유도 결합형 플라즈마에서 In-situ 플라즈마 전자밀도 측정방법 연구

Abstract

유도 결합형 플라즈마 발생 장치에서 플라즈마 밀도를 측정하기 위한 In-Situ 플라즈마 진단 방법을 개발하였다. 안테나로 인가된 전력은 모두 플라즈마를 발생시키는데 소모되었다고 가정하여, 전력 균형식으로부터 안테나에 인가된 전력과 플라즈마 내부인자의 함수관계를 유도하고, 안테나 안가 전력의 전류와 전압을 측정하여 전자밀도를 유추할 수 있다. 안테나의 전류와 전압을 실시간으로 측정하는 전력측정 장치를 제작하고, 아르곤 가스를 이용하여 50, 40 및 30 mtorr의 운전 압력에서 인가 전력을 300 ~ 800W로 바꾸어 가면서 실험하였다. 정전 탐침을 이용해서 반응기 내부에서 직접 얻은 플라즈마 밀도와 안테나에 인가된 전력을 이용하여 측정된 전자밀도의 비율은 인가 전력에 무관하게 일정한 값을 보였으나, 운전 압력에 따라서 0.1, 0.3 그리고 0.5의 값을 가졌다. 개발된 진단 방법이 운전 압력에 민감하나 플라즈마 밀도 변화를 정성적으로 관측할 수 있는 방법임을 보였다.