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特表2024-534135多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムおよびその制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-18
(54)【発明の名称】多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムおよびその制御方法
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20240910BHJP
H01J 27/08 20060101ALI20240910BHJP
H01J 37/08 20060101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 R
H01J27/08
H01J37/08
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024512093
(86)(22)【出願日】2022-07-25
(85)【翻訳文提出日】2024-02-22
(86)【国際出願番号】 KR2022010856
(87)【国際公開番号】W WO2023043042
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】10-2021-0125123
(32)【優先日】2021-09-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】597060645
【氏名又は名称】コリア アトミック エナジー リサーチ インスティテュート
【氏名又は名称原語表記】ＫＯＲＥＡ ＡＴＯＭＩＣ ＥＮＥＲＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ
(72)【発明者】
【氏名】ホ，ソン・リョル
【テーマコード（参考）】
2G084
5C101
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA12
2G084AA21
2G084AA22
2G084BB05
2G084CC08
2G084CC12
2G084CC13
2G084CC15
2G084CC17
2G084FF27
2G084FF28
2G084FF29
2G084HH05
2G084HH20
2G084HH26
2G084HH28
5C101AA31
5C101BB02
5C101DD03
5C101DD17
5C101DD22
5C101DD23
5C101DD25
5C101DD27
5C101DD30
5C101DD34
5C101DD38
5C101EE43
5C101EE53
5C101FF02
5C101GG15
5C101GG33
5C101LL04
(57)【要約】
一実施例に係るプラズマ均一度制御システムは、パルス電力をプラズマ源料ガスに印加してプラズマを生成するプラズマ発生部；プラズマ発生部に連結されており、プラズマ発生部で生成されたプラズマを伝達されて収容するイオン供給部；イオン供給部の内部または下部に位置し、互いに電気的に独立しており、個別的に電圧が印加される複数の分割電極；およびイオン供給部で複数の分割電極のそれぞれに移動するイオンの供給量を制御する制御部；を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パルス電力をプラズマ源料ガスに印加してプラズマを生成するプラズマ発生部；前記プラズマ発生部に連結されており、前記プラズマ発生部で生成されたプラズマを伝達されて収容するイオン供給部；
前記イオン供給部の内部または下部に位置し、互いに電気的に独立しており、個別的に電圧が印加される複数の分割電極；および
前記イオン供給部で前記複数の分割電極のそれぞれに移動するイオンの供給量を制御する制御部；
を含むプラズマ均一度制御システム。
【請求項2】
前記制御部は、任意の時間で前記複数の分割電極のそれぞれに印加される電圧の大きさを調節する、請求項１に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項3】
前記複数の分割電極は、第１分割電極と第２分割電極とを含み、前記第１分割電極は、前記第２分割電極より前記プラズマ発生部からさらに近く位置し、かつ前記プラズマ発生部がアフターグロー（ａｆｔｅｒ－ｇｌｏｗ）状態のとき、前記第２分割電極に印加される電位が前記第１分割電極に印加される電位よりさらに高い、請求項２に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項4】
前記複数の分割電極は、第１分割電極と第２分割電極を含み、前記第１分割電極は、前記第２分割電極より前記プラズマ発生部からさらに近く位置し、かつ前記プラズマ発生部がアクティブグロー（ａｃｔｉｖｅ－ｇｌｏｗ）状態のとき、前記第２分割電極に印加される電位が前記第１分割電極に印加される電位よりさらに低い、請求項２に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項5】
前記複数の分割電極のそれぞれは、複数のホールを含む、請求項１に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項6】
前記複数の分割電極は、多重層で構成されており、第１層の複数の分割電極と第２層の複数の分割電極とを含む、請求項１に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項7】
前記イオンを引き出すイオン利用部をさらに含む、請求項１に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項8】
磁場を形成してアクティブグロー（ａｃｔｉｖｅ－ｇｌｏｗ）状態の前記プラズマ発生部で生成された高エネルギー電子が前記イオン供給部に移動することを制限する磁場フィルターをさらに含む、請求項１に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項9】
前記プラズマ発生部または前記イオン供給部が、イオンの生成および消滅に関わるプラズマ電子温度を位置別に変わるようにする形状を有する、請求項１に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項10】
第１パルス電力を第１プラズマ源料ガスに印加して第１プラズマを生成する第１プラズマ発生部；前記第１パルス電力と位相差を有する第２パルス電力を第２プラズマ源料ガスに印加して第２プラズマを生成する第２プラズマ発生部；
前記第１プラズマ発生部と前記第２プラズマ発生部の間に位置し、前記第１プラズマ発生部および前記第２プラズマ発生部に連結されており、前記第１プラズマおよび前記第２プラズマを伝達されて収容するイオン供給部；
第１電圧が印加される第１分割電極；および
第２電圧が印加され、前記第１分割電極より前記第１プラズマ発生部からさらに遠く位置し、前記第１分割電極より前記第２プラズマ発生部からさらに近く位置する第２分割電極；を含み、
