KR20230050023A - Apparatus for Emitting Ion-beam of Positive Electric Charge - Google Patents

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KR20230050023A
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Abstract

A device for irradiating a positive charge emission ion beam comprises: a chamber; a carrier that supports an object to be processed equipped with at least an insulator on a surface in the chamber; and an ion beam source that generates plasma positive ions from an internal gas or an external gas in the chamber and supplying to the object to be processed. Therefore, the present invention is capable of allowing a surface charge neutralization of a large-area object to be processed to be performed uniformly.

Description

양전하 방출 이온빔 조사 장치{Apparatus for Emitting Ion-beam of Positive Electric Charge}Positive charge emitting ion beam irradiation device {Apparatus for Emitting Ion-beam of Positive Electric Charge}

본 발명은 이온빔 조사 장치에 관한 것으로, 상세하게는 적어도 표면에 절연체가 형성된 피처리물의 표면 축적 정전하(대전된 전하)를 중화시키는 양전하 방출 이온빔 조사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ion beam irradiation device, and more particularly, to a positive charge emitting ion beam irradiation device that neutralizes static charge (charged charge) accumulated on the surface of a target object having an insulator formed thereon.

반도체 공정에서 피처리물에 불순물을 주입하거나 박막을 증착하거나 또는 표면을 식각하는 등의 다양한 처리 공정을 수행한다. 이러한 피처리물 처리 공정에서 유리 기판, 절연막, PCB 보드 등의 절연체 표면에는 정전하, 즉 대전된 전하가 축적될 수 있다. 그런데, 절연체 표면에 축적된 정전하는 순간적으로 방전하면서 아킹 현상을 유발할 수 있는데, 이러한 아킹 현상은 피처리물의 소자 특성에 데미지(손상)를 가하면서 반도체, 디스플레이 등의 소자 제조에서 심각한 부작용을 끼치고 있다.In a semiconductor process, various processing processes such as injecting impurities into an object to be processed, depositing a thin film, or etching a surface are performed. In the process of treating the object to be treated, electrostatic charge, that is, charged electric charge, may be accumulated on the surface of an insulator such as a glass substrate, an insulating film, or a PCB board. However, the static electricity accumulated on the surface of the insulator can cause an arcing phenomenon while discharging instantaneously. This arcing phenomenon causes serious side effects in the manufacture of devices such as semiconductors and displays while applying damage (damage) to the device characteristics of the object to be processed. .

일본 하마마쯔 회사는 반도체 공정에서 진공 상태 내지 불활성 가스 분위기에 높인 피처리물의 정전하를 제거하기 위해 2000Å 부근의 파장대를 갖는 진공 자외선(Vacuum Ultra Violet ray)을 이용하는 방법을 제시한 바가 있고, 한국 등록특허 제10-1806668호(2017.12.01.등록)도 진공 챔버 내부의 압력 변화에 따라 연엑스선 또는 진공 자외선 중의 어느 하나를 조사하여 피처리물의 정전하를 중화시키는 정전하 제거 장치를 제시하고 있다.Japan's Hamamatsu Company has proposed a method of using Vacuum Ultra Violet ray with a wavelength of around 2000Å to remove the electrostatic charge of a target object raised in a vacuum state or an inert gas atmosphere in a semiconductor process, and registered in Korea. Patent No. 10-1806668 (registered on December 1, 2017) also proposes an electrostatic charge removal device that neutralizes the static charge of an object to be treated by irradiating either soft X-rays or vacuum ultraviolet rays according to the pressure change inside the vacuum chamber.

한국 등록특허 제10-1806668호의 내용을 보면, 진공 챔버 내부에 배치되어 피처리물의 상부에 서로 다른 파장대의 광을 조사하는 제1 광조사부와 제2 광조사부를 구비하여, 진공 챔버 내부의 진공도에 따라 제1 광조사부와 제2 광조사부 중 어느 하나를 선택적으로 동작시키고 있다. According to Korean Patent Registration No. 10-1806668, a first light irradiation unit and a second light irradiation unit disposed inside a vacuum chamber and radiating light of different wavelengths to an upper portion of an object to be treated are provided, and the degree of vacuum inside the vacuum chamber is determined. Accordingly, one of the first light irradiation unit and the second light irradiation unit is selectively operated.

그런데, 종래기술에서는 보통 방사형 조사 방식을 취하고 있는데, 이러한 방식으로는 대면적 처리에 한계가 있다.However, in the prior art, a radial irradiation method is usually used, but there is a limit to large-area processing in this method.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,The present invention is to solve the problems of the prior art,

첫째, 대면적 피처리물에도 적용할 수 있고,First, it can be applied to large-area objects to be treated,

둘째, 피처리물에 대한 전처리가 가능하여 다음 공정을 연속적으로 수행할 수 있고, 이를 통해 생산성을 제고할 수 있는, 양전하 방출 이온빔 조사 장치를 제공하고자 한다.Second, it is intended to provide a positive charge emission ion beam irradiation device capable of pre-processing an object to be treated so that the next process can be continuously performed, thereby improving productivity.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치는 챔버, 캐리어, 이온빔 소스 등을 포함할 수 있다.The positive charge emission ion beam irradiation device of the present invention to solve these technical problems may include a chamber, a carrier, an ion beam source, and the like.

