KR102024468B1 - Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves - Google Patents

Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves Download PDF

Info

Publication number
KR102024468B1
KR102024468B1 KR1020180067116A KR20180067116A KR102024468B1 KR 102024468 B1 KR102024468 B1 KR 102024468B1 KR 1020180067116 A KR1020180067116 A KR 1020180067116A KR 20180067116 A KR20180067116 A KR 20180067116A KR 102024468 B1 KR102024468 B1 KR 102024468B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
plasma
transmission coefficient
cutoff
crossing
Prior art date
Application number
KR1020180067116A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유신재
이장재
김시준
Original Assignee
충남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 충남대학교산학협력단 filed Critical 충남대학교산학협력단
Priority to KR1020180067116A priority Critical patent/KR102024468B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102024468B1 publication Critical patent/KR102024468B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/0006Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
    • H05H1/0093Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature by acoustic means, e.g. ultrasonic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/32935Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge

Abstract

According to an embodiment of the present invention, a method for diagnosing crossing frequency plasma comprises the steps of: radiating an ultrahigh frequency while scanning a driving frequency of the ultrahigh frequency to a radiation antenna connected to a first port of a network analyzer in the absence of plasma, and measuring a first transmission coefficient according to the frequency through a receiving antenna connected to a second port of the network analyzer; radiating the ultrahigh frequency while scanning the driving frequency of the ultrahigh frequency to the radiation antenna connected to the first port of the network analyzer in the presence of plasma, and measuring a second transmission coefficient according to the frequency through the receiving antenna connected to the second port of the network analyzer; and calculating a crossing frequency at which the first transmission coefficient and the second transmission coefficient coincide. The present invention can reduce measuring time compared with the conventional cutoff diagnosis method.

Description

초고주파를 이용한 교차 주파수 플라즈마 진단 방법{Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves}Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves

본 발명은 플라즈마 진단 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 컷오프 주파수가 아닌 교차 주파수를 이용한 플라즈마 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma diagnostic method, and more particularly, to a plasma diagnostic method using a crossover frequency rather than a cutoff frequency.

반도체, 태양전지, 평면디스플레이 등의 제조 산업에 있어 플라즈마 공정(플라즈마 식각, 증착, 세정 등)은 전체 공정의 30% 정도의 비율을 차지하기 하고 있다. 현재 플라즈마 공정의 중요성이 대두되고 있는 상황이다. 이러한 플라즈마 공정의 효율 및 생산성은 플라즈마의 전자밀도와 밀접한 관련이 있다. 특히 전자밀도는 플라즈마 실시간 공정 모니터링 변수 중 가장 직관적인 변수로 알려져 왔다. 따라서, 과거부터 플라즈마 밀도 진단을 위한 기술이 지속적으로 개발되어져 왔다. 그 중 마이크로파를 이용한 플라즈마 진단 기술은 공정에 적용이 쉽고 해석이 간단한 장점이 있어 많은 연구개발이 이루어져 왔다.Plasma processes (plasma etching, deposition, cleaning, etc.) account for about 30% of the overall process in the manufacturing industry, such as semiconductors, solar cells, and flat panel displays. At present, the importance of the plasma process is emerging. The efficiency and productivity of this plasma process is closely related to the electron density of the plasma. In particular, electron density has been known as the most intuitive among the plasma real-time process monitoring parameters. Thus, techniques for diagnosing plasma density have been continuously developed in the past. Among them, the plasma diagnostic technology using microwaves has been applied to the process and easy to interpret.

마이크로파를 이용한 진단기술은 크게 마이크로파의 반사, 흡수 및 투과도를 측정하는 방법으로 분류된다. 현재까지 활발히 연구되고 있는 마이크로파의 반사도를 측정하는 Multipole Resonance , Hair-pin 과 흡수도를 측정하는 Plasma Absorption , 그리고 투과도를 측정하는 컷오프 이 대표적인 예이다. 이 중 컷오프 은 높은 정밀도와 재현성으로 차세대 플라즈마 실시간 모니터링 진단 장치로써 큰 관심을 받고 있는 상황이다. Diagnostic techniques using microwaves are largely classified as a method of measuring the reflection, absorption, and transmittance of microwaves. Representative examples include multipole resonance, which measures the reflectivity of microwaves, plasma-absorption, which measures hair-pin and absorption, and cut-off, which measures transmission. Among these, cutoff is attracting much attention as a next generation plasma real-time monitoring diagnostic device with high precision and reproducibility.

하지만 기존 컷오프 기술의 경우, 플라즈마 식각과 같은 저압 환경 하에서 진단이 용이하지만, 플라즈마 증착 공정과 같은 압력이 높은 환경 하에서 진단이 어려운 문제가 보고되고 있다. 따라서, 높은 압력 환경 하에 정밀한 플라즈마 밀도를 모니터링하는 기술이 요구된다.However, in the case of the existing cut-off technology, it is easy to diagnose under a low pressure environment such as plasma etching, but a problem that is difficult to diagnose under high pressure environment such as a plasma deposition process has been reported. Thus, there is a need for a technique for monitoring precise plasma density under high pressure environments.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라즈마 발생 전/후의 초고주파 투과 스펙트럼을 측정하고, 두 스펙트럼이 교차하는 주파수를 측정함으로써 플라즈마 내 전자밀도를 측정하는 교차 주파수 측정 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a cross-frequency measuring method for measuring the microwave transmission spectrum before and after plasma generation, and measuring the electron density in the plasma by measuring the frequency at which the two spectrums intersect.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존 컷오프 방법으로 압력이 높은 환경에서 플라즈마 밀도 측정의 한계를 극복하는 것이다.  The technical problem to be achieved by the present invention is to overcome the limitations of plasma density measurement in a high pressure environment by the existing cut-off method.

