부 실링(311)에 대응하는 외부 실링(321)이 있다. 외부 벽(32) 및 외부 실링(321) 모두 자성의 전도성 부분으로 형성되고 캐소드로서 사용될 수 있다. 또한, 애노드(2)의 방사 경로 상의 어느 지점 및 내부 실링(311)과 외부 실링(321) 사이 어느 지점에는, 적어도 하나의 오리피스(33)가 형성되어 입자 빔이 방사되어 나가도록 한다.

전기 방전 채널(4)은 자기 극(3), 내부 벽(31), 외부 벽(32), 및 애노드(2) 사이에 형성된다.

전기 방전 채널(4)에 위치되고, 또한 애노드(2)의 외부 표면 상에 코팅된 절연 물질은 테플론(Teflon)으로 이루어지고 자기 극(3)으로부터 애노드(2)를 절연하기 위해 사용된다.

전술된 바와 같이 도 1 및 도 2에 도시된 구조물이 동작시, 프로세스 가스 스트림은 전기 방전 채널로 향해지고, 애노드(2)와 자기 극(3)의 도움으로 바이어스된 전계가 인가된 후, 입자 빔이 발생되어 의도된 표면 처리 작업을 수행하기 위해 목표의 얼라이닝 필름으로 오리피스(33)의 외부로 방사된다. 애노드(2)의 외부 표면 상에 코팅된 테플론 절연 물질(5)의 차폐(shield)에 의해, 동작 동안 가스를 이온화하기 위해 애노드와 캐소드 사이에 인가된 고전압 전하에 의해 발생된 플라즈마는 제한될 수 있고, 쉽게 애노드와 자기 극과 같은 장치의 내부 구성 부품에 손상을 야기할 수 있는, 아크 방사 및 입자 증착(particle deposition)과 같은 효과가 발생하는 것을 방지한다.

본 발명의 제2 실시예로서, 전술된 바와 같은 구조물의 절연 물질(5)은 세라믹 물질로 이루어지고, 애노드(2)의 외부 표면 상에 코팅된다.

본 발명의 제3 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 전술된 구조물의 절연 물질(5)은 자기 극(3)의 내부 벽(31)과 외부 벽(32)의 내부 단부 표면 상에 코팅될 수 있다.

전술된 구조로, 자기 극(3)의 내부 벽(31)과 외부 벽(32)의 내부 단부 표면 상에 코팅된 테플론 절연 물질(5)의 차폐에 의해, 동작 동안 가스를 이온화하기 위해 애노드와 캐소드 사이에 인가된 고전압 전하에 의해 발생된 플라즈마는 제한될 수 있고, 쉽게 애노드와 자기 극과 같은 장치의 내부 구성 부품에 손상을 야기할 수 있는, 아크 방사 및 입자 증착과 같은 효과가 발생하는 것을 방지한다.

본 발명의 제4 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 전술된 구조물 내 절연 물질(5)은 테플론 물질로 된 쉴드/셸터(shield/shelter)일 수 있다. 절연 물질(5)의 기능은 전기 방전 채널(4)을 차폐하는 것으로, 애노드(2)와 자기 극(3) 사이에서 절연체로서 역할을 하며 그 사이에 위치된다.

전술된 구조로, 애노드(2)와 자기 극(3) 사이의 절연 물질의 차폐에 의해, 동작 동안 가스를 이온화하기 위해 애노드와 캐소드 사이에 인가된 고전압 전하에 의해 발생된 플라즈마는 제한될 수 있고, 쉽게 애노드와 자기 극과 같은 장치의 내부 구성 부품에 손상을 야기할 수 있는, 아크 방사 및 입자 증착과 같은 효과가 발 생하는 것을 방지한다.

본 발명의 제5 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 전술된 구조물에서 오리피스(33) 위 및 애노드(2)의 방사 경로 주위에, 반사 물질로 된 컨스트릭터(constrictor)(6)가 있다.

전술된 구조로, 프로세스 가스 스트림은 전기 방전 채널로 향해지고, 애노드(2)와 자기 극(3)의 도움으로 바이어스된 전계가 인가될 때, 입자 빔이 발생하여 의도된 표면 처리 작업을 수행하기 위해 오리피스(33)의 외부로 방사된다. 따라서 방사 입자 빔의 각은 유지될 수 있고 방사 경로 주위의 구성 부품에 손상을 야기하는 방사 경로 주위에서의 스퍼터링(sputtering)없이 목표의 얼라이닝 필름으로 향해질 수 있다.

본 발명의 제6 실시예로서, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스(1)는 원형의 물체일 수 있고, 자기 극(3)은 베이스의 상부와 애노드(2)의 중심을 둘러싸며 애노드의 다소 상승된 외주부 상에 위치된다. 또한, 자기 극(3)은 베이스(1) 상에 배치되고 동일한 중심을 갖으나 반경이 상이한 두개의 타원체를 포함하며, 한개의 타원체는 내부 벽(31)에 있고 다른 하나는 외부 벽(32)에 있으며, 각각이 애노드(2)의 일측상에 있다. 내부 벽(31)의 상부에는 내부 실링(311)이 있고, 외부 벽(32)의 상부에는 내부 실링(311)에 대응하는 외부 실링(321)이 있다. 외부 벽(32)과 외부 실링(321)은 자성의 전도성 부분으로 이루어지고 캐소드로서 사용될 수 있다. 또한, 애노드(2)의 방사 경로 상의 어느 지점 및 내부 실링(311)과 외부 실링(321) 사이 어느 지점에는, 적어도 하나의 오리피스(33)가 형성되어 입자 빔이 방 사되어 나가도록 한다.

