KR100978793B1 - 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치 및 수송 장치 - Google Patents

다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치 및 수송 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 낮은 에너지를 가지면서도 전류 밀도가 충분히 높은 이온 빔을 만들어 내고, 또 이 빔의 전류손실을 최소화하며 긴 거리까지 수송시킬 수 있는 빔 제조 장치 및 수송 장치에 관한 것으로,
본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치는, 기 설정된 출력 에너지보다 큰 고에너지, 고전류 밀도를 갖는 빔을 인출하는 다중 인출구를 갖는 플라즈마 전극과 빔인출 전극으로 구성되는 이온원; 상기 이온원과 평행하게 이격되어 배치되며 상기 빔들을 감속시키면서 에너지를 줄이는 다중구(多重口) 구조의 제1 감속 전극; 상기 제1 감속 전극과 평행하게 이격되어 배치되며 상기 감속된 빔을 집속하는 다중구 구조의 정전 렌즈; 상기 정전 렌즈와 평행하게 이격되어 배치되며 상기 집속된 빔을 다시 감속시키면서, 인가된 전압에 의해 상기 빔의 최종 에너지를 제어하는 다중구 구조의 제2 감속 전극을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 수송 장치는, 상기 제조 장치에 의해 제조된 저에너지·대전류·대면적 빔을 수송하는 장치로써, 상기 다중구 구조의 제2감속전극과 평행하게 이격되어 배치되는 다중구 구조의 저에너지 이온 빔 렌즈를 일정한 간격으로 표적물에 도달할 때까지 반복적으로 배치함으로써, 상기 제조된 빔이 이동하는 동안 빔의 공간전하에 의한 퍼짐에 의한 손실을 줄일 수 있다는 것을 특징으로 한다.
다중 전극, 저에너지 이온 빔 렌즈, 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치.

Description

다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치 및 수송 장치{Low energy, high current and large beam extraction and transport device using multiple accel-decel electrodes}
본 발명은 빔을 제조하기 위한 장치 및 빔을 수송하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 에너지를 가지면서도 전류 밀도가 높은 이온 빔을 만들어 낼 수 있고, 에너지 손실을 최소화하며 긴 거리까지 수송시킬 수 있는 빔 제조 장치 및 수송 장치에 관한 것이다.
낮은 에너지의 이온 빔은 박막 제조, 나노반도체 공정 등 그 용도가 다양하다. 특히 낮은 에너지가 이러한 공정들에 효율적으로 적용되기 위해서 필요한 것이 대전류, 대면적 빔이다.
이온원에서 인출할 수 있는 이온 빔의 전류 J는 J = Va 3/2 / a2 의 식으로 나타낼 수 있는 데, 여기서 Va는 빔 인출 전압이고 a는 플라즈마 전극과 빔 인출전극 전극사이의 거리로 일반적으로 플라즈마 전극의 두께를 포함한 거리이다. 따라서 이온원으로 인출할 수 있는 이온 빔의 전류는 전극 사이의 전압, 전극의 두께, 전극 사이의 길이 등에 의해서 종합적으로 결정되는 데, 특히 인출하려는 이온 빔의 에너지가 낮으면 낮을수록 인출할 수 있는 이온 빔의 전류가 작아지게 된다. 