KR0159203B1 - Microwave resonance probe and measurement method of density of dynamic plasma using the probe - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로파 공진검침기(Microwave Resonance Probe) 및 이를 이용한 다이나믹 플라스마(Dynamic Plasma)의 밀도 측정방법에 관한 것으로, 측정 오차 및 측정상의 어려움을 최소화하여 비교적 낮은 플라스마의 밀도 및 국부적인 밀도를 측정하는데 이용할 수 있는 마이크로파 공진검침기 및 이를 이용한 다이나믹 플라스마의 밀도 측정방법에 관한 것으로, 1/4 파장 평행 전달선; 상기 1/4 파장 평행 전달선과 인접한 곳에 위치하며 동축케이블에 연결되고, 외부의 주파수 발생기의 출력을 입력받아 상기 1/4 파장 평행 전달선을 진동시키는 제1자기루프; 상기 1/4 파장 평행 전달선과 인접한 곳에 위치하며 동축케이블에 연결되고, 상기 1/4 파장 평행 전달선을 통해 전달된 신호를 외부의 출력장치로 출력하는 제2자기루프; 및 상기 1/4 파장 평행 전달선을에폭시를 이용하여 동축 케이블에 부착시키므로써 상기 1/4 파장 평행 전달선을 전기적으로 플로팅(floating) 시키는 결합수단으로 구성되고, 진공 밀봉된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a microwave resonance probe and a method for measuring density of a dynamic plasma using the same. A microwave resonator and a density measuring method of a dynamic plasma using the same, 1/4 wavelength parallel transmission line; A first magnetic loop positioned adjacent to the 1/4 wavelength parallel transmission line and connected to a coaxial cable and receiving the output of an external frequency generator to vibrate the 1/4 wavelength parallel transmission line; A second magnetic loop positioned adjacent to the quarter-wave parallel transmission line and connected to a coaxial cable and outputting a signal transmitted through the quarter-wave parallel transmission line to an external output device; And coupling means for electrically floating the quarter-wave parallel transmission line by attaching the quarter-wave parallel transmission line to the coaxial cable using epoxy.
Description
제1도는 본 발명에 의한 미아크로파 공진검침기의 구조도.1 is a structural diagram of a microwave resonant meter according to the present invention.
제2도는 본 발명에 의해 마이크로파 공진검침기를 이용하여 다이나믹 플라스마를 밀도를 측정하기 위한 회로도.2 is a circuit diagram for measuring the density of a dynamic plasma using a microwave resonant meter according to the present invention.
제3도는 본 발명에 의해 다이나믹 플라스마의 밀도를 측정하는 방법의 흐름도.3 is a flow chart of a method for measuring the density of a dynamic plasma by the present invention.
제4도는 6.50 GHz의 공진주파수가 인가되는 경우 플라스마 내에서 검침기의 출력 파형도.4 is an output waveform diagram of a meter in plasma when a resonance frequency of 6.50 GHz is applied.
제5도는 5.70 GHz의 공진주파수가 인가되는 경우 플라스마 내에서 검침기의 출력 파형도.5 is an output waveform diagram of a meter in plasma when a resonant frequency of 5.70 GHz is applied.
제6도는 6.30 GHz의 공진주파수가 인가되는 경우 플라스마 내에서 검침기의 출력 파형도.6 is an output waveform diagram of a meter in plasma when a resonant frequency of 6.30 GHz is applied.
제7도는 6.75 GHz의 공진주파수가 인가되는 경우 플라수마 내에서 검침기의 출력 파형도.7 is an output waveform diagram of a meter in a plasma system when a resonance frequency of 6.75 GHz is applied.
