조금 더 개념적으로 접근하는 것이 좋을 듯 합니다. 현재 질문자가 다루는 기술은 플라즈마 상태를 이용하는 제반 기술의 일환으로 이는 '플라즈마 응용기술'이라고 합니다. 대부분의 플라즈마 응용 기술을 플라즈마 상태 속에서 만들어지는 화학 및 물리인자와 광학 인자를 활용하게 됩니다. 여기서 제가 플라즈마를 상태로 표현했고, 이는 통상적으로 알려져 있는 고체-액체-기체-플라즈마의 제4의 물질 상태를 의미합니다. 플라즈마가 만들어 졌다는 말은 플라즈마 상태가 형성되었다는 말인데, 이 상태가 만들어지기 위해서는 (이를 방전한다고도 하거나, 플라즈마를 띄운다라고도 하는데, 중요한 것은) 기체 상태를 거쳐서 가속된 전가들이 기체 내의 입자 (중성입자, 주입 가스 입자)와의 충돌로 부터 이온화 (입자의 전자들이 떨어지는 현상) 반응으로 부터 계속 전자들과 이온들이 만들어지고, 이들이 벽으로나 공간 내에서 재결합되면서 전하들의 밀도가 일정하게 유지될 때 우리는 플라즈마라고 합니다. 헌데, 여기서 전자들은 이온화 충돌반응 외에도 다양한 반응을 하게 됩니다. 특히 공정에 쓰이는 가스와의 충돌에서는 해리-여기 반응들이 오히려 빈번하게 일어나며, 이들 반응은 라디컬이나 빛의 방출의 근원이 되므로, 우리가 플라즈마를 발생시켰다고 하면 빛이 보이게 되는데, 엄밀히 말해서는 플라즈마는 하전 입자의 덩어리이므로, 빛이 방출되는 곳에서는 전자 충돌이 빈번해서 이온화도 많이 되어 있을 것으로 판단하는 것으로, 빛이 방출되지 않는 지역에도 플라즈마는 존재하게 됩니다. 특히 reactor  벽 근처에서 그렇습니다.

이렇게 플라즈마 상태에는 화학종들과 이온 및 전자 그리고 빛 들로 다양한 입자들이 만들어져 있다고 생각하는 것이 편리합니다. 이 다음에는 이를 어떻게 효과적으로 이용하겠는가 하는 문제가 '플라즈마을 응용하는 분들이 고민하는 문제'입니다. 만일 이들을 하나씩 분리해서 쓰고자 한다면 전자빕 가속기, 이온빔 가속기, UV 램프. 등등... 장치는 매우 복잡해 질 수 밖에 없을 텐데, 이를 하나의 반응기 속에서 만들 수가 있으니, 그 활용도는 어떻게 쓰는가의 '즐거운 고민'이 될 수 있습니다.

하지만 그리 즐겁지가 않지요. 과유불급이라 해서, 많아서도 걱정이고, 모자라도 걱정인 것 처럼, 화학종의 역할이 조금 더 강했으면 하는데, 이를 키우기 위해서는 플라즈마 전자를 건드려야 합니다. 즉, 서로 물려서 변하니 독립적으로 변동을 제어하기에는 경험과 분석이 필요한데, 중요한 것은 자신이 개념을 잘 세우는 것이 좋습니다. 절대적인 값은 존재하지 않을 것이기 때문에 제어 인자를 서로 보완해서 사용해야 조절이 된다는 말이 됩니다.

여기서 사용하시는 리모트 플라즈마도 그 제어 방법에 일환이 됩니다. 대부분 리모트 플라즈마를 사용할 때, 개념은 시료에 이온 등의 물리적 데미지를 줄이고자 하는 목적이 큽니다. 따라서 플라즈마 상태에서 하전 입자들이 적게 도달시키는 것이 좋은 공정에서 많이 쓰게 됩니다.  주로 세정이 되겠지요.  공정을 다 끝낸 후라, 적절히 씻어내게 되니, 표면이 긁혀 지는 것은 원치 않을 것입니다. 우리가 비누를 써서 손에 묻은 기름을 씻어 내듯이 (물론 타올등을 써서 세게 문질러도 될 것입니다만) 이렇게 화학반응을 쓰려는 공정이 있다면, 화학 공정 (비누 입자)를 만들어서 반응로에 주입시켜도 좋을 것입니다. 당연히 반응로 기준이 아니라, 처리 시편과의 위치가 되겠습니다. 따라서 remote plasma source 에서는 가능하면 많은 라디컬 (활성종)을 만들려고 하며, 반응로와 거리를 두어서 전하들이 시료에 덜 도착하게 하고자 할 것입니다.

