평면 ICP 안테나와 RF 플라즈마의 커플링 메커니즘에 대한 연구 = The Studies on the Coupling Mechanism between Planar ICP Antenna and RF Plasmas
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발행연도
2002
작성언어
Korean
KDC
374.4
자료형태
학술저널
수록면
91-103(13쪽)
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RF 플라즈마의 커플링 메커니즘을 알아보기 위하여 나선형과 지그재그 모양의 안테나를 제작하였다. 안테나의 자체 인덕턴스는 1MHz 이하에서 일정한 값을 보이다가, 10MHz 영역에서 급격하게 증가하였다. 인덕턴스가 일정한 영역인 1MHz에서 안테나의 자체 인덕턴스는 3turn-나선형 안테나가 1.43μH로 가장 컸다. 외삽법에 의해 계산된 13.56MHz에서의 자체 인덕턴스 값은 3turn-나선형 안테나가 3.79μH, 2turn-지그재그 안테나가 1.78μH이었다.
Ar 50~300mTorr에서 전위 전류 위상차는 2turn-지그재그 안테나는 42~46도의 양의 값을 가져 인덕티브 커플링이, 그 이외의 안테나들은 음의 값을 가져 캐퍼시티브 커플링이 이루어지고 있음을 보여준다. 상대적 임피던스의 크기는 인덕티브 커플링이 이루어지는 2turn-지그재그 안테나의 경우 15.2~17.6, 캐퍼시티브 커플링이 이루어지는 3turn-나선형 안테나의 경우 1.4~1.8이었다.
나선형 안테나를 사용하는 경우 RF 전원의 크기가 150~250W영역에서 플라즈마의 밝기가 갑자기 밝아지는 E-모드에서 H-모드로의 전환이 일어났으며 모드 전환에 따른 위상차와 임피던스의 크기는 불연속적인 변화는 볼 수 없었다.
To study the coupling mechanism of ICP plasmas, 4 planar antennas with spiral and zigzag shape were made. The self-inductances of antennas were measured as functions of frequency. The self-inductance of 3turn-spiral antenna showed constant value of 1.43μH below 1MHz and increased abruptly above 10 MHz. The self-inductances of the other antennas showed same frequency dependant behavior.
The phase differences between the voltage and the current at the point between matching network and antenna were measured. Ar pressure ranged from 50 to 300mTorr. For 2turn-zigzag antenna, the phase differences had positive values of 42 to 46 degrees, which means inductive coupling. For all other antennas, these values showed negative quantities, which means the plasmas were coupled capacitively.
When the plasmas were generated with spiral antenna and RF power reached 150 to 250W, the optical intensity of the plasma increased abruptly showing the transition from E mode to H mode. But any discontinuous changes of phase relation or impedance were not observed.
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