KR20230152955A - 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치 - Google Patents

박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치 Download PDF

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KR20230152955A
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원종한
강원구
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김기환
박만진
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전미영
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재단법인 한국전자기계융합기술원
참엔지니어링(주)
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Abstract

박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치가 개시된다. 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치는, 내부 공간을 가지면서 하단에는 내부에서 생성된 이온빔을 외부로 방출하기 위한 어퍼쳐가 형성된 칼럼부, 어퍼쳐의 하측에 박막을 공급하되, 생성된 이온빔에 의해 박막이 뚫리게 되면, 박막을 수평방향으로 이동시켜 박막 교체를 수행하는 박막 공급부 및 칼럼부의 하부 방향으로 기설정된 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하며, 어퍼쳐의 주위 일부 영역이 라운드 가공 처리되고, 어퍼쳐의 주위에 형성된 적어도 하나의 배출구를 통해 기설정된 가스가 어퍼쳐의 주위를 돌아나가도록 구현되어, 수평방향으로 이동하는 박막의 데미지를 감소시키게 된다.

Description

박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치{BEAM PROCESSING DEVICE TO REDUCE THIN FILM DAMAGE}
본 발명은 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막 데미지를 감소시키기 위해 가공된 구조물 및 가스 배출구를 포함하는 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치에 관한 것이다.
집속 이온 빔(FIB : Focused Ion Beam)은 미세하게 교축시킨 이온빔을 이용하여 반도체, 금속 고분자 재료 등의 시료를 가공하는 장치로서, 본래 전자현미경 관찰을 할 때 특정 부위의 단면 가공 또는 시료를 두께 100nm 정도로 박판화 하기 위한 시료의 전 처리 장치로서 이용되어 왔다.
이러한, 집속 이온빔 방출 장치는 챔버 내에 구비되며, 챔버 내부는 일반적으로 10-5 ~ 10-6 토르(torr)의 고진공 상태로 설정된다. 특히, 최근에는 2차 전지 등의 반도체 장치들이 증가하면서 반도체 기판에 대한 공정 뿐만 아니라, 디스플레이 패널 등과 같은 미세 공정이 필요한 분야에 활용되고 있다.
그러나, 고진공 챔버 내에 반도체 기판이나 디스플레이 패널 등을 배치하여 공정 작업을 수행하는 경우, 공간적 제약에 의한 설비비용 증가, 풋프린트 증가 등에 따른 경쟁력 약화로 이어질 수 있다.
이에 따라 고진공 챔버 외부의 대기환경에서 이온빔을 이용한 기판 공정 작업을 수행할 수 있는 대기압용 이온빔 방출 장치가 요구되고 있다.
그러나, 진공챔버의 내부는 고진공 상태이기 때문에 외부와 압력차이가 일정 이상 차이나게 되고, 이러한 압력차에 의해 대기중으로 인출된 이온빔은 산란 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 정밀한 공정 또는 검사가 수행되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 대기압에서 진공 챔버에서 발생한 이온빔을 Ti 등의 Metal sheet 를 이용하여 고분자 재료 등을 경화시키는 공정을 수행하는 경우, 전자재료 및 기판 표면의 고분자 재료 등에서 휘발성 유기물질 즉, 흄(fume)이 발생되어 어퍼쳐 주변에 증착될 수 있다.
특히, 박막을 사용하는 경우 박막 표면에서 이온빔 투과에 의해 발생되는 흄은 이온빔 이용 효율을 상당부분 저하시키는 문제가 있다. 이에 따라, 박막 교체가 가능한 빔 가공 장치가 개발되어, 이온빔에 의해 뚫린 박막을 교체함으로써 대기압상에 위치하는 시료에 대한 가공 시 발생되는 흄(fume)이 박막에 증착되는 것을 최소화할 수 있게 되었다.
