KR20140128140A - Multi-Loop End-Hall Ion Source and Ion Beam Processing Apparatus therewith - Google Patents

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Abstract

A multi-loop end-hall ion source for use in an ion beam process apparatus comprises an electromagnetic field part and a power supply unit. One side of the electromagnetic field part faces a substrate and is opened, and the other side of the electromagnetic field part is closed. A plurality of magnets are disposed on one side of the electromagnetic field part, such that N poles and S poles are arranged spaced apart from one another. A plurality of magnetic cores of the magnets are connected to the other side of the electromagnetic field part. Accordingly, multiple acceleration loops of plasma electrons are formed on one side of the electromagnetic field part. The power supply unit comprises a plurality of electrodes disposed at lower ends of the loops of the electromagnetic field part. The same voltage or different voltages are applied to the plurality of electrodes. In this manner, an ion source supplies plasma ions generated from inner gas inside the processing chamber by rotating the plasma electrons inside the processing chamber in multiple loops.

Description

다중 루프 엔드홀 이온 소스 및 이를 갖는 이온빔 처리 장치{Multi-Loop End-Hall Ion Source and Ion Beam Processing Apparatus therewith}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a multi-loop end-hole ion source,

본 발명은 이온 소스에 관한 것으로, 상세하게는 이온빔 처리 장치에 이용되는 이온 소스에 관한 것이다.The present invention relates to an ion source, and more particularly to an ion source used in an ion beam treatment apparatus.

이온 소스(ion source)는 기판 개질이나 박막 증착에 유용하게 이용되고 있다. 외부로부터 이온 소스 내부로 이온화 가스를 공급받아 플라즈마를 생성하는 이온 소스는 생성 이온을 가속시키는 그리드를 포함하는가에 따라 그리드 타입(grid type)과 비그리드 타입(grid-less type)으로 분류할 수 있다.Ion sources are useful for substrate modification and thin film deposition. An ion source which generates plasma by supplying an ionized gas to the inside of the ion source from the outside can be classified into a grid type and a grid-less type depending on whether or not the ion source includes a grid for accelerating the generated ions .

비그리드 타입의 이온 소스는 이온빔의 크기에 제약을 주는 그리드가 없기 때문에 이온빔이 넓게 퍼져 나가 대면적의 표면 개질에 이용되고 있다. 비그리드 타입의 이온 소스 중에서 엔드홀 이온 소스는 이온빔이 넓게 퍼져 나가고 구조가 간단하고 제작도 쉬워 널리 이용되고 있다.Since the non-grid type ion source does not have a grid that restricts the size of the ion beam, the ion beam spreads widely and is used for surface modification of a large area. Of the non-grid type ion sources, the end-hole ion source is widely used because the ion beam spreads widely and is simple in structure and easy to manufacture.

엔드홀 이온 소스는 전극과 자극을 이용하여 폐쇄 루프를 형성하고, 이 루프를 따라 전자를 고속 이동시키는 구조로 되어 있으며, 또한 전자가 이동하는 폐쇄 루프 내에는 외부로부터 이온 생성을 위한 가스가 공급된다.The end-hole ion source forms a closed loop using electrodes and magnetic poles, and has a structure for moving electrons at high speed along the loop. In addition, a gas for generating ions is supplied from the outside in a closed loop in which electrons move .

이와 같이, 종래의 엔드홀 이온 소스는 외부로부터 이온화 가스를 계속 공급받으며, 이온 소스의 내부와 외부의 압력차로 인한 확산 현상에 의해 이온이 분출된다. 이로 인해, 분출 영역에서의 파티클 입자들이 전극에 달라붙는 비율이 증가하고, 그 결과 불순물 발생은 물론이고, 전극과 자극 사이에 아크가 발생하기도 한다. 이러한 잦은 불순물 및 아크 발생은 이온화 성능 저하는 물론이고 연속적인 연구 및 생산 공정 환경을 저해하는 치명적 원인이 되고 있다.As described above, the conventional end-hole ion source continuously receives the ionization gas from the outside, and the ions are ejected by the diffusion phenomenon due to the pressure difference between the inside and the outside of the ion source. As a result, the ratio of the particle particles sticking to the electrode in the ejection region increases, and as a result, an arc is generated between the electrode and the magnetic pole as well as the impurity. These frequent impurities and arcs are a fatal cause to deteriorate the ionization performance as well as the continuous research and production process environment.

이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로서 전극의 극성을 바꾸는 방법 등이 미국특허 6,750,600호, 6,870,164호, 한국특허공개 10-2011-0118622호 등에 제안되어 있다. As a method for solving such a problem, a method of changing the polarity of the electrode is proposed in U.S. Patent Nos. 6,750,600, 6,870,164, and 10-2011-0118622.

그러나, 이러한 종래의 해결 방법들은 전원의 극성을 별도로 전환시키는 구성을 추가해야 하므로 구조가 복잡하고 제조 비용을 상승시킨다. 더구나, 극성을 전환하는 것으로는, 전극이나 자극에 증착된 이온들을 제거하는데 한계가 있다. 또한, 종래의 해결 방법들은 외부로부터 이온 가스의 계속적 공급을 전제로 하는 것이어서, 전극이나 자극은 물론 원하는 물질만 증착되어야 하는 기판에까지 오염물이 증착되는 것을 막는데 근본적 한계가 있다.
However, these conventional solutions require a structure for separately switching the polarity of the power supply, which complicates the structure and raises the manufacturing cost. Furthermore, switching the polarity has a limitation in removing ions deposited on the electrode or magnetic pole. In addition, the conventional solutions are based on the continuous supply of ion gas from the outside, and there is a fundamental limitation in preventing deposition of contaminants on the substrate, on which not only the electrode and the stimulus but also the desired substance are deposited.

본 발명은 이러한 종래의 엔드홀 이온 소스의 문제점을 해결하기 위한 것으로, The present invention addresses the problem of such conventional end-hole ion sources,

첫째, 외부로부터 이온 소스 내부에 이온화 가스를 공급받지 않고 이온을 생성하여 기판으로 공급함으로써 기판은 물론이고 전극이나 자극에 오염물이 증착되는 것을 최소화하고,First, ions are generated from the outside without supplying ionized gas to the inside of the ion source and are supplied to the substrate, thereby minimizing the deposition of contaminants on electrodes and magnetic poles as well as the substrate,

둘째, 엔드홀 이온 소스를 이용하여 증착, 표면 개질, 식각 등을 수행할 때 기판에 대한 영향을 최소화하며,Second, when the end hole ion source is used for deposition, surface modification, etching, etc., the influence on the substrate is minimized,

셋째, 동일한 공정 챔버 내에서 공정 압력을 변화시키지 않고 스퍼터링 등의 다른 공정과 함께 수행할 수 있으며,Third, it can be carried out with other processes such as sputtering without changing the process pressure in the same process chamber,

넷째, 생성 이온의 이동 방향을 조절할 수 있는, 엔드홀 이온 소스 및 이를 갖는 이온빔 처리 장치를 제공하고자 한다.
Fourth, an end-hole ion source and an ion beam processing apparatus having the end-hole ion source capable of controlling the movement direction of the generated ions are provided.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔드홀 이온 소스는 전자기장부와 전원부를 포함한다.In order to achieve the above object, the endhole ion source of the present invention includes an electromagnetic part and a power part.

