KR20110046055A - Apparatus and method for plasma ion implantation of argentum element to improve anti-microbial property - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device and method for silver element plasma ion injection capable of the improvement of anti-microbial property are provided to generate high density silver plasma by applying very high electricity at the moment when the pulse is applied. CONSTITUTION: A device for silver element plasma ion injection comprises a vacuum chamber(110), a magnetron deposition(120), a sample mount(130), a first power source feeding member and a second power source feeding member. The vacuum chamber keeps the inside under vacuum condition. The magnetron deposition performs thin film deposition. The sample mount is installed in the location facing the deposition within the vacuum chamber and mount a simple. The first power source feeding member applies the pulse direct current electricity in the deposition. The second power source feeding member accelerates the plasma ions of the elemental silver towards sample.

Description

소재 표면의 항균성 향상을 위한 은 원소 플라즈마 이온주입 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA ION IMPLANTATION OF ARGENTUM ELEMENT TO IMPROVE ANTI-MICROBIAL PROPERTY}Silver element plasma ion implantation apparatus and method for improving the antimicrobial property of the material surface {APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA ION IMPLANTATION OF ARGENTUM ELEMENT TO IMPROVE ANTI-MICROBIAL PROPERTY}

본 발명은 소재 표면의 항균성 향상을 위한 은 원소 플라즈마 이온주입 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a silver element plasma ion implantation method and apparatus for improving the antimicrobial properties of the material surface.

예로부터, 은(銀, argentum)의 항균능력에 대해 널리 알려져 왔다. 은 이온은 세균의 세포막과 결합하여 세포를 파괴시키고 이로 인해 세균을 사멸시킬 수 있다. 따라서, 은의 항균효능을 이용한 다양한 응용분야가 개발되어 왔으며, 특히 의료기구 또는 생활용품의 항균특성을 향상시키기 위한 분야가 각광을 받고 있다.From ancient times, silver has been widely known for its antibacterial ability. Silver ions can bind to the cell membranes of bacteria and destroy the cells, thereby killing the bacteria. Therefore, various application fields using the antibacterial effect of silver have been developed, and in particular, the field for improving the antibacterial characteristics of medical devices or household goods has been in the spotlight.

그 일 예로서, 은의 항균특성을 이용한 섬유가 한국등록특허 제0876111호에 개시되어 있다. 이 문헌에서, 은나노 입자가 도포된 섬유는 작은 크기의 은 입자를 함유한 용액을 흡착 및 건조시켜 제조된다. 다른 예로서, 은의 항균특성을 이용한 플라스틱 소재가 한국등록특허 제0765148호에 개시되어 있다. 이 문헌에서, 은 입자를 함유한 플라스틱 수지는 은입자를 함유한 용액을 수지용액에 혼합하여 제조된다. 또 다른 예로서, 은의 항균특성을 이용한 금속 소재가 한국등록특허 제 0699224호에 개시되어 있다. 이 문헌에서, 금속소재는 그 표면에 은을 코팅하여 제조된다.As an example, a fiber using the antibacterial property of silver is disclosed in Korean Patent No. 0876111. In this document, fibers coated with silver nanoparticles are prepared by adsorbing and drying a solution containing silver particles of small size. As another example, a plastic material using the antibacterial property of silver is disclosed in Korean Patent No. 0767148. In this document, a plastic resin containing silver particles is prepared by mixing a solution containing silver particles into a resin solution. As another example, a metal material using antibacterial properties of silver is disclosed in Korean Patent No. 0699224. In this document, metal materials are produced by coating silver on their surfaces.

하지만, 상술한 예들은 은입자가 기계적 마모에 약하고 소재와의 접착력이 낮은 문제점을 간과하고 있다. 이러한 은입자의 특성으로 인해, 섬유, 플라스틱, 및 금속에 흡착되거나 코팅된 은입자는 단시간 내에 소실되어 본래의 항균특성을 장시간 보유할 수 없게 된다. 또한, 실질적으로 항균특성이 요구되는 부분은 플라스틱 소재의 표면임에 불구하고, 수지용액에 많은 양의 은입자가 혼합되어야 하는 문제점도 있다.However, the above examples overlook the problem that silver particles are weak in mechanical wear and have low adhesion to materials. Due to the properties of these silver particles, the silver particles adsorbed or coated on fibers, plastics, and metals are lost in a short time so that the original antimicrobial properties cannot be retained for a long time. In addition, despite the fact that the antimicrobial properties are required on the surface of the plastic material, there is a problem that a large amount of silver particles should be mixed in the resin solution.

은의 항균특성을 이용하는 다른 방법이 미국 등록특허 제5520664호에 개시되어 있다. 종래의 기술은 은 이온을 높은 에너지(수십 내지 수백 KeV)로 가속하여 재료의 표면에 주입시키는 것이다. 종래의 기술에 따르면, 재료의 표면 이하 수천Å까지 은 이온을 주입할 수 있고, 완만한 조성 변화층을 형성할 수 있다. 따라서, 종래의 기술은 상술한 예에서와 같은 은입자의 소실이 없어서 항균특성을 지속적으로 유지할 수 있다.Another method using the antimicrobial properties of silver is disclosed in US Pat. No. 5520664. The prior art is to accelerate the implantation of silver ions with high energy (tens of tens to hundreds of KeV) onto the surface of the material. According to the prior art, it is possible to inject silver ions up to thousands of microns or less of the surface of the material and form a gentle composition change layer. Therefore, the prior art can maintain the antimicrobial properties continuously without the loss of silver particles as in the above-described example.

종래의 이온주입 기술은 많은 장점을 가지지만, 상기 이온주입 기술은 반도체 분야를 제외한 다른 소재 분야에서 활용하는 것이 매우 제한적이다. 종래의 이온주입 장치는 평면시료인 반도체 웨이퍼에의 불순물 도핑을 목적으로 개발된 장비로서, 이온원으로부터 이온을 추출한 후 가속시켜 이온빔의 형태로 시료에 입사시키게 되며, 균일한 이온주입을 위해서 이온빔을 흔들어 주어야 한다. 이러한 이온빔 형태로 이온을 주입하는 방법은 견통선(Line-of-sight) 주입이라는 원리상의 제 약 때문에, 금형, 공구, 기계 요소부품 등과 같은 3차원 물체에의 이온주입을 위해서 시료의 3방향 회전 및 경사 입사 이온에 의한 스퍼터링 현상을 막기 위한 마스킹의 필요성 등 기술적인 약점을 갖고 있다. 또한, 다른 표면 개질 장비에 비해 장비의 가격이 매우 비싸다는 단점도 갖고 있다.The conventional ion implantation technology has many advantages, but the ion implantation technology is very limited to be used in other material fields except the semiconductor field. The conventional ion implantation apparatus is a device developed for doping impurities into a semiconductor wafer, which is a planar sample. The ion implantation apparatus extracts ions from an ion source and accelerates them to enter a sample in the form of an ion beam. You have to shake it. This method of implanting ions in the form of ion beams is a three-way rotation of the sample for implanting ions into three-dimensional objects such as molds, tools, and mechanical component parts due to the principle of line-of-sight implantation. And the necessity of masking to prevent sputtering due to oblique incident ions. It also has the disadvantage that the equipment is very expensive compared to other surface modification equipment.

