KR20070119072A - 전자빔과 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 장치및 방법 - Google Patents

전자빔과 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 장치및 방법 Download PDF

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탈리아니 카를로
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Abstract

본 발명은, 고밀도의 전자빔 및 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 장치 및 방법을 제공하며, 본 발명의 장치는 가스를 포함하는 제1 유전체 관, 제1 유전체 관에 연결된 중공 캐소드, 중공 캐소드에 연결되어 있으며, 증착 챔버의 안쪽으로 돌출되어 증착 챔버에 연결된 제2 유전체 관, 제2 유전체 관의 둘레에 배치되며, 전체적으로 중간의 위치에 배치되는 애노드, 중공 캐소드와 애노드에 전압을 인가하기 위한 수단, 증착 챔버로부터 가스를 배기하기 위한 수단, 및 제1 유전체 관 내에서 가스를 플라즈마로 자발적으로 변환시키기 위한 변환 수단을 포함한다.

Description

전자빔과 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 장치 및 방법 {APPARATUS AND PROCESS FOR GENERATING, ACCELERATING AND PROPAGATING BEAMS OF ELECTRONS AND PLASMA}
본 발명은, 전자빔 및 플라즈마빔의 생성, 가속 및 전파를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 재료를 처리하기 위한 방법, 예컨대 다양한 재료의 막을 증착하거나 나노클러스터를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 더 상세하게 설명하면, 펄스화된 전자빔 및 플라즈마빔이, 고체 또는 액체 물질로 이루어진 타겟에 부딪칠 때, 어블레이션(ablation)으로 알려진 현상, 즉 소량의 물질을 폭발적으로 제거(explosive expulsion)할 수 있는, 전자빔 및 플라즈마빔의 생성, 가속 및 전파에 관한 것이다. 이러한 어블레이션 현상은, 메커니즘에 의한 어떠한 제한도 없다고 했을 때, 타겟의 표면 아래에 있는 물질의 일부를 폭발적으로 제거하기 위해, 타겟의 표면이 아니라 표면 아래에, 빔이 수반하는 에너지를 방출하는 것과 관련되어 있다고 생각된다.
열이온 방출 또는 방전에 의해 진공에서의 전자의 흐름이 생기고, 그리고 이러한 전자의 흐름을, 대응하는 전압 전계에서 가속화하는 기술이 알려져 있다. 그 러나, 이러한 방식에서 얻을 수 있는 전자의 흐름 밀도는, 일부 응용 분야에서는 충분하지 않다. 종래 기술에서, 진공에서 생성된 전자는 저압의 가스를 포함하는 챔버 내의 박판(thin sheet)에 모이게 된다. 이러한 방식에서는, 저압의 영역에 높은 밀도를 가진 전자 흐름을 얻는 것이 가능하지만, 필요한 장치의 양이 매우 많아지기 때문에, 만족할 만한 효과를 얻을 수 없게 된다.
미국특허 US 4,335,465호에는, 전압을 인가해서 전자 및 이온을 생성 및 가속화하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 전압에 의해, 전자를 공급하는 전극을 포함하고, 저압에서의 가스가 전자 및 이온을 공급한다. 전극은, 서로 간격을 두고 분리되어 있으며, 외부에 대해 차폐되어 있다. 각각의 전자에 제공되며, 공통의 축을 따라 정렬된 개구에 의해 형성되는 가스 방전 채널이 하나 이상 존재한다. 전극 사이에는 저압하에서 이온화될 수 있는 가스가 제공되고, 이들 전극은 "슈도 스파크"(pseudo-spark)로 알려진 가스 방전을 실질적으로 발생시키기 위한 전압에 연결된다. 저압의 가스에서 달성될 수 있는 전자 흐름 밀도는 진공에서의 전자 또는 이온의 흐름 밀도보다 실질적으로 더 높다.
독일특허 DE 3834402호에는, 자기적으로 자체 집중된(magnetically self-focused) 전자빔 또는 슈도 스파크 방전(pseudo-spark discharge)이 전기적으로 절연된 석영 관(quartz tube)의 애노드 출력에 수용되어, 소정의 거리만큼 운반되는 과정을 개시하고 있다. 석영 관은 약간 뒤틀려 있지만, 빔의 전달에 대해서는 큰 영향을 미치지 않으며, 타겟에 빔이 부딪치는 가장 적합한 각도를 찾는데 도움이 된다. 석영 관은, 어느 정도까지는, 슈도 스파크 챔버가 증기에 의해 어블레이션 되는 것을 방지하고, 펌프의 횡단면이 작아서, 차별적인 펌핑이 가능하다. 슈도 스파크 챔버에 사용한 전자빔의 생성은, 기술적으로 복잡한데, 빔의 파워와 빔의 발산을 고려하여야 하기 때문이다.
미국 특허 US 5,576,593호에는, 전기적으로 대전된 입자의 빔을 생성하기 위한 입자 빔 가속기(particle beam accelerator)가 개시되어 있다. 이러한 가속기에 의하면, 미리 설정된 전하와 중량을 갖는 입자가, 저장기(reservoir)로부터 추출되어, 2개의 상이한 전기적 전위를 갖는 가속 챔버에 공급됨으로써, 추후의 처리 과정에 사용될 빔을 제공하게 된다.
특히, 미국특허 US 5,576,593호에는, 전기적으로 대전된 입자를 가속하기 위한 장치가 개시되어 있다. 개시된 가속 장치는, 높은 입자 밀도의 펄스화 플라즈마 저장기; 저장기와 연결되고 내부 직경이 d인 관형 유전체 챔버; 관형 유전체 챔버의 둘레에 배치되어 있는 2개 이상의 서로 이격된 전극으로서, 그 중 하나의 전극이 저장기의 내벽을 따라 배치되어 있는 전극; 가스의 압력 p와 유전체 관의 내부 직경의 곱(p×d)이 잔류 가스 전하의 기생 방전을 피할 정도로 충분히 낮도록, 낮은 압력 p로 잔류 가스 전하만을 유지하기 위해 관형 유전체 챔버의 가스를 배출시키는 수단; 관형 유전체 챔버 내의 저장기로부터, 대전된 입자를 추출하고, 관형 유전체 챔버 내의 대전된 입자의 빔을 형성하기 위해 내부에서 입자를 가속함으로써, 관형 유전체 챔버 내의 잔류 가스 전하가 내벽을 따라 이온화 및 극성을 갖게 되도록, 전극에 전압을 인가하며, 벽에 대해서는 척력을 제공하고 축에 대해서는 인력을 제공해서, 관형 유전체 챔버를 그대로 유지하는 대전된 입자의 빔을 정전기 적으로 집속시키기 위한 수단을 포함한다.