그러나, 박막 교체 과정에서 박막에 데미지가 발생되고, 어퍼쳐와 시료 사이에 가스를 분사할 경우 박막에 진동을 가하는 문제가 있어, 박막에 대한 데미지를 최소화하고 진동을 저감시키기 위한 필요성이 증대되었다.
본 발명의 목적은 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치를 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치는, 내부 공간을 가지면서 하단에는 내부에서 생성된 이온빔을 외부로 방출하기 위한 어퍼쳐가 형성된 칼럼부, 상기 어퍼쳐의 하측에 박막을 공급하되, 상기 생성된 이온빔에 의해 상기 박막이 뚫리게 되면, 상기 박막을 수평방향으로 이동시켜 상기 박막 교체를 수행하는 박막 공급부 및 상기 칼럼부의 하부 방향으로 기설정된 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하며, 상기 어퍼쳐의 주위 일부 영역이 라운드 가공 처리되고, 상기 어퍼쳐의 주위에 형성된 적어도 하나의 배출구를 통해 상기 기설정된 가스가 상기 어퍼쳐의 주위를 돌아나가도록 구현되어, 상기 수평방향으로 이동하는 박막의 데미지를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 라운드 가공 처리된 영역은 상기 수평방향으로 이동하는 박막과 닿는 영역을 포함한다.
그리고, 상기 어퍼쳐의 주위에 형성된 원형 홈의 일면에는 상기 적어도 하나의 배출구가 형성되되, 상기 기설정된 가스가 상기 원형 홈을 따라 불어져나가는 방향으로 상기 배출구의 방향이 설정된다.
또한, 상기 박막 공급부는, 상기 어퍼쳐 주위의 양측 각각에 설치된 롤러를 포함하며, 상기 롤러를 통해 상기 박막이 상기 어퍼쳐의 하측에서 수평방향으로 이동할 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 박막 공급부는, 상기 롤러의 회전속도 및 회전량을 제어하여 상기 박막에 대해 수평방향으로 작용되는 힘을 조정하고, 상기 박막에 대해 수평방향으로 작용되는 힘이 조정됨에 따라 상기 박막과 상기 어퍼쳐 간의 밀착도가 조정될 수 있다.
또한, 상기 밀착도가 가장 높을 때 상기 수평방향으로 이동하는 박막의 데미지를 감소시키기 위한 영역이 가장 넓도록 상기 어퍼쳐의 주위 일부 영역이 라운드 가공 처리된다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 어퍼쳐 주위의 라운드 가공 처리된 영역으로 인해 수평방향으로 이동하는 박막에 가해지는 데미지가 감소하게 되고, 기설정된 가스가 박막에 직접 분사되지 않게 되어 박막의 진동을 감소시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔인출부의 측면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔인출부의 하면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 어퍼쳐 및 그 주변영역의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔인출부의 A-A 방향의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔인출부의 B-B 방향의 단면을 도시한 도면이다.
먼저, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어는 본 발명의 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 일반적인 용어들을 선택하였다. 하지만, 이러한 용어들은 당 분야에 종사하는 기술자의 의도나 법률적 또는 기술적 해석 및 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일부 용어는 출원인이 임의로 선정한 용어일 수 있다. 이러한 용어에 대해서는 본 명세서에서 정의된 의미로 해석될 수 있으며, 구체적인 용어 정의가 없으면 본 명세서의 전반적인 내용 및 당해 기술 분야의 통상적인 기술 상식을 토대로 해석될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 첨부된 각 도면에 기재된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 설명 및 이해의 편의를 위해서 서로 다른 실시 예들에서도 동일한 참조번호 또는 부호를 사용하여 설명하도록 한다. 즉, 복수의 도면에서 동일한 참조 번호를 가지는 구성 요소를 모두 도시하고 있다고 하더라도, 복수의 도면들이 하나의 실시 예를 의미하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에서는 구성요소들 간의 구별을 위하여 '제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어가 사용될 수 있다. 이러한 서수는 동일 또는 유사한 구성 요소들을 서로 구별하기 위하여 사용하는 것이며, 이러한 서수 사용으로 인하여 용어의 의미가 한정 해석되어서는 안될 것이다. 일 예로, 이러한 서수와 결합된 구성 요소는 그 숫자에 의해 사용 순서나 배치 순서 등이 제한 해석되어서는 안된다. 필요에 따라서는, 각 서수들은 서로 교체되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다름을 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '구성하다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결뿐 아니라, 다른 매체를 통한 간접적인 연결의 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다는 의미는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치(100)는 칼럼부(110), 박막 공급부(120) 및 가스 공급부(130)를 포함한다. 또한, 빔 가공 장치(100)는 시료대(150)를 포함할 수 있다.