前記第１プラズマ発生部のアフターグローで、前記第１電圧は、前記第２電圧より陰の方向に電圧の大きさが大きく、かつ前記第２プラズマ発生部アクティブグロー状態にある、プラズマ均一度制御システム。
【請求項11】
前記第２プラズマ発生部がアフターグローであるとき、前記第１電圧は、前記第２電圧より陽の方向にその大きさが大きく、かつ前記第１プラズマ発生部は、アクティブグロー状態にある、請求項１０に記載のプラズマ均一度制御システム。
【請求項12】
プラズマ発生部で生成されたプラズマがイオン供給部に伝達された後、各分割電極に対応する前記イオン供給部または前記イオン利用部で位置別に任意の時間に対してイオン供給量またはイオン供給量の分布を測定するステップ；電気的に独立した複数の分割電極に制御部によって個別的に電圧を印加するステップ；および
複数の分割電極電圧変化に基づいて前記イオン供給部または前記イオン利用部で任意の時間に対して位置別のイオン供給量またはイオン供給量の分布がユーザーの設計に合致するか否かを判断するステップ；
を含む、プラズマ均一度制御方法。
【請求項13】
前記プラズマ発生部が多重パルシングによってプラズマを生成する、請求項１２に記載のプラズマ均一度制御方法。
【請求項14】
前記複数の分割電極に個別的に電圧を印加するステップは、前記複数の分割電極のそれぞれによって位置別のイオン供給量が制御されることを含む、請求項１２に記載のプラズマ均一度制御方法。
【請求項15】
前記ユーザーの設計に合致しない場合、補正された電圧を前記複数の分割電極に個別的に印加する、請求項１２に記載のプラズマ均一度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムおよびその制御方法が提供される。
【背景技術】
【0002】
プラズマは、気体にエネルギーを加えて生成された準中性のイオン化したガスあるいは粒子の集合体を意味し、中性粒子、電子、イオン、ラジカルなどを含む。ここで、電子はエネルギーによる粒子数分布を有し、エネルギー準位によって高エネルギー電子または低エネルギー電子に分類することができる。
【0003】
陰イオン源を含むイオン源技術は、多様な技術分野、特に核融合、半導体、航空宇宙分野において活発に活用されている。例えば、核融合分野の核融合炉システム用中性粒子ビーム入射装置、半導体分野のプラズマ乾式エッチング工程技術、航空宇宙分野の宇宙推進体としてのイオン推力器などがある。
【0004】
イオン源技術で陰イオンを生成する機序としては、仕事関数が低い物質が塗布されたイオン源装置表面で陰イオンを生成する表面生成機序（ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）、高エネルギー電子によって高振動励起分子を生成した後、高振動励起分子と低エネルギー電子の反応により陰イオンを生成する空間生成機序（ｖｏｌｕｍｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）などがある。
【0005】
イオン源分野では、陰イオン生成効率の引き上げなど多様な目的で、プラズマパルシング（ｐｌａｓｍａ ｐｕｌｓｉｎｇ）技術が活用されている。また、パルシングによって生成されたプラズマイオンを連続的に供給し、イオン供給量を設定に応じて調節できる多重プラズマパルシング技術が研究されている。
【0006】
イオン源分野では、多重プラズマパルシング技術の活用性を極大化するために大面積均一度を制御できる技術が必要である。
【0007】
関連先行文献として、韓国登録特許第１０－１８８６７５５号公報は、多重パルスプラズマを用いた陰イオン供給の連続化システムおよび方法を開示し、韓国登録特許第１０－１４６５５４２号公報は、強化した電荷中性化を備えたプラズマ工程および工程の制御を開示し、韓国登録特許第１０－０４８５０３４号公報は、プラズマ処理システムおよび方法を開示し、韓国登録特許第１０－１３２８８００号公報は、多重周波数のＲＦパルスパワーを用いたパルスプラズマの特性制御方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】韓国登録特許第１０－１８８６７５５号公報
【特許文献2】韓国登録特許第１０－１４６５５４２号公報
【特許文献3】韓国登録特許第１０－０４８５０３４号公報
【特許文献4】韓国登録特許第１０－１３２８８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
一実施例は、パルスプラズマイオンを連続的に供給すると共に大面積均一度を制御するためのものである。
【0010】
一実施例は、時間によるパルスプラズマイオン供給量を制御して時間－イオン供給量グラフ上でのシェイピング（ｓｈａｐｉｎｇ）を提示するためのものである。
【0011】
一実施例は、核融合炉システムで中性粒子ビーム入射装置、プラズマ乾式エッチング工程技術、宇宙推進体でイオン推力器を含む多様な技術に適用するためのものである。
【0012】
前記課題の他にも、具体的に言及されていない他の課題を達成するために本発明に係る実施例を用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【0013】
一実施例に係るプラズマ均一度制御システムは、パルス電力をプラズマ源料ガスに印加してプラズマを生成するプラズマ発生部；プラズマ発生部に連結されており、プラズマ発生部で生成されたプラズマを伝達されて収容するイオン供給部；イオン供給部の内部または下部に位置し、互いに電気的に独立しており、個別的に電圧が印加される複数の分割電極；およびイオン供給部で複数の分割電極のそれぞれに移動するイオンの供給量を制御する制御部；を含む。
【0014】
一実施例に係るプラズマ均一度制御システムは、第１パルス電力を第１プラズマ源料ガスに印加して第１プラズマを生成する第１プラズマ発生部；第１パルス電力と位相差を有する第２パルス電力を第２プラズマ源料ガスに印加して第２プラズマを生成する第２プラズマ発生部；第１プラズマ発生部と第２プラズマ発生部の間に位置し、第１プラズマ発生部および第２プラズマ発生部に連結されており、第１プラズマおよび第２プラズマを伝達されて収容するイオン供給部；第１電圧が印加される第１分割電極；および第２電圧が印加され、第１分割電極より第１プラズマ発生部からさらに遠く位置し、第１分割電極より第２プラズマ発生部からさらに近く位置する第２分割電極；を含み、第１プラズマ発生部のアフターグローで、第１電圧は第２電圧より陰の方向に電圧の大きさが大きく、かつ第２プラズマ発生部アクティブグロー状態にある。
【0015】
一実施例に係るプラズマ均一度制御方法は、プラズマ発生部で生成されたプラズマがイオン供給部に伝達された後、各分割電極に対応するイオン供給部またはイオン利用部で位置別に任意の時間に対してイオン供給量またはイオン供給量の分布を測定するステップ；電気的に独立した複数の分割電極に制御部によって個別的に電圧を印加するステップ；および複数の分割電極電圧変化に基づいてイオン供給部またはイオン利用部で任意の時間に対して位置別のイオン供給量またはイオン供給量の分布がユーザーの設計に合致するか否かを判断するステップ；を含む。
【発明の効果】
【0016】
