질문

교수님 안녕하세요? 저는 반도체 Assembly 회사에 근무 하고있습니다.
제가 문의 드리고 싶은것은 Organic material을 Plasma cleaning을 통하여 제거하는데 실패하여, 타 회사의 장비와 비교결과 타 회사는 RF가 아닌 Micro wave(2.54GHz)를 사용하였습니다. (사용gas= O2 + CF4)
교수님의 답을을 토대로 나름대로 정리를 해보면 RF와 MW는 발생원리만 틀릴뿐 나머지는 다를것이 없는데 어떻게 이렇게 다른 결과가 나올수 있는지 답변 부탁드립니다.

Power source      Max power      Plasma 발생원리
===============================================================
Rf                       600w               전극간에 형성되는 전기장에 의해 전자 가속
Micro wave         1000w              Wave에서 형성되는 전기장에 의해 전자 가속


답변

플라즈마 발생을 위해서는 가속된 전자에 의한 이온화 반응이 필수적입니다. 이때 필요한 전기장을 공급하는 방법은 장치의 전원과 장치의 구조가 결정하게 됩니다. RF 장치를 크게 구별하면 CCP/ICP가 있으며 CCP/ICP에서도 입력 전력과 전자의 에너지 전달효율은 차이가 납니다. 이유는 전기장의 형태, 반응기 구조, 운전 압력에 따라서 얼마나 전자가 에너지를 효율적으로 field로 부터 얻고 또한 효율적으로 이온화 충돌을 하는 가에 따르기 때문입니다. 결국 두 경우 플라즈마의 특성, 즉 밀도 및 온도 분포가 다릅니다. 또한 전자파에 의한 플라즈마 입자 가열 방법으로 microwave를 이용하는 방법 및 Helicon wave를 이용하는 방법등이 고려됩니다. RF에 비해서 microwave의 주파수대역은 플라즈마 전자의 거동에 가까이 가 있음으로 더욱 플라즈마 가열에는 효과적이 겠지요. 하지만 초기 플라즈마 생성에는 어려움이 있을 수 있습니다.

질문하신 문제는 플라즈마 발생의 문제가 아닌 해리되어 세정에 사용될 활성종을 많이 만들어야 하는 문제로 보입니다. Microwave에 의한 플라즈마 발생에서는 해리 반응이 많이 일어나나, 얻어진 결과에 대한 단순 비교는 의미가 없습니다. 이 결과 비교를 제대로 하기 위해서는 전자의 온도 분포 개념에 대한 연구가 필요합니다. 특정 해리 반응에 적절한 전자 에너지 분포를 갖는 전자군, 즉 플라즈마 발생 가능한 장치를 RF를 이용해서도 만들수 있을 것이며, 따라서 microwave에 의한 결과에 준하는 결과를 얻을 수도 있을 것입니다.