여기서, 칼럼부(110)는 내부 공간을 가지면서 하단에는 내부에서 생성된 이온빔을 외부로 방출하기 위한 어퍼쳐가 형성되어 있다. 이러한 어퍼쳐는 특히, 파이널 어퍼쳐(Final-Aperture)라고 정의하고 있으며, 본 명세서에서의 어퍼쳐는 파이널 어퍼쳐를 의미하는 것으로 정의한다.
그리고, 어퍼쳐는 이온빔이 방출되는 일종의 개구부 기능을 하는 것으로서 이러한 어퍼쳐를 포함하는 별도의 구조물이 존재하며, 이러한 별도의 구조물을 본 명세서에서는 빔인출부(140)라고 정의하기로 한다.
이러한 빔인출부(140)는 어퍼쳐를 포함하면서 칼럼부(110)의 하단 내부에 위치한다.
구체적으로, 칼럼부(110) 내부에는 진공챔버로 이루어지며, 진공챔버 내에는 이온빔 발생수단을 구비하고, 칼럼부(110)의 하단에 형성된 빔인출부(140)의 어퍼쳐를 통해 진공챔버 내부의 이온빔을 외부로 방출하게 된다.
그리고, 진공챔버로부터 방출되는 이온빔이 칼럼부(110)의 외부 하측에 위치하는 시료(151)에 인가됨으로써, 시료(151)에 대한 공정작업이 이루어지게 된다.
한편, 칼럼부(110) 내부에는 일정 수납공간을 가지면서 하단에는 내부에서 생성된 이온빔을 외부로 방출하기 위한 빔인출부(140)가 형성되고, 이러한 빔인출부(140)의 하단에는 일정 면적의 어퍼쳐가 형성된다. 구체적으로, 칼럼부(110)의 몸체는 그 하단 중앙 부분이 관통되고, 이 관통부분에 어퍼쳐가 실링(sealing)되어 구성된다.
또한, 칼럼부(110)는 내부 환경을 진공상태로 설정하기 위한 가스 공급부와 가스 배출구를 구비할 수 있으며, 칼럼부(110)는 10-5 ~ 10-6 토르(torr)의 고진공 상태로 설정된다.
또한, 이온빔 발생수단은 칼럼부(110) 내부 공간으로 유입된 공정가스를 전리시켜 라인형태의 이온빔을 생성하고, 이 이온빔을 칼럼부(110)의 하단에 형성된 어퍼쳐를 통해 대기환경으로 방출하여 어퍼쳐의 외부 하측에 배치된 시료(151)에 대한 공정처리를 수행한다.
구체적으로, 이온빔 발생수단은 캐소드와 캐소드의 하측에 배치된 애노드로 구성되며, 캐소드와 애노드 사이에서 공정가스가 전리되어 생성된 전자 또는 이온이 캐소드와 애노드 간의 전압차에 의해 애노드에 형성된 다수의 홀을 통해 라인 형태로 집중화하면서 하측으로 방출하도록 구성된다.