한편, 은 이온 주입을 위한 다른 방법으로서 펄스 음극아크(MEVVA)를 이용한 방법이 "Surface Modification of Medical Metals by Ion Implantation of Silver and Copper"(Wan YZ, Raman S, He F, Huang Y., Vacuum 2007; 81(9): 1114-1118)에 개시되어 있다. 하지만, 펄스 음극아크 플라즈마를 이용하는 경우 아크로 인해 큰 크기의 마크로 입자(Droplet)가 발생하여 이온주입 시료의 표면에 증착되며, 이를 방지하기 위해서는 자장을 이용한 필터를 사용해야만 하는 문제점이 있다. Meanwhile, another method using silver cathode arc (MEVVA) for silver ion implantation is "Surface Modification of Medical Metals by Ion Implantation of Silver and Copper" (Wan YZ, Raman S, He F, Huang Y., Vacuum 2007). 81 (9): 1114-1118. However, when the pulsed cathode arc plasma is used, macro particles of a large size are generated due to the arc, and are deposited on the surface of the ion implantation sample. In order to prevent this, there is a problem in that a filter using a magnetic field must be used.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 소재의 항균성을 향상시키기 위해 은 이온을 시료의 표면에 효과적으로 주입하기 위한 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention to provide an apparatus and method for effectively injecting silver ions to the surface of the sample to improve the antimicrobial properties of the material.

본 발명에 의하면, 은 원소 플라즈마 이온주입 장치가 제공된다. 은 원소 플라즈마 이온주입 장치는 내부를 진공 상태로 유지하는 진공조와, 박막증착을 위한 마그네트론 증착원과, 진공조 내의 증착원에 대향하는 위치에 설치되어 시료가 장착되는 시료장착대와, 증착원에 펄스 직류 전력을 인가하여 증착원으로부터 스퍼터링되는 은 원소를 플라즈마화시키는 제1 전원공급수단과, 시료장착대에 마그네트론 증착원용 펄스 직류 전력에 동기화된 고접압 펄스를 인가하여 은 원소의 플라즈마 이온들을 시료 쪽으로 가속시켜 시료의 표면에 이온주입 시키는 제2 전원공급수단을 포함할 수 있다.According to this invention, a silver element plasma ion implantation apparatus is provided. The silver element plasma ion implantation apparatus includes a vacuum chamber for keeping the interior in a vacuum state, a magnetron deposition source for thin film deposition, a sample mounting table installed at a position opposite to the deposition source in the vacuum chamber, and a sample source mounted on the deposition source. A first power supply means for plasmalizing the silver element sputtered from the deposition source by applying pulsed direct current power, and a high contact voltage pulse synchronized with the pulsed DC power for the magnetron deposition source to the sample mounting table, thereby bringing plasma ions of the silver element toward the sample; It may include a second power supply means for accelerating the ion implantation on the surface of the sample.

본 발명에 따르면, 은 원소 플라즈마 이온주입 방법이 제공된다. 은 원소 플라즈마 이온주입 방법은 진공조 내의 시료장착대 위에 시료를 위치시키는 단계와, 진공조의 내부를 진공상태로 유지하는 단계와, 진공조 내에 플라즈마화 할 가스를 공급하는 단계와, 박막증착을 위한 마그네트론 증착원에 펄스 직류 전력을 인가하여 은 원소의 플라즈마 이온들을 발생시키는 단계와, 시료장착대에 마그네트론 증착원용 펄스 직류 전력과 동기화된 고전압 펄스를 인가하여 은 원소의 플라즈마 이온들을 시료 쪽으로 가속시켜 시료의 표면에 이온주입시키는 단계를 포함한다.According to the present invention, a silver element plasma ion implantation method is provided. The silver element plasma ion implantation method includes the steps of placing a sample on a sample mounting table in a vacuum chamber, maintaining the interior of the vacuum chamber in a vacuum state, supplying a gas to be plasmaized in the vacuum chamber, and depositing a thin film for deposition. Generating pulsed plasma ions of the silver element by applying pulsed DC power to the magnetron deposition source, and accelerating the plasma ions of the silver element to the sample by applying a high voltage pulse synchronized with the pulsed DC power for the magnetron deposition source to the sample mounting table. Ion implantation on the surface of the.

일 실시예에서, 마그네트론 증착원에 인가하는 펄스 직류 전력은 10 W/cm2 ∼ 10 kw/cm2의 밀도를 가질 수 있다. 또한, 펄스 직류 전력은 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수와 10 usec ∼ 1 msec의 펄스폭을 가질 수 있다.In one embodiment, the pulsed direct current power applied to the magnetron deposition source may have a density of 10 W / cm 2 ~ 10 kw / cm 2 . In addition, the pulsed DC power may have a frequency of 1 Hz to 10 kHz and a pulse width of 10 usec to 1 msec.

일 실시예에서, 시료 장착대에 인가하는 고전압 펄스는 마그네트론 증착원용 펄스 직류 전력에 동기화된 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수와, 1 usec ∼ 200 usec의 펄스폭과, -1 kv ∼ -100 kV의 음(-)의 고전압 펄스를 가질 수 있다.In one embodiment, the high voltage pulse applied to the sample mount has a frequency of 1 Hz to 10 kHz, a pulse width of 1 usec to 200 usec, and -1 kv to -100 kV, synchronized to a pulsed DC power for the magnetron deposition source. It can have a negative high voltage pulse.

일 실시예에서, 진공조는 내부의 가스 압력이 0.5 mTorr ∼ 5 mTorr를 가질 수 있다.In one embodiment, the vacuum chamber may have a gas pressure therein of 0.5 mTorr to 5 mTorr.

일 실시예에서, 진공조에 플라즈마화 할 가스를 공급하기 위한 가스공급부와,In one embodiment, the gas supply unit for supplying a gas to be plasma to the vacuum chamber,

가스공급부에 의해 공급되는 가스의 압력을 조절하기 위한 가스조절부를 더 포함할 수 있다.The gas supply unit may further include a gas control unit for adjusting the pressure of the gas supplied by the gas supply unit.

