KR20230140357A

KR20230140357A - A linear TCP plasma source, a charged particle beam source using the linear TCP plasma source and a grid for the charged particle beam source

Info

Publication number: KR20230140357A
Application number: KR1020230014668A
Authority: KR
Inventors: 김용환
Original assignee: 주식회사 인포비온
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2023-02-03
Publication date: 2023-10-06

Abstract

본 발명은 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스, 이를 이용한 대형 리니어 하전 입자빔 소스 및 대형 리니어 하전입자빔 소스용 그리드에 관한 것이다. 상기 대형 리니어 하전입자빔 소스는, 플라즈마 진공 챔버의 내부에 적어도 둘 이상의 단위 TCP 플라즈마 소스들이 탑재되어 이루어진 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스; 상기 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스의 전단에 배치되어 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스로부터 생성된 플라즈마를 가두어 놓도록 구성된 빔 바디; 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 바디의 출구에 배치되어, 상기 빔 바디 내부의 플라즈마로부터 하전 입자들을 추출하는 빔 그리드; 및 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 그리드로부터 일정 거리 이격되어 배치되어 빔 그리드로부터 추출된 하전 입자들을 가속시키는 가속 그리드;를 구비한다. 빔 그리드 및 가속 그리드, 그리고 감속 그리드는 복수 개의 단위 그리드 모듈들이 순차적으로 연결되어 이루어지며, 단위 그리드 모듈들의 측면 연결 구조는 계단형, 경사형, 경사-계단 혼합형 중 하나로 이루어진다. 이러한 구조에 의하여, 대면적에 대하여 하전 입자빔을 전체적으로 균일하게 조사할 수 있게 된다. The present invention relates to a large linear TCP plasma source, a large linear charged particle beam source using the same, and a grid for a large linear charged particle beam source. The large linear charged particle beam source includes: a large linear TCP plasma source in which at least two unit TCP plasma sources are mounted inside a plasma vacuum chamber; a beam body disposed in front of the large linear TCP plasma source and configured to confine the plasma generated from the large linear TCP plasma source; A beam grid having a plurality of grid holes and disposed at the exit of the beam body to extract charged particles from the plasma inside the beam body; and an acceleration grid having a plurality of grid holes and disposed at a predetermined distance from the beam grid to accelerate charged particles extracted from the beam grid. The beam grid, acceleration grid, and deceleration grid are formed by sequentially connecting a plurality of unit grid modules, and the lateral connection structure of the unit grid modules is one of a stepped type, an inclined type, and an inclined-staircase mixed type. This structure makes it possible to uniformly irradiate a charged particle beam over a large area.

Description

대형 리니어 플라즈마 소스, 이를 이용한 대형 리니어 하전입자빔 소스 및 대형 리니어 하전입자빔 소스용 그리드{A linear TCP plasma source, a charged particle beam source using the linear TCP plasma source and a grid for the charged particle beam source}Large linear plasma source, large linear charged particle beam source using the same, and grid for the large linear charged particle beam source {A linear TCP plasma source, a charged particle beam source using the linear TCP plasma source and a grid for the charged particle beam source}

본 발명은 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스를 이용한 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스를 플라즈마 진공 챔버의 내부에 장착하고, 복수 개의 단위 그리드 모듈들을 연결하여 구성된 그리드를 이용하여 구성된 대형 리니어 하전 입자빔 소스, 상기 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드, 및 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스에 관한 것이다. The present invention relates to a large linear charged particle beam source using a large linear TCP plasma source, and more specifically, to a grid constructed by mounting a plurality of unit TCP plasma sources inside a plasma vacuum chamber and connecting a plurality of unit grid modules. It relates to a large linear charged particle beam source constructed using, a grid for the large linear charged particle beam source, and a large linear TCP plasma source.

플라즈마(Plasma)란 전기적인 방전으로 인해 생기는 전하를 띈 양이온 및 전자들의 집단으로, 짝짓지 않은 들뜬 에너지 준위의 전자를 갖는 원자단인 라디칼을 포함한다. 플라즈마 내부에는 활발하게 움직이는 전자, 이온 및 라디칼(radical)이 존재하므로 다른 물질을 여기 또는 전리시키는 화학적 반응을 일으킬 수 있다. 또한, 플라즈마 외부에 전계를 걸어줌으로써, 플라즈마 내부의 전자 및 이온의 운동 속도를 조절하여 다른 물질과 충돌을 유발하는 물리적 반응을 일으킬 수 있다. 상기 플라즈마에 의한 화학적 반응 및 물리적 반응은 물질을 증착하는 공정에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 물질을 식각하는 공정에도 적용할 수도 있다.Plasma is a group of charged positive ions and electrons generated by electrical discharge and includes radicals, which are atomic groups with unpaired electrons at excited energy levels. Since actively moving electrons, ions, and radicals exist inside the plasma, they can cause chemical reactions that excite or ionize other substances. Additionally, by applying an electric field to the outside of the plasma, the speed of movement of electrons and ions inside the plasma can be adjusted to cause a physical reaction that causes collision with other materials. The chemical reaction and physical reaction caused by the plasma can be applied not only to the process of depositing a material, but also to the process of etching the material.

일반적으로 플라즈마를 이용한 처리장치로는 박막 증착을 위한 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vaper Deposition) 장치, 증착된 박막을 식각하여 패터닝하는 식각장치, 스퍼터(Sputter), 애싱(Ashing) 장치, 이온빔 소스, 전자빔 소스 등이 있다. 또한, 이러한 플라즈마 발생장치는 RF 전력의 인가 방식에 따라 용량결합형(Capacitively Coupled Plasma; 이하, CCP) 장치와, 유도결합형(Inductively Coupled Plasma; ICP) 장치로 구분된다.In general, processing devices using plasma include a PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vaper Deposition) device for thin film deposition, an etching device for etching and patterning the deposited thin film, a sputter, an ashing device, an ion beam source, and an electron beam source. etc. In addition, these plasma generators are divided into capacitively coupled plasma (CCP) devices and inductively coupled plasma (ICP) devices depending on the method of applying RF power.

상기 용량 결합형 장치는 서로 대향되는 평행형판 전극 사이에 수직으로 형성되는 RF 전력을 인가하여 전극 사이에 수직으로 형성되는 RF 전기장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방식이다. 한편, 상기 유도 결합형 장치는 진공으로 유지 가능한 플라즈마 처리를 실시하기 위하여 플라즈마 챔버의 외부에 고주파 안테나가 설치되고, 상기 고주파 안테나와 플라즈마 처리실 사이의 벽(window)은 유전체로 구성된다. 상기 고주파 안테나는 고주파 전력이 공급되어 플라즈마 챔버 내부에 유도전기장이 형성되고, 상기 유도 전기장에 의해 상기 플라즈마 챔버에 도입된 처리 가스가 플라즈마화 되어 기판의 플라즈마 처리가 실시되는 방식이다. 상기 유도 결합형은 상기 고주파 안테나의 모양과 외부자기장에 따라 ICP(Inductively Coupled Plasma), TCP(Transfer Coupled Plasma), 헬리칼 플라즈마(Helical Plasma), 헬리콘 플라즈마(Helicon Plasma), ECR plasma 등으로 구분된다.The capacitively coupled device applies RF power formed vertically between opposing parallel plate electrodes to generate plasma using the RF electric field formed vertically between the electrodes. Meanwhile, in the inductively coupled device, a high-frequency antenna is installed outside the plasma chamber to perform plasma processing that can be maintained in a vacuum, and the wall (window) between the high-frequency antenna and the plasma processing chamber is made of a dielectric. The high-frequency antenna supplies high-frequency power to form an induced electric field inside the plasma chamber, and the induced electric field converts the processing gas introduced into the plasma chamber into plasma to perform plasma processing of the substrate. The inductively coupled type is classified into ICP (Inductively Coupled Plasma), TCP (Transfer Coupled Plasma), Helical Plasma, Helicon Plasma, ECR plasma, etc. depending on the shape of the high-frequency antenna and external magnetic field. do.

통상 ICP(Inductively Coupled Plasma) 플라즈마는 유전체 물질로 이루어진 튜브형 플라즈마 챔버에 가스를 흘려주고 튜브형 플라즈마 챔버 외부를 따라 회전하여 감기는 안테나에 RF 전원을 흘려줌으로써 발생된다. 한편, TCP(Transfer Coupled Plasma) 플라즈마는 평판형 유전체 물질로 이루어진 플라즈마 윈도우 뒤쪽에 평판으로 회전하는 형태의 또아리형 안테나를 위치시키고 그 안테나에 RF 전원을 인가시킴으로써 발생된다. TCP 플라즈마 소스도 역시 빠른 주파수의 RF 전원에 의한 유도에 의해서 플라즈마가 발생하므로 원리적으로 ICP 플라즈마라 할 수 있다. 한편, ICP 플라즈마 소스가 일반적으로 튜브형의 챔버 외부로 회전하는 안테나를 가진다. 하지만, 일반적인 튜브형 챔버와는 달리, 평판형 window와 평판형 안테나를 갖는 ICP 플라즈마 소스를 별도로 TCP 플라즈마 소스라 부르고 있다. Typically, ICP (Inductively Coupled Plasma) plasma is generated by flowing gas into a tubular plasma chamber made of dielectric material and passing RF power to an antenna that rotates along the outside of the tubular plasma chamber. Meanwhile, TCP (Transfer Coupled Plasma) plasma is generated by placing a circular, rotating antenna behind a plasma window made of a flat dielectric material and applying RF power to the antenna. The TCP plasma source also generates plasma by induction by a high-frequency RF power source, so in principle it can be called an ICP plasma. Meanwhile, an ICP plasma source typically has an antenna that rotates outside a tubular chamber. However, unlike a typical tubular chamber, an ICP plasma source with a flat window and a flat antenna is separately called a TCP plasma source.

전술한 TCP플라즈마 소스는, 플라즈마 소스 중에서 상대적으로 많은 부피를 차지하지 않으면서 튜브형 챔버에서 발생되는 파손의 문제가 없으므로 설치 및 다루기가 용이하고, 또한 상대적으로 균일한 플라즈마를 만들기가 용이하다. 따라서 플라즈마 소스를 리니어 타입의 평판형 대형으로 만들기 위해서는 TCP 소스를 사용하는 것이 용이하다.The TCP plasma source described above is easy to install and handle because it does not occupy a relatively large volume among plasma sources and does not have the problem of damage occurring in the tubular chamber, and it is also easy to create a relatively uniform plasma. Therefore, it is easy to use a TCP source to make the plasma source into a large linear type flat type.

한편, 시장에 제공되는 재료의 한계, 가공의 한계, 단일의 대형 안테나를 사용하여 균일한 플라즈마를 만들 수 있는 물리적 한계 등으로 인하여, 단일의 플라즈마 소스를 사용하여 무한히 큰 대형 사이즈를 갖는 플라즈마 소스 및 하전 입자빔 소스를 제작하는 것은 현실적으로 매우 어렵다. 따라서, 플라즈마 소스와 하전 입자빔 소스의 대형화를 위해서는 제한된 사이즈의 기본 단위 플라즈마 모듈을 만들고 이를 직렬 및 병렬 방식으로 연결해 가는 방식을 취하여 대형화하여야 한다. Meanwhile, due to limitations in materials available on the market, limitations in processing, and physical limitations in creating uniform plasma using a single large antenna, a plasma source having an infinitely large size and Manufacturing a charged particle beam source is realistically very difficult. Therefore, in order to enlarge the plasma source and the charged particle beam source, it is necessary to create a basic unit plasma module of limited size and connect it in series and parallel to enlarge it.

도 1은 종래의 특허 기술에 따른 ICP(Inductively Coupled Plasma) 소스를 도시한 단면도이다. 도 1의 특허는 본 특허 출원인의 특허로서, 한국등록특허 제 10-2045058호이다. 도 1에 도시된 종래의 리니어 ICP 소스(1)는 TCP 소스로서, 세라믹 재질의 상판(1202)과 하판(1204)이 서로 합착되어 구성되어, 플라즈마 챔버의 개구부에 탑재되는 세라믹판(120), 플라즈마 챔버의 내부를 향하도록 배치된 세라믹 판의 일면에 탑재된 전극 안테나(122), 세라믹 판의 상판과 하판의 서로 맞닿는 면들 중 하나에 형성되어 냉각수가 흐를 수 있도록 구성된 냉각수 관(124)을 구비한다. Figure 1 is a cross-sectional view showing an ICP (Inductively Coupled Plasma) source according to a conventional patented technology. The patent in Figure 1 is the patent of the applicant for this patent and is Korean Patent No. 10-2045058. The conventional linear ICP source 1 shown in FIG. 1 is a TCP source, and is composed of an upper plate 1202 and a lower plate 1204 made of ceramic materials bonded together, and includes a ceramic plate 120 mounted in the opening of the plasma chamber, It is provided with an electrode antenna 122 mounted on one side of a ceramic plate arranged to face the inside of the plasma chamber, and a coolant pipe 124 formed on one of the surfaces that contact each other between the upper and lower plates of the ceramic plate and configured to allow coolant to flow. do.

