Laser Photo-detachment and Electric Probe Measurements with Kinetic Model for Negative Ion Plasmas by a DC Filament Discharge

Abstract

음이온은 반도체 공정에서의 음이온 보조 에칭 및 핵융합에서의 NBI 와 같은 다양한 분야에서 중요한 역할을 한다. 따라서 음이온의 정확한 밀도 측정을 통해 핵융합 및 반도체 분야에 기여를 할 수 있다. 음이온 밀도를 추정하는데에는 레이저 광 분리 (LPD) 방법 및 전기 프로브 방법과 같은 몇 가지 접 근법이 있다. 위 실험에서 24 x 24 x 24 cm3 크기의 챔버 장치 (CPD)에서 DC 필라멘트 소스에 의해 생성 된 음이온을 LPD을 통해 측정했다. 플라즈마 및 전자 온도의 평균 밀도는 n = 109 ~ 1010 cm3 및 1 ~ 2 eV로 유지되었다. 실험을 위해서. 다음 사양의 Nd : YAG 레이저가 사용되었다. 에너지 = 285 mJ,반복률 = 2 ~ 20 Hz, 펄스 폭 = 10 ns. 레이저 빔이 통과하는 LPD의 신호를 받기 위해 CPD의 중앙에 전기 프로브가 있습니다. 레이저의 직접적인 충격으 로 인해 전기 프로브에서 발생할 수 있는 오차를 줄이기 위해 레이저를 차단하는 물체가 CPD 앞에 설치됩니다. 플라즈마의 음이온 밀도는 LPD 방법에서 상대적인 광 분리 신호를 측정함으로써 추론되었으며 두 가지 방법의 결과는 O2와 Ar의 가스 압력의 비율 및 방전 전력과 비교에서 비교된다. 음이온 대전자의 비율은 0 %에서 20 %까지 측정되었습니다. LPD와 전기 프로브 방법의 음이온 밀도의 차이는 8 %에서 15 % 사이였다. 또한 1 차원 운동 방정식을 사용하여 음이온의 물리학을 탐구했다. 시뮬레이션은 음이온이 증가함에 따라 전자 온도가 증가 함을 보여줍니다. 추후 연구로, 더스트 입자가 플라즈마에 서 음전하로 쉽게 전환되는 성질을 이용하여, 음이온의 밀도를 추정하는 방법이 더스트 입자 밀도 측정에 사용될 것이다.