KR100894437B1 - 양의 바이어스 전극에 의한 인출구 주변 국부 방전을 이용한 고휘도 플라즈마 이온빔 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집속이온빔 장치에 적용되는 고휘도 이온원에 관한 것으로, 불활성종 및 다양한 종류의 이온빔 생성과 대면적 플라즈마를 통해 다중 이온빔 인출시스템 구현이 가능한 고휘도 플라즈마 이온원 장치에 관한 것이다. 특히 마이크로사이즈의 인출구가 가공된 양의 바이어스 전극을 설치하여 인출구 주위에 추가적인 방전을 일으키고 그에 따라 국부적으로 발생한 고밀도 플라즈마를 이용하여, 기존 플라즈마 이온원의 빔 손실에 따른 문제를 억제한 새로운 고휘도 이온빔을 인출하는 방법에 관한 것이다.

Description

양의 바이어스 전극에 의한 인출구 주변 국부 방전을 이용한 고휘도 플라즈마 이온빔 발생장치{Device for High Brightness Plasma Ion Source using localized discharges near extraction hole generated by biasing plasma electrode positively}

도1은 기존의 종래의 플라즈마 이온원을 도시한 도면.

도2,4,5,6은 본 발명에 따른 실시예를 도시한 도면.

도3은 이온빔의 인출전류를 도시한 그래프.

본 발명은 집속이온빔 장치에 적용되는 고휘도 이온원에 관한 것으로, 불활성종 및 다양한 종류의 이온빔 생성과 대면적 플라즈마를 통해 다중 이온빔 인출시스템 구현이 가능한 고휘도 플라즈마 이온원 장치에 관한 것이다. 특히 마이크로사이즈의 인출구가 가공된 바이어스 전극을 설치하여 인출구 주위에 추가적인 방전을 일으키고 그에 따라 국부적으로 발생한 고밀도 플라즈마를 이용하여, 기존 플라즈마 이온원의 빔손실에 따른 문제를 억제한 새로운 고휘도 이온빔을 인출하는 방법에 관한 것이다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명은 가스가 공급되어 플라즈마가 발생되는 발 생부와 발생부와 접지 전극사이에 고전압을 인가함으로써 이온빔을 인출하는 인출부로 이루어진 플라즈마 이온원에, 접지전극과 발생부 사이에 고전압 준위보다 수 십 볼트에서 수 백 볼트 높게 부유된 바이어스(Bias) 전극을 배치하여 플라즈마와 바이어스 전극 사이에 국부적인 방전을 이끌어내고, 그에 따라 바이어스 전극 근처에 고밀도 플라즈마를 발생시켜 고밀도 플라즈마가 바이어스 전극에 가공된 밀리미터보다 작은 크기의 인출구 안으로 침투할 수 있게 되어, 결국 이온빔 방출면의 위치를 접지 전극 쪽으로 근접시켜 고전류의 고휘도 이온빔을 인출할 수 있는 방법에 관한 것이다.

나노기술은 궁극적으로는 나노크기의 물체를 이용한 소재 및 소자와 관련이 있는 기술이지만, 이 기술의 핵심은 사용하는 물질 자체보다는 임의의 물질을 나노미터 크기로 제어하여 형성하고 정밀 측정할 수 있는 나노공정 및 나노측정 기술의 개발에 있다. 따라서 이러한 나노공정에 적용할 수 있는 나노 장비(Tool)의 개발 및 연구가 나노기술의 핵심이라고 할 수 있다. 나노 장비는 나노미터 범위에 속하거나 나노미터급 정밀도나 해상도(분해능)로 가공 또는 분석할 수 있는 장비로 대별될 수 있다. 나노 가공 장비는 대상 물질을 변형시킬 수 있는 장비로서 기존의 반도체공정 장비를 개조하여 적용하고 있다. 나노 분석 장비 역시 기존의 박막측정 장비 및 분광 장비 등을 이용하여 나노기술에 적용하고 있는 실정이다. 나노 가공 및 분석기술에서 가장 중요한 기술은 가공 및 분석의 도구가 되는 이온빔 기술이다. 즉, 위치분해능을 나노미터급으로 하기 위해서는 입사되는 이온빔의 크기가 나노미터급으로 집속되어야 하는데, 집속이온빔(Focused Ion Beam, FIB) 기술은 입사 이온빔 의 크기를 수~수십nm 크기로 집속할 수 있는 기술로서 나노공정 장비에서는 필수적인 기술이다.