전자기장부는 그 일측이 기판을 향하여 개방되고 그 타측은 폐쇄된다. 전자기장부의 그 일측에는 다수의 자극이 N극과 S극을 교대로 이격 배치되고, 그 타측은 자심으로 연결된다. 또한, 전자기장부는 그 일측에서 플라즈마 전자의 가속 루프를 다중으로 형성한다. One side of the electromagnetic field portion is opened toward the substrate and the other side is closed. On the one side of the electromagnetic field part, a plurality of magnetic poles are arranged alternately with N pole and S pole, and the other side is connected with a magnetic core. Further, the electromagnetic field portion forms an acceleration loop of the plasma electrons in multiple on one side thereof.

전원부는 다수의 전극을 포함하는데, 각 전극은 전자기장부의 루프 하단에 배치된다. 다수의 전극에는 동일 또는 다른 전압이 인가된다.The power supply portion includes a plurality of electrodes, each of which is disposed at the lower end of the loop of the electromagnetic field portion. The same or different voltage is applied to the plurality of electrodes.

이러한 구성을 갖는 엔드홀 이온 소스는 공정 챔버 내의 내부 전자 또는 플라즈마 전자를 다중 루프로 회전시키며, 이를 통해 공정 챔버 내의 내부 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하여 기판으로 공급한다. 여기서, 기판으로 보내지는 플라즈마 이온은 양이온이다.
An endhole ion source having such a configuration rotates internal electrons or plasma electrons in the process chamber in multiple loops, thereby generating plasma ions from the internal gas in the process chamber and supplying it to the substrate. Here, the plasma ion to be sent to the substrate is a cation.

본 발명의 이온 소스에서, 전자기장부는 다수의 자극에서 발생하는 자기장의 세기가 루프가 형성되는 각 지점마다 동등하게 형성되게 한다. 이 경우, 전자기장부는 다수의 자극의 하단에 자석을 각 구비하고, 가장자리 자극의 하단에 구비되는 자석의 단면적을 다른 자극의 하단에 구비되는 동일 단면적 자석의 단면적의 1/2로 할 수 있다.
In the ion source of the present invention, the electromagnetic field causes the intensity of the magnetic field generated from a plurality of magnetic poles to be formed equally at each point where the loop is formed. In this case, the electromagnetic field portion may have a magnet at the lower end of the plurality of magnetic poles, and the cross-sectional area of the magnet provided at the lower end of the edge magnetic pole may be half of the cross-

본 발명의 엔드홀 이온 소스에서, 전자기장부는 개방 측의 인접 자극의 두께, 경사, 개방 폭 중의 적어도 하나를 조절하여 플라즈마 이온을 집속, 발산, 또는 평행 이동시킬 수 있다.
In the endohol ion source of the present invention, the electromagnetic field portion can control at least one of thickness, inclination, and open width of the adjacent adjacent magnetic pole on the open side to focus, diverge, or translate the plasma ion.

본 발명의 다중 루프 엔드홀 이온 소스는 증착, 식각, 표면 개질 등의 다양한 공정에 이용될 수 있다.
The multi-loop end-hole ion source of the present invention can be used in various processes such as deposition, etching, surface modification, and the like.

본 발명에 따른 다중 루프의 엔드홀 이온 소스에서, 전원부는 가장자리 루프를 형성하는 전극보다 중앙 루프를 형성하는 전극에 더 높은 전압을 인가할 수 있다.
In the multi-loop end-hole ion source according to the present invention, the power supply may apply a higher voltage to the electrode forming the center loop than the electrode forming the edge loop.

본 발명에 따른 이온빔 처리 장치는 공정 챔버, 증착 모듈, 다중 루프 엔드홀 이온 소스를 포함하여 구성될 수 있다.The ion beam treatment apparatus according to the present invention may be configured to include a process chamber, a deposition module, and a multi-loop end-hole ion source.

공정 챔버는 박막 증착을 위한 내부 공간을 갖는다.The process chamber has an interior space for thin film deposition.

증착 모듈는 공정 챔버 내에 구비되고, 타켓 또는 증발 물질을 기판에 증착시킨다. A deposition module is provided in the process chamber and deposits the target or vapor material onto the substrate.

다중 루프 엔드홀 이온 소스는 공정 챔버 내에서 전처리, 박막 증착, 또는 후처리 위치에 배치된다. 다중 루프 엔드홀 이온 소스는 공정 챔버 내의 플라즈마 전자를 다중 루프로 회전시켜 공정 챔버 내의 내부 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하고 이를 기판으로 공급한다.
A multiple loop end-hole ion source is disposed in the process chamber in a pre-treatment, thin film deposition, or post-treatment location. A multi-loop end-hole ion source rotates the plasma electrons in the process chamber in multiple loops to produce plasma ions from the inner gas in the process chamber and feed it to the substrate.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 이온 소스 내부에 외부로부터 별도의 이온화 가스를 공급받지 않고 공정 챔버 내의 내부 공정용 가스로부터 이온을 생성하여 기판에 공급하기 때문에, 예를들어 이온 소스 내부의 식각 물질이 이온과 함께 분출되지 않으며, 이로 인한 이온 소스 자체의 전극이나 자극에 오염물이 증착되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 원하는 물질만 증착되어야 하는 기판에까지 오염물이 증착되는 것을 차단하는 근본적 방안을 제시할 수 있으며, 동일한 공정 챔버 내부에서 스퍼터링 등의 공정을 병행하여 수행할 때 다른 공정 압력에 변화를 일으키지 않기 때문에 안정적으로 공정을 수행할 수 있다.According to the present invention having such a configuration, ions are generated from the gas for internal process in the process chamber and supplied to the substrate without supplying an ionization gas from the outside to the inside of the ion source, so that, for example, It is possible to prevent contaminants from being deposited on the electrode or the magnetic pole of the ion source itself caused by the ions and to prevent the deposition of contaminants on the substrate on which only a desired substance is to be deposited And when the processes such as sputtering are performed in parallel within the same process chamber, the process can be performed stably because it does not cause a change in other process pressures.

본 발명에 의하면, 전처리, 후처리에는 전극에 낮은 전압을 인가함으로써 증착, 표면 개질, 식각 등을 수행할 때 기판에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. According to the present invention, a pre-treatment and a post-treatment can minimize the influence on the substrate when performing deposition, surface modification, etching, etc. by applying a low voltage to the electrode.

본 발명에 의하면, 여러 대의 이온 소스를 설치해야 하는 경우, 하나의 다중 루프 이온 소스를 적용함으로써 장비 운영 및 공간 효율성을 높일 수 있다. According to the present invention, when a plurality of ion sources are to be installed, one multi-loop ion source can be applied to improve equipment operation and space efficiency.

또한, 본 발명에 의하면, 기판으로 향하는 이온의 이동 방향을 자극의 형상으로 조절할 수 있어, 생성 이온의 이동 방향을 제어하기 위한 방향 제어부를 추가할 필요가 없다.
Further, according to the present invention, the direction of movement of ions toward the substrate can be adjusted to the shape of a magnetic pole, and it is not necessary to add a direction control unit for controlling the direction of movement of generated ions.