도 1에 도시된 바와 같은 TCP 소스를 선형 사이즈로 길게 제작함으로써, 대형 사이즈의 리니어 플라즈마 소스를 만들 수 있다. 그러나, 이를 대형화하기 위하여 안테나의 길이를 마냥 늘이는 경우, 선형으로 길게 늘어난 안테나로 인하여 선형으로 이루어진 중간 영역에서의 유도되는 플라즈마 소스의 파워는 물리적으로 일정한 유도 한계를 가지게 되고, 이로 인해 종국적으로 가해줄 수 있는 파워도 일정한 한계를 가질 수 밖에 없게 된다. 이러한 한계로 인하여, 종래의 ICP 소스 또는 TCP 소스를 선형적으로 연장하여 대형화시키는 경우, 최대 60cm ~ 1m 이하의 길이로 제한될 수 밖에 없다. By manufacturing the TCP source as shown in FIG. 1 in a long linear size, a large-sized linear plasma source can be made. However, if the length of the antenna is increased in order to enlarge it, the power of the plasma source induced in the linear middle area due to the linearly elongated antenna has a certain physical induction limit, which ultimately causes The power that can be achieved inevitably has certain limits. Due to these limitations, when the conventional ICP source or TCP source is linearly extended to enlarge, it is inevitably limited to a maximum length of 60 cm to 1 m or less.

또한, 종래의 리니어 TCP 소스는, 소스의 양쪽 끝에서 안테나가 곡률을 이루고 휘어진 영역에서의 플라즈마 밀도와 중간 영역에서 선형으로 이어지고 있는 안테나에 의해 이루어지는 영역에서의 플라즈마 밀도가 서로 다르다. 이로 인하여 전체적으로 긴 길이 방향에 대하여 플라즈마를 균일하게 만들 수가 없다. 이로 인하여, 전술한 종래의 리니어 TCP 소스는 유한한 사이즈로 제작될 수 밖에 없는 한계를 가지게 된다. Additionally, in the conventional linear TCP source, the plasma density in the area where the antennas are curved at both ends of the source is different from the plasma density in the area where the antennas are linearly connected in the middle area. Because of this, it is impossible to make plasma uniform across the entire long length direction. Because of this, the above-mentioned conventional linear TCP source has the limitation of being manufactured in a finite size.

도 2는 종래의 기술에 따른 플랜지 외부 장착형 TCP 리니어 소스에 대한 다중 배열 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 플랜지 외부 장착형 TCP 리니어 소스(2)는 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들(28)을 플라즈마 진공 챔버(20)의 상부 표면에 고정 장착시킴으로써, 대형의 플라즈마 소스를 제공하게 된다. Figure 2 is a multi-array schematic diagram of a flange externally mounted TCP linear source according to the prior art. As shown in FIG. 2, the flange externally mounted TCP linear source 2 provides a large plasma source by fixedly mounting a plurality of unit TCP plasma sources 28 on the upper surface of the plasma vacuum chamber 20. do.

전술한 종래의 플랜지 외부 장착형 TCP 리니어 소스(2)는, 상부 표면에 복수 개의 개구부들이 형성된 플라즈마 진공 챔버(20)를 구비하고, 단위 TCP 플라즈마 소스들(28)이 상기 플라즈마 진공 챔버(20)의 상부 표면의 개구부에 삽입된다. 상기 단위 TCP 플라즈마 소스(28)는 본체(24)의 상부 표면에 플라즈마 소스 플랜지(26)가 장착된다. 상기 플라즈마 진공 챔버의 개구부는 상기 단위 TCP 플라즈마 소스의 본체(24)가 삽입될 수 있는 크기로 이루어지고, 상기 플라즈마 소스 플랜지(26)는 상기 플라즈마 진공 챔버의 개구부보다 크게 형성되어, 상기 단위 TCP 플라즈마 소스의 본체는 개구부에 삽입되어 플라즈마 진공 챔버의 내부에 배치되고, 상기 플라즈마 소스 플랜지는 플라즈마 진공 챔버의 개구부 주변의 외벽에 걸쳐지게 구성된다. The conventional flange externally mounted TCP linear source 2 described above includes a plasma vacuum chamber 20 with a plurality of openings formed on the upper surface, and unit TCP plasma sources 28 are connected to the plasma vacuum chamber 20. It is inserted into an opening in the upper surface. The unit TCP plasma source 28 is equipped with a plasma source flange 26 on the upper surface of the main body 24. The opening of the plasma vacuum chamber is sized so that the main body 24 of the unit TCP plasma source can be inserted, and the plasma source flange 26 is formed to be larger than the opening of the plasma vacuum chamber, so that the unit TCP plasma source 24 can be inserted. The main body of the source is inserted into the opening and disposed inside the plasma vacuum chamber, and the plasma source flange is configured to span the outer wall around the opening of the plasma vacuum chamber.

이때, 플라즈마 진공 챔버의 내부를 진공 상태를 유지하기 위하여, 플라즈마 소스 플랜지와 플라즈마 진공 챔버의 외벽의 사이에 오링(O-ring)(202)을 장착한다. At this time, in order to maintain a vacuum state inside the plasma vacuum chamber, an O-ring 202 is installed between the plasma source flange and the outer wall of the plasma vacuum chamber.

한편, 오링(O-ring)(202)이 장착된 플라즈마 진공 챔버의 영역들(204)로 인하여, 단위 TCP 플라즈마 소스들의 연결 부위에 플라즈마 단절이 발생하게 된다. 그러나, TCP 플라즈마 소스의 대형화를 위해서는, TCP 소스를 일정한 길이를 갖는 단위 모듈로 만들고, 이들을 직렬 혹은 병렬로 연결해 가는 방식을 취할 수 밖에 없게 된다. Meanwhile, due to the areas 204 of the plasma vacuum chamber equipped with the O-ring 202, plasma disconnection occurs at the connection portion of the unit TCP plasma sources. However, in order to enlarge the TCP plasma source, there is no choice but to make the TCP source into unit modules with a certain length and connect them in series or parallel.

하지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 TCP 플라즈마 소스들을 다중 배열하는 경우 이들을 직렬로 연결하기 위하여 단위 모듈들의 사이에 반드시 설치되어야 하는 오링(202) 및 오링을 받쳐주는 플라즈마 진공 챔버 영역(204)으로 인하여, 플라즈마의 연속적인 연결이 이루어지지 않게 되고, 그 결과 플라즈마 밀도가 불균일해지는 문제가 발생한다.However, as shown in FIG. 2, when multiple unit TCP plasma sources are arranged, an O-ring 202 that must be installed between the unit modules to connect them in series and a plasma vacuum chamber area 204 that supports the O-ring As a result, continuous connection of plasma is not achieved, and as a result, a problem occurs in which plasma density becomes non-uniform.

한국등록특허공보 제 10-2045058호Korean Patent Publication No. 10-2045058 한국등록특허공보 제 10-2045059 호Korean Patent Publication No. 10-2045059

전술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 단위 TCP 플라즈마 소스들의 연결 위치와 연결 구조를 개선하여 플라즈마 영역이 전체적으로 균일하게 형성되도록 구성된 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스를 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention to solve the above-mentioned problems is to provide a large linear TCP plasma source configured to form a uniform plasma area overall by improving the connection position and connection structure of unit TCP plasma sources.

본 발명의 다른 목적은 전술한 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스를 이용하여, 전체적으로 균일하게 하전 입자빔을 출력할 수 있도록 구성된 대형 리니어 하전 입자빔 소스를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a large linear charged particle beam source configured to output a charged particle beam uniformly overall using the large linear TCP plasma source described above.

본 발명의 또 다른 목적은 복수 개의 단위 그리드 모듈들의 연결 구조를 개선하여, 빔 플럭스를 전체적으로 균일하게 제공할 수 있도록 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a grid for a large linear charged particle beam source that can provide uniform beam flux overall by improving the connection structure of a plurality of unit grid modules.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는, 플라즈마 진공 챔버의 내부에 적어도 둘 이상의 단위 TCP 플라즈마 소스들이 탑재되어 이루어진 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스; 상기 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스의 전단에 배치되어 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스로부터 생성된 플라즈마를 가두어 놓도록 구성된 빔 바디; 및 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 바디의 출구에 배치되어, 상기 빔 바디 내부의 플라즈마로부터 하전 입자들을 추출하도록 구성된 그리드부 ;를 구비한다. A large linear charged particle beam source according to the first aspect of the present invention for achieving the above-described technical problem includes: a large linear TCP plasma source in which at least two unit TCP plasma sources are mounted inside a plasma vacuum chamber; a beam body disposed in front of the large linear TCP plasma source and configured to confine the plasma generated from the large linear TCP plasma source; and a grid unit having a plurality of grid holes and disposed at the exit of the beam body, configured to extract charged particles from the plasma inside the beam body.

전술한 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 상기 그리드부는, 빔 그리드와 가속 그리드를 포함하는 이중 그리드 구조로 이루어지거나, 빔 그리드, 가속 그리드, 감속 그리드를 포함하는 삼중 그리드 구조로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 빔 그리드(Beam Grid)는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 바디의 출구쪽 가속 그리드 전단에 배치되어, 상기 빔 바디 내부의 플라즈마를 가두어 두고 풀라즈마의 하전 입자들에 에너지를 부여하도록 구성되며, 상기 가속 그리드(Accel Grid)는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 그리드로부터 일정 거리 이격되어 배치되어 빔 그리드로부터 하전 입자들을 추출 가속시키도록 구성되며, 상기 감속 그리드(Decel Grid)는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 바디의 출구에 배치되어 상기 가속 그리드로부터 일정 거리 이격되어 배치되어 가속 그리드로부터 추출 가속된 하전 입자들을 감속시키도록 구성된 것이 바람직하다. In the large linear charged particle beam source according to the first feature described above, the grid unit has a double grid structure including a beam grid and an acceleration grid, or a triple grid structure including a beam grid, an acceleration grid, and a deceleration grid. Characterized in that, the beam grid is provided with a plurality of grid holes and is disposed at the front of the acceleration grid on the exit side of the beam body to confine the plasma inside the beam body and to charged particles of the fullasma. It is configured to provide energy, and the acceleration grid (Accel Grid) has a plurality of grid holes and is arranged at a certain distance from the beam grid to extract and accelerate charged particles from the beam grid. The acceleration grid (Decel Grid) is configured to extract and accelerate charged particles from the beam grid. Grid) is preferably provided with a plurality of grid holes and disposed at the exit of the beam body to be spaced a certain distance away from the acceleration grid and configured to decelerate charged particles extracted and accelerated from the acceleration grid.

전술한 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 상기 빔 그리드 및 가속 그리드는, 그리드 홀들을 구비한 복수 개의 단위 그리드 모듈들이 연결되어 구성되고, 상기 복수 개의 단위 그리드 모듈들은, 서로 인접한 빔 그리드, 가속 그리드 및 감속 그리드 모듈들의 측면 연결 형태에 따라, 수직형 연결 구조, 경사형 연결 구조, 계단형 연결 구조 및 경사-계단 혼합형 연결 구조 중 하나로 연결되어 이루어진 것이 바람직하다. In the large linear charged particle beam source according to the first feature described above, the beam grid and the acceleration grid are configured by connecting a plurality of unit grid modules having grid holes, and the plurality of unit grid modules are adjacent to each other. Depending on the lateral connection form of the beam grid, acceleration grid, and deceleration grid modules, it is preferable that they are connected in one of a vertical connection structure, an inclined connection structure, a stepped connection structure, and an inclined-staircase hybrid connection structure.

전술한 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 상기 빔 그리드 및 가속 그리드는 그리드 홀들을 구비한 복수 개의 단위 그리드 모듈들이 연결되어 구성되고, 상기 복수 개의 단위 그리드 모듈들은, 서로 인접한 단위 그리드 모듈들의 연결면의 형태가 경사 부분과 수평 부분이 교대로 배치된 경사-계단 혼합형 연결 구조로 연결되어 이루어지고, 수평 부분이 경사 부분보다 더 길게 형성된 것이 더욱 바람직하다. In the large linear charged particle beam source according to the first feature described above, the beam grid and the acceleration grid are composed of a plurality of unit grid modules having grid holes connected, and the plurality of unit grid modules are units adjacent to each other. It is more preferable that the shape of the connection surface of the grid modules is connected in a slope-staircase hybrid connection structure in which inclined and horizontal parts are alternately arranged, and the horizontal part is formed longer than the inclined part.

전술한 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 상기 빔 그리드 및 가속 그리드의 그리드 홀들은 정육각형 구조(Hexagonal Structure)를 이루도록 배치되며, 빔 그리드 및 가속 그리드의 수평 방향에 대하여 인접한 그리드 홀들이 30도 또는 60도의 각도를 갖도록 배치되는 것이 바람직하다. In the large linear charged particle beam source according to the first feature described above, the grid holes of the beam grid and the acceleration grid are arranged to form a regular hexagonal structure, and the grid holes adjacent to the horizontal direction of the beam grid and the acceleration grid It is preferable that they are arranged to have an angle of 30 degrees or 60 degrees.

전술한 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 상기 가속 그리드의 그리드 홀은, 하전 입자의 출구의 크기가 하전 입자의 입구의 크기와 같거나 더 큰 것이 바람직하다. In the large linear charged particle beam source according to the first feature described above, it is preferable that the size of the outlet of the charged particle of the grid hole of the acceleration grid is equal to or larger than the size of the inlet of the charged particle.

전술한 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는, 플라즈마 진공 챔버의 내부 또는 외부의 소정 영역에 배치되어 플라즈마 영역의 자기장을 보충하도록 구성된 자기장 보강 모듈;을 더 구비하며,The large linear charged particle beam source according to the first feature described above further includes a magnetic field reinforcement module disposed in a predetermined area inside or outside the plasma vacuum chamber and configured to supplement the magnetic field of the plasma area,

상기 자기장 보강 모듈은, 상기 단위 TCP 플라즈마 소스들이 연결되는 위치의 진공 챔버의 내부 또는 진공 챔버의 외부에 배치된 자석으로 구성되거나, 상기 단위 TCP 플라즈마 소스들이 연결되는 위치의 진공 챔버의 외부를 감싸는 코일을 이용한 전자석으로 구성된 것이 바람직하다. The magnetic field reinforcement module is composed of a magnet disposed inside or outside the vacuum chamber at the location where the unit TCP plasma sources are connected, or a coil surrounding the outside of the vacuum chamber at the location where the unit TCP plasma sources are connected. It is preferable that it is composed of an electromagnet using.