챔버는 내부에 진공의 밀폐 공간을 형성할 수 있다.The chamber may form a vacuum sealed space therein.

캐리어는 챔버 내에서 적어도 표면에 절연체가 구비된 피처리물을 지지할 수 있다.The carrier may support an object to be processed having an insulator on at least a surface thereof within the chamber.

이온빔 소스는 챔버 내에서 내부 가스 또는 외부 가스로부터 플라즈마 양이온을 생성하여 피처리물로 공급할 수 있다.The ion beam source may generate plasma cations from an internal gas or an external gas in a chamber and supply them to an object to be processed.

본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치에서, 내부 가스는 챔버를 진공으로 유지하는 상태에서 미량 존재하는 잔존 가스일 수 있다.In the positive charge emission ion beam irradiation apparatus of the present invention, the internal gas may be residual gas present in a small amount in a state in which the chamber is maintained in a vacuum.

본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치에서, 내부 가스는 챔버로 공급되어 피처리물을 처리하는 반응 가스일 수 있다.In the positive charge emission ion beam irradiation device of the present invention, the internal gas may be a reactive gas supplied to the chamber to treat the object to be treated.

본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치에서, 내부 가스는 챔버로 공급되어 챔버 내부를 특정 상태로 유지하는 비반응 가스일 수 있다.In the positive charge emission ion beam irradiation apparatus of the present invention, the internal gas may be a non-reactive gas supplied to the chamber to maintain the inside of the chamber in a specific state.

본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치에서, 외부 가스는 외부에서 이온빔 소스로 공급되는 비반응 가스일 수 있다.In the positive charge emission ion beam irradiation apparatus of the present invention, the external gas may be a non-reactive gas supplied from the outside to the ion beam source.

본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치에서, 비반응 가스는 불활성 가스일 수 있다.In the positive charge emission ion beam irradiation device of the present invention, the non-reactive gas may be an inert gas.

본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치는 전하량 측정부, 제어부 등을 포함할 수 있다.The positive charge emission ion beam irradiation device of the present invention may include a charge measurement unit, a control unit, and the like.

전하량 측정부는 피처리물의 전하량을 측정할 수 있다.The charge measurement unit may measure the charge of the object to be processed.

제어부는 전하량 측정부로부터 수신하는 측정 전하량이 마이너스인 경우에 이온빔 소스를 동작시킬 수 있다.The control unit may operate the ion beam source when the amount of charge received from the charge measurement unit is negative.

본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치에서, 제어부는 피처리물을 처리하는 동안 이온빔 소스를 계속하여 동작시킬 수 있다.In the positive charge emission ion beam irradiation device of the present invention, the control unit can continuously operate the ion beam source while processing the object to be treated.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치는 이온빔 소스를 장방형 엔드홀 형태로 구성할 수 있어, 대면적 피처리물의 표면 대전 중화를 균일하게 수행할 수 있다.In the positive charge emitting ion beam irradiation device of the present invention having such a configuration, the ion beam source can be configured in the form of a rectangular end hole, so that the surface charge of a large-area object to be treated can be neutralized uniformly.

또한, 본 발명의 양전하 방출 이온빔 조사 장치는 이온빔 소스의 전처리 수행 기능으로 이용하면 피처리물의 표면 대전 중화와 함께 피처리물의 전처리도 수행할 수 있고, 그 결과 다음 공정의 연속적 수행을 통해 생산성을 크게 높일 수 있다.In addition, when the positive charge emitting ion beam irradiation device of the present invention is used as a pretreatment function of an ion beam source, it is possible to perform pretreatment of the object as well as neutralize the surface charge of the object to be treated, and as a result, the productivity is greatly increased through the continuous performance of the next process. can be raised

도 1은 본 발명에 따른 양전하 방출 이온빔 조사 장치의 제1 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 양전하 방출 이온빔 조사 장치의 제2 실시예를 도시하는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 양전하 방출 이온빔 조사 장치의 제3 실시예를 도시하는 구성도이다. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a positive charge emission ion beam irradiation device according to the present invention.
2 is a configuration diagram showing a second embodiment of a positive charge emission ion beam irradiation device according to the present invention.
3 is a configuration diagram showing a third embodiment of a positive charge emission ion beam irradiation device according to the present invention.

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

도 1은 본 발명에 따른 양전하 방출 이온빔 조사 장치의 제1 실시예를 도시하는 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a positive charge emission ion beam irradiation device according to the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 양전하 방출 이온빔 조사 장치는 챔버(10), 캐리어(20), 이온빔 소스(30), 전원부(40), 제어부(50) 등을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the positive charge emission ion beam irradiation device of the first embodiment may include a chamber 10, a carrier 20, an ion beam source 30, a power supply unit 40, a control unit 50, and the like.

