KR20190001244U - 자장을 이용한 아크 이온빔 분산 및 방향 제어 장치와 이를 활용한 플라즈마 표면 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 이온빔을 분산시켜 구경을 확대하고 방향을 제어하여 대면적 기재의 표면처리에 적용할 수 있는 아크 이온빔 분산 및 방향 제어 장치를 좀 더 저비용 및 간소화된 구성으로 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 고안은, 음극 아크 소스(cathodic arc source)와 코팅을 요하는 기재(substrate) 사이 구간에 전자석 또는 영구자석을 배치하여 전자석의 전기적 신호를 이용한 자장 변화 또는 영구자석의 기계적 움직임(회전 혹은 왕복 운동)을 이용하여 음극 아크 소스로부터 발생한 이온 빔(ion beam)의 방출 방향을 제어하는 아크 이온빔 분산 및 방향 제어 장치 및 대면적 표면처리 시스템을 제공한다.

Description

자장을 이용한 아크 이온빔 분산 및 방향 제어 장치와 이를 활용한 플라즈마 표면 처리 시스템{Control System of Dispersion and Direction of Arc Ion Beam Using Magnetic Field and Plasma Surface Treatment System}

본 고안은 아크 이온빔 제어 기술 및 이를 이용한 플라즈마 표면처리 기술에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 아크 이온빔의 분산 및 방향 제어에 관한 것이다.

아크 이온빔을 이용한 표면처리 기술은 박막 증착이나 에칭, 표면 개질 등이 있다. 특히, 아크 이온빔은 기재 표면에 이온을 주입하므로 기재 표면의 내식성, 마찰특성, 전기적 특성, 광학적 특성 등을 강화시킬 수 있어 맞춤형 표면처리에 응용될 수 있는 장점이 있다. 이러한 아크 이온빔을 이용하여 기재 표면을 균일하게 처리하기 위해서는 이온빔의 구경을 크게 하여야 하는데 이는 기술적인 어려움과 더불어 한계를 지닌다. 대부분의 이온빔의 구경은 동전 크기 정도로 이온빔을 스캔한다하여도 대면적 기재에 적용하기 어렵다. 즉, 방출 이온빔에 대한 방향 제어 없이 기재에 직선 방향으로 주사되었던 기존 방식의 경우, 증착 면적은 아크 이온 빔을 발생하는 음극 타겟(target)의 면적에 비례한다.

따라서 대면적 기재에 대한 표면처리를 하고자 할 경우, 이온 빔의 구경을 대면적화할 수 없기 때문에 여러 개의 이온빔 소스를 사용하는데 이는 고비용의 설비비와 이온빔 제어의 어려움 및 높은 소모전력으로 인해 더더욱 적용하기 어려운 문제를 나타낸다. 이온빔의 우수한 표면처리 능력에도 불구하고 그 적용분야는 반도체 제조 분야에 한정되어 있는 이유가 상기와 같은 고비용 구조와 대면적 처리의 한계라고도 볼 수 있다.

등록번호 10-1434676호에서는 전기장을 이용한 빔 편향 기술에 대해 기재한다. 상기 공보에서는, 영구자석이 아닌 전극(애노드와 캐소드)을 빔 이동 경로에 직접 노출 시켜 빔 조사 방향을 변경하며, 이온 빔이 자나가는 경로에 전극이 배치되므로, 이온빔의 분산을 통한 구경 확대나 대면적 기재의 표면처리에는 적용될 수 없다. 상기 공보 이외에도 이온 빔의 발산 각도 제어나 정밀도 향상에 대한 기술이 공개되어 있지만 이온 빔의 경로 내에 제어 수단을 배치하기 때문에 상기 제어 수단에 의해 일어나는 코팅 물질 오염 등의 문제로 증착공정에는 적용될 수 없다.

따라서 본 고안의 목적은 이온빔을 분산시켜 구경을 확대하고 방향을 제어하여 대면적 기재의 표면처리에 적용할 수 있는 아크 이온빔 분산 및 방향 제어 장치를 좀 더 저비용 및 간소화된 구성으로 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 고안은, 음극 아크 소스(cathodic arc source)와 코팅을 요하는 기재(substrate) 사이 구간에 전자석 또는 영구자석을 배치하여 전자석의 전기적 신호를 이용한 자장 변화 또는 영구자석의 기계적 움직임(회전 혹은 왕복 운동)을 이용하여 음극 아크 소스로부터 발생한 이온 빔(ion beam)의 방출 방향을 제어하는 아크 이온빔 분산 및 방향 제어 장치 및 대면적 표면처리 시스템을 제공한다.