전술한 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 상기 그리드의 각 단위 그리드 모듈들은, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 상부 또는 하부 영역에 배치된 추가의 그리드 홀들;을 더 구비하여, 상기 추가의 그리드 홀들은 단위 그리드 모듈의 연결 부위에서 소실된 그리드 홀들을 보충하기 위하여 구성된다. In the large linear charged particle beam source according to the first feature described above, each unit grid module of the grid further includes additional grid holes disposed in an upper or lower area of a connection portion of the unit grid modules, Additional grid holes are constructed to make up for grid holes lost at the connection portion of the unit grid module.

전술한 제1 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 상기 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는, 상부 표면에 제1 개구부를 구비하는 플라즈마 진공 챔버; 상기 플라즈마 진공 챔버의 제1 개구부보다 크게 구성되어, 상기 제1 개구부를 포함하는 플라즈마 진공 챔버의 상부 표면에 탑재되며, 단위 TCP 플라즈마 소스들을 장착시키기 위한 복수 개의 제2 개구부들을 구비하는 진공 챔버 플랜지; 및 플라즈마를 생성하도록 구성된 본체 및 상기 본체의 상부에 장착된 소스 플랜지를 구비하는 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들;을 구비하고, 상기 단위 TCP 플라즈마 소스들의 소스 플랜지의 상부에 상기 진공 챔버 플랜지의 제2 개구부가 배치되도록, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 진공 챔버 플랜지의 하부 표면에 고정 장착되어, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 플라즈마 진공 챔버의 내부에 장착된 것이 바람직하다. In the large linear charged particle beam source according to the first feature described above, the large linear TCP plasma source includes: a plasma vacuum chamber having a first opening on an upper surface; A vacuum chamber flange configured to be larger than the first opening of the plasma vacuum chamber, mounted on the upper surface of the plasma vacuum chamber including the first opening, and having a plurality of second openings for mounting unit TCP plasma sources; and a plurality of unit TCP plasma sources having a main body configured to generate plasma and a source flange mounted on top of the main body, wherein a second part of the vacuum chamber flange is provided on top of the source flanges of the unit TCP plasma sources. It is preferable that the unit TCP plasma sources are fixedly mounted on the lower surface of the vacuum chamber flange so that the opening is disposed, so that the unit TCP plasma sources are mounted inside the plasma vacuum chamber.

본 발명의 제2 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드는, 하전 입자의 통과 경로가 될 복수 개의 그리드 홀들을 구비한 복수 개의 단위 그리드 모듈들;을 구비하고, 상기 단위 그리드 모듈들은, 인접한 단위 그리드 모듈들의 측면 연결 형태에 따라, 수직형 연결 구조, 경사형 연결 구조, 계단형 연결 구조 및 경사-계단 혼합형 연결 구조 중 하나로 연결된다. The grid for a large linear charged particle beam source according to the second feature of the present invention includes a plurality of unit grid modules having a plurality of grid holes to be a passage path for charged particles, and the unit grid modules are adjacent to each other. Depending on the lateral connection type of the unit grid modules, they are connected in one of a vertical connection structure, an inclined connection structure, a stepped connection structure, and an inclined-staircase mixed connection structure.

전술한 제2 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 상기 복수 개의 단위 그리드 모듈들은, 인접한 단위 그리드 모듈들의 연결면의 형태가 경사 부분과 수평 부분이 교대로 배치된 경사-계단 혼합형 연결 구조로 연결되어 이루어지고, 수평 부분이 경사 부분보다 더 길게 형성된 것이 바람직하다. In the grid for a large linear charged particle beam source according to the second feature described above, the plurality of unit grid modules have a shape of a connection surface of adjacent unit grid modules of an inclined-staircase hybrid type in which inclined portions and horizontal portions are alternately arranged. It is preferable that the horizontal part is formed to be longer than the inclined part by being connected in a connection structure.

전술한 제2 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 상기 단위 그리드 모듈의 그리드 홀들은 정육각형 구조(Hexagonal Structure)를 이루도록 배치되며, 단위 그리드 모듈의 수평 방향에 대하여 인접한 그리드 홀들이 30도 또는 60도의 각도를 갖도록 배치된 것이 바람직하다. In the grid for a large linear charged particle beam source according to the second feature described above, the grid holes of the unit grid module are arranged to form a regular hexagonal structure, and the grid holes adjacent to the horizontal direction of the unit grid module are 30 It is preferable that it is arranged to have an angle of 60 degrees or 60 degrees.

전술한 제2 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 상기 단위 그리드 모듈들의 그리드 홀은, 하전 입자의 출구의 크기가 하전 입자의 입구의 크기와 같거나 더 큰 것이 바람직하다. In the grid for a large linear charged particle beam source according to the second feature described above, it is preferable that the size of the outlet of the charged particle of the grid holes of the unit grid modules is equal to or larger than the size of the inlet of the charged particle.

전술한 제2 특징에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 상기 단위 그리드 모듈들은, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 상부 또는 하부 영역에 배치된 추가의 그리드 홀들;을 더 구비하여, 상기 추가의 그리드 홀들은 단위 그리드 모듈의 연결 부위에서 소실된 그리드 홀들을 보충하기 위하여 구성된다. In the grid for a large linear charged particle beam source according to the second feature described above, the unit grid modules further include additional grid holes disposed in an upper or lower area of the connection portion of the unit grid modules, The grid holes are constructed to make up for the grid holes lost at the connection portion of the unit grid module.

본 발명의 제3 특징에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는, 상부 표면에 제1 개구부를 구비하는 플라즈마 진공 챔버; 상기 플라즈마 진공 챔버의 제1 개구부보다 크게 구성되어, 상기 제1 개구부를 포함하는 플라즈마 진공 챔버의 상부 표면에 탑재되며, 단위 TCP 플라즈마 소스들을 장착시키기 위한 복수 개의 제2 개구부들을 구비하는 진공 챔버 플랜지; 및 플라즈마를 생성하도록 구성된 본체 및 상기 본체의 상부에 장착된 소스 플랜지를 구비하는 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들;을 구비하고, 상기 단위 TCP 플라즈마 소스들의 소스 플랜지의 상부에 상기 진공 챔버 플랜지의 제2 개구부가 배치되도록, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 진공 챔버 플랜지의 하부 표면에 고정 장착되어, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 플라즈마 진공 챔버의 내부에 장착된다. A large linear TCP plasma source according to a third aspect of the present invention includes a plasma vacuum chamber having a first opening on an upper surface; A vacuum chamber flange configured to be larger than the first opening of the plasma vacuum chamber, mounted on the upper surface of the plasma vacuum chamber including the first opening, and having a plurality of second openings for mounting unit TCP plasma sources; and a plurality of unit TCP plasma sources having a main body configured to generate plasma and a source flange mounted on top of the main body, wherein a second part of the vacuum chamber flange is provided on top of the source flanges of the unit TCP plasma sources. The unit TCP plasma sources are fixedly mounted on the lower surface of the vacuum chamber flange such that the opening is disposed, so that the unit TCP plasma sources are mounted inside the plasma vacuum chamber.

전술한 제3 특징에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스에 있어서, 상기 단위 TCP 플라즈마 소스는, TCP 플라즈마 소스인 것이 바람직하다. In the large linear TCP plasma source according to the third feature described above, the unit TCP plasma source is preferably a TCP plasma source.

전술한 제3 특징에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는, 플라즈마 진공 챔버의 내부 또는 외부의 소정 영역에 배치되어 플라즈마 영역의 자기장을 보충하도록 구성된 자기장 보강 모듈;을 더 구비하고,The large linear TCP plasma source according to the third feature described above further includes a magnetic field reinforcement module disposed in a predetermined area inside or outside the plasma vacuum chamber and configured to supplement the magnetic field of the plasma area,

본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는 단위 TCP 플라즈마 소스들을 서로 연결하고, 단위 그리드 모듈들을 연결하여 배치함으로써, 대형의 하전 입자빔 소스를 쉽게 제작할 수 있게 된다. The large linear charged particle beam source according to the present invention can be easily manufactured by connecting unit TCP plasma sources to each other and connecting and arranging unit grid modules.

또한, 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는 단위 그리드 모듈들의 연결 구조 변경 및 자기장 보강 모듈의 배치, 그리드 홀의 가공 형태의 변경을 통해, 전체적으로 균일한 빔 플럭스를 가짐과 동시에 높은 빔 플럭스를 갖는 하전 입자빔을 제공할 수 있게 된다. In addition, the large linear charged particle beam source according to the present invention has an overall uniform beam flux and a high beam flux by changing the connection structure of the unit grid modules, the arrangement of the magnetic field reinforcement module, and the processing shape of the grid hole. It is possible to provide a charged particle beam.

본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는, 단위 TCP 플라즈마 소스들의 연결 부위에 인접한 플라즈마 진공 챔버의 내부 또는 외부의 영역에 자석 또는 전자석을 설치하여, 플라즈마에 자기장을 가하고 국부적인 플라즈마 밀도를 높인다. 이로써, 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는, 단위 TCP 플라즈마 소스의 연결 부위에서 하전 입자빔 플럭스가 급격하게 감쇄되는 것을 보상하고, 하전 입자빔 플럭스의 전체적인 균일도를 향상시킬 수 있게 된다. The large linear charged particle beam source according to the present invention applies a magnetic field to the plasma and increases the local plasma density by installing a magnet or electromagnet in an area inside or outside the plasma vacuum chamber adjacent to the connection portion of the unit TCP plasma sources. As a result, the large linear charged particle beam source according to the present invention can compensate for the rapid attenuation of the charged particle beam flux at the connection portion of the unit TCP plasma source and improve the overall uniformity of the charged particle beam flux.

본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는, 인접한 단위 그리드 모듈들의 연결 구조를 변경시킴으로써, 단위 그리드 모듈의 연결 부위에서 빔 플럭스가 급격하게 감쇄되는 것을 방지할 수 있게 된다. The large linear charged particle beam source according to the present invention can prevent the beam flux from being rapidly attenuated at the connection portion of the unit grid modules by changing the connection structure of adjacent unit grid modules.

본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 상부 또는 하부 영역에 추가의 그리드 홀을 제공함으로써, 그리드 연결 부위에서 빔 플럭스가 떨어지는 것을 보상할 수 있게 된다. The large linear charged particle beam source according to the present invention can compensate for beam flux drop at the grid connection area by providing additional grid holes in the upper or lower area of the connection area of unit grid modules.

본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 두꺼운 그리드 플레이트를 사용하는 경우, 빔 그리드나 가속 그리드의 홀은 그 단면이 경사형 또는 계단형으로 이루어지도록 구성하거나, 경사형과 계단형이 혼합되어 이루어지도록 구성함으로써, 그리드 홀의 출구가 입구보다 더 넓게 구성되도록 하는 것이 바람직하다. 그 결과, 두꺼운 그리드 플레이트를 사용하더라도, 하전 입자가 가속 그리드를 통과하는 동안 하전 입자들이 그리드 홀의 벽면에 충돌하는 것을 방지함으로써, 하전 입자들을 효과적으로 추출 및 가속시킬 수 있게 된다. In the large linear charged particle beam source according to the present invention, when using a thick grid plate, the holes of the beam grid or acceleration grid are configured to have an inclined or stepped cross section, or a mixture of inclined and stepped shapes. It is desirable to configure the outlet of the grid hole to be wider than the inlet. As a result, even if a thick grid plate is used, charged particles can be effectively extracted and accelerated by preventing them from colliding with the walls of the grid holes while they pass through the acceleration grid.