반면 빔전류를 크게 하기 위해 전극의 두께를 얇게 하고 전극 거리를 아주 작게 유지하는 방법도 있는 데, 이러한 방법은 면적이 넓어지면 간극을 계속 유지하기 어려울 뿐만 아니라 가공이 어렵기 때문에 빔의 면적이 작은 경우에만 일반적으로 적용할 수 있다는 문제점이 있다. 또한 빔의 에너지가 낮으면 공간전하의 효과 때문에 금방 퍼져버려서 높은 전류밀도의 이온 빔을 만들어내기가 점점 어렵게 되면서 빔을 원하는 곳까지 수송하는 데도 어려움이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 낮은 에너지를 가지면서도 전류 밀도가 높은 이온 빔을 만들어 낼 수 있고, 다양한 이온 빔의 에너지와 전류 밀도를 만들어 낼 수 있으며, 이온 빔의 면적과 모양을 다양하게 만들 수 있고, 또한 대면적의 이온 빔을 얻을 수 있는 전극 구조를 유지하기 위해 전극의 두께를 충분히 두껍게 할 수 있으며, 또한 전극의 간격도 여유있게 유지할 수 있는 구조를 가진 빔 제조 장치와, 상기 제조 장치에 의해 만들어진 저에너지 빔의 전류 손실을 최소화하며 긴 거리까지 수송시킬 수 있는 빔 수송 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치는,
기 설정된 출력 에너지보다 큰 고에너지, 고전류 밀도를 갖는 빔을 인출하는 다중 인출구를 갖는 플라즈마 전극과 빔인출 전극으로 구성되는 이온원; 상기 이온원과 평행하게 이격되어 배치되며 상기 빔들을 감속시키면서 에너지를 줄이는 다중구(多重口) 구조의 제1 감속 전극; 상기 제1 감속 전극과 평행하게 이격되어 배치되며 상기 감속된 빔을 집속하는 다중구 구조의 정전 렌즈; 상기 정전 렌즈와 평행하게 이격되어 배치되며 상기 집속된 빔을 다시 감속시키면서, 인가된 전압에 의해 상기 빔의 최종 에너지를 제어하는 다중구 구조의 제2 감속 전극을 포함한다.
상기 고 에너지 빔은 에너지가 2000 eV 이상인 것이 바람직하고, 상기 빔의 최종 에너지는 100 eV 이하인 빔인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 감속 전극에 의해 만들어지는 빔의 에너지는 700 eV에서 1200 eV 사이로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 감속 전극과 상기 정전 렌즈 간의 간격은 3mm ~ 5mm 이고, 상기 정전 렌즈와 상기 제2 감속 전극 간의 간격도 3mm ~ 5mm 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 및 제2 감속 전극의 두께는 2mm ~ 3mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 및 제2 감속 전극을 이루는 물질은 구리 또는 스테인레스 스틸인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제조 장치는 적어도 3개 이상의 감속 전극과 2개 이상의 정전 렌즈를 포함하며, 상기 감속 전극과 정전 렌즈는 교대로 평행하게 이격되어 배치될 수도 있다.
본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 수송 장치는 상기 제조 장치에 의해 제조된 저에너지·대전류·대면적 빔을 수송하는 장치로써, 제2 감속전극과 평행하게 이격되어 배치되며, 한 쌍의 다중구(多重口) 구조의 가속 및 감속전극으로 구성된 저에너지 이온 빔 렌즈를 수송거리 동안 일정한 간격으로 연속적으로 배열하여, 상기 제조된 빔이 이동하는 동안 빔의 공간전하에 의한 퍼짐에 의한 손실을 줄일 수 있다는 것을 특징으로 한다.
상기 저에너지 빔은 에너지가 100 eV 이하인 빔인 것이 바람직하다.
또한, 상기 저에너지 빔을 집속하기 위해 사용되는 전압은 1000 V 이하가 바람직하다.