집속이온빔의 품질 및 집속능을 결정하는 것은 이온원과 이온광학 부분이다. 정전렌즈 및 편향장치 등을 이용하는 이온광학 부분은 1900년대 중반부터 많이 연구되어 왔고, 많은 설계정보 및 공학적 노하우가 알려져 있다. 하지만 이온원에 있어서는 아직까지 여러 가지 해결해야할 문제가 남아있는 실정이다. 집속이온빔 장치에 사용되는 이온원은 고휘도(High brightness), 낮은 에너지 퍼짐, 안정성 등의 특성을 지녀야 한다. 이는 이온원에서 나온 이온빔의 품질에 따라 정전렌즈를 통해 집속할 수 있는 한계가 결정되기 때문이다. 이러한 이유로 기존의 상용 집속이온빔시스템에서는 휘도 특성이 좋은 전계방출 이온원인 액체금속이온원(Liquid metal ion source, LMIS)을 사용하여 왔다.

그러나 액체금속이온원의 경우, 1) 융점에서 증기압이 낮은 금속류(Ga)만을 이용할 수 있어서 다양한 이온빔 생산이 불가능하다는 점, 2) 점 선원(Point source)이기 때문에 하나의 이온원에서 다중빔을 인출하는 구조가 불가능하다는 점, 3) 상대적으로 넓은 이온 에너지 편차 등의 단점으로 인하여 그 개선 및 대체 이온원의 개발이 요구되고 있다. 또한 고에너지로 실리콘 기판에 입사된 갈륨 이온빔은 원치않는 불순물 확산층을 형성하고, 이는 알루미늄 배선과 반응하여 부식시켜 전자이동속도의 저하 등 대상물의 성능저하에 영향을 주게 된다. 또한 구리 기판에 고에너지 갈륨 이온빔을 입사시켜 이온밀링(ion milling) 공정을 수행할 때, Cu₃Ga 형상 합금(phase alloy)이 형성되어서 밀링(milling) 공정에 저항성분으로 작용하여 공정시간을 증가시키고, 고르지 않은 프로파일(uneven profile) 형성의 원인이 된다. 또한 리소그래피, 나노측정용 마이크로프루브(microprobe) 등에 필요한 경이온종 생산이 불가능하다는 점도 액체금속이온원의 단점으로 지목된다.

전계방출 원리를 이용한 액체금속이온원과 달리, 플라즈마 이온원은 도 1에 도시된 것과 같이, 유도결합 플라즈마, 헬리콘 플라즈마, 전자공명가열 플라즈마 등의 방식을 이용하여 플라즈마(A)를 생성한 후, 플라즈마와 대면하는 부분에 고전압을 인가한 플라즈마 전극(B)을 위치하고, 접지전극(C)을 수 mm 거리를 두고 배치하며, 플라즈마 전극과 접지전극에 가공된 구경(Aperture)를 통해 양전하 이온빔(F)을 인출하는 방식이다. 플라즈마의 전자밀도와 고전압 전극과 접지 전극 간의 전계가 평형을 이루는 플라즈마 면(D)이 생기고 이 면이 이온방출면이 된다. 플라즈마를 이용한 이온원의 경우, 입체각 당 전류밀도가 액체금속이온원보다 높고, 불활성종 및 경이온종 등 다양한 이온종의 이온빔을 생산할 수 있으며, 대면적에 걸친 플라즈마를 발생시켜 다중의 구경으로 다중의 이온빔을 인출할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 플라즈마 이온원은 이온이 방출되는 면적(Virtual source)이 크기 때문에 휘도가 낮아서 현재까지는 집속이온빔을 위한 고휘도 이온원으로서는 부적합하였다

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 고휘도 플라즈마 이온원을 위해서 인출 구경(aperture)의 크기가 0.01~0.1mm인 구조에서 플라즈마 이온빔이 인출될 수 있도록 플라즈마와 대면하는 전극에 플라즈마 전위 이상의 양 전압을 인가하여 국부 방전의 형성을 통하여, 0.01~0.1mm 크기의 인출 구경을 통한 고전류 및 고휘도 이온빔 인출이 가능한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 액체금속이온원이 가지고 있는 고휘도성을 유지하면서, 불활성종 및 경이온종 등 다양한 이온종을 생산할 수 있으며 다중 이온빔 생산이 가능한 새로운 구조의 이온원 및 그것을 채용한 집속이온빔 장치를 제공하는데 있다.

