2 MHz와 13.56 MHz 이중 주파수 축전 결합 아르곤 플라즈마에서의 전자 에너지 확률 함수 측정

Abstract

본 논문에서는 이중 주파수 축전 결합 플라즈마(Dual Frequency Capacitively Coupled Plasma, DFCCP)에서 전자 에너지 확률 함수(Electron Energy Probability Function, EEPF)에 관해 연구하였다. 낮은 주파수(2 MHz)와 높은 주파수(13.56 MHz) 전력이 각각 변함에 따라 전자 에너지 확률 함수에 미치는 영향을 측정했다.

이중 주파수를 인가하면 쉬스의 비선형성에 의해 고조파와 상호 변조 주파수 성분이 발생한다. 이 주파수 성분들은 전자 에너지 확률 함수를 측정할 때 I-V 특성 곡선에서 RF 왜곡을 일으킨다. 정확한 전자 에너지 확률 함수의 측정을 위해서 RF 초크 필터를 설계하여 고조파와 상호 변조 주파수 성분 최소화했다.

높은 주파수 전력을 고정시키고 낮은 주파수 전력을 증가시켰을 때 낮은 에너지 전자의 수가 감소하고 높은 에너지 전자의 수는 거의 변화가 없었다. 그리고 전자 밀도는 감소하고 전자 온도는 증가했다. 낮은 주파수 전력을 고정시키고 높은 주파수 전력을 증가시켰을 때 높은 에너지 전자의 수가 증가하고 낮은 에너지 전자의 수는 거의 변화가 없었다. 전력 증가에 따라 전자 밀도와 전자 온도가 증가했다. 전력에 대한 EEPF의 변화는 저 주파수와 고 주파수에 따른 쉬스 임피던스와 전자 가열 메커니즘의 차이로 여겨진다.

결과적으로 이중 주파수 축전 결합 플라즈마에서 전력에 따라 전자의 에너지 확률 함수를 측정했고 낮은 에너지 전자와 높은 에너지 전자의 수를 독립적으로 조절할 수 있다는 것을 확인했다.| In this paper, the electron energy probability function(EEPF) in a 2 MHz and 13.56 MHz dual frequency capacitively coupled plasma (DFCCP) was studied. The effect of power on the EEPF is measured in the DFCCP.

When the dual frequency is applied, harmonic and intermodulation frequencies are generated by nonlinearity of the sheath. These frequency components cause RF distortion of the I-V characteristic curve when measuring the EEPF. For accurate measurement, a RF choke filter is designed to minimize RF distortion.

When the high frequency power is fixed and the low frequency power increases, the population of low energy electrons decreases and the population of high energy electrons almost constant. Thus, the electron density decreases and the electron temperature increases. When the low frequency power is fixed and the high frequency power increases, the population of high energy electrons increases and the population of low energy electrons little changes. Therefore, the electron density and electron temperature increases. The change of EEPF with 2 MHz and 13.56 MHz power is due to the difference in the sheath impedance and the electron heating mechanism for each frequency.

In conclusion, we measured the EEPF in the dual frequency capacitively coupled plasma with low frequency and high frequency power. Variations of the EEPF shows that the population of low energy and high energy electrons can be controlled independently.; In this paper, the electron energy probability function(EEPF) in a 2 MHz and 13.56 MHz dual frequency capacitively coupled plasma (DFCCP) was studied. The effect of power on the EEPF is measured in the DFCCP.

When the dual frequency is applied, harmonic and intermodulation frequencies are generated by nonlinearity of the sheath. These frequency components cause RF distortion of the I-V characteristic curve when measuring the EEPF. For accurate measurement, a RF choke filter is designed to minimize RF distortion.

When the high frequency power is fixed and the low frequency power increases, the population of low energy electrons decreases and the population of high energy electrons almost constant. Thus, the electron density decreases and the electron temperature increases. When the low frequency power is fixed and the high frequency power increases, the population of high energy electrons increases and the population of low energy electrons little changes. Therefore, the electron density and electron temperature increases. The change of EEPF with 2 MHz and 13.56 MHz power is due to the difference in the sheath impedance and the electron heating mechanism for each frequency.

In conclusion, we measured the EEPF in the dual frequency capacitively coupled plasma with low frequency and high frequency power. Variations of the EEPF shows that the population of low energy and high energy electrons can be controlled independently.