또한, 상기 제 2 감속전극과 한 쌍의 가속·감속 전극으로 이루어지는 저에너지 이온 빔 렌즈 간의 간격은 5mm ~ 10mm 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 이온 빔 렌즈들 간의 간격은 10mm 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가속·감속 전극의 두께는 2mm ~ 3mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가속·감속 전극을 이루는 물질은 구리 또는 스테인레스 스틸인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치 및 수송 장치에 의하면, 낮은 에너지를 가지면서도 전류 밀도가 높은 이온 빔을 만들어 낼 수 있으며, 다양한 이온 빔의 에너지와 전류 밀도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이온 빔의 면적과 모양을 다양하게 만들 수 있으며, 대면적의 이온 빔을 얻을 수 있는 전극 구조를 유지하기 위해 전극의 두께가 충분히 두껍게 할 수 있으며, 또한 전극의 간격도 여유 있게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 퍼짐성이 매우 큰 저에너지 빔의 전류손실을 최소화하며 긴 거리까지 수송시킬 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 이온원 빔 인출을 위한 전극 시스템은 다단계의 가속 및 감속 전극들로 구성된다. 초기 빔 인출을 높은 전압으로 함으로써, 낮은 전압으로 직접 빔 인출했을 때 전류가 작아지는 한계를 극복하고 있다. 또한, 초기 빔 인출 전극의 전압을 제어하여 다양한 이온 빔을 인출할 수 있다. 또한, 전극의 두께와 전극의 간격이 대면적으로 제조하여도 문제가 없는 빔 인출 구조이다. 또한, 초기 빔 인출전압에 의해 이온 빔의 전류밀도를 제어할 수 있다. 또한, 제1 감속 전극의 전압은 후단부의 정전렌즈에 의해 빔 손실을 최소화할 수 있는 수준의 전압으로 조정하고, 정전렌즈는 빔을 집속하여 공간전하 등에 의한 빔 손실을 막는다. 또한, 최종 빔 에너지의 정밀 조절을 위한 2차 감속 전극을 적용한다. 또한, 2차 감속 전극 이후의 빔 수송을 위해 저 에너지 이온 빔 렌즈 시스템을 적용한다. 또한, 대면적의 빔을 인출할 수 있도록 원하는 크기의 이온원 전극의 면적과 인출구 수를 결정한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 8은 본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치 및 저에너지 빔 렌즈들로 구성된 저에너지 이온 빔 수송장치의 일 예를 도시한 도이다.
본 발명의 일 예에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치는, 이온원(10), 제1 감속 전극(20), 정전 렌즈(30), 제2 감속 전극(40)을 포함한다.
상기 이온원(10)은 다중 인출구(引出口)를 갖는 플라즈마 전극(11)과 빔 인출 전극(12)으로 이루어지며, 원하는 에너지보다 높은 에너지를 갖는 고 에너지 빔을 인출한다. 여기서, 인출되는 고 에너지 빔은 최종적으로 만들려고 하는 빔의 에너지보다 더 큰 에너지의 빔을 의미한다. 따라서, 고 에너지 저 에너지의 기준은 가변적이지만 고에너지 빔의 경우 에너지가 2000 eV 이상의 빔인 것이 바람직하고, 최종적으로 만들려고 하는 빔의 에너지는 100 eV 이하인 것이 바람직하다.
상기 다중구(多重口) 구조의 제1 감속 전극(20)은 상기 이온원(10)과 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 고 에너지 빔을 감속시키면서 에너지를 줄이는 기능을 수행한다. 이 때, 대면적의 절연간격 유지를 위한 최소 전극두께를 확보하게 되면 빔 손실을 최소화하기 위해 가능한 최소거리를 유지하기 위해, 상기 이온원(10)과 상기 제1 감속 전극(20) 간의 간격은 3mm ~ 5mm 인 것이 바람직하다.
상기 다중구 구조의 정전 렌즈(30)는 전기장을 이용한 렌즈로써, 상기 제1 감속 전극(20)과 평행하게 이격되어 배치되며, 상기 제1 감속 전극에 의해 감속된 빔을 집속하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 제1 감속 전극(20)과 상기 정전 렌즈(30) 간의 간격은 3mm ~ 5mm 인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 대면적 전극의 절연간격 유지를 위한 최소 전극두께를 확보하면서 빔 손실을 최소화하기 위해 가능한 최소거리를 유지하는 것이 바람직하기 때문이다.
상기 다중구 구조의 제2 감속 전극(40)은 상기 정전 렌즈와 평행하게 이격되어 배치되며 상기 정전 렌즈(30)에서 집속되어 진행하는 빔을 다시 감속시키면서 빔의 에너지를 줄인다. 이때 제2 감속 전극(40)에 인가되는 전압을 조절하면 상기 빔의 최종 에너지를 제어하여 원하는 에너지를 갖는 이온 빔을 제조할 수 있게 된다.
상기 제1 및 제2 감속 전극(20, 40)의 두께는 2mm ~ 3mm인 것이 바람직하다. 상기 두께는, 대면적 구조를 유지할 수 있는 충분한 강도를 가지면서 동시에 냉각에 의해 연속 운전이 가능할 수 있는 최소한의 두께이다.