챔버(10)는 내부에 밀폐 공간을 형성할 수 있다. 챔버(10)에는 공정에 따라 반응 가스나 비반응 가스를 주입할 수 있다. 반응 가스는 보통 피처리물(T)을 식각, 증착 등의 처리를 위해 사용하는 처리 가스로서, 예를 들어 질소(N2), 산소(O2), 메탄(CH4), 불화탄소(CF4) 등이 있다. 비반응 가스는 보통 챔버(10) 내부를 특정 상태로 유지하거나 전처리 등에 사용하는 가스로서, 예를 들어 아르곤(Ar), 네온(Ne), 헬륨(He), 크세논(Xe) 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 반응 가스와 비반응 가스를 혼합하여 사용할 수 있다.The chamber 10 may form a closed space therein. A reactive gas or a non-reactive gas may be injected into the chamber 10 according to the process. The reaction gas is usually a processing gas used to process the material T to be processed such as etching, deposition, etc., for example, nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), methane (CH 4 ), fluorocarbon (CF 4 ) and so on. The non-reactive gas is usually a gas used to maintain the inside of the chamber 10 in a specific state or for pretreatment. For example, an inert gas such as argon (Ar), neon (Ne), helium (He), or xenon (Xe) can be used In some cases, a mixture of a reactive gas and a non-reactive gas may be used.

챔버(10)의 일측에는 진공 펌프가 결합되어, 챔버(10)의 내부 공간을 소정 압력, 예를 들어 진공 상태로 유지시킬 수 있다.A vacuum pump may be coupled to one side of the chamber 10 to maintain an internal space of the chamber 10 at a predetermined pressure, for example, a vacuum state.

챔버(10)는 접지시켜 전위를 제로(0) 상태로 유지할 수 있다. The chamber 10 may be grounded to maintain a potential of zero (0).

캐리어(20)는 피처리물(T)을 지지하는 것으로, 챔버(10) 내에서 고정되거나 이동할 수 있다.The carrier 20 supports the object T to be processed, and may be fixed or movable within the chamber 10 .

피처리물(T)은 유리 기판, PCB 보드, 적층 기판 등과 같이 전체가 절연체이거나 적어도 표면이 절연체인 것일 수 있다. 피처리물(T)은 식각, 증착 등의 반응 공정 중에 정전하, 즉 대전된 전하가 피처리물(T)의 표면에 축적되면서 피처리물(T)의 표면이 전하를 띌 수 있다. 피처리물(T)의 표면이 절연체인 경우, 피처리물(T)의 표면에 존재하는 정전하는 순간적으로 방전하면서 아킹 현상을 유발할 수 있으므로, 피처리물(T)의 표면은 항상 정전하가 없는 상태, 즉 플러스(+)나 마이너스(-)로 대전되지 않은 상태를 유지하는 것이 바람직하다.The object T to be processed may be an insulator in its entirety or at least its surface, such as a glass substrate, a PCB board, or a laminated board. During a reaction process such as etching or deposition, the surface of the object T to be treated may be charged as electrostatic charge, that is, the charged charge, is accumulated on the surface of the object T to be treated. When the surface of the object T to be treated is an insulator, static electricity present on the surface of the object T may cause an arcing phenomenon while discharging instantaneously. It is desirable to maintain a state without charge, that is, a state that is not positively (+) or negatively (-) charged.

이온빔 소스(30)는 진공 상태의 챔버(10) 내에 존재하는 내부 가스 또는 외부 가스로부터 플라즈마 양이온을 생성하여 피처리물(T)로 공급하는, 즉 애노드 타입 이온빔 소스를 사용할 수 있고, 나아가 일측이 개방되는 엔드홀 이온빔 소스를 사용할 수 있다. The ion beam source 30 may use an anode type ion beam source that generates positive plasma from an internal gas or an external gas present in the chamber 10 in a vacuum state and supplies it to the object T to be treated, and furthermore, one side An open end-hole ion beam source can be used.

애노드 타입의 엔드홀 이온빔 소스는 자기장부, 전극 등으로 구성할 수 있다.The anode-type endhole ion beam source may be composed of a magnetic field unit and an electrode.

자기장부는 자석, 자극, 자심 등으로 구성되고, 내부에 원형 또는 장방형의 가속 루프 공간을 구비할 수 있다. 자기장부가 형성하는 가속 루프 공간은 자극 방향으로는 개방되고, 자심 방향으로는 폐쇄될 수 있다.The magnetic cog is composed of a magnet, a magnetic pole, a magnetic core, and the like, and may have a circular or rectangular acceleration loop space therein. The acceleration loop space formed by the magnetic cog unit may be open in the direction of the magnetic pole and closed in the direction of the magnetic core.

