Sheath self Bias voltage

2004.06.21 15:46

관리자 조회 수:23061 추천:275

질문 ::

안녕하십니까?  교수님.
이 사이트를 통해서 Plasma에 대해서 많은 학습을 하고있습니다.

요즘 RF 및 Plasma에 대해서 학습하고 있는데, 한가지 궁금한 사항이
있어서 메일드립니다. 답변 부탁드리겠습니다.
질문사항은요, ICP Source(450KHz)를 사용한다음 하부에 13.56MHz의
RF Bias를 사용하고 있습니다만, 여기에서 Bias에 대한 원리 및
적용에 대해서 알고싶습니다.

답변 ::

질문은 self bias에 관한 사항입니다.
self bias는 플라즈마를 구성하고 있는 같은 전하량을 갖고 있는 전자와 이온의 질량차이에 의해서 생깁니다.
전자와 이온의 질량차이는 매우 커서 같은 전기장하에서도 전자는 쉽게 가속되어 속도를 높일 수 있는 반면
이온은 상대적으로 매우 낮은 속도를 갖을 수 밖에 없습니다. 따라서 전자는 이온에 비해 인가되는 전기장을
따라서 쉽게 움직이게 됩니다. 이를 전자의 유동도가 이온의 유동도에 비해 매우 크다고 합니다.

만일 부도체 혹은 capacitor로 block되어 있는 substrate에 rf  전기장이 인가되고 이 substrate가
플라즈마와 접하고 있는 경우를 가정합시다. 이 경우를 단순화 하여 단지 capacitor의 한 쪽극 (A)이
플라즈마와 접하고 다른 전극(B)에는 rf power가 인가되었다면 B에 인가되는 power에 따라서 A극에는
180위상차이를 갖는 전위가 만들어지게 될 것 입니다. 이 전위가 +값을 갖으면 전가가 전극의 표면으로
들어오게 될 것이고 -값을 갖게되면 이온이 들어오게 될 것 입니다. 이 구조를 자세히 들여다 보면 capacitor에
의해 회로가 단락되어 있음으로 직류 전류는 흐르지 않음으로 들어오는 전하는 쌓이고 총 전류의 합, 즉 이온전류와
전자전류의 합은 O이 되어야 합니다. 따라서 전자의 유동도가 이온의 유동도에 비해서 매우 크기 때문에
A전극 표면에는 음전하가 상대적으로 많이 쌓이게 되어 표면의 전위는 자연히 본래의 전위에 비해서 낮아지게 됩니다.
이렇게 낮아지는 전위는 전극으로 들어오는 전자의 양과 속도를 곱한 값과 이온의 양과 속도를 곱한 값이 같은 조건을
만족시켜 net current (총 전류의 합)이 O이 될 때까지 진행됩니다. 즉, 전극이 음으로 낮아지면 들어오는 전자의 양이
점차 줄어들게 되며 속도도 떨어지게 되며 상대적으로 양전하의 경우는 속도가 증가하여 무거워서 빠르지 못한
이온을 가속하는 역할을 합니다.
이때 전극의 표면전위가 제 스스로 낮아졌다고 해서 self bias라 합니다.  
전극 표면에는 전자가 갖고온 음전하가 쌓이게 될 것 입니다.  

번호 제목 조회 수
공지 [필독] QnA 글 작성을 위한 권한 안내 [129] 5614
공지 Q&A 검색 길잡이 – 내게 필요한 정보를 더 빠르게 찾는 방법 16912
공지 개인정보 노출 주의 부탁드립니다. 51351
공지 kr 입자 조사에 의한 Cu 스퍼터링 에너지 및 이탈 속도 분포 함수 64224
공지 질문하실 때 실명을 사용하여주세요. [3] 84304
632 ICP 대기압 플라즈마 분석 [1] 432
631 Bais 인가 Cable 위치 관련 문의 [1] 433
630 CF3의 wavelength가 궁금해서 질문드립니다. [1] 435
629 Shield 및 housing은 ground 와 floating 중 어떤게 더 좋은지요 [2] 440
628 Interlock 화면.mag overtemp의 의미 442
627 프리쉬스에 관한 질문입니다. [1] 444
626 ICP Dry Etch 진행시 정전기 발생에 관한 질문입니다. [1] 449
625 analog tuner관련해서 질문드립니다. [1] 456
624 Frequnecy에 따라 플라즈마 영역이 달라질까요? [1] 457
623 활성이온 측정 방법 [1] 460
622 RPC CLEAN 시 THD 발생 [1] 464
621 수중 속 저온 플라즈마 방전 관련 질문 드립니다 [2] file 464
620 RF magnetron sputtering시 플라즈마 off현상 [1] 464
619 접착력을 위한 플라즈마 처리 관련 질문입니다 [1] 466
618 플라즈마 세정 장비 (CCP구조)에서 자재 로딩 수에 따른 플라즈마 효과 및 Discolor [1] file 466
617 라디컬의 재결합 방지 [1] 467
616 RF Power 인가 시 Gas Ramping Flow 이유 [1] 469
615 안녕하세요. Plasma etch rate에 관하여 질문이 있습니다. [1] 474
614 Hollow Cathode glow Discharge 실험 관련해서 여쭤보고싶습니다. [1] file 475
613 잔류시간 Residence Time에 대해 [1] 475

Boards


XE Login