또한, 상기 정전 렌즈(30)와 상기 제2 감속 전극(40) 간의 간격은, 대면적 전극의 절연간격 유지를 위한 최소 전극두께를 확보하면서 빔 손실을 최소화하기 위해 가능한 최소거리를 유지하기 위해 3mm ~ 5 mm 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 및 제2 감속 전극을 이루는 물질은, 예를 들어 구리 또는 스테인레스 스틸인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치는 적어도 3개 이상의 감속 전극과 2개 이상의 정전 렌즈를 포함하며, 상기 감속 전극과 정전 렌즈는 교대로 평행하게 이격되어 배치될 수도 있다. 상기 감속 전극의 종류와 두께, 그리고 상기 정전 렌즈와 감속 전극 간의 간격은 전술한 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
다음, 본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 수송 장치는, 전술한 제조 장치에 의해 제조된 저에너지·대전류·대면적 빔을 수송하는 장치이다.
상기 수송 장치는, 도 8에 도시된 바와 같이, 전술한 제조 장치에 제2 감속 전극(40)과 평행하게 이격되어 배치되는, 한 쌍의 다중구 구조의 집속 전극(51) 및 접지 전극(52)으로 구성된 저에너지 이온 빔 렌즈(50)들을 반복적으로 배치시킨다. 이러한 반복 배치를 원하는 위치까지 도달되도록 구성하여 효율적인 저에너지 빔 수송라인을 얻을 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치에서의 빔 제조 과정과 수송 장치에서의 빔 수송 과정을 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 1은 이온원의 단면도를 일반적으로 나타낸 도로 이온원이 플라즈마 발생부와 여러 개의 빔 인출구로 구성되어 있으며, 플라즈마 전극과 빔 인출 전극 사이에 전압을 걸어서 플라즈마 발생부로부터 원하는 에너지의 빔을 인출해 내게 된 기본적인 특성을 보여주고 있다. 여기서 감속전극은 전자들이 이온과 반대방향으로 인출되는 것을 방지하기 위한 전극이며, 또한 여기서 한 개 한 개의 빔 인출구의 모양, 두께, 전극 간격 등은 이온 빔의 광학 특성을 결정하는 데 중요한 역할을 하게 되는 데, 대면적의 이온 빔은 각각 광학적으로 정밀하게 설계된 빔 인출구들이 많이 모여서 구성된다. 따라서, 개개의 빔 인출구를 따라가면서 구성되는 광학적 특성은 전체 이온 빔의 광학적 특성을 결정하게 된다.
도 2는 이온원 빔 인출 전극(11, 12)에서 비교적 높은 전압(도 2에서는 3000 V)에 의해 큰 전류의 빔을 인출했을 때 한 개 빔 인출구의 광학적 특성을 계산하여 도시한 도이다. 이온원에서 인출할 수 있는 이온 빔의 전류 J 가 J = Va 3/2 / a2 의 식 ( Va ; 빔 인출 전압, a ; 플라즈마 전극과 빔 인출전극 전극사이의 거리)로 나타낼 수 있기 때문에, 여기서 큰 전류밀도의 빔을 얻기 위해 초기에 원래 목적하는 에너지 값보다 에너지가 큰 이온 빔을 인출하는 데, 빔 인출 전압 및 이온원의 플라즈마 밀도 조정에 의해 전류밀도의 값을 제어할 수 있으며, 사용하는 가스를 달 리 함으로써 다양한 종류의 이온 빔을 만들 수 있다. 또한, 동일한 전류 밀도를 얻기 위해 낮은 전압으로 빔을 인출하려면 아주 얇은 전극으로 짧은 전극 사이에서 이루어져야 하기 때문에 전극을 대면적으로 만드는 것이 매우 어렵지만, 높은 전압으로 초기 인출함으로써 전극의 두께와 전극의 간격을 충분히 확보할 수 있기 때문에 대면적으로 제조할 수 있다.
도 3은 제1 감속 전극(20)에 의해 이온 빔의 에너지를 1차 감속시켰을 때 한 개 빔 인출구를 따라 이동하는 빔(도 3에서는 1000 eV)의 광학적 특성을 계산하여 도시한 도이다. 도 2의 빔에 비해 빔이 크게 퍼져버리는 이유는 빔 에너지가 작아져서 공간전하 효과가 그만큼 크게 나타나기 때문이다. 제1 감속 전극의 전압은 이온 빔 종류, 이온 빔 전류의 값, 다음 단계의 정전 렌즈(30)의 운전 조건 등과 연관되어 있으며 빔의 손실을 최소화하는 값에서 결정될 수 있다.