자석은 자극과 자심 사이에 배치될 수 있다. 자석은 영구자석 또는 전자석으로 구성할 수 있으며, 예를들어 상단이 N극, 하단이 S극이 되게 구성할 수 있다. 1개의 가속 루프를 형성하는 경우, 양측 자극은 자석의 하단에서 자심으로 연결하여 구성할 수 있으므로, 자석은 중앙 자극의 하부에만 구비할 수 있다.A magnet may be placed between the magnetic pole and the magnetic core. The magnet may be configured as a permanent magnet or an electromagnet, and for example, may be configured such that the upper end is the N pole and the lower end is the S pole. In the case of forming one acceleration loop, since both magnetic poles can be configured by connecting the magnetic core at the lower end of the magnet, the magnet can be provided only in the lower part of the central magnetic pole.

자극은 피처리물(T) 방향에 소정 간격으로 이격 배치될 수 있다. 자극은 가속 루프를 사이에 두고 N극과 S극이 교대로 배치될 수 있다. 1개의 가속 루프를 형성하는 경우, 중앙 자극은 N극, 양측 자극은 S극으로 구성할 수 있다. 이 경우, 중앙 자극은 자석의 상단인 N극에 결합되고, 양측 자극은 자심을 통해 자석의 하단인 S극에 자기 결합될 수 있다. The magnetic poles may be spaced apart from each other at predetermined intervals in the direction of the object to be processed (T). The magnetic poles may be alternately arranged with N poles and S poles with an acceleration loop interposed therebetween. In the case of forming one acceleration loop, the central magnetic pole can be composed of the N pole and the both poles of the S pole. In this case, the central magnetic pole may be coupled to the N pole, which is the upper end of the magnet, and the magnetic poles on both sides may be magnetically coupled to the S pole, which is the lower end of the magnet, through a magnetic core.

자심은 자석의 하단과 양측 자극을 자기 결합하는 것으로, 자석의 하단인 S극의 자기력선을 유도할 수 있다. 자심은 양측 자극과 연결되어 양측 자극을 S극으로 만들며, 아울러 자석의 하단인 S극의 자기력선이 상단인 N극의 자기력선에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.The magnetic core magnetically couples the lower end of the magnet and the magnetic poles on both sides, and can induce the magnetic force line of the S pole, which is the lower end of the magnet. The magnetic core is connected to the magnetic poles on both sides to make both magnetic poles S poles, and also minimizes the effect of the magnetic force line of the S pole, the lower end of the magnet, on the magnetic force line of the N pole, the upper end of the magnet.

전극은 자기장부의 내부에서 자극 사이의 공간, 즉 가속 루프 공간의 하부에 자기장부와 전기적으로 이격 배치될 수 있다.The electrode may be disposed electrically spaced apart from the magnetic coherent unit in a space between magnetic poles in the magnetic coherent unit, that is, a lower portion of an acceleration loop space.

이러한 구성을 갖는 애노드 타입의 엔드홀 이온빔 소스는 전극에 플러스(+) 고전압을 인가하고 자극을 접지하면, 전극과 캐리어(20) 사이에 형성되는 전기장에 의해 내부 전자 또는 플라즈마 전자가 가속 루프 공간의 전극 쪽으로 이동할 수 있다. 이때, 자극 사이에 발생하는 자기장, 그리고 전극과 자극 사이에 발생하는 전기장에 의해 내부 전자 또는 플라즈마 전자가 힘을 받아 가속 루프를 따라 고속 이동할 수 있다. 가속 루프를 따라 고속 이동하는 전자는 가속 루프 내의 내부 가스 또는 외부 가스를 이온화시키고, 이온화된 플라즈마 이온 중에서 양이온을 전극과 캐리어(20) 사이의 전위차 또는 이온빔 소스 내부와 챔버(10) 내부 사이의 전위차에 의해 캐리어(20) 쪽으로 이동하여 피처리물(T) 표면의 마이너스(-) 대전 상태를 중화시켜 전기적으로 제로(0) 상태로 변화시킬 수 있다.In the anode-type endhole ion beam source having this configuration, when positive (+) high voltage is applied to the electrode and the magnetic pole is grounded, internal electrons or plasma electrons are generated in the acceleration loop space by an electric field formed between the electrode and the carrier 20. can move towards the electrode. At this time, internal electrons or plasma electrons may move at high speed along an acceleration loop by receiving force from a magnetic field generated between the magnetic poles and an electric field generated between the electrodes and the magnetic poles. Electrons moving at high speed along the accelerating loop ionize internal gas or external gas in the accelerating loop, and generate positive ions from the ionized plasma ions between the electrode and the carrier 20 or the potential difference between the inside of the ion beam source and the inside of the chamber 10. As a result, it moves toward the carrier 20 and neutralizes the negative (-) charge state on the surface of the object to be processed (T) to electrically change it to a zero (0) state.

애노드 타입 엔드홀 이온빔 소스는 외부 가스를 이용할 경우에는 자기장부의 측방 또는 후방에 외부 가스를 주입하는 가스 주입구를 포함할 수도 있고, 측방 또는 후방으로부터 외부 가스를 공급받지 않고 챔버(10) 내의 내부 가스로부터 플라즈마 이온을 생성하는 경우에는 측방 및 후방이 폐쇄된 형태일 수 있다.When external gas is used, the anode-type end-hole ion beam source may include a gas inlet for injecting external gas to the side or rear of the magnetic field unit, and the internal gas in the chamber 10 without receiving external gas from the side or rear. In the case of generating plasma ions from, the side and rear sides may be closed.