본 발명의 일 실시예에 따른 교차 주파수 플라즈마 진단 방법은, 플라즈마가 없는 상태에서 네트워크 분석기의 제1 포트에 연결된 방사 안테나에 초고주파수의 구동 주파수를 스캔하면서 초고주파를 방사하고, 상기 네트워크 분석기의 제2 포트에 연결된 수신 안테나를 통하여 주파수에 따른 제1 투과 계수를 측정하는 단계; 플라즈마가 있는 상태에서 네트워크 분석기의 제1 포트에 연결된 방사 안테나에 초고주파수의 구동 주파수를 스캔하면서 초고주파를 방사하고, 상기 네트워크 분석기의 제2 포트에 연결된 수신 안테나를 통하여 주파수에 따른 제2 투과 계수를 측정하는 단계; 및 상기 제1 투과 계수과 상기 제2 투과 계수가 일치하는 교차 주파수를 산출하는 단계를 포함한다.In the cross-frequency plasma diagnosis method according to an embodiment of the present invention, in the absence of plasma, radiating the ultra-high frequency while scanning the driving frequency of the ultra-high frequency to the radiation antenna connected to the first port of the network analyzer, the second of the network analyzer Measuring a first transmission coefficient according to frequency through a receiving antenna connected to the port; While the plasma is present, the radio frequency is radiated while scanning the driving frequency of the ultra high frequency to the radiating antenna connected to the first port of the network analyzer, and the second transmission coefficient according to the frequency is obtained through the receiving antenna connected to the second port of the network analyzer. Measuring; And calculating a crossover frequency at which the first transmission coefficient and the second transmission coefficient coincide.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 투과 계수를 측정하는 동안 상기 구동 주파수를 스캔하는 범위는 컷오프 주파수 이하일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the range for scanning the driving frequency while measuring the second transmission coefficient may be less than the cutoff frequency.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 교차 주파수(fcrossing)는 전자 밀도 또는 플라즈마 밀도(ne)와 다음과 같은 조건을 만족하고,In one embodiment of the present invention, the crossing frequency (f crossing ) satisfies the following conditions and the electron density or plasma density (n e ),

Figure 112018057298420-pat00001
Figure 112018057298420-pat00001

여기서, fpe는 플라즈마 주파수일 수 있다.Here, f pe may be a plasma frequency.

본 발명은 초고주파 의 진단 시스템을 이용하여 고압 플라즈마를 진단할 수 있다. The present invention can diagnose the high-pressure plasma by using an ultra-high frequency diagnostic system.

본 발명의 일 실시예에 따른 교차 주파수 플라즈마 진단 방법은 기존의 컷오프 진단 시스템으로 측정이 어려웠던 고압 플라즈마를 진단할 수 있다. Cross-frequency plasma diagnostic method according to an embodiment of the present invention can diagnose the high-pressure plasma, which was difficult to measure with the conventional cut-off diagnostic system.

본 발명의 일 실시예에 따른 교차 주파수 플라즈마 진단 방법은 스캔 주파수의 범위가 좁아 기존의 컷오프 진단 방법보다 측정 시간을 감소시킬 수 있다.In the cross-frequency plasma diagnosis method according to an embodiment of the present invention, the scan frequency is narrower, which may reduce the measurement time than the conventional cutoff diagnosis method.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에서 제안하는 플라즈마 진단 방법의 새로운 해석 방법의 원리에 대한 개념도들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 방법에서 제1 투과 계수의 절대값(S21) 및 제2 투과 계수의 절대값(S21)를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고주파 탑침에서 쉬스 두께가 팁 사이에서 차지하는 비율에 따른 교차 주파수의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 방법에서 압력에 따른
제1 투과 계수(S21) 및 는 제2 투과 계수(S21)를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 방법에서 회로 모델을 이용하여 계산한 컷오프 주파수(fcutoff) 및 교차 주파수(fcrossing)를 플라즈마 주파수(fpe)로 각각 나눈 값(fcutoff/fpe,fcrossingf/fpe )의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 방법에서 회로 모델을 이용하여 계산한 컷오프 주파수(fcutoff) 및 교차 주파수(fcrossing)를 플라즈마 주파수(fpe)로 각각 나눈 값(fcutoff/fpe,fcrossingf/fpe )의 변화를 나타낸 그래프이다.
1A and 1B show conceptual diagrams for the principle of a novel analysis method of the plasma diagnosis method proposed in the present invention.
Figure 2 is a graph showing the absolute value (S 21) of the absolute value (S 21) and a second transmission coefficient of a first transmission coefficient in the plasma diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the characteristics of the cross-frequency according to the ratio of the sheath thickness between the tips in the ultra-high frequency tower needle according to an embodiment of the present invention.
4 is a pressure-dependent method in the plasma diagnostic method according to an embodiment of the present invention
The first transmission coefficient S 21 and denotes the second transmission coefficient S 21 .
FIG. 5 illustrates a value obtained by dividing the cutoff frequency f cutoff and the crossing frequency f crossing calculated by the circuit model in the plasma diagnostic method according to the embodiment of the present invention by the plasma frequency f pe / f cutoff / f pe , f crossingf / f pe )
FIG. 6 is a cutoff frequency (f cutoff ) and a crossing frequency (f crossing ) calculated by using a circuit model in the plasma diagnostic method according to an embodiment of the present invention, respectively, divided by the plasma frequency f pe (f cutoff / f pe , f crossingf / f pe )

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 실험 조건, 물질 종류 등에 의하여 본 발명이 제한되거나 한정되지는 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited or limited by experimental conditions, material types, and the like. The invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components are exaggerated for clarity. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에서 제안하는 플라즈마 진단 방법의 새로운 해석 방법의 원리에 대한 개념도들을 나타낸다.1A and 1B show conceptual diagrams for the principle of a novel analysis method of the plasma diagnosis method proposed in the present invention.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초고주파를 이용한 교차 주파수 플라즈마 진단 장치(100)는 방사 안테나(112)와 상기 방사 안테나(112)와 이격되어 배치된 수신 안테나(114)를 포함한다. 초고주파 (110)은 동축 케이블에 연결된 방사 안테나(112)와 상기 방사 안테나와 인접하게 배치되고 동축 케이블에 연결된 수신 안테나(114)를 포함할 수 있다.1A and 1B, the apparatus for diagnosing a cross-frequency plasma using ultra high frequency according to an embodiment of the present invention 100 includes a radiation antenna 112 and a reception antenna 114 spaced apart from the radiation antenna 112. ). The ultra-high frequency 110 may include a radiation antenna 112 connected to the coaxial cable and a reception antenna 114 disposed adjacent to the radiation antenna and connected to the coaxial cable.