여기서 문제는 라디컬을 많이 만들기 위해서 우리가 할 일은 저온의 전자들을 많이 만들어 내어 충돌을 시켜야 합니다. 여기서 상호 보완적인 문제가 있습니다. 라디컬을 만드는 전자의 에너지는 그리 크지 않아도 되나, 전자 수를 늘리기 위해서 필요한 전자 이온화에 필요한 전자의 에너지는 커야 합니다. 해서 만들어진 전자들과 입자 간의 충돌을 효율적으로 제어하는 것이 remote plasma source 의 핵심 기술이 됩니다.

아울러 플라즈마 밀도가 높아지기 위헤서 전자의 온도를 높여 놓으면 플라즈마 전위와 벽면의 전위, 즉 쉬스 전위가 점점 커지게 됩니다. 아시다시피 쉬스 전위가 커지면 플라즈마의 이온이 그 에너지를 얻으면서 벽과 충돌하게 됩니다. 아울러 벽으로 빠져나가는 플라즈마 전류 또한 커지게 됩니다. 이들은 모두 벽에 damage 주게 되고 remote  plasma source  내 벽 특히 리모트 플라즈마가 빠져 나가는 지점에서 (와류 형성으로 인해) 더욱 크게 벽면에 damage 를 주게 되어서 불순물원이거나, 리모트 플라즈마 소스의 수명을 결정짓은 요인이 되곤 합니다.

remote  source 소스에서 플라즈마 전하들이 줄여져서 시료 표면에 도착해야 함에도, 플라즈마 전하들이 만들어 내는 쉬스에서의 이온 가속 및 전류(전하흐름)으로 만들어 지는 표면 변형 문제를 줄여서 화학적 세정 만을 쓰려는 의도에서 이와 같은 장치 구조로 플라즈마 응용을 하게 되는 이유를 알 수가 있습니다. 따라서 공정 장비에는 remote plasma가 많이 도달하지 않아 공정 장치의 벽면에서는 비교적  damage가 적겠습니다.  

본 게시판에 플라즈마 발생, 쉬스 형성, 및 벽면 과 시료 demamage 원인 해석과 관련된 설명이 여럿 있으니 같이 참고하시면 좋을 것 입니다. 도움이 되었기를 바랍니다.   

플라즈마-대면재료의 반응으로 부터 damage가 형성되는 메카니즘의 원인으로 플라즈마 전류, 특히 크게 흐르는 전자 전류에 의해서 가열이 되면서 재료 표면 가열에 의해서 재료의 기계적 물성의 변화로 부터 기인하는 damage, 플라즈마 이온이 쉬스 전압으로 가속되면서 물리적인 sputtering 결과로 만들어 지는 damage, 또한 플라즈마 입자가 재료 표면에 주입되고 누적되면서 재료 표면의 구조적 변형과 재료 내부에 축적되는 입자들이 재료의 미세 구조를 변형에서 기인하는 damage 등이 있을 수 있겠습니다. 따라서 고밀도의 플라즈마 만들어지게 되면 이와 접하는 재료 면에서는 damage가 커지는 것은 당연합니다. 또한 플라즈마를 구속하는 재료가 변하게 되면 플라즈마 경계 조건이 변하게 되므로 플라즈마 자체도 따라서 변하게 됩니다. 이를 drift라고도 할 수 있겠습니다.

재료가 damage를 입더라도 플라즈마 소스의 특성이 소스의 목적에 부응하는 정도, 즉 허용범위 내에서 운전이 될 수 있도록 설계와 운전을 하는 것이고, 재료를 선택해서 그 허용 범위 내에서 운전이 되도록 기구 설계하여야 하겠습니다. 아마도 회사에서는 이에 대한 자료를 충분히 갖고 있을 것이라 예상하며, 이 자료를 많이 갖고 있을 수록 그 회사의 제품은 이용자의 신로를 얻을 수가 있겠습니다. 재료+플라즈마 조건, 데이터를 많이 확보하시기 바랍니다.