앞서 설명한 어블레이션 현상은, Neocera Inc.에서 만든 Channel Spark Ablator(CSA)로 알려진, 시중에서 구입가능한 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 이 장치는, 저압 가스에서 전기적 방전의 특성을 이용한다. 이러한 장치를 개략적으로 도시하고 있는 도 1을 참조하면, 전자빔이 다음과 같이 생성된다.
도 1에 도시된 시스템은, 진공 시스템에 연결되며, 1.5 내지 3.5Pa(1.5~3.5×10-2mbars) 범위의 압력으로 유지된다. 고전압의 DC 발생기(10-20kV, 5mA)는, 중공 캐소드(1)와 커패시터의 뱅크(10-20nF) 양단의 접지 사이에 배치되며, 중공 캐소드(1)를 접지에 대해 음의 전압으로 유지한다. 캐소드와 접지 사이의 전압이 에어 갭 장치(3)의 방전 값을 초과하면, 에어 갭 장치에 공기 스파크가 생긴다. 이러한 방전에 의해, 트리거 관(4)의 베이스에 배치된 전극(13)이 급격히 제로 전위로 된다. 트리거 전극(13)과 중공 캐소드(1) 사이의 전위차는, 환형의 영구 자석(5)을 구비했을 경우에 추가로 집중될 수 있는, 트리거 관(4)에 포함된 가스의 방전을 유발시킨다. 가스의 양(positive)의 이온은, 캐소드의 베이스와 벽을 향해 가속화되고, 전자를 방출시키기에 충분한 에너지로 베이스와 벽을 때리게 된다. 방출된 전자는, 전계에서 가속화되어, 도면의 오른쪽에 표시된 부분으로 나아가게 되고, 절연 재료(7)로 이루어진 채널(6)로 강제 입사되어, 타겟(8)으로 향하게 된다. 이온화된 가스에 의해, 전자의 전하는 공간적으로 차폐되는데, 즉 장치의 축에 따른 전자의 밀도는 매우 높은 값이 되며, 순간적인 전류가 자유 경로부(9)에서 104A 정도의 값에 도달한다. 방전의 에너지에 의해, 방전의 제1 단계 동안 제거된 전자는 최종 단계에서 제거된 전자보다 더 느리게 되고, 이에 따라 명확하게 정의된 기간(대략 100nsec)을 갖는 펄스를 형성하게 하는 누적 효과(accumulation effect)(느린 전자가 더 빨리 시작하고 빠른 전자가 먼저 도달한다)가 존재한다. 전자 펄스는, 타겟(8)에 도달하고, 표면 아래 몇 미크론 지점을 관통하며, 에너지(대략 펄스당 1J)를 방출해서, 적합한 거리를 두고 배치된 기판(10) 상에 쌓인 재료의 어블레이션을 행하게 된다.
이러한 장치는 효과적이지만, 몇 가지 문제점과 제한 사항이 존재한다. 즉, 커패시터의 유용한 에너지의 일부가 저항(11) 양단의 에어 갭에서 사전 방전(predischarge)을 제공하는데 사용된다는 문제점이 있다. 또한, 에어 갭에서의 스파크의 방출에 의해 방전 시간이 정해지고, 이러한 방전 시간은, 에어 갭의 포인트(12)의 마이크로 단위의 세정, 배치(composition), 압력 및 특히 주변 공기의 습도 등과 같이 제어될 수 없는, 또는 정확하게 미리 결정할 수 없는 몇 가지 요인에 따라 달라진다.
또한, 진공 챔버 내의 압력은 매우 제한된 범위 내로 유지되어야 한다.
사실상, 많은 재료는, 이러한 매우 제한된 압력 범위 내에서는 박막의 형태로 형성될 수 없다. 즉, 1Pa(10-2mbars)보다 훨씬 낮은 압력이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점을 해결하고, 시스템에 공급되는 에너지에 대해 빔 내의 에너지 밀도가 더 높은 전자빔 및 플라즈마빔을 얻을 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 가속 전압을, 특히 10kV 이하로 감소시켜서, 타겟으로부터 재료의 어블레이션을 더 높은 효율로 달성하도록 한, 전자빔 및 플라즈마빔을 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유기 재료와 같이 휘발성이 큰 재료를, 막 또는 다른 형태로, 증착할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 목적은, 본 발명에 따라, 첨부된 청구범위에서 설명하는 장치와 방법에 따른 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다.
본 발명에 따른 고밀도의 전자빔 및 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 장치는, 가스를 포함하는 제1 유전체 관, 제1 유전체 관에 연결된 중공 캐소드, 중공 캐소드에 연결되어 있으며, 증착 챔버의 안쪽으로 돌출되고 증착 챔버에 연결된 제2 유전체 관을 포함하며, 제1 유전체 관, 중공 캐소드 및 제2 유전체 관은 밀폐식 진공 결합체 및 개스킷에 의해 서로 연결되어, 가스의 단일 수용체를 형성하게 되고, 상기 장치는, 또한 제2 유전체 관의 둘레에 배치되며, 전체적으로 중간의 위치에 배치되는 애노드, 중공 캐소드와 애노드에 전압을 인가하기 위한 수단, 증착 챔버로부터 가스를 배기하기 위한 수단, 및 제1 유전체 관 내에서 가스를 플라즈마로 자발적으로 변환시키기 위한 변환 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 장치에 있어서, 제1 유전체 관 내의 가스에 압력을 가하고 중공 캐소드에 전압을 인가하는 수단을 포함하고, 압력과 전압은 그 조합이 자발적 변환을 정하도록 되어 있는 것이 바람직하다.
