이온빔 에칭장치 document_id A220623047780

최근 기록매체의 고용량화에 대한 요구가 늘어감에 따라, DTM(discrete track media)과 같이 트랙 피치가 매우 짧은 매체가 등장하고 있다. 이 DTM은 트랙 간의 기록층을 제거함으로써 신호대 노이즈비(SNR) 특성을 향상시킬 수 있으며, 서보 패턴을 직접 매체에 기록할 수 있어서 서보 기록 시간을 단축시킬 수 있는 등의 효과를 갖고 있어서, 차세대 자기기록매체의 기술로 각광을 받고 있다. 한편, 기록매체를 제작할 때에는 기판에 트랙 패턴을 형성하기 위한 식각 공정을 거치게 되는데, 이 DTM과 같은 고밀도 매체를 제작하는 경우에는 식각 작업에 몇 가지 제약 조건이 따르게 된다. 첫째는, 비등방성 식각이 되어야 한다는 점이다. 즉, 트랙 피치가 수십nm에 불과한 패턴을 식각해내야 하기 때문에, 식각 부위를 오목한 구형으로 파고 들어가는 등방성식각이 되면 트랙 간 경계가 불분명해질 수가 있다. 따라서 트랙 경계가 명확해지기 위해서는 상대적으로 예리한 경계를 만들 수 있는 비등방성 식각이 진행되어야 한다. 따라서, 등방성 식각 특성을 보이는 습식 식각(wet etching)이나 플라즈마 식각(plasma etching) 공정은 이용할 수 없다. 둘째는, 고밀도 기록매체는 대개 양면에 모두 트랙이 형성되기 때문에, 기판을 홀더의 지지면 위에 올려놓고 식각을 진행하게 되면, 반대면 식각을 위해 기판을 뒤집을 때 앞서 식각된 면이 홀더의 지지면에 문질러져서 손상되기 쉽다. 따라서, 홀더에 기판을 올려놓고 홀더를 통해 기판에 전압을 인가해야 하는 반응성 이온 에칭(reactive ion etching)은 이용할 수 없다. 셋째는, 생산속도와 관련된 것으로 시간 당 800장 정도는 식각 처리를 할 수 있어야 한다. 이러한 조건들을 감안할 때 가장 적합하게 이용될 수 있는 식각장치는 이온빔 에칭장치가 된다. 즉, 이온빔 에칭은 비등방성 식각 특성을 나타내며, 반응성 이온 에칭처럼 홀더를 통해 기판에 전압을 인가해야 하는 식각 방식도 아니므로 홀더를 식각면과 직접 닿지 않게만 적절하게 구성하면 양면 식각에도 적합하다. 다만, 생산속도가 문제가 되는데, 기존에 반도체 식각 등에 사용되던 이온빔 에칭장치는 시간당 10장 정도를 식각할 수 있는 처리 속도 밖에 되지 않는다. 그것은 식각 준비 작업에 특히 시간이 많이 걸리기 때문인데, 그 이유를 도면으로 살펴보면 다음과 같다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 이온빔 에칭장치는 식각 대상재인 기판(1)을 지지하는 홀더(13)와, 이온빔을 그리드(12)를 통해 방출하여 기판(1)에 조사하는 이온 소스(11)를 구비하고 있다. 그리고, 홀더(13)는 이온빔을 기판(1)에 비스듬히 입사되도록 기울여주는 틸트 기능과, 회전을 위한 로테이션 기능을 구비하고 있다. 따라서, 식각 작업을 진행하려면 우선 기판(1)을 홀더(13) 위에 로딩하고, 그 다음에 홀더(13)를 적정한 입사각이 되도록 틸팅한 후, 로테이션을 시작한다. 이러한 준비과정이 다 끝나고 나면, 비로소 이온 소스(11)가 가동하여 이온빔을 기판(1)에 조사하게 된다. 여기서, 홀더(13)를 틸팅하는 이유는, 이온빔의 충돌로 떨어져 나가는 기판 입자가 융기된 상태로 남아있는 인접 돌출부의 측벽으로 튀어서 달라붙는 현상을 방지하기 위해서이다. 그리고, 만일 틸팅된 채로 고정되어 있다면 한 쪽 방향으로만 식각이 진행되기 때문에 홀더(13)를 로테이션시켜서 대칭적으로 식각이 진행되게 하는 것이다. 따라서, 이러한 작업 특성 상 정작 이온빔을 방출하는 식각 시간 보다 그 전에 기판(1)을 로딩한 다음 홀더(13)의 틸팅 각도를 맞추고 로테이션시키고 하는 준비시간이 많이 걸려서 전체적인 생산성이 떨어지는 것이다. 그러므로, 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 작업 준비 시간을 대폭 단축할 수 있는 새로운 구조의 이온빔 에칭장치가 요구되고 있다.