도 1은 공정 챔버의 내부 가스를 이용하는 엔드홀 이온 소스를 구성요소로 갖는 이온빔 처리 장치를 도시하고 있다.
도 2는 도 1의 엔드홀 이온 소스를 보여주는 단면도이다.
도 3a~도 3c는 엔드홀 이온 소스에서 플라즈마 이온의 이동 경로를 변화시키는 자극부의 형상을 도시하고 있다.
도 4a,4b는 자극부의 경사각을 변화시킨 경우에 플라즈마 이온의 이동 경로가 변하는 것을 보여주고 있다.
도 5a는 다중 루프 엔드홀 이온 소스의 단면도이다.
도 5b,5c는 도 5a의 다중 루프 엔드홀 이온 소스의 변형례들이다.
도 6a,6b는 도 5의 다중 루프 엔드홀 이온 소스에서 생성되는 루프와 인가 전압을 예시하고 있다.
도 7a,7b는 도 6a,6b의 다중 루프 엔드홀 이온 소스의 루프와 인가 전압을 변형한 예를 도시하고 있다.1 shows an ion beam treatment apparatus having as an element an end-hole ion source using an internal gas of the process chamber.
2 is a cross-sectional view of the end-hole ion source of FIG. 1;
Figs. 3A to 3C show the shape of the stimulating portion changing the path of movement of the plasma ion in the endhole ion source.
4A and 4B show that the movement path of the plasma ion changes when the inclination angle of the stimulating portion is changed.
5A is a cross-sectional view of a multiple loop end-hole ion source.
Figures 5b and 5c are variations of the multi-loop end-hole ion source of Figure 5a.
6A and 6B illustrate the loop and applied voltage generated in the multi-loop end-hole ion source of FIG.
Figures 7a and 7b show examples of variations of the loop and applied voltage of the multiple loop end-hole ion source of Figures 6a and 6b.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 진공 챔버의 내부 가스를 이용하는 엔드홀 이온 소스를 구성요소로 갖는 이온빔 처리 장치를 도시하고 있다.FIG. 1 shows an ion beam processing apparatus having as an element an end-hole ion source using an internal gas of a vacuum chamber.

본 발명의 이온빔 처리 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 공정 챔버(100), 증착 모듈(200), 기판 캐리어(300), 엔드홀 이온 소스(400) 등을 포함하여 구성할 수 있다.1, the ion beam processing apparatus of the present invention can include a process chamber 100, a deposition module 200, a substrate carrier 300, an end hole ion source 400, and the like.

공정 챔버(100)는 박막 증착을 위한 밀폐된 내부 공간을 형성한다. 공정 챔버(100)의 일측에는 진공 펌프가 결합되는데, 진공 펌프는 내부 공간을 소정의 공정 압력으로 유지한다. 공정 챔버(100)에는 공정에 따라 비반응 가스나 반응 가스가 주입된다. 비반응 가스는 예를들어 아르곤, 네온, 헬륨, 크세논 등이 있고, 반응 가스로는 N2, O2, CH4, CF4 등이 있다. 경우에 따라서는 비반응 가스와 반응 가스를 혼합하여 사용하기도 한다.The process chamber 100 forms a closed interior space for thin film deposition. A vacuum pump is coupled to one side of the process chamber 100, which maintains the internal space at a predetermined process pressure. In the process chamber 100, an unreacted gas or a reactive gas is injected according to the process. Examples of the non-reactive gas include argon, neon, helium, and xenon, and the reaction gas includes N 2 , O 2 , CH 4 , CF 4, and the like. In some cases, a non-reactive gas and a reactive gas are mixed and used.

증착 모듈(200)은 공정 챔버(100) 내에 구비되고, 타켓 또는 증발 물질을 포함한다. 증착 모듈(200)는 타켓 또는 증발물질을 이탈시켜 이온이나 원자 또는 중성입자의 덩어리 형태로 기판(310)에 공급한다. 기판(310)으로 이동된 입자들은 기판(310)에 박막 형태로 증착된다. 바람직한 타겟 또는 증발 물질은 실리콘(Si), 이트륨(Y), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 네오듐(Nd), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 코발트(Co), 아연(Zn), 주석(Sn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 중 적어도 하나이다.
The deposition module 200 is provided in the process chamber 100 and includes a target or a vapor material. The deposition module 200 removes the target or evaporation material and supplies it to the substrate 310 in the form of a lump of ions, atoms, or neutral particles. The particles transferred to the substrate 310 are deposited in the form of a thin film on the substrate 310. Preferred target or evaporation materials are selected from the group consisting of silicon (Si), yttrium (Y), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), titanium (Ti), magnesium (Mg), neodymium ), Zirconium (Zr), chromium (Cr), nickel (Ni), iron (Fe), molybdenum (Mo), tungsten (W), cobalt (Co), zinc (Zn) ), Gallium (Ga), and selenium (Se).

기판 캐리어(300)는 기판(310)을 증착 모듈(200)에 대향되게 지지하며, 기판(310)을 일정 방향으로 이동시킨다.The substrate carrier 300 supports the substrate 310 in opposition to the deposition module 200 and moves the substrate 310 in a predetermined direction.

증착 모듈(200)이 스퍼터링 공정에 이용되는 경우, 증착 모듈(200)에는 높은 음전압이 인가되고, 기판 캐리어(300)는 접지된다. 이 경우, 공정 챔버(100) 내부에 아르곤 가스가 주입되어 있으면, 증착 모듈(200)과 기판 캐리어(300) 사이의 고전압에 의해 아르곤 가스가 이온화되어 플라즈마 상태로 된다. 이온화된 아르곤 이온(Ar+)은 고전압에 의해 가속되어 증착 모듈(200)의 타겟에 부딪힌다. 이때, 타겟으로부터 타겟 물질이 이온 형태로 튀어나와 기판 캐리어(300) 쪽으로 이동하며, 타켓 물질은 기판 캐리어(300) 전면의 기판(310)에 붙게 된다. 이러한 공정을 통해, 기판(310)에는 타켓 물질이 박막 형태로 적층된다.
When the deposition module 200 is used in the sputtering process, a high negative voltage is applied to the deposition module 200, and the substrate carrier 300 is grounded. In this case, when the argon gas is injected into the process chamber 100, the argon gas is ionized by the high voltage between the deposition module 200 and the substrate carrier 300 to be in a plasma state. The ionized argon ion (Ar + ) is accelerated by the high voltage and strikes the target of the deposition module 200. At this time, the target material protrudes from the target in ionic form and moves toward the substrate carrier 300, and the target material adheres to the substrate 310 on the front surface of the substrate carrier 300. Through this process, the target material is laminated on the substrate 310 in the form of a thin film.

엔드홀 이온 소스(400)는 원형 또는 타원형의 내부 루프를 형성하며, 내부 루프에는 전자가 빠른 속도로 이동하면서 내부 가스와 충돌하고, 그 결과로 내부 가스로부터 플라즈마 이온이 생성된다.The endhole ion source 400 forms a circular or elliptical inner loop in which the electrons collide with the inner gas while traveling at high speed, resulting in plasma ions from the inner gas.

엔드홀 이온 소스(400)는 공정 챔버(100) 내에 삽입된다. 엔드홀 이온 소스(400)에는 외부로부터 전원이 공급되고, 별도의 공정 가스가 엔드홀 이온 소스 내부로 공급되지 않는다. 외부로부터 공정 가스가 공급되지 않으므로, 엔드홀 이온 소스(400)는 공정 챔버(100) 내에 존재하는 내부 전자, 또는 증착 모듈(200)와 기판 캐리어(300) 사이의 고전압으로 발생하는 플라즈마 전자 등을 초기 이온화 전자로 이용할 수 있다. 즉, 엔드홀 이온 소스(400)는 내부 전자 또는 플라즈마 전자 등의 초기 이온화 전자들에 로렌쯔 힘을 인가하여 내부 루프를 따라 회전시켜 공정 챔버 내의 내부 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하고 이를 기판(310)으로 공급한다. An endhole ion source 400 is inserted into the process chamber 100. The end hole ion source 400 is supplied with power from the outside, and no separate process gas is supplied into the end hole ion source. Since the process gas is not supplied from the outside, the endhole ion source 400 can be used for supplying internal electrons present in the process chamber 100 or plasma electrons generated at a high voltage between the deposition module 200 and the substrate carrier 300 It can be used as an initial ionizing electron. That is, the end-hole ion source 400 applies La Lorentz force to initial ionizing electrons such as internal electrons or plasma electrons and rotates along the inner loop to generate plasma ions from the internal gas in the process chamber, Supply.