기존의 플라즈마 이온원에서 통상적으로 사용되었던 인출구경의 직경은 대략 수mm~수cm로서 이는 발생된 플라즈마의 쉬스(sheath)폭(도1에서 E)보다 매우 큰 사이즈였다. 따라서 플라즈마 전극과 접지 전극 사이에 작용하는 높은 전기장이 플라즈마 쉬스 면을 변조하여 오목형태의 최적 이온빔 방출면(E)을 결정하게 된다. 그러나 플라즈마 이온원이 고휘도를 달성하기 위해서는 낮은 에미턴스 특성을 가져야 한다. 여기서 에미턴스는 빔의 반경과 횡방향 속도성분에 의해 이온빔이 퍼지는 각을 곱한 측정치이며, 위상공간 면적에 비례하는 양이다. 엄밀히 정의하면 빔 에미턴스(beam emittance)는 6차원 위상 공간에서 빔 입자들이 차지하는 형상(pattern)과 관계가 있다. 에미턴스는 다음과 같이 이론적으로 계산된다.

여기서 r ₀ 는 인출구경의 반경, T _i 는 이온온도, A는 이온종의 질량이다. 위 식에서 알 수 있듯이, 낮은 에미턴스를 위해서는 인출구경의 크기가 작아져야 한다. 플라즈마 이온원이 전계방출 이온원과 같은 수준의 저에미턴스 또는 매우 작은 virtual source size를 갖기 위해서는 인출구경의 크기를 수 마이크로미터 수준까지 줄여야 한다. 그러나 이온원에서 발생되는 일반적인 플라즈마 쉬스 크기는 대략 0.2~0.5mm이므로 이 이하의 인출구경 크기로는 기존의 이온빔 인출이론을 적용할 수 없으며 이온빔 방출면 또한 변조될 수 없다.

이에 본 발명에서는 접지 전극과 플라즈마 발생부 사이에 고전압 준위보다 수십 볼트에서 수 백 볼트까지 높게 부유된 바이어스(Bias) 전극을 배치하여 바이어스 전극 가까이에 추가적인 방전으로 인한 고밀도 플라즈마를 발생시켜 이온빔 인출이 가능케 하는 방법을 제시한다. 새로운 고밀도 플라즈마가 쉬스 영역을 채워 마이크로 사이즈의 인출구 안으로 플라즈마가 침투하게 된다. 그에 따라 이온빔 방출면의 위치가 접지 전극 쪽으로 근접한다. 이 경우 높아진 플라즈마 밀도에 따라 인출 가능한 이온의 수가 늘 뿐만 아니라 이온빔 방출면이 인출부 쪽으로 접근함에 따라 이온의 인출이 용이해짐으로 인해 마이크로 사이즈의 작은 인출구를 통해서도 고전류 고휘도 이온빔 인출이 가능하다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 이온빔 인출 전극 구조를 제공하는데,

플라즈마를 고전압으로 부유시키는 플라즈마 전극(6)과;

상기 플라즈마 전극으로부터 일정거리 이격되어 있으며 이온빔이 인출되는 접지 전극 인출구가 형성된 접지 전극(8)과;

상기 접지 전극과 상기 플라즈마 전극사이에 형성되며 추가적인 방전을 통해 고밀도 플라즈마를 만들기 위해 유전체로 일부가 가려진 채 플라즈마와 대면하고 있으며 상기 플라즈마 전극의 플라즈마 전위보다 더 높은 전압이 인가되며 이온빔이 인출되는 바이어스 전극 인출구가 형성되는데 상기 바이어스 전극 인출구는 상기 접지 전극 인출구보다 그 직경이 작으며 0.1mm 이하의 구경을 갖는, 바이어스 전극을 포함할 수 있다.

상기 바이어스 전극은 상기 바이어스 전극에 인가된 양의 전압에 의해 가속되어진 전자들이 상기 바이어스 전극 인출구 주변의 중성입자들을 이온화하여 새로운 플라즈마를 형성하게 되는 문턱전압 이상의 전압이 인가 된 것일 수 있다.

상기 이온빔 인출 전극 구조는 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부를 더 포함하고 상기 플라즈마 발생부는 고주파 플라즈마가 생성되는 챔버와;

상기 챔버의 상부에 평판형으로 형성된 유전체와;

상기 챔버와 상기 유전체의 상부에 위치하여 상기 챔버의 주위로 감긴 외측안테나를 포함하며, 상기 챔버와 플라즈마 전극을 접합시켜 플라즈마 기준전위 면적을 넓게 만든 것일 수 있다.