가스의 자발적 변환을 위한 수단은, 제1 유전체 관 내의 가스의 압력을 0.5 내지 10Pa의 범위로 유지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 가스의 자발적 변환을 위한 수단은, 1 내지 30kV 범위의 캐소드 전압을 생성하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 장치에 있어서, 가스의 자발적 변환을 위한 수단은, 가스를 제1 유전체 관으로 유입시키기 위한 통로 상에 배치되는, 니들 밸브 또는 다른 적합한 종류의 제어/조정 밸브, 및 고전압 발생기(예컨대, 1 내지 30kV 범위의 전압을 생성하는 발생기)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 제1 유전체 관 내에서 가스의 플라즈마로의 자발적 변환을 개시하는 것을 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함할 수 있다.
자발적 변환의 개시를 제어하기 위한 수단은, 제1 유전체 관 내에 포함된 가스의 이온화를 외부로부터 이루어지도록 하는 전자기장을 유도하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
전자기장을 유도하기 위한 수단은, 전압 펄스를 인가하기 위한 적합한 안테나, 압전 발생기, 안테나 중에서 선택될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 전자기장을 유도하기 위한 수단은, 마이크로파, 무선 주파수 코일, 소형의 펄스 레이저를 위한 소형화된 것, 또는 광 펄스를 발생시키기 위한 디바이스가 바람직할 수 있다.
안테나는, 제1 유전체 관의 외벽에 가깝게 또는 접촉해서 배치될 수 있거나 외벽으로부터 몇 밀리미터 내에 배치될 수 있으며, 특히 제1 유전체 관의 외벽에 의해 제공되는 캐비티의 내부에 배치되는 선형 안테나, 또는 제1 유전체 관의 외벽의 둘레에 배치되는 코일형 안테나가 될 수 있다.
본 발명의 장치는, 증착 챔버의 내부를, 제1 유전체 관 내부의 압력보다 낮은 압력으로 유지하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 증착 챔버 내부의 압력은, 1Pa보다 낮은 압력, 바람직하게는 10-4Pa 정도, 또는 10-4Pa보다 낮은 유지할 수 있다.
증착 챔버의 내부를 저압 상태로 유지하기 위한 수단은, 중공 캐소드의 내부와 제2 유전체 관을 연결하기 위한 포트를 포함할 수 있으며, 포트의 단면은, 중공 캐소드의 내부 횡단면 및 제2 유전체 관의 단면보다 작게 할 수 있다.
증착 챔버의 내부를 저압 상태로 유지하기 위한 수단은, 중공 캐소드 및 제2 유전체 관의 내부 직경보다 작은 직경을 가지며, 제2 유전체 관의 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되는 협착부(constriction)를 더 포함할 수 있다.
전자빔의 포커스를 유지하기 위해 리포커싱(refocusing) 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 리포커싱 수단은, 절연 디스크에 의해 분리된 하나 이상의 금속 디스크로 이루어진 적층체를 포함할 수 있으며, 금속 디스크와 절연 디스크에는 각각 중앙 홀이 형성되어 있으며, 금속 디스크와 절연 디스크는 적층체 내에 중앙 채널을 형성하도록 배치되는 것이 바람직하다. 적층체는, 제2 유전체 관의 제1 단부 및 제2 단부 사이에 배치되며, 캐소드의 출력과 애노드 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징은, 고밀도의 전자빔 및 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은, 가스를 포함하는 제1 유전체 관, 제1 유전체 관에 연결된 중공 캐소드, 중공 캐소드에 연결되어 있으며, 증착 챔버의 안쪽으로 돌출되어 증착 챔버에 연결된 제2 유전체 관, 및 제2 유전체 관의 둘레에 배치된 애노드를 제공하는 단계;
중공 캐소드와 애노드에 전압을 인가하는 단계;
증착 챔버로부터 가스를 배기하는 단계; 및
제1 유전체 관 내의 가스의 플라즈마로의 자발적 변환을 제어가능하게 유도하는 단계로서, 이로써 펄스화된 전자빔이 중공 캐소드와 제2 유전체 관의 일부를 통과하며, 차례로 제2 유전체 관을 따라 전파되어, 고밀도의 플라즈마를 생성해서, 전자빔과 함께 증착 챔버로 유입되는 펄스화된 전자빔을 생성하는 자발적 변환 단계를 포함한다.
자발적 변환 단계는, 제1 유전체 관 내의 가스에 압력을 가하고 중공 캐소드에 전압을 인가함으로써 수행되고, 이러한 압력과 전압은 그 조합에 의해 자발적 변환이 정해지도록 되어 있는 것이 바람직하다.
전기장의 설정된 값에서의 자발적 방전의 발생은 캐소드의 기하학적 치수, 가스의 유전체 특성, 및 공지된 파센의 법칙에 의한 압력에 관련되어 있다. 파센의 법칙은, 커패시터의 충전 전압에서의 커패시터의 2개의 플레이트 사이에 개재된 가스의 방전 전압, 그 형태, 및 가스의 압력 간의 관계를 설정하는 것이며, 가스의 전기적 도전 특성의 압력 값에의 의존도를 실질적으로 반영한다. 어떠한 종류의 가스에 대해서도, 동일한 외부 전기장의 이온화 비율은, 0.1 내지 10Pa 범위의 압력에서 뚜렷한 피크를 갖는다. 이것은, 고압력하에서, 전기장의 영향을 받는 가스 분자의 평균 자유 경로가, 2개의 분자 사이의 충돌에서 이온을 발생시키기 위한 최소 에너지를 공급하기에 충분하지 않기 때문에, 일어나는 것이며, 반면에 저압력하에서는, 분자들 사이의 충돌 가능성이 이온의 재결합 가능성과 동일하게 되는 경향을 가진다. 따라서, 사용된 애노드와 캐소드 쌍의 기하학적 형태에 대해, 가스의 압력이 이온화 비율이 가장 높은 범위로 설정되고, 전극에 인가된 전압이 증가된다면, 가스가 완전하게 이온화되는 전압의 값이 달성된다. 완전하게 가스가 이온화되면, 플라즈마가 형성되고, 전기적 방전이 발생한다. 가스의 압력이 최대 이온화 값에 근접할수록, 방전을 일으키는데에 필요한 전압은 낮아진다.