一実施例は、プラズマパルシングで生成されたイオンを連続的かつ大面積に均一にまたは所望の分布で供給することができ、時間によるイオン供給量を制御して時間－イオン供給量に対するシェイピングが可能であり、核融合炉システムの中性粒子ビーム入射装置、プラズマ乾式エッチング工程、宇宙推進体のイオン推力器を含む多様な技術に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1a】一実施例に係る多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムを概略的に示す断面図である。
【図1c】一実施例に係る多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムを概略的に示す断面図である。
【図2a】図１ａの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムで、複数のプラズマ発生部と分割電極に対して、各プラズマ発生部に印加されるパルス電力プロファイルと各電極に印加される時間別の電圧プロファイルとを示すグラフである。
【図2b】図１ａの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムで、複数のプラズマ発生部と分割電極に対して、各プラズマ発生部に印加されるパルス電力プロファイルと各電極に印加される時間別の電圧プロファイルとを示すグラフである。
【図5a】一実施例に係る多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムを概略的に示す断面図である。
【図6】一実施例に係る多重パルシングを用いるプラズマ均一度制御システムでの複数の分割電極を示す平面図である。
【図7】一実施例に係る複数の分割電極を示す斜視図である。
【図8】イオン供給部内の電極または基板上であるいはイオン利用部内で、ユーザーが所望する時間別のイオン（ビーム）供給量および分布を形成させようとするとき、制御部で各分割電極に印加される時間別の電極電圧プロファイルを設定する方法を示すフローチャートである。
【図9】多重プラズマパルシング技術を活用した時間－陰イオン供給量シェイピングの多様な例を示すグラフである。
【図10】多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムの制御図を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
添付の図面を参考として本発明の実施例に対して本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は色々な異なる形態で具現することができ、ここで、説明する実施例に限定されない。図面で本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同一の図面符号が使用された。また広く知られている公知技術の場合、その具体的な説明は省略する。
【0019】
明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。
【0020】
明細書全体で、イオン供給量は、イオン密度、またはイオンフラックス（ｆｌｕｘ）を全て含むことを意味する。
【0021】
明細書および図面全体で、Ａ地点ないしＥ地点、ａ地点ないしｅ地点は、対象物の表面または当該地点の空間を意味する。
【0022】
明細書および図面全体で、一実施例に係るプラズマ均一度制御システムは、必要に応じて、韓国登録特許第１０－１８８６７５５号公報に記載されているシステムの各構成要素を追加することができる。
【0023】
以下、一実施例に係る多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムおよびその制御方法について説明する。
【0024】
図１ａは、一実施例に係る多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムを概略的に示す断面図であり、図１ｂは、図１ａのシステムで、複数の分割電極を示す平面図であり、図１ｃは、一実施例に係る多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムを概略的に示す断面図である。図２ａは、図１ａの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムで、複数のプラズマ発生部と分割電極に対して、各プラズマ発生部に印加されるパルス電力プロファイルと各電極に印加される電圧の時間別の電圧プロファイルとを示すグラフである。一例として、ここで、時間別の電圧プロファイルは、電極または基板上のＡ－Ｅ位置に図３ａの均一分布下の目標陰イオン供給量Ｘ’またはＸ’に対応する図３ｂの均一分布下の目標陰イオン密度Ｘを提供するために設定したプロファイルである。図３ａは、図１ａのシステムで、図２ａに設定されたパルス電力および電極電圧印加によって現れる位置（Ａ－Ｅ）別の時間－陰イオン供給量を示すグラフである。位置（Ａ－Ｅ）別の目標陰イオン供給量が、Ｘ'と同一であるので、目標陰イオン供給量の分布は均一分布である。図３ｂは、複数の分割電極によるイオンフラックスの制御がないか、または複数の分割電極に同一の電圧が印加される場合の位置（ａ－ｅ）別の時間－陰イオン密度を示すグラフである。ここで、Ｘは電極または基板上のＡ－Ｅ位置でイオン供給量（または、フラックス）をＸ’だけ同一に提供しようとするとき、対応するａ－ｅ位置での目標陰イオン密度である。
【0025】
【0026】
プラズマ均一度制御システム１は、制御部１３０によって複数の分割電極１６０に個別的に印加される電圧を調節して、大面積の多様な位置でのイオン供給量の均一度を制御することができる。例えば、ＡないしＥ地点でのイオン供給量が実質的に同一であってもよく、またはＡないしＥ地点でのイオン供給量の分布が全体的に、鐘形状、角形状、スロープ形状など多様な形状を有してもよい。
【0027】
プラズマ発生部１１０は、複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂを含み、制御部１３０によって制御されてもよい。プラズマ発生部１１０は、プラズマ発生に必要なインピーダンス整合器、電源供給装置、アンテナなどの追加構成を必要に応じて含んでもよい。また、プラズマ発生部１１０は、ガス供給装置によってガスを供給されてもよい。プラズマ発生部１１０は、必要に応じて２個以上のプラズマ発生部を含んでもよい。図２ａを参考にすると、複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂのそれぞれは位相差を有し、パルス電力をプラズマ源料ガス（ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ ｇａｓ）に印加してプラズマを生成する。したがって、図１（ａ）のイオン供給部１２０内の特定位置の場合、特定密度のイオンを時間の変化に関係なく連続的に供給することができる。システム１での多重プラズマパルシングでパルスプラズマイオンの供給は連続化し、常時または連続的にイオン供給および活用が必要な装置にシステム１を提供することができる。
【0028】