엔드홀 이온 소스(400)는 증착 모듈(200)이 기판(310)에 박막을 증착하는 과정에서 동시에 사용되기도 하고, 또는 증착 모듈(200)이 기판(310)에 박막을 증착하기 전에 기판의 표면을 개질하기 위해서 사용될 수도 있다. 또한, 엔드홀 이온 소스(400)는 증착 모듈(200)이 기판(310)에 박막을 증착한 후, 즉 기판(310)의 후처리를 위해서도 사용될 수도 있다.
The end-hole ion source 400 may be used simultaneously with the deposition of the thin film on the substrate 310 or may be performed before the deposition module 200 deposits the thin film on the substrate 310 . ≪ / RTI > The end-hole ion source 400 may also be used after the deposition module 200 has deposited a thin film on the substrate 310, i.e., for post-processing of the substrate 310.

도 2는 도 1의 엔드홀 이온 소스를 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the end-hole ion source of FIG. 1;

도 2에 도시한 바와 같이, 엔드홀 이온 소스(400)는 전자기장부와 전원부를 포함한다.As shown in FIG. 2, the end-hole ion source 400 includes an electromagnetic field portion and a power source portion.

전자기장부는 자석부(411), 자극부(413a~413c), 자심부(415) 등으로 구성되어, 내부에 원형 또는 타원형의 루프 공간을 형성한다. 전자기장부가 형성하는 루프 공간은 자극부(413a~413c) 방향으로 개방되고, 자심부(415) 방향으로는 폐쇄 또는 개방된다.
The electromagnetic field portion is constituted by a magnet portion 411, magnetic pole portions 413a to 413c, and a magnetic core portion 415, and forms a circular or elliptical loop space therein. The loop space formed by the electromagnetic field portion is opened toward the magnetic pole portions 413a to 413c and closed or opened toward the magnetic core portion 415. [

자석부(411)는 자극부(413a~413c)와 자심부(415) 사이에 배치된다. 자석부(411)는 영구자석 또는 전자석으로 구성하며, 예를 들어 상단이 N극, 하단이 S극을 갖도록 구성할 수 있다. 또한, 도 2와 같이 1개 루프를 형성하는 경우, 양측 자극부(413b,413c)는 자석부(411)의 하단에서 자심부(415)로 연결하여 구성할 수 있으므로, 자석부(411)는 중앙, 즉 자극부(413a)의 하부에만 구비할 수 있다.
The magnet portion 411 is disposed between the magnetic pole portions 413a to 413c and the magnetic core portion 415. The magnet portion 411 is constituted by a permanent magnet or an electromagnet, and may be configured to have, for example, an upper pole having an N pole and a lower pole having an S pole. In the case of forming one loop as shown in Fig. 2, the magnet portions 411 can be formed by connecting the both magnetic pole portions 413b and 413c to the core portion 415 at the lower end of the magnet portion 411, That is, only at the lower portion of the magnetic pole portion 413a.

자극부(413a~413c)는 기판 방향에 소정 간격으로 이격되어 다수가 배치된다. 자극부(413a~413c)는 내부 루프를 사이에 두고 N극과 S극이 교대로 배치된다. 예를들어, 도 2와 같이 1개 루프를 형성하는 경우, 중앙의 자극부(413a)는 N극으로 구성하고, 양측 자극부(413b,413c)는 S극으로 구성할 수 있다. 이 경우, 중앙 자극부(413a)는 자석부(411)의 상단인 N극에 결합되고, 양측 자극부(413b,413c)는 자심부(415)를 통해 자석부(411)의 하단인 S극에 자기 결합된다. The plurality of magnetic pole portions 413a to 413c are spaced apart from each other at a predetermined interval in the substrate direction. The magnetic pole portions 413a to 413c are arranged with N poles and S poles alternately with an inner loop interposed therebetween. For example, in the case of forming one loop as shown in FIG. 2, the central magnetic pole portion 413a may be formed of N poles, and the both magnetic pole portions 413b and 413c may be formed of S poles. In this case, the central magnetic pole portion 413a is coupled to the N pole, which is the upper end of the magnet portion 411, and the both magnetic pole portions 413b and 413c are coupled to the S pole Lt; / RTI >

자심부(415)는 자석부(411)의 하단과 양측 자극부(413b,413c)를 자기 결합하는 자심으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 자석부(411)의 하단인 S극의 자기력선이 통과하는 통로를 제공한다. 자심부(415)는 양측 자극부(413b,413c)와 연결되어 양측 자극부(413b,413c)를 S극으로 만들며, 아울러 자석부(411)의 하단인 S극의 자기력선이 상단인 N극의 자기력선에 영향을 미치는, 즉 자석 자체에 의한 영향을 최소화한다.
The magnetic core portion 415 is a magnetic core that magnetically couples the lower end of the magnet portion 411 and the both magnetic pole portions 413b and 413c to each other and as shown in Fig. 2, the magnetic force lines of the S pole at the lower end of the magnet portion 411 Provide passage through. The magnetic core portion 415 is connected to both magnetic pole portions 413b and 413c to make the both magnetic pole portions 413b and 413c S pole and the magnetic force lines of the S pole at the lower end of the magnet portion 411 are connected to the N- It minimizes the influence of the magnet itself, which affects the magnetic field lines.

전원부는 전원(V)과 다수의 전극(423a,423b)으로 구성된다.The power supply unit includes a power supply V and a plurality of electrodes 423a and 423b.

전원(V)은 전극(423a,423b)에 전압을 인가하는 것으로, AC, DC 중에서 선택하여 사용할 수 있다.The power source V applies a voltage to the electrodes 423a and 423b, and can be selected from among AC and DC.

다수의 전극(423a,423b)은 자극부(413a~413c)의 사이 공간, 즉 루프 공간의 하부에 구비된다.
The plurality of electrodes 423a and 423b are provided in a space between the magnetic pole portions 413a to 413c, that is, below the loop space.

이러한 구성을 갖는 엔드홀 이온 소스(400)에서, 전극(423a,423b)에 플러스 고전압을 인가하고 자극부(413a~413c)를 접지하면, 전극(423a,423b)과 기판 캐리어(300) 사이에 형성되는 전기장에 의해 내부 전자 또는 플라즈마 전자가 루프 공간의 전극(423a,423b) 쪽으로 이동한다. 이 때, 자극부(413a~413c) 사이에서 발생하는 자기장과 전극(423a,423b)과 자극부(413a~413c) 사이에서 발생하는 전기장에 의해 내부 전자 또는 플라즈마 전자가 힘을 받아 루프를 따라 고속 이동한다. 이 때 전자가 받는 힘의 방향은 플레밍의 왼손 법칙에 의해 정해질 수 있으며, 힘은 로렌쯔 힘(Lorentz Force), F = q(E + v × B)으로 표현할 수 있다. 여기서, E는 전기장, B는 자기장, q는 입자의 전하량, v는 입자의 속력이며, ×는 외적을 의미한다.When a positive high voltage is applied to the electrodes 423a and 423b and the magnetic pole portions 413a to 413c are grounded in the endhole ion source 400 having such a configuration, the electrodes 423a and 423b are formed between the electrodes 423a and 423b and the substrate carrier 300 The internal or plasma electrons are moved toward the electrodes 423a and 423b of the loop space by the electric field formed. At this time, the internal electron or the plasma electron is applied by the magnetic field generated between the magnetic pole portions 413a to 413c and the electric field generated between the electrodes 423a and 423b and the magnetic pole portions 413a to 413c, Move. In this case, the direction of the force received by the electrons can be determined by Fleming's left-hand rule, and the force can be expressed by Lorentz force, F = q ( E + v × B ). Where E is the electric field, B is the magnetic field, q is the charge of the particle, v is the speed of the particle, and x is the external product.