상기 이온빔 인출 전극 구조는 하나 이상의 바이어스 전극 인출구와 접지 전극 인출구로 형성된 것일 수 있다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 바이어스 전극을 이용한 고휘도 플라즈마 이온빔 발생장치의 개략구조를 도시한 단면도이다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바이어스 전극을 이용한 고휘도 플라즈마 이온빔 발생장치는 크게 세 부분, 즉 플라즈마 발생부, 인출부, 공정부로 나누어 진다.

플라즈마 발생부는 유도결합 또는 유사한 고주파 플라즈마가 생성되는 유전체 챔버(18), 이 챔버(18)에 반응가스를 공급하기 위한 가스주입구(11), 상기 챔버(18) 내부를 낮은 압력으로 유지하고 반응이 끝나면 반응가스를 배출하기 위한 배출펌프(9) 및 배출구(10), 상기 챔버(18) 측면에 설치되며 다수의 턴 수로 감겨지는 고주파 안테나(15)와, 상기 안테나에 고주파 전력을 인가하는 고주파전원(2) 및 임피던스 정합을 위한 회로(3)로 구성된다.

인출부는 플라즈마 전위를 고전압으로 부유시키는 플라즈마 전극(6), 고전압에서 수십에서 수백 Volt 내외의 양전압으로 부유되는 바이어스 전극(7), 접지 전극(8)으로 이루어져있다. 도면 중 부호 16, 17은 각 전극간의 절연을 위한 절열체이고, 바이어스 전극(7)에는 0.01mm~0.1mm 정도 직경의 인출 구경이 가공된다. 각 전극의 전압은 고전압전원(4)와 바이어스전원(5)에 의해 인가된다.

공정부는 상기 플라즈마 발생부와 차등진공을 유지하고 인출빔의 손실을 최소화하는 고진공 분위기를 만들기 위한 별도의 배출펌프(13)와 배출구(14), 접지준위로 유지되는 공정챔버(1)로 구성된다.

도 3은 고전압(4)을 인가한 후, 바이어스 전압(5)의 변화에 따라 측정되는 이온빔의 인출전류를 도시한 그래프로서, 바이어스 전압(5)에 따른 전류특성은 세 영역으로 나뉠 수 있다. 즉, 0V에서 15V까지의 영역1, 15V에서 35V까지의 영역2, 그리고 35V이상의 영역3이 그것이다.

영역1에서 바이어스 전압이 증가함에 따라 인출 전류가 1/100배 정도로 감소하는 경향을 보인다. 전자 밀도 10¹¹-10¹²/cm³, 플라즈마 전위 20V, 전자 온도 3eV 조건의 전형적인 플라즈마를 가정하면, 플라즈마 경계의 쉬스 크기는 약 60-185μm가 된다. 이 경우 쉬스의 크기와 인출구의 직경(100μm)은 거의 비슷한 크기가 되며, 이때 빔 인출 경계영역은 이온빔의 인출을 방해하는 불룩한 모양으로 생성되고 이로부터 인출되는 빔은 모아지지 못하고 퍼져나가는(defocus) 형태를 갖는다. 인출구의 낮은 종횡비(구경/깊이)를 고려했을 때, 퍼져나가는 형태의 이온들의 많은 부분은 바이어스 전극을 통해 이온전류로 빠져나가고, 나머지가 이온빔이 되어 인출구를 통과하게 되어 결과적으로 인출되는 이온빔 전류가 낮아진다. 플라즈마 전위에 비해 상대적으로 음의 바이어스 전압이 인가되는 첫 번째 영역을 지나면서 차츰 인출 전류는 증가하기 시작한다.

영역2에서는 바이어스 전압 15V이후부터 인출 전류가 점점 증가해서 35V되는 지점에 이르러서는 거의 바이어스 전압이 0V일 때의 인출 전류 값에 도달하는 모습을 보이는데, 이 현상은 랑뮈어 프로브(Langmuir probe)의 전류-전압 결과와 같이 바 이어스 전압 증가에 따라 전자가 바이어스 전극으로 흘러들어와 발생하는 전류가 지수 곡선을 그리며 증가하다가 포화되는 경향과 유사한 결과로써 설명할 수 있다.