일 실시예에서, 진공조 내에 유도결합 플라즈마를 발생하기 위한 수단을 더 구비하여, 은 원소의 이온화율을 증가시키고 증착원의 작동 압력을 낮출 수 있다. 진공조 내에 유도결합 플라즈마를 발생하기 위한 수단은 진공조 내에 장착되어 RF 전력을 방사하여 유도결합 플라즈마를 발생시키는 RF 안테나와, RF 안테나에 RF 전력을 인가하는 RF 전원부와, RF 전원부와 RF 안테나와의 RF 임피던스 매칭을 위한 RF 매칭부를 포함할 수 있다.In one embodiment, further means for generating an inductively coupled plasma in the vacuum chamber can increase the ionization rate of the silver element and lower the operating pressure of the deposition source. Means for generating an inductively coupled plasma in a vacuum chamber includes an RF antenna mounted in the vacuum chamber to radiate RF power to generate an inductively coupled plasma, an RF power supply unit for applying RF power to the RF antenna, an RF power supply unit and an RF antenna, The RF matching unit may include an RF matching unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 장치 및 방법에 따르면, 펄스 직류 전력을 마그네트론 증착원에 인가함으로써 은 원소의 플라즈마 이온을 시료에 주입할 수 있다. 마그네트론 증착원이 펄스 모드로 작동하므로, 마그네트론 증착원의 냉각에 문제가 없도록 낮은 평균 전력을 유지하면서 펄스가 인가되는 순간 매우 높은 전력을 인가할 수 있다. 따라서, 고밀도의 은 플라즈마를 발생시킬 수 있으며 은 원소의 이온화율을 높이게 된다. 이와 같은 방법으로 발생된 은 원소의 이온들은 시료에 가해지는 동기화된 음(-)의 고전압 펄스에 의하여 시료 쪽으로 가속되어 시료의 표면에 효과적으로 은 이온이 주입되게 된다.According to the silver element plasma ion implantation apparatus and method according to an embodiment of the present invention, plasma ions of the silver element may be injected into the sample by applying pulsed DC power to the magnetron deposition source. Since the magnetron deposition source operates in the pulsed mode, it is possible to apply very high power at the moment the pulse is applied while maintaining a low average power so that there is no problem in cooling the magnetron deposition source. Therefore, a high density silver plasma can be generated and the ionization rate of silver element is raised. The ions of the silver element generated in this way are accelerated toward the sample by the synchronized negative high voltage pulse applied to the sample so that the silver ions are effectively injected into the surface of the sample.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입장치 및 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a silver element plasma ion implantation apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 장치의 구성을 보인 도면이다.1 is a view showing the configuration of a silver element plasma ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 장치(100)는, 그 내부가 진공 상태를 유지하는 진공조(110)와, 박막증착을 위한 마그네트론 증착원(120)과, 진공조(110) 내의 증착원에 대향하는 위치에 설치되어 시료(131)가 장착되는 시료장착대(130)와, 증착원에 펄스 직류 전력(141)을 인가하여 증착원으로부터 스퍼터링되는 은 원소의 플라즈마 이온들을 발생시키는 제1 전원공급수단과, 시료장착대(130)에 펄스 직류 전력(141)에 동기화된 고전압 펄스(151)를 인가하여 은 원소의 플라즈마 이온들을 시료(131) 쪽으로 가속시키는 제2 전원공급수단을 포함한다. 제1 전원공급수단은 펄스 직류 전원부(140)를 포함한다. 펄스 직류 전력(141)은 낮은 평균 전력을 유지하면서도 펄스가 인가되는 순간 높은 전력을 인가할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 펄스 직류 전력(141)은, 밀도가 10 W/cm2 ∼ 10 kw/cm2의 값을 갖고, 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수와, 10 usec ∼ 1 msec의 펄스폭을 가질 수 있다.Referring to FIG. 1, a silver element plasma ion implantation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a vacuum chamber 110 having a vacuum inside thereof, a magnetron deposition source 120 for thin film deposition, The silver element is sputtered from the deposition source by applying a pulse direct current power 141 to the deposition source 130 and the sample mounting table 130 on which the sample 131 is mounted at a position opposite to the deposition source in the vacuum chamber 110. First power supply means for generating plasma ions and a high voltage pulse 151 synchronized to the pulse DC power 141 to the sample mounting table 130 to accelerate the plasma ions of the silver element toward the sample 131. And a second power supply means. The first power supply means includes a pulsed DC power supply 140. The pulsed DC power 141 may apply a high power at the moment a pulse is applied while maintaining a low average power. In one embodiment, the pulsed DC power 141 has a density of 10 W / cm 2 to 10 kw / cm 2 , a frequency of 1 Hz to 10 kHz, and a pulse width of 10 usec to 1 msec. Can have

일 실시예에 있어서, 제2 전원공급수단은 고전압 펄스 전원부(150)를 포함한다. 고전압 펄스(151)는 은 원소의 플라즈마 이온들을 시료(131) 쪽으로 가속시켜 이온주입될 수 있도록 펄스 직류 전력(141)에 동기화된다. 일 실시예에 있어서, 마그네트론 증착원(120)에 인가되는 펄스 직류 전력(141)에 동기화된 고전압 펄스(151)는 펄스 직류 전력(141)과 동일한 주파수인 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수를 갖고, 1 usec ∼ 200 usec의 펄스폭과, -1 kv ∼ -100 kV의 음(-)의 고전압 펄스를 가질 수 있다.In one embodiment, the second power supply means includes a high voltage pulse power supply 150. The high voltage pulse 151 is synchronized to the pulse DC power 141 so that the plasma ions of the silver element can be accelerated toward the sample 131 to be ion implanted. In one embodiment, the high voltage pulse 151 synchronized to the pulse DC power 141 applied to the magnetron deposition source 120 has a frequency of 1 Hz to 10 kHz, which is the same frequency as the pulse DC power 141, It can have a pulse width of 1 usec to 200 usec and a negative high voltage pulse of -1 kv to -100 kV.