이러한 이온빔 발생수단은 이온빔을 통한 가공의 정밀도를 결정하는 가장 중요한 요소이며, 상용적으로 사용되는 갈륨 건을 예로 들어 설명하면, 갈륨건은 뾰족한 텅스텐 팁이 있고, 그 위에 갈륨 소스가 붙어 있으며, 텅스텐 와이어를 통해 전류를 흘려주면 열이 발생하면서 갈륨이 녹아 텅스텐 팁을 타고 흘러서 팁을 감싸는 형태가 된다.
이때, 팁과 팁의 아래쪽에 위치한 전극에 강한 전기장을 걸어주면 팁 끝에 모여있는 액체 상태의 갈륨으로부터 결합력이 약해진 갈륨원자들이 전기장에 이끌려 이온의 형태로 방출되는데 이 과정이 연속적으로 일어나기 때문에 이온 빔이 형성된다.
또한, 이온빔 발생수단은 양성자, 헬륨, 질소, 아르곤, 제논 등의 이온을 대량 발생시킨 뒤 수십 KeV 이상으로 가속해서 물질 내에 주입하거나 조사할 수 있으며, 특히, 제논을 활용한 제논 이온집속빔과 같은 플라즈마 이온집속빔을 생성할 수 있다.
한편, 칼럼부(110)의 하단에 위치한 빔인출부(140)의 어퍼쳐의 하측에는 박막(10)이 위치하며, 박막 공급부(120)는 이러한 박막(10)을 제공한다.
구체적으로, 빔인출부(140)의 어퍼쳐는 티탄(Ti), 텅스텐(W), 알루미늄을 포함한 금속 판으로 박막화되어 시닝(thinning)하거나 금속 박막으로 진공 증착이나 스퍼터링(sputtering) 코팅 또는 도금한 후 웰딩(welding) 하여 제작되고, 어퍼쳐의 하측에 위치하는 박막(10)은 50um(마이크로미터) 이하의 두께를 갖을 수 있다.
그리고, 박막(10)은 AL foil, PET film, PE film, PP film을 포함한 재질로 이루어질 수 있다.
그리고, 시료대(150)는 이온빔이 박막(10)을 뚫고 시료(151)에 조사되도록 시료(151)가 배치될 수 있다. 이러한 시료(151)는 다양한 사물이 될 수 있으며, 크기나 두께에 제한이 없다.
예를 들어, 얇고 넓은 디스플레이 패널도 시료대(150) 상에 배치될 경우, 반복적인 박막의 교체를 통해 디스플레이 패널 전체에 대한 가공이 가능하게 된다.
한편, 박막 공급부(120)는 칼럼부(110)에서 생성된 이온빔에 의해 박막(10)이 뚫리게 되면, 박막(10)을 수평방향으로 이동시켜 박막 교체를 수행할 수 있다. 즉, 가공이 진행되는 동안 박막이 일정속도로 이동되어 이온빔을 이용한 시료(151) 가공시 시료(151)로부터 발생되는 휘발성 물질인 흄(fume)이 박막에 증착되는 것을 방지하며, 박막(10)을 뚫고 집중화된 이온빔에 의해 정밀한 가공이 가능하게 된다.
이러한 박막(10)의 수평이동을 위해, 박막 공급부(120)는 칼럼부(110)의 양측 각각에 설치된 롤러를 포함하며, 롤러를 통해 박막(10)이 칼럼부(110)의 하단에서 수평방향으로 이동할 수 있도록 제어할 수 있다.
이때, 박막(10)이 칼럼부(110)의 하단에서 수평방향으로 이동하면서 어퍼쳐 주위에 닿게 되어 박막이 데미지를 입을 수 있으며, 이에 따라 어퍼쳐 주위에는 박막에 데미지를 가하지 않도록 하는 별도의 가공이 필요하게 된다.
이에 따라, 어퍼쳐의 주위 일부 영역은 라운드 가공 처리됨으로써, 수평방향으로 이동하는 박막(10)이 라운드 가공 처리된 면에 닿더라도 박막(10)에 가해지는 데미지가 감소될 수 있게 된다.