예를 들면, 직경 8mm의 인출구로부터 탄소 빔을 3000V로 인출할 경우 인출빔의 전류는 1mA 가 되고, 빔 가속 전극과 5mm 간격에 의해 절연된 감속전극으로 인출된 빔을 감속시키고, 이어서 감속전극으로부터 5mm 떨어진 정전렌즈에 의해 인출된 빔을 효과적으로 집속시키기 위한 감속전극의 전압은 빔인출 전극의 전압 대비 2000V 높고, 정전렌즈의 운전조건은 정전렌즈를 통과하는 빔 에너지의 액 0.9 배인 900V 정도의 운전전압을 가지면 된다.
도 4는 제1 감속 전극(20)에 의해 1차 감속된 이온 빔을 정전 렌즈(30)에 의 해 이온 빔을 집속시켰을 때 한 개 빔 인출구 시스템을 따라 이동하는 빔의 광학적 특성을 계산하여 도시한 도이다. 정전 렌즈의 운전조건은 이온 빔의 종류, 이온 빔 에너지, 이온 빔 전류 등에 따라 빔의 손실을 최소화 하는 값에서 결정될 수 있다.
도 5는 제2 감속 전극(40)에 의해 이온 빔의 에너지를 2차 감속 시켰을 때 한 개 빔 인출구 시스템을 따라 이동하는 빔(도 5에서는 50eV)의 광학적 특성을 계산하여 도시한 도이다. 도 2, 도 4의 빔들에 비해 빔이 훨씬 더 크게 퍼져버리는 이유는 빔 에너지가 매우 작아져서 공간전하 효과가 그만큼 더 크게 나타나기 때문이다. 제2 감속 전극(40)의 전압은 원하는 이온 빔의 최종 에너지를 제어하게 된다.
도 6은 최종적으로 만들어진 낮은 에너지의 이온 빔을 원하는 곳까지 빔의 손실을 최소화하면서 수송하기 위해 공간전하에 의해 퍼진 빔을 다시 집속시키기 위한 집속전극(또는 가속전극)(51)을 적용(도 6에서 전극의 전위는 제 2 감속전극 대비 +700V)하였을 때 한 개 빔 인출구 시스템을 따라 이동하는 빔의 광학적 특성을 계산하여 도시한 도이다. 이 전극은 상기 저에너지 빔을 집속시키는 역할도 하지만 동시에 빔의 에너지를 증가시키기 때문에 다시 접지전극(또는 감속전극)(52)을 사용하여 빔의 에너지를 원래대로 감속시켜주는 데, 이 두 개의 전극이 한 쌍으로 구성되어 저에너지 이온 빔 렌즈가 된다. 이 때 전극에 걸어주는 전압은 빔의 손실을 최소화할 수 있으면서 가능한 낮은 값으로 제어한다.
도 7은 도 6의 후단에 저에너지 이온 빔의 수송에 적용될 수 있는 저에너지 이온 빔 렌즈 세 개를 연속적으로 배열한 경우, 빔의 광학적 특성을 보여주고 있다. 이러한 다수의 저에너지 이온빔 렌즈들을 연속적으로 적용하면 수송하고자하는 거리가 길더라도 높은 전류밀도의 낮은 에너지 빔을 큰 손실 없이 긴 거리까지 수송시킬 수 있게 된다.
도 7에서 각각의 전극에는 인가되는 전압은 다음과 같다.
