[논문]Ar 가스압력과 RF 전력변화 (13.56MHz)에 따른 유도결합형 플라즈마의 광학적 특성

허인성; 김광수; 최용성; 이종찬; 박대희

Ar 가스압력과 RF 전력변화 (13.56MHz)에 따른 유도결합형 플라즈마의 광학적 특성
Optical Properties of Inductively Coupled Plasma with Ar Gas Pressure and RF Power (13.56MHz) 원문보기

허인성 (원광대학교) , 김광수 (원광대학교) , 최용성 (원광대학교) , 이종찬 (원광대학교) , 박대희 (원광대학교)

In this paper, the emission properties of electrodeless fluorescent lamp were discussed using the inductively coupled plasma. To transmit the electromagnetic energy into the chamber, a RF power of 13.56MHz was applied to the antenna and considering the Ar gas pressure and the RF electric power change, the emission spectrum, Ar-I line, luminance were investigated. At this time the input parameter for ICP RF plasma, Ar gas pressure and RF power were applied in the range of 10~60m Torr, 10~300W respectively.

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문제 정의

본 연구는 유도결합형 방전인 H-방전 중 Ar 가스가 E-모드에서 H-모드로 모드 전환 할 때의 광특성에 대하여 살펴보았다. Ar 가스 압력이 증가할수록 모드 전환 RF 전력이 증가하는 것을.
본 연구는 유도결합형 방전인 H-방전 중 Ar 가스의 E-모드에서 H-모드로 모드 전환에 대하여 살펴보았다. Ar 가스 압력과 RF 전력 변화에 따른 유도결합형 플라즈마의 광 방출 분광과 휘도를 측정하였다.

제안 방법

Ar 가스 압력과 RF 전력 변화에 따른 유도결합형 플라즈마의 광 방출 분광과 휘도를 측정하였다. 플라즈마가 생성된 후 RF 전력을 증가시키면 Ar-1 라인의 세기는 Ar 가스 압력에 따라 각기 다른 RF 전력에서 빛이 갑자기 증가하는 E-모드에서 H-모드로의 모드 전환을 관측할 수 있었으며, 휘도 측정에서도 모드전환점에서 휘도가 증가하였다.
유도결합형 플라즈마에서 방출되는 광학적 특성을 측정하기 위하여 방전관 중심축상 안테나 끝쪽 50mm에 광섬유를 통하여 OPTICAL SPECTRUMANALYZER (DAR- SA-2000)에 의해 분광 된 데이터를 컴퓨터로 받아들여 스펙트럼을 분석하였고, 방전관에서 Im 거리에서 휘도계 (LS-100)를 통하여 휘도를 측정하였다. 또한 주변에 다른 피크치들이 없어 측정 하기용이 한 750과 760nm의 두 Ar- I 라인을 선택하여 측정하였다.⑸
방전 모드의 전환 현상을 알아보기 전에, 일정한 RF 전력에서 Ar 가스 압력 변화에 따른 스펙트럼의 특성에 대하여 살펴보았다.
유도결합 플라마의 방전에서 방전 모드의 전환 현상을 알기 위해 광 방출법을 이용하여 모드 전환점을 측정하였다.
유도결합 플라즈마의 방전 모드가 E-모드에서 H-모드로 전환되는 현상을 알아보기 위하여 일정량의 Ar 가스 압력예서 Ar-I 라인 (73), 760nm) 의 스펙트럼 세기의 변화를 광 방출 분광법과 휘도계로 측정하였다. 챔버의 바깥, 원통형 RF 안테나의 중심축 바깥쪽 a)mm 지점에서 측정하였으며, 그때의 세기는 방전관 중심축 상의 원자들이 방출하는 빛을 적분한 값이다.
56MHz 고주파 전원을 매칭 박스를 통해 반사 전력을 0이 되도록 조정하여 안테나 코일에 인가해 플라즈마를 발생시켰다. 유도결합형 플라즈마에서 방출되는 광학적 특성을 측정하기 위하여 방전관 중심축상 안테나 끝쪽 50mm에 광섬유를 통하여 OPTICAL SPECTRUMANALYZER (DAR- SA-2000)에 의해 분광 된 데이터를 컴퓨터로 받아들여 스펙트럼을 분석하였고, 방전관에서 Im 거리에서 휘도계 (LS-100)를 통하여 휘도를 측정하였다. 또한 주변에 다른 피크치들이 없어 측정 하기용이 한 750과 760nm의 두 Ar- I 라인을 선택하여 측정하였다.
56MHz의 고주파는 매칭 박스를 통해 안테나 코일의 한쪽 끝으로 보내어지고 안테나의 다른 반대쪽은 접지되어 있다. 챔버 내의 초기 진공도는 lOTTorr이며, Ar (순도 99.999%) 가스의 압력은 피 라니 게 이 지로 측정하였다. 플라즈마를 발생시 키기 위하여 초기 진공도를 1.
측정하였다. 챔버의 바깥, 원통형 RF 안테나의 중심축 바깥쪽 a)mm 지점에서 측정하였으며, 그때의 세기는 방전관 중심축 상의 원자들이 방출하는 빛을 적분한 값이다. 휘도는 방전관으로부터 lm 거리에서 휘도계를 사용하여 측정하였다.
스펙트럼은 380nm~680nm에서 큰 변화가 없었으나 680nm 이상에서는 전력의 증가에 따라 4배 정도 발광 세기의 변화가 측정되었다. 특히 750nm와 760nm에서는 스펙트럼의 세기가 상대적으로 크며 주변에 다른 피크들이 없으므로 두 라인을 선택하여 모드 전환점을 측정하였다.
999%) 가스의 압력은 피 라니 게 이 지로 측정하였다. 플라즈마를 발생시 키기 위하여 초기 진공도를 1.0 X lOTTorr까지 배기시킨 후, 유량 조절기를 이용하여 일정량의 Ar 가스를 스테인레스 진공 용기 안에 유입하였다. 그 후, 13.

성능/효과

측정한 결과이다. 40mTorr 이하의 Ar 가스 압력에서는 200W의 RF 전력이 더 높은 emission intensthy를 나타내며, 毎mTorr에서 교차하였다, 그리고, 45mTorr 이상에서 200W보다 1(X)W의 RF 전력에서 높은 emission intensity가 측정되었다.
나타낸다. 760nm로 하였을 때 emission intensity 750nm와 같이 Ar 가스의 압력이 증가할수록 emission intensity는 감소되는 결과를 나타내었다.
스펙트럼, 휘도 측정에서 모드 전환점이 일치하였다. 또한, Ar 가스 압력이 증가할수록 모드 전환 RF 전력이 증가하는 것을 관찰하였다.
Ar 가스 압력과 RF 전력 변화에 따른 유도결합형 플라즈마의 광 방출 분광과 휘도를 측정하였다. 플라즈마가 생성된 후 RF 전력을 증가시키면 Ar-1 라인의 세기는 Ar 가스 압력에 따라 각기 다른 RF 전력에서 빛이 갑자기 증가하는 E-모드에서 H-모드로의 모드 전환을 관측할 수 있었으며, 휘도 측정에서도 모드전환점에서 휘도가 증가하였다. 스펙트럼, 휘도 측정에서 모드 전환점이 일치하였다.

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