한편, 가스 공급부(130)는 칼럼부(110)의 하부 방향으로 기설정된 가스를 공급할 수 있으며, 가스 공급부(130)는 어퍼쳐 주위에 형성된 슬릿 또는 배출구를 통해 기설정된 가스를 공급할 수 있다.
구체적으로, 가스 공급부(130)는 기설정된 가스를 강한 압력으로 뿜어내기 때문에, 어퍼쳐와 시료(151) 사이에 존재하는 공기가 밀려나게 되면서, 어퍼쳐와 시료(151) 사이의 영역은 기설정된 가스로 채워질 수 있게 된다.
또한, 가스 공급부(130)를 통해 공급되는 기설정된 가스는 일반적인 공기보다 가벼운 헬륨 가스를 포함할 수 있으며, 일반 공기보다 가벼운 가스라면 모두 포함될 수 있다.
이때, 이온빔이 조사되어 박막(10)을 뚫어내야 하는 상황에서 박막(10)이 가스 공급부(130)를 통해 공급되는 기설정된 가스에 의해 진동이 유발될 수 있는 문제가 있으며, 이에 따라 박막(10)의 진동을 저감시킬 수 있는 구조가 필요하다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치(100)는 어퍼쳐의 주위에 적어도 하나의 배출구가 형성되어 있으며, 이러한 어퍼쳐의 주위에 형성된 적어도 하나의 배출구를 통해 가스 공급부(130)를 통해 제공된 기설정된 가스가 어퍼쳐의 주위를 돌아나가도록 구현됨으로써, 수평방향으로 이동하는 박막(10)의 데미지를 감소시키게 된다.
즉, 어퍼쳐의 주위에 형성된 배출구가 어퍼쳐의 하면을 수평방향으로 이동하는 박막(10)으로 직접 기설정된 가스를 배출하게 되면, 박막(10)은 배출구로부터 배출된 기설정된 가스로 인해 진동이 발생되게 되고, 박막(10)에 발생된 진동은 이온빔을 통한 가공이나 검사의 정확도에 치명적인 영향을 끼치게 된다.
이에 따라, 어퍼쳐의 주위에 형성된 배출구는 박막(10)을 향하는 방향이 아닌, 어퍼쳐의 주위에 형성된 홈을 따라 기설정된 가스가 불어져 나갈 수 있도록 박막(10)과 평행한 방향으로 향하도록 배출구가 형성된다. 이에 대해서는 다시 상세히 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔인출부의 측면을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 빔인출부(140)의 하부 가운데에는 이온빔이 외부로 방출되는 어퍼쳐가 위치하고, 어퍼쳐의 양측에는 박막(10)을 제공하기 위한 박막 공급부(120)가 위치한다.
구체적으로, 박막 공급부(120)는 어퍼쳐 주위의 양측 각각에 설치된 롤러(141, 142, 143, 144)를 포함하며, 롤러(141, 142, 143, 144)를 통해 박막(10)이 어퍼쳐의 하측에서 수평방향으로 이동할 수 있도록 제어할 수 있다.
어퍼쳐 주위 좌측에는 제1 롤러(141) 및 제2 롤러(142)가 구비될 수 있고, 어퍼쳐 주위 우측에는 제3 롤러(143) 및 제4 롤러(144)가 구비될 수 있으며, 제1 롤러(141) 및 제2 롤러(142)에 의해 박막(10)은 어퍼쳐의 하단에서 수평방향으로 이동하게 된다.
즉, 박막 공급부(120)는 제1 롤러(141) 및 제2 롤러(142)의 회전을 제어하여 박막(10)이 수평방향으로 이동할 수 있도록 한다.
또한, 박막 공급부(120)는 제3 롤러(143) 및 제4 롤러(144)의 회전을 제어하여, 이온빔에 의해 뚫린 박막(10)이 수평방향으로 이동할 수 있도록 한다.