제8도는 검침기에 인가된 주파수에 따른 플라스마의 밀도를 전자소로부터 플라스마가 발생하여 첫 번째 공진이 일어날때까지의 시간 및 플라스마 유지기간의 함수로 나타낸 도면.8 shows the density of plasma according to the frequency applied to the meter as a function of the time from the plasma generation to the first resonance and the plasma holding period.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 1/4 파장 평행 절단선 11 : 자기 루프(magnetic loop)10: 1/4 wavelength parallel cut line 11: Magnetic loop
12 : 에폭시12: epoxy
13 : 세미-리지 동축케이블(semi-ridge coaxial cable)13: semi-ridge coaxial cable
14 : 파이렉스 관(Pyrex tubing) 15 : 마이크로파 공진검침기14 Pyrex tubing 15 microwave resonator
16 : 전자소자 17 : 진공 챔버16 electronic device 17 vacuum chamber
18 : 주파수 발생기 19 : 광석 검출기(crystal detector)18: frequency generator 19: ore detector (crystal detector)
20,26 : 다지탈 오실로스코프20,26: Digital Oscilloscope
본 발명은 마이크로파 공진검침기(Microwave Resonance Probe) 및 이를 이용한 다이나믹 플라스마(Dynaminc Plasma)의 밀도 측정방법에 관한 것으로, 측정 오차 및 측정상의 어려움을 최소화하며 비교적 낮은 플라스마의 밀도 및 국부적인 밀도를 측정하는데 이용할 수 있는 마이크로파 공진검침기 및 이를 이용한 다이나믹 플라스마의 밀도 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microwave resonance probe and a density measuring method of a dynamic plasma using the same. The present invention relates to a microwave resonator and a density plasma measuring method using the same.
이온과 전자가 동일한 밀도로 존재한다고 생각되는 곤간을 플라스마(plasma)라고 한다.The interlayer, in which ions and electrons exist at the same density, is called plasma.
플라스마 발생 소자는 에너지 소오스로 이용될 수 있다.Plasma generating elements can be used as energy sources.
이러한 경우에 플라스마 발생 소자의 동적 특성은 설치된 장치의 효율적인 제어를 위해 필요하게 된다.In this case the dynamic characteristics of the plasma generating element are necessary for the efficient control of the installed device.
정상 상태(stedy state)에서의 플라스마 밀도를 측정하는 방법에는 종래부터 여러 가지 방법이 있었으나, 동적 상태(dynamical state)인 플라스마의 밀도를 측정하는 방법은 없었다.There have been various methods for measuring plasma density in a steady state, but there have been no methods for measuring the density of plasma in a dynamic state.
정상 상태의 플라스마 밀도를 측정하는 방법의 대표적인 것이 랑뮤(Langmuir)검침기를 이용하는 방법이다.A representative method of measuring the plasma density in a steady state is a method using a Langmuir meter.
이는 검침기를 플라스마내에 설치하고, 상기 검침기에 인가된 전압을 가변하면서 전류를 측정하므로 플라스마의 온도와 밀도를 동시에 측정할 수 있는 방법이다.This is a method that can measure the temperature and density of the plasma at the same time because the meter is installed in the plasma, the current is measured while varying the voltage applied to the meter.
이러한 랑뮤 검침기 방법을 사용하여 플라스마의 밀도를 측정하는 경우, 측정하고자 하는 플라스마의 밀도가 낮은 경우 (≤1012㎝-2)와 국부적인 밀도를 측정할 경우에는 검침기의 쉬도 효과(sheah effect) 때문에 플라스마의 밀도를 정확하게 측정할 수가 없으며, 따라서 측정값에 큰 오차를 가져왔다.When measuring the density of the plasma using the Langmu meter method, when the density of plasma to be measured is low (≤10 12 cm -2 ) and when measuring the local density, the sheah effect of the meter As a result, the density of the plasma cannot be measured accurately, which causes a large error in the measured value.
따라서, 본 발명은 측정 오차를 최소화하면서 국부적인 밀도가 낮고 플라스마의 밀도를 측정하는데 이용할 수 있는 측정장치인 마이크로파 공진검침기 및 이를 이용하여 다이나믹 플라스마의 밀도를 측정할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a microwave resonator and a method for measuring the density of a dynamic plasma using the same, which is a measuring device that can be used to measure the density of plasma with low local density while minimizing measurement error. have.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 1/4 파장 평행 전달선; 상기 1/4 파장 전달선과 인접한 곳에 위치하며 동축케이블에 연결되고, 외부의 주파수 발생기의 출력을 입력받아 상기 1/4 파장 평행 전달선을 진동시키는 제1자기루프; 상기 1/4 파장 평행 전달선과 인접한 곳에 위치하며 동축케이블에 연결되고, 상기 1/4 파장 평행 전달선을 통해 전달된 상호의 공진주파수를 외부의 출력장치로 출력하는 제2자기루프; 및 상기 1/4 파장 평행 전달선을 에폭시를 이용하여 동축케이블에 부착시키므로써 상기 1/4 파장 평행 전달선을 전기적으로 플로팅(floating)시키는 결합수단으로 구성되고, 진공 밀봉된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the present invention, 1/4 wavelength parallel transmission line; A first magnetic loop positioned adjacent to the quarter wave transmission line and connected to a coaxial cable and receiving the output of an external frequency generator to vibrate the quarter wave parallel transmission line; A second magnetic loop positioned adjacent to the quarter-wave parallel transmission line and connected to a coaxial cable and outputting a mutual resonance frequency transmitted through the quarter-wave parallel transmission line to an external output device; And coupling means for electrically floating the quarter-wavelength parallel transmission line by attaching the quarter-wavelength parallel transmission line to the coaxial cable using an epoxy, and vacuum-sealed.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
제1도는 인가된 마이크로파 공진진파수를 진공과 플라스마 내에서 측정하여 플라스마 밀도를 산출할 수 있도록 설계 및 제작된 마이크로파 공진 검침기의 구조도이다.FIG. 1 is a structural diagram of a microwave resonant meter designed and manufactured to measure plasma density by measuring an applied microwave resonant frequency in vacuum and plasma.