폐회로의 루프를 따라 고속으로 사이클로트론(cyclotron) 운동을 하며 이동하는 전자는 루프 내부에 존재하는 내부 가스를 이온화시키고, 이온화된 플라즈마 이온 중에서 양이온은 은 전극(423a,423b)과 기판 캐리어(300) 사이의 전기장 등에 의해 기판 캐리어(300) 쪽으로 이동하여 기판(310)에 표면 개질 등의 작용을 하게 된다.
The moving electrons ionize the inner gas existing in the loop, and the positive ions are ionized between the silver electrodes 423a and 423b and the substrate carrier 300 The substrate 310 is moved to the substrate carrier 300 by the electric field of the substrate 310 and the surface of the substrate 310 is modified.

도 3a~도 3c는 엔드홀 이온 소스에서 플라즈마 이온의 이동 경로를 변화시키는 자극부의 형상을 도시하고 있다.Figs. 3A to 3C show the shape of the stimulating portion changing the path of movement of the plasma ion in the endhole ion source.

도 3a와 같이, 중앙 자극부(413a)와 양측 자극부(413b,413c)의 간격을 넓게 하고 수직 연장부의 높이(a1,b1)를 낮게 하며, 경사면의 경사각(θ1,Φ1)을 작게 하면, 기판으로 이동하는 플라즈마 이온을 발산시킬 수 있다.If the intervals between the central stimulating portion 413a and the two magnetic stimulating portions 413b and 413c are made wider and the heights a1 and b1 of the vertical extending portions are made lower and the inclination angles 1 and 1 of the inclined surfaces are made smaller, It is possible to dissipate the plasma ions moving to the substrate.

도 3b와 같이, 중앙 자극부(413a)와 양측 자극부(413b',413c')의 간격을 도 3a의 예보다 좁게 하고, 양측 자극부(413b',413c')의 수직 연장부의 높이(a2)를 중앙 자극부(413a)의 수직 연장부(b2)보다 높게 하고, 중앙 자극부(413a)의 경사면 경사각(θ2)을 양측 자극부(413b',413c')의 경사각(Φ1)보다 작게 하면, 플라즈마 이온을 기판까지 평행하게 이동시킬 수 있다.3B, the distance between the central magnetic pole portion 413a and the both magnetic pole portions 413b 'and 413c' is narrower than that in the example of FIG. 3A and the height a2 of the vertically extending portions of the both magnetic pole portions 413b 'and 413c' Of the center magnetic pole portion 413a is made higher than the vertical extending portion b2 of the central magnetic pole portion 413a and the inclined angle? 2 of the central magnetic pole portion 413a is made smaller than the inclination angle? 1 of the both magnetic pole portions 413b 'and 413c' , The plasma ions can be moved parallel to the substrate.

도 3c와 같이, 중앙 자극부(413a)와 양측 자극부(413b",413c")의 간격을 도 3b의 예보다 더 좁게 하고, 양측 자극부(413b",413c")의 수직 연장부의 높이(a3)를 중앙 자극부(413a)의 수직 연장부(b3)보다 훨씬 높게 하며, 중앙 자극부(413a)의 경사각(θ3)을 양측 자극부(413b",413c")의 경사각(Φ1)보다 훨씬 낮게 하면, 플라즈마 이온을 기판의 일정 지점에 집속시킬 수 있다.
The gap between the central magnetic pole portion 413a and the both magnetic pole portions 413b ", 413c "is narrower than that in the example of Fig. 3b and the height of the vertically extending portions of the both magnetic pole portions 413b & and the inclination angle 3 of the central magnetic pole portion 413a is set to be much higher than the inclination angle phi 1 of both the magnetic pole portions 413b ", 413c " When lowered, the plasma ions can be focused at a certain point on the substrate.

도 4a,4b는 자극부의 경사각을 변화시킨 경우에 플라즈마 이온의 이동 경로가 변하는 것을 보여주고 있다.4A and 4B show that the movement path of the plasma ion changes when the inclination angle of the stimulating portion is changed.

도 4a는 자극부 경사면의 경사각, 즉 Φ과 θ의 각도를 40°로 하여 측정한 식각면의 형상을 나타낸 것이고, 도 4b는 Φ과 θ의 각도를 60°로 하여 측정한 식각면의 형상을 나타낸 것이다. 식각에 적용된 박막은 유리면에 니켈크롬(NiCr)을 각각 17%와 16%의 광선이 투과되도록 형성한 박막 시료를 사용했으며, 이온빔과 기판 사이의 거리는 268mm로 동일하게 하였다. FIG. 4A shows the shape of the etched surface measured at an angle of? And? Of 40 degrees, and FIG. 4B shows the shape of the etched surface measured at an angle of? . The thin films used for the etching were thin film samples in which 17% and 16% of nickel chromium (NiCr) were transmitted through the glass surface, and the distance between the ion beam and the substrate was 268 mm.

도 4a의 경우, 내부원의 직경(내경)과 외부원의 직경(외경)이 각각 20 mm와 60 mm 영역에서 집중적으로 식각이 일어났고, 식각 후의 식각 면의 투과율은 78%였다. 한편, 도 4b의 경우에는, 내부원의 직경과 외부원의 직경이 각각 30 mm와 45 mm 영역에서 집중적으로 식각이 일어났으며, 식각 후의 식각 면의 투과율은 약 80%였다. 이와 같이, 자극부 경사면의 경사각만을 변화시키더라도 기판으로 이동하는 플라즈마 이온의 이동 경로를 변화시킬 수 있다.
In FIG. 4A, intrinsic etching occurred in the areas of inner diameter (inner diameter) and outer diameter (outer diameter) of 20 mm and 60 mm, respectively, and the transmittance of the etched surface after etching was 78%. On the other hand, in the case of FIG. 4B, the intrinsic etching occurred inthe areas of the inner circle and the outer circle of 30 mm and 45 mm, respectively, and the transmittance of the etched surface after etching was about 80%. Thus, even if only the inclination angle of the slope of the magnetic pole portion is changed, the movement path of the plasma ions moving to the substrate can be changed.

도 5a는 다중 루프 엔드홀 이온 소스의 단면도이다.5A is a cross-sectional view of a multiple loop end-hole ion source.

도 5a에 도시한 바와 같이, 엔드홀 이온 소스는 다중 루프를 갖도록 구성할 수 있다. As shown in Fig. 5A, the end-hole ion source can be configured to have multiple loops.

다중 루프 엔드홀 이온 소스(500)는 전자기장부와 전원부를 포함한다. The multi-loop end-hole ion source 500 includes an electromagnetic portion and a power portion.

전자기장부는 자석부(511a~511c), 자극부(513a~513e), 자심부(515a,515b) 등으로 구성되며, 내부에 2개의 원형 또는 타원형 루프 공간을 형성한다. 전자기장부가 형성하는 루프 공간은 자극부(513a~513e) 방향으로 개방되고, 자심부(515a,515b) 방향으로는 폐쇄 또는 개방된다.
The electromagnetic field portion includes magnet portions 511a to 511c, magnetic pole portions 513a to 513e, magnetic core portions 515a and 515b, and forms two circular or elliptical loop spaces therein. The loop space formed by the electromagnetic field section is opened toward the magnetic pole portions 513a to 513e and closed or opened toward the magnetic core portions 515a and 515b.