특히, 박막 공급부(120)는 롤러(141, 142, 143, 144)의 회전속도 및 회전량을 제어하여 박막(10)에 대해 수평방향으로 작용되는 힘을 조정할 수 있다.
그리고, 박막(10)에 대해 수평방향으로 작용되는 힘이 조정됨에 따라 박막(10)과 어퍼쳐 간의 밀착도가 조정될 수 있다.
예를 들어, 박막 공급부(120)가 제1 롤러(141) 및 제2 롤러(142)의 회전속도 및 회전량을 낮추고, 제3 롤러(143) 및 제4 롤러(144)의 회전속도 및 회전량을 높이게 되면, 박막(10)에 가해지는 장력이 증가하게 되어, 수평방향으로 작용되는 힘이 강해짐에 따라 박막(10)은 수평방향으로 팽팽해지게 되고 이에 따라 박막(10)과 어퍼쳐 간의 거리가 짧아지게 되어 밀착도가 증가하게 된다.
또한, 박막 공급부(120)가 제1 롤러(141) 및 제2 롤러(142)의 회전속도 및 회전량을 높이고, 제3 롤러(143) 및 제4 롤러(144)의 회전속도 및 회전량을 낮추게 되면, 박막(10)에 가해지는 장력이 감소하게 되어, 수평방향으로 작용되는 힘이 약해짐에 따라 박막(10)은 수평방향으로 느슨해지게 되고 이에 따라 박막(10)과 어퍼쳐 간의 거리가 늘어나게 되어 밀착도가 낮아지게 된다.
즉, 박막 공급부(120)는 제1 롤러(141) 및 제2 롤러(142)의 회전속도 및 회전량과 제3 롤러(143) 및 제4 롤러(144)의 회전속도 및 회전량을 개별적으로 제어하여 박막(10)에 수평방향으로 가해지는 힘을 조정함으로써, 박막(10)이 어퍼쳐의 주위에 닿도록 하는 면적을 늘이거나 줄일 수 있게 되고, 이에 따라 박막(10)에 가해지는 데미지를 조정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔인출부의 하면을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 빔인출부(140)의 하면 중 가운데 영역에는 이온빔이 방출되는 어퍼쳐부(20)가 도시되어 있다. 여기서, 어퍼쳐부(20)는 어퍼쳐와 어퍼쳐 주위의 기설정된 가스가 배출되는 배출구가 형성된 홈까지를 포함하는 것으로 정의한다.
그리고, 어퍼쳐부(20)의 양쪽으로는 상술한 바와 같이 제1 롤러(141), 제2 롤러(142), 제3 롤러(143) 및 제4 롤러(144)가 위치한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 어퍼쳐 및 그 주변영역의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 어퍼쳐(21) 및 그 주변영역을 포함한 영역을 상술한 어퍼쳐부(20)로 정의하기로 하였으며, 이러한 어퍼쳐부(20)는 이온빔이 방출되는 어퍼쳐(21) 즉, 파이널 어퍼쳐와 어퍼쳐(21) 주위에 기설정된 가스가 돌아나갈 수 있도록 파여진 홈(24)을 포함하며, 어퍼쳐(21)와 홈(24) 사이 영역은 박막(10)이 닿는 영역으로서, 상술한 바와 같이 라운드 가공처리된 영역(22)이 존재한다.
구체적으로, 라운드 가공 처리된 영역(22)은 수평방향으로 이동하는 박막(10)과 닿는 영역을 포함하고 있으며, 어퍼쳐(21)로부터 홈(24)으로 갈 수록 높이가 낮아지게 된다.
그리고, 어퍼쳐(21)와 홈(24) 사이의 영역에는 라운드 가공처리된 영역(22)이 어퍼쳐(21)를 기준으로 양측에 존재하며, 라운드 가공처리된 영역(22)은 박막(10)이 움직이는 수평방향과 90도 방향으로 직각을 이루도록 위치한다.