마지막으로 영역3에서는 35V의 특정 문턱 전압(threshold voltage) 이상의 바이어스 전압이 인가된 경우, 이온 전류가 100배 이상 급격하게 증가하는 영역이 보인다. 이는 바이어스 전극에 인가된 양의 전압으로 인해 가속되어 에너지가 높아진 전자들이 바이어스 전극의 인출구 주변의 중성입자들을 이온화하여 새로운 플라즈마를 생성함으로써 발생하는 현상이다. 이와 같이 인출구 주변에서 국부적인 방전을 통해 발생하는 플라즈마는 이미 존재하는 플라즈마 발생부의 플라즈마와는 다른 특성들을 가지는데, 그 중 고휘도 이온빔 인출에 있어 가장 중요한 역할을 하는 요소는 바로 플라즈마 밀도이다. 국부 방전에 의한 인출구 주변의 플라즈마 밀도는 기존의 플라즈마에 비해 10배 정도 높은 밀도를 가지는 것으로 확인되었다. 이 와 같은 높은 밀도 특성은 인출 이온빔의 휘도를 높이는데 결정적인 두 가지 역할을 하게 된다. 첫 번째는 플라즈마 밀도에 비례해서 이온의 밀도가 증가하므로, 결과적으로 인출 가능한 이온의 수를 증가시키는 역할이다. 두 번째 역할은 밀도가 증가함으로 인해 플라즈마 쉬스 크기가 기존의 값에 비해 크게 낮아져서 인출을 위한 인출경계면(Meniscus) 형성이 용이해진다는 사실이다. 심지어는 플라즈마가 인출구 안쪽으로 침투하여 인출경계면이 접지 전극에 보다 더 접근하여 인출 이온빔 전류를 극대화하는데 결정적인 역할을 하게 된다.

이 발명에서 가장 강조하고자 하는 부분이 바로 이 영역3에서의 이온빔 인출로써, 플라즈마 발생부에 유도결합 플라즈마나 마이크로 웨이브 플라즈마, 등의 발생 원리를 이용해 플라즈마를 발생시킨 후, 상대적으로 면적이 작은 바이어스 전극에 문턱 전압 이상의 양전압을 인가하여 또 하나의 새로운 고밀도 플라즈마를 인출구 주변에 발생시켜서, 작은 인출구를 통해서도 높은 전류의 이온빔 인출이 가능토록 하는 것이다. 기존에는 이처럼 양전압을 인가하여 이온빔의 인출이 가능하도록 하는 것이 없었다.

바이어스 전극(7)의 두께는 냉각효과 및 인출구경과의 종횡비(aspect ratio)를 고려해서 최대한 얇고, 하전입자 및 열부하에 강한 재료를 사용해야 한다. 또한 접지 전극(8)의 인출구경과 정렬이 수월한 구조가 되어야 한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 도시한 것으로, 금속챔버(19) 상부에 유전체(18)을 설치하고 그 위에 고주파 안테나(15)를 설치하는 것을 나타낸 것이다. 도 2에서는 기준전위 면적이 작아서 플라즈마 전위 및 이온에너지 편차가 높다. 도 4에서 실시한 구조에서는 기준전위 면적이 도 2에서보다 넓어지기 때문에 플라즈마 전위 및 이온에너지 편차가 낮은 플라즈마 이온빔을 생산할 수 있다.

