| 초록 |
□ 연구개요 음전기성을 띄는 플라즈마는 전 우주에 걸쳐 관측되며 다양한 응용 분야에서 사용됨. 최근의 플라즈마 응용 분야에서는 국부적인 전자 자화를 통한 음이온 플라즈마 형성 및 이종 플라즈마 경계 형성이 주를 이루지만, 이에 대한 물리적 해석 연구가 부족함. 따라서 높은 전기 음성도를 가지고 다양한 플라즈마 응용에 사용되는 육불화황 방전을 대상으로 한 이종 플라즈마의 입자 수송 연구가 필수적임. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 자기 필터에 의한 플라즈마 냉각효과 검증 헬름홀츠 코일을 활용하여 생성한 균일한 자기장을 플라즈마 가열영역에 인가하여 전자의 가열영역을 국부화하는 장치를 개발함. 전자온도가 급격하게 공간적으로 변하는 영역이 확보되었으며, 낮은 전자온도를 갖는 영역에서 음이온의 생성률이 최대가 될 수 있는 환경이 조성됨. 2. 이종 경계 플라즈마 생성 및 기초 진단 기술 획득 전기적 진단과 코드활용을 통하여, 전기 음성도가 높은 플라즈마에서 획득한 탐침 전압-전류 곡선에서 음이온을 포함한 플라즈마 변수를 분리 획득함. 더불어 영구자석을 활용하여, 음이온의 에너지 분포함수를 측정할 수 있는 전기 탐침법을 개발. 3. 자기 필터효과가 반영된 플라즈마 발생 장치에서, 안정적인 육불화황 가스방전 육불화항 방전을 통하여, 음이온화율이 공간적으로 급격하게 변하는 플라즈마를 생성시킴. 개발한 진단 기법을 활용하여 음이온화율 변경에 따른 플라즈마 수송 특성 변화 연구기반 마련. 4. 압력, 자기장, 전극 전압 제어를 통한 전 영역에 걸친 전자 및 음이온 수송 특성 변경 연구 구축된 전기 탐침을 통하여 압력 및 자기장 변경 시 음이온 플라즈마 수송특성 변화 조사. 플라즈마 냉각영역에 전압을 인가할 수 있는 전극을 설치하여 플라즈마 변수 및 수송 특성이 변경됨을 확인. 더불어 전극 전압을 변경하여 플라즈마 전기장 변경. 이에 따른 플라즈마 변수 변화 및 수송 특성 변화 연구. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 1. 기초연구: 이종 플라즈마의 경계에서, 전자 및 음이온의 자기장 교차 수송 특성 규명에 이바지 기존 자기장 교차 수송에 관한 연구가 전자-양이온 플라즈마에서 수행되어, 실제 플라즈마 응용분야에 사용되는 음이온 플라즈마의 거동을 이해하는데 어려움이 있었음. 본 연구에서 수행하는 이종 플라즈마의 경계면의 전기장 생성 특성 및 전자 및 음이온의 교차 수송 특성 파악에 관한 연구는 지구 전리층을 포함한 천체 물리학 분야와 더불어 산업 플라즈마의 응용부분에 있어서 플라즈마의 거동 특성을 규명하는데 도움이 될 것이라 사료. 2. 응용: 반도체 공정 및 플라즈마 표면 처리 연구에 응용될 수 있는 실용성 본 연구에서 제안되는 음이온-양이온 플라즈마 발생은, 실리콘, 실리콘 질화물, 실리콘 카바이드 및 티타늄 카바이드등의 나노 스케일 반도체 식각 공정시 트렌치 바닥에서 발생할 수 있는 양이온의 축적 효과를 완화 시킬 수 있음. 즉 높은 이온 간의 재 결합율을 활용하여, 음이온-양이온 교차 가속을 통하여 반도체 식각공정을 진행함과 동시에 표면에 충전된 전하들을 효율적으로 중성화하여 이방성저하를 완화하는데 적용 될 계획. 또한 음이온-양이온 플라즈마의 대표적인 특성인 낮은 쉬스 전위는 플라즈마 전위 구배에 의한 이온 충격효과를 최소화하여 양질의 그래핀 생성 공정에서도 요구되는 공정 조건을 수립하는데 적용될 수 있을 것이라 기대. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