이에 따라, 박막(10)은 어퍼쳐(21)의 하부에서 수평방향으로 움직이면서 항상 라운드 가공처리된 영역(22)과 닿게 되며, 이러한 라운드 가공 처리로 인해 박막(10)에 가해지는 데미지는 감소하게 된다.
구체적으로, 어퍼쳐(21)가 위치한 영역 즉, 어퍼쳐(21)와 라운드 가공처리된 영역(22) 사이의 영역이 가장 높고, 그 다음으로 라운드 가공처리된 영역(22)이 높으며, 그 다음으로 라운드 가공처리된 영역(22)과 홈(24) 사이의 영역이 높아, 각 영역별로 높이의 차이가 존재하게 된다.
한편, 라운드 가공처리된 영역(22)의 넓이는 상술한 바와 같이 어퍼쳐(21)와 박막(10) 간의 밀착도가 가장 높을 때, 수평방향으로 이동하는 박막(10)의 데미지를 감소시키기 위한 영역이 가장 넓도록 즉, 박막(10)이 어퍼쳐부(20)에 닿는 영역이 가장 클 때의 영역을 모두 포함하는 넓이를 갖도록, 어퍼쳐(21)의 주위 일부 영역이 라운드 가공처리된다.
즉, 어퍼쳐(21)와 박막(10) 간의 밀착도가 가장 높을 때, 박막(10)이 어퍼쳐부(20)에 닿는 영역이 가장 넓을 것이고, 이때 어퍼쳐부(20)에 닿는 박막(10)에 가해지는 데미지를 줄이기 위해서는 밀착도가 가장 높을 때 박막(10)이 닿는 어퍼쳐부(20)의 영역이 모두 라운드 가공 처리되면 되며, 결과적으로, 라운드 가공처리된 영역(22)은 어퍼쳐(21)와 박막(10) 간의 밀착도가 가장 높을 때, 박막(10)이 닿는 어퍼쳐부(20)의 영역을 모두 포함하게 된다.
한편, 홈(24)에 위치한 배출구(23)는 기설정된 가스가 어퍼쳐(21)의 주위를 돌아나가도록 방향이 설정되어 있으며, 설정된 방향을 통해 기설정된 가스는 홈(24)을 따라 불어져 나가게 된다.
구체적으로, 홈(24)에 위치한 배출구(23)는 홈(24)의 경사면에 위치하면서 홈(24)의 경로를 따라 기설정된 가스가 불어져 나갈 수 있도록 비스듬하게 위치한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔인출부의 A-A 방향의 단면을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 빔인출부(140)의 A-A 단면은 박막(10)이 움직이는 수평방향과 동일한 방향의 단면이며, 구체적으로, 어퍼쳐(21)의 주위 양쪽에는 라운드 가공처리된 영역(22)이 존재하고, 라운드 가공처리된 영역(22)의 바깥쪽에는 기설정된 가스가 불어져 나갈 수 있는 홈(24)이 파여져 있음을 알 수 있다.
한편, 라운드 가공처리된 영역(22)은 도 4에 도시된 바와 같이, 어퍼쳐(21)의 주위에 원형으로 존재하는 것이 아닌 박막(10)의 수평 이동 방향과 직각을 이루는 방향으로 어퍼쳐(21)의 양측 각각에 존재한다.
이에 따라, 후술할 도 6에서 보여지는 빔인출부(140)의 단면에는 라운드 가공처리된 영역이 도시되지 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔인출부의 B-B 방향의 단면을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 빔인출부(140)의 B-B 단면은 박막(10)이 움직이는 수평방향과 직각을 이루는 방향의 단면이며, 구체적으로, 어퍼쳐(21)의 주위 양쪽에는 도 5와 같이 라운드 가공처리된 영역(22)이 존재하지 않고 각이 져 있는 모습으로 형성되어 있음을 알 수 있다.