상기 방사 안테나(112)는 동축 케이블을 통하여 네트워크 분석기(120)의 제1 포트에 연결되고, 상기 수신 안테나(114)는 동축 케이블을 통하여 상기 네트워크 분석기(120)의 제2 포트에 연결된다. 상기 네트워크 분석기(120)는 구동 주파수를 스캔하면서 제1 포토와 제2 포트 사이의 투과 계수를 측정한다. 스캔 범위는 0 GHz 내지 10 GHz일 수 있다. 상기 방사 안테나(112) 및 상기 수신 안테나는 동일한 구조이고, 일정한 길이를 가진 원통 형상일 수 있다.The radiating antenna 112 is connected to the first port of the network analyzer 120 through a coaxial cable, and the receiving antenna 114 is connected to the second port of the network analyzer 120 via a coaxial cable. The network analyzer 120 measures the transmission coefficient between the first port and the second port while scanning the driving frequency. The scan range can be 0 GHz to 10 GHz. The radiation antenna 112 and the reception antenna may have the same structure and have a cylindrical shape having a predetermined length.

플라즈마가 발생하지 않은 상태에서, 초고주파 (110)의 임피던스(Zvac)는 다음과 같은 회로로 모델링될 수 있다.In the state where the plasma is not generated, the impedance Z vac of the ultra-high frequency 110 may be modeled by the following circuit.

[수학식 1][Equation 1]

Zvac= 1/(j ω Cvac)Z vac = 1 / (j ω C vac )

여기서, ω는 네트워크 분석기(120)의 구동 각주파수이고, Cvac는 방사 안테나(112)와 수신 안테나(114) 사이의 진공 정전 용량이다.Where ω is the driving angular frequency of the network analyzer 120 and C vac is the vacuum capacitance between the radiating antenna 112 and the receiving antenna 114.

한편, 플라즈마가 발생한 상태에서, 초고주파 (110)의 총 임피던스(Zt)는 다음과 같은 회로로 모델링될 수 있다.Meanwhile, in the state where the plasma is generated, the total impedance Z t of the ultra-high frequency 110 may be modeled by the following circuit.

[수학식 2][Equation 2]

Zt= Zp + 2 Zsh Z t = Z p + 2 Z sh

여기서, Zsh는 방사 안테나 (또는 수신 안테나)와 플라즈마 사이의 플라즈마 쉬스에 의한 쉬스 임피던스이다. Zp는 상기 방사 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 플라즈마에서의 플라즈마 임피던스이다. 상기 플라즈마 임피던스(Zp)는 서로 직렬 연결된 플라즈마 저항(Rp)와 플라즈마 인턱터(Lp), 및 상기 직렬 연결된 플라즈마 저항(Rp)와 플라즈마 인턱터(Lp)에 병렬 연결된 플라즈마 축전기(C0)로 구성될 수 있다.Where Z sh is the sheath impedance due to the plasma sheath between the radiating antenna (or receiving antenna) and the plasma. Z p is the plasma impedance in the plasma between the radiating antenna and the receiving antenna. Wherein in the plasma impedance (Zp) is plasma resistance (Rp) and the plasma inductor (L p), and a plasma capacitor (C 0) connected in parallel to the plasma resistance (R p) and the plasma inductor (L p) connected to said series-connected in series with each other Can be configured.

통상적인 컷오프 주파수 측정 방법은 플라즈마 공진 현상을 기반으로 한다. 플라즈마 자체 공진 현상이란, 플라즈마 공진 각주파수(ωR= 1/sqrt(Lp C0))에서 플라즈마 임피던스(Zp)가 최대값을 가지는 것을 의미한다. Conventional cutoff frequency measurement method is based on the plasma resonance phenomenon. The plasma self resonance phenomenon means that the plasma impedance Z p has a maximum value at the plasma resonance angular frequency ω R = 1 / sqrt (L p C 0 ).

따라서 이러한 공진 특성으로 인해 마이크로파의 투과 계수(S21)는 공진 주파수에서 최소값을 가진다. 통상적인 컷오프 주파수 측정 방법은 마이크로파 투과 계수(S21)에서 최소값을 갖는 주파수( 또는 컷오프 주파수, 플라즈마 공진 주파수)를 찾는다. 상기 컷오프 주파수는 플라즈마 밀도만의 함수로 주어진다. Therefore, due to this resonance characteristic, the transmission coefficient S 21 of the microwave has a minimum value at the resonance frequency. A typical cutoff frequency measurement method finds a frequency (or cutoff frequency, plasma resonance frequency) having a minimum value in the microwave transmission coefficient S 21 . The cutoff frequency is given as a function of plasma density only.

하지만, 통상적인 컷오프 주파수 측정 방법은 압력이 높은 환경 하에서 플라즈마 저항(Rp)의 증가에 기인하여 플라즈마 공진 회로의 Q-인자가 작아진다 (Q~1/ωRpC0). 이에 따라, 컷오프 주파수를 마이크로파 투과 계수(S21)에서 구별해 내기가 어려워진다. However, in the conventional cutoff frequency measuring method, the Q-factor of the plasma resonant circuit becomes small due to the increase in the plasma resistance R p under a high pressure environment (Q ~ 1 / ωR p C 0 ). As a result, it is difficult to distinguish the cutoff frequency from the microwave transmission coefficient S 21 .

통상적인 컷오프 측정법은 총 임피던스(Zt)의 플라즈마 공진 회로에 기인한 공진 주파수( 또는 컷오프 주파수)를 측정한다. 상기 컷오프 주파수(fcutoff)는, 플라즈마 공진 회로의 Q-인자가 큰 경우, 플라즈마 주파수(fpe)와 실질적으로 일치할 수 있다. 그러나, 통상적인 컷오프 측정법은, 플라즈마 공진 회로의 Q-인자가 작은 경우, 공진 주파수( 또는 컷오프 주파수)를 찾을 수 없다. 플라즈마 주파수(fpe)는 플라즈마 밀도 또는 전자 밀도에 의하여 주어지는 플라즈마 고유의 주파수이다.Conventional cutoff measurements measure the resonant frequency (or cutoff frequency) due to a plasma resonant circuit of total impedance Z t . The cutoff frequency f cutoff may substantially coincide with the plasma frequency f pe when the Q-factor of the plasma resonant circuit is large. However, conventional cutoff measurement methods cannot find the resonant frequency (or cutoff frequency) when the Q-factor of the plasma resonant circuit is small. The plasma frequency f pe is the plasma inherent frequency given by the plasma density or electron density.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 교차 주파수를 측정하는 방법을 제안하고자 한다. 여기서 교차 주파수(fcrossing)란 플라즈마 발생 전/후의 마이크로파 투과 계수의 절대값이 일치하는 주파수로 정의한다. 즉, 교차 주파수는 플라즈마가 발생하지 않은 상태에서 초고주파 (110)의 임피던스(Zvac)와 플라즈마가 발생한 상태에서 초고주파 (110)의 총 임피던스(Zt)가 일치하는 조건을 만족하는 주파수를 의미한다. In order to solve this problem, the present invention proposes a method of measuring the crossover frequency. Here, the crossing frequency (f crossing ) is defined as the frequency at which the absolute values of the microwave transmission coefficients before and after plasma generation coincide. That is, the crossover frequency refers to a frequency that satisfies a condition in which the impedance Z vac of the ultrahigh frequency 110 coincides with the total impedance Z t of the ultrahigh frequency 110 in the state where the plasma is not generated. .