플라즈마 전위는 플라즈마가 발생되어 가두어진(대면하는) 도체 챔버를 기준으로 하여 결정되는데, 도체 챔버의 면적이 넓어질수록 플라즈마 전위와 도체 챔버의 전위 차가 줄어들어 플라즈마 전위를 낮춤과 동시에 이온에너지편차를 줄이는 역할을 한다. 결국 기준전위면적은 금속 챔버의 면적과 동일한 것으로, 도 2에 비해 도 4에서는 유전체 면적이 줄어들고 상대적으로 금속 챔버면적이 넓어짐으로 인해 기준전위면적이 넓어진다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 것으로, 마이크로파에 의해서 플라 즈마를 발생시키는 장치이다. 마이크로파 발생장치로부터 생성된 마이크로파가 웨이브 가이드 (wave guide)와 그에 연결된 금속챔버 상부의 유전체를 통해 플라즈마로 전달되어 되는 형태이다. 마이크로파를 이용한 플라즈마 발생장치는 크기가 작은 장점이 있어, 이동 가능한 소형 이온원 제작에 적합하다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 것으로, 대면적 플라즈마를 챔버(18)에 발생시켜서 다중의 인출구경을 갖는 전극(6)(7)(8)을 사용, 다중의 이온빔을 인출하는 구조이다. 집속이온빔의 공정수율을 높이기 위해서는 빔전류를 높이거나, 공정에 사용되는 이온빔의 개수를 늘리는 것이 바람직하다. 그러나 빔전류를 높이면 쿨롱척력에 의한 빔발산이 영향을 미치게 되어서 나노미터급의 위치분해능을 갖는 공정이 힘들어 진다. 따라서 공정수율을 높이는 유일한 방법은 도 6에서 도시된 바와 같이 다중의 이온빔을 인출하고 다중의 이온광학 라인이 결합된 집속이온빔을 이용하는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 접지 전극과 플라즈마 발생부 사이에 고전압 준위보다 수십에서 수 백 볼트 높게 부유된 바이어스(Bias) 전극을 배치하여, 플라즈마와 바이어스 전극 사이에 또 하나의 고밀도 플라즈마를 국부적으로 발생시킴으로써, 이 플라즈마가 바이어스 전극에 가공된 마이크로미터 크기의 구경(Aperture)안으로 침투하여, 이온빔 방출면의 위치를 접지 전극 쪽으로 근접시켜, 기존의 플라즈마 이온원에서 문제였던 왜곡된 쉬스에 의한 가속빔의 손실 문제를 억제하여 마이크로사이즈의 홀을 통해 고전류의 이온빔을 인출하는 것에 대한 것이다. 따라서 불활성 이온종 및 다양한 종류의 이온빔을 생산할 수 있어, 상기에서 살펴본 바와 같이 갈륨 이온빔에 의한 여러 가지 문제점을 해결할 수 있으므로 집속이온빔의 공정신뢰도를 높일 수 있다. 또한 도 6에서 예시한 바와 같이 액체금속이온원에서는 불가능한 다중 이온빔 인출이 가능하므로 공정시간 단축 및 그에 따른 공정단가 절감 등의 효과를 가져 올 수 있다.

Claims (4)

1. 이온빔 인출 전극 장치로서,

   플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부와

   플라즈마를 고전압으로 부유시키는 플라즈마 전극(6)과;

   상기 플라즈마 전극으로부터 일정거리 이격되어 있으며 이온빔이 인출되는 접지 전극 인출구가 형성된 접지 전극(8)과;

   상기 접지 전극과 상기 플라즈마 전극사이에 형성되며 고밀도 플라즈마를 만들기 위해 유전체로 일부가 가려진 채 플라즈마와 대면하고 있는 바이어스 전극을 포함하여

   상기 플라즈마 전극의 플라즈마 전위보다 10볼트 초과 1000볼트 미만 사이로 높게 부유된 양전압이 인가되고 상기 바이어스 전극에 형성되는 인출구는 0.01mm 내지 0.1mm의 구경을 갖는 것을 특징으로 하며

   상기 바이어스 전극에 의해 인가된 양전압은 상기 플라즈마의 이온빔을 가속하여 상기 바이어스 전극의 인출구 주변의 중성입자들을 이온화하여 새로운 플라즈마를 생성하는, 이온빔 인출 전극 장치
2. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 전극은 상기 바이어스 전극에 인가된 양의 전압에 의해 가속되어진 전자들이 상기 바이어스 전극 인출구 주변의 중성입자들을 이온화하여 인출구 주변과 인출구 안쪽에 고밀도의 새로운 플라즈마를 형성하게 할 수 있게 하기 위하여 문턱전압 이상의 전압이 인가된 것을 특징으로 하는, 이온빔 인출 전극 장치
3. 제1항에 있어서, 상기 이온빔 인출 전극 장치는 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부를 더 포함하고 상기 플라즈마 발생부는 고주파 플라즈마가 생성되는 챔버와;

   상기 챔버의 상부에 평판형으로 형성된 유전체와;

   상기 챔버와 상기 유전체의 상부에 위치하여 상기 챔버의 주위로 감긴 외측안테나를 포함하며, 플라즈마 전위는 플라즈마가 발생되어 가두어진 도체 챔버를 기준으로 결정되는데 상기 챔버와 플라즈마 전극을 접합시킴으로써 플라즈마 전위와 도체 챔버의 전위차를 줄임으로써 플라즈마 전위를 낮추고 이온에너지 편차를 줄이는 역할을 하도록 한 것을 특징으로 하는, 이온빔 인출 전극 장치
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온빔 인출 전극 장치는 하나 이상의 바이어스 전극 인출구와 접지 전극 인출구가 형성된 것을 특징으로 하는, 이온빔 인출 전극 장치

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