본 방법은, 가스의 플라즈마로의 자발적 변환의 개시를 제어하기 위한 단계를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 1밀리초(msec)를 넘지 않는 상승/하강 시간을 갖는, 또는 가스에 도입된 자발적 방전의 통상적인 기간에 대응할 만큼 충분히 빠른 전압 편차로서 정의된 전압 펄스를, 제1 유전체 관의 외벽에 가깝게 위치한 안테나에 인가함으로써, 제어가 가능하다. 이와 달리, 가스에 도입된 자발적 방전의 통상적인 기간, 즉 1 밀리초를 넘지 않는 상승/하강 시간을 갖는 기간에 대응할 정도의 충분히 빠른 마이크로파 전기장의 세기 내에서의 편차로서 정의된 마이크로파 펄스를, 유전체 관의 외벽에 가깝게 위치한 안테나에 의해 인가하는 것이 가능하다. 다른 실시예에서, 유전체 관의 일부는, 가스를 플라즈마로 변환하는 세기와 가스를 이온화하기에 충분한 에너지를 갖는 강한 광자 빔으로 조사된다.
본 방법은, 증착 챔버의 내부의 압력을, 제1 유전체 관의 압력보다 낮은 압력으로 유지하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 방법은, 제2 유전체 관을 통과하는 전자빔을 리포커싱하는 단계를 포함할 수 있다.
리포커싱하는 단계는, 절연 디스크에 의해 분리된 하나 이상의 금속 디스크로 이루어진 적층체를, 전자빔이 통과하도록 함으로써 수행될 수 있으며, 금속 디스크와 절연 디스크는, 각각 중앙 홀을 포함하고 있으며, 중앙 채널을 적층체에 형성하도록 배치되어 있고, 적층체는 제2 유전체 관의 제1 단부 및 제2 단부 사이에 배치되며, 중앙 홀은 제2 유전체 관의 제1 단부 및 제2 단부의 내부 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 특징은, 타겟으로부터 상기 타겟을 구성하는 재료를 어블레이션하기 위한 방법에 관한 것으로서, 본 방법은, 본 발명에 따라, 생성, 가속 및 전파된 고밀도의 전자빔 및 플라즈마빔이 타겟에 부딪치도록 함으로써, 전자빔에 의해 타겟 상에 축적된 에너지에 의해, 재료를 방출시키는 단계를 포함하며, 방출되는 재료는, 중성 및 이온화 원자, 분자, 래디컬, 원자 클러스터 및 집합체의 형태로, 비정질 또는 결정질이 될 수 있으며, 타겟의 표면에 대해 수직인 축에 대해 원뿔형으로 분포된다.
다른 특징으로서, 본 발명은, 재료의 막을 증착하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 본 발명에 따라 타겟으로부터 재료를 어블레이션하는 프로세스에 의해, 타겟으로부터 타겟을 이루를 재료를 어블레이션하는 단계와, 타겟으로부터 재료의 원뿔형 방출을 차단하기 위해 배치된 적합한 서포트 상에 방출된 재료를 축적하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징은, 재료의 나노 구조로 된 집합체를 생성하기 위한 방법을 제공한다. 본 방법은, 본 발명에 따라 타겟으로부터 재료를 어블레이션하기 위한 방법에 의해, 재료로 이루어진 타겟으로부터 재료를 어블레이션하는 단계; 이동하는 동안 방출된 재료를 응축하는 단계; 재료를 냉각된 표면상에 모으는 단계를 포함하며, 냉각된 표면은, 방출된 재료의 평균 경로를 가로질러 위치한 적합한 공극률을 갖는 필터상에 또는 방출된 재료의 평균 경로를 따라 배치된다.
본 발명의 다른 특징과 장점은, 첨부 도면의 예로 나타낸 바람직한 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 어블레이션 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자빔 및 플라즈마빔을 생성, 가속화 및 전파하기 위한 정치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에서의 방전 관을 부분적으로 나타낸 개략 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에서의 유전체 관을 부분적으로 나타낸 개략 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 장치(20)는 유리 또는 그외 다른 유전체 재료로 된 플라즈마용의 방전 관(A)을 포함한다. 이 방전 관(A)는, 밀폐식으로 연결된 중공 캐소드(B) 내에서의 주요 전기 방전을 트리거하고 유지하기 위해 필요한 수의 이온을 공급하기에 충분한 양의 가스를 포함하는 기능을 한다.
방전 관(A)의 바닥부(21)에서의 압력은, 본 발명의 장치(20)의 다른 부분에서 생기는 압력에 비해 최대가 된다. 방전 관(A)에 연결된 니들 밸브(22)에 의해, 업스트림의 경우, 압력은 대기압과 같거나 크고, 가스의 흐름은, 방전 관(A)의 바닥부(21)로부터 생성되어, 중공 캐소드(B)를 통해, 제2 유전체 관(C1), 즉 증착 챔버(C)로 유입된다. 이 증착 챔버(C)는 중공 캐소드(B)에 밀폐식으로 연결되어 있다. 다운스트림의 경우, 가스 제거 수단이 제공되는데, 이 가스 제거 수단은 진공 펌핑 시스템(P)으로 구성되어 있다. 방전 관 A와 C1은, 단순하게 나타내기 위해, 이하, "방전 관"(A 또는 C1)이라고 한다.