본 발명은 플라즈마 공진 회로에 기인한 공진 주파수( 또는 컷오프 주파수) 대신에 별도의 구속 조건을 사용하여 교차 주파수를 측정한다.The present invention measures the crossover frequency using separate constraints instead of the resonant frequency (or cutoff frequency) due to the plasma resonant circuit.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 방법에서 제1 투과 계수의 절대값(S21) 및 제2 투과 계수의 절대값(S21)를 나타내는 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the absolute value (S 21) of the absolute value (S 21) and a second transmission coefficient of a first transmission coefficient in the plasma diagnosis method according to an embodiment of the present invention.

초고주파가 제1 포트 및 동축 케이블을 통하여 방사 안테나에 전달된다, 돌출된 방사 안테나는 초고주파를 방사하며, 초고주파는 쉬스-플라즈마를 거쳐 수신 안테나를 통하여 제2 포트로 들어오게 된다. 이 때 입력신호(Vin) 대비 출력 신호(Vout) 비를 계산하면, 투과 계수를 얻어낼 수 있다, 마이크로파 주파수를 변화시켜가며 측정한다. 제2 포트에는 50 오옴의 부하 저항(RL)이 연결된다. Ultra-high frequency is transmitted to the radiating antenna through the first port and the coaxial cable. The protruding radiating antenna radiates the ultra-high frequency, and the ultra-high frequency enters the second port through the receiving antenna via the sheath-plasma. At this time, by calculating the ratio of the output signal V out to the input signal V in , the transmission coefficient can be obtained. The measurement is performed by changing the microwave frequency. A 50 Ohm load resistor R L is connected to the second port.

플라즈마 쉬스는 진공상태의 커패시터로 모델링될 수 있다. 플라즈마 쉬스의 커패시턴스를 Csh라 하면, 쉬스 임피던스(Zsh)는 다음과 같이 표현될 수 있다.The plasma sheath may be modeled as a capacitor in vacuum. When the capacitance of the plasma sheath is C sh , the sheath impedance Z sh may be expressed as follows.

[수학식 3][Equation 3]

Zsh= 1/(jω Csh )Z sh = 1 / (jω C sh )

플라즈마는 플라즈마가 차 있는 커패시터로 모델링될 수 있다. 이 때의 커패시턴스를 Cp라 하면, 플라즈마 임피던스 (Zp)는 다음과 같이 주어진다.The plasma may be modeled as a capacitor that is filled with plasma. Assuming that the capacitance at this time is C p , the plasma impedance Z p is given as follows.

[수학식 4][Equation 4]

Zp= 1/(jωCp)Zp = 1 / (jωC p )

여기서 플라즈마 임피던스(Zp)의 경우, 인덕터(Lp)-커패시터(Co) 공진회로에 깆렬 저항(Rp)가 연결된 형태로 모델링될 수 있다.In this case, the plasma impedance Z p may be modeled as a series resistor R p is connected to the inductor L p capacitor C o resonant circuit.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112018057298420-pat00002
Figure 112018057298420-pat00002

여기서, Cp는 플라즈마의 커패시턴스,Co는 플라즈마가 차지하는 공간에서의 진공 커패시턴스,

Figure 112018057298420-pat00003
는 플라즈마 전자의 관성에 의한 인덕턴스, 그리고
Figure 112018057298420-pat00004
는 플라즈마 전자의 탄성충돌에 의한 저항, ωpe는 플라즈마 진동의 각주파수, 그리고 νm은 전자-중성종 탄성충돌 주파수를 의미한다. Here, C p is the capacitance of the plasma, the plasma C o is the capacitance of the vacuum in the space occupied,
Figure 112018057298420-pat00003
Is the inductance due to the inertia of the plasma electrons, and
Figure 112018057298420-pat00004
Is the resistance due to the elastic collision of plasma electrons, ω pe is the angular frequency of the plasma vibration, and ν m is the electron-neutral species elastic collision frequency.

각각의 커패시턴스는

Figure 112018057298420-pat00005
(동축 케이블 형태의 커패시턴스),
Figure 112018057298420-pat00006
(두 전선 사이의 커패시턴스)이며,
Figure 112018057298420-pat00007
(쉬스를 포함한 두 전선 사이의 커패시턴스), 여기서 h, t, d, s, ε0 는 각각 의 길이, 의 반지름, 간의 거리, 쉬스 두께, 진공에서의 유전율, 그리고
Figure 112018057298420-pat00008
는 플라즈마의 유전율을 나타낸다. 이러한 회로에서, 플라즈마가 있을 때의 제2 투과계수(
Figure 112018057298420-pat00009
)는 dB 단위로, 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.Each capacitance is
Figure 112018057298420-pat00005
(Capacitance in the form of coaxial cable),
Figure 112018057298420-pat00006
(Capacitance between two wires)
Figure 112018057298420-pat00007
(Capacitance between two wires including sheath), where h, t, d, s, ε 0 are the length, radius of, distance between, sheath thickness, dielectric constant in vacuum, and
Figure 112018057298420-pat00008
Represents the dielectric constant of the plasma. In such a circuit, the second transmission coefficient in the presence of plasma (
Figure 112018057298420-pat00009
) Is expressed in dB, and can be expressed as follows.

