토모그래피 광방출 진단법을 이용한 대면적 플라즈마의 공간 정보 재구성

Abstract

산업용 플라즈마의 공간균일도는 공정 결과의 예측 및 문제 상황 인식에 있어 유용하게 활용이 가능하여, 공간균일도 측정 기술 개발에 대한 요구가 급격히 증가하고 있다. 플라즈마로부터 방출되는 방출광 관측을 통한 진단은 플라즈마를 간섭하지 않는 수동적 진단으로 비 침습적인 장점이 있으나, 플라즈마로부터 검출기까지의 관측 시선을 따라 적분된 방출광 세기를 측정한다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해, 검출기로 측정된 선적분 데이터로부터 플라즈마 내의 국지적 정보를 재구성하여 2차원 혹은 3차원적으로 플라즈마 방출광의 공간 정보를 구하는 단층촬영(토모그래피) 진단법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 대면적 플라즈마 공정장비를 대상으로 토모그래피 광진단법에 기반한 플라즈마 공간 정보 재구성을 진행, 기술의 실제 산업 활용 가능성을 실험적으로 고찰하였다. 방출광 측정을 위한 배열진단계 등 수광부 제작, 측정장비 제어 소프트웨어 개발, 다양한 팬텀 이미지를 활용한 재구성 성능시험과 이를 바탕으로 실제 산업에 활용되는 수미터 크기의 초대면적 플라즈마로부터의 방출광 관측 및 토모그래피 분석을 진행하였다. 관측 결과로부터 방출광의 시간에 따른 2차원 분포를 재구성하여, 산업용 플라즈마의 성능 평가 및 공정 중 문제 상황 탐지에 이용 가능성을 평가하였다.