例えば、プラズマ源料ガスは、プラズマ状態で陰イオンを作ることができる負性ガス（ｅｌｅｃｔｒｏｎｅｇａｔｉｖｅ ｇａｓ）を含んでもよい。プラズマ源料ガスに負性ガスが含まれる場合、生成されたプラズマは、陰イオン、陰イオン前駆体の高振動励起分子（ｈｉｇｈｌｙ ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌｌｙ ｅｘｃｉｔｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）、高エネルギー電子、低エネルギー電子を含んでもよい。
【0029】
パルス電力は、パルス型プラズマ発生電力を意味するものであって、電力が印加されるＯＮ状態と印加されないＯＦＦ状態をいずれも含む。電力が印加されるＯＮ状態またはその時間領域はアクティブグロー（ａｃｔｉｖｅ－ｇｌｏｗ）、そして電力が印加されないＯＦＦ状態またはその時間領域はアフターグロー（ａｆｔｅｒ－ｇｌｏｗ）である。例えば、図３ｂを参考にすると、第１プラズマ発生部１１０ａで、アクティブグローはｔ１－ｔ２時間区間およびｔ３－ｔ４時間区間であり、アフターグローはｔ２－ｔ３時間区間である。第２プラズマ発生部１１０ｂで、アクティブグローはｔ５－ｔ６時間区間であり、アフターグローはｔ６－ｔ７時間区間である。
【0030】
アクティブグローの場合、ＯＮ状態の電力によって陰イオン消滅反応および高振動励起分子の生成に関わる高エネルギー電子が多いため、高振動励起分子の密度は高く形成されるが、陰イオン密度はアフターグローでの陰イオン密度より低く形成される。アフターグローの場合、陰イオン消滅反応に関わる高エネルギー電子が非常に少なく、高振動励起分子と低エネルギー電子の密度は陰イオン生成反応に必要な程度に維持されるため、陰イオン密度は、アクティブグローでの陰イオン密度より高く形成され、その後、陰イオン生成反応による低エネルギー電子と高振動励起分子の消耗などの理由により陰イオン密度は増々減少する。これにより、イオン供給部１２０に複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂを連結し、一つのプラズマ発生部１１０がアクティブグローで陰イオン供給量が少ないとき、他のプラズマ発生部１１０をアフターグローにして陰イオン供給量を補償することによって、特定位置で複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂからイオン供給部１２０に供給される時間による総陰イオンの量を一定に維持することができる。例えば、アフターグローで、陰イオンが高い密度に生成されるので、第１プラズマ発生部１１０ａのアクティブグロー（図３ｂのｃ地点ｔ３－ｔ４区間）で減少する陰イオンの供給量は、第２プラズマ発生部１１０ｂのアフターグロー（図３ｂのｃ地点の同じ時間区間）で生成された陰イオンを供給することによって補償することができる。
【0031】
複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂのそれぞれは、誘導結合型プラズマ装置（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、ＩＣＰ）、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｐｌａｓｍａ、ＥＣＲ）プラズマ装置、電磁波（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）プラズマ装置、フィラメント放電プラズマ装置、ラジオ周波数プラズマ装置、ヘリコン（ｈｅｌｉｃｏｎ）プラズマ装置、容量結合型プラズマ装置（Ｃａｐａｃｉｔｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ、ＣＣＰ）等を含んでもよい。複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂは互いに同一または異なってもよく、多様な組み合わせのプラズマ装置で構成されてもよい。
【0032】
複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂのそれぞれで生成されたプラズマは、複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂに連結されているイオン供給部１２０に伝達される。例えば、イオン供給部１２０は、プラズマ発生部１１０で生成された陰イオンを伝達されて収容することができる。また、イオン供給部１２０は、プラズマ発生部１１０から伝達された陰イオン前駆体と低エネルギー電子が反応して陰イオンが生成される空間を含んでもよい。
【0033】
イオン供給部１２０の内部下段に複数の分割電極１６０が位置してもよい。例えば、大面積基板が使用される半導体工程で、複数の分割電極１６０が用いられてもよく、これにより、所望のイオン供給量、イオン分布、イオンエネルギーなどを適切に制御しながら基板にイオンを供給することができる。複数の分割電極１６０は、電気的に独立しており、多様な個数で構成されてもよく、多様な形状を有してもよい。
【0034】
複数の分割電極１６０は、実質的に同一の平面または曲面上に位置してもよい。制御部１３０によって、複数の分割電極１６０のそれぞれに時間によって多様に変わる電圧が個別的に印加されてもよく、複数の分割電極１６０のそれぞれの電位が互いに異なってもよい。このような複数の分割電極１６０のそれぞれの電位と近傍のイオン供給部１２０の内部のプラズマ空間電位との差を互いに異なるように設定することによって、イオン供給部１２０の内部空間で複数の分割電極１６０のそれぞれに移動するイオンのフラックスを制御することができる。イオン供給部１２０の内部位置（ａ－ｅ）に対するイオン密度分布は、位置別に複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂのそれぞれからの距離が互いに異なるので、位置、時間によって変わるイオン供給量の不均一性（図３ｂを参考）が発生する。この不均一性は、分割電極１６０上のイオンフラックス分布の不均一性につながることもあるので、イオンフラックスの制御を通じてイオンフラックス分布の不均一性を緩和させるか、またはユーザーの設計によって任意の時間で特定の形状の分布を有するように調節することができる。
【0035】
陰イオンに対する均一分布の制御に関連する一例として図２ａを参考にすると、第１プラズマ発生部１１０ａのアフターグローの特定時点、（ｔ２+ｔ３）／２で、複数の分割電極１６０は、第１プラズマ発生部１１０ａに近いほど、その電位が陰（－）の方向により大きい値を有するように制御することができる。例えば、ε分割電極、δ分割電極、γ分割電極、β分割電極、およびα分割電極の順にその電位が陰（－）の方向により大きい値を有するように制御することができる。また、第２プラズマ発生部１１０ｂのアフターグローの特定時点、（ｔ６+ｔ７）／２で、複数の分割電極１６０は、第２プラズマ発生部１１０ｂに近いほど、その電位が陰（－）の方向により大きい値を有するように制御することができる。例えば、α分割電極、β分割電極、γ分割電極、δ分割電極、およびε分割電極の順にその電位が陰（－）の方向により大きい値を有するように制御することができる。
【0036】