바람직하게는, 진공조(110) 내부의 가스 압력은 0.5 mTorr ∼ 5 mTorr 이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 장치(100)는, 진공조(110)에 플라즈마화 할 가스를 공급하기 위한 가스공급부(161)와, 가스공급부(161)에 의해 공급되는 가스의 압력(또는 유량)을 조절하기 위한 가스조절부(162)를 더 구비한다. Preferably, the gas pressure inside the vacuum chamber 110 is 0.5 mTorr to 5 mTorr. To this end, the silver element plasma ion implantation apparatus 100 according to the present invention, the gas supply unit 161 for supplying the gas to be plasmaized to the vacuum chamber 110 and the gas supplied by the gas supply unit 161 A gas control unit 162 for adjusting the pressure (or flow rate) is further provided.

또한, 본 발명에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 장치(100)는 진공조(110) 내에 유도결합 플라즈마를 발생하기 위한 수단을 더 구비하여, 은 원소의 이온화율을 증가시키고 마그네트론 증착원(120)의 작동 압력을 일반적인 마그네트론 증착원보다 낮출 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유도결합 플라즈마를 발생하기 위한 수단(170)은 진공조(110) 내에 장착되어 RF 전력을 방사하여 유도결합 플라즈마를 발생시키는 RF 안테나(171)와, RF 안테나(171)에 RF 전력을 인가하는 RF 전원부(173)와, RF 전원부(173)와 RF 안테나(171)와의 RF 임피던스 매칭을 위한 RF 매칭부(172)를 포함할 수 있다.In addition, the silver element plasma ion implantation apparatus 100 according to the present invention further includes a means for generating an inductively coupled plasma in the vacuum chamber 110 to increase the ionization rate of the silver element and to increase the magnetron deposition source 120. The operating pressure can be lower than that of a typical magnetron deposition source. In one embodiment, the means 170 for generating the inductively coupled plasma is mounted in the vacuum chamber 110 to the RF antenna 171 and the RF antenna 171 to radiate RF power to generate the inductively coupled plasma. An RF power supply unit 173 for applying RF power and an RF matching unit 172 for RF impedance matching between the RF power supply unit 173 and the RF antenna 171 may be included.

본 발명에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 장치(100)의 원리는 다음과 같다. The principle of the silver element plasma ion implantation apparatus 100 according to the present invention is as follows.

진공조(110)는 진공펌프(111) 및 진공밸브(112)에 의하여 소정의 진공도를 유지하며, 접지부(113)를 통해 접지된다.The vacuum chamber 110 maintains a predetermined degree of vacuum by the vacuum pump 111 and the vacuum valve 112, and is grounded through the ground portion 113.

먼저, 진공조(110) 내부에 위치한 시료장착대(130)에 시료(131)를 장착한 후, 진공펌프(111)을 이용하여 진공조(110) 내부의 진공도를 고진공 영역까지 배기한다. 이 후, 가스공급부(161)는 플라즈마를 발생시키기 위한 가스를 가스조절부(162)을 통해 진공조(110) 내부에 인입시켜 내부의 압력을 조절한다. 상기 가스는 가스조절부(162)에 의해 가스의 공급량이 조절되고 가스밸브(163)를 통해 진공조(110) 내로 인입된다. 일 실시예에 있어서, 상기 가스는 아르곤, 네온 등을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 진공조(110) 내부의 압력은 0.5 mTorr ∼ 5 mTorr로 조절한다. 그 이유는, 진공조(110) 내부의 가스 압력이 0.5 mTorr 이하의 낮은 압력에서는 플라즈마의 발생이 어려운 반면, 5 mTorr 이상의 높은 압력에서는 플라즈 마 이온주입시 가속되는 은 이온과 주위 가스입자들과의 빈번한 충돌로 인하여 가속되는 은 이온의 에너지 손실이 매우 심하기 때문이다.First, after the sample 131 is mounted on the sample mounting table 130 located in the vacuum chamber 110, the vacuum degree inside the vacuum chamber 110 is exhausted to the high vacuum region by using the vacuum pump 111. Thereafter, the gas supply unit 161 introduces a gas for generating a plasma into the vacuum chamber 110 through the gas control unit 162 to adjust the pressure therein. The gas is controlled by the gas control unit 162 and the supply amount of gas is introduced into the vacuum chamber 110 through the gas valve 163. In one embodiment, the gas includes argon, neon, and the like. In one embodiment, the pressure inside the vacuum chamber 110 is adjusted to 0.5 mTorr to 5 mTorr. The reason for this is that plasma is difficult to be generated at a pressure of 0.5 mTorr or lower while the gas pressure inside the vacuum chamber 110 is higher than 5 mTorr. This is because the energy loss of silver ions accelerated by frequent collisions is very severe.

상술한 바와 같이 상기 가스를 인입하여 진공조(110) 내부의 압력이 안정화되면, 진공조(110)에 장착된 마그네트론 증착원(120)에 펄스 직류 전원부(140)를 이용하여 펄스 직류 전력(141)을 인가하여 마그네트론 증착원(120)을 작동시킴과 동시에, 고전압 펄스 전원부(150)를 이용하여 전도성 시료장착대(130)에 음(-)의 고전압 펄스(151)를 인가함으로써 은 플라즈마 이온주입 공정을 수행한다.As described above, when the gas is introduced and the pressure inside the vacuum chamber 110 is stabilized, the pulsed DC power source 141 uses the pulsed DC power supply unit 140 to the magnetron deposition source 120 mounted on the vacuum chamber 110. By applying a high voltage pulse 151 to the conductive sample mounting unit 130 by using the high voltage pulse power supply unit 150 to operate the magnetron deposition source 120. Perform the process.

상기한 마그네트론 증착원(120)에 인가하는 펄스 직류 전력(141)과 전도성 시료장착대(130)에 인가하는 음(-)의 고전압 펄스(151)는 동기화시켜 같은 주파수로 작동되도록 한다. 이는, 펄스 직류 전력(141)에 의하여 마그네트론 증착원(130)이 작동(pulse-on)되는 순간 마그네트론 증착원(120)으로부터 스퍼터링되는 은 원소가 고밀도의 플라즈마에 의하여 이온화되고, 이로 인한 은 이온들은 전도성 시료장착대(130)에 인가되는 음(-)의 고전압 펄스(151)에 의하여 시료(131)로 가속되어 시료(131)의 표면에 이온이 주입되기 때문이다. 따라서, 반드시 동기화가 이루어져야 한다. The pulsed DC power 141 applied to the magnetron deposition source 120 and the negative high voltage pulse 151 applied to the conductive sample holder 130 are synchronized to operate at the same frequency. This means that the silver element sputtered from the magnetron deposition source 120 is ionized by the high density plasma at the moment when the magnetron deposition source 130 is pulsed on by the pulsed DC power 141. This is because the negative ions applied to the conductive sample mounting plate 130 are accelerated to the sample 131 by the negative high voltage pulse 151 and ions are injected into the surface of the sample 131. Therefore, synchronization must be achieved.

