Others 연면거리에 대해 궁금합니다. [아크 제어]
2020.10.13 15:31
안녕하세요. 교수님
저는 하단에 13.56Mhz RF Bias 와 상부의 MW를 통한 2중 Plasma 생성 구조를 가진 Etcher 장비 챔버를 연구하고있습니다.
현 질문의 배경에는 단순하게 척을 감싸는 세라믹의 두께를 증가시켰더니 아킹발생 정도가 줄어든 것인데요.
저는 이걸 연면거리와 관계있다고 생각하는데 몇일 째 확실한 답안을 도출 못해 도움을 요청드립니다.
구글링해본 결과로는 연면거리의 parameter는 가동 전압, 오염도, 격리 유형, 절연물질 저항 등등 다양한 요소가 있는 것 같습니다.
그런데 조절한 값은 세라믹 두께이니 절연물질의 저항? 이 올라간거라고 생각합니다.
근데 이거에 대한 관련 식을 찾아볼 수 도 없었고, 영향력을 수치로써 표현하기가 너무 어렵습니다. 그리고 실제 세라믹 두께 증가로 인한 연면거리 증가가 아킹발생 정도 저하에 실제로 영향을 끼쳤을 지도 확신이 서질 않습니다.
두께값등 구체적인 수치를 나열하기는 양도 많아지고 하여 적지는 않겠지만 교수님이 가지고 계신 개인적인 경험 이야기가 궁금합니다..
답변주시길 기다리고 있겠습니다.
감사합니다.
일단 플라즈마 (특히 코밀도 플라즈마)에서 세라믹 근방에서 아크는 자주 일어난 현상입니다. 플라즈마의 하전입자들이 부도체면에 충전되면서 전압을 높였기 때에 국부적으로 아크가 발생한 것으로 예상됩니다.
여기서 부품 표면에 하전량이 증가해서 재료 내부의 절연파괴 전압 근처에 도달할 때 발생하는 미세한 아크가 있겠고, 또는 구조적으로 부품 사이의 틈새에서 국부 방전에 의해 생기는 아크가 있을 수 있겠습니다. 모두 재료 나 공간의 절연파괴 전기장 조건을 만족하게 되는 경우로서, 재료 표면 하전에 의해 국부적으로 형성된 전기장을 충족시키면서 발생하므로, 아크 조건은 하전량 (전압), 과 재료의 내전압과 간격이 중요하겠습니다.
이번 경우 같이 세라믹 두께가 두꺼워져서 아크가 제어되었다면 이는 해당 영역에서 절연파괴 전압을 하회하는 조건이 형성되었다고 생각해 볼 수 있겠습니다. 하전밀도가 줄었거나, 간격이 멀어졌거나, 재료의 전기적 특성이 바뀌었거나. 특히 세라믹 재료의 (유전상수는) 코팅방법 및 열처리에 민감하므로, 단순히 두께라 생각하지 마시고 제조 조건에 대한 데이터 (정보)를 참고하실 수 있게 정리해 놓으시는 것이 좋을 것 같습니다. 전기적 특성 분석을 해야 설계 데이터로서 쓸모가 있겠습니다.
또한 만일 세라믹과 부품 사이의 틈새 공간에서 발생하는 것인가의 가능성도 있으며, 이는 해당 영역으로 플라즈마 유입이 적어서 충전량이 적어서 아크가 제어되었다고 생각해 볼 수 있겠습니다.
--> 일단 현재 운전 조건에서 아크를 제어할 설계 조건을 찾는다는 관점이 좋을 것 같습니다.
MW 식각 장치는 참 오랜만입니다. 예전에 일본에서 많이 연구한 것으로 알고 있습니다. 당시 균일도 제어를 위해서 slant antenna 형태로 발전이 거듭된 것으로 기억합니다. 이 말씀드리는 이유는 MW가 새어 나가면 chuck 근방에서 아크가 발생할 확률이 높기 떄문입니다. 개발 당시에 상단(소스) 부분에서 고밀도 플라즈마로 혹은 구조물에 의해서 MW가 잘 차폐하고 플라즈마를 균일하게 펼치려고 많은 노력이 있었던 것이 기억납니다.