애노드 타입 엔드홀 이온 소스가 이용하는 내부 가스는 챔버(10)를 진공으로 유지하는 상태에서 미량으로 존재할 수 있는 잔존 가스이거나, 또는 챔버(10)로 연속 또는 불연속적으로 공급되어 피처리물(T)을 처리하는데 사용되는 반응 가스, 예를 들어 질소(N2), 산소(O2), 메탄(CH4), 불화탄소(CF4) 등일 수 있다. 또한, 내부 가스는 챔버(10)로 공급되어 챔버(10) 내부를 특정 상태로 유지하는, 예를 들어 진공 정도를 조절하는 비반응 가스일 수 있는데, 비반응 가스로는 보통 아르곤(Ar), 네온(Ne), 헬륨(He), 크세논(Xe) 등의 비활성 가스를 사용할 수 있다.The internal gas used by the anode-type end-hole ion source is a residual gas that may exist in a small amount while maintaining the chamber 10 in a vacuum, or is continuously or discontinuously supplied to the chamber 10 to treat the object T It may be a reactive gas used to process, for example, nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), methane (CH 4 ), fluorocarbon (CF 4 ), and the like. In addition, the internal gas may be a non-reactive gas that is supplied to the chamber 10 to maintain the inside of the chamber 10 in a specific state, for example, to adjust the degree of vacuum. The non-reactive gas is usually argon (Ar), neon An inert gas such as (Ne), helium (He), or xenon (Xe) may be used.

애노드 타입 엔드홀 이온 소스가 이용하는 외부 가스는 자기장부의 측방 또는 후방에 구비된 가스 주입구를 통해 외부에서 이온 소스(30) 내부로 유입되는 가스로서, 아르곤(Ar), 네온(Ne), 헬륨(He), 크세논(Xe) 등의 비반응 가스를 사용할 수 있다.The external gas used by the anode-type end-hole ion source is a gas introduced into the ion source 30 from the outside through a gas injection port provided on the side or rear of the magnetic cabinet, and includes argon (Ar), neon (Ne), and helium ( He), non-reactive gases such as xenon (Xe) can be used.

애노드 타입 엔드홀 이온 소스는 위에서 설명한 가스들 중에서 피처리물(T)의 반응 공정을 방해하지 않는, 즉 비반응(예를 들어, 불활성) 가스를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.The anode-type endhole ion source may preferably use a non-reactive (eg, inert) gas that does not interfere with the reaction process of the object T from among the gases described above.

전원부(40)는 이온빔 소스(30) 등에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(40)는 이온빔 소스(30)에 플러스(+) DC 고전압을 인가할 수 있다.The power supply unit 40 may supply power to the ion beam source 30 and the like. The power supply unit 40 may apply a positive (+) DC high voltage to the ion beam source 30 .

제어부(50)는 전원부(40)가 이온빔 소스(30)에 공급하는 인가 전압의 세기와 시간을 조절할 수 있다.The control unit 50 may adjust the intensity and time of the voltage applied from the power supply unit 40 to the ion beam source 30 .

아래의 표 1은 피처리물(T)의 설정 표면 전위, 이온빔 소스(30)의 인가 전압의 세기와 시간, 그리고 이온빔 처리 후 피처리물(T)의 처리 표면 전위를 측정한 결과를 보여주고 있다.Table 1 below shows the set surface potential of the object T to be treated, the intensity and time of the applied voltage of the ion beam source 30, and the results of measuring the treatment surface potential of the object T after the ion beam treatment. there is.

대전된 피처리물의 설정 표면 전위
(V)Set surface potential of charged workpiece
(V) 이온빔 처리의
인가 전압of ion beam treatment
applied voltage 이온빔 처리 후 피처리물의 처리 표면 전위
(V)Treatment surface potential of the object to be treated after ion beam treatment
(V) 세기(V)Century (V) 시간(초)time (seconds) 비교예comparative example -1,500-1,500 -- -- -1,500-1,500 실험예 1Experimental Example 1 -570-570 +700+700 55 0.00.0 실험예 2Experimental Example 2 -1,100-1,100 +700+700 3030 0.00.0 실험예 3Experimental Example 3 +1,700+1,700 +700+700 3030 0.00.0

위의 표 1에서, 비교예과 같이, 피처리물(T)의 설정 표면 전위(실험을 위해 인위적으로 형성한 표면 전위)가 마이너스(-)인 경우, 이온빔 소스(30)를 동작시키지 않으면, 피처리물(T)의 표면 전위는 현재 상태를 장시간 유지하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 챔버(10) 내에 존재할 수 있는 플러스(+) 입자, 즉 양이온들이 마이너스(-) 전위를 갖는 피처리물(T)의 표면으로 이동하여 표면 전위를 중화시키지 못하거나 장시간 소요되는 것으로 해석할 수 있고, 그 원인으로는 양이온과 전자의 질량 차이, 이동도 차이 등에 기인하는 것으로 해석할 수 있다.In Table 1 above, as in the comparative example, when the set surface potential of the object T (surface potential artificially formed for the experiment) is negative (-), if the ion beam source 30 is not operated, the It was found that the surface potential of the treated material T maintained its present state for a long time. This phenomenon is interpreted as positive (+) particles that may exist in the chamber 10, that is, cations, which move to the surface of the object (T) having a negative (-) potential and cannot neutralize the surface potential or take a long time. The cause can be interpreted as being due to the mass difference between the cation and the electron, and the difference in mobility.