제1도에서, 10은 순도가 매우 높은 직경이 0.05㎜ 인 온(silve)을 이용하여 만든 1/4 파장 평행 전달선(quarter wave-length parallel-wire transmission line)이다.In FIG. 1, 10 is a quarter wave-length parallel-wire transmission line made using a very high purity 0.05 mm in diameter.
이때 전달선의 길이는 13.5㎜ 이고, 그 폭은 3.0㎜ 이다.At this time, the length of the transmission line is 13.5mm, the width is 3.0mm.
이 평행 전달선은 11의 두 개의 자기 루프(magnetic loop) 사이의 에폭시(12)를 이용하여 부착시킴으로써 전기적으로 완전히 플로팅(floating)된다.This parallel transmission line is electrically completely floating by attaching with epoxy 12 between two magnetic loops of 11.
상기한 두 개의 자기 루프는 세미-리지 동축 케이블(13)에 연결되어 있는 두 개의 자기 루프 중에서 한 루프는 평행 전달선을 진동시키며 다른 루프는 공진기에서 커플링된 신호를 잡아내는 역할을 한다.The two magnetic loops, one of two magnetic loops connected to the semi-ridge coaxial cable 13, vibrate the parallel transmission line and the other loop serves to pick up the coupled signal from the resonator.
파이렉스 관(14)은 검침기를 진공 밀봉(vacuum sealing)시키기 위하여 사용된다.The Pyrex tube 14 is used to vacuum seal the meter.
제2도는 다이나믹 플라스마 밀도를 상기 마이크로파 검침기를 이용하여 측정하는 장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of an apparatus for measuring a dynamic plasma density using the microwave meter.
상기 제1도의 마이크로파 공진검침기(15)와 플라스마를 발생하는 전자소자(16)를 먼저 진공챔버(17) 내에 고정시킨다.The microwave resonator 15 of FIG. 1 and the electronic device 16 generating plasma are first fixed in the vacuum chamber 17.
주파수 발생기(18)는 두 개의 동축케이블 중에서 한 개에 연결하고 다른 동축케이블은 광석 검출기(19)에 연결되며 이 검출기(19)는 디지탈 오실로스코프(20)에 연결되어 검침기에서 거플링된 신호를 측정할 수 있다.The frequency generator 18 is connected to one of the two coaxial cables and the other coaxial cable is connected to the ore detector 19, which is connected to the digital oscilloscope 20 to measure the signal that is muffled in the meter. can do.
전자소자에는 소자로부터 플라스마를 발생시킬 수 있는 회로가 연결된다.The electronic device is connected with a circuit capable of generating plasma from the device.
이때 사용된 회로에는 직류전원(21), 커패시터(22), 스위치(23), 전류조절용 저항(24), 상기 전자소자(16) 양단으로 흐르는 전류를 측정하기 위한 저항(25)과 매우 빠른 디지탈 오실로스코프(26)으로 구성된다.The circuit used at this time includes a DC power supply 21, a capacitor 22, a switch 23, a current control resistor 24, a resistor 25 for measuring a current flowing across the electronic device 16, and a very fast digital. It consists of an oscilloscope 26.