플라즈마 전극(11)에는 50V, 빔 인출 전극(12)에는 -2950V, 제1 감속전극(20)에는 -950V, 정전렌즈(30)의 중심에는 -50V 양 사이드에는 -950V, 제2 감속전극(40)에는 0V, 집속전극(51)에는 700V, 접지전극(52)에는 0V가 각각 인가된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치 및 수송 장치를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 일반적인 이온원의 구성 단면도에 빔 인출 원리를 포함한 도이고,
도 2는 높은 전압으로 대전류의 빔을 인출해냈을 때 한 개의 빔 인출구에서 빔의 모양을 계산하여 도시한 도이고,
도 3은 도 2에 의해 만들어진 이온 빔을 제1 감속 전극에 의해 1000 V 정도의 에너지의 빔을 만들었을 때 빔의 모양을 계산하여 도시한 도이고,
도 4는 도 3에 의해 만들어진 이온 빔을 정전 렌즈를 사용하여 빔을 집속시켰을 때의 빔의 모양을 계산하여 도시한 도이고,
도 5는 도 4에 의해 만들어진 이온 빔을 정전 렌즈 이후에 2차 감속 전극을 이용하여 원하는 에너지의 낮은 빔을 만들었을 때 빔의 모양을 계산하여 도시한 도이고,
도 6는 도 5에 의해 만들어진 이온 빔을 가속 전극과 감속전극으로 구성된 저에너지의 빔 렌즈로 한번 집속시켰을 때의 빔의 모양을 계산하여 도시한 도이고,
도 7는 도 6에 의해 만들어진 이온 빔을 가속 전극과 감속전극으로 구성된 저에너지 이온 빔 렌즈를 일 예로 세 개 추가하여 저에너지 대전류의 빔을 목적하는 곳까지 수송하는 시스템의 단면과 빔의 모양을 계산하여 도시한 도이고,
도 8은 본 발명에 따른 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치와 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 수송 장치의 일 예를 도시한 도이다.

Claims (9)

  1. 기 설정된 출력 에너지보다 큰 고에너지, 고전류 밀도를 갖는 빔을 인출하는 다중 인출구를 갖는 플라즈마 전극과 빔인출 전극으로 구성되는 이온원;
    상기 이온원과 평행하게 이격되어 배치되며 상기 빔들을 감속시키면서 에너지를 줄이는 다중구(多重口) 구조의 제1 감속 전극;
    상기 제1 감속 전극과 평행하게 이격되어 배치되며 상기 감속된 빔을 집속하는 다중구 구조의 정전 렌즈;
    상기 정전 렌즈와 평행하게 이격되어 배치되며 상기 집속된 빔을 다시 감속시키면서, 인가된 전압에 의해 상기 빔의 최종 에너지를 제어하는 다중구 구조의 제2 감속 전극
    을 포함하는 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고에너지 빔은 에너지가 2000eV 이상이고, 상기 기 설정된 출력 에너지는 100eV 이하인 것을 특징으로 하는 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 감속 전극과 상기 정전 렌즈 간의 간격은 3mm ~ 5mm이고, 상기 정전 렌즈와 상기 제2 감속 전극 간의 간격은 3mm ~ 5mm인 것을 특징으로 하는 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 감속 전극의 두께는 2mm ~ 3mm인 것을 특징으로 하는 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 감속 전극을 이루는 물질은 구리 또는 스테인레스 스틸인 것을 특징으로 하는 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치는 적어도 3개 이상의 감속 전극과 2개 이상의 정전 렌즈를 포함하며, 상기 감속 전극과 정전 렌즈는 교대로 평행하게 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 전극을 이용 한 저에너지·대전류·대면적 빔 제조 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 제조 장치에 의해 제조된 저에너지·대전류·대면적 빔을 수송하는 장치로써,
    상기 제2 감속전극과 평행하게 이격되어 배치되며, 한 쌍의 다중구(多重口) 구조의 가속 전극 및 감속 전극으로 구성된 저에너지 이온 빔 렌즈를 연속적으로 배열하여 빔전류의 손실을 줄이면서 기 설정된 위치까지 수송하는 것을 특징으로 하는 저에너지·대전류·대면적 빔 수송 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 저에너지 이온 빔 렌즈의 운전전압은 1000eV 이하인 것을 특징으로 하는 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 수송 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 감속 전극과 상기 저에너지 이온빔 렌즈 간의 간격은 5mm ~ 10mm이고, 연속적으로 배열되는 상기 이온 빔 렌즈들 간의 간격은 10mm 이상인 것을 특징으로 하는 다중 전극을 이용한 저에너지·대전류·대면적 빔 수송 장치.
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