자석부(511a~511c)는 자극부(513a~513c)의 하단에 각각 배치되고, 영구자석 또는 전자석으로 구성된다. 예를 들어, 중앙 자석부(511a)의 상단을 N극, 하단을 S극으로 구성하여 자기장이 자극부와 자심부에 의해 폐회로가 형성되게 한다. The magnet portions 511a to 511c are disposed at the lower ends of the magnetic pole portions 513a to 513c, respectively, and are constituted by permanent magnets or electromagnets. For example, the upper end of the central magnet portion 511a is formed of an N pole and the lower end thereof is formed of an S pole, so that a magnetic field is formed by the magnetic pole portion and the magnetic core portion.

도 5a의 경우, 형성되는 다중 루프 수와 자석 배열 수의 관계를 "자석 배열 수 = (2 × 루프 수) - 1"로 나타낼 수 있다. 여기서, 자석 배열 수와 루프 수는 1, 2, 3, .... 의 자연수이다.5A, the relationship between the number of multi-loops to be formed and the number of magnet arrays can be expressed as "number of magnet arrays = (2 x number of loops) -1 ". Here, the number of magnetic arrays and the number of loops are natural numbers of 1, 2, 3, ....

자극부(513a~413e)는 기판 방향으로 소정 간격 이격되어 배치된다. 자극부(513a~513e)는 루프를 사이에 두고 N극과 S극이 교대로 배치된다. 예를들어, 중앙의 자극부(513a)를 N극으로 하면, 인접 자극부(513b,513c)는 S극, 그리고 가장자리 자극부(513d,513e)는 인접 자극부의 N극 및 자심부(515)에 의해 N극으로 구성된다. 이 경우, 중앙 자극부(513a)의 하단은 자석부(511a)의 상단 N극에 결합되고, 인접 자극부(513b,513c)의 하단은 자석부(511b,511c)의 상단 S극에 각각 결합된다.
The magnetic pole portions 513a to 413e are spaced apart from each other by a predetermined distance in the substrate direction. The magnetic pole portions 513a to 513e are alternately arranged with N poles and S poles with a loop in between. For example, when the central magnetic pole portion 513a is an N pole, the adjacent magnetic pole portions 513b and 513c are S poles and the edge magnetic pole portions 513d and 513e are N poles of the adjacent magnetic pole portions and the magnetic core portion 515, And an N pole. In this case, the lower end of the central magnetic pole portion 513a is coupled to the upper N pole of the magnet portion 511a, and the lower ends of the adjacent magnetic pole portions 513b and 513c are coupled to the upper S pole of the magnet portions 511b and 511c do.

자심부(515)는 전제 자석부(511a,511b,511c)의 하단과 가장자리 자극부(513d,513e)를 연결하여 전체 자기장의 통로가 되게 하며, 이로 인해 가장자리 자극부(513d,513e)가 S극을 띄게 한다.
The magnetic core portion 515 connects the lower end of the pre-magnet portions 511a, 511b and 511c to the edge magnetic pole portions 513d and 513e to make the entire magnetic field passages. As a result, the edge magnetic pole portions 513d and 513e are connected to S Make a pole.

전원부는 전원(V11,V12)과 다수의 전극(523a~523d)으로 구성된다.The power supply unit includes power supplies V11 and V12 and a plurality of electrodes 523a to 523d.

전원(V11,V12)은 동일 전압 또는 다른 전압일 수 있다.The power sources V11 and V12 may be the same voltage or different voltages.

전극(523a~523d)은 자극부(513a~513e) 사이의 루프 공간의 하부에 구비된다.
The electrodes 523a to 523d are provided below the loop space between the magnetic pole portions 513a to 513e.

이러한 구성을 갖는 도 5a의 다중 루프 엔드홀 이온 소스는 2개의 루프를 형성하는 점과 각 루프에 다른 전압을 인가할 수 있다는 점에서 도 2의 단일 루프 엔드홀 이온 소스와 다르다. 그러나, 도 2에서 설명한 엔드홀 이온 소스의 기본 구조 및 그 작용은 도 5a의 다중 루프 엔드홀 이온 소스의 구조 및 작용에도 적용될 수 있다. 따라서, 도 5a에서, 엔드홀 이온 소스의 기본 구조 및 기능에 대한 상세 설명은 도 2의 설명으로 갈음한다.
The multi-loop end-hole ion source of FIG. 5A having this configuration differs from the single-loop end-hole ion source of FIG. 2 in that it forms two loops and that different voltages can be applied to each loop. However, the basic structure of the endohedral ion source described in FIG. 2 and its operation can also be applied to the structure and action of the multiple-loop end-hole ion source of FIG. 5A. Therefore, in FIG. 5A, the detailed description of the basic structure and function of the end-hole ion source is omitted in the description of FIG.

도 5b,5c는 도 5a의 다중 루프 엔드홀 이온 소스의 변형례들이다.Figures 5b and 5c are variations of the multi-loop end-hole ion source of Figure 5a.

먼저, 도 5b에 도시한 바와 같이, 자극들에 의해 만들어지는 공간 자기장을 균일하게 하기 위하여 가장자리 자극부(513d,513e)의 하단에 보조 자석부(511d,511e)를 추가할 수 있다. 이 경우, 보조 자석부(511d,511e)의 단면적은 중앙에 위치하는 자석부(511a~511c)의 단면적의 절반(1/2)이 되게 하며, 이로써 각 자극부(513a~513e)에서 발생하는 자기장의 세기를 균일하게 할 수 있다.5B, auxiliary magnets 511d and 511e may be added to the lower ends of the edge stimulating portions 513d and 513e to uniformize the spatial magnetic field generated by the magnetic poles. In this case, the cross-sectional area of the auxiliary magnet portions 511d and 511e is made to be half (half) of the cross-sectional area of the magnet portions 511a to 511c located at the center, The intensity of the magnetic field can be made uniform.

도 5b의 경우, 형성되는 다중 루프 수와 자석 배열 수의 관계는 "자석 배열 수 = (2 × 루프 수) + 1"로 나타낼 수 있다. 여기서, 자석 배열 수와 루프 수는 1, 2, 3, .... 의 자연수이다.
In the case of Fig. 5B, the relationship between the number of multi-loops to be formed and the number of magnet arrays can be expressed as "number of magnet arrays = (number of loops) + 1 ". Here, the number of magnetic arrays and the number of loops are natural numbers of 1, 2, 3, ....

한편, 도 5c에 도시한 바와 같이, 가장 중앙의 자석부(511a)를 제거할 수 있다. 이 예는 도 2의 단일 루프 엔드홀 이온 소스를 병렬 결합한 경우와 유사하며, 이 경우 이웃하는 인접 자극부는 N극 또는 S극의 동일한 자극으로 배치된다. On the other hand, as shown in Fig. 5C, the most central magnet portion 511a can be removed. This example is similar to the case where the single loop end-hole ion source of FIG. 2 is parallel-connected, in which case the neighboring adjacent magnetic pole portions are arranged with the same magnetic poles of N poles or S poles.

도 5c의 경우, 형성되는 다중 루프 수와 자석 배열 수의 관계는 "자석 배열 수 = 루프 수"로 나타낼 수 있다.
In the case of FIG. 5C, the relationship between the number of multi-loops to be formed and the number of magnetic arrays can be expressed as "number of magnet arrays = number of loops ".