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112018057298420-pat00010
Figure 112018057298420-pat00010

동일한 방식으로, 플라즈마가 없을 때(플라즈마 발생 전) 방사 안테나와 수신 안테나 사이의 임피던스를

Figure 112018057298420-pat00011
이라 한다면, 그 때의 제1 투과 계수(
Figure 112018057298420-pat00012
)는 다음과 같이 주어진다.In the same way, the impedance between the radiating antenna and the receiving antenna in the absence of plasma (before plasma occurs)
Figure 112018057298420-pat00011
If so, the first transmission coefficient at that time (
Figure 112018057298420-pat00012
) Is given by

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112018057298420-pat00013
Figure 112018057298420-pat00013

여기서,

Figure 112018057298420-pat00014
이다.here,
Figure 112018057298420-pat00014
to be.

플라즈마 발생 전에는 제1 투과 계수(

Figure 112018057298420-pat00015
)가 주파수에 따라 대수적으로 증가하고, 플라즈마 발생 후에는 제2 투과 계수(
Figure 112018057298420-pat00016
)는 주파수에 따라 두 개의 극값을 가지며 전체적으로 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 제2 투과 계수(
Figure 112018057298420-pat00017
)이 최대값을 갖는 주파수는 Cp-Lp의 직렬-공진으로 해석할 수 있고, 최소값을 갖는 주파수는 Cp-Lp의 병렬-공진으로 해석할 수 있다.Before the plasma generation, the first transmission coefficient (
Figure 112018057298420-pat00015
) Increases logarithmically with frequency, and after plasma generation, the second transmission coefficient (
Figure 112018057298420-pat00016
) Has two extremes with frequency and can be seen to increase overall. Second transmission coefficient (
Figure 112018057298420-pat00017
The frequency with the maximum value can be interpreted as the series-resonance of Cp-Lp, and the frequency with the minimum value can be interpreted as the parallel-resonance of Cp-Lp.

제1 투과 계수의 절대값(

Figure 112018057298420-pat00018
) 그래프와 제2 투과 계수의 절대값(
Figure 112018057298420-pat00019
) 그래프가 교차가되는 지점이 존재한다. 이는 플라즈마가 발생했음에도 불구하고, 플라즈마-쉬스 임피던스간의 작용으로 인해 마치 플라즈마가 존재하지 않는 것처럼 보이는 구간을 의미한다. 이러한 주파수를 교차 주파수(crossing frequency, fcrossing)라 명명하며, 이 때의 조건은, 제2투과 계수의 절대값(
Figure 112018057298420-pat00020
)과 제1 투과 계수(
Figure 112018057298420-pat00021
)의 절대값(
Figure 112018057298420-pat00022
)이 같을 때 이므로, 다음과 같이 나타낼 수 있다.Absolute value of the first transmission coefficient (
Figure 112018057298420-pat00018
) Absolute value of the graph and the second transmission coefficient (
Figure 112018057298420-pat00019
) There is a point where the graph intersects. This means that a section in which plasma does not seem to exist due to the action between the plasma and the sheath impedance even though the plasma is generated. This frequency is called a crossing frequency (f crossing ), and the condition is that the absolute value of the second transmission coefficient (
Figure 112018057298420-pat00020
) And the first transmission coefficient (
Figure 112018057298420-pat00021
) Absolute value (
Figure 112018057298420-pat00022
Since) is the same, it can be expressed as

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112018057298420-pat00023
Figure 112018057298420-pat00023

수학식 8로부터 교차 각주파수(ωcrossing)와 플라즈마 진동 각주파수(ωpe)의 해석적 관계를 얻어내고자 한다. 먼저, 쉬스 임피던스는 주파수에 반비례하는 관계를 가지고 있기 때문에 Lp-Csh의 직렬-공진 주파수 이후에는

Figure 112018057298420-pat00024
로 근사할 수 있다. 따라서, 수학식 6은 다음과 같이 표시될 수 있다.From Equation 8, an analytical relationship between the angular crossing frequency (ω crossing ) and the plasma oscillation angular frequency (ωpe) is obtained. First, since the sheath impedance is inversely proportional to frequency, after the series-resonant frequency of Lp-Csh,
Figure 112018057298420-pat00024
Can be approximated by Therefore, Equation 6 may be expressed as follows.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112018057298420-pat00025
Figure 112018057298420-pat00025

여기서, Cp*는 Cp의 켤레복소수를 의미한다. 교차 주파수는 압력에 무관하다는 것을 활용하면,

Figure 112018057298420-pat00026
으로 근사할 수 있다. Here, Cp * means complex conjugate of Cp. Taking advantage of the fact that cross frequency is pressure independent,
Figure 112018057298420-pat00026
Can be approximated by

α,β다음과 같이 치환될 수 있다.α, β may be substituted as follows.

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112018057298420-pat00027
Figure 112018057298420-pat00027

Figure 112018057298420-pat00028
Figure 112018057298420-pat00028

수학식 9는 다음과 같이 간단히 표현할 수 있다, Equation 9 can be simply expressed as follows.

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112018057298420-pat00029
Figure 112018057298420-pat00029

상기 제2 투과 계수를 측정하는 동안 상기 구동 주파수를 스캔 범위는 컷오프 주파수 이하일 수 있다. 이에 따라, 컷오프 주파수보다 스캔 범위를 감소시키어, 측정 시간을 감소시킬 수 있다.The scan range of the driving frequency during the measurement of the second transmission coefficient may be equal to or less than a cutoff frequency. Accordingly, the scan range can be reduced than the cutoff frequency, thereby reducing the measurement time.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초고주파수 탑침에서 쉬스 두께가 팁 사이에서 차지하는 비율에 따른 교차 주파수의 특성을 회로 모델로 계산한 결과와 수학식 8의 계산 결과를 나타낸 그래프이다. Figure 3 is a graph showing the results of calculating the cross-frequency characteristics according to the ratio of the sheath thickness between the tips in the ultra-high-frequency tower needle according to an embodiment of the present invention as a circuit model and the calculation result of Equation (8).