방전 관(A) 내에 포함된 가스는, 가스의 자발적 변환을 행하기 위한 수단에 의해 플라즈마로 변환되는데, 이러한 변환은, 니들 밸브(22)에서, 중공 캐소드(B) 및 주변 환경 사이에서 생기는 정전 전압(electrostatic voltage)에 의해 이루어진다. 이러한 변환은, 파센의 법칙에 따라, 인가된 전압/가스의 로컬 압력(통상적인 값은 10kV, 5Pa)의 쌍으로 된 값에 대해 자발적으로 일어날 수 있으며, 이하 "자체 방전"(self-discharge)이라고 한다.
자체 방전은, 가스의 자발적 변환의 개시를 제어하기 위한 수단에 의해, 특히 전압 펄스 V에 의해 촉진된다. 이 전압 펄스는, 캐비티(24) 내에 배치된 선형 안테나(23) 또는 방전 관(A)의 둘레에 감긴 코일 안테나(25)에 인가된다.
제어 수단의 실시예를 구현하는 안테나(23 또는 25)에서의 펄스의 생성을 제어함으로써, 방전 관(A)의 방전의 개시를 제어해서, 자체 방전 상태를 유지하게 된다.
따라서, 자체 방전이 시작되는 때에만, 이러한 방전에 의해 사용되거나 사용될 수 있는 약간의 에너지도 흡수하지 않고, 외부 펄스가 제공된다.
중공 캐소드(B)는, 시준된 전자빔을 생성하는 기술 분야에서 보편적으로 사용되는 공지된 장치와 유사할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 중공 캐소드(B)는, 예컨대 공개된 문헌에 개시된 바와 같이, 캐비티의 직경, 길이, 돔형 곡선의 반경 사이의 기하학적 비율을 가진 중공의 금속 장치이다. 중공 캐소드의 전자빔의 출력 단부에는, 방전 관(A, C1)보다 작은 단면을 갖는 포트(26)에 의한 제한을 갖는, 증착 챔버(C) 내의 저압 상태를 유지하기 위한 수단이 존재한다. 이러한 제한은, 장치의 X-X축을 따라 정확하게 가속화되지 않은 많은 전자빔으로부터 제거된다. 중공 캐소드(B)는, 전압을 인가하기 위한 수단에 연결된다. 이 전압을 인가하기 위한 수단은, 가속화되는 전자를 위한 가속 전압과 자체 방전에 필요한 에너지를 공급할 수 있는 일련의 커패시터(27)의 양단에 있는 고전압 발생기(HT)로 구성된다.
도 2에 개략적으로 도시된 장치는, 제2 유전체 관(C1)을 더 포함하고, 이 제 2 유전체 관에서, 전자의 가속화가 먼저 발생하고, 고밀도의 전자빔과 플라즈마의 전파가 이루어지며, 천공된 디스크(28)의 스택, 특히 금속 디스크는, 빔을 포커싱 및 시준하기 위한 절연 디스크(29)에 의해 분리된다. 이러한 디스크의 스택은 C2로 표시되어 있다.
본 발명의 발명자들은, 포트(26)의 단면보다 더 큰 횡단면을 갖는 유전체 관(C1)을 사용하면, 전자빔과 플라즈마빔의 전파 특성이 향상된다는 것을 알게 되었다. 또한, 본 발명의 발명자들은, 전자빔을 리포커싱 수단(refocusing means)에 의해 초점을 다시 맞추는 동안, 양호한 전파 특성이 유지된다는 것을 알게 되었다. 리포커싱 수단은, 절연 디스크(29)에 의해 서로 분리되어 있으며, 유전체 관(C1)의 제1 부분과 제2 부분 사이에 그룹화되어 배치된 금속 디스크(28)로 형성된, 천공된 디스크의 스택(C2)으로 구성된다. 이 디스크는, 애노드(30)로 구성된 기준 접지와 캐소드(B)의 전압 사이의 중간의 정전 전압을 갖는다.
디스크(28, 29)에는 중간 홀이 형성되어 있다. 이 중간 홀은, 포트(26)의 횡단면 dB와 같거나 그보다 약간 더 큰 횡단면 dC2를 갖는데, 이들 디스크는 중심이 제2 유전체 관의 축 XX 상에 오기 때문에, 중앙 채널(31)을 형성하게 된다. 디스크에 의해 전자빔의 움직임의 축 성분이 재정렬된다.
채널(31)의 단면이, 포트(26)의 단면과 거의 같을 정도로 작다면, 채널은, 제1 포트(26)와 함께, 챔버(C) 내에서 저압 상태를 유지하기 위한 수단을 구성한다.
재정렬 효과에 의해, 빔의 전류가 높은 값으로 유지되고, 전자빔과 플라즈마 빔의 진행하는 전파가 용이하게 허용될 정도로 직경이 큰 출력 채널(36)을 사용할 수 있게 된다.
디스크(28, 29)의 중앙 홀(31)의 단면을 유전체 관(C1)의 외부 단면과 거의 동일하게 할 수 있다면, 디스크(C2)의 스택이 유전체 관(C1)(도 4 참조)의 둘레에 배치될 수 있다. 금속 디스크(28)의 수와 절연 디스크(29)의 수는, 유전체 관(C1)의 길이와, 전자빔 및 플라즈마빔의 최적의 시준 및 가속화를 위해 제공되어야 하는 영역에서의 전계에 따라 변경될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 장치에 의하면, 방전을 생성하는 장치 내에서의 압력에 의해, 캐소드와 증착 챔버(C)의 압력에 무관하게, 제어된 누출(니들 밸브(22))에 의해 차동의 가스 방출 시스템을 제공하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 장치는, 방전 관, 플라즈마 관(A) 및 증착 챔버(C) 사이에서 양(positive)의 압력차를 유지할 수 있다. 증착 챔버는, 타겟(32)과 기판(33)을 포함하며, 펌핑 시스템(P)에 연결되어 있다.
니들 밸브의 개구를 조정함으로써, 제1 유전체 관에서, 0.5Pa~10Pa 범위의 압력을 얻을 수 있으며, 캐소드에 전압을 인가함으로써, 단순히 종래 기술의 장치에서 사용된 일반적인 전압보다 높지 않으면서 충분하게 설정된 전압을 커패시터(27)에 공급함으로써, 타겟에 어블레이션을 행할 수 있는 특성을 갖는 전자빔 및 플라즈마빔의 방전을 생성할 수 있는 것을 알게 되었다. 따라서, 트리거 회로는 전혀 필요하지 않다. 이러한 현상을, "셀프 스파크 어블레이션"(self-spark ablation)이라고 하고, 종래 문헌에 개시된 방법 및 장치와는 실질적으로 차이가 있는데, 방전을 트리거하는 이온 및 전자가, 전계 및 압력 경도(pressure gradients)에 의해 중공 캐소드에서 직접 생성되기 때문이다. 이러한 압력 범위에서의 가스의 도전 특성은 그 압력에 크게 좌우된다.
중공 캐소드(B)와 채널(31) 내의 압력은 니들 밸브(22)의 개구에 의해 조절되기 때문에, 타겟(32)과 기판(33)을 포함하며 어블레이션 현상이 관찰되는 챔버(C)의 압력 범위는, 종래 기술에서의 제한된 값에 의존하지 않고, 전자 펄스를 생성할 수 있다. 니들 밸브(22)를 통과하는 가스 내의 압력이 1Pa 정도로 유지되면, 증착 챔버 내의 평균 압력은 사실상 10-4Pa로 낮아진다.
또한, 커패시터(27)에 저장된 모든 에너지는 타겟에 대해 방전이 이루어지기 때문에, 어블레이션을 행하기 위한 전자빔 및 플라즈마빔의 에너지가 더 높다. 따라서, 채널 스파크(channel-spark) 방법에서는 달성할 수 없는, 10kV 이하의 가속 전압의 어블레이션을 달성하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 본 발명에 따른 장치 및 방법에 의하면, 유기 재료 등의 휘발성 재료를 증착하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 발명자들은, 셀프 스파크 시스템이, 전자기장의 외부로부터 정전기, 무선 주파수 또는 마이크로파를 전달함으로써, 또는 가시광선 범위 및/또는 자외선 범위의 광자에 의해, 가스를 플라즈마로 자발적으로 변환하는 것을 제어하기 위한 하나의 단계에서, 효과적으로 트리거될 수 있다는 것을 알게 되었다.
유전체 관(A)의 일부를 공지된 유형의 공진 캐비티 내에 배치하는 것이 가능 하다.
어떠한 접촉도 없이, 전기적 방해의 개시에 의해, 매우 낮지만, 셀프 스파크의 트리거링을 구동시키기에 충분한 전하 불균형을 발생시킨다.
유전체 관(A)에 제공되는 재료는, 어느 경우에서나, 사용된 방식들 중 각각에서 펄스화의 현상을 방해하지 않는다.
따라서, 본 발명에 따른 장치는, 안테나(23, 25)와, 압전 수단, 마이크로파용의 소형 안테나, 광 펄스 생성기, 무선 주파수 코일, 소형의 펄스화 레이저 등과 같은 다른 이온화 수단에 의해 생성된 전계를 이용할 수 있다. 이에 의하면, 용융점이 높은 금속(로듐, 티타늄, 탄탈륨), 세라믹 및 유리상 물질(페로브스카이트, 카바이드, 니트라이드, 코런덤, 내화 옥사이드(refractory oxides), 보로실리케이트 유리), 및 유기 물질(TeflonR, 황화 올리고머) 등과 같은 매우 다양한 물질을 제거할 수 있는 전자빔 및 플라즈마빔을 생성할 수 있다.
실제로, 신뢰도와 낮은 비용을 위해 선택된, 가변 주파수에서 진동하는 단순한 회로에 의해 구동되는 자동차용의 전자 스타터 회로를 사용함으로써, 본 발명에 따른 장치에 의해, 100nsec 정도의 펄스 주기를 가지며, 0.01Hz 내지 100Hz 사이로 지정될 수 있는 주파수를 갖는 고밀도의 전자 및 플라즈마 펄스를 얻을 수 있다는 것을 알게 되었다. 이러한 전자 및 플라즈마 펄스는, 1.5kV 내지 25kV의 전자 가속 범위로 어블레이션을 행할 수 있다(이 실험에서는 전원과 커패시터로 제한됨). 증착 챔버에서의 평균 압력은, 10-4Pa 내지 1Pa 범위 내의 임의의 값으로 유지될 수 있으며, 이에 따라 사실상 보편적으로 사용될 수 있는 셀프 스파크 어블레이터(SSA: self-spark ablator)를 제공하게 된다.
다른 특징으로서, 본 발명은, 타겟으로부터 재료를 제거하고, 막, 특히 박막의 형태로 어블레이션에 의해 생성된 재료의 추가의 증착, 또는 마이크로 입자 또는 나노 입자(nanocluster)의 형태로 어블레이션에 의해 생성되는 재료의 축적을 가능하게 하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 장치는, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 펄스화된 전자빔 및 플라즈마빔을 생성, 가속화 및 전파를 위한 장치를 포함한다. 이러한 구성에서, 증착 챔버(C)에는 어블레이션의 대상이 되는 재료로 이루어진 타겟(32)과, 어블레이션에 의해 생기는 재료를 증착 및 수집하기 위한 서포트(33)가 포함된다. 타겟(32)은, 전자빔 및 플라즈마빔이 부딪치기 적합하며, 제거된 재료(35)를 서포트(33) 쪽으로 이동시키기에 적합한 위치에 배치된다. 타겟(32)에 전자빔 및 플라즈마빔이 부딪치면, 타겟(32)으로부터 재료가 제거되고, 어블레이션에 의해 제거된 재료(35)는 서포트(33) 쪽으로, 타겟(32)에 대해 직각으로 이동된다.