상기에서, 마그네트론 증착원(120)에 인가되는 펄스 직류 전력(141)은, 반드시 이에 한정하는 것은 아니지만, 10 W/cm2 ∼ 10 kw/cm2의 밀도를 갖도록 한다. 그 이유는, 10 W/cm2 이하의 낮은 펄스 직류 전력으로는 마그네트론 증착원(120)으로부터 이온화율이 높은 고밀도의 은 플라즈마 발생이 어려운 반면, 10 kw/cm2 이상 의 값을 이용하기에는 현실적으로 펄스 직류 전원부(140)의 제작에 어려움이 많기 때문이다. 일 실시예에 있어서, 펄스 직류 전력(141)은, 반드시 이에 한정하는 것은 아니지만, 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수와 10 usec ∼ 1 msec의 펄스폭을 갖도록 한다. 그 이유는, 1 Hz 이하의 낮은 주파수로는 은 플라즈마 이온주입 공정시간이 너무 많이 소요되므로 본 기술의 경제적인 가치가 감소하는 반면, 10 kHz 이상의 높은 주파수로 작동하는 펄스 직류 전원부(140)의 제작에는 어려움이 많기 때문이다. 또한, 10 usec 이하의 짧은 펄스폭에서는 고밀도 은 플라즈마의 발생이 충분하지 않으므로 발생된 은 원소의 이온화율이 낮은 반면, 1 msec 이상의 긴 펄스폭에서는 높은 펄스 전력으로 인하여 마그네트론 증착원(120)에 아크가 발생할 확률이 높아 공정이 불안정하기 때문이다.In the above, the pulsed direct current power 141 applied to the magnetron deposition source 120 is not necessarily limited thereto, but has a density of 10 W / cm 2 to 10 kw / cm 2 . The reason is that it is difficult to generate high density silver plasma with high ionization rate from the magnetron deposition source 120 with a low pulse DC power of 10 W / cm 2 or less, whereas it is practical to use a value of 10 kw / cm 2 or more. This is because there are many difficulties in manufacturing the DC power supply unit 140. In one embodiment, the pulsed DC power 141 is not necessarily limited thereto, but has a frequency of 1 Hz to 10 kHz and a pulse width of 10 usec to 1 msec. The reason is that the low plasma frequency of 1 Hz or less takes too much time for the plasma implantation process, thus reducing the economic value of the present technology, while fabricating a pulsed DC power supply unit 140 that operates at a high frequency of 10 kHz or higher. Because there are many difficulties. In addition, since the generation of high density silver plasma is not sufficient at a short pulse width of 10 usec or less, the ionization rate of the generated silver element is low, whereas at a long pulse width of 1 msec or more, an arc in the magnetron deposition source 120 is caused by high pulse power. Is likely to occur and the process is unstable.

또한, 시료장착대(130)에 인가되는 고전압 펄스(151)는, 반드시 이에 한정하는 것은 아니지만, 마그네트론 증착원(120)에 인가되는 펄스 직류 전력(141)과 동일한 주파수인 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수를 반드시 동기화시켜 이용하며, 펄스폭은 1 usec ∼ 200 usec, 음(-)의 고전압 펄스는 -1 kv ∼ -100 kV의 값을 이용한다. 그 이유는, 1 usec 이하의 짧은 펄스폭에서는 은 플라즈마 이온주입이 효과적으로 이루어지지 않으며, 200 usec 이상의 긴 펄스폭에서는 전도성 시료장착대(130)에 인가되는 음(-)의 고전압에 의한 플라즈마 쉬스(sheath)가 너무 많이 팽창하여 진공조(110)의 벽에 닿으면서 플라즈마가 꺼질 우려가 있으며, 시료장착대(130)에 고전압이 인가되는 시간이 길어짐에 따라 시료장착대(130)에 아크가 발생할 가능성이 높기 때문이다. 또한, -1 kV 이하의 낮은 전압에서는 시료(131)의 표면에 은 이온 이 주입되는 깊이가 너무 얕고, -100 kV 이상의 고전압 펄스 전원부(150)의 제작이 현실적으로 많이 어렵기 때문이다.In addition, the high voltage pulse 151 applied to the sample mounting table 130 is not necessarily limited thereto, but the frequency of 1 Hz to 10 kHz, which is the same frequency as that of the pulse DC power 141 applied to the magnetron deposition source 120. The frequency must be synchronized and used. The pulse width is 1 usec-200 usec, and the negative high voltage pulse is -1 kv--100 kV. The reason is that silver plasma ion implantation is not effectively performed at short pulse widths of 1 usec or less, and plasma sheaths due to negative high voltage applied to the conductive sample holder 130 at long pulse widths of 200 usec or more ( The sheath may expand too much and the plasma may be turned off while touching the wall of the vacuum chamber 110. As the time for which the high voltage is applied to the sample holder 130 becomes long, an arc may occur in the sample holder 130. This is because there is a high possibility. In addition, at a low voltage of -1 kV or less, the depth at which silver ions are injected into the surface of the sample 131 is too shallow, and fabrication of the high voltage pulse power supply 150 of -100 kV or more is practically difficult.

본 발명에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 장치의 특징은 다음과 같다.The characteristics of the silver element plasma ion implantation apparatus according to the present invention are as follows.