도 3을 참조하면, 점선은 수학식 8의 결과를 나타낸다.산포 데이터를 확인해봤을 때,

Figure 112018057298420-pat00030
는 전자밀도에 의존하지 않고, 쉬스 두께에 크게 의존한다. 하지만 수학식 8은 회로 모델 결과 (도 3의 산포 데이터)와 차이가 있는데, 이것은 쉬스 임피던스를 무시한 결과(
Figure 112018057298420-pat00031
)로 인한 차이로 보여진다.Referring to Figure 3, the dotted line represents the result of Equation 8. When checking the scatter data,
Figure 112018057298420-pat00030
Does not depend on electron density but largely on sheath thickness. However, Equation 8 is different from the circuit model result (the scatter data in FIG. 3), which is a result of ignoring the sheath impedance.
Figure 112018057298420-pat00031
Is seen as a difference due to

하지만, 통상적으로 쉬스 두께를 측정하는 것은 어렵기 때문에, 쉬스 변화를 평균화하게 된다면 측정에 용이하다. However, since sheath thickness is usually difficult to measure, it is easy to measure if the sheath change is averaged.

따라서, 도 3에서 평균 값, 즉,

Figure 112018057298420-pat00032
관계를 취하게 되면, 플라즈마 쉬스에 의한 오차 ± 15 % 정도를 감수하고,
Figure 112018057298420-pat00033
(ne는 cm-3 단위)로부터 전자밀도를 얻어낼 수 있다. 이에 따라, 교차 주파수(fcrossing)는 다음과 같이 주어진다.Thus, in Figure 3 the mean value, i.e.
Figure 112018057298420-pat00032
If you take the relationship, the error caused by plasma sheath ± 15%,
Figure 112018057298420-pat00033
It can be obtained from the electron density (ne is the unit cm -3). Accordingly, the crossing frequency f crossing is given by

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112018057298420-pat00034
Figure 112018057298420-pat00034

여기서, ne는 cm-3 단위를 갖는 전자밀도이다. 다만, 쉬스 두께의 정보를 무시하기 위하여 평균값을 취했으므로, 쉬스 두께에 의한 오차를 포함할 수 있다. 따라서, 교차 주파수(fcrossing)는 상기 쉬스 임피던스(Zsh)의 근사값의 사용에 기인하여 이론적 오차는 ±15 % 이다. 상기 이론적 오차는 상기 쉬스 임피던스(Zsh)의 쉬스 두께에 기인할 수 있다.Where n e is an electron density with cm −3 units. However, since the average value is taken to ignore the information of the sheath thickness, an error due to the sheath thickness may be included. Thus, the crossing frequency f crossing is due to the use of an approximation of the sheath impedance Zsh and the theoretical error is ± 15%. The theoretical error may be due to the sheath thickness of the sheath impedance Z sh .

상기 교차 주파수는 컷오프 주파수(또는 공진 주파수)에 높은 압력에서도 추출될 수 있다. 따라서, 교차 주파수 측정법은 그 응용 범위를 확장할 수 있다.The crossover frequency can be extracted even at high pressures at the cutoff frequency (or resonant frequency). Thus, cross frequency measurement can extend its application.

본 발명의 일 실시예에 따른 측정 시스템은 기존 컷오프 의 측정 시스템과 동일하다. 컷오프 의 측정 방법은 플라즈마 자체 공진 현상을 측정하는 것으로 기반으로 한다. 플라즈마 자체 공진 현상이란,

Figure 112018057298420-pat00035
병렬-공진을 의미하며, 이 공진 주파수를 컷오프 주파수(
Figure 112018057298420-pat00036
)라 한다. 이 때 Zp는 최대가 되며, 따라서, S21은 최소값을 가지게 된다. 기존 연구를 통하여,
Figure 112018057298420-pat00037
를 밝혀 냈다. 이로부터 플라즈마 밀도를 측정하는 방법을 이용해왔다. 하지만 이러한 방법은 챔버 압력이 높은 환경 하에서 플라즈마 저항(Rp)이 커짐에 따라 공진회로의 Q-인자가 작아진다. 이로부터 공진 밴드 폭이 넓어짐에 따라, 컷오프 공진을 제2 투과 계수의 절대값(S21)에서 구별해 내기가 어려워지는 문제를 야기한다. The measurement system according to an embodiment of the present invention is the same as the measurement system of the existing cutoff. The method of measuring cutoff is based on measuring plasma self resonance. Plasma self resonance phenomenon,
Figure 112018057298420-pat00035
Means parallel-resonance, and this resonant frequency is called the cutoff frequency (
Figure 112018057298420-pat00036
Is called. At this time, Zp becomes maximum, and therefore S21 has minimum value. Through existing research,
Figure 112018057298420-pat00037
Revealed. From this, a method of measuring plasma density has been used. However, this method reduces the Q-factor of the resonant circuit as the plasma resistance R p increases under high chamber pressure. From this, as the resonance band width becomes wider, it causes a problem that it is difficult to distinguish the cutoff resonance from the absolute value S21 of the second transmission coefficient.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 방법에서 압력에 따른 4 is a pressure-dependent method in the plasma diagnostic method according to an embodiment of the present invention

제1 투과 계수(S21) 및 는 제2 투과 계수(S21)를 나타낸다.The first transmission coefficient S 21 and denotes the second transmission coefficient S 21 .

도 4를 참조하면, 플라즈마 회로 모델(circuit model)은 도 1b에 도시된 회로를 사용하였다. 압력변화에 따른 초고주파 (110)의 제1 투과 계수의 절대값(S21) 및 제2 투과 계수의 절대값(S21)이 표시된다.Referring to FIG. 4, the circuit circuit model (circuit model) used the circuit shown in FIG. 1B. The absolute value of the first transmission coefficient of the high frequency (110) according to the change in pressure (S 21) and the absolute value (S 21) of the second transmission coefficient is displayed.

압력(p)이 1.0 Torr이고 플라즈마 밀도가 5 X 109 /cm3 에서 컷오프 주파수 및 교차주파수는 모두 확인할 수 있다. 하지만, 동일한 플라즈마 밀도( 5 X 109 /cm3 에)에서 압력(p)이 2.0 Torr로 증가하면, 컷오프 주파수는 제2 투과 계수(S21)에서 구분이 불가능하다. 그러나, 교차 주파수(fcrossing)는 추출될 수 있다.Both the cutoff frequency and the crossover frequency can be seen at a pressure p of 1.0 Torr and a plasma density of 5 X 10 9 / cm 3 . However, if the pressure p increases to 2.0 Torr at the same plasma density (at 5 × 10 9 / cm 3 ), the cutoff frequency is indistinguishable from the second transmission coefficient S 21 . However, it may be extracted cross-over frequency (f crossing).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 방법에서 회로 모델을 이용하여 계산한 컷오프 주파수(fcutoff) 및 교차 주파수(fcrossing)를 플라즈마 주파수(fpe)로 각각 나눈 값(fcutoff/fpe,fcrossingf/fpe )의 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 5 illustrates a value obtained by dividing the cutoff frequency f cutoff and the crossing frequency f crossing calculated by the circuit model in the plasma diagnostic method according to the embodiment of the present invention by the plasma frequency f pe / f cutoff / f pe , f crossingf / f pe )

