CCP 입력전력에 따른 플라즈마 밀도 변화 (ICP/CCP)

2004.06.21 15:50

관리자 조회 수:22077 추천:387

질문 ::

있읍니다.우선 지난번 답장을 주신것에 감사를 드립니다.
전에 plasma cleanning에 대해 문의를 드렸는데,하나더 궁금한것이 있어 글을 올립니다.
evaporation증착을 하고 있으며,plasma를 챔버내부의 cleanning개념으로 사용하고 있는데,챔버의 형태는 벨자형식이며,내부에 shield는 없읍니다.증발된 은(ag)은 증착하고자하는 타킷과 벨자전체에 증착이 됩니다.대충 이런 구조이구요....
설비 plasma전원부에 전류계와 전압계가 부착되어있는데,plasma의 밀도를 올리기위해 슬라이닥스를 올릴경우,일반적으로 유입되는 가스(질소)가 일정할경우 전압과 전류레벨이 동시에 올라가거나 내려와야하는데,저희가 사용하는 설비는 어느시점에서부터는 전압은 올라가지 않고 전류만 올라갑니다.
왜이런 현상이 발생하며,이로인해 발생할수있는 부작용은 없는지요?
혹시 벨자벽에 증착되어진 은이 과도한 전류로 인해 본래의 cleanning기능보다 sputtering기능으로 되어 본래의 의도에서 벗어날수 있는지요?
짧은 지식으로 인해 설명을 나름대로 드렸는데,이해를 하실지가 궁금합니다.좋은 답변 부탁드립니다.

답변 ::

반응기의 형태가 용량성 결합 방식 ( capacitively coupled plasma: CCP) 혹은 유도 결합형 방식 ( Inductively coupled
plasma : ICP) 인가 궁금합니다.

입력 전력 (= 전위 x 전압)이 인가될 때 전력의 두가지 성분이 서로 다른 역할을 하게 되는데, 일단 입력 전력이
증가하면 전류와 전압 모두 증가하게 됩니다. CCP에서는 플라즈마 밀도가 증가하게 되면
플라즈마가 갖는 전도성이 증가하게 되고 이런 경우 당연히 전극에 인가되는 전위는 변하지 않게 되나 (플라즈마가
갖는 저항성분의 크기가 감소함으로 큰 전위가 인가되기 힘드는 이치입니다. ) 하지만  전류의 크기는
점차 커지면서  입력 전력이 소모됩니다. 혹은 ICP의 경우라면 플라즈마 발생 현상이 정전기장에 의한 에너지 전달효율이
높은 영역 (E mode), 즉 낮은 플라즈마 밀도를 갖는 영역, 에서 유도 전기장에 의한 에너지 전달 효율이 높아지는 영역
( H mode), 즉 높은 플라즈마 밀도를 갖는 영역으로 전이됨을 의미합니다. 전자의 경우는 안테나의 전위가 역할을 하고
후자의 경우는 안테나에 흐르는 전류가 주된 역할을 하게 됩니다. 이때에도 입력전력이 증가하면서 플라즈마 밀도가
높아지면서 E 에서 H mode로 전이하게 되고 안테나의 전위는 크게 변하지 않고 전류의 크기가 증가합니다.

따라서 CCP/ ICP 모두 입력 전력이 플라즈마를 효율적으로 만들고 있다면 전력이 증가함에 따라서 플라즈마 밀도는
높아지고 전위의 크기는 큰 변화가 없는 반면 전류의 크기는 점점 커지게 되는 것입니다.

또한 은으로 Bell Jar의 내부가 코팅되게 된다면 도체가 bell jar의 표면에 코팅되게 됨으로 인해서 플라즈마가 손실되는
면적이 넓어지게 되는 것을 의미하여 이때 플라즈마 밀도가 높아지면 더욱 반응기 밖으로 흐르는 플라즈마 전류의
크기가 커질 수 있습니다. 이는 sputtering과는 무관한 현상으로 보입니다.

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