図３ｂを参考にすると、第１プラズマ発生部１１０ａのアフターグローの特定時点（（ｔ２+ｔ３）／２）で、ａ地点は、ｃ地点より陰イオンおよび陰イオン前駆体が大量生成された第１プラズマ発生部１１０ａとさらに近いため、ａ地点に到達するイオンの量（フラックス）がｃ地点のイオンの量（フラックス）よりさらに多い。そして、これにより仮に複数の分割電極１６０によるイオンフラックスの制御がないか複数の分割電極１６０に同一の電圧が印加される場合、Ａ地点に到達するイオンの量（フラックス）もＣ地点に到達するイオンの量（フラックス）よりさらに多くなる。これにより、アフターグローの特定時点（（ｔ２+ｔ３）／２）で、α分割電極電位をγ分割電極電位より陰の方向に大きく増加させると、当該地点電場の分布によってａ地点からＡ地点に移動する陰イオンのフラックス変化量はｃ地点からＣ地点に移動する陰イオンのフラックス変化量より減ることになる。ａ地点の陰イオン密度がｃ地点の陰イオン密度より高いため、結果的に、図３ａに示されたように、Ａ地点およびＣ地点の陰イオンフラックスはＸ'と同一になるように制御可能である。これとは異なり、第１プラズマ発生部１１０ａのアフターグローの特定時点（（ｔ２+ｔ３）／２）で、ｅ地点はｃ地点より第１プラズマ発生部１１０ａからの距離がさらに遠いため、第１プラズマ発生部１１０ａからｅ地点に到達するイオンの量（フラックス）がｃ地点に到達するイオンの量（フラックス）よりさらに少ない。仮に複数の分割電極１６０によるイオンフラックスの制御がないか複数の分割電極１６０に同一の電圧が印加される場合、Ｅ地点の陰イオンフラックスもＣ地点の陰イオンフラックスより小さいだろう。これにより、アフターグローの特定時点（（ｔ２+ｔ３）／２）で、ε分割電極に印加される電位をγ分割電極電位より陽の方向に大きく増加させることによって、ｅ地点からＥ地点に移動する陰イオンフラックス変化量をｃ地点からＣ地点に移動する陰イオンフラックス変化量より大きくすることができる。ｅ地点の陰イオン密度がｃ地点の陰イオン密度より低いため、結果的に、第１プラズマ発生部１１０ａからＥ地点に到達するイオン供給量はＣ地点と実質的にＸ’と同一になるように制御することができる。このような方式でβおよびδ分割電極電位を調節して、ＢおよびＤ地点のイオン供給量もそれぞれ制御可能である。また、これと同様の方式で、第２プラズマ発生部１１０ｂのアフターグローの特定時点、（ｔ６+ｔ７）／２で分割電極に印加される電圧を制御することによって、Ａ－Ｅ地点に到達するイオン供給量を、図３ａに示したように、実質的にＸ’と同一になるように制御することができる。
【0037】
【0038】
図２ｂは、図１ａの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムで、複数のプラズマ発生部と分割電極とに対して、図２ａの設定とは異なる、各プラズマ発生部の印加パルス電力プロファイルと各電極印加時間別の電圧プロファイルとを示すグラフである。一例として、ここで、時間別の電圧プロファイルは、電極または基板上のＡ－Ｅ位置に図４ａの均一分布下の目標陽イオン供給量Ｙ’またはＹ’に対応する下記の図４ｂの均一分布下の目標陽イオン密度Ｙを提供するために設定したプロファイルである。図４ａは、図１ａのシステムで、図２ｂの設定されたパルス電力および電極電圧印加によって現れる位置（Ａ－Ｅ）別の時間－陽イオン供給量を示すグラフである。ここで、位置（Ａ－Ｅ）別の目標陽イオン供給量がＹ'と同一であるので、目標陽イオン供給量の分布は均一分布である。図４ｂは、図２ｂのパルス電力プロファイルを図１ａのシステムに適用し、複数の分割電極によるイオンフラックスの制御がないか、または複数の分割電極に同一の電圧が印加される場合のイオン供給部内の位置（ａ－ｅ）別の時間－陽イオン密度を示すグラフである。ここで、Ｙは電極または基板上のＡ－Ｅ位置でイオン供給量（または、フラックス）をＹ’だけ同一に提供しようとするとき、対応するａ－ｅ位置での目標陽イオン密度である。
【0039】
第１プラズマ発生部１１０ａのアクティブグローの特定時点ｔＡで（図２ｂ参照）、複数の分割電極１６０は、第１プラズマ発生部１１０ａに近いほど、その電位が陽（＋）の方向により大きい値を有するように制御することができる。例えば、ε分割電極、δ分割電極、γ分割電極、β分割電極、およびα分割電極の順にその電位が陽（＋）の方向により大きい値を有するように制御することができる。
【0040】
また、第２プラズマ発生部１１０ｂのアクティブグローの特定時点ｔＢで、複数の分割電極１６０は、第２プラズマ発生部１１０ｂに近いほど、その電位が陽（＋）の方向により大きい値を有するように制御することができる。例えば、α分割電極、β分割電極、γ分割電極、δ分割電極、およびε分割電極の順にその電位が陽（＋）の方向により大きい値を有するように制御することができる。
【0041】
図４ｂを参考にすると、第１プラズマ発生部１１０ａのアクティブグローの特定時点ｔＡで、ａ地点はｃ地点より陽イオンが大量生成された第１プラズマ発生部１１０ａとさらに近いため、ａ地点に到達するイオンの量（フラックス）がｃ地点のイオンの量（フラックス）よりさらに多い。そして、これにより仮に複数の分割電極１６０によるイオンフラックスの制御がないか複数の分割電極１６０に同一の電圧が印加される場合、Ａ地点に到達するイオンの量（フラックス）もＣ地点に到達するイオンの量（フラックス）よりさらに多くなる。これにより、アクティブグローの特定時点ｔＡで、α分割電極電位をγ分割電極電位より陽の方向に大きく増加させると、当該地点電場の分布によってａ地点からＡ地点に移動する陽イオンフラックス変化量は、ｃ地点からＣ地点に移動する陽イオンフラックス変化量より減ることになる。ａ地点の陽イオン密度がｃ地点の陽イオン密度より高いため、結果的に、図４ａに示されたように、Ａ地点およびＣ地点の陽イオンフラックスはＹ'と同一になるように制御可能である。これとは異なり、第１プラズマ発生部１１０ａのアクティブグローの特定時点ｔＡで、ｅ地点はｃ地点より第１プラズマ発生部１１０ａからの距離がさらに遠いため、第１プラズマ発生部１１０ａからｅ地点に到達するイオンの量（フラックス）がｃ地点に到達するイオンの量（フラックス）よりさらに少ない。仮に複数の分割電極１６０によるイオンフラックスの制御がないか複数の分割電極１６０に同一の電圧が印加される場合、Ｅ地点の陽イオンフラックスもＣ地点の陽イオンフラックスより小さいだろう。アクティブグローの特定時点ｔＡで、ε分割電極に印加される電位をγ分割電極電位より陰の方向にさらに大きく増加させることによって、ｅ地点からＥ地点に移動する陽イオンフラックス変化量は、ｃ地点からＣ地点に移動する陽イオンフラックス変化量より大きくすることができる。ｅ地点の陽イオン密度がｃ地点の陽イオン密度より低いため、結果的に、第１プラズマ発生部１１０ａからＥ地点に到達するイオン供給量は、Ｃ地点と実質的にＹ’と同一になるように制御することができる。このような方式でβおよびδ分割電極電位を調節して、ＢおよびＤ地点それぞれに対するイオン供給量制御が可能である。また、これと同様の方式で、第２プラズマ発生部１１０ｂのアクティブグローの特定時点ｔＢで分割電極に印加される電圧を制御することによって、Ａ－Ｅ地点に到達するイオン供給量を、図４ａに示したように、実質的にＹ’と同一になるように制御することができる。
【0042】