도 5를 참조하면, 저밀도 플라즈마 환경(ne=109/cm3)에서의 컷오프 주파수 특성 및 교차 주파수 특성을 비교한 결과를 나타낸다. 컷오프 주파수(fcutoff)는 압력 변화에 따라 그 값이 플라즈마 주파수(fpe)에서 미세한 변동을 가진다. 상기 컷오프 주파수(fcutoff)와 플라즈마 주파수(fpe)의 차이는 압력에 따라 플라즈마를 구성하는 회로의 저항(Rp)이 증가하고 이로 인해 전류가 주로 C0로 흐름으로써 유효 축전용량이 커짐에 따라 공진 주파수가 감소하는 것으로 해석된다. 한편, 컷오프 주파수(fcutoff)는 약 0.7 Torr 영역 이상에서 측정할 수 없다.Referring to FIG. 5, a result of comparing cutoff frequency characteristics and cross-frequency characteristics in a low density plasma environment (n e = 10 9 / cm 3 ) is shown. The cutoff frequency f cutoff has a slight variation in the plasma frequency f pe according to the pressure change. The difference between the cutoff frequency f cutoff and the plasma frequency f pe increases the resistance R p of the circuit constituting the plasma according to the pressure, thereby increasing the effective storage capacity as the current mainly flows into C 0 . Therefore, the resonance frequency is interpreted to decrease. On the other hand, the cutoff frequency f cutoff cannot be measured in the range of about 0.7 Torr or more.

하지만, 교차 주파수(fcrossing)는 플라즈마를 구성하는 공진 회로의 Q-인자에 의존하지 않기 때문에 압력 변화에 따라 그 값이 일정하다. 교차 주파수(fcrossing)는 압력 변화에 따라 플라즈마 주파수(fpe)와 0.85 배 차이를 가지고 일정하다. 또한, 교차 주파수(fcrossing)는 컷오프 주파수(fcutoff)보다 훨씬 높은 압력까지 측정할 수 있다.However, since the crossing frequency (f crossing ) does not depend on the Q-factor of the resonant circuit constituting the plasma, its value is constant according to the pressure change. The crossing frequency (f crossing ) is constant with 0.85 times difference from the plasma frequency (f pe ) according to the pressure change. In addition, the crossing frequency (f crossing ) can be measured up to a pressure much higher than the cutoff frequency (f cutoff ).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 방법에서 회로 모델을 이용하여 계산한 컷오프 주파수(fcutoff) 및 교차 주파수(fcrossing)를 플라즈마 주파수(fpe)로 각각 나눈 값(fcutoff/fpe,fcrossingf/fpe )의 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a cutoff frequency (f cutoff ) and a crossing frequency (f crossing ) calculated by using a circuit model in the plasma diagnostic method according to an embodiment of the present invention, respectively, divided by the plasma frequency f pe (f cutoff / f pe , f crossingf / f pe )

도 6을 참조하면, 고밀도 플라즈마 환경(ne=1012/cm3)에서의 컷오프 주파수 특성 및 교차 주파수 특성이 비교된다. 컷오프 주파수(fcutoff)는 플라즈마를 구성하는 공진 회로의 Q-인자의 감소에 기인하여 대략 16 Torr 영역 이상에서 측정할 수 없다. 교차 주파수(fcrossing)는 컷오프 주파수보다 훨씬 높은 압력까지 측정할 수 있음을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 6, cutoff frequency characteristics and crossover frequency characteristics in a high density plasma environment (n e = 10 12 / cm 3 ) are compared. The cutoff frequency (cutoff f) is due to the reduction in the Q- factor of the resonance circuit of the plasma it can not be measured at least about 16 Torr area. It was found that f crossing could measure pressures much higher than the cutoff frequency.

회로모델 결과, 원리적으로 컷오프 주파수(fcutoff)는 전자밀도 측정에 있어 압력 한계를 지니고 있다. 교차 주파수(fcrossing)는 측정에 있어 압력한계를 지니지 않는다. 결과적으로, 회로 모델 계산 결과, 교차 주파수가 다양한 플라즈마 밀도 범위 내에서 컷오프 주파수보다 훨씬 높은 압력 범위까지 측정 가능한 결과를 얻었다.As a result of the circuit model, the cutoff frequency (f cutoff ) in principle has a pressure limit for measuring electron density. The f crossing has no pressure limit in the measurement. As a result, circuit model calculations resulted in measurable results in pressure ranges where the crossover frequency was much higher than the cutoff frequency within various plasma density ranges.

고밀도 플라즈마 환경에서의 측정 주파수 특성을 비교한 결과를 나타내며, 컷오프 주파수는 대략 16 Torr 영역 이상에서 측정할 수 없음을 확인할 수 있다. 이렇게 컷오프 주파수의 측정 압력 한계는 전자밀도와 같이 증가한다. 그 이유는

Figure 112018057298420-pat00038
에서 알 수 있듯이, 같은 Rp일 때
Figure 112018057298420-pat00039
Figure 112018057298420-pat00040
가 서로 비례하기 때문이다. The results of comparing the measured frequency characteristics in the high-density plasma environment are shown, and it can be seen that the cutoff frequency cannot be measured in the region of about 16 Torr or more. Thus, the measured pressure limit of the cutoff frequency increases with the electron density. The reason is that
Figure 112018057298420-pat00038
As you can see, when the same Rp
Figure 112018057298420-pat00039
Wow
Figure 112018057298420-pat00040
Is proportional to each other.

교차 주파수는 컷오프 주파수보다 훨씬 높은 압력까지 측정할 수 있다. 회로모델 결과, 원리적으로 컷오프 주파수는 전자밀도 측정에 있어 압력 한계를 지니고 있으나, 교차주파수는 측정에 있어 압력한계를 지니지 않는다.The crossover frequency can be measured up to a pressure much higher than the cutoff frequency. Circuit model results show that, in principle, the cutoff frequency has a pressure limit for electron density measurements, while the crossover frequency has no pressure limit for measurements.