도 1은 종래의 특허 기술에 따른 리니어 플라즈마 소스를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 플랜지 외부 장착형 TCP 리니어 소스에 대한 다중 배열 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제1 태양에 따른 플랜지 내부 장착형 TCP 리니어 플라즈마 소스를 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제1 태양에 따른 플랜지 내부 장착형 TCP 리니어 플라즈마 소스에 있어서, 진공 플라즈마 챔버 및 진공 챔버 플랜지를 도시한 평면도, 단면도 및 저면도이다
도 5는 본 발명의 제2 태양에 따른 플랜지 내부 장착형 TCP리니어 플라즈마 소스를 이용한 대형 리니어 하전 입자빔 소스를 도시한 모식도다.
도 6은 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 자기장 보강 모듈의 제1 실시 형태를 도시한 모식도로서, 도 5의 A-B 방향에 대한 모식도다.
도 7은 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 자기장 보강 모듈의 제2 실시 형태를 도시한 단면도로서, 도 5의 A-B 방향에 대한 모식도다.
도 8은 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 플라즈마에 접촉된 빔 그리드(Beam Grid)와 가속 그리드(Accel Grid)의 배치 형태를 도시한 단면도 및 가속 그리드의 그리드 홀들을 예시적으로 도시한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 플라즈마에 접촉된 빔 그리드(Beam Grid), 가속 그리드(Accel Grid), 감속 그리드(Decel Grid)의 배치 형태를 도시한 단면도 및 가속 그리드의 그리드 홀들을 예시적으로 도시한 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 측면 연결 구조의 제 1실시형태에 따른 수직형 연결 구조 및 이에 대한Beam flux의 분포 형태를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 측면 연결 구조의 제 2실시형태에 따른 경사형 연결 구조 및 이에 대한 Beam flux의 분포 형태를 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 측면 연결 구조의 제 3실시형태에 따른 계단형 연결 구조 및 이에 대한 Beam flux의 분포 형태를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 측면 연결 구조의 제 4실시형태에 따른 경사-계단 혼합형 연결 구조(그리드의 홀 좌우 리니어 Array 방향에 대하여 60도로 그리드 홀이 배치된 Hexagonal Structure) 및 이에 대한 Beam flux의 분포 형태 도시한 모식도이다.
도 14는 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 측면 연결 구조의 제 5실시형태에 따른 경사-계단 혼합형 그리드 연결 구조(그리드의 홀 좌우 리니어 Array 방향에 대하여 30도로 그리드 홀이 배치된 Hexagonal Structure) 및 이에 대한 Beam flux의 분포 형태를 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 소실된 그리드 홀을 보충하기 위한 추가의 그리드 홀들을 도시한 모식도이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing a linear plasma source according to a conventional patented technology.
Figure 2 is a multi-array schematic diagram of a flange externally mounted TCP linear source according to the prior art.
Figure 3 is a schematic diagram showing a flange-mounted TCP linear plasma source according to the first aspect of the present invention.
4 is a plan view, cross-sectional view, and bottom view showing a vacuum plasma chamber and a vacuum chamber flange in the flange-mounted TCP linear plasma source according to the first aspect of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram showing a large linear charged particle beam source using a flange-mounted TCP linear plasma source according to a second aspect of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a first embodiment of a magnetic field reinforcement module in the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention, and is a schematic diagram in the AB direction of FIG. 5.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a magnetic field reinforcement module in the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention, and is a schematic diagram in the AB direction of FIG. 5.
Figure 8 is a cross-sectional view showing the arrangement of the beam grid and the acceleration grid in contact with the plasma in the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention and the grid hole of the acceleration grid. These are cross-sectional views showing examples.
Figure 9 shows the arrangement of a beam grid, an acceleration grid, and a deceleration grid in contact with plasma in the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention. These are cross-sectional views illustrating grid holes of a cross-sectional view and an acceleration grid.
Figure 10 is a graph showing the vertical connection structure according to the first embodiment of the grid side connection structure and the distribution form of the beam flux for the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention. .
Figure 11 is a graph showing the inclined connection structure according to the second embodiment of the grid side connection structure and the distribution form of beam flux thereto in the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention. .
Figure 12 is a graph showing the stepped connection structure according to the third embodiment of the grid side connection structure and the distribution form of beam flux thereto in the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention. .
Figure 13 shows a grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention, an inclined-staircase mixed connection structure according to the fourth embodiment of the grid side connection structure (60 degrees relative to the left and right linear array directions of the holes in the grid). This is a schematic diagram showing the Hexagonal Structure where road grid holes are placed and the distribution of beam flux thereto.
Figure 14 shows an inclined-staircase hybrid grid connection structure according to the fifth embodiment of the grid side connection structure (with respect to the left and right linear array directions of the holes in the grid) in the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention. This is a graph showing the Hexagonal Structure with grid holes arranged at 30 degrees and the distribution form of the beam flux.
Figure 15 is a schematic diagram showing additional grid holes to make up for lost grid holes at connection portions of unit grid modules in the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention.

< 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스 >< Large linear TCP plasma source >

단위 TCP 플라즈마 소스들을 다중 배열하여 구성되되, 단위 TCP 플라즈마 소스의 플랜지가 플라즈마 진공 챔버의 내부에 장착된 것을 특징으로 한다. 종래에는 플라즈마 진공 챔버의 외부에 단위 TCP 플라즈마 소스의 플랜지를 장착한 것과는 달리, 본 발명의 제1 태양에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는 단위 TCP 플라즈마 소스를 플라즈마 진공 챔버의 내부에 장착한다. 이로써, 본 발명의 제1 태양에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는 플라즈마가 전체적으로 균일하게 생성될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 태양에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스의 구조 및 동작에 대하여 설명한다.It is composed of multiple arrays of unit TCP plasma sources, and is characterized in that the flange of the unit TCP plasma source is mounted inside the plasma vacuum chamber. Unlike the conventional case where the flange of the unit TCP plasma source is mounted on the outside of the plasma vacuum chamber, the large linear TCP plasma source according to the first aspect of the present invention mounts the unit TCP plasma source inside the plasma vacuum chamber. As a result, the large linear TCP plasma source according to the first aspect of the present invention can generate plasma uniformly throughout. Hereinafter, the structure and operation of a large linear TCP plasma source according to the first aspect of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 3은 본 발명의 제1 태양에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스에 있어서, 플랜지 내부 장착형 TCP 리니어 소스들이 다중 배열되어 구성된 모식도이다. 그리고, 도 4의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 제1 태양에 따른 플랜지 내부 장착형 TCP 리니어 플라즈마 소스에 있어서, 진공 플라즈마 챔버 및 진공 챔버 플랜지를 도시한 평면도, 단면도 및 저면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 태양에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스(3)는, 플라즈마 진공 챔버(30), 진공 챔버 플랜지(32) 및 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들(38)을 구비한다. Figure 3 is a schematic diagram of a large linear TCP plasma source according to the first aspect of the present invention, in which multiple TCP linear sources mounted inside a flange are arranged. 4 (a), (b), and (c) are plan views, cross-sectional views, and bottom views showing a vacuum plasma chamber and a vacuum chamber flange in the flange-mounted TCP linear plasma source according to the first aspect of the present invention. It's a degree. 3 and 4, a large linear TCP plasma source 3 according to the first aspect of the present invention includes a plasma vacuum chamber 30, a vacuum chamber flange 32, and a plurality of unit TCP plasma sources 38. ) is provided.

상기 플라즈마 진공 챔버(30)는 상부 표면에 제1 개구부를 구비한다. The plasma vacuum chamber 30 has a first opening in its upper surface.

상기 진공 챔버 플랜지(32)는 상기 플라즈마 진공 챔버의 제1 개구부보다 크게 구성되며, 진공 챔버 플랜지의 하부에 상기 제1 개구부가 배치된다. 상기 플라즈마 진공 챔버와 상기 진공 챔버 플랜지의 사이의 연결 부위에는 오링(O-ring) 등과 같은 밀봉 부재(302)가 배치되어, 플라즈마 진공 챔버의 내부를 진공 상태로 유지시킨다. The vacuum chamber flange 32 is configured to be larger than the first opening of the plasma vacuum chamber, and the first opening is disposed at a lower portion of the vacuum chamber flange. A sealing member 302, such as an O-ring, is disposed at a connection portion between the plasma vacuum chamber and the vacuum chamber flange to maintain the interior of the plasma vacuum chamber in a vacuum state.

상기 진공 챔버 플랜지(32)는 단위 TCP 플라즈마 소스들(38)을 장착하기 위한 복수 개의 제2 개구부들을 구비한다.The vacuum chamber flange 32 has a plurality of second openings for mounting unit TCP plasma sources 38.

상기 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들(38)은 플라즈마를 생성하는 본체(34) 및 본체 상부에 장착된 소스 플랜지(36)로 이루어진다. 단위 TCP 플라즈마 소스의 본체와 소스 플랜지는 동일한 크기로 이루어진 것이 바람직하다. The plurality of unit TCP plasma sources 38 consist of a main body 34 that generates plasma and a source flange 36 mounted on the upper part of the main body. It is preferable that the main body and source flange of the unit TCP plasma source are of the same size.

상기 단위 TCP 플라즈마 소스의 소스 플랜지(36)는 상기 진공 챔버 플랜지의 제2 개구부보다 크게 구성되고, 소스 플랜지들의 상부에 진공 챔버 플랜지의 제2 개구부들이 배치되도록 하는 것이 바람직하다. The source flange 36 of the unit TCP plasma source is preferably configured to be larger than the second opening of the vacuum chamber flange, and the second openings of the vacuum chamber flange are disposed on top of the source flanges.

상기 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들은 측면들이 서로 맞닿도록 순차적으로 연결되고, 상기 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들의 소스 플랜지들의 상부에 진공 챔버 플랜지의 복수 개의 제2 개구부들이 배치되되, 단위 TCP 플라즈마 소스와 제2 개구부가 서로 일대일 대응되도록 배치되는 것이 바람직하다. The plurality of unit TCP plasma sources are sequentially connected so that side surfaces contact each other, and a plurality of second openings of the vacuum chamber flange are disposed on the upper portions of the source flanges of the plurality of unit TCP plasma sources, wherein the unit TCP plasma source and the first It is preferable that the two openings are arranged in a one-to-one correspondence with each other.

상기 단위 TCP 플라즈마 소스의 소스 플랜지와 상기 진공 챔버 플랜지의 사이의 연결 부위에는 오링(O-ring) 등과 같은 밀봉 부재(302)가 배치되어, 플라즈마 진공 챔버의 내부를 진공 상태로 유지시킨다.A sealing member 302 such as an O-ring is disposed at a connection portion between the source flange of the unit TCP plasma source and the vacuum chamber flange to maintain the inside of the plasma vacuum chamber in a vacuum state.

전술한 구조에 의하여, 본 발명의 제1 태양에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는, 인접한 단위 TCP 플라즈마 소스들의 연결 부위들이 플라즈마 진공 챔버의 내부에서 서로 맞닿도록 장착되고, 그 결과 단위 TCP 플라즈마 소스의 배열이 연속적으로 이어지게 된다. 이러한 구조에 의하여, 종래의 기술에 따른 플랜지 외부 장착형 TCP 리니어 소스에 발생된 플라즈마 불연속 문제를 해결할 수 있게 되고, 그 결과 플라즈마를 전체적으로 균일하게 생성할 수 있는 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스를 제공할 수 있게 된다. By the above-described structure, the large linear TCP plasma source according to the first aspect of the present invention is mounted such that connection portions of adjacent unit TCP plasma sources come into contact with each other inside the plasma vacuum chamber, resulting in an arrangement of the unit TCP plasma sources. This continues continuously. With this structure, it is possible to solve the plasma discontinuity problem that occurred in the conventional flange externally mounted TCP linear source, and as a result, it is possible to provide a large linear TCP plasma source that can generate plasma uniformly throughout. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the structure and operation of the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 5는 본 발명의 제2 태양에 따른 플랜지 내부 장착형 TCP리니어 플라즈마 소스를 이용한 대형 리니어 하전 입자빔 소스를 도시한 모식도다. Figure 5 is a schematic diagram showing a large linear charged particle beam source using a flange-mounted TCP linear plasma source according to a second aspect of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스(4)는, 단위 TCP 플라즈마 소스들(48)의 소스 플랜지(46)를 플라즈마 진공 챔버(40)의 내부에 장착하고 단위 TCP 플라즈마 소스들을 서로 맞닿게 직렬 연결하여 만든 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스에 빔 바디(Beam body)(50), 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 바디의 출구에 배치되어, 상기 빔 바디 내부의 플라즈마로부터 하전 입자들을 추출하도록 구성된 그리드부를 구비한다. 상기 그리드부는, 빔 그리드(52)와 가속 그리드(54)를 포함하는 이중 그리드 구조로 이루어지거나, 빔 그리드, 가속 그리드, 감속 그리드를 포함하는 삼중 그리드 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기 빔 그리드(Beam Grid)(52)는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 바디의 출구에 배치되어, 상기 빔 바디 내부의 플라즈마를 가두어 두고 풀라즈마의 하전 입자들에 에너지를 부여하도록 구성되며, 상기 가속 그리드(Accel Grid)(54)는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 그리드로부터 일정 거리 이격되어 배치되어 빔 그리드로부터 하전 입자들을 추출 가속시키도록 구성되며, 상기 감속 그리드(Decel Grid)(도시되지 않음)는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 가속 그리드로부터 일정 거리 이격되어 배치되어 가속 그리드로부터 추출 가속된 하전 입자들을 감속시키도록 구성된다. Referring to FIG. 5, the large linear charged particle beam source 4 according to the second aspect of the present invention includes the source flange 46 of the unit TCP plasma sources 48 mounted inside the plasma vacuum chamber 40. And a large linear TCP plasma source made by connecting unit TCP plasma sources in series in contact with each other is provided with a beam body (50), a plurality of grid holes, and is disposed at the exit of the beam body, inside the beam body. and a grid portion configured to extract charged particles from the plasma. The grid unit has a double grid structure including a beam grid 52 and an acceleration grid 54, or a triple grid structure including a beam grid, an acceleration grid, and a deceleration grid. The beam grid 52 has a plurality of grid holes and is disposed at the exit of the beam body, confining the plasma inside the beam body and providing energy to charged particles of the full plasma, The acceleration grid (Accel Grid) 54 has a plurality of grid holes and is arranged at a certain distance from the beam grid to extract and accelerate charged particles from the beam grid, and the deceleration grid (Decel Grid (shown) (not shown) is provided with a plurality of grid holes and is arranged at a certain distance from the acceleration grid to decelerate charged particles extracted and accelerated from the acceleration grid.

본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스의 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는 전술한 제1태양에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스의 빔 그리드(52), 가속 그리드(54) 및 감속 그리드는 후술되는 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드를 사용할 수 있다. The large linear TCP plasma source of the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention may use the large linear TCP plasma source according to the first aspect described above. Additionally, the beam grid 52, acceleration grid 54, and deceleration grid of the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention can use the grid for the large linear charged particle beam source according to the third aspect described below. there is.

상기 빔 바디(50)는 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스의 전극 안테나에서 생성된 플라즈마를 가두어 둘 수 있도록 구성되며, 금속 재질로 이루어진 것이 바람직하다. The beam body 50 is configured to confine the plasma generated by the electrode antenna of the large linear TCP plasma source, and is preferably made of a metal material.

