RF 유도 결합 플라즈마의 애프터 글로우 방전 특성에 관한 연구
Investigation in the after-glow of an inductively-coupled RF plasma
- 주제(키워드) RF 플라즈마 , 글로우 방전 , ICP
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 오수기
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학부
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000009479
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
현재 많이 사용되고 있는 고밀도 플라즈마 소스 중 ICP 방식의 질소, 아르곤 혼합 플라즈마 발생에서 광 방출 분광분석법(optical emission spectroscopy; OES)을 이용하여 질소 플라즈마를 진단하였다. 질소 분자()의 회전 스펙트럼의 이론적 계산과 회전 에너지를 얻기 위해 의 두 가지 방법을 이용하였다. 고 분해능 분광기를 이용한 회전 온도 결정 에서는 의 first negative system인 (0,0) (band head wavelength = 391.4 nm)을 이용하여 계산하였고, 저 분해능 분광계를 이용한 회전 온도 결정 방법은 질소의 first positive system (2-0)에서 775.3 nm 회전 버금띠(rotational subband)의 스펙트럼을 이용하였다. 질소 중성 분자의 진동 스펙트럼을 이용해 질소 진동 온도를 구하기 위하여 의 second positive system인 의 인 파장을 이용하였다. 플라즈마가 발생되는 유전체인 석영관은 총 길이 500mm이고, 전극으로 사용되는 구리 안테나는 석영관 외부에 4회 감겨져 있다. 축 방향 자기장 발생을 위해 네오디뮴 영구 자석(neodymium permanent magnet)을 삽입하였다. 플라즈마 발생을 위해 13.56 MHz RF 전원을 사용하였고, 반응 기체로는 아르곤(99.999%), 질소(99.999%)를 사용하였다. 질소, 아르곤 가스는 각각 5sccm으로 유입되며 플라즈마 발생시의 내부 압력은 20 mTorr로 고정하였다. 안테나에 인가되는 전력은 40, 60, 80, 100 watt이며 각 전력 값에 따라 회전, 진동 스펙트럼을 측정하였다. 질소의 회전, 진동 스펙트럼을 측정하기 위해 사용된 분광계(spectrometer)는 HR4000과 USB4000(ocean optics)이고, 자기장의 세기를 측정하기 위해 가우스미터(gaussmeter, lakeshore 450)와 축방향 탐침(axial probe, MMA-1904-VH)을 이용하였다. 회전 온도는 안테나에 인가되는 전력 값이 클수록 증가하며, 안테나에서 멀어질수록 회전 온도는 급격히 감소하여 거의 일정한 값을 가지게 된다. 영구 자석 삽입 후 회전 온도 측정 결과, 회전 온도는 자기장의 영향을 거의 받지 않음을 확인 할 수 있었다. 회전 온도에서와 유사하게 인가되는 전력이 증가할수록 진동 온도 또한 증가한다. 영구 자석 삽입 후 축 방향 자기장의 영향으로 인해 진동 온도는 약 2000K 정도 증가한다. 질소 진동 분광선인 380.4nm의 광방출 세기는 자기장이 없는 경우 안테나 끝에서 가장 크게 나타나며 안테나와 멀어질수록 크기가 줄어드는 것을 확인하였다. 축 방향 자기장이 존재하는 경우 영구 자석 양 옆에서 광방출 세기가 증가하는 것을 확인 하였고 이는 자기장의 변화율이 가장 큰 위치와 일치한다.
more목차
목 차
목차 ⅰ
국문 요약 ⅲ
표 차례 ⅴ
그림 차례ⅵ
제 1 장 서론 1
제 2 장 본론 4
제 1 절 이론 4
제 1 항 플라즈마 화학 작용 4
제 2 항 보른-오펜하이머 근사 8
제 3 항 회전 온도 9
1. 고 분해능 분광에서의 회전 온도 측정 9
2. 저 분해능 분광에서의 회전 온도 측정 14
제 4 항 진동 온도 16
제 5 항 전기장형(E-mode)방전과 자기장형(H-mode) 방전 20
1. 전기장형(E-mode) 방전 21
2. 자기장형(H-mode) 방전 21
제 6 항 안내중심 드리프트 속도(guiding center drift velocity) 23
제 2 절 RF 유도 결합 플라즈마 방전 24
제 1 항 non-magnet RF ICP 방전 25
1. 실험 개요 25
2. 실험 방법 26
3. 실험 결과 28
가. 회전 온도 28
나. 진동 온도 34
제 2 항 축 방향 자기장에 의한 RF ICP 방전 특성 변화 37
1. 실험 방법 37
2. 실험 결과 38
가. 자기장 측정 38
나. 회전 온도 39
다. 진동 온도 43
라. 380.4nm 광방출 세기 변화 43
제 3 장 결론 49
참고문헌 51
영문요약 53
