Sheath RF & DC sputtering에 대해 질문드립니다.
2012.11.07 17:15
안녕하세요. 고려대학교 김동석 입니다.
스퍼터링 장비 사용 중 학술적인 문의사항이 있어 질문 드립니다.
1. DC sputtering 사용 중 power supply에 표시되는 DC bias는 막질에 어떤 영향을 주나요?
공부가 부족하여 단순히 Sheath에서 걸리는 전위차라고만 알고 있는데...
DC bias가 증가하는 경우와 감소하는 경우 성막에 어떠한 차이를 유발하는지 궁금합니다.
2. RF sputtering 에는 DC bias가 존재하나요?
RF 스퍼터링의 경우 sheath가 생성되지 않으면 DC bias가 존재하지 않을텐데, 장비에는 어떤(?) 의미인지 모를
bias가 표시되더라구요.. -40V 이런 식으로 말입니다. 이게 어떠한 의미를 담고 있는지 궁금합니다.
3. Matching box의 Ground는 어떤 영향을 줄 수 있나요?
RF system의 접지를 floating으로 한 경우와, earth 를 잡았을 경우 어떠한 차이점이 있는지 궁금합니다.
지면접지를 잡아야 한다면 다른 장비들과 어떤 식으로 연결해야 하는지.. 궁금합니다.
여러 자료를 찾아가며 공부하던 중, 토론방에 글을 올려봅니다.
다른 글들도 읽어보았는데, 제가 플라즈마 전공자가 아니라서 잘 이해가 가지 않았어요..
많이 배워가겠습니다. ^^
댓글 1
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김곤호
2013.09.13 12:41
1. DC bias는 말대로 쉬스 전압을 의미하게 됩니다. (하지만 여기서 plasma potential이 전극 전압에 따라서 변하지 않는다는 가정에서 정의된 값입니다; 즉 sheath potential=plasma potential-bias(surface) potential) 이며 쉬스에서 이온의 쉬스 전위(Potential energy)만큼 에너지를 얻게 됩니다. 이 에너지가 sputtering에서 어떻게 사용될 것인가의 메카니즘을 묶어서 생각하시면 incident ion에 의한 sputter ion의 에너지 관점의 이해가 가능할 것이고 이의 성막에서의 역할을 추론해 보면 답을 찾을 수 있겠습니다. 이는 재료 영역이니 쉽게 이해하실 것이니 생략하기로 하고 2. RF bias power의 역할은 RF plasma를 만드는 기능과 bias 기능이 있을 수 있습니다. RF 가 인가된 전극에는 대부분 selfbias가 형성되게 되는데 이는 RF 주기 동안의 전자와 이온의 전극면으로 입사되는 거동의 차이에 의해서 전극면에 축적되어 있는 전하량이 만드는 전압을 의미하게 됩니다. 이를 self bias라 합니다. 이온은 역시 이 전압을 기반으로 이동하므로 이를 쉬스 전압의 벽면전압으로 가정할 수 있겠습니다. 3. matcher 나 장치에서의 접지는 외부 접지 (earth)가 있겠고, 전력선과 연결된 접지선 및 chassis 접지로 나눠지게 됩니다. 실제 이들은 서로 물려 있어야 하지만 고주파에서는 연결된 선 들 자체에 임피던스가 있어 접지간에 전압이 형성되곤 합니다. 따라서 3번의 문제는 실험실의 외부 접지선이 있으면 이와 장치를 연결과 그 기준으로 모든 접지를 정리해 놓는 것이 좋을 것 같군요.
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