결과적으로, 회로 모델 계산 결과, 교차 주파수가 다양한 플라즈마 밀도 범위 내에서 컷오프 주파수보다 훨씬 높은 압력 범위까지 측정 가능한 결과를 얻었다.As a result, circuit model calculations resulted in measurable results in pressure ranges where the crossover frequency was much higher than the cutoff frequency within various plasma density ranges.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be implemented without departing from the spirit.

110: 초고주파
112: 방사 안테나
114: 수신 안테나
110: high frequency
112: radiation antenna
114: receiving antenna

Claims (3)

플라즈마가 없는 상태에서 네트워크 분석기의 제1 포트에 연결된 방사 안테나에 초고주파수의 구동 주파수를 스캔하면서 초고주파를 방사하고, 상기 네트워크 분석기의 제2 포트에 연결된 수신 안테나를 통하여 주파수에 따른 제1 투과 계수를 측정하는 단계;
플라즈마가 있는 상태에서 네트워크 분석기의 제1 포트에 연결된 방사 안테나에 초고주파수의 구동 주파수를 스캔하면서 초고주파를 방사하고, 상기 네트워크 분석기의 제2 포트에 연결된 수신 안테나를 통하여 주파수에 따른 제2 투과 계수를 측정하는 단계; 및
상기 제1 투과 계수과 상기 제2 투과 계수가 일치하는 교차 주파수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교차 주파수 플라즈마 진단 방법.
In the absence of plasma, the radiating high frequency is radiated while scanning the driving frequency of the ultra high frequency to the radiating antenna connected to the first port of the network analyzer, and the first transmission coefficient according to the frequency is obtained through the receiving antenna connected to the second port of the network analyzer. Measuring;
While the plasma is present, the radio frequency is radiated while scanning the driving frequency of the ultra high frequency to the radiating antenna connected to the first port of the network analyzer, and the second transmission coefficient according to the frequency is obtained through the receiving antenna connected to the second port of the network analyzer. Measuring; And
And calculating a crossover frequency at which the first permeation coefficient and the second permeation coefficient coincide with each other.
제1 항에 있어서,
상기 제2 투과 계수를 측정하는 동안 상기 구동 주파수를 스캔하는 범위는 컷오프 주파수 이하인 것을 특징으로 하는 교차 주파수 플라즈마 진단 방법.
According to claim 1,
And the range of scanning the drive frequency while measuring the second transmission coefficient is less than or equal to a cutoff frequency.
제1 항에 있어서,
상기 교차 주파수(fcrossing)는 전자 밀도 또는 플라즈마 밀도(ne)와 다음과 같은 조건을 만족하고,
Figure 112018057298420-pat00041

여기서, fpe는 플라즈마 주파수인 것을 특징으로 하는 교차 주파수 플라즈마 진단 방법.
According to claim 1,
The crossing frequency (f crossing ) satisfies the following conditions and the electron density or plasma density (n e ),
Figure 112018057298420-pat00041

Here, f pe is a plasma frequency diagnostic method, characterized in that the plasma frequency.
KR1020180067116A 2018-06-12 2018-06-12 Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves KR102024468B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180067116A KR102024468B1 (en) 2018-06-12 2018-06-12 Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180067116A KR102024468B1 (en) 2018-06-12 2018-06-12 Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102024468B1 true KR102024468B1 (en) 2019-09-23

Family

ID=68069264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180067116A KR102024468B1 (en) 2018-06-12 2018-06-12 Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102024468B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093017A (en) * 2003-04-24 2004-11-04 동경 엘렉트론 주식회사 Method and apparatus for measuring electron density of plasma and plasma processing apparatus
KR101225010B1 (en) * 2011-07-19 2013-01-22 한국표준과학연구원 Microwave prob
KR101456542B1 (en) * 2013-05-07 2014-10-31 한국표준과학연구원 Microwave Plasma Diagnosis Apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093017A (en) * 2003-04-24 2004-11-04 동경 엘렉트론 주식회사 Method and apparatus for measuring electron density of plasma and plasma processing apparatus
KR101225010B1 (en) * 2011-07-19 2013-01-22 한국표준과학연구원 Microwave prob
KR101456542B1 (en) * 2013-05-07 2014-10-31 한국표준과학연구원 Microwave Plasma Diagnosis Apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2897678B2 (en) Dielectric resonator and high-frequency band-pass filter device
Kishk et al. Slot excitation of the dielectric disk radiator
Kim et al. Wave cutoff method to measure absolute electron density in cold plasma
CN103487728B (en) Measure narrow-band electromagnetic wave signal coupling process and the detection system of GIS partial discharge
US20080000585A1 (en) Apparatus for monitoring electron density and electron temperature of plasma and method thereof
US5433813A (en) Semiconductor device manufacturing apparatus
CN111884732B (en) Standing-wave ratio warning circuit
KR102024468B1 (en) Crossing Frequency Diagnostic Method Using Microwaves
EP2743686A1 (en) Apparatus for measuring moisture content amount and/or coating amount of coating layer of sheet-shaped base material
US5945894A (en) Dielectric resonator and filter utilizing a non-radiative dielectric waveguide device
Lines et al. Some properties of waveguides with periodic structure
KR101225011B1 (en) Microwave probe by using resonator
US20220270852A1 (en) Device for measuring plasma ion density and apparatus for diagnosing plasma using the same
You et al. Measurement of electron density using reactance cutoff probe
US3943402A (en) Termination fixture for an electrodeless lamp
Lee et al. Planar dual-band microstrip antenna
CN1296281A (en) Noice filter for magnetron and method for making the same
CN113422200B (en) Back reflection multi-frequency-point hollowed-out built-in antenna and design method thereof
US20210245807A1 (en) Systems with radio frequency resonators, tuning elements, and spectrum analyzers to provide values of resonance parameters
RU2726305C1 (en) High-voltage insulators condition diagnostics device
KR102164927B1 (en) A Q measurement method of a lossy coupled cavity resonator
JP3612487B2 (en) Method for measuring characteristics of directional coupler, directional coupler using the method, and plasma processing apparatus including the directional coupler
CN111033884B (en) Filter, duplexer and communication equipment
CN1144578A (en) Planar-construction high-frequency oscillator
Christie et al. Design and comparison of waveguide windows

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant