질문 ::

이온과 라디칼의 농도에 관한 질문인데여, 다시 말씀드려서 이온화율과 해리율에 관한 질문입니다.
제가 알기로는 고압(수 Torr) 플라즈마에서의 경우 이온보다 라디칼이 많고(평균 자유행로가 짧아서) 저압 플라즈마(고농도 플라즈마)에서는 라디칼보다 이온이 더 많다고 알고 있는데 이것이 맞는지가 궁금합니다.
일반적으로 고농도 플라즈마에서 이온화율이 0.1%정도라고 하는데 해리율은 얼마나 되는지가 궁금합니다.
고밀도 플라즈마가 해리율이 너무 높아서  여러가지 문제점(Flourocarbon계열의 gas를 사용할때, 특히 C/F 비가 높은 기체를 사용할때 높은 해리율로 인한 폴리머 형성때문에 etch rate이 떨어지는 문제점)을 나타낸다고 하는데 도대체 얼마나 높다는 것인가가 궁금합니다.
해리율과 이온화율의 상대적 비에 영향을 미치는 요인이 압력말고도 다른것이 있는지도 궁금합니다.
그럼 수고하십시오..
ps. 교수님께서 알고 계시는 고등기술연구원의 "송호영"이라는분과 저는 아마도 동명이인인것 같습니다. 저는 인하대학교에서 대학원을 다니고 있는 학생입니다

답변 ::


네 동명이인 이지만, 플라즈마는 맞는군요.
http://www.kinema.com에 가시면  C4F8 에 대해서 계산한 결과가 나와있읍니다. 그 한컷을 첨부합니다.

저도 최근 질화물과 산화물의 증착시 해리도에 관심이 생겨서 조금 기초적인 실험을 하고 있읍니다. UHV (3.9E-10 Torr)에서 하는 실험인데, RF ICP radical gun을 이용하여 여러 조건에 따른 질소, 산소, 수소등의 해리도 측정입니다. 라디칼 건은 내부 압력을 대강 수mTorr - 수십mTorr 정도로 동작되게 하고, 챔버는 5E-5 Torr 이내 입니다. QMS를 사용하여 N/N2 의 비를 측정하고, radical gun내부를 볼수 있는 viewport 를 통해서 건의 뒷편에서 OES로 해리도를 간접 측정합니다. 전에 ICP에서 바로 측정한 결과에 따르면 Ar + N2 에서 N2의 비율이 조금만 높아져도 해리도가 급감하는 것을 측정한 적이 있읍니다. 즉, 재결합이 많고, 높은 전자온도를 요구하는 반응이라는 뜻이겠지요.

여기에는 첨가가스의 역할이 아주 중요한 듯 보입니다. 최근에 PFC abatement 때문에 다시 해리도가 많은 관심이 되고 있기도 하지요. 대개는 전자 에너지 분포의 high energy tail쪽의 portion이 많아져야 한다는 점이 포인트인 것 같읍니다. 즉, 낮은 압력, 높은 전력, 낮은 wall recombination (SUS/anodized Al, Teflon ), 긴 residence time 등이 변수가 될 것입니다.