상기에서, 영구자석을 배치하는 경우, 모터만으로 자석을 구동할 수 있어 전류를 인가하여야 하는 전자석에 비해 전력 소모가 적어 더욱 바람직하다. 이 경우, 영구자석은 이온빔의 단면을 기준으로 이온빔 둘레의 2곳에 지름을 따라 배치되거나, 4곳에 정방형으로 배치되며, 영구자석을 동기화하여 회전시킴으로써 이온빔을 분산시켜 구경을 확대하고 확대된 이온빔을 상하좌우로 편향시켜 대면적 기재에 대해 균일한 표면처리를 실시하게 한다.

상기에서, 전자석을 사용하는 경우, 코일의 권선수와 전류 값을 제어하여 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 그러나 이러한 경우, 전자석을 위한 전원을 구비하여야 하고 전력소모가 높아 영구자석을 사용하는 경우만큼 바람직하지는 않다.

즉, 본 고안은, 이온 소스;

상기 이온 소스 전단에 배치되어 상기 이온 소스에 의해 방출된 이온에 의해 하전 된 물질 입자를 포함한 이온빔을 방출시키는 타겟;

상기 타겟으로 방출된 하전 된 물질 입자 빔이 입사되어 표면처리 되는, 챔버 내에 배치되는 기재; 및

상기 이온 소스와 상기 기재 사이에 배치되되, 이온빔을 둘러싼 주변 외측에 배치되어 이온 빔을 분산시키고 이온빔의 방향을 제어하기 위한 자석;을 구비하여,

상기 자석의 자장을 제어함으로써 상기 이온빔의 구경과 방향을 제어하여 상기 기재가 차지하는 면적을 상기 이온빔이 커버 하여 균일한 표면처리가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 이온 소스는, 아크 이온 플레이팅(arc ion plating), FCVA(filtered cathodic vacuum arc), 가스 이온 플레이팅(gas ion plating), 선형 아온 건(linear ion gun), 또는 스퍼터 소스(sputter source) 중 어느 하나를 포함하여, 기체, 액체 또는 고체의 전구체 물질을 이온화시켜 표면 개질을 필요로 하는 기재에 이온 빔을 주사하는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 자석의 종류, 자장의 세기, 자석의 크기, 자석이 배치된 위치, 자장의 회전에 따라 이온 빔의 경로와 표면 개질 특성을 제어하는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 자석은, 폐라이트계 자석에 해당되는 스트론튬(Strontium)자석, 바륨(Barium)자석, 희토류계 자석인 네오디뮴(Nd-Fe-B)자석, 사마륨(Smco)자석, 알리코계 자석인 알리코(Alnico)자석, 또는 전자석 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 자기장 활용, 이온 빔의 분산을 통해 개질 되는 기재의 표면의 면적과 개질 처리의 균일도를 향상시키기 위해 형성되는 자기장의 측정값은 1000 내지 10000G 범위의 자기장인 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 자석의 크기는, 이온 빔의 구경 크기에 상응하여 하나의 자석 또는 다수의 자석을 연결하여 배열하는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 방출되는 이온 빔을 상기 자석에 의한 자기장으로 당기거나 밀어내어 이온 빔의 범위를 확장시켜 표면처리 되어야 하는 기재들의 표면을 커버하는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 자석의 구동은, N극과 S극이 공존하는 자석의 이극성을 이온 빔의 제어에 활용될 수 있도록 자석의 회전, 왕복, 규칙적 또는 불규칙적 운동을 하게 제어되는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템을 제공한다.

본 고안에 따르면, 음극 아크 소스의 이온빔을 분산시켜 구경을 확대함으로써 대면적 기재의 표면처리에 적합하게 되며, 분산된 이온빔의 방향을 제어함으로써 대면적 기재의 표면처리를 균일하게 실시할 수 있다.