도 6a,6b는 도 5a의 다중 루프 엔드홀 이온 소스에서 생성되는 루프와 인가 전압을 예시하고 있다.Figures 6a and 6b illustrate the loop and applied voltage generated in the multi-loop end-hole ion source of Figure 5a.

도 6a에 도시한 바와 같이, 제1 루프(L11)는 전극(523a,523b)과 자극부(513a~513c)에 의해 형성되며, 내부 전자 또는 플라즈마 전자의 일부가 제1 루프(L11)를 따라 고속 이동하면서 내부 가스를 이온화시킨다.6A, the first loop L11 is formed by the electrodes 523a and 523b and the magnetic pole portions 513a to 513c, and a part of the internal electrons or the plasma electrons is generated along the first loop L11 Ionizing the internal gas while moving at high speed.

제2 루프(L12)는 전극(523c,523d)과 자극부(513b~513e)에 의해 형성되며, 제2 루프(L12)를 따라서도 내부 전자 또는 플라즈마 전자의 일부가 고속 이동하면서 내부 가스를 이온화시킨다.The second loop L12 is formed by the electrodes 523c and 523d and the magnetic pole portions 513b to 513e and a part of the internal electrons or the plasma electrons moves at high speed along the second loop L12 to ionize the internal gas .

한편, 제1 루프(L11)와 제2 루프(L12)를 형성하는 각 전극에는 다른 전압을 인가할 수 있다. 인가 전압이 달라지면, 루프를 따라 이동하는 전자의 속도가 달라지고, 그 결과 내부 가스의 이온화 정도가 달라져 생성되는 플라즈마 이온의 수가 달라진다.On the other hand, different voltages can be applied to the respective electrodes forming the first loop L11 and the second loop L12. If the applied voltage is different, the speed of the electrons traveling along the loop is changed, and as a result, the degree of ionization of the inner gas is changed, and the number of generated plasma ions is changed.

일반적으로 기판(310)의 표면을 개질할 때, 처음부터 다량의 플라즈마 이온을 가하면 기판(310)이 손상될 수 있다. 따라서, 기판(310)에 가해지는 플라즈마 이온의 양을 서서히 증가시킬 필요가 있다. 또한, 공정을 종료할 때도 플라즈마 이온의 양을 서서히 감소시키면 표면 개질의 효과를 높일 수 있다. 이와 같이, 공정 챔버(100) 내에서 이동하는 기판(310)에 대해, 처음에는 소량의 플라즈마 이온을 공급하는 전처리 과정을 진행하고, 이후 다량의 플라즈마 이온을 공급하는 본처리 과정을, 그리고 플라즈마 이온의 양을 줄이는 후처리 과정의 순서로 표면 개질 공정을 진행하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해서는, 도 5a와 같이, 제1 루프(L11)를 형성하는 전극(523a,523b)에는 상대적으로 높은 전압을 인가하고, 제2 루프(L12)를 형성하는 전극(523c,523d)에는 상대적으로 낮은 전압을 인가하면, 위에서 설명한 기판의 전처리, 본처리, 후처리 공정을 수행할 수 있다.
Generally, when the surface of the substrate 310 is modified, a large amount of plasma ions may be applied from the beginning to damage the substrate 310. Therefore, it is necessary to gradually increase the amount of the plasma ions to be applied to the substrate 310. Further, even when the process is terminated, the effect of the surface modification can be enhanced by gradually reducing the amount of plasma ions. As described above, the substrate 310 moving in the process chamber 100 is first subjected to a pretreatment process of supplying a small amount of plasma ions, followed by a process of supplying a large amount of plasma ions, It is preferable to carry out the surface modification process in the order of the post-treatment. 5A, a relatively high voltage is applied to the electrodes 523a and 523b forming the first loop L11 and a relatively high voltage is applied to the electrodes 523c and 523d forming the second loop L12 When a low voltage is applied, the above-described substrate preprocessing, main processing, and post-processing steps can be performed.

도 7a,7b는 도 6a,6b의 다중 루프 엔드홀 이온 소스의 루프와 인가 전압을 변형한 예를 도시하고 있다.Figures 7a and 7b show examples of variations of the loop and applied voltage of the multiple loop end-hole ion source of Figures 6a and 6b.

도 7a에 도시한 바와 같이, 도 2의 단일 루프 엔드홀 이온 소스를 하나의 몸체에 3개 결합한 형태이며, 이를 통해 3개 루프를 갖는 엔드홀 이온 소스를 구성할 수 있다. 중앙에 위치하는 제1 루프(L21)는 전극(623c,623d)과 자극부(613a~613c)에 의해 형성되고, 양측에 위치하는 제2,3 루프는(L22,L23)는 전극(623e,623f)과 자극부(613c,613e,613g), 전극(623a,623b)과 자극부(613b,613d,613f)에 의해 각각 형성된다. 각 루프(L21,L22,L23)는 나란히 배열되고, 각각 독립된 루프를 형성하면서 내부 전자 또는 플라즈마 전자의 일부를 고속 이동시켜 내부 가스를 이온화시킨다.As shown in FIG. 7A, the single loop end-hole ion source of FIG. 2 is combined with three bodies in one body, thereby forming an end-hole ion source having three loops. The first loop L21 positioned at the center is formed by the electrodes 623c and 623d and the magnetic pole portions 613a through 613c and the second and third loops L22 and L23 located on both sides are formed by the electrodes 623e, 613e, 613g, electrodes 623a, 623b and magnetic pole portions 613b, 613d, 613f, respectively. Each of the loops L21, L22, and L23 is arranged side by side and forms a loop that is independent of each other, while moving a part of the inner electron or the plasma electron at a high speed to ionize the inner gas.

한편, 도 7b에 도시한 바와 같이, 중간 루프(L21)를 형성하는 전극(623c,623d)에는 상대적으로 높은 전압을 인가하고, 양측 루프(L22,L23)를 형성하는 전극(623e,623f, 623a,623b)에는 상대적으로 낮은 전압을 인가하면, 도6a,6b에서 설명한 바와 같이, 기판에 대한 전처리, 본처리, 후처리 공정을 수행할 수 있다.
On the other hand, as shown in Fig. 7B, relatively high voltage is applied to the electrodes 623c and 623d forming the intermediate loop L21, and electrodes 623e, 623f and 623a forming the both side loops L22 and L23 , 623b may be subjected to a pre-treatment, a main treatment, and a post-treatment process on the substrate as described in FIGS. 6A and 6B.

이상에서는 단일 루프 또는 다중 루프의 엔드홀 이온 소스를 증착, 표면 개질 등에 적용하는 것을 예로 하여 설명하였으나, 이 외에도 식각 등의 공정에도 적용할 수 있다.
In the above description, the single-loop or multi-loop end-hole ion source is applied to deposition, surface modification, etc., but the present invention can be applied to processes such as etching.

이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 위 실시예에 기초하여 본 발명의 기술사상을 다양하게 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 변형이나 수정은 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
Although the present invention has been described based on various embodiments, it is intended to exemplify the present invention. Those skilled in the art will recognize that the technical idea of the present invention can be variously modified or modified based on the above embodiments. However, such variations and modifications may be construed to be included in the following claims.