원칙적으로, 가스나 가스 혼합물은 어떤 것을 사용해도 된다. 가스의 종류는, 어블레이션되는 또는 증착되는 재료에 따라 선택해도 된다. 예컨대, O2, Ar, Ar+, 1%H2N2, 에어, Kr, Xe가 사용되었다. 타겟에 모이는 에너지는 가스의 분자 질량에 따라 달라질 수 있다.
증착 실험의 예
가스: 아르곤; 공급 압력: 1.2 바(bar); 니들 밸브 유량: 초당 10-6mbar*1 (10-6mbar*1/sec); 제1 유전체 관의 용량: 26cm3 ; 방전 전압: 12.5kV; 방전 반복 주기: 2.7Hz; 방전 제어: 250nsec 동안 1.5kV의 펄스가 공급되는 코일에 의해; 제2 유전체 관의 길이:110mm; 제2 유전체 관의 단면: 6mm2 ; 증착 챔버의 용량: 35dm3 ; 펌핑 속도: 분당 60회(60 1/min); 타겟 재료: 세륨 옥사이드; 제2 유전체 관에서 타겟까지의 거리: 3mm; 기판: 사파이어; 타겟에서 기판까지의 거리: 6cm; 증착 시간: 20분; 증착된 세륨 옥사이드옥사이드 1.44cm2의 표면상에 960nm.
다양한 응용으로서, 나노 튜브는, 나노 입자 타입의 나노 입자 덩어리의 침적을 형성하는, 타겟으로부터 어블레이션으로 제거된 재료로 형성된다.
실제로, 본 발명의 장치 및 방법은, 나노 입자를 생성하기 위해 재료를 어블레이션할 수 있는 전자빔 및 플라즈마빔을 효과적으로 제공할 수 있다.
당업자라면, 본 발명의 바람직한 실시예에 개시된 장치의 특징이 다른 등가의 특징으로 대체될 수 있으며, 이러한 모든 것이 청구항의 권리 범위에 포함된다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 출원은 이탈리아 특허 출원 MI2005A000585호의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체 내용을 본 명세서에서 인용한다.

Claims (30)

  1. 고밀도의 전자빔 및 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 장치로서,
    가스를 포함하는 제1 유전체 관(dielecctric tube);
    상기 제1 유전체 관에 밀폐식으로 연결된 중공 캐소드(hollow cathode);
    상기 중공 캐소드에 밀폐식으로 연결되어 있으며, 증착 챔버(depositon chamber)의 안쪽으로 돌출되고 상기 증착 챔버에 연결된 제2 유전체 관;
    중간의 위치에서 상기 제2 유전체 관의 둘레에 배치된 애노드;
    상기 중공 캐소드와 상기 애노드에 전압을 인가하기 위한 수단;
    상기 증착 챔버로부터 가스를 배기하기 위한 수단; 및
    상기 제1 유전체 관 내에서 가스를 플라즈마로 자발적으로 변환시키기 위한 변환 수단
    을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변환 수단은, 상기 제1 유전체 관 내의 가스에 압력을 가하고 상기 중공 캐소드에 전압을 인가하는 수단을 포함하고,
    상기 압력 및 상기 전압은 그 조합이 상기 자발적 변환을 정하도록 되어 있는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 변환 수단은, 상기 가스를 상기 제1 유전체 관 내로 유입시키기 위한 통로 상에 배치된 니들 밸브(needle valve)를 포함하고, 상기 전압을 인가하기 위해 고전압 발생기로 구성된 수단을 포함하는, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유전체 관 내에서 가스의 플라즈마로의 자발적 변환을 개시하는 것을 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 가스의 이온화를 달성하기에 적합한 전자기장의 유도에 의해 이온화를 수행하는 이온화 수단을 포함하는, 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 전압 펄스를 인가하기에 적합한 안테나 또는 마이크로파 펄스를 인가하기에 적합한 안테나를 포함하여 구성된, 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 이온화 수단은, 광 펄스를 생성하기 위한 디바이스를 포함하는, 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 안테나는, 상기 제1 유전체 관의 외벽에 가깝게 배치되고, 상기 제1 유전체 관의 상기 외벽에 의해 형성된 중공의 수용부(receptacle) 내에 배치되는 선형 안테나, 또는 상기 제1 유전체 관의 상기 외벽의 둘레에 배치되는 코일형 안테나로 구성된, 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증착 챔버의 내부를 저압(low pressure) 상태로 유지하기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 저압 상태는 상기 제1 유전체 관 내부의 압력보다 낮은 압력인, 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 저압 상태로 유지하기 위한 수단은, 상기 증착 챔버의 내부를, 1Pa 보다 낮은 압력, 바람직하게는 10-4Pa 내지 1Pa의 범위의 압력으로 유지하는, 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 저압 상태로 유지하기 위한 수단은, 상기 중공 캐소드의 내부와 상기 제2 유전체 관을 연결하기 위한 포트로 이루어진 협착부(constriction)를 포함하며, 상기 포트의 단면은, 상기 중공 캐소드의 내부 횡단면 및 상기 제2 유전체 관 의 단면보다 작은, 장치.
  12. 제9항, 제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저압 상태로 유지하기 위한 수단은, 상기 중공 캐소드의 내부 단면 및 상기 제2 유전체 관의 단면보다 작은 단면을 가지며, 상기 제2 유전체 관의 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치되는 중앙 채널을 포함하는, 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유전체 관에서 전자빔과 플라즈마빔의 포커스를 유지하기 위한 리포커싱(refocusing) 수단을 더 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 리포커싱 수단은, 절연 디스크에 의해 분리된 하나 이상의 금속 디스크로 이루어진 적층체를 포함하며, 상기 금속 디스크와 상기 절연 디스크에는 각각 중앙 홀이 형성되어 있으며, 상기 중앙 채널을 형성하기 위해 상기 금속 디스크와 상기 절연 디스크의 중심이 상기 제2 유전체 관의 축 상에 배치되고, 상기 적층체는 상기 제2 유전체 관의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에 배치되는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중앙 채널은, 상기 중공 캐소드의 출구에 해당하는 상기 포트의 단면과 동일하거나 더 큰 단면을 갖는, 장치.