상기 빔 그리드(52)는 상기 빔 바디의 내부의 플라즈마에 존재하는 이온 또는 전자와 같은 하전 입자에 에너지를 부여하기 위한 것으로서, 빔 바디(50)의 출구쪽 가속 그리드 전단에 배치된다. 상기 가속 그리드(54)는 상기 빔 그리드로부터 추출된 이온 또는 전자와 같은 하전 입자빔을 추출 및 가속시키기 위한 것으로서, 상기 빔 그리드의 전면으로부터 일정 거리 이격된 위치에 배치된다. The beam grid 52 is used to provide energy to charged particles such as ions or electrons present in the plasma inside the beam body, and is disposed at the front of the acceleration grid on the exit side of the beam body 50. The acceleration grid 54 is for extracting and accelerating a beam of charged particles such as ions or electrons extracted from the beam grid, and is disposed at a certain distance from the front of the beam grid.

이때, 빔 그리드에는 추출하는 하전입자와 동일 극성을 가지는 전원을 연결하여 하전 입자빔에 비행하는 속도를 가지는 에너지를 부여하고, 가속 그리드에는 하전 입자와 반대 극성을 가지는 전원을 연결하여 플라즈마로부터 하전 입자빔을 추출하여 가속시킬 수 있도록 하는 위치에너지를 부여한다. 3중 그리드 형태의 경우에는 추가적으로 감속 그리드를 장착한다.At this time, a power source with the same polarity as the charged particle to be extracted is connected to the beam grid to give energy having a flying speed to the charged particle beam, and a power source with the opposite polarity to the charged particle is connected to the acceleration grid to extract the charged particles from the plasma. It provides potential energy that allows the beam to be extracted and accelerated. In the case of a triple grid type, an additional deceleration grid is installed.

빔 그리드와 가속 그리드는 도 10 내지 도 15를 참조하여 후술되는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드는 복수 개의 단위 그리드 모듈들이 순자척으로 연결되어 구성된다. The beam grid and the acceleration grid are preferably made of a grid for a large linear charged particle beam source, which will be described later with reference to FIGS. 10 to 15. The grid for a large linear charged particle beam source according to the present invention is composed of a plurality of unit grid modules connected in a net magnetic manner.

한편, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 직렬로 연결될 때, 단위 TCP 플라즈마 소스들의 유전체 블록들이 서로 연결된 지점들은 안테나의 중심으로부터 많이 이격된 위치이다. 따라서, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 연결된 지점들은, 안테나에 의한 RF 유도가 부족하여 빔의 flux가 감소하게 된다. 따라서, 전체 좌우 Array 방향으로 나오는 하전 입자빔 flux의 uniformity를 전 영역에 걸쳐서 정확하게 유지하기 위해서는, 단위 TCP 플라즈마 소스들의 연결 부위에서 flux를 보상해 주어야 한다. 이를 위하여, 본 발명의 제1 태양 및 제2 태양에 따른 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스 및 대형 리니어 하전 입자빔 소스는 플라즈마 영역의 자기장을 보충하도록 구성된 자기장 보강 모듈을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 자기장 보강 모듈은 N-S극을 갖는 자석, 또는 코일을 이용한 전자석으로 구성될 수 있다. 상기 자기장 보강 모듈은, 상기 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스에 의해 제공되는 빔 플럭스가 전체적으로 높은 균일도(uniformity)를 갖도록 한다. Meanwhile, when the unit TCP plasma sources are connected in series, the points where the dielectric blocks of the unit TCP plasma sources are connected to each other are located far away from the center of the antenna. Therefore, at points where unit TCP plasma sources are connected, RF guidance by the antenna is insufficient, resulting in a decrease in beam flux. Therefore, in order to accurately maintain the uniformity of the charged particle beam flux coming out in the entire left and right array directions over the entire area, the flux must be compensated at the connection portion of the unit TCP plasma sources. To this end, the large linear TCP plasma source and the large linear charged particle beam source according to the first and second aspects of the present invention are preferably provided with a magnetic field reinforcement module configured to supplement the magnetic field of the plasma region. The magnetic field reinforcement module may be composed of a magnet having N-S poles, or an electromagnet using a coil. The magnetic field enhancement module ensures that the beam flux provided by the large linear TCP plasma source has high overall uniformity.

도 6은 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 자기장 보강 모듈의 제1 실시 형태를 도시한 모식도로서, 도 5의 A-B 방향에 대한 모식도다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 자기장 보강 모듈(60)의 제1 실시 형태는, 상기 단위 TCP 플라즈마 소스들이 연결되는 위치에 있는 플라즈마 진공 챔버의 내부 Beam body의 측면 위쪽 영역에 배치됨으로써, 플라즈마 영역의 자기장을 보강할 수 있다. 도 6을 참조하면, 플라즈마 진공 챔버의 내부에 있는 Beam body의 양측에 각각N-S극을 서로 마주 보도록 자석을 위치시켜 자기장을 플라즈마 영역에 가하여 줌으로써, 해당 부위의 플라즈마 밀도를 국부적으로 높여 줄 수 있게 된다. 자기장의 영향으로 플라즈마 밀도가 향상되고, 이에 의해 플라즈마 내의 전자 및 이온으로 이루어지는 하전 입자의 수는 증가하게 되므로, 빔 그리드 및 가속 그리드를 통하여 나오는 하전 입자빔의 flux도 증가하게 된다. 결과적으로, 단위 TCP 플라즈마 소스들의 연결 부위에 자기장을 추가적으로 인가하여 플라즈마 밀도를 국부적으로 증가시킴으로써, 빔 그리드 및 가속 그리드를 통하여 나오는 하전 입자빔의 Uniformity를 향상시킬 수 있게 된다.FIG. 6 is a schematic diagram showing a first embodiment of a magnetic field reinforcement module in the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention, and is a schematic diagram in the A-B direction of FIG. 5. As shown in FIG. 6, the first embodiment of the magnetic field reinforcement module 60 according to the present invention is disposed in the upper area of the side of the inner beam body of the plasma vacuum chamber at the location where the unit TCP plasma sources are connected. By doing so, the magnetic field in the plasma area can be strengthened. Referring to Figure 6, by placing magnets on both sides of the beam body inside the plasma vacuum chamber so that the N-S poles face each other and applying a magnetic field to the plasma area, the plasma density in the corresponding area can be locally increased. . The plasma density improves under the influence of the magnetic field, and as a result, the number of charged particles made of electrons and ions in the plasma increases, so the flux of the charged particle beam coming out through the beam grid and acceleration grid also increases. As a result, the uniformity of the charged particle beam coming out through the beam grid and acceleration grid can be improved by locally increasing the plasma density by additionally applying a magnetic field to the connection portion of the unit TCP plasma sources.

도 7은 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 자기장 보강 모듈의 제2 실시 형태를 도시한 단면도로서, 도 5의 A-B 방향에 대한 모식도다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 자기장 보강 모듈(62)의 제2 실시 형태는, 상기 단위 TCP 플라즈마 소스들(78)이 연결되는 위치의 플라즈마 진공 챔버(70)의 외부에 배치되되 단위 TCP 플라즈마 소스에 인접한 영역에 배치됨으로써, 플라즈마 영역의 자기장을 보강할 수 있다. 이 경우, 자기장 보강 모듈(62)은 플라즈마 진공 챔버의 외부에 배치된 자석으로 구성되거나, 또는 하전 입자빔 소스의 주변을 감싸는 코일로 이루어진 전자석으로 구성될 수 있다. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a magnetic field reinforcement module in the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention, and is a schematic diagram taken in the A-B direction of FIG. 5. As shown in FIG. 7, the second embodiment of the magnetic field reinforcement module 62 according to the present invention is disposed outside the plasma vacuum chamber 70 at a location where the unit TCP plasma sources 78 are connected. However, by being placed in an area adjacent to the unit TCP plasma source, the magnetic field in the plasma area can be strengthened. In this case, the magnetic field reinforcement module 62 may be composed of a magnet disposed outside the plasma vacuum chamber, or may be composed of an electromagnet composed of a coil wrapped around the charged particle beam source.

도 7에 도시된 바와 같이, 만약 대형 리니어 하전 입자빔 소스(7)를 구성하는 플라즈마 진공 챔버의 외벽이 플라즈마 소스의 측면에 가까이 위치하는 경우에도, 플라즈마 진공 챔버(70)의 외벽에 자석을 설치하여 하전 입자빔의 flux를 국부적으로 증가시킴으로써, 대형 리니어 하전 입자빔 소스의 전체 빔 플럭스에 대하여 높은 Uniformity를 구현할 수 있게 된다. As shown in FIG. 7, even if the outer wall of the plasma vacuum chamber constituting the large linear charged particle beam source 7 is located close to the side of the plasma source, a magnet is installed on the outer wall of the plasma vacuum chamber 70. By locally increasing the flux of the charged particle beam, high uniformity can be achieved for the entire beam flux of the large linear charged particle beam source.

만약, 전체 하전 입자 빔 Flux를 높이기 위하여 도 7와 같이 대형 리니어 하전 입자빔 소스의 주변에 코일을 감아 전자석을 구성하거나 영구자석을 배치하는 경우에도, 단위 TCP 플라즈마 소스의 연결 부위에 추가적으로 자석을 배치함으로써, 해당 부위의 국부적인 플라즈마 밀도를 높여 beam flux를 증가시킴과 동시에 높은 uniformity를 구현할 수 있게 된다.If, in order to increase the total charged particle beam flux, an electromagnet is formed by winding a coil around a large linear charged particle beam source as shown in Figure 7 or a permanent magnet is placed, an additional magnet must be placed at the connection portion of the unit TCP plasma source. By doing so, it is possible to increase the beam flux by increasing the local plasma density in the relevant area and at the same time achieve high uniformity.

일반적으로 대형 리니어 하전 입자빔 소스를 이용하여 하전 입자빔을 기판위의 박막에 조사하여 기판의 박막 물성을 제어할 때, 기판의 박막이 하전 입자빔의 충돌시의 하전 입자빔 flux에 민감하게 반응하는 경우에는, Beam의 flux uniformity가 매우 중요하게 된다. 예를 들어, Oxide TFT를 이루는 IGZO 막의 전자빔 조사에 의한 열처리의 경우, Beam의 uniformity가 대형 기판의 전 면적에 대한 Oxide TFT의 열처리 결과를 좌우하게 되고, 그 결과 대형 기판의 TFT 성능 uniformity를 결정하게 된다. 따라서, 대형 리니어 하전 입자빔 소스는 하전 입자빔에 대한 높은 uniformity를 만족하도록 설계되는 것이 매우 중요하다. In general, when controlling the thin film properties of the substrate by irradiating the charged particle beam to the thin film on the substrate using a large linear charged particle beam source, the thin film on the substrate reacts sensitively to the flux of the charged particle beam when the charged particle beam collides. In this case, the flux uniformity of the beam becomes very important. For example, in the case of heat treatment of the IGZO film that forms the oxide TFT by electron beam irradiation, the uniformity of the beam determines the heat treatment result of the oxide TFT over the entire area of the large substrate, which in turn determines the TFT performance uniformity of the large substrate. do. Therefore, it is very important that a large linear charged particle beam source is designed to satisfy high uniformity for the charged particle beam.

본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 빔 그리드 및 가속 그리드들은 각각 후술되는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드로 이루어지는 것이 바람직하다. 빔 그리드의 그리드 홀과 가속 그리드의 그리드 홀은 정확하게 정렬되도록 배치되어야 한다. 상기 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드는, 복수 개의 단위 그리드 모듈들을 순차적으로 연결하여 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스의 크기에 대응되도록 구성되는 것이 바람직하다. 도 10 내지 도 14는 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드들에 있어서, 단위 그리드 모듈들의 연결 구조에 대한 다양한 실시형태들을 예시적으로 도시한 모식도들이다. 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 대한 구체적인 설명은 도 10 내지 도 15를 참조하여 후술하도록 한다. In the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention, the beam grid and acceleration grids are preferably each formed of a grid for a large linear charged particle beam source, which will be described later. The grid holes of the beam grid and the grid holes of the acceleration grid must be placed so that they are precisely aligned. The grid for the large linear charged particle beam source is preferably configured to correspond to the size of the large linear TCP plasma source by sequentially connecting a plurality of unit grid modules. 10 to 14 are schematic diagrams illustrating various embodiments of the connection structure of unit grid modules in grids for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention. A detailed description of the grid for a large linear charged particle beam source according to the present invention will be described later with reference to FIGS. 10 to 15.

일반적으로, 대형 리니어 하전 입자빔 소스는 작동 또는 장기간의 사용으로 인하여, 그리드가 열을 받게 되고, 그 결과 그리드의 변형이 발생된다. 이와 같이, 그리드의 변형이 발생되면, 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 사용되는 단위 그리드 모듈간의 간격이 일정하지 않게 되고, 이로 인하여 Beam flux의 요구되는 uniformity를 만족하지 못하게 되는 문제가 발생된다. 따라서, 열적 변형에 강한 특성을 보이는 두꺼운 그리드 플레이트를 사용함으로써, 열에 의한 그리드의 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. In general, when a large linear charged particle beam source is operated or used for a long period of time, the grid becomes heated, resulting in grid deformation. In this way, when grid deformation occurs, the spacing between unit grid modules used in a large linear charged particle beam source becomes inconsistent, which causes the problem of not satisfying the required uniformity of beam flux. Therefore, by using a thick grid plate that exhibits strong characteristics against thermal deformation, it is possible to prevent deformation of the grid due to heat.

