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NTIS 바로가기한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.44 no.1, 2011년, pp.26 - 31
Numerical modeling is used to investigate the perturbation of a single Langmuir probe (0.2 mm diameter shielded with 6 mm insulator) inserted along the center axis of a cylindrical inductively coupled plasma chamber filled with Ar at 10 mTorr and driven by 13 MHz. The probe was driven by a sine wave...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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시간 스텝의 크기는 무엇에 의해 결정되는가? | 2 mm의 탐침 끝 부위를 묘사하기 위해서는 CFL(CourantFriedrichs-Lewy) number를 계산 조건에 따라 격자 간격과 시간 스텝의 크기를 적절히 조절하는 것이 수치해의 수렴성 확보에 있어서 중요하다. 시간 스텝의 크기는 플라즈마의 유전체 특성 시간(dielectric relaxation time)에 의해서 정해지나 여기서는 전자 플럭스에 대한 지수 함수적 공간 이산화(SharfetterGummel exponential scheme) 방법을 이용하여 포아슨 방정식과 전자 밀도 방정식을 semi-implicit 방법으로 연결하여 훨씬 큰 시간 스텝을 적용할 수 있도록 하였다. 대개의 경우 큰 무리 없이 수렴되는 조건은 공통 시간 스텝은 10−6초, CCP 쪽은 10−9초 정도가 필요하였으나 탐침이 기판에 근접하는 등의 변화가 심한 경우에는 이보다 훨씬 작은 시간 스텝이 요구되었다. | |
수치 모델에서 Fokker Planck 식을 이용하여 볼츠만 방정식을 풀게 되면 어떤 이점이 있는가? | 몇 번의 시행착오를 거쳐서 셀 개수를 6천 개 이내로 줄여서 가장 시간이 많이 걸리는 전자 에너지 분포 함수를 이용한 계산도 시도할 수 있도록 하였다. 실제 단일 탐침에서는 전자 에너지 분포 함수를 측정할 수 있다는 점이 가장 큰 장점으로 부각되는데, 수치 모델에서 Fokker Planck 식을 이용하여 볼츠만 방정식을 풀게 되면 압력이 낮은 경우 전자의 이동도, 확산 계수, 전자 화학 반응 상수 등을 충분한 충돌로 인한 평균화된 맥스웰 분포로 가정하는 것보다 정확하게 계산할 수 있게 된다. Kovalgin 등은 실험적으로 측정한 EEDF의 결과를 이용해서 SiH4의 유도 결합 플라즈마 내에서의 거동을 0-D global 모델을 이용하여 보고한 바 있다9). | |
정전 탐침의 특징은 무엇인가? | 정전 탐침은 가장 보편적으로 사용되는 전기적인 플라즈마 진단 방법이다. 금속 팁에 (−)에서 (+)의 전압을 인가하여 그에 따른 전류값을 이용하여 플라즈마 내의 전자 온도와 밀도를 예측하는 장치로써 현재로써는 가장 신뢰성이 높고 간편한 진단 방법이다. 그러나 반응성 가스에 대해서는 금속 팁이식각 또는 절연층 증착에 의한 어려움이 있고 반응기의 내부가 절연체로 되어 있을 때에는 단일 탐침에 의한 측정이 불가능하며 플라즈마 내로 직경 6 mm 내외의 세라믹 관과 금속 탐침을 삽입하여 전압을 인가하게 되므로 플라즈마에 대한 교란 영향이 의심되는 점이 단점으로 꼽히고 있다. 본 논문에서는 정전 탐침의 삽입이 가져오는 유동 및 플라즈마 특성의 교란 효과를 전산 유체 역학 수치 모델을 통하여 살펴보았다. |
ESI Corporation, CFD-ACE+Module Manual Part 2, 2010.
홍광기, 최지성, 양원균, 주정훈, 한국표면공학회 2010년도 추계학술대회, 인천 송도.
지식경제부 SystemIC 2010 사업 결과 발표회, 2009. 2. 26, 용평 리조트.
K. Bera, S. Rauf, K. Collins, American Vacuum Society Symposium, 2010. PS2-TuA11, Albuquerque, NM, USA.
Vladimir Kolobov, Robert Arslanbekov, Micro. Eng., 69 (2003) 606.
A. Y. Kovalgin, A. Boogard, I. Brunets, J. Hollenman, J. Schmitz, Surf. Coat. Technol., 201 (2007) 8849.
M. W. Kiehlbauch, D. B. Graves, J. Appl. Phys., 91 (2002) 3539.
M. Dickson, J. Hopwood, J. Vac. Sci. Technol. A, 15 (1997) 2307.
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오픈액세스 학술지에 출판된 논문
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