그러나, 표 1의 실험예 1,2와 같이, 피처리물(T)의 설정 표면 전위가 마이너스(-)인 경우에, 이온 소스(30)를 동작시켜 피처리물(T)에 플라즈마 양이온을 공급하면, 피처리물(T)의 표면 전위는 빠른 시간 내에 중화되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 이온빔 소스(30)가 공급하는 플라즈마 양이온이 피처리물(T) 표면으로 이동하여 표면의 마이너스(-) 정전하와 빠르게 결합하는 것으로 해석할 수 있다.However, as in Experimental Examples 1 and 2 of Table 1, when the set surface potential of the object T to be treated is negative (-), the ion source 30 is operated to generate plasma positive ions in the object T to be treated. When supplied, it was found that the surface potential of the object T was neutralized within a short period of time. This result can be interpreted as the plasma cations supplied by the ion beam source 30 moving to the surface of the object T to be treated and rapidly combining with negative (-) static charges on the surface.

한편, 표 1의 실험예 3과 같이, 피처리물(T)의 설정 표면 전위가 플러스(+)인 경우에는, 이온빔 소스(30)를 동작시키면 피처리물(T)에 플라즈마 양이온을 계속 공급되면서 피처리물(T)의 표면 전위가 계속 상승할 것으로 예상하였으나, 예상과 달리 피처리물(T)의 표면 전위는 일정 시간이 지나면서 빠르게 제로(0)로 수렴하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 피처리물(T)의 표면 전위가 플러스(+)가 되어 있으면 챔버(10) 내에 존재하는 다수의 마이너스(-) 입자, 즉 예를 들어 전자가 피처리물(T)의 표면으로 빠르게 이동하여 표면 정전하를 중화시키는 것으로 해석할 수 있다. 이러한 현상은, 위에서 설명한 피처리물(T)의 설정 표면 전위가 마이너스(-)인 경우와 대비되는 것으로, 이 결과로부터 피처리물(T)의 표면 전위에 관계없이, 이온빔 소스(30)를 계속 동작시켜 피처리물(T)의 표면으로 플라즈마 양이온을 계속 공급하여도 무방함을 확인할 수 있다. 나아가, 이러한 결과는 이온빔 소스(30)를 이용하여 피처리물(T)의 표면 전위를 중화시킬 때 피처리물(T)의 전처리 공정, 예를 들어 세정, 표면 개질 등도 함께 수행할 수 있음을 도출할 수 있다.On the other hand, as in Experimental Example 3 of Table 1, when the set surface potential of the object T to be treated is positive (+), when the ion beam source 30 is operated, positive plasma cations are continuously supplied to the object T to be treated. While it was expected that the surface potential of the object to be treated (T) would continue to rise, it was found that, contrary to expectations, the surface potential of the object (T) quickly converged to zero (0) over a certain period of time. As a result, when the surface potential of the object T to be treated is positive (+), a large number of negative (-) particles existing in the chamber 10, that is, electrons, for example, reach the surface of the object T. It can be interpreted as moving quickly to neutralize the surface electrostatic charge. This phenomenon is in contrast to the case where the set surface potential of the object T to be treated is negative (-), and from this result, the ion beam source 30 operates regardless of the surface potential of the object T to be treated. It can be confirmed that it is okay to continuously supply plasma positive ions to the surface of the object to be treated (T) by continuously operating. Furthermore, these results indicate that when the surface potential of the object T is neutralized using the ion beam source 30, pretreatment processes of the object T, such as cleaning and surface modification, can also be performed together. can be derived.

도 2는 본 발명에 따른 양전하 방출 이온빔 조사 장치의 제2 실시예를 도시하는 구성도이다. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of a positive charge emission ion beam irradiation device according to the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 양전하 방출 이온빔 조사 장치는 전하량 측정부(60)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the positive charge emission ion beam irradiation device of the second embodiment may include a charge measurement unit 60 .

전하량 측정부(60)는 피처리물(T)의 표면 전하를 측정하여 제어부(50)로 전송할 수 있다.The charge measurement unit 60 may measure the surface charge of the object T and transmit the measured charge to the control unit 50 .