制御部１３０は、前述した複数のプラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂを制御することができる。例えば、制御部１３０は、プラズマ発生部１１０に供給されるパルス電力の大きさ、印加時点、繰り返し周波数、パルス幅、デューティーサイクル、複数の電力パルスの間の位相差などを適切に制御することができる。また、制御部１３０は、前述した複数の分割電極１６０に対する電圧特性を制御することができる。例えば、制御部１３０は、複数の分割電極１６０のそれぞれに供給される電圧の大きさを時間の変化によって個別的に制御することができる。
【0043】
多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１は、選択的に磁場フィルター１５０を含んでもよい。
【0044】
磁場フィルター１５０は、プラズマ発生部１１０とイオン供給部１２０の間に設けられ、磁場を形成するように構成される。磁場フィルター１５０は、プラズマ発生部１１０がイオン供給部１２０に連結する連結部１５１ａ、１５１ｂに設けられてもよい。その他にも、磁場フィルター１５０は、プラズマ発生部１１０またはイオン供給部１２０の周辺に設けられてもよい。磁場フィルター１５０は磁場を形成してアクティブグロー状態のプラズマ発生部１１０で生成された高エネルギー電子がイオン供給部１２０に移動することを制限するように構成することができ、これにより、イオン供給部１２０内の陰イオンの密度を高く維持し、陰イオン供給の連続性を高めることができる。
【0045】
磁場フィルター１５０は、複数の磁場フィルター１５０ａ、１５０ｂを含んでもよく、電磁石磁場フィルター、永久磁石磁場フィルターなどであってもよい。複数の磁場フィルター１５０ａ、１５０ｂのそれぞれは多様な組み合わせの磁場フィルターで構成されてもよい。ここで、電磁石磁場フィルターは、電磁石用電源供給装置と電磁石を含んでもよく、制御部１３０によってパルス電力の位相差と連携（または、同期化）して、プラズマ発生部１１０の作動状態によって磁場の大きさを調節することができる。例えば、電磁石磁場フィルターは、プラズマ発生部１１０のアクティブグローで磁場を形成してプラズマ発生部１１０の内で生成された高エネルギー電子がイオン供給部に移動することを制限することができる。また、電磁石磁場フィルターは、時間による変化なく一定の磁場を形成するか、特定時間に対して遅延して作動することもできる。
【0046】
永久磁石磁場フィルターの場合、その設置が簡単で、電磁石磁場フィルターより経済的でかつ高エネルギー電子の移動を制限することができる。
【0047】
磁場フィルター１５０を設ける代わりに、プラズマ発生部１１０またはイオン供給部１２０の体積または形状を調節するか、プラズマ発生部１１０とイオン供給部１２０の間の連結部１５１ａ、１５１ｂの大きさや形状を調節することによって、電子温度を制御したまま、イオンおよびイオン前駆体をイオン供給部１２０に拡散または輸送することができる。
【0048】
図１ｃを参考にすると、ａ－ｅ地点とＡ－Ｅ地点の間の電場を局部的に調節するために、複数の分割電極１６０は、二元化または多元化して活用可能である。図１ｃで、上部に位置した電極１６０と下部に位置した電極１９０とは、イオン供給部１２０内のウエハー（図示せず）等のようなイオン照射対象を挟んで位置してもよい。上部電極１６０と下部電極１９０とは、一方のみ複数の分割電極で構成するかまたは両方とも複数の分割電極で構成することができる。例えば、図６または図７のような分割方式を両方とも同一に適用するか、異なるように適用することができる。例えば、イオン照射対象または基板は、イオン供給部１２０の下部に位置する単一電極１９０の上に置かれてもよく、その上に複数の分割電極１６０がイオン供給部１２０内の上部に位置してもよい。このような図１ｃの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１は、図１ａの互いに異なる電圧が印加される複数の分割電極１６０の上にイオン照射対象が置かれ難い状況を克服するために効果的に用いることができる。例えば、金属導体のイオン照射対象を処理するために、分割電極の上に置き、互いに異なる電圧をかけてシステムを作動させる場合、金属導体は電気が通るため分割電極の上で電極間の短絡（ｓｈｏｒｔ）を引き起こす可能性がある。これによりシステムが高障するか、電圧供給装置が高障する可能性がある。しかし、基板それ自体をイオン供給部の下部に置くかあるいは下部の単一電極上に基板を置き、上部分割電極を用いる場合、短絡、高障などが起きないこともある。
【0049】
活用目的によっては、図１ｃのイオン供給部１２０の下部に位置する単一電極１６０ｂの代わりに単に基板（図示せず）を位置させてもよい。この場合、複数の分割電極１６０は、二元化または多元化せず、イオン供給部１２０の上部にのみ位置し、ａ－ｅ地点と基板上のＡ－Ｅ地点の間の電場を局部的に調節するようになる。
【0050】
図１ｃの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１の構成の中で、図１ａおよび図１ｂの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１と重複する構成に対しては、前述した図１ａおよび図１ｂの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１に対する原理を適用することができる。また、図１ｃの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１は、前述した図２ａおよび図２ｂの、陰イオンおよび陽イオン供給量の分布制御のための、複数のプラズマ発生部と分割電極に印加されるパルス電力プロファイルと各電極に印加される時間別の電圧プロファイルとを示すグラフ、図３ａの設定されたパルス電力および電極電圧の印加によって現れる位置別の時間－陰イオン供給量を示すグラフ、図３ｂのパルス電力の印加によって現れるイオン供給部内の位置別の時間－陰イオン密度を示すグラフ、図４ａの設定されたパルス電力および電極電圧の印加によって現れる位置別の時間－陽イオン供給量を示すグラフ、および図４ｂのパルス電力の印加によって現れるイオン供給部内の位置別の時間－陽イオン密度を示すグラフに対する説明を一部適用することができる。適用時に考慮する本技術の原理は、ａ－ｅ地点とＡ－Ｅ地点の間の時間別の電場大きさを局部的に制御してＡ－Ｅ地点のイオン供給量を調節するということである。
【0051】
図５ａは、一実施例に係る、イオンビームを用いようとするとき、またはイオンおよびイオンビームをイオン供給部とは異なる空間で用いようとするときに活用可能な、多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムを概略的に示す断面図であり、図５ｂは、図５ａのシステムで複数の分割電極を示す平面図である。
【0052】
図５ａおよび図５ｂを参考にすると、多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１は、イオン利用部１７０を含んでもよい。イオン利用部１７０は、複数の分割電極１６０を通じて均一度が制御されたイオンビームを引き出して利用できる空間である。また、複数の分割電極１６０は、それぞれ複数のホールなどが形成されていることがあり、このような複数のホールを介して均一度が制御されたイオンビームがイオン供給部１２０からイオン利用部１７０に引き出されることがある。複数のホールは、その模様、大きさ、個数、位置、および配列のそれぞれに対して多様に構成することができる。また、複数の分割電極１６０は、その内部に冷却水が流れる空間を含んでもよく、これにより複数の分割電極１６０の冷却効率を増大させることができる。