상기에서, 이온빔의 분산과 방향 제어시 모터만으로 영구자석의 구동 제어를 이용하므로 전자석과 같이 각 코일 별로 전원을 요하지 않기 때문에 구성이 간소화되고 전력 소모도 더 낮아 설비비와 생산비를 낮출 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른, 아크 이온빔 분산 및 방향 제어 가능한 표면처리 시스템의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 아크 이온빔 표면처리 시스템의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 고안에 따라 아크 이온빔의 방향 제어를 통해 대면적 기재의 표면처리를 실시하는 것을 보여주는 단며도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른, 아크 이온빔 분산 및 방향 제어 가능한 표면처리 시스템의 단면도이고 도 2는 종래 기술에 따른 아크 이온빔 표면처리 시스템의 단면도이다. 본 고안의 동작 및 본 고안이 종래 기술에 대해 지니는 유리한 점을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 아크 이온빔 시스템에 의한 아크 이온 플레이팅 순서는 아래와 같이 실시된다.

타겟(2) 표면에 전원을 연결하여 고전류를 인가한다.

타겟 표면 트리거(3) 등을 이용하여 전하 축적, 전류 밀도 상승을 통한 아크 플라즈를 생성한다.

생성된 아크 플라즈마 스팟은 타겟(2) 표면을 돌아다니며 타겟 물질을 용융(혹은 탈락)시킨다.

용융된 입자들은 이온화되고 타겟 전면 방향으로 날아가 기재(substrate)에 부착되면서 증착이 진행된다.

증착을 목적으로 사용되는 아크 이온 빔 소스에 있어 아크 이온 빔의 면적(증착 면적)은 타겟(target) 면적에 비례한다.

이온 소스(1)로부터 방출된 이온빔의 면적(구경)은 기재(substrate)까지의 거리에 따라 넓어질 수 있으나, 이러한 경우, 이온 빔의 중심부와 외곽부의 이온 밀도 차이는 증착 두께 편차를 발생시켜 코팅이나 표면처리 균일도가 낮아진다.

따라서 이러한 이온 빔의 이온 밀도차를 보완할 필요가 있다.

아크 코팅 장치에 있어서, 방출되는 이온 빔 면적 내에서의 이온 밀도 차에 의한 횡 방향 두께 균일도 차이는 기재를 거치하는 지그 시스템(jig system)의 회전(공자전) 운용을 통해 해결 가능하다.

그러나 종 방향 두께 불균일에 대해서는 지그 시스템만으로 개선이 어렵고 결국 종 방향(수직)의 유효 증착 면적은 좁아질 수밖에 없는 상황이다.

이를 개선하기 위해서는 종 방향으로 다량의 아크 이온 빔 소스를 장착, 종방향 증착 면적을 넓히는 방법이 있다. 그러나 각 아크 소스의 구축과 사용에는 상당한 비용이 소요되고 다량의 아크 소스 연동 시 제어가 복잡해지는 문제가 있다.

이에 따라 본 고안은 아크 이온 빔의 이동에 있어 주변 자기장의 극성 방향에 따라 이온 입자들이 당겨지거나 밀리는 특성을 관찰하여 자장에 의한 이온 빔 제어를 시도하였다.

즉, 아크 이온 빔 소스(1)로부터 방출된 빔이 통과하는 구간 외곽에 영구자석을 둠으로써 인위적인 이온 빔의 편향이 가능함을 확인하였고, 진공 챔버 외곽에 영구자석을 설치하고 영구자석에 대해 기계적 움직임(회전, 왕복, 불규칙 등)을 주어 기재에 주사되는 이온 빔의 편향을 규칙적으로 제어함으로써 종 방향 증착 면적을 넓히는 것이 가능하게 되었다.

이온 빔 편향에 사용되는 영구자석의 움직임을 위해 스텝 모터 등을 이용하였으며, 증착 영역을 상, 중, 하 구간으로 나누어 각 구역별로 이온 빔의 주사 시간을 달리함으로써 증착 두께 균일도 역시 극대화할 수 있다.

특히 영구 자석을 이용하여 자장 및 이온 빔 방출 방향을 제어하는 본 고안의 표면처리 방식은 영구 자석의 종류와 세기, 형상, 설치 위치 및 운동 방법(회전, 왕복, 속도) 등 다양한 방법으로 제어가 가능하며, 이를 위해 요구되는 장치의 구성 역시 자석 고정 기구, 모터, 제어 장치로 상대적으로 간결하여 상용 설비 적용에 대한 비용 절감과 복합 소스 활용 편리성 측면에서 큰 장점을 나타낸다.

도 1의 표면처리 시스템의 구성을 좀 더 상세히 살펴본다.