전하량 측정부(60)는 예를 들어 탐침부, 전압 산출부 등을 구비하여 접촉부에서 피처리물(T) 표면의 변위 전류를 직접 측정하거나, 또는 안테나, 계측부, 연산부 등을 구비하여 피처리물(T)에서 반사되는 반사 주파수로부터 피처리물(T) 표면 전하를 간접 측정하는 등의 방법을 사용할 수 있다.For example, the charge measurement unit 60 includes a probe unit, a voltage calculator, etc. to directly measure the displacement current on the surface of the target object T at the contact unit, or an antenna, measurement unit, calculation unit, etc. to measure the displacement current of the target object. A method such as indirectly measuring the surface charge of the object (T) from the reflection frequency reflected from (T) may be used.

제어부(50)는, 전하량 측정부(60)로부터 수신하는 측정 전하량이 마이너스(-)이면, 이온빔 소스(30)를 동작시킬 수 있다. 다만, 제어부(50)는, 위의 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 피처리물(T)의 표면 측정 전하량이 플러스(+)인 경우에도 이온빔 소스(30)를 계속 동작시켜도 무방하다.The control unit 50 may operate the ion beam source 30 when the measured charge amount received from the charge measurement unit 60 is negative (-). However, as described in the first embodiment above, the controller 50 may continue to operate the ion beam source 30 even when the amount of charge measured on the surface of the object T is positive.

제2 실시예의 나머지 구성요소는 제1 실시예의 대응 구성요소와 동일하므로, 제2 실시예의 나머지 구성요소에 대한 상세 설명은 제1 실시예의 관련 설명으로 갈음한다.Since the remaining components of the second embodiment are the same as the corresponding components of the first embodiment, the detailed description of the remaining components of the second embodiment is replaced with the related description of the first embodiment.

도 3은 본 발명에 따른 양전하 방출 이온빔 조사 장치의 제3 실시예를 도시하는 구성도이다.3 is a configuration diagram showing a third embodiment of a positive charge emission ion beam irradiation device according to the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 제3 실시예의 양전하 방출 이온빔 조사 장치는 제1 실시예 또는 제2 실시예에서 처리부(70)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the positive charge emission ion beam irradiation device of the third embodiment may further include a processing unit 70 in the first or second embodiment.

처리부(70)는 피처리물(T)에 식각, 증착 등의 반응 공정을 수행하는 것으로, 예를 들어 스퍼터 등일 수 있다.The processing unit 70 performs a reaction process such as etching and deposition on the object T to be processed, and may be, for example, sputtering.

스퍼터는 챔버(10) 내에 구비되어 증착 물질을 피처리물(T)에 공급할 수 있다. 스퍼터링 공정은, 챔버(10) 내에 아르곤(Ar) 가스 등과 같은 비반응(불활성) 가스를 주입한 상태에서, 스퍼터의 캐소드(Cathode) 측에 재료 물질인 타겟을 배치하고, 애노드(Anode) 측인 캐리어(20)를 접지할 수 있다. 캐소드에 마이너스(-) 고전압을 인가하면, 아르곤이 이온화되어 플라즈마 상태가 되고, 이온화된 아르곤 입자(Ar+)는 전압차에 의해 가속되어 캐소드 측의 타겟에 충돌한다. 이때, 타겟 물질이 튀어나와 캐리어(20) 쪽으로 이동하여 피처리물(T)에 쌓이고, 그 결과 피처리물(T)에 박막을 형성할 수 있다. 피처리물(T)로 이동하는 타겟 물질은 개별 입자로 보면 전하를 띄지 않는 것도 있지만, 전체적으로는 음전하를 띌 수 있고, 그 결과 스퍼터링 공정이 진행 중이거나 완료되면, 피처리물(T) 표면은 마이너스(-)로 대전될 수 있다.A sputter may be provided in the chamber 10 to supply a deposition material to the object T to be processed. In the sputtering process, in a state in which a non-reactive (inert) gas such as argon (Ar) gas is injected into the chamber 10, a target, which is a material material, is placed on the cathode side of the sputter, and a carrier on the anode side. (20) can be grounded. When a negative (-) high voltage is applied to the cathode, argon is ionized to become a plasma state, and the ionized argon particles (Ar+) are accelerated by the voltage difference and collide with the target on the cathode side. At this time, the target material protrudes and moves toward the carrier 20 and accumulates on the target material T, and as a result, a thin film can be formed on the target material T. The target material moving to the object T may not be charged as an individual particle, but may be negatively charged as a whole, and as a result, when the sputtering process is in progress or completed, the surface of the object T is It can be charged with a negative (-).

제어부(50)는, 스퍼터가 동작할 때, 이온빔 소스(30)를 동작시켜, 스퍼터의 증착 공정으로 발생할 수 있는 피처리물(T)의 마이너스(-) 대전을 중화시킬 수 있다.The control unit 50 may operate the ion beam source 30 when the sputtering operation is performed to neutralize the negative (-) charge of the target object T that may occur in the sputtering deposition process.

또한, 제어부(50)는 스퍼터의 증착 공정 전에, 이온빔 소스(30)를 동작시켜 피처리물(T)에 대해 세정, 식각, 표면 개질 등의 전처리 공정을 수행하게 할 수도 있다.In addition, the controller 50 may operate the ion beam source 30 to perform a pretreatment process such as cleaning, etching, and surface modification on the object T before the sputter deposition process.