【0053】
図５ａおよび図５ｂの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１の構成の中で、図１ａおよび図１ｂの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１と重複する構成に対しては、前述した図１ａおよび図１ｂの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１に対する説明を適用することができる。また、図５ａおよび図５ｂの多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１は、前述した図２ａおよび図２ｂの、陰イオン（ビーム）および陽イオン（ビーム）供給量の分布制御のための、複数のプラズマ発生部と分割電極に印加されるパルス電力プロファイルと各電極に印加される時間別の電圧プロファイルとを示すグラフ、図３ａの設定されたパルス電力および電極電圧印加によって現れる位置別の時間－陰イオン（ビーム）供給量を示すグラフ、図３ｂのパルス電力の印加によって現れるイオン供給部内の位置別の時間－陰イオン密度を示すグラフ、図４ａの設定されたパルス電力および電極電圧印加によって現れる位置別の時間－陽イオン（ビーム）供給量を示すグラフ、および図４ｂのパルス電力の印加によって現れるイオン供給部内の位置別の時間－陽イオン密度を示すグラフに対する説明を適用することができる。Ａ－Ｅ地点でイオンはビーム形態で供給することができる。
【0054】
図６は、一実施例に係る、半径および円周方向のイオン（ビーム）供給量の分布を調節しようとするときに活用可能な、多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムの複数の分割電極を示す平面図である。
【0055】
図６を参考にすると、複数の分割電極１６０は、１８個の分割電極ａ１－ａ６、ｂ１－ｂ６、ｃ１－ｃ６を含む。複数のプラズマ発生部（図示せず）は、複数の分割電極１６０を囲んでいる形態で２個ないし６個が配置されてもよく、位相差を有するパルス電力によって交互にパルスプラズマが発生し得る。制御部１３０によって、パルス電力の位相差と連携されたまま、複数の分割電極ａ１－ａ６、ｂ１－ｂ６、ｃ１－ｃ６は個別的に特定時間別の電圧プロファイルの電圧が印加され、これを通じて多様な位置でのイオン（ビーム）供給量を調節、その分布を制御することができる。例えば、陰イオン（ビーム）供給量に対する均一な分布制御のために、ｃ１分割電極の外側に位置したプラズマ発生部がアフターグローとなり、ｃ４分割電極の外側に位置したプラズマ発生部がアクティブグローとなるとき、複数の分割電極１６０にそれぞれ印加されるｃ４分割電極、ｂ４分割電極、ａ４分割電極、ａ１分割電極、ｂ１分割電極、およびｃ１分割電極の電位は、図２ａのように順に陰（－）の方向により大きい値を有するように設定することができる。これとは異なり、ｃ４分割電極の外側に位置したプラズマ発生部がアフターグローとなり、ｃ１分割電極の外側に位置したプラズマ発生部がアクティブグローとなるとき、複数の分割電極１６０にそれぞれ印加される電圧は、ｃ１分割電極、ｂ１分割電極、ａ１分割電極、ａ４分割電極、ｂ４分割電極、およびｃ４分割電極の電位は、順に陰（－）の方向により大きい値を有するように設定することができる。同様に、ａ２、ｂ２、ｃ２分割電極、ａ３、ｂ３、ｃ３分割電極、ａ５、ｂ５、ｃ５分割電極、およびａ６、ｂ６、ｃ６分割電極も、ｃ２－３、ｃ５－６外側に位置できる複数のプラズマ発生部の状態によって、それぞれの時間別の電圧大きさを調整可能であり、これを通じてユーザーは所望のイオン（ビーム）供給量の分布を得ることができる。
【0056】
図７は、一実施例に係る多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムで、多重構造電極を適用しようとするとき、複数の分割電極を示す斜視図である。
【0057】
図７を参考にすると、第１層の複数の分割電極１６１と第２層の複数の分割電極１６２とが上下方向に間隔をおいて位置する。イオンビームの引き出しおよび加速の面で、このような構造は断層の複数の分割電極に比べてより柔軟な制御が可能である。第１層の複数の分割電極１６１と第２層の複数の分割電極１６２のそれぞれは個別的に形状を決めて構成することができ、間の間隔、電圧などを設定することができる。その他にも、複数の分割電極１６０は、３重以上に多重層の形態で構成することができる。
【0058】
また、複数の分割電極１６０に磁場発生および制御装置を追加し、電子（ビーム）、イオン（ビーム）等の動きを調節することができる。例えば、複数の分割電極１６０の周りに電磁石または永久磁石を含むか、複数の分割電極１６０に電流を流して磁場を形成させることによって、電子（ビーム）、イオン（ビーム）フラックスなどを調節することができる。
【0059】
図８は、イオン供給部１２０あるいはイオン利用部１７０で、ユーザーが所望する時間別のイオン（ビーム）供給量および分布を得ようとするとき、制御部で複数の分割電極のそれぞれに適用される時間別の電極電圧プロファイルを設定する方法を示すフローチャートである。前述した図１ないし図７の多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１は、図８のフローチャートに適用することができる。
【0060】
分割電極に対する電圧プロファイルの設定は、図８を参考にして説明可能である。まず、ユーザーは各分割電極１６０に対応する図１ａのイオン供給部１２０内のＡ－Ｅ地点（あるいは、Ａ－Ｅに対応する近い領域）あるいは図５ａのイオン利用部１７０内のＡ－Ｅ地点（あるいは、Ａ－Ｅに対応する近い領域）に時間別のイオン（ビーム）供給量（密度、電流あるいは、フラックス）を測定できる診断計を設ける。第１の手続で、ユーザーは初期設定のために、各地点別に全体プラズマパルシング周期時間の間の別のイオン（ビーム）供給量を測定する（Ｓ１０）。ここで、イオン（ビーム）供給量は、静電探針あるいは小型ファラデーカップなどの診断装置を活用して測定することができる。診断データに基づいてユーザーは時間別に位置別のイオン（ビーム）供給量および分布情報を得ることができる。
【0061】
次に、複数の分割電極１６０に個別的に電圧を印加する（Ｓ２０）。制御部１３０によって複数の分割電極１６０のそれぞれに時間によって多様に変わる電圧を個別的に印加することができる。また、これによりＡ－Ｅ地点での時間別のイオン（ビーム）供給量および分布は変わることがある。
【0062】
次に、診断を通じて、各電圧変化に係る全体プラズマパルシング周期時間の間、時間による位置別のイオン（ビーム）供給量の変化量、および分布の変化程度を確認する（Ｓ３０）。
【0063】
