Plasma DC Glow Discharge RF Discharge Reference

목차

Ⅰ. Plasma
1. Plasma
2. Gases
2.1 Kinetic Theory of gas
2.2 Gas Phase Collision Processes
3. Fundamentals of Plasma (Basic Concepts)
3.1 Degree of Ionization & Plasma Temp
3.2 Plasma Potential
3.3 Sheath Formation at a Floating Substrate
3.4 Bohm Criterion
3.5 Ambipolar Diffusion

Ⅱ. DC Glow Discharge
1. Architecture of the Discharge
1.1 Structure of DC Plasma
1.2 I-V characteristics of DC glow discharge
1.3 Voltage Distribution in DC glow discharge
2. Maintenance of the Discharge
2.1 Secondary Electron Emission
3. Three regions
3.1 Cathode Region
3.2 Anode Region
3.3 Glow Region
4. Paschen’s law

Ⅲ. RF Discharge
1. Needs for RF
1.1 why not DC
1.2 Efficiency of RF discharge
1.3 13.56 MHz RF
2. Self Bias of RF electrodes
3. Matching Networks
4. Symmetrical and Asymmetrical systems
5. Voltage Distribution in RF system
6. RF Paschen’s Curve

Ⅳ. Reference

본문내용

I. Plasma
1. Plasma
Plasma라는 말을 물리학 용어로 처음 사용한 사람은 미국의 물리학자 "Langmuir"(랑뮈어)로서, 전기적인 방전(discharge)으로 인해 생기는 전하를 띤 양이온과 전자들의 집단을 Plasma라고 한다. 물질 중 가장 낮은 에너지 상태는 고체이다. 이것이 열(에너지)을 받아서 차츰 액체로 되고 그 다음에는 기체로 전이를 일으킨다. 기체가 더 큰 에너지를 받으면 상전이와는 다른 이온화 된 입자들, 즉 양과 음의 총 `전하 수는 거의 같아서 전체적으로는 전기적인 중성을 띄는 plasma 상태로 변환한다.
Plasma라는 용어가 일반인들에게는 생소하게 들릴지는 모르지만 각 가정에서 조명등으로 사용하고 있는 형광등이나, 길거리에서 흔히 볼 수 있는 네온사인, 한 여름에 소나기가 쏟아지면서 자주 발생하는 번갯불과 같은 것들이 plasma 상태라고 하면 이해하기가 쉬울 것이다.
Plasma는 수만도 정도의 온도와 109∼1011/cm3 의 밀도를 갖는 저온 Glow discharge plasma와 수천만도 이상의 온도와 1013∼1014/cm3 의 밀도를 갖는 초고온 핵융합 plasma로 크게 구별할 수 있다. 이중 공업적으로 이용이 활발한 Plasma는 저온 Glow discharge plasma로서 반도체 공정에서 plasma 식각(plasma Etch) 및 증착(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 금속이나 고분자의 표면처리, 신물질의 합성 등에서 이용되고 있으며, 공정의 미세화, 저온화의 필요성 때문에 plasma 공정이 종래의 공정을 대체하고 있으며, 경우에 따라서는 plasma만이 제공할 수 있는 물질이나 환경을 이용하기 위한 응용분야가 점점 더 확대되고 있다.
- 신소재 합성 - 종래의 초고압, 고온에서 얻어지던 인조 다이아몬드가 plasma를 이용한 기상 증착법에 의해, 특히 박막 형태로 얻어지고 있으며, 이종 기판상 단결정 다이아몬드 성장이 가능해질 경우 극한 상황에서도 동작하는 반도체 소자나 청색 발광 다이아몬드 등과 같은 획기적인 이용분야가 전개될 전망이다.
- 고분자의 표면처리 - 고분자 재료의 소수성, 친수성, 염색성, 접착성 등을 개선하여 이들에 의해 만들어지는 섬유나 재료의 기능을 향상시킬 수 있다.
- 금속 표면처리 - 금속표면에 TiN/C, CrN/C, AlN 등과 같은 초경 피막을 코팅함으로써 표면의 내마모, 내부식 성질을 개선할 수 있다. plasma를 이용한 증착법을 쓸 경우 부착력이 좋고, 증착 온도가 낮아질 수 있어서, 종래의 방법에서와 같이 증착시 기판의 고온 가열이 필요하여 이에 수반되는 모재의 변형, 변성을 줄일 수 있는 등의 장점이 있기 때문에 plasma를 이용한 초경피막 기술 등이 산업체에서 쓰여지기 시작하고 있다.
- 환경 정화 - 전자빔이나 글로 방전 plasma를 이용하여 공장의 배기가스 중 NOx, SOx를 제거하는 건식 처리기술은 환경분야에서도 plasma가 중요히 쓰여짐을 보여준다.
- 이밖에 최근에는 차세대 고선명 텔레비젼에서 요구되는 대화면(50인치) 평판표시장치의 하나인 plasma 표시장치(Plasma Display Panel)에 대한 연구가 수행되고 있고, 장기적으로는 21세기에 들어 요구되는 에너지, 신재료, 반도체 소자 제조, 환경분야 등에서 plasma의 이용이 점점 더 늘어날 전망으로 있으며, 이에 따라 다양한 plasma의 생성 및 제어, 측정 기술, plasma의 물성을 측정하는 plasma 진단법의 개발이 이루어질 것으로 전망된다.

키워드

glow discharge,   plasma temperature,   Bohm Criterion,   Secondary electron,   RF Discharge,   Paschen Curve