아크 이온 소스(1)를 공정 챔버에 연결하여 설치하고 챔버 내에 이온 빔에 의해 표면처리 될 기재를 배치하기 위한 지그(7)가 설치되어 있다. 상기 지그(7)는 다수의 기재를 고정할 수 있게 되어있고 지그(7) 자체는 자전하는 자전 턴 테이블(8-2)에 고정되며, 공전하는 턴테이블(8-1)에 자전 턴 테이블(8-2)이 고정되어 기재는 자전 및 공전하게 된다. 공자전은 상술한 바와 같이 이온 빔의 횡방향 이온 밀도차이를 극복하여 준다.

아크 이온 소스(1)의 전단에 배치된 타겟(2)은 아크 이온빔에 의해 하전 된 물질 입자를 포함한 이온 빔을 제공한다. 이온의 초기생성을 위해 트리거(3)가 쇼트를 일으킨다. 하전입자 중 매크로 입자를 걸러내기 위해 기재에 입사되기 전에 배플(5)을 거치도록 챔버로 진입하는 연결 통로에 배플(5)을 배치하였고, 상기 배플(5) 주변 외측에 전자석(4)을 배치하여 매크로 입자 경로를 미세조종하여 배플(5)에 의해 효율적으로 걸러지도록 하였다. 매크로 입자를 걸러낸 하전 입자들의 흐름인 이온빔이 챔버에 입사하기 전 이온빔의 경로를 상하좌우로 제어할 수 있는 자석(6)이 이온빔이 지나가는 통로 주변 외측에 배치된다. 상기 자석(6)은 영구자석 또는 전자석으로 구성될 수 있으며, 전자석의 경우 전류를 공급 및 제어할 수 있는 별도의 전원(즉, 이온 소스 구동 전원 외의 전원)을 구비하여야 하므로 설비가 번거롭고 부피가 커지며 소모 전력이 높아지고 발열이 심해 영구자석으로 구성하는 것이 더 바람직하다. 영구자석의 경우, 모터에 의해 구동되어 자장 형성을 위한 전류공급용 전원을 설치할 필요가 없어 설비가 간소화되고 발열이 없으며 전력 소모도 훨씬 적어진다.

즉, 본 실시예에 따르면, 방출된 이온 빔의 방향을 규칙적인 자장 변화를 통해 제어하여, 기재에 주사되는 이온 빔을 상하 혹은 좌우 방향으로 분산 (dispersion)시킬 수 있다. 이로 인해 이온빔의 구경을 키울 수 있어 대면적 표면처리에 적합하게 된다.

자석의 배열은 이온 빔 둘레에 방사 대칭형으로 이루어지며, 상하 또는 좌우에 한 쌍(2개)의 자석이 배열되거나 상하좌우로 4개의 자석이 배열될 수 있다. 자석은 회전구동되어 극성을 주기적으로 변화시키되, 방사상으로 배열된 자석들 간의 극성을 서로 연계시켜 동기화하거나 조화시켜 이온 빔의 구경을 키우는 분산이 일어나게 하고, 이온 빔의 방향을 변화시켜 넓은 면적에 걸쳐 배열된 기재에 대해 이온 빔이 모두 조사되게 한다.

도 3과 도 4는 각각 이온 빔이 상향과 하향으로 편향된 것을 보여준다.

이들 도면을 보면, 편향되지 않은 이온 빔에 비해 상향 된 이온 빔은 타겟(2)의 중심선을 이온 빔의 최하단부가 되고, 하향 된 이온 빔은 타겟(2)의 중심선을 이온 빔의 최상단부가 되게 제어하고 있는 것을 알 수 있다.

도 3과 도 4에서 영구자석은 이온 빔의 경로 주변에 상하로 배치되어 회전운동하며, 상하로 배치된 두 개의 영구자석은 동기화되어 회전된다. 도 3에서의 영구자석의 배향과 도 4에서의 배향은 영구자석이 180도 이상 회전하여 서로 다르며, 그에 따라 도 3에서의 이온 빔은 하향 이동하였고 도 4에서의 이온 빔은 상향 이동하였음을 보인다.

이러한 이온 빔의 상향, 정방향, 하향 상태에 따른 이온 밀도를 분석하여 이온 빔을 상향, 정방향, 하향 상태로 두는 시간을 제어하면 이온 빔을 편향시키지 않을 때 처리될 수 있는 면적에 대비하여 2배 이상의 면적에 균일한 이온 빔 처리를 할 수 있다.