次に、変化した位置別のイオン（ビーム）供給量および分布がユーザーの目標に合致するかを確認し、フィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）プロセスに適した各分割電極電圧プロファイルを探索する（Ｓ４０）。時間による位置別のイオン（ビーム）供給量および分布がユーザーの設計に合致する場合（ＹＥＳ）、Ｓ２０ステップで設定された各分割電極電圧プロファイルが最終的に対応する各分割電極１６０に印加される。時間による位置別のイオン（ビーム）供給量および分布がユーザーの設計に合致しない場合（ＮＯ）、Ｓ２０ステップに戻って、Ｓ２０ステップで設定されたそれぞれの電圧プロファイルを補正した後、複数の分割電極１６０に印加する。
【0064】
Ｓ１０およびＳ３０ステップで、各分割電極１６０に対応する図１ａあるいは図５ａのイオン供給部１２０内のａ－ｅ地点（あるいは、ａ－ｅに対応する近い領域）での時間別のイオン（ビーム）供給量および分布を測定できる診断計を追加的に設け、ａ－ｅ地点での時間別のイオン（ビーム）供給量および分布、およびａ－ｅ地点で、Ａ－Ｅ地点に移動するイオンの時間別のイオン（ビーム）供給量情報を活用すると、Ｓ４０ステップの各分割電極電圧プロファイルに対する探索作業をより効率的に行うこともできる。
【0065】
図９は、多重プラズマパルシング技術を活用した時間－陰イオン供給量（または、密度）シェイピングの多様な例を示すグラフである。前述した図１ないし図７の多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１は、図９のグラフに適用することができる。
【0066】
図９を参考にすると、一周期の間のプラズマパルシング回数、パルスシークエンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）、電力大きさ、電力パルス長さ、パルス間の位相差、パルス繰り返し周波数などを調節することによって、イオン供給部内で、多様な時間－陰イオン供給量プロファイルシェイピングが可能である。
【0067】
図９の第１のグラフを参考にすると、パルス電力を第１プラズマ発生部１１０ａと第２プラズマ発生部１１０ｂとで１度ずつだけ交互に印加する場合、単一プラズマパルシングで得られるイオン供給時間を延長できることが分かる。電力が印加された後の第１プラズマ発生部１１０ａのアフターグローで、第１プラズマ発生部１１０ａによって生成された陰イオンは密度が徐々に増加した後、再び徐々に減少する。このとき、第１プラズマ発生部１１０ａの電力パルスと同一の電力大きさ、電力パルス長さを有する第２プラズマ発生部１１０ｂのパルス電力を一定の位相差で印加する。すると、第１プラズマ発生部１１０ａのアフターグローと同様に、第２プラズマ発生部１１０ｂのアフターグローで、第２プラズマ発生部１１０ｂによって生成された陰イオンの密度が徐々に増加した後、再び徐々に減少する。第１および第２プラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂによって生成された陰イオンは、イオン供給部１２０に供給されるので、イオン供給部１２０内の時間別の陰イオン供給量はまるで重なったもの（あるいは、単一プラズマ発生部による供給時間より延長されたもの）のようなプロファイルを有することができる。このような過程を制御することによって、イオン供給部１２０内の陰イオン供給時間はユーザーが所望するほど延長できる。
【0068】
図９の第２のグラフを第１のグラフと比較して参考にすると、第１および第２プラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂに印加される電力パルス間位相差を増やすと、サドル形態の時間－陰イオン供給量プロファイルが形成されることが分かる。さらに、逆に第１および第２プラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂに電力パルス間の位相差を減らすと、上方に凸の丘形態の時間－陰イオン供給量プロファイルが形成できる。
【0069】
図９の第３のグラフを第１のグラフと比較して参考にすると、第１および第２プラズマ発生部１１０ａ、１１０ｂに印加されるパルス電力大きさを互いに異なるようにすると、イオン供給時間の中間点基準の非対称型の陰イオン供給量プロファイルが形成されることが分かる。例えば、第２プラズマ発生部１１０ｂに印加されるパルス電力大きさを第１プラズマ発生部１１０ａの印加パルス電力大きさより大きく設定する場合、イオン供給開始点－中間点領域の陰イオン供給量より中間点－イオン供給終了点領域の陰イオン供給量がさらに大きい、サドル形態の時間－陰イオン供給量プロファイルが形成されることが分かる。
【0070】
図９の第４のグラフを第１のグラフと比較して参考にすると、時間－陰イオン供給量プロファイルで陰イオン供給を急激に減少させるためのパルス電力の印加方法が分かる。例えば、第１のグラフの第２プラズマ発生部１１０ｂのアフターグローで、陰イオン密度が徐々に減少する時間区間で第４のグラフのように第２プラズマ発生部１１０ｂに再び電力を印加すると、第２プラズマ発生部１１０ｂの状態はアクティブグローとなり、多量の高エネルギー電子が生成され、陰イオンを消滅させることによって陰イオン供給量を急激に減少させることができる。
【0071】
図１０は、多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システムの制御図を示すフローチャートである。前述した図１ないし図７の多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１および図９のグラフは、図１０のフローチャートに適用することができる。
【0072】
図１０を参考にすると、まず、時間によって変化できる、複数のプラズマ発生部１１０に印加されるパルス電力の特性、分割電極電圧、電磁石電力（または、電流）などが制御部１３０によって調節される。例えば、パルス電力の特性は、一周期の間のプラズマパルシング回数、パルスシークエンス、電力大きさ、電力パルス長さ、パルス間位相差、パルス繰り返し周波数などがある。
【0073】
次に、調節されたパルス電力が複数のプラズマ発生部１１０に印加され、ユーザーの設計に合致する時間－陰イオン供給量プロファイルが形成できる。
【0074】
さらに、プラズマ発生部１１０パルス電力だけでなく、複数の電磁石磁場フィルターのそれぞれに印加される電力（または、電流）、および複数の分割電極のそれぞれに印加される電圧特性などを選択的に調節することによって、ユーザーの設計に合致する時間、位置別のイオン（ビーム）供給量、および分布（あるいは、均一度）を有する多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１を実現するか、より精密な時間－陰イオン供給量プロファイル制御が可能である。
【0075】
図１ないし図１０で説明した多重パルシングを用いたプラズマ均一度制御システム１は、核融合炉システムで中性粒子ビーム入射装置、プラズマ乾式エッチング工程技術、宇宙推進体分野のイオン推力器、加速器用イオン源を含む多様な技術に適用することができる。
【0076】
以上で本発明の好ましい実施例について詳細に説明しているが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の色々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5a】
【図5b】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】