박막증착을 위한 증착원으로 흔히 이용되고 있는 마그네트론 증착원(120)에 은 스퍼터링 타겟을 장착하여 그 작동을 펄스 직류 전력(141)을 이용한 펄스 모드로 작동하고, 이와 동기화된 음(-)의 고전압 펄스(151)를 시료(131)에 인가함으로써 마그네트론 증착원(120)으로부터 발생된 은 이온을 가속하여 시료(131)의 표면에 은 이온을 효과적으로 주입할 수 있다. 마그네트론 증착원(120)을 연속적인 작동이 아닌 펄스 모드로 작동할 경우, 마그네트론 증착원(120)의 냉각에 문제가 없도록 낮은 평균 전력을 유지하면서도 펄스가 인가되는 순간 매우 높은 펄스전력을 인가할 수 있으므로 스퍼터링 타겟의 표면에 고밀도의 은 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 이는 스퍼터링 타겟 표면으로부터 방출되는 은 원소의 이온화율을 높이게 된다. 이와 같은 방법으로 발생된 은 원소의 이온들은 시료(131)에 가해지는 동기화된 음(-)의 고전압 펄스에 의하여 시료(131) 쪽으로 가속되며 시료(131)의 표면에 효과적으로 은 이온이 주입될 수 있다. 또한, 은 마그네트론 증착원(120)과 시료(131) 사이에는 RF 안테나를 장착하여 RF 전력을 인가할 경우, 유도결합 플라즈마를 발생시킴으로써 방출된 은 원소의 이온화율을 한층 증대시킬 수 있을 뿐 아니라, 일반적인 마그네트론 증착원의 작동 압력보다 낮은 압력에서의 작동이 가능하게 함으로써, 은 플라즈마 이온주입시 가스 입자와의 충돌을 최소화하여 은 원소의 플라즈마 이온주입을 보다 효과적으로 수행할 수 있다.The magnetron deposition source 120, which is commonly used as a deposition source for thin film deposition, is equipped with a silver sputtering target, and its operation is performed in a pulse mode using the pulsed DC power 141, and is synchronized with the negative high voltage. By applying the pulse 151 to the sample 131, silver ions generated from the magnetron deposition source 120 may be accelerated to effectively inject silver ions onto the surface of the sample 131. When the magnetron deposition source 120 is operated in a pulse mode instead of continuous operation, very high pulse power can be applied at the moment pulse is applied while maintaining a low average power so that cooling of the magnetron deposition source 120 is not a problem. Therefore, a high density of silver plasma can be generated on the surface of the sputtering target, which increases the ionization rate of the silver element emitted from the sputtering target surface. The silver ions generated in this manner are accelerated toward the sample 131 by the synchronized negative high voltage pulse applied to the sample 131, and silver ions can be effectively injected into the surface of the sample 131. have. In addition, when RF power is applied by mounting an RF antenna between the silver magnetron deposition source 120 and the sample 131, the ionization rate of the emitted silver element may be further increased by generating an inductively coupled plasma. By enabling the operation at a pressure lower than the general operating pressure of the magnetron deposition source, it is possible to minimize the collision with the gas particles during silver plasma ion implantation to perform the plasma ion implantation of the silver element more effectively.

본 발명에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 방법은 진공조(110) 내의 시료장착대(130) 위에 시료(131)를 위치시키는 단계와, 진공조(110) 내부를 진공상태로 유지하는 단계와, 진공조(110) 내에 플라즈마화할 가스를 공급하는 단계와, 박막증착을 위한 마그네트론 증착원(120)에 직류 펄스 전력(141)을 인가하여 은 원소의 플라즈마 이온들을 발생시키는 단계와, 시료장착대(130)에 펄스 직류 전력(141)에 동기화된 고전압 펄스(151)를 인가하여 상기 은 원소의 플라즈마 이온들을 상기 시료(131) 쪽으로 가속시켜 이온주입시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 은 원소 플라즈마 이온주입 방법은 진공조(110) 내에 유도결합 플라즈마를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.The silver element plasma ion implantation method according to the present invention includes the steps of placing the sample 131 on the sample mounting table 130 in the vacuum chamber 110, maintaining the interior of the vacuum chamber 110 in a vacuum state, and vacuum Supplying a gas to be plasmaized in the tank 110, applying a DC pulse power 141 to the magnetron deposition source 120 for thin film deposition, generating plasma ions of the silver element, and the sample holder 130 Applying a high voltage pulse 151 synchronized to the pulse DC power 141 to accelerate the plasma ions of the silver element toward the sample 131. In one embodiment, the silver element plasma ion implantation method may further comprise generating an inductively coupled plasma in the vacuum chamber (110).

본 발명에 따른 장치의 은 원소 플라즈마 이온주입 실험을 다음과 같이 실시하였다.The silver elemental plasma ion implantation experiment of the apparatus according to the present invention was carried out as follows.

마그네트론 증착원(120)으로는 직경 75 mm, 두께 6 mm의 순은 타겟을 이용하였으며, 이온주입 시료(131)로는 스텐레스 스틸(stainless steel)을 이용하였다. 스텐레스 스틸 시료(131)를 전도성 시료장착대(130)에 장착한 후, 진공조(110)를 5×10-6 Torr의 진공도로 배기한 후, 아르곤 가스를 인입시켜 진공조 내부의 아르곤 압력을 2 mTorr로 유지하였다. 또한, 플라즈마 발생용 RF안테나에 13.56 MHz, 200 Watt의 RF 전력을 인가하여 아르곤 플라즈마를 발생시키고, 마그네트론 증착원(120)에 펄스 직류 전력(141)을 인가하여 마그네트론 증착원(120)을 작동시켰다. 인가한 펄스 직류 전압은 -1.0 kV, 펄스 직류 전류는 15 A로 하여 약 300 W/cm2의 펄스전력을 사용하였다. 또한, 펄스 직류 전력(141)의 주파수는 100 Hz, 펄스폭은 200 usec로 행하였다. 따라서, 평균 전력은 300 W로 마그네트론 증착원(120)의 냉각에 문제가 없도록 하였다.A pure silver target of 75 mm in diameter and 6 mm in thickness was used as the magnetron deposition source 120, and stainless steel was used as the ion implantation sample 131. After attaching the stainless steel sample 131 to the conductive sample mounting unit 130, the vacuum chamber 110 was evacuated to a vacuum of 5 x 10 -6 Torr, and then argon gas was introduced to reduce the argon pressure inside the vacuum chamber. Kept at 2 mTorr. In addition, an argon plasma was generated by applying RF power of 13.56 MHz and 200 Watt to the RF antenna for plasma generation, and the magnetron deposition source 120 was operated by applying a pulsed DC power 141 to the magnetron deposition source 120. . The applied pulsed DC voltage was -1.0 kV and the pulsed DC current was 15 A, and a pulse power of about 300 W / cm 2 was used. In addition, the frequency of the pulse DC electric power 141 was 100 Hz, and the pulse width was 200 usec. Therefore, the average power was 300 W so that there was no problem in cooling the magnetron deposition source 120.

