초록 ▼

본 연구는 여러 RF 플라즈마 발생장치에 대해 다각적인 수치해석을 통해 예비 실험에 도움을 주려는데 그 목적이 있다. 용량성 결합 고주파 방전(CCRF)과 유도성 플라즈마(ICP)등 여러 장치들에 대한 해석과 시뮬레이션 연구를 통하여 실험을위한 예비 데이터를 확보하였다. 공간 평균한 0-D(Global) 모형, 1-D 및 2-D 코드를 개발하여 기존의 PIC 코드와 비교하여 플라즈마 발생원내에서 일어나는 물리현상을 이해하였고 여러 플라즈마 변수들을 결정할 수 있었다. 시간의존 Global모형 및 이것을 RF 회로의

본 연구는 여러 RF 플라즈마 발생장치에 대해 다각적인 수치해석을 통해 예비 실험에 도움을 주려는데 그 목적이 있다. 용량성 결합 고주파 방전(CCRF)과 유도성 플라즈마(ICP)등 여러 장치들에 대한 해석과 시뮬레이션 연구를 통하여 실험을위한 예비 데이터를 확보하였다. 공간 평균한 0-D(Global) 모형, 1-D 및 2-D 코드를 개발하여 기존의 PIC 코드와 비교하여 플라즈마 발생원내에서 일어나는 물리현상을 이해하였고 여러 플라즈마 변수들을 결정할 수 있었다. 시간의존 Global모형 및 이것을 RF 회로의회로 방정식과 결합한 해석을 통하여 플라즈마 밀도 및 온도, 방전전류의 파형을 계산하였고, 2차원 유체 전산코드를 개발하여 아르곤 같은 elecrtropositive 및 염소 등의electronegative 방전 플라즈마에서 여러 변수들의 2차원 profile들을 계산하였고, 인가전압,중성기체 압력, 인가 고주파 진동수가 방전 플라즈마의 특성에 어떤 영향을 주는지 조사하였다. 플라즈마 이온 주입의 경우 PIC 시뮬레이션으로 평면형, 원통형, 구형 등 다양한 전극구조하에서 쉬스의 두께, 플라즈마 밀도 및 전위, 방전 전류 등이 인가 RF 전압이나 중성기체의 압력에 따라 어떻게 변하는지를 살펴보고 음으로 bias된 전극 근처에서의 쉬스의 시간에 따른 전개와 전극구조가 쉬스의 행태 및 이온의 밀도와 속도에 미치는 영향도 조사하였다. 응용을 위한 연구와 병행하여 순수한 물리학적인 문제들, 즉 Breakdown 현상,Driven harmonic oscillator에서 나타나는 주기배증 및 혼돈현상등도 수치해석적 방법을 통해서 규명하였다.

Abstract ▼

This study concerns a variety of numerical calculations onRF-discharge plasma sources at a pre-experimental stage. This study considers RFplasma sources (CCRF, ICP), and set up physics model, and perform numericalsimulation. The spatially averaged global modeling (0-D), 1-D, 2-

This study concerns a variety of numerical calculations onRF-discharge plasma sources at a pre-experimental stage. This study considers RFplasma sources (CCRF, ICP), and set up physics model, and perform numericalsimulation. The spatially averaged global modeling (0-D), 1-D, 2-D codes are bedeveloped and their results are compared with other results(PIC or other fluid code) fora comprehensive study of plasma parameters. A hybrid model which combines theglobal model with the equivalent circuit analysis of capacitively coupled rf dischargereactor can give the time variations of the plasma potential, the sheath voltage, and thecurrent in addition to the particle density and electron temperature. A two-dimensionalself-consistent fluid simulation of capacitively coupled rf discharges of electropositiveand electronegative plasmas are performed. The 2-D profiles of charged particledensities, potential, electron temperature, ionization rate are calculated. The effect ofthe applied rf voltage, the driver frequency, the gas pressure on the dischargecharacteristics are investigated. As for the study of plasma immersed ion implantation,we consider several electrode geometry(planar, cylindrical, spherical) and investigate thepressure and RF-voltage dependences of the sheath width, the plasma density andpotential, and the discharge current. We study the temporal evolution of plasma sheathnear a negatively biased electrode. The influence of the system geometry on thesheath behavior, the ion velocity and density is investigated. In addition to researchfor practical application, purely physical problems such as RF breakdown, perioddoubling, chaos are also touched.

목차 Contents

• 목차...5
• 1) 서론...6
• 2) 연구방법 및 이론...8
• 가) CCRF에 관한 Particle-in-cell simulation...8
• 나) Global Model(O-D)[25] 및 1-D,2-D time dependent Model의 개발...8
• 다) RF Discharge System에서의 혼돈 현상에 관한 연구...9
• 3) 고찰...9
• 4) 결론...9
• 5) 인용문헌...10