즉, 이온 빔의 상향과 하향으로 편향된 상태를 이용하여 기재가 있는 증착 영역을 상, 중, 하 구간으로 나누어 각 구역별로 이온 빔의 주사 시간을 달리하여 증착되거나 표면처리 되는 면적 전체의 증착 두께 내지 표면처리 정도를 균일화할 수 있다. 이를 위해, 영구자석에 대해 기계적 움직임(회전, 왕복, 불규칙 등)을 주어 기재에 주사되는 이온 빔의 편향을 규칙적으로 제어함으로써 결과적으로 종 방향 증착 면적이 넓혀진 효과를 나타낸다. 영구자석의 회전운동, 왕복운동과 이들의 혼합 내지 규칙적 반복 운동에 따라 이온 빔은 수직적인 상향/하향 운동은 그 상향 각도와 하향 각도가 달라질 수 있고, 상향/하향 상태를 유지하는 시간이 달라질 수 있다. 뿐만 아니라 좌우로도 편향될 수 있으며, 자석의 불규칙적인 운동을 통해 불규칙적인 이온 빔의 이동이 전체적으로는 대면적에 균일한 처리 결과를 가져올 수 있다. 이러한 자석의 운동 및 이온 빔의 편향 제어는 이온 빔 자체 내의 이온밀도 분석 후 시뮬레이션을 통해 미리 처리하고자 하는 기재와의 상호작용을 고려하여 설정될 수 있다.

상기 이온 소스는, 아크 이온 플레이팅(arc ion plating), FCVA(filtered cathodic vacuum arc), 가스 이온 플레이팅(gas ion plating), 선형 이온 건(linear ion gun), 또는 스퍼터 소스(sputter source) 중 어느 하나를 포함하여, 기체, 액체 또는 고체의 전구체 물질을 이온화시켜 표면 개질을 필요로 하는 기재에 이온 빔을 주사한다.

또한, 상기에서 자석은, 폐라이트계 자석에 해당되는 스트론튬(Strontium)자석, 바륨(Barium)자석, 희토류계 자석인 네오디뮴(Nd-Fe-B)자석, 사마륨(Smco)자석, 알리코계 자석인 알리코(Alnico)자석, 또는 전자석일 수 있다.

상기 자석의 크기는, 이온 빔의 구경 크기에 상응하여 어느 정도 크기를 지닌 한 종류의 자석을 배치할 수도 있지만, 크기가 작은 다수의 자석을 연결하여 배열할 수도 있다.

자장은 방출되는 이온 빔을 상기 자석에 의한 자기장으로 당기거나 밀어내어 이온 빔의 범위를 확장시켜 표면처리 되어야 하는 기재들의 표면을 커버 하게 되며, 기재가 분포하는 면적이 넓은 대면적에도 균일한 표면처리가 가능하게 된다.

상기 자석의 구동은, N극과 S극이 공존하는 자석의 이극성을 이온 빔의 제어에 활용될 수 있도록 자석으로 하여금 회전운동, 왕복운동, 규칙적 또는 불규칙적 운동을 하도록 제어된다.

도 2와 같이 종래 고정된 아크 이온 빔에 의해 기재 표면에 구현되는 결과물(증착 혹은 식각)은 주사된 빔의 중심과 외곽에서 큰 균일도 차이를 나타내지만, 상기와 같은 이온 빔의 조사 방식은 기재에 대한 표면 처리 결과를 매우 균일하게 한다. 표면처리에는 증착, 에칭, 질화 등 다양한 공정이 모두 포함될 수 있다.

특히, 영구 자석을 이용하여 자장 및 이온 빔 방출 방향을 제어하는 방식의 경우, 영구 자석의 종류와 세기, 형상, 설치 위치 및 운동 방법(예를 들면, 회전, 왕복, 속도)을 변수로 하여 다양하게 실시될 수 있다. 이를 위해 요구되는 장치의 구성은 자석 고정 기구, 모터, 모터 제어 장치 등으로 설비가 간결하여 상용 설비 적용에 대한 비용 절감과 복합 소스 활용 용이성 측면에서 큰 장점을 지닌다.

상기에서 자석에 의한 자성의 세기는 1,000~10,000G 범위이다.

자석의 자성의 세기 외에 자석과 이온 빔과의 거리도 매우 중요한 변수이다.

또한, 영구자석의 세부 제어 사항으로는 동작 방식과 속도가 있다.

즉, 동작 방식에는 영구자석의 회전운동과 왕복 운동이 있으며, 이는 스텝 모터 또는 서보 모터 등의 구동 장치에 의해 자석의 움직임이 제어된다.