또한, 상술한 방법으로 마그네트론 증착원(120)을 작동시킴과 동시에, 스텐레스 스틸 시료(131)에 음(-)의 고전압 펄스(151)를 인가함으로써 은 원소의 플라즈마 이온주입 공정을 30 분간 행하였다. 음(-)의 고전압 펄스(151)는 -60 kV, 40 usec의 펄스폭으로 하였으며, 펄스 직류 전력(141)과 동일한 100 Hz의 주파수로 동기화시켰다. 또한, 마그네트론 증착원(120)에 200 usec펄스폭의 펄스 직류 전력(141)이 인가된 후, 약 130 usec 후에 시료(131)에 40 usec펄스폭의 음(-)의 고전압 펄스(151)가 인가되도록 하였다. 따라서, 은 플라즈마 이온밀도가 충분히 높은 상태에서 은 플라즈마 이온주입이 이루어지도록 하였다.In addition, the magnetron deposition source 120 was operated by the method described above, and a negative ion high voltage pulse 151 was applied to the stainless steel sample 131 to perform a plasma ion implantation process of silver element for 30 minutes. . The negative high voltage pulse 151 had a pulse width of -60 kV and 40 usec, and was synchronized to the same frequency of 100 Hz as the pulsed DC power 141. In addition, after the pulsed DC power 141 of 200 usec pulse width is applied to the magnetron deposition source 120, a negative high voltage pulse 151 of 40 usec pulse width is applied to the sample 131 after about 130 usec. To be authorized. Therefore, silver plasma ion implantation is performed in a state where silver plasma ion density is sufficiently high.

상기의 장치 및 방법에 의해 은 원소의 플라즈마 이온이 주입된 스텐레스 스틸 시료는 그람음성균(gram negative bacillus)인 대장균(E. Coli)에 대한 항균성 시험이 다음과 같이 실행되었다.In the stainless steel sample implanted with plasma ions of the silver element by the above apparatus and method, an antimicrobial test against E. Coli, which is a gram negative bacillus, was performed as follows.

보존 균주로부터 사면배지에 해당 공시균을 (35±1)℃에서 16∼20 시간 배양하고, 배양된 공시균을 500 배 희석된 보통배지(Nutrient Broth)(1/500 NB)에 (2.5×105∼2.5×105) 개/mL가 되도록 부유시켜 접종균액으로 사용하였다. 은 플라즈마 이온이 주입된 시험편과 이온이 주입되지 않은 대조 시험편의 평탄한 부분을 (50±2) mm의 정사각형 크기로 준비하고 시험편의 모든 면을 에탄올(95 %) 또는 자외선 등을 이용하여 청정화시킨 다음 시험에 사용하였다. 준비된 접종균액 0.4 mL를 페트리 접시(Petri dish) 안에 놓여진 각 시험편의 시험면 위에 접종하고 접종균액 위에 필름을 덮어 접종균액이 각 시험편 위에 골고루 퍼지도록 하였다. 그 후, 페트리 접시의 마개를 닫고 (35±1)℃, 상대습도 90 % 이상의 조건에서 (24±1) 시간 배양하였다. 배양이 끝난 후 각 시험편을 무균적으로 시료봉지(Stomacher Bag)로 옮기고 SCDPL 배지 10 mL를 가하여 추출장치를 이용하여 각 시편의 균액을 회수한다. 회수된 균액은 PCA 배지를 이용하여 (35±1)℃, 40∼48 시간 동안 배양 후 배지를 관찰하였다.Incubate the specimens on slope medium from conserved strains at (35 ± 1) ° C for 16-20 hours, and incubate the cultured strains (Nutrient Broth) (1/500 NB) diluted 500-fold. 5 to 2.5 × 10 5 ) cells / mL were suspended and used as the inoculum bacterial solution. Prepare a flat section of the plasma-implanted and non-implanted control specimens (50 ± 2) mm in square size, and clean all sides of the specimen with ethanol (95%) or ultraviolet light. Used for the test. 0.4 mL of the prepared inoculum solution was inoculated on the test surface of each test piece placed in a Petri dish, and the inoculation solution was spread evenly on each test piece by covering the film on the inoculum solution. Thereafter, the stopper of the Petri dish was closed and incubated for 24 hours at (35 ± 1) ° C. and a relative humidity of 90% or more. After incubation, each specimen is aseptically transferred to a sample bag, 10 ml of SCDPL medium is added, and the bacterial solution of each specimen is collected using an extractor. The recovered bacterial solution was cultured for 40 to 48 hours at (35 ± 1) ° C. using PCA medium, and then the medium was observed.

도 2는 은 이온 주입에 따른 대장균의 배양결과를 보인 사진이다.Figure 2 is a photograph showing the culture results of E. coli according to the silver ion implantation.

도 2에 도시된 바와 같이, 이온 주입되지 않은 스텐레스 스틸 시험편으로부터 배양된 배지(a)에는 많은 양의 대장균이 생장한 반면, 은 플라즈마 이온 주입된 시험편으로부터 배양된 배지(b)에는 대장균이 전혀 생장하지 않았음을 알 수 있으며, 이로부터 은 플라즈마 이온주입된 스텐레스 스틸 시험편의 항균 특성이 매우 우수함을 알 수 있다.As shown in FIG. 2, a large amount of Escherichia coli was grown in the medium (a) cultured from the non-ion-injected stainless steel test specimen, while no coliform was grown in the medium (b) cultured from the silver plasma ion-implanted test specimen. It can be seen that the antimicrobial properties of the stainless steel test specimens injected with silver plasma ion were very excellent.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. It will be clear to those who have knowledge of.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 은 원소 플라즈마 이온주입 장치의 구성을 보인 도면이다.1 is a view showing the configuration of a silver element plasma ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 은 이온 주입에 따른 대장균의 배양결과를 보인 사진이다.Figure 2 is a photograph showing the culture results of E. coli according to the silver ion implantation.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110: 진공조110: vacuum chamber

111: 진공펌프111: vacuum pump

112: 진공밸브112: vacuum valve

113: 접지부113: ground

120: 증착원120: deposition source

130: 시료장착대130: sample stand

140: 펄스 직류 전원부140: pulse DC power supply

150: 고전압 펄스 전원부150: high voltage pulse power supply

161: 가스공급부161: gas supply unit

162: 가스조절부162: gas control unit

171: RF 안테나171: RF antenna

172: RF 매칭부172: RF matching unit

173: RF 전원부173: RF power supply

Claims (13)

