• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.3 no.4
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• pp.49-56
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• 1989

약 이온화되어 있는 기체 방전에서 전자 에너지 분포함수는 계산상 어려움으로 인하여 맥스웰 분포를 가정하나 이러한 가정은 실제 방전내의 전자 에너지 분포함수와 차이를 보이게 된다. 본 논문에서는 저압 수은 방전에 대하여 전자온도, 관벽온도, 전자밀도, 포화증기압밀도를 변수로 사용하여 볼쯔만식을 해석하였다. 구성된 방정식으로부터 정상상태를 가정하여 구한 전자 에너지 분포함수는 보통 적용하는 맥스웰 분포와 꼬리부분에서는 많은 차이를 보였다. 특히 충돌 단면적을 에너지의 함수로 근사하여 식을 간략화함으로써 분포함수를 간편하게 구할 수 있으며 광범위하게 적용할 수 있는 방법을 제안하였다. 또한 명확한 이론에 근거한 해석적 모델을 제시하여 분포함수의 해석을 용이하게 하고 계산과정을 간편하게 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.561-561
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• 2013

볼츠만 관계식을 아르곤과 산소 플라즈마에서 공간상의 전자 전류 측정과 전자에너지 분포함수의 측정을 통해 실험적으로 검증하였다. 전자의 에너지 분포가 볼츠만 관계식을 따를 때, 탐침의 전위를 고정시켜 각 위치마다 측정 할 경우 탐침과 플라즈마 간의 전위차의 감소와 플라즈마 밀도 감소가 서로 상쇄되는 효과로 인해 공간상에서 전자전류가 일정하게 측정이 된다. 또한 볼츠만 관계식을 전자역학적으로 해석할 때, 전자에너지 분포함수의 비국부적 특성을 의미하기 때문에 공간상에서 전자에너지 분포함수가 일정하게 측정된다. 낮은 압력에서 전자전류는 공간상에서 일정하였고, 전자에너지 분포함수 또한 전체 에너지 상에서 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 전자가 아르곤과 산소 플라즈마에서 각각의 경우에 볼츠만 관계식을 따르는 것으로 볼 수 있다. 하지만 압력이 높을 때, 산소 플라즈마인 경우 볼츠만 관계식 따르지 않았지만 아르곤 플라즈마에서는 여전히 볼츠만 관계식을 따르는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 차이는 산소기체의 경우 분자기체에서 비탄성 충돌을 유발하는 반응들이 다양한 전자에너지 영역에 대해서 존재하여, 전자의 에너지 특성이 비국부적 영역에서 국부적 영역으로 전이가 되기 때문인 것으로 해석할 수 있다. 또한 챔버 벽면으로 빠져나가는 전자에 대해서도 볼츠만 관계식을 실험적으로 검증을 해 보았고, 플라즈마 내에서의 결과와 유사한 경향성을 관찰할 수 있었다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.82-86
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• 1999

Electron Energy Distribution Function(EEDF) were treasured In Radio-Frequency Inductively Coupled Plasma(RFlCP) using a probe rrethocl Measurerrents were conducted in argon discharge for pressure from 10[mTorr] to 4O[mTorr] and input rf power from 100[W] to 600[W] and flow rate from 3[sccm] to 12[sccm]. Spatial distribution of electron energy distribution function were measured for discharge with same aspoct ratio (R/L=2). Electron energy distribution function strongly depended on both pressure and power. Electron energy distribution function increased with increasing flow rate. Radial distribution of the electron energy distribution function were peaked in the plasma center. Normal distribution of the electron energy distribution function were peaked in the center between quartz plate and substrate. From the results, we can find out the generation mechanism of Radio Frequency Inductively Coupled Plasma. And these results contribute the application of a simple Inductively Coupled Plasma(ICP).a(ICP).

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.4
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• pp.424-430
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• 2001

An electron Boltzmann equation is solved numerically to calculate the electron energy distribution functions in plasma discharge which is generated by radio-frequency (RF) and microwave frequency electric field. The maintenance field strengths are determined self-consistently by solving the homogeneous electron Boltzmann equation in the Lorentz approximation expressed by 2nd order differential equation and an additional particle balance equation expressed by integro-differential equation. By using this numerical code, the electron energy distribution functions in argon discharge are calculated in the range from RF to microwave frequency. The influence of frequency of the HF electric field on the electron energy distribution functions and ionization rate are investigated.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.140.2-140.2
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• 2015

낮은 압력의 평판형 유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma, ICP)에서 챔버 높이를 바꾸면서 전자 에너지 확률 함수 (Electron Energy Probability Function, EEPF)를 측정하였다. 측정된 전자 에너지 확률 함수에서 기울기가 평평한 부분이 관찰됐고, 이러한 전자 에너지 분포함수의 평평한 부분은 챔버 높이를 증가함에 따라 높은 전자 에너지로 옮겨졌다. 이러한 현상을 분석하기 위해서 2차원 비충돌 가열 메커니즘이 포함된 유도 결합 플라즈마 모델로부터 전자 에너지 확산 계수와 이론적인 전자 에너지 확률 함수를 구하여 실험 결과와 비교하였다. 이를 통하여, 측정된 전자 에너지 확률 함수의 평평한 부분은 전자 튕김 공진 (electron bounce resonance)에 의한 것임을 알 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.2082-2084
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• 2005

I-V 특성 곡선의 2차 미분을 통해서 얻어지는 전자 에너지 분포 함수를 정확하게 구하기 위해서는 스무딩 과정이 반드시 필요하다. 대표적인 스무딩 방법으로 가우시안 확률 밀도 함수를 instrument함수로 이용하는 가우시안 스무딩이 있다. 본 연구에서는 시스템에 따라서 instrument함수가 다르다는 점에 착안하여, 여러 가지 다른 종류의 확률 밀도 함수를 instrument함수로 사용 스무딩에 적용하여 확률 밀도 함수에 따른 노이즈 제거 및 전자 에너지 분포 함수의 정확도를 비교하였고. 동시에 대표적인 범용 스무딩 방법인 사비츠키-골래이 스무딩, Polynomial fitting과도 그 결과를 비교 분석하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.6 no.3
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• pp.233-240
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• 1993

더블히트파이프장치를 이용하여 순수 Ar, Hg 및 Ar-Hg 혼합증기의 전자이동속도를 온도는 순수 Ar의 경우 293[.deg.K], Hg의 경우 453-540[.deg.K]. Ar-Hg 혼합증기의 경우 320[.deg.K], E/N은 0.4~10[Td], 기체압력은 10~100[Torr]범위에서 유도전류법에 의해 측정하였다. 한편 볼츠만 방정식의 Backward Prolongation계산법으로 전자에너지분포함수를 구하고 그 값으로부터 전자수송특성을 산출하여 실험치와 비교하고 탄성 및 비탄성 충돌 단면적을 결정하였다. 그리고 Ar기체에 Hg증기를 0.5%, 1%, 5%, 10% 혼합하였을 때의 전자에너지분포함수와 전자이동속도를 산출하고 그에 미치는 영향을 고찰하였다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.3 no.2
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• pp.138-146
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• 1990

볼츠만 수송방정식에 관한 홀스타인의 식을 사용하여 온도는 273.deg.K, 상대전계의 세기가 1.leq.E/P..leq.30(V/cm Torr)인 때의 Na와 He 단일기체중을 통과하는 전자의 에너지분포함수와 수송계수를 계산하였다. 그리고 전자 이동속도의 결과치를 실험값과 비교하였으며 실험치와 계산치가 일치하도록 충돌단면적을 수정하여 계산에 적용하였다. 이러한 방법으로 Hesms 0.1[eV]-50[eV]까지 Na는 0.1[eV]-5[eV]까지의 에너지범위에서 결정된 운동량변환단면적의 값은 제한된 범위에서 Crompton 및 Nakamura의 값과 거의 일치하였다. 또한 이와 같이하여 계산된 Na와 He 단일기체의 충돌단면적을 이용하여 온도는 273.degK, 상대전계의 세기는 1.leq.E/P$_{o}$ .leq.30(V/cm Torr)의 범위에서 Na-He 혼합증기의 혼합비율을 He:Na는 99.5:0.5, 99:1, 9:1. 1:1로 변화시켜 특성에너지, 평균에너지, 전자이동속도, 전자에너지 분포함수를 게산하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.131-131
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• 2010

원자의 여기 및 천이에 의한 플라즈마에서의 빛 방출은 일차적으로 여기를 위한 특정 문턱값 이상의 에너지 공급이 전제 된다. 진공 플라즈마에서 대부분의 에너지 전달 과정은 전자와의 물리적 충돌에 의해 일어나므로 충돌 여기의 결과 발생한 광신호 세기는 전자 에너지 분포에 대한 정보를 내포하고 있다. 전자는 입자들 간의 에너지 전달 매개가 되는 동시에 플라즈마 구성 입자 중 가장 가벼워 빠르게 주변 환경 변화에 응답하여 열평형을 이루므로 EEDF는 플라즈마의 미세한 변동까지도 보여줄 수 있는 인자가 된다. 플라즈마의 열평형 이동에 관한 정보를 광신호로부터 EEDF의 형태로 추출해내기 위해 BEB (Binary - Encounter - Bethe) 모델을 근거로 충돌 반응 단면적을 함수로 나타내어 신호를 분석하였다. EEDF의 꼴을 $f(E)=AEexp(-E^b)$의 임의의 형태로 두고 아르곤의 427nm, 763nm 두 빛의 세기 비를 BEB 모델을 적용하여 전개한 결과 b factor 의 값을 구할 수 있었다. b factor 가 1인 경우는 Maxwellian, 2인 경우는 압력이 높은 조건에서 잦은 충돌에 의한 에너지 손실 때문에 고에너지 전자군이 현격하게 감소된 Druyvesteyn 분포를 의미하므로 광신호에 모델을 적용하여 얻은 b factor의 변화는 EEDF의 형태 자체의 변화가 감지되었음을 보여준다. 실제로 13.56MHz - 1kW ICP 장치에서 아르곤 플라즈마를 발생시켰을 때, 압력이 낮아 Maxwellian 분포가 예상되는 10mTorr 조건에서는 b=1.13, Druyvesteyn 분포에 가까워지는 100mTorr 조건에서는 b=1.502 로 관측되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.560-560
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• 2013

플라즈마 내의 전자 에너지 분포는 방전 특성 및 전자 가열 메커니즘에 대한 정보를 줄 수 있을 뿐만 아니라, 소자 생산 공정에서 공정 조건 제어 및 소자 품질 향상에 중요한 역할을 하는 변수이다. 그에 따라서, 반도체공정에서 널리 쓰이는 유도 결합 플라즈마 또는 용량성 결합 플라즈마 장치의 외부 변수에 따른 전자 에너지 분포 변화에 대한 연구가 많이 진행되어왔다. 본 연구에서는, 극판 전극이 인가된 유도 결합 플라즈마 구조에서 낮은 압력의 아르곤과 산소 기체 방전에 대하여 전자 에너지 분포를 측정하였다. 극판 전압만이 인가되었을 경우에는 두 개의 온도를 갖는 전자 에너지 분포를 측정하였으나, 소량의 안테나 전력을 인가할 경우 하나의 온도를 갖는 전자 에너지 분포를 측정할 수 있었다. 이러한 분포함수의 급격한 변화는 유도 결합 전기장과 용량성 결합 전기장의 혼재에 따른 전자 가열 효과이며, 극판에서의 전압, 전류 그리고 위상 측정을 통하여 전자 가열 메커니즘을 확인하였다.