하지만, 이와 같이 두꺼운 그리드 플레이트를 사용하는 경우, 그리드 플레이트의 두께가 하전 입자의 추출에 영향을 미치게 되어, Beam flux가 떨어지게 되고 Beam의 비행 경로에 영향을 미치게 된다. However, when using a thick grid plate like this, the thickness of the grid plate affects the extraction of charged particles, lowering the beam flux and affecting the beam's flight path.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 빔 그리드와 가속 그리드, 감속 그리드를 통해 하전 입자가 나아가는 형상을 도시한 모식도 및 가속 그리드가 두꺼운 그리드 플레이트를 사용하여 구성된 실시 형태들을 예시적으로 도시한 모식도이다. 8 and 9 are schematic diagrams showing the shape in which charged particles advance through a beam grid, an acceleration grid, and a deceleration grid in the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention, and the acceleration grid is a thick grid plate. This is a schematic diagram illustrating embodiments constructed using the following examples.

도 8 및 도 9의 (a)를 참조하면, 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 플라즈마를 차폐하고 하전 입자에 에너지를 주기 위해 플라즈마에 전압을 가해주는 전원에 연결된 빔 그리드(52)와 플라즈마로부터 이온 혹은 전자와 같은 하전 입자를 추출 가속하는 전원에 연결된 가속 그리드(54)가 상하 일정한 간격으로 배치된다. 이때, 빔 그리드의 그리드 홀과 가속 그리드의 그리드 홀은 서로 정렬되어 플라즈마 앞에 위치한다. Referring to Figures 8 and 9 (a), in the large linear charged particle beam source, a beam grid 52 connected to a power source that applies a voltage to the plasma to shield the plasma and provide energy to the charged particles and a beam grid 52 connected to the plasma to provide energy to the charged particles An acceleration grid 54 connected to a power source that extracts and accelerates charged particles such as ions or electrons is arranged at regular intervals up and down. At this time, the grid holes of the beam grid and the grid holes of the acceleration grid are aligned with each other and are located in front of the plasma.

도 8 및 도 9의 (b) 내지 (e)를 참조하면, 두꺼운 그리드 플레이트로 구성된 가속 그리드(54)의 그리드 홀은 그 단면이 (b) 수직형, (c) 경사형, (d) 계단형, (e) 경사형과 계단형이 조합된 혼합 형태로 이루어질 수 있다. 특히, 두꺼운 그리드 플레이트를 사용하더라도, 그리드 홀을 경사형, 계단형, 경사-계단형 형태들 중 하나로 제작하여 그리드 홀의 출구가 입구보다 더 넓게 형성함으로써, 하전 입자가 빔 그리드 혹은 가속 그리드의 그리드 홀을 통과하는 동안 그리드에 충돌하는 것을 방지하고 효과적으로 추출 비행할 수 있게 된다. 따라서, 그리드 홀의 관통 형상은 수직형보다는 경사형, 계단형, 경사-계단형 중 하나로 형성함으로써, 출구가 입구보다 더 넓게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 이는 가속 그리드 뿐만 아니라 빔 그리드에서도 적용되어질 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 9 (b) to (e), the grid holes of the acceleration grid 54 composed of a thick grid plate have cross sections of (b) vertical, (c) inclined, and (d) stepped. Type, (e) It can be a mixed type that combines the inclined type and the stepped type. In particular, even if a thick grid plate is used, the grid hole is manufactured in one of the inclined, stepped, or inclined-stepped shapes so that the outlet of the grid hole is wider than the entrance, so that charged particles do not enter the grid hole of the beam grid or acceleration grid. It prevents collisions with the grid while passing through and enables effective extraction flight. Therefore, it is desirable to form the through-shape of the grid hole into one of an inclined, stepped, or inclined-staircase shape rather than a vertical shape, so that the outlet is formed wider than the inlet. Additionally, this can be applied not only to the acceleration grid but also to the beam grid.

< 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드>< Grid for large linear charged particle beam source >

본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스는 도 5에 도시된 바와 같이, 빔 바디의 출구에 하전 입자빔을 추출 및 가속시키는 빔 그리드 및 가속 그리드를 구비하고, 빔 그리드와 가속 그리드는 서로 일정한 간격을 유지하며 빔 그리드의 그리드 홀과 가속 그리드의 그리드 홀이 정확하게 정렬되도록 배치되어야 한다. As shown in FIG. 5, a large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention is provided with a beam grid and an acceleration grid for extracting and accelerating a charged particle beam at the exit of the beam body, and a beam grid and an acceleration grid. must be arranged so that the grid holes of the beam grid and the grid holes of the acceleration grid are accurately aligned while maintaining a constant distance from each other.

또한, 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 사용되는 빔 그리드 및 가속 그리드는 하전 입자빔 소스의 크기에 대응되는 크기로 제작하는 것이 실질적으로 불가능하다. 따라서, 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드는 소정 크기를 갖는 단위 그리드 모듈들(90, 92)을 직렬 또는 병렬 방식으로 연결하여 구성함으로써, 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 대응되는 크기로 제작될 수 있다. 이러한 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드가 본 발명의 제2 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스의 빔 그리드 및 가속 그리드로 사용된다. Additionally, it is practically impossible to manufacture the beam grid and acceleration grid used in the large linear charged particle beam source according to the present invention in a size corresponding to the size of the charged particle beam source. Therefore, the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention is configured by connecting unit grid modules 90 and 92 having a predetermined size in series or parallel, thereby forming a large linear charged particle beam source. It can be manufactured in corresponding sizes. This grid for a large linear charged particle beam source is used as the beam grid and acceleration grid of the large linear charged particle beam source according to the second aspect of the present invention.

한편, 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드는 Mo, Ti, Ta 혹은 Glassy carbon 등과 같은 금속으로 제작된다. 또한, 그리드는 플라즈마로부터 발생되는 열에 의하여 열팽창을 하게 되면, 그리드 플레이트에 변형이 발생된다. 이로 인하여, 서로 인접한 위치에 배치된 빔 그리드 및 가속 그리드가 서로 전기적으로 쇼트가 발생될 수 있다. 이러한 현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 그리드는 열에 강한 재료가 사용되어야 한다. 또한, 그리드에는 그리드 홀로 사용될 수많은 구멍을 뚫어야 하기 때문에, 가공성이 우수하고 가공에 의한 변형이 생기지 않는 재료로 제작되어야 한다. Meanwhile, grids for large linear charged particle beam sources are made of metals such as Mo, Ti, Ta or glassy carbon. Additionally, when the grid thermally expands due to heat generated from the plasma, deformation occurs in the grid plate. Because of this, the beam grid and the acceleration grid disposed adjacent to each other may be electrically short-circuited. To prevent this phenomenon from occurring, the grid must be made of heat-resistant material. In addition, since numerous holes must be drilled into the grid to be used as grid holes, it must be made of a material that has excellent processability and does not cause deformation due to processing.

이와 같이, 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드는 전술한 바와 같이 요구되는 재료의 특성 및 가공상의 문제등을 고려하여, 단위 그리드 모듈들을 직렬 혹은 병렬로 연결하여 구성하는 것이 바람직하다. As such, the grid for a large linear charged particle beam source according to the present invention is preferably constructed by connecting unit grid modules in series or parallel, taking into account the required material characteristics and processing problems as described above.

한편, 각 단위 그리드 모듈은 그리드 홀을 통해서 최대의 beam flux가 통과되어야 하기 때문에, 재료의 변형을 방지할 수 있는 범위에서, 그리드 홀의 개수는 최대로 증가시켜, 최대의 투과도를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 그리드 홀들의 개수를 최대로 증가시키도록 그리드 홀들을 배치하기 하기 위하여, 각 단위 그리드 모듈은 그리드 홀들이6각형 형태로 배치된 단위 셀들을 구비하도록 구성하는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드는 전술한 단위 그리드 모듈들이 연결되어 구성된다. Meanwhile, since each unit grid module requires the maximum beam flux to pass through the grid holes, it is desirable to increase the number of grid holes to the maximum and configure it to have maximum transmittance within the range that can prevent deformation of the material. do. In order to arrange grid holes to maximize the number of grid holes, it is desirable to configure each unit grid module to include unit cells in which grid holes are arranged in a hexagonal shape. Additionally, the grid for a large linear charged particle beam source according to the present invention is constructed by connecting the above-mentioned unit grid modules.

이하, 도 10 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드의 연결 구조에 대한 다양한 실시 형태들을 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 10 to 14, various embodiments of the connection structure of a grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention will be described.

도 10은 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스에 있어서, 그리드 연결 구조의 제 1실시형태에 따른 수직형 연결 구조와 Beam flux의 분포 형태를 도시한 그래프이다. Figure 10 is a graph showing the vertical connection structure and beam flux distribution form according to the first embodiment of the grid connection structure in the large linear charged particle beam source according to the present invention.

도 10을 참조하면, 그리드 연결 구조의 제1 실시 형태는 단위 그리드 모듈(90, 92)의 양단을 수직 형상으로 가공하고, 수직 형상의 단위 그리드 모듈들을 연결하여 하전 입자빔 소스용 그리드를 구성할 수 있다. 이 경우, 가공 과정에서 단위 그리드 모듈의 단부(영역'a')의 그리드 홀은 반원 모양이 제대로 나오지 않거나 찌그러질 수가 있고, 또한 단위 그리드 모듈들을 맞대어서 맞춤으로 완전한 원형을 만들기가 쉽지 않은 문제가 있다. Referring to FIG. 10, the first embodiment of the grid connection structure processes both ends of the unit grid modules 90 and 92 into a vertical shape and connects the vertically shaped unit grid modules to form a grid for a charged particle beam source. You can. In this case, during the processing process, the grid hole at the end (area 'a') of the unit grid module may not have a proper semicircular shape or may be distorted, and it is also difficult to create a complete circle by fitting the unit grid modules together. there is.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 단위 그리드 모듈의 양단에 배치된 그리드 홀들의 형상이 그대로 유지되도록 가공함으로써, 얼라인 작업이 훨씬 용이하게 된다. In order to solve this problem, the alignment work becomes much easier by processing the grid holes arranged at both ends of the unit grid module so that the shape is maintained.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 그리드 연결 구조의 제 1실시형태는 단위 그리드 모듈들(90, 92)의 연결 부위(영역 'a')의 그리드 홀들이 소실되며, 이로 인하여 단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 Beam Flux는 급격하게 감소하게 된다. In addition, as shown in FIG. 10, in the first embodiment of the grid connection structure, the grid holes at the connection portion (area 'a') of the unit grid modules 90 and 92 are lost, which causes the unit grid modules to Beam flux at the connection area decreases rapidly.

한편, 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스를 이용하여 대형 기판으로 하전 입자빔을 조사하는 경우, 그리드의 길이 방향에 대한 수직인 방향, 즉 그리드의 폭 방향을 따라 대형 기판을 이동시키면서 빔을 조사하게 된다. 이때, beam flux가 급격히 떨어지는 그리드 연결 부위를 지나가는 기판 영역에서는 빔의 처리가 균일하지 못한 결과를 낳게 된다.Meanwhile, when irradiating a charged particle beam to a large substrate using the large linear charged particle beam source according to the present invention, the beam is radiated while moving the large substrate along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the grid, that is, along the width direction of the grid. will be investigated. At this time, beam processing produces uneven results in the area of the substrate passing through the grid connection area where the beam flux drops rapidly.

전술한 바와 같이, 단위 그리드 모듈들의 측면 연결 부위에서 beam flux가 급격하게 감소되는 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 도 11 내지 도 14에 따른 경사형, 계단형, 경사-계단 혼합형의 다양한 개선 형태를 제안한다. As described above, in order to solve the problem that the beam flux is rapidly reduced at the side connection portion of the unit grid modules, the present invention provides various improved forms of the inclined type, stepped type, and inclined-step mixed type according to FIGS. 11 to 14. suggests.

도 11은 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 측면 연결 구조의 제 2실시형태에 따른 경사형 연결 구조와 Beam flux의 분포 형태를 도시한 그래프이다. 도 11을 참조하면, 경사형 그리드 연결 구조는 단위 그리드 모듈들의 단부들이 경사형으로 이루어져 서로 연결된 것을 특징으로 한다. Figure 11 is a graph showing the inclined connection structure and the distribution form of beam flux according to the second embodiment of the grid side connection structure in the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention. Referring to FIG. 11, the inclined grid connection structure is characterized in that the ends of the unit grid modules are inclined and connected to each other.

도 12는 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 측면 연결 구조의 제 3실시형태에 따른 계단형 연결 구조와 Beam flux의 분포 형태를 도시한 그래프이다. 도 12를 참조하면, 계단형 그리드 연결 구조는 단위 그리드 모듈들의 단부들이 계단형으로 이루어져 서로 연결된 것을 특징으로 한다. FIG. 12 is a graph showing the distribution form of beam flux and the stepped connection structure according to the third embodiment of the grid side connection structure in the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention. Referring to FIG. 12, the stepped grid connection structure is characterized in that the ends of the unit grid modules are connected to each other in a stepped shape.

도 13은 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 측면 연결 구조의 제 4실시형태에 따른 경사-계단 혼합형 연결 구조(그리드의 길이 방향에 대하여 60도로 그리드 홀이 배치된 Hexagonal Structure)와 Beam flux의 분포 형태 도시한 모식도이다. 그리고. 도 14는 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 그리드 연결 구조의 제 5실시형태에 따른 경사-계단 혼합형 그리드 연결 구조(그리드의 길이 방향에 대하여 30도로 그리드 홀이 배치된 Hexagonal Structure) 와 Beam flux의 분포 형태를 도시한 그래프이다.Figure 13 shows a grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention, an inclined-step hybrid connection structure according to the fourth embodiment of the grid side connection structure (grid holes at 60 degrees with respect to the longitudinal direction of the grid) This is a schematic diagram showing the arrangement of the Hexagonal Structure and the distribution form of the beam flux. and. Figure 14 shows a grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention, an inclined-staircase hybrid grid connection structure (grid holes at 30 degrees with respect to the longitudinal direction of the grid) according to the fifth embodiment of the grid connection structure. This is a graph showing the arrangement of the Hexagonal Structure and the distribution form of the beam flux.