내부를 진공 상태로 유지하는 진공조와,A vacuum chamber for keeping the interior in a vacuum state, 박막증착을 위한 마그네트론 증착원과,Magnetron deposition source for thin film deposition, 상기 진공조 내의 상기 증착원에 대향하는 위치에 설치되어 시료가 장착되는 시료장착대와, A sample mounting table installed at a position opposite to the deposition source in the vacuum chamber to mount a sample thereon; 상기 증착원에 펄스 직류 전력을 인가하여 상기 증착원으로부터 스퍼터링되는 은 원소의 플라즈마화시키는 제1 전원공급수단과,First power supply means for applying a pulsed direct current power to the deposition source to plasma the silver element sputtered from the deposition source; 상기 시료장착대에 상기 펄스 직류 전력에 동기화된 고전압 펄스를 인가하여 상기 은 원소의 플라즈마 이온들을 상기 시료 쪽으로 가속시키는 제2 전원공급수단Second power supply means for accelerating plasma silver ions of the silver element toward the sample by applying a high voltage pulse synchronized to the pulse DC power to the sample mounting table; 을 포함하는 은 원소 플라즈마 이온주입 장치.Silver element plasma ion implantation apparatus comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마그네트론 증착원에 인가하는 상기 펄스 직류 전력은 10 W/cm2 ∼ 10 kw/cm2의 밀도를 갖는 은 원소 플라즈마 이온주입 장치. The pulsed DC power applied to the magnetron deposition source has a density of 10 W / cm 2 ~ 10 kw / cm 2 A silver element plasma ion implantation device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마그네트론 증착원에 인가하는 상기 펄스 직류 전력은,The pulse DC power applied to the magnetron deposition source, 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수와, With a frequency of 1 Hz to 10 kHz, 10 usec ∼ 1 msec의 펄스폭을 갖는With a pulse width of 10 usec to 1 msec 은 원소 플라즈마 이온주입 장치. Silver element plasma ion implantation device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 시료 장착대에 인가하는 상기 고전압 펄스는, The high voltage pulse applied to the sample mounting table, 상기 마그네트론 증착원에 인가하는 상기 펄스 직류 전력에 동기화된 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수와, A frequency of 1 Hz to 10 kHz synchronized with the pulsed DC power applied to the magnetron deposition source, 1 usec ∼ 200 usec의 펄스폭과, Pulse width of 1 usec to 200 usec, -1 kv ∼ -100 kV의 음(-)의 고전압 펄스를 갖는With negative high voltage pulses from -1 kv to -100 kV 은 원소 플라즈마 이온주입 장치. Silver element plasma ion implantation device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진공조는 내부의 가스 압력이 0.5 mTorr ∼ 5 mTorr를 갖는The vacuum chamber has an internal gas pressure of 0.5 mTorr to 5 mTorr 은 원소 플라즈마 이온주입 장치. Silver element plasma ion implantation device. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 진공조에 플라즈마화 할 가스를 공급하기 위한 가스공급부와,A gas supply unit for supplying a gas to be plasmaized to the vacuum chamber; 상기 가스공급부와 상기 진공조 사이에 배치되는 가스조절부를 더 포함하는Further comprising a gas control unit disposed between the gas supply and the vacuum chamber 은 원소 플라즈마 이온주입 장치. Silver element plasma ion implantation device. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 진공조 내에 유도결합 플라즈마를 발생하기 위한 수단을 더 구비하여, 상기 은 원소의 이온화율을 증가시키고 상기 증착원의 작동 압력을 낮추는Means for generating an inductively coupled plasma in the vacuum chamber to increase the ionization rate of the silver element and to lower the operating pressure of the deposition source. 은 원소 플라즈마 이온주입 장치.Silver element plasma ion implantation device. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 유도결합 플라즈마를 발생하기 위한 수단은, Means for generating the inductively coupled plasma, 상기 진공조 내에 장착되어 RF 전력을 방사하여 상기 유도결합 플라즈마를 발생시키는 RF 안테나와,An RF antenna mounted in the vacuum chamber to radiate RF power to generate the inductively coupled plasma; 상기 RF 안테나에 RF 전력을 인가하는 RF 전원부와,An RF power supply unit applying RF power to the RF antenna; 상기 RF 전원부와 상기 RF 안테나와의 RF 임피던스 매칭을 위한 RF 매칭부를 포함하는RF matching unit for RF impedance matching between the RF power supply and the RF antenna 은 원소 플라즈마 이온주입 장치.Silver element plasma ion implantation device. 진공조 내의 시료장착대 위에 시료를 위치시키는 단계와,Placing the sample on the sample holder in the vacuum chamber; 상기 진공조의 내부를 진공상태로 유지하는 단계와,Maintaining the interior of the vacuum chamber in a vacuum state; 상기 진공조 내에 플라즈마화 할 가스를 공급하는 단계와,Supplying a gas to be plasmaized into the vacuum chamber; 마그네트론 증착원에 펄스 직류 전력을 인가하여 은 원소의 플라즈마 이온들을 발생시키는 단계와,Generating plasma ions of elemental silver by applying pulsed direct current power to the magnetron deposition source; 상기 시료장착대에 상기 펄스 직류 전력에 동기화된 고전압 펄스를 인가하여 상기 은 원소의 플라즈마 이온들을 상기 시료 쪽으로 가속시켜 시료 표면에 이온주입시키는 단계Applying a high voltage pulse synchronized with the pulse DC power to the sample mounting stage to accelerate plasma ions of the silver element toward the sample to implant ions into the sample surface; 를 포함하는 은 원소 플라즈마 이온주입 방법. Silver element plasma ion implantation method comprising a. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 마그네트론에 인가하는 상기 펄스 직류 전력은, The pulsed DC power applied to the magnetron is, 10 W/cm2 ∼ 10 kw/cm2의 밀도와,With a density of 10 W / cm 2 to 10 kw / cm 2 , 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수와,With a frequency of 1 Hz to 10 kHz, 10 usec ∼ 1 msec의 펄스폭을 갖는With a pulse width of 10 usec to 1 msec 은 원소 플라즈마 이온주입 방법. Silver elemental plasma ion implantation method. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 시료장착대에 인가하는 상기 고전압 펄스는The high voltage pulse applied to the sample mounting table 상기 마그네트론 증착원에 인가하는 상기 펄스 직류 전력에 동기화된 1 Hz ∼ 10 kHz의 주파수와,A frequency of 1 Hz to 10 kHz synchronized with the pulsed DC power applied to the magnetron deposition source, 1 usec ∼ 200 usec의 펄스폭과,Pulse width of 1 usec to 200 usec, -1 kv ∼ -100 kV의 음(-)의 고전압 펄스를 갖는With negative high voltage pulses from -1 kv to -100 kV 은 원소 플라즈마 이온주입 방법. Silver elemental plasma ion implantation method. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 진공조는 내부의 가스 압력이 0.5 mTorr ∼ 5 mTorr를 갖는The vacuum chamber has an internal gas pressure of 0.5 mTorr to 5 mTorr 은 원소 플라즈마 이온주입 방법.Silver elemental plasma ion implantation method. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 9 to 12, 상기 진공조 내에 유도결합 플라즈마를 발생하는 단계를 더 포함하는Generating an inductively coupled plasma in the vacuum chamber; 은 원소 플라즈마 이온주입 방법.Silver elemental plasma ion implantation method.
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