100 : 공정 챔버 200 : 증착 모듈
300 : 기판 캐리어 310 : 기판
400 : 엔드홀 이온 소스 411 : 자석부
413a~413c : 자극부 415 : 자심부
423a, 423b : 전극 L11,L12,L21,L22,L23 : 루프100: Process chamber 200: Deposition module
300: substrate carrier 310: substrate
400: end hole ion source 411: magnet portion
413a to 413c: a magnetic pole part 415:
423a, 423b: electrodes L11, L12, L21, L22, L23:

Claims (12)

이온빔 처리 장치에 있어서,
박막 증착을 위한 내부 공간을 갖는 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내에 구비되고, 타켓 또는 증발 물질을 기판에 증착하는 증착 모듈;
상기 공정 챔버 내에서 전처리, 박막 증착, 또는 후처리 위치에 배치되고, 상기 공정 챔버 내의 플라즈마 전자를 다중 루프로 회전시켜 상기 공정 챔버 내의 내부 가스로부터 생성되는 플라즈마 이온을 상기 기판으로 공급하는 다중 루프 엔드홀 이온 소스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온빔 처리 장치.In the ion beam processing apparatus,
A process chamber having an interior space for thin film deposition;
A deposition module, disposed in the process chamber, for depositing a target or vapor material on a substrate;
A plurality of loop ends arranged in a pre-treatment, thin film deposition, or post-treatment position in the process chamber, for rotating plasma electrons in the process chamber in multiple loops to supply plasma ions generated from the internal gas in the process chamber to the substrate Wherein the ion beam source comprises a hole ion source. 제1항에 있어서, 상기 다중 루프 엔드홀 이온 소스는
상기 기판을 향하는 일측은 개방되고, 상기 일측에는 다수의 자극이 N극과 S극을 교대로 또는 동일 자극으로 하여 이격 배치되어, 상기 일측에서 상기 플라즈마 전자의 가속 루프를 다중으로 형성하는 전자기장부;
상기 전자기장부의 각 루프 하단에 배치되는 다수의 전극을 포함하고, 상기 다수의 전극에는 동일 또는 다른 전압을 인가하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온빔 처리 장치.The method of claim 1, wherein the multi-loop end-hole ion source
An electromagnetic field generating unit for generating an acceleration loop of the plasma electrons on one side of the electromagnetic field generating unit, the electromagnetic field generating unit comprising:
And a plurality of electrodes disposed at the lower ends of the loops of the electromagnetic field unit, wherein the plurality of electrodes include a power source for applying the same or different voltages. 제2항에 있어서, 상기 전자기장부는
상기 다수의 자극에서 발생하는 자기장의 세기가 루프가 형성되는 각 지점마다 동등하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 이온빔 처리 장치.3. The apparatus of claim 2, wherein the electromagnetic field portion
Wherein the intensity of the magnetic field generated from the plurality of magnetic poles is equally formed at each point where the loop is formed. 제3항에 있어서, 상기 전자기장부는
상기 다수의 자극의 하단에 자석을 각 구비하고,
가장자리 자극의 하단에 구비되는 자석의 단면적은 다른 자극의 하단에 구비되는 동일 단면적 자석의 단면적의 1/2인 것을 특징으로 하는, 이온빔 처리 장치. 4. The apparatus of claim 3, wherein the electromagnetic field portion
A plurality of magnets provided at the lower ends of the plurality of magnetic poles,
And the cross-sectional area of the magnet provided at the lower end of the edge stimulus is a half of the cross-sectional area of the same cross-sectional area magnet provided at the lower end of the other magnetic pole. 제2항에 있어서, 상기 전원부는
가장자리 루프를 형성하는 전극보다 중앙 루프를 형성하는 전극에 더 높은 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는, 이온빔 처리 장치.The power supply unit according to claim 2,
Characterized in that a higher voltage is applied to the electrode forming the center loop than the electrode forming the edge loop. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기장부는
개방 측에서 인접하는 자극의 두께, 경사, 개방 폭 중의 적어도 하나를 조절하여 상기 플라즈마 이온의 집속, 발산, 또는 평행 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 이온빔 처리 장치.6. The apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein the electromagnetic field portion
And controls the focusing, diverging, or parallel movement of the plasma ions by adjusting at least one of a thickness, an inclination, and an opening width of the adjacent magnetic poles on the open side. 이온빔 처리 장치에 이용되는 이온 소스에 있어서,
기판을 향하는 일측은 개방되고 타측은 폐쇄되며, 상기 일측에는 다수의 자극이 N극과 S극을 교대로 또는 동일 자극으로 하여 이격 배치되고, 상기 타측에는 자심으로 연결되어, 상기 일측에서 플라즈마 전자의 가속 루프를 다중으로 형성하는 전자기장부;
상기 전자기장부의 각 루프 하단에 배치되는 다수의 전극을 포함하고, 상기 다수의 전극에는 동일 또는 다른 전압을 인가하는 전원부를 포함하여,
공정 챔버 내의 플라즈마 전자를 다중 루프로 회전시켜 상기 공정 챔버 내의 내부 가스로부터 생성되는 플라즈마 이온을 상기 기판으로 공급하는 것을 특징으로 하는, 다중 루프 엔드홀 이온 소스.In an ion source used in an ion beam treatment apparatus,
Wherein one side facing the substrate is open and the other side is closed and a plurality of magnetic poles are alternately or alternately arranged with N poles and S poles alternately on the one side and the other side is connected with a magnetic core, An electromagnetic unit for forming an acceleration loop in multiple;
And a plurality of electrodes disposed at the lower ends of the loops of the electromagnetic field unit, wherein the plurality of electrodes include a power unit for applying the same or different voltages,
Wherein the plasma electrons in the process chamber are rotated in multiple loops to supply plasma ions generated from the internal gas in the process chamber to the substrate. 제7항에 있어서, 상기 전자기장부는
상기 다수의 자극에서 발생하는 자기장의 세기가 루프가 형성되는 각 지점마다 동등하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 다중 루프 엔드홀 이온 소스.8. The apparatus of claim 7, wherein the electromagnetic field portion
Wherein the intensity of the magnetic field generated from the plurality of magnetic poles is equally formed at each point where the loop is formed. 제8항에 있어서, 상기 전자기장부는
상기 다수의 자극의 하단에 자석을 각 구비하고,
가장자리 자극의 하단에 구비되는 자석의 단면적은 다른 자극의 하단에 구비되는 동일 단면적 자석의 단면적의 1/2인 것을 특징으로 하는, 다중 루프 엔드홀 이온 소스.9. The apparatus of claim 8, wherein the electromagnetic field portion
A plurality of magnets provided at the lower ends of the plurality of magnetic poles,
Wherein the cross-sectional area of the magnet provided at the lower end of the edge stimulus is one-half of the cross-sectional area of the same cross-sectional area magnet provided at the lower end of the other magnetic pole. 제7항에 있어서, 상기 전원부는
가장자리 루프를 형성하는 전극보다 중앙 루프를 형성하는 전극에 더 높은 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는, 다중 루프 엔드홀 이온 소스.8. The power unit according to claim 7,
Characterized in that a higher voltage is applied to the electrode forming the center loop than the electrode forming the edge loop. 제7항에 있어서, 상기 전자기장부는
개방 측에서 인접하는 자극의 두께, 경사, 개방 폭 중의 적어도 하나를 조절하여 상기 플라즈마 이온의 집속, 발산, 또는 평행 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 다중 루프 엔드홀 이온 소스.8. The apparatus of claim 7, wherein the electromagnetic field portion
And controlling at least one of a thickness, an inclination, and an opening width of an adjacent magnetic pole on the open side to control focusing, divergence, or translation of the plasma ions. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중 루프 엔드홀 이온 소스는
식각 공정에 사용되는 것을 특징으로 하는, 다중 루프 엔드홀 이온 소스.
12. A method according to any one of claims 7 to 11, wherein the multi-loop end-hole ion source
A multi-loop end-hole ion source, characterized in that it is used in an etching process.
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