도 13 및 도 14를 참조하면 본 발명의 대형 리니어 하전입자빔 소스의 경사-계단 혼합형 그리드 측면 연결 구조는 단위 그리드 모듈들의 단부들이 경사 구간과 수평 구간이 서로 반복되어 배치된 형상으로 이루어져 서로 연결된 것을 특징으로 한다. Referring to FIGS. 13 and 14, the inclined-staircase hybrid grid side connection structure of the large linear charged particle beam source of the present invention is connected to each other by having the ends of the unit grid modules arranged in a repeating inclined section and horizontal section. It is characterized by

전술한 본 발명의 다양한 실시 형태들에 따른 그리드 연결 구조들은 수직형 그리드 연결 구조와는 달리, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 서로 맞닿는 거리를 최대한으로 확장시킴으로써, 그리드 하부에서 좌우 방향을 따라 측정하는 하전 입자빔의 flux가 갑자기 급격하게 떨어지는 문제를 해결할 수 있게 된다. Unlike the vertical grid connection structure, the grid connection structures according to the various embodiments of the present invention described above maximize the contact distance between the connection parts of the unit grid modules, thereby measuring the charge measured along the left and right directions at the bottom of the grid. It is possible to solve the problem of a sudden and sharp drop in the flux of the particle beam.

한편, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위에서 소실된 그리드 홀들(즉, 도면에서 점선으로 표시된 원형의 그리드 홀들)의 개수가 단위 면적당 가장 적은 형태는 도 14에 도시된 정육각형 구조에서 30도 각도로 그리드 홀들이 배치된 경사-계단 혼합형 그리드 연결 구조이다. 이 경사-계단 혼합형 그리드 구조에서는 특히 경사 구간의 길이가 짧고 수평으로 맞닿는 거리가 긴 형태일수록, 연결 부위의 접촉 영역의 길이가 가장 길어져서, 단위 면적당 소실된 그리드 홀의 개수가 감소됨을 알 수 있다. 그리드 홀이 정육각형 구조로써 길이 방향에 대하여 60도의 각도로 그리드 홀이 배치된 제4 실시형태(도 13)에 비하여, 30도의 각도로 그리드 홀이 배치된 제5 실시 형태(도14)가 연결 부위에서의 단위 면적당 소실된 그리드 홀의 개수를 감소시킬 수 있어서, 더 바람직하다.Meanwhile, the form in which the number of grid holes (i.e., circular grid holes indicated by dotted lines in the drawing) lost at the connection portion of the unit grid modules is the lowest per unit area is the regular hexagonal structure shown in FIG. 14 with grid holes at an angle of 30 degrees. It is an arranged inclined-staircase hybrid grid connection structure. In this inclined-staircase hybrid grid structure, it can be seen that, in particular, as the length of the inclined section is short and the horizontal contact distance is long, the length of the contact area at the connection area becomes the longest, thereby reducing the number of grid holes lost per unit area. The grid holes have a regular hexagonal structure, and compared to the fourth embodiment (FIG. 13) in which the grid holes are arranged at an angle of 60 degrees with respect to the longitudinal direction, the fifth embodiment (FIG. 14) in which the grid holes are arranged at an angle of 30 degrees has a connection portion. This is more preferable because the number of grid holes lost per unit area can be reduced.

전술한 바와 같이, 그리드 연결 구조에서 인접한 단위 그리드 모듈들이 수평 방향을 따라 맞닿는 영역을 최대로 늘려 주고 Hexagonal Structure 의 30도 각도로 그리드 홀을 배치하여, 연결 부위에서의 단위 면적당 소실된 그리드 홀의 개수를 최소화시킴으로써, 하전 입자빔의 Flux가 그리드 연결 부분에서 급격하게 떨어지는 것을 최소화시킬 수 있게 된다. As mentioned above, in the grid connection structure, the area where adjacent unit grid modules meet along the horizontal direction is maximized and grid holes are arranged at a 30-degree angle in the hexagonal structure, thereby reducing the number of grid holes lost per unit area at the connection area. By minimizing it, it is possible to minimize the sudden drop in flux of the charged particle beam at the grid connection part.

또한, 전술한 경사-계단 혼합형 그리드 측면 연결 구조에서도 경사 구간을 더욱 짧게 하고 수평구간을 더욱 길게 함으로써, 양측의 단위 그리드 모듈들이 수평 방향을 따라 맞닿는 영역을 최대로 늘려준 형태가 더욱 바람직하다. 또한 인접한 단위 그리드 모듈의 맞닿는 위치의 거리가 가장 길 때, 연결 부위에서의 단위 면적당 제거된 그리드 홀의 개수는 최소가 된다. 따라서, 연결 부위의 경사구간이 2개의 그리드 홀로 구성되는 경사-계단 혼합형 그리드 연결 구조가 가장 바람직하다 할 것이다.In addition, in the above-mentioned inclined-staircase hybrid grid side connection structure, it is more desirable to maximize the contact area between unit grid modules on both sides in the horizontal direction by making the inclined section shorter and the horizontal section longer. Additionally, when the distance between adjacent unit grid modules is the longest, the number of grid holes removed per unit area at the connection area becomes minimum. Therefore, a slope-staircase hybrid grid connection structure in which the slope section of the connection part consists of two grid holes would be most desirable.

본 발명에 있어서, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 길이를 최대로 늘림으로써, 연결 부위에서 그리드 홀이 소실되는 문제를 최소화시키고 연결 부위의 빔 flux가 감소되는 정도를 최소화시키고, 그 결과 하전 입자 빔의 조사 균일도를 최대로 향상시킬 수 있게 된다. In the present invention, by maximizing the length of the connection portion of the unit grid modules, the problem of grid holes being lost at the connection portion is minimized and the extent to which the beam flux at the connection portion is reduced is minimized, resulting in the reduction of the charged particle beam. Irradiation uniformity can be improved to the maximum.

상기 경사-계단 혼합형의 그리드 연결구조에서, 수평 방향에 대한 연결 부위의 길이가 길수록, 연결 부위의 하부의 빔 flux 의 감쇄량이 감소하게 되어, 빔의 uniformity를 최대로 향상시킬 수 있게 된다. In the inclined-staircase hybrid grid connection structure, the longer the length of the connection portion in the horizontal direction, the attenuation of the beam flux at the bottom of the connection portion decreases, making it possible to maximize the uniformity of the beam.

정리하면, 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드는 단위 그리드 모듈들을 연속적으로 직렬 또는 병렬로 측면 연결하여 구성된 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명에 따른 대형 리니어 하전 입자 빔 소스용 그리드는 단위 그리드 모듈들이 경사-계단 혼합형 그리드 연결 구조로 연결되는 것이 가장 바람직하며, 계단(수평) 부분이 경사 부분보다 더 넓게 형성된 구조가 더욱 바람직하다. In summary, the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention is characterized by being constructed by continuously connecting unit grid modules laterally in series or parallel. In particular, in the grid for a large linear charged particle beam source according to the present invention, it is most preferable that unit grid modules are connected in an inclined-staircase hybrid grid connection structure, and a structure in which the stepped (horizontal) portion is formed wider than the inclined portion is more preferable. do.

한편, 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위에서 소실된 그리드 홀에 의해서 beam flux가 떨어지게 되므로, 연결 부위의 소정 영역에 추가의 그리드 홀을 배치하여 beam flux를 보충할 수 있다. Meanwhile, in the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention, the beam flux decreases due to grid holes lost at the connection portion of the unit grid modules, so additional grid holes are added in a predetermined area of the connection portion. You can supplement the beam flux by placing .

도 15는 본 발명의 제3 태양에 따른 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 소실된 그리드 홀을 보충하기 위하여 추가의 그리드 홀을 배치한 그리드의 모식도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 단위 그리드 모듈들의 연결 부위에서 원래의 그리드 홀이 소실된 위치의 상부 또는 하부의 영역부에 추가의 그리드 홀(96)을 배치할 수 있다. FIG. 15 is a schematic diagram of a grid in which additional grid holes are arranged to make up for lost grid holes at connection portions of unit grid modules in the grid for a large linear charged particle beam source according to the third aspect of the present invention. As shown in FIG. 15, additional grid holes 96 may be placed in an area above or below the location where the original grid hole was lost at the connection portion of the unit grid modules.

대형 리니어 하전 입자빔 소스를 이용하여 대형 기판을 빔 처리하는 경우, 통상적으로 대형 리니어 하전 입자빔 소스는 플라즈마 진공 챔버에 고정되고, 대형 리니어 하전 입자빔 소스의 하부에 있는 기판이 그리드에 대한 수직 방향을 따라 일정한 속도를 가지고 이동함으로써, 하전 입자빔이 기판을 향하여 조사된다. 따라서, 그리드 상부 또는 하부의 단부에 있는 추가의 그리드 홀에서 나오는 하전 입자빔은 단위 그리드 모듈의 연결 부위의 소실된 그리드 홀로부터 나오지 못하게 된 beam flux를 보상할 수 있게 되고, 그 결과 기판을 Uniform하게 빔 처리할 수 있게 된다.When beam processing a large substrate using a large linear charged particle beam source, the large linear charged particle beam source is usually fixed in a plasma vacuum chamber, and the substrate at the bottom of the large linear charged particle beam source is oriented perpendicular to the grid. By moving at a constant speed along , the charged particle beam is irradiated toward the substrate. Therefore, the charged particle beam coming out of the additional grid hole at the end of the upper or lower part of the grid can compensate for the beam flux that is not coming out of the missing grid hole at the connection part of the unit grid module, and as a result, the substrate is made uniform. Beam processing is possible.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Although the present invention has been described above with a focus on preferred embodiments, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art will understand that the essential characteristics of the present invention are not exceeded. It will be apparent that various modifications and applications not exemplified above are possible within the scope. In addition, these variations and differences in application should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

4,5,7 : 대형 리니어 하전 입자빔 소스
28, 48, 68 : 단위 TCP 플라즈마 소스
24, 44, 64 : 단위 TCP 플라즈마 소스의 본체
26, 46, 66 : 단위 TCP 플라즈마 소스의 소스 플랜지
20, 40, 70 : 플라즈마 진공 챔버
42, 72 : 진공 챔버 플랜지
202, 402, 702 : 밀봉 부재
60, 62 : 자기장 보강 모듈
50, 80 : 빔 바디
52, 82 : 빔 그리드
54, 84 : 가속 그리드
55 : 감속 그리드
90, 92 : 단위 그리드 모듈
94 : 그리드 홀
96 : 추가의 그리드 홀4,5,7: Large linear charged particle beam source
28, 48, 68: Unit TCP plasma source
24, 44, 64: main body of unit TCP plasma source
26, 46, 66: Source flange of unit TCP plasma source
20, 40, 70: Plasma vacuum chamber
42, 72: Vacuum chamber flange
202, 402, 702: sealing member
60, 62: Magnetic field reinforcement module
50, 80: Beam body
52, 82: beam grid
54, 84: acceleration grid
55: deceleration grid
90, 92: Unit grid module
94: grid hole
96: Additional grid holes

Claims

플라즈마 진공 챔버의 내부에 탑재되어 적어도 둘 이상의 단위 TCP 플라즈마 소스 모듈들이 불연속 공간없이 연속적으로 연결되어 이루어진 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스;
상기 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스의 전단에 배치되어 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스로부터 생성된 플라즈마를 가두어 놓도록 구성된 빔 바디; 및
복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 바디의 출구에 배치되어, 상기 빔 바디 내부의 플라즈마로부터 하전 입자들을 추출하도록 구성된 그리드부;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.A large linear TCP plasma source mounted inside a plasma vacuum chamber and consisting of at least two unit TCP plasma source modules connected continuously without discontinuous space;
a beam body disposed in front of the large linear TCP plasma source and configured to confine the plasma generated from the large linear TCP plasma source; and
A grid unit provided with a plurality of grid holes and disposed at the exit of the beam body, configured to extract charged particles from the plasma inside the beam body;
A large linear charged particle beam source comprising a.

제1항에 있어서, 상기 그리드부는,
빔 그리드와 가속 그리드를 포함하는 이중 그리드 구조로 이루어지거나,
빔 그리드, 가속 그리드, 감속 그리드를 포함하는 삼중 그리드 구조로 이루어진 것을 특징으로 하며,
상기 빔 그리드는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 바디의 출구에 배치되어, 플라즈마를 가두어 두고 풀라즈마의 하전 입자들에 에너지를 부여하도록 구성되며,
상기 가속 그리드는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 빔 그리드로부터 일정 거리 이격되어 배치되어 빔 그리드로부터 하전 입자들을 추출 가속시키도록 구성되며,
상기 감속 그리드는 복수 개의 그리드 홀들을 구비하고 상기 가속 그리드로부터 일정 거리 이격되어 배치되어 가속 그리드로부터 추출된 하전 입자들을 감속시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.The method of claim 1, wherein the grid unit,
It consists of a dual grid structure including a beam grid and an acceleration grid, or
It is characterized by a triple grid structure including a beam grid, acceleration grid, and deceleration grid.
The beam grid has a plurality of grid holes and is disposed at the exit of the beam body to confine plasma and provide energy to charged particles of the full plasma,
The acceleration grid has a plurality of grid holes and is arranged at a certain distance from the beam grid to extract and accelerate charged particles from the beam grid,
The deceleration grid has a plurality of grid holes and is arranged at a certain distance from the acceleration grid to decelerate charged particles extracted from the acceleration grid.