자석의 위치(position)별 유지시간, 구동 속도는 PLC(Power Line Communication)에 의해 제어 가능하며, 코팅 유효 존 또는 코팅 효율에 따라 구동장치를 제어함으로써 목표로 하는 대면적화 및 코팅 균일도 개선 효과를 얻을 수 있다.

예를 들면, 코팅 유효 존에서 상중하 중에 중의 증착 속도가 높을 경우 구동장치의 제어를 통해 상부와 하부의 노출 시간을 늘려 상중하에 균일한 증착이 가능하게 한다.

자석의 크기는 빔 이송 출구(outlet) 단면적의 30~80%가 되게 하는 것이 바람직하다.

자석의 배치는 빔 이송 경로의 상단 및/또는 하단으로 하는 것이 바람직하며, 이송되는 빔의 중심에서 수직 방향으로 100 내지 300mm, 바람직하게는 150~250mm 간격을 두는 것이 바람직하며, 자석과 이온 빔의 간격은 이온 빔의 제어 속도와 이온 빔의 편향 범위 등에 영향을 미쳐 매우 중요한 변수가 된다.

타겟으로부터 기재에 이르는 거리 중 자석의 위치는 아크 이온빔 소스부로부터 빔 출구부인 챔버 입구에 장착한다.

자석의 회전 또는 왕복 운동은 스텝 모터 또는 서보 모터 등 구동 모터의 PLC 제어로 실시된다.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 제작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

1: 아크 이온 소스
2: 타겟
3: 트리거
4: 전자석
5: 배플
6: 자석
7: 지그
8-1, 8-2: 턴 테이블

Claims (5)

1. 이온 소스;
   상기 이온 소스 전단에 배치되어 상기 이온 소스에 의해 방출된 이온에 의해 하전 된 물질 입자를 포함한 이온빔을 방출시키는 타겟;
   상기 타겟으로 방출된 하전 된 물질 입자 빔이 입사되어 표면처리 되는, 챔버 내에 배치되는 기재; 및
   상기 이온 소스와 상기 기재 사이에 배치되되, 이온빔을 둘러싼 주변 외측에 배치되어 이온 빔을 분산시키고 이온빔의 방향을 제어하기 위한 자석;을 구비하며,
   상기 자석은, 이온 빔의 구경 크기에 상응하여 한쌍 이상의 자석 또는 다수의 자석을 연결하여 이온 빔 둘레에 방사 대칭형으로 배열되며, 방사상으로 배열된 자석들 간의 극성을 서로 연계시켜 동기화하여 운동하게 하되, 자석에 대하여 회전, 왕복, 또는 불규칙의 기계적 움직임을 주어 자석의 극성을 주기적으로 변화시켜 방출되는 이온빔의 방향을 제어하여 이온 빔의 편향된 상태를 형성하고 기재에 주사되는 이온 빔의 편향을 규칙적으로 제어함에 따라 기재에 주사되는 이온 빔을 상하 혹은 좌우 방향으로 분산(dispersion)시켜 이온빔의 구경을 키워 이온빔이 처리하는 면적을 키우고, 상기 자석의 종류, 자장의 세기, 자석의 크기, 자석이 배치된 위치 중 하나 이상을 제어하고, 이온 빔의 경로와 표면 개질 특성을 제어하여 이온 빔에 의한 처리면적 전체에 대해 균일한 표면처리가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 이온 소스는, 아크 이온 플레이팅(arc ion plating), FCVA(filtered cathodic vacuum arc), 가스 이온 플레이팅(gas ion plating), 선형 이온 건(linear ion gun), 또는 스퍼터 소스(sputter source) 중 어느 하나를 포함하여, 기체, 액체 또는 고체의 전구체 물질을 이온화시켜 표면 개질을 필요로 하는 기재에 이온 빔을 주사하는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 자석은, 폐라이트계 자석에 해당되는 스트론튬(Strontium)자석, 바륨(Barium) 자석, 희토류계 자석인 네오디뮴(Nd-Fe-B) 자석, 사마륨(Smco)자석, 알리코계 자석인 알리코(Alnico) 자석, 또는 전자석 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 기재는 공전과 자전이 이루어지는 턴 테이블에 의해 공전과 자전되어 횡방향의 이온 빔 처리 균일도를 향상시키고, 상기 자석의 자장을 제어하여 종방향의 이온 빔 처리 균일도를 향상시킨 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 자석은, 자석의 위치(position)별 유지시간, 구동 속도는 PLC(Power Line Communication)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 표면처리 시스템.
   

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