  16. 고밀도의 전자빔 및 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 방법에 있어서,
    가스를 포함하는 제1 유전체 관, 상기 제1 유전체 관에 연결된 중공 캐소드, 상기 중공 캐소드에 연결되어 있으며, 증착 챔버의 안쪽으로 돌출되어 상기 증착 챔버에 연결된 제2 유전체 관, 및 상기 제2 유전체 관의 둘레에 배치된 애노드를 제공하는 단계;
    상기 중공 캐소드와 상기 애노드에 전압을 인가하는 단계;
    상기 증착 챔버로부터 가스를 배기하는 단계; 및
    상기 제1 유전체 관 내의 가스의 플라즈마로의 자발적 변환을 제어가능하게 유도하는 단계로서, 이로써 상기 펄스화된 전자빔이 상기 중공 캐소드와 상기 제2 유전체 관을 통과하며, 차례로 고밀도의 플라즈마를 생성해서, 상기 전자빔과 함께 상기 증착 챔버로 유입되는 펄스화된 전자빔을 생성하는, 자발적 변환 단계
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 자발적 변환 단계는, 상기 제1 유전체 관 내의 가스에 압력을 가하고 상기 중공 캐소드에 전압을 인가함으로써 수행되고,
    상기 압력 및 상기 전압은, 그 조합이 상기 자발적 변환을 정하도록 되어 있 는, 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 자발적 변환의 개시를 제어하기 위한 제어 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어 단계는 상기 제1 유전체 관의 외벽에 가깝게 배치된 안테나에 전압 펄스를 인가함으로써 수행되는, 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제어 단계는, 상기 제1 유전체 관의 상기 외벽에 가깝게 배치된 상기 안테나에 의한 마이크로파 펄스를 인가함으로써, 또는 마이크로파 공진 캐비티 내에 상기 제1 유전체 관의 일부를 배치함으로써 수행되는, 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제어 단계는, 가시 및/또는 UV(자외선) 스펙트럼의 광자로 구성된 광 펄스를 투사함으로써, 및/또는 상기 제1 유전체 관을 통한 상기 자발적 변환의 개시를 결정하기에 적합한 에너지를 보유함으로써 수행되며,
    상기 유전체 관은 사용되는 방사선을 방해하지 않는 재료 내에 제공되는, 방법.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증착 챔버의 내부를, 상기 제1 유전체 관 내의 압력보다 낮은 압력으로 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유전체 관을 통과하는 전자빔과 플라즈마빔을 리포커싱하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 리포커싱하는 단계는, 절연 디스크에 의해 분리된 하나 이상의 금속 디스크로 이루어진 적층체를, 전자빔 및 플라즈마빔이 통과하도록 함으로써 수행되고, 상기 금속 디스크와 상기 절연 디스크는, 각각 중앙 홀을 포함하고 있으며, 중앙 채널을 형성하도록 배치되어 있고, 상기 적층체는 상기 제2 유전체 관의 제1 단부 및 제2 단부 사이에 배치되며, 상기 중앙 채널은 상기 제2 유전체 관의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부의 내부 단면보다 작은 단면을 갖는, 방법.
  25. 타겟으로부터 상기 타겟을 구성하는 재료를 어블레이션(ablation)하기 위한 방법에 있어서,
    제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 개시된 방법에 따라, 생성, 가속 및 전 파된 고밀도의 전자빔 및 플라즈마빔이 상기 타겟에 부딪치도록 함으로써, 상기 전자빔에 의해 상기 타겟 상에 축적된 에너지에 의해, 상기 재료를 방출시키는 단계를 포함하며,
    상기 방출되는 재료는, 중성 및 이온화 원자, 분자, 래디컬, 원자 클러스터 및 집합체의 형태로, 비정질 또는 결정질이 될 수 있으며, 상기 타겟의 표면에 대해 수직인 축에 대해 원뿔형으로 분포되는, 방법.
  26. 재료의 막을 증착하는 방법으로서,
    제24항에 따른 방법에 의해 상기 재료로 이루어진 타겟으로부터 상기 재료를 어블레이션하는 단계와, 상기 타겟으로부터 상기 재료의 원뿔형 방출을 차단하기 위해 배치된 적합한 서포트 상에 상기 방출된 재료를 퇴적시키는 단계를 포함하는 방법.
  27. 나노 구조로 된 재료의 집합체를 생성하는 방법으로서,
    제24항에 따른 방법에 의해 상기 재료로 이루어진 타겟으로부터 상기 재료를 어블레이션하는 단계;
    상기 방출된 재료를 응축하는 단계;
    상기 재료를 냉각된 표면상에 모으는 단계
    를 포함하며,
    상기 냉각된 표면은, 어떤 다른 표면의 온도보다 낮은 온도를 유지하기 위해 제어된 온도를 가지며, 상기 방출된 재료의 경로를 따라, 또는 퇴적시킬 입자의 최소 치수보다 작은 구멍을 갖도록 선택된 공극률의 필터 상에 배치되고,
    상기 필터는 상기 방출된 재료의 경로를 따라 배치되는, 방법.
  28. 타겟으로부터 어블레이션된 어블레이션 재료를 서포트 상에 증착하기 위한 시스템에 있어서,
    제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하며, 어블레이션의 대상이 되는 재료를 포함하는 타겟, 및 어블레이션된 재료를 증착하기 위한 서포트를 포함하며, 상기 타겟과 상기 서포트는 상기 장치의 상기 증착 챔버 내에 배치되는, 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 타겟은 상기 장치 내의 전자빔 및 플라즈마빔이 전파하는 축을 따라 배치되며, 상기 타겟의 표면은 상기 축에 대해 대략 45도의 경사 각도로 배치되는, 시스템.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 서포트는 막 또는 나노클러스터의 증착을 위한 표면을 갖는, 시스템.
KR1020077025732A 2005-04-07 2006-04-05 전자빔과 플라즈마빔을 생성, 가속 및 전파하기 위한 장치및 방법 KR20070119072A (ko)

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