제2항에 있어서, 상기 빔 그리드 및 가속 그리드, 감속 그리드는 각각
그리드 홀들을 구비한 복수 개의 단위 그리드 모듈들이 연결되어 구성되고,
상기 복수 개의 단위 그리드 모듈들은,
서로 인접한 단위 그리드 모듈들의 측면 연결면의 형태에 따라, 수직형 연결 구조, 경사형 연결 구조, 계단형 연결 구조 및 경사-계단 혼합형 연결 구조 중 하나로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.The method of claim 2, wherein the beam grid, acceleration grid, and deceleration grid are each
It is composed of a plurality of unit grid modules having grid holes connected,
The plurality of unit grid modules are,
A large linear charged particle beam source characterized in that the unit grid modules adjacent to each other are connected in one of a vertical connection structure, an inclined connection structure, a stepped connection structure, and an inclined-staircase hybrid connection structure, depending on the shape of the side connection surfaces of adjacent unit grid modules. .

제2항에 있어서, 상기 빔 그리드 및 가속 그리드, 감속 그리드는 각각
그리드 홀들을 구비한 복수 개의 단위 그리드 모듈들이 연결되어 구성되고,
상기 복수 개의 단위 그리드 모듈들은,
서로 인접한 단위 그리드 모듈들의 연결면의 형태가 경사 부분과 수평 부분이 교대로 배치된 경사-계단 혼합형 연결 구조로 연결되어 이루어지고, 수평 부분이 경사 부분보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.The method of claim 2, wherein the beam grid, acceleration grid, and deceleration grid are each
It is composed of a plurality of unit grid modules having grid holes connected,
The plurality of unit grid modules are,
A large linear charged particle in which the connecting surfaces of adjacent unit grid modules are connected in a slope-staircase hybrid connection structure in which inclined and horizontal parts are arranged alternately, and the horizontal part is formed to be longer than the inclined part. beam source.

제2항에 있어서, 상기 빔 그리드 및 가속 그리드, 감속 그리드의 그리드 홀들은 정육각형 구조(Hexagonal Structure)를 이루도록 배치되며,
빔 그리드 및 가속 그리드, 감속 그리드의 수평 방향에 대하여 인접한 그리드 홀들이 30도 또는 60도의 각도를 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.The method of claim 2, wherein the grid holes of the beam grid, acceleration grid, and deceleration grid are arranged to form a regular hexagonal structure,
A large linear charged particle beam source, characterized in that adjacent grid holes are arranged at an angle of 30 or 60 degrees with respect to the horizontal direction of the beam grid, acceleration grid, and deceleration grid.

제2항에 있어서, 상기 빔 그리드 혹은 가속 그리드의 그리드 홀은
하전 입자의 출구의 크기가 하전 입자의 입구의 크기와 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.The method of claim 2, wherein the grid holes of the beam grid or acceleration grid are
A large linear charged particle beam source, characterized in that the size of the outlet of the charged particle is equal to or larger than the size of the inlet of the charged particle.

제2항에 있어서, 상기 빔 그리드 혹은 가속 그리드의 그리드 홀은
경사형 또는 계단형의 단면 구조로 이루어지거나,
경사형과 계단형이 혼합된 단면 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.The method of claim 2, wherein the grid holes of the beam grid or acceleration grid are
It is composed of an inclined or stepped cross-sectional structure, or
A large linear charged particle beam source characterized by a cross-sectional structure that is a mixture of inclined and stepped shapes.

제1항에 있어서, 상기 대형 리니어 하전 입자빔 소스는,
플라즈마 진공 챔버의 내부 또는 외부의 소정 영역에 배치되어 플라즈마 영역의 자기장을 보충하도록 구성된 자기장 보강 모듈;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스. The method of claim 1, wherein the large linear charged particle beam source,
A large linear charged particle beam source further comprising a magnetic field reinforcement module disposed in a predetermined area inside or outside the plasma vacuum chamber and configured to supplement the magnetic field of the plasma area.

제8항에 있어서, 상기 자기장 보강 모듈은,
상기 단위 TCP 플라즈마 소스들이 연결되는 위치의 진공 챔버의 내부 또는 진공 챔버의 외부에 배치된 자석으로 구성되거나,
상기 단위 TCP 플라즈마 소스들이 연결되는 위치의 진공 챔버의 외부를 감싸는 코일을 이용한 전자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.The method of claim 8, wherein the magnetic field reinforcement module,
It is composed of a magnet disposed inside or outside the vacuum chamber at a location where the unit TCP plasma sources are connected,
A large linear charged particle beam source, characterized in that it consists of an electromagnet using a coil surrounding the outside of the vacuum chamber at the location where the unit TCP plasma sources are connected.

제3항에 있어서, 상기 단위 그리드 모듈들은,
단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 상부 또는 하부 영역에 배치된 추가의 그리드 홀들;을 더 구비하여,
상기 추가의 그리드 홀들은 단위 그리드 모듈의 측면 연결 부위에서 소실된 그리드 홀들을 보충하기 위하여 구성된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.The method of claim 3, wherein the unit grid modules are:
It is further provided with additional grid holes disposed in the upper or lower area of the connection area of the unit grid modules,
A large linear charged particle beam source, characterized in that the additional grid holes are configured to compensate for grid holes lost at the side connection portion of the unit grid module.

제1항에 있어서, 상기 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는,
상부 표면에 제1 개구부를 구비하는 플라즈마 진공 챔버;
상기 플라즈마 진공 챔버의 제1 개구부의 크기보다 크게 이루어져, 상기 제1 개구부를 포함하는 플라즈마 진공 챔버의 상부 표면에 탑재되며, 단위 TCP 플라즈마 소스들을 장착시키기 위한 복수 개의 제2 개구부들을 구비하는 진공 챔버 플랜지; 및
플라즈마를 생성하도록 구성된 본체 및 상기 본체의 상부에 장착된 소스 플랜지를 구비하는 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들;을 구비하고,
상기 단위 TCP 플라즈마 소스들의 소스 플랜지의 상부에 상기 진공 챔버 플랜지의 제2 개구부가 배치되도록, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 진공 챔버 플랜지의 하부 표면에 고정 장착되어, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 플라즈마 진공 챔버의 내부에 장착된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스.2. The method of claim 1, wherein the large linear TCP plasma source comprises:
A plasma vacuum chamber having a first opening in an upper surface;
A vacuum chamber flange that is larger than the size of the first opening of the plasma vacuum chamber, is mounted on the upper surface of the plasma vacuum chamber including the first opening, and has a plurality of second openings for mounting unit TCP plasma sources. ; and
A plurality of unit TCP plasma sources having a main body configured to generate plasma and a source flange mounted on the top of the main body,
The unit TCP plasma sources are fixedly mounted on the lower surface of the vacuum chamber flange such that the second opening of the vacuum chamber flange is disposed on the top of the source flange of the unit TCP plasma sources, so that the unit TCP plasma sources are inside the plasma vacuum chamber. A large linear charged particle beam source characterized by being mounted.

대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드에 있어서,
하전 입자의 통과 경로가 되는 복수 개의 그리드 홀들을 구비한 복수 개의 단위 그리드 모듈들;을 구비하고,
상기 단위 그리드 모듈들은, 인접한 단위 그리드 모듈들의 측면 연결 형태에 따라, 수직형 연결 구조, 경사형 연결 구조, 계단형 연결 구조 및 경사-계단 혼합형 연결 구조 중 하나로 연결된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드.In the grid for a large linear charged particle beam source,
Provided with a plurality of unit grid modules having a plurality of grid holes that serve as passage paths for charged particles,
The unit grid modules are connected in one of a vertical connection structure, an inclined connection structure, a stepped connection structure, and an inclined-staircase hybrid connection structure, depending on the lateral connection type of adjacent unit grid modules. Grid for sources.

제12항에 있어서, 상기 복수 개의 단위 그리드 모듈들은,
인접한 단위 그리드 모듈들의 측면 연결의 형태가 경사 부분과 수평 부분이 교대로 배치된 경사-계단 혼합형 연결 구조로 연결되어 이루어지고, 수평 부분이 경사 부분보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드.The method of claim 12, wherein the plurality of unit grid modules are:
A large linear charged particle beam in which the lateral connections of adjacent unit grid modules are connected in an inclined-staircase hybrid connection structure in which inclined and horizontal portions are alternately arranged, and the horizontal portion is formed to be longer than the inclined portion. Grid for sources.

제12항에 있어서, 상기 단위 그리드 모듈의 그리드 홀들은 정육각형 구조 (Hexagonal Structure)를 이루도록 배치되며,
단위 그리드 모듈의 수평 방향에 대하여 인접한 그리드 홀들이 30도 또는 60도의 각도를 갖도록 배치된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드.The method of claim 12, wherein the grid holes of the unit grid module are arranged to form a regular hexagonal structure,
A grid for a large linear charged particle beam source, characterized in that adjacent grid holes are arranged at an angle of 30 degrees or 60 degrees with respect to the horizontal direction of the unit grid module.

제12항에 있어서, 상기 단위 그리드 모듈들의 그리드 홀은,
하전 입자의 출구의 크기가 하전 입자의 입구의 크기와 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드.The method of claim 12, wherein the grid holes of the unit grid modules are:
A grid for a large linear charged particle beam source, characterized in that the size of the outlet of the charged particle is equal to or larger than the size of the inlet of the charged particle.

제15항에 있어서, 단위 그리드 모듈의 홀은
경사형 또는 계단형의 단면 구조로 이루어지거나,
경사형과 계단형이 혼합된 단면 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드.The method of claim 15, wherein the hole of the unit grid module is
It is composed of an inclined or stepped cross-sectional structure, or
A grid for a large linear charged particle beam source, characterized by a cross-sectional structure that is a mixture of inclined and stepped shapes.

제12항에 있어서, 상기 단위 그리드 모듈들은,
단위 그리드 모듈들의 연결 부위의 상부 또는 하부 영역에 배치된 추가의 그리드 홀들;을 더 구비하여,
상기 추가의 그리드 홀들은 단위 그리드 모듈의 연결 부위에서 소실된 그리드 홀들을 보충하기 위하여 구성된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 하전 입자빔 소스용 그리드.The method of claim 12, wherein the unit grid modules are:
It is further provided with additional grid holes disposed in the upper or lower area of the connection area of the unit grid modules,
A grid for a large linear charged particle beam source, characterized in that the additional grid holes are configured to make up for grid holes lost at the connection portion of the unit grid module.

상부 표면에 제1 개구부를 구비하는 플라즈마 진공 챔버;
상기 플라즈마 진공 챔버의 제1 개구부보다 크게 구성되어, 상기 제1 개구부를 포함하는 플라즈마 진공 챔버의 상부 표면에 탑재되며, 단위 TCP 플라즈마 소스들을 장착시키기 위한 복수 개의 제2 개구부들을 구비하는 진공 챔버 플랜지; 및
플라즈마를 생성하도록 구성된 본체 및 상기 본체의 상부에 장착된 소스 플랜지를 구비하는 복수 개의 단위 TCP 플라즈마 소스들;을 구비하고,
상기 단위 TCP 플라즈마 소스들의 소스 플랜지의 상부에 상기 진공 챔버 플랜지의 제2 개구부가 배치되도록, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 진공 챔버 플랜지의 하부 표면에 고정 장착되어, 단위 TCP 플라즈마 소스들이 플라즈마 진공 챔버의 내부에 장착된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스. A plasma vacuum chamber having a first opening in an upper surface;
A vacuum chamber flange configured to be larger than the first opening of the plasma vacuum chamber, mounted on the upper surface of the plasma vacuum chamber including the first opening, and having a plurality of second openings for mounting unit TCP plasma sources; and
A plurality of unit TCP plasma sources having a main body configured to generate plasma and a source flange mounted on the top of the main body,
The unit TCP plasma sources are fixedly mounted on the lower surface of the vacuum chamber flange such that the second opening of the vacuum chamber flange is disposed on the top of the source flange of the unit TCP plasma sources, so that the unit TCP plasma sources are inside the plasma vacuum chamber. A large linear TCP plasma source characterized by being mounted.

제18항에 있어서, 상기 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스는,
플라즈마 진공 챔버의 내부 또는 외부의 소정 영역에 배치되어 플라즈마 영역의 자기장을 보충하도록 구성된 자기장 보강 모듈;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스. 19. The method of claim 18, wherein the large linear TCP plasma source comprises:
A large linear TCP plasma source further comprising a magnetic field reinforcement module disposed in a predetermined area inside or outside the plasma vacuum chamber and configured to supplement the magnetic field of the plasma area.

제18항에 있어서, 상기 자기장 보강 모듈은,
상기 단위 TCP 플라즈마 소스들이 연결되는 위치의 진공 챔버의 내부 또는 진공 챔버의 외부에 배치된 자석으로 구성되거나,
상기 단위 TCP 플라즈마 소스들이 연결되는 위치의 진공 챔버의 외부를 감싸는 코일을 이용한 전자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 대형 리니어 TCP 플라즈마 소스.
The method of claim 18, wherein the magnetic field reinforcement module,
It is composed of a magnet disposed inside or outside the vacuum chamber at a location where the unit TCP plasma sources are connected,
A large linear TCP plasma source, characterized in that it consists of an electromagnet using a coil surrounding the outside of the vacuum chamber at the location where the unit TCP plasma sources are connected.