제3도는 제2도의 측정회로를 이용하여 플라스마의 발생기에서 발생하는 다이나믹 플라스마의 밀도를 측정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of measuring the density of dynamic plasma generated in a plasma generator using the measurement circuit of FIG.
먼저 진공 챔버(17)내의 기압을 10-5Toor 이하로 유지한 상태에서 주파수 발생기(18)로부터 주파수를 가변하면서 진공 중에서의 공진주파수를 측정한다.First, the resonance frequency in the vacuum is measured while varying the frequency from the frequency generator 18 while maintaining the air pressure in the vacuum chamber 17 at 10 −5 Toor or less.
이때 측정된 진공 중에서의 공진주파수는 5.5MHz 로서 공진주파수의 값을 계산하기 위한 아래 이른식으로부터 평행 전달선의 길이가 13.5㎜ 일 때의 값인 5.55MHz 와 잘 일치함을 알 수 있다.In this case, the measured resonant frequency in the vacuum is 5.5 MHz, and it can be seen from the following equation to calculate the value of the resonant frequency, which is in good agreement with 5.55 MHz when the length of the parallel transmission line is 13.5 mm.
만약 유전상수(dielectric constant) ∑r이 ∑r= 1-ω2p/ω2로 주어질 때 평행 전달선의 1/4 파장의 공진주파수(ωres)는 아래에 주어진 수식(2)처럼 진공 중에서의 공진주파수(ωores)로부터 그 값이 증가하게 된다.If the dielectric constant ∑ r is given by ∑ r = 1-ω 2 p / ω 2 , the resonant frequency (ω res ) of the quarter wavelength of the parallel transmission line is obtained in vacuum as shown in equation (2) below. The value increases from the resonance frequency ω ores .
그러므로 진공 및 플라스마 상태에서 측정된 공진 주파수를 이용하여 아래 주어진 수식(2)를 이용하면 플라스마의 주파수 ωp를 쉽게 얻을 수 있다.Therefore, using the equation (2) given below using the resonant frequencies measured under vacuum and plasma conditions, the plasma frequency ω p can be easily obtained.
다음으로 측정된 플라스마 주파수로부터 아래의 식(3)을 이용하여 인가된 공진주파수에 따른 플라스마의 밀도를 계산할 수 있다.Next, from the measured plasma frequency, the density of the plasma according to the applied resonant frequency can be calculated using Equation (3) below.
이때 ∑o는 진공 중에서의 유전상수, me및 e는 각각 전자의 질량 및 전하량이다.Where ∑ o is the dielectric constant in vacuum and m e and e are the mass and charge of the electron, respectively.
제4도는 인가된 정 전압 펄스에 의하여 전자소자(16)에서 발생한 플라스마로 인하여 주파수 발생기(18)로부터 검침기 (15)로부터 점침기(15)에 인가된 주파수가 플라스마 내에서 커플링된 출력 파형도이다.4 is an output waveform diagram in which the frequency applied from the frequency generator 18 to the metering machine 15 from the frequency generator 18 is coupled within the plasma due to the plasma generated in the electronic device 16 by the applied constant voltage pulse. to be.
이때 인가된 주파수는 6.50 MHz 이며 공진이 13 ㎲ 및 16 ㎲에서 두 번 발생됨을 알 수 있다.The applied frequency is 6.50 MHz and it can be seen that resonance occurs twice at 13 kHz and 16 kHz.
첫 번째 공진은 플라스마가 전자소자(16)로부터 생성되어 그 값이 증가될 때 일어나며 두 번째 공진은 발생된 플라스마가 혹산 및 재결합에 의하여 감소될 때 일어난다.The first resonance occurs when the plasma is generated from the electronic device 16 and its value is increased, and the second resonance occurs when the generated plasma is reduced by subtraction and recombination.
전자소자(16)로부터 플라스마가 발생하여 첫 번째 공진이 일어날 때까지의 시간을 Tt나타내며, 이때 측정딘 값은 13㎲이다.T t represents the time from the generation of plasma from the electronic device 16 until the first resonance occurs, and the measured value is 13 ms.
또한 첫 번째 공진과 두 번째 공진 사이의 시간을 플라스마 유지기간(plasma dutation)Td라 정의하며 이때 측정된 값은 3㎲이다Also, the time between the first resonance and the second resonance is defined as plasma dutation T d , and the measured value is 3 ms.