이러한 각이 진 상태에서 박막(10)이 닿게 되면 박막(10)에 데미지가 가해질 수 있어, 도 5와 같이 라운드 가공처리된 영역(22)이 존재하는 것이다.
마찬가지로, 어퍼쳐(21)의 주위에는 기설정된 가스가 불어져 나갈 수 있는 홈(24)이 파여져 있음을 알 수 있다.
또한, 기설정된 가스가 주입되는 가스 주입구(130')의 단면이 도시되어 있으며, 가스 주입구(130')는 홈(24)에 형성된 배출구와 연결되어 있어, 가스 주입구(130')를 통해 주입된 기설정된 가스는 배출구를 통해 홈(24)으로 불어져 나가게 된다.
이와 같이, 어퍼쳐(21)의 주위 일부 영역이 라운드 가공 처리되고, 어퍼쳐(21)의 주위에 형성된 적어도 하나의 배출구(23)를 통해 기설정된 가스가 어퍼쳐(21)의 주위를 돌아나가도록 구현되어, 어퍼쳐(21)의 하측에서 수평방향으로 이동하는 박막(10)에 가해지는 데미지를 줄이고, 박막(10)에 가해지는 진동을 감소시킴으로써, 이온빔을 통한 정밀한 가공 또는 검사가 가능하게 된다.
한편, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100: 빔 가공 장치 110: 칼럼부
120: 박막 공급부 130: 가스 공급부
140: 빔인출부 150: 시료대

Claims (6)

  1. 내부 공간을 가지면서 하단에는 내부에서 생성된 이온빔을 외부로 방출하기 위한 어퍼쳐가 형성된 칼럼부;
    상기 어퍼쳐의 하측에 박막을 공급하되, 상기 생성된 이온빔에 의해 상기 박막이 뚫리게 되면, 상기 박막을 수평방향으로 이동시켜 상기 박막 교체를 수행하는 박막 공급부; 및
    상기 칼럼부의 하부 방향으로 기설정된 가스를 공급하는 가스 공급부;를 포함하며,
    상기 어퍼쳐의 주위 일부 영역이 라운드 가공 처리되고, 상기 어퍼쳐의 주위에 형성된 적어도 하나의 배출구를 통해 상기 기설정된 가스가 상기 어퍼쳐의 주위를 돌아나가도록 구현되어, 상기 수평방향으로 이동하는 박막의 데미지를 감소시키는 것인, 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라운드 가공 처리된 영역은 상기 수평방향으로 이동하는 박막과 닿는 영역을 포함하는 것인, 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 어퍼쳐의 주위에 형성된 원형 홈의 일면에는 상기 적어도 하나의 배출구가 형성되되, 상기 기설정된 가스가 상기 원형 홈을 따라 불어져나가는 방향으로 상기 배출구의 방향이 설정된 것인, 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 박막 공급부는,
    상기 어퍼쳐 주위의 양측 각각에 설치된 롤러를 포함하며, 상기 롤러를 통해 상기 박막이 상기 어퍼쳐의 하측에서 수평방향으로 이동할 수 있도록 제어하는 것인, 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 박막 공급부는,
    상기 롤러의 회전속도 및 회전량을 제어하여 상기 박막에 대해 수평방향으로 작용되는 힘을 조정하고,
    상기 박막에 대해 수평방향으로 작용되는 힘이 조정됨에 따라 상기 박막과 상기 어퍼쳐 간의 밀착도가 조정되는 것인, 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 밀착도가 가장 높을 때 상기 수평방향으로 이동하는 박막의 데미지를 감소시키기 위한 영역이 가장 넓도록 상기 어퍼쳐의 주위 일부 영역이 라운드 가공 처리된 것인, 박막 데미지를 감소시키기 위한 빔 가공 장치.
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