본 발명의 제7 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 전술된 구조로서, 복수의 적절히 상호 이격된 애노드(2)가 베이스(1)의 상부에 배치될 수 있다. 자기 극(3)은 복수의 애노드(2) 각각 사이에 배치된 복수의 자성의 전도성 측면부(34)를 구비한다. 적어도 하나의 오리피스(33)는 또한 복수의 애노드(2) 각각의 방사 경로 상에 배치된다. 적어도 하나의 오리피스(33) 각각의 위에는, 또한 각 애노드(2)에 의해 방사된 각각의 입자 빔이 어려움 없이 의도된 목표물에 도착하면서, 오리피스(33) 각각에서 나온 후 그 방사 각을 유지하는 것을 보장하는 컨스트릭터(6)가 있다.

본 발명의 전술된 실시예에 대한 많은 변경 및 수정이 물론 그 범위를 벗어나지 않고 수행될 수 있다. 따라서, 과학 및 유용한 기술 분야에서의 진보를 촉진g하기 위해, 본 발명은 첨부된 청구항의 범위에 의해서만 제한되도록 공개되고 의도된다.

본 발명은 전술된 실시예로부터 종래 기술의 대조물과 비교하여 다음과 같은 이점이 있음이 쉽게 이해될 것이다.

1. 자기 극(3)으로부터 애노드(2)를 절연하기 위해 절연 물질(5)을 사용하여, 방사 경로 및 목표의 얼라이닝 필름만을 입자 빔에 노출시킴으로써, 본 발명은 최소로 플라즈마 발생 영역을 제한할 수 있기 때문에, 장치의 내부 구성 부품이 악화되는 것을 방지하고, 그 서비스 수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감시킬 수 있다.

2. 본 발명은 입자 빔의 방사 각을 유지시키기 위해 입자 빔의 경로를 따라 컨스트릭터(6)를 연장할 수 있어, 주변에의 스퍼터링 및 주변의 다른 구성 부품의 서비스 수명을 손상시키지 않고, 의도된 목표물에 도달하는 것을 보장하고, 효과적으로 그 서비스 수명을 연장하고 유지관리 비용을 절감한다.

Claims (5)

1. 베이스;

   상기 베이스의 상부에 위치되고, 금속 물질로 형성된 적어도 하나의 애노드;

   자성의 전도성 물질로 형성되고 캐소드로서 사용되고, 베이스의 상부 및 애노드의 상승된 외주변 상에 위치된 자기 극;

   상기 애노드의 방사 경로 상에 배치된 오리피스;

   상기 애노드와 자기 극 사이에 위치된 전기 방전 채널; 및

   상기 애노드와 자기 극 사이의 절연체로서 역할을 하는 전기 방전 채널에 위치된 절연 물질을 포함하며,

   그럼으로써, 프로세스 가스는 전기 방전 채널에 유입되고 바이어스된 전계가 인가되어 애노드와 자기 극 소자로, 입자 빔이 발생하여 오리피스로부터 방사되어 나가는 것을 특징으로 하는 애노드 레이어 입자 빔 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 애노드는 연속의 원형 물체이며, 상기 베이스는 타원형 또는 라운드형 물체이며, 상기 자기 극은 베이스 상에 배치되고 동일한 중심을 갖으나 반경이 상이한 두개의 타원체를 포함하며, 한개의 타원체가 내부 벽에 있고 다른 하나의 타원체가 외부 벽에 있고, 내부 벽, 외부 벽, 및 애노드 사이에 전기 방전 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 애노드 레이어 입자 빔 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연 물질은 테플론 또는 세라믹 물질로 형성되며, 상기 내부 벽의 상부에는 내부 실링이 있고, 외부 벽의 상부에는 내부 실링에 대응하는 외부 실링이 있으며, 상기 내부 실링과 외부 실링 사이에 입자 빔이 방사되어 나갈 수 있는 오리피스가 형성된 것을 특징으로 하는 애노드 레이어 입자 빔 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 애노드 및 베이스 사이에 배치된 절연 층을 더 포함하며, 상기 자기 극은 베이스 상부, 애노드보다 다소 상승된 위치에 배치되고 애노의 중심을 둘러싸고, 동일한 중심을 갖으나 반경이 상이한 베이스 상에 배치된 두개의 타원체를 포함하며, 한개의 타원체가 내부 벽에 있고 다른 하나의 타원체가 외부 벽에 있고, 각각이 애노드의 일측상에 있고, 내부 벽, 외부 벽, 및 애노드 사이에 전기 방전 채널을 형성하며, 상기 내부 벽의 상부에는 내부 실링이 있고, 외부 벽의 상부에는 내부 실링에 대응하는 외부 실링이 있으며, 상기 내부 실링과 외부 실링 사이에 입자 빔이 방사되어 나갈 수 있는 오리피스가 형성된 것을 특징으로 하는 애노드 레이어 입자 빔 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 절연 물질은 애노드의 외표면 또는 자기 극의 내부 단부 표면 상에 코팅되며, 상기 오리피스는 반사 물질로 형성된 컨스트릭터이며, 상기 컨스트릭터가 오리피스에서 방사되어 나가는 각각의 입자 빔이 어려움없이 의도된 목표물에 도달하면서 방사 방향을 유지하도록 보장하는 것을 특징으로 하는 애노드 레이어 입자 빔 장치.

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