제5도는 검침기(15)에 일정 주파수를 인가하고 정전압 펄스로 소자에서 플라스마를 발생시킨 후 그 플라스마 내에서 측정된 마이크로파 공진 검침기의 출력 파형을 도시한 도면이다.5 is a diagram showing the output waveform of the microwave resonant meter measured in the plasma after applying a constant frequency to the meter 15 and generating plasma in the device with a constant voltage pulse.
이때 인가된 5.70 GHz 이며 공전이 4.5 ㎲ 및 11.5 ㎲에서 발생함을 알 수 있고 또한 플라스마 유지기간은 7 ㎲ 이다.At this time, the applied 5.70 GHz and the idle occurs at 4.5 ㎲ and 11.5 ㎲, and the plasma retention period is 7 ㎲.
이 경우, 식(3)을 이용하면 플라스마 밀도는 2.78×1010㎝-3을 얻을 수 있다.In this case, using the formula (3), the plasma density can obtain 2.78 × 10 10 cm -3 .
제6도는 검침기(15)에 일정 주파수를 인가하고 정전압 펄스로 소자에서 플라스마를 발생시킨 후 그 플라스마 내에서 측정된 마이크로과 공진 검침기의 출력 파형을 도시한 도면이다.6 is a diagram showing the output waveforms of the micro and resonant meter measured in the plasma after applying a constant frequency to the meter 15 and generating plasma in the device with a constant voltage pulse.
이때 인가된 주파수는 6.30 GHz 이며 공진이 10 ㎲ 및 13.5 ㎲에서 발생함을 알 수 있고 또한 플라스마 유지기간은 3.5 ㎲ 이다.At this time, the applied frequency is 6.30 GHz and the resonance occurs at 10 kHz and 13.5 kHz, and the plasma holding period is 3.5 kHz.
이 경우, 식(3)을 이용하면 플라스마 밀도는 1.17×1010㎝-3얻을 수 있다.In this case, using the formula (3), the plasma density can be obtained from 1.17 × 10 10 cm -3 .
제7도는 검침기(15)에 일정 주파수를 인가하고 정전압 펄스로 소자에서 플라스마를 발생시킨 후 그 플라스마 내에서 측정된 마이크로파 공전 검침기의 출력 파형을 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram showing the output waveform of the microwave resonant meter measured in the plasma after applying a constant frequency to the meter 15 and generating plasma in the device with a constant voltage pulse.
이때 인가된 주파수는 6.75 GHz이며 공진이 13 ㎲ 및 14 ㎲에서 발생함을 알 수 있고 또한 플라스마 유지기간은 1.0 ㎲이다.At this time, the applied frequency is 6.75 GHz, and it can be seen that resonance occurs at 13 kHz and 14 kHz, and the plasma holding period is 1.0 kHz.
이 경우, 식(3)을 이용하면 플라스마 밀도는 1.9×1010㎝-3을 얻을 수 있다.In this case, using the formula (3), the plasma density can obtain 1.9 × 10 10 cm -3 .
상기 제5도, 제6도, 및 제7도에서 얻어진 결과처럼 검침기(15)에 인가할 주파수를 변화시키면 인가된 주파수에 따른 플라스마의 밀도를 전자소자(15)로부터 플라스마가 발생하여 첫 번째 공진이 일어날 때까지의 시간 및 플라스마 유지 기간의 함수로 나타낸 여러 결과들을 얻을 수 있다.When the frequency to be applied to the meter reader 15 is changed as in the results obtained in FIGS. 5, 6 and 7, the plasma is generated from the electronic element 15 according to the applied frequency and the first resonance occurs. Several results can be obtained as a function of the time until this occurs and the plasma retention period.
이와 같은 결과들을 이용하면 전자소자(16)로부터 주어진 위치(소자 표면에서 부터 검침기까지의 거리)에서의 플라스마 밀도를 계산할 수 있다.Using these results, it is possible to calculate the plasma density at a given position (distance from the surface of the device to the meter) from the electronic device 16.
제8도는 인가된 공진주파수에 따른 플라스마의 밀도를 전자소자로부터 플라스마가 발생하여 공진이 일어날 때까지의 시간 및 플라스마 유지기간을 표시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing the plasma retention period and the time until the generation of the plasma from the electronic device by the density of the plasma according to the applied resonance frequency.
제8도를 이용하여, 주어진 위치에서 마이크로파 공진검침기(15)를 이용하여 플라스마 밀도를 측정할 수 있다.Using FIG. 8, the plasma density can be measured using a microwave resonator 15 at a given location.