나아가, 제어부(50)는, 제3 실시예가 전하량 측정부(60)를 포함하는 경우에는, 전하량 측정부(60)로부터 수신하는 측정 전하량이 마이너스(-)인 경우에만 선택적으로 이온빔 소스(30)를 동작시키거나, 측정 전하량이 마이너스(-)인지 여부에 관계없이 계속하여 이온빔 소스(30)를 동작시킬 수 있다. Furthermore, when the third embodiment includes the charge measurement unit 60, the control unit 50 selectively measures the ion beam source 30 only when the measured charge received from the charge measurement unit 60 is negative (-). , or the ion beam source 30 may be continuously operated regardless of whether or not the measured charge amount is negative (-).

제3 실시예의 나머지 구성요소는 제1,2 실시예의 대응 구성요소와 동일하므로, 나머지 구성요소에 대한 상세 설명은 제1,2 실시예의 관련 설명으로 갈음한다.Since the remaining components of the third embodiment are the same as the corresponding components of the first and second embodiments, the detailed description of the remaining components is replaced with the related description of the first and second embodiments.

이상, 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였는데, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 위 실시예에 기초하여 본 발명의 기술사상을 다양하게 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 본발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.In the above, the present invention has been described based on various examples, which are intended to illustrate the present invention. A person skilled in the art will be able to variously modify or modify the technical idea of the present invention based on the above embodiments. However, since the scope of the present invention is defined by the claims below, such variations or modifications may be construed as being included in the claims below.

10 : 챔버 20 : 캐리어
30 : 애노드 타입 이온빔 소스 40 : 전원부
50 : 제어부 60: 전하량 측정부
70 : 처리부10: chamber 20: carrier
30: anode type ion beam source 40: power supply
50: control unit 60: charge measurement unit
70: processing unit

Claims (7)

챔버;
상기 챔버 내에서 적어도 표면에 절연체가 구비된 피처리물을 지지하는 캐리어;
상기 챔버 내에서 내부 가스 또는 외부 가스로부터 플라즈마 양이온을 생성하여 상기 피처리물로 공급하는 이온빔 소스를 포함하는, 양전하 방출 이온빔 조사 장치.chamber;
a carrier supporting an object to be processed having an insulator on at least a surface thereof in the chamber;
and an ion beam source generating plasma positive ions from internal gas or external gas within the chamber and supplying them to the object to be treated. 제1항에 있어서, 상기 내부 가스는
상기 챔버를 진공으로 유지하는 상태에서 미량 존재하는 잔존 가스, 상기 챔버로 공급되어 상기 피처리물을 처리하는 반응 가스, 그리고 상기 챔버로 공급되어 상기 챔버 내부를 특정 상태로 유지하는 비반응 가스 중 적어도 하나인, 양전하 방출 이온빔 조사 장치.The method of claim 1, wherein the internal gas is
At least one of a residual gas present in a trace amount while maintaining the chamber in a vacuum, a reactive gas supplied to the chamber to treat the object to be processed, and a non-reactive gas supplied to the chamber to maintain the inside of the chamber in a specific state. One, a positive charge emission ion beam irradiation device. 제2항에 있어서, 상기 잔존 가스, 반응 가스, 비반응 가스 중 적어도 하나는
불활성 가스인, 양전하 방출 이온빔 조사 장치.The method of claim 2, wherein at least one of the remaining gas, reactive gas, and non-reactive gas
An inert gas, positive charge emission ion beam irradiation device. 제1항에 있어서, 상기 외부 가스는
외부에서 상기 이온빔 소스로 공급되는 비반응 가스인, 양전하 방출 이온빔 조사 장치. The method of claim 1, wherein the external gas
A positive charge emission ion beam irradiation device, which is a non-reactive gas supplied to the ion beam source from the outside. 제4항에 있어서, 상기 비반응 가스는
불활성 가스인, 양전하 방출 이온빔 조사 장치.5. The method of claim 4, wherein the non-reactive gas is
An inert gas, positive charge emission ion beam irradiation device. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피처리물의 표면 전하량을 측정하는 전하량 측정부;
상기 전하량 측정부로부터 수신하는 표면 전하량이 마이너스인 경우에 상기 이온빔 소스를 동작시키는 제어부를 포함하는, 양전하 방출 이온빔 조사 장치.According to any one of claims 1 to 5,
a charge amount measurement unit for measuring a surface charge amount of the object to be treated;
and a controller for operating the ion beam source when the amount of surface charge received from the charge measurement unit is negative. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피처리물을 처리하는 동안에 상기 이온빔 소스를 계속 동작시키는 제어부를 포함하는, 양전하 방출 이온빔 조사 장치.According to any one of claims 1 to 5,
and a control unit for continuously operating the ion beam source while processing the object to be treated.
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KR20060055681A (en) * 2004-11-18 2006-05-24 삼성전자주식회사 Ion beam assisted sputtering deposition apparatus
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