이하, 이 측정방법에 대해 상술한다.Hereinafter, this measuring method is explained in full detail.
먼저, 마이크로파 공진검침기에 공진주파수를 인가한 다음 정전압 펄스를 소지에 가해줌으로써 전자소자(16)에서 플라스마가 발생하게 된다. 이때 발생된 플라스마 밀도의 값은 시간에 따라 변하게 되며 그 값이 가해 준 주파수와 일치할 때 공진이 두 번 발생하게 된다.First, a plasma is generated in the electronic device 16 by applying a resonant frequency to the microwave resonator and then applying a constant voltage pulse. At this time, the generated plasma density changes over time, and resonance occurs twice when the value coincides with the applied frequency.
그 다음 인가할 공진주파수를 변화시키면서 그에 따른 전자소자로부터 플라스마가 발생하여 첫 번째 공진이 일어날 때 까지의 시간 및 플라스마 유지기간을 오실로스코프를 이용하여 측정할 수 있고 그 값들을 제8도에서 처럼 인가된 주파수의 변화에 따른 플라스마 밀도를 Ttn와 Tdn의 함수로 나타낸다.Then, the plasma holding time and the plasma holding time until the first resonance occurs by changing the resonance frequency to be applied can be measured using an oscilloscope and the values are applied as shown in FIG. Plasma density as a function of frequency is expressed as a function of T tn and T dn .
마지막으로 측정된 플라스마 밀도의 값들을 커브 피팅(curve fitting)방법을 이용하여 외삽(extrapolating)함으로써 주어진 위치에서 전자소자(16)로부터 발생한 플라스마 밀도를 정확히 결정할 수 있다.Finally, by extrapolating the measured plasma density values using a curve fitting method, it is possible to accurately determine the plasma density generated from the electronic device 16 at a given position.
이 경우 소자 표면으로부터 1㎝의 거리에서 측정된 플라스마 밀도는 대략 4×1011㎝-3이다.In this case the plasma density measured at a distance of 1 cm from the surface of the device is approximately 4 × 10 11 cm -3 .
따라서 본 발명에 의한 측정방법은 매우 작은 전자소자 등에서 발생되는 비교적 낮은 다이나믹 플라스마 밀도 및 국부적인 밀도 측정에 적용시킬 수 있음을 확인할 수 있다.Therefore, it can be confirmed that the measuring method according to the present invention can be applied to relatively low dynamic plasma density and local density measurement generated in very small electronic devices.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하여 다음과 같은 효과가 있다.The present invention as described above has the following effects.
첫째, 공간 분해능은 상기 미아크로파 공진검침기를 구성하는 평행 전달선(tranmission line)의 폭으로 매우 높다.First, the spatial resolution is very high in the width of the parallel transmission line that constitutes the microwave resonator.
본 발명은 플라스마 쉬도 효과(plasma sheath effect), 다중 이온 플라스마에 거의 영향을 받지 않기 때문에 반도체 브릿지 소지와 같은 아주 작은 전자소자에 적용될 때 랑뮤 탐침 방법 등 기존의 여러 측정 방법에 비해 우수한 성능을 나타낸다.Since the present invention is hardly affected by the plasma sheath effect and the multi-ion plasma, it exhibits superior performance compared to many conventional measurement methods such as the Langmu probe method when applied to very small electronic devices such as semiconductor bridges. .
둘째, 이온 질량, 전자 온도 등 다른 입력변수가 요구되지 않기 때문에 측정이 매우 간단하며 다른 측정방법에 비해 측정 결과 분석의 오차가 적다.Second, the measurement is very simple because other input variables such as ion mass and electron temperature are not required, and the error of analysis of measurement results is smaller than that of other measurement methods.
셋째, 종래의 대부분의 방법들이 공간적으로 평균화된 플라스마 밀도(spatial averaged density)를 측정하는데 적합한 반면 본 발명은 국부적인 밀도를 측정하는데 매우 유효하다.Third, while most conventional methods are suitable for measuring spatial averaged density, the present invention is very effective for measuring local density.
Claims (2)
Priority Applications (2)
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| JP8235402A JPH09161992A (en) | 1995-12-13 | 1996-09-05 | Microwave resonance inspection equipment and density measuring method of dynamic plasma using it |
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