Others 진공장치 챔버내 산소 또는 수분 제거 방법에 대해
2020.07.18 20:56
안녕하세요.
저는 CVD로 탄소화합물을 합성하는 일을 하고 있습니다만, 진공장치, 플라즈마에 대해서는 전공분야가 아니다 보니 원천기술이 많이 부족합니다.
알곤 분위기의 CVD장비로 수소와 탄소 등의 가스를 사용하여 탄소화합물을 만들때 챔버 내부의 오염이 공정에 영향을 주는 것으로 파악되고 있는데, 추정하기를 챔버 내부의 산소 또는 수분의 영향으로 짐작하고 있습니다.
1. 챔버의 진공도를 어느 정도 낮추어야 산소나 수분의 영향을 거의 없도록 할 수 있을까요? 물론 UHV까지 낮추면 좋겠지만, 통상 10 -6승에서 10 -3승까지 운용하고 있는데, 이 정도의 진공도에서 산소나 수분의 영향이 어떤지 모르겠습니다.
2. 완전한 고진공(UHV)로 내리는 것 말고 산소나 수분을 효율적으로 제거하는 방법이 있는지요?
3. 챔버 내벽에 산소나 수분이 붙어 있다고 해도, 챔버 내부로 떨어져 공간에 있지 않다면(물론 내벽에서 떨어지면 공간에 있겠지만, 진공을 계속 뽑는중이라 제거가 되지 않는지?) 챔버 내부의 샘플에 영향을 줄지 아니면 외부로 배출되는 확률이 높은지 알 수 있을까요?
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진공 문제입니다. 벽면에 붙어 있는 입자들을 관리하려면 물리적결합을 하거나 화학적결합을 한 경우로서, physorption/chemisorption 의 주제어로 검색해서 '반드시' 공부하셔야 합니다. 물리적 결합력이 화학적 결합력 보다 낮아, 진공 펌프를 오래 틀어 놓으면 대부분 떨어져 나갑니다만 시간이 많이 걸리는 문제가 있습니다. 그렇다 하더라도 화학적 결합을 한 입자들은 잘 떨어지지 않습니다. 화학적 결합력은 표면입자와의 결합이므로 열을 가하면, 즉 chamber 벽면에 열선을 감아서 온도를 올려주면, 화학적 결합물도 떨어집니다.
만일 플라즈마를 잠깐이라도 컬 수 있는 구조라면 (혹시 장치 세정 등의 이슈가 심각하면 수분 관리와 함께 플라즈마 소스내재화를 권장할 만합니다만?), 알곤플라즈마를 이용하면 보다 빠른 시간에 수분을 제거할 수 있겠습니다. 하지만 수분을 완벽하게 제거하기는 결코 쉽지 않습니다만 일정 수준을 유지하는 방법이 될 수 있습니다.
아울러 이미 적용하시겠지만, 진공파기 전에 퍼지(purge) 가스로 불활성가스를 주입하고 장비를 여는 것이 좋습니다.
마지막 질문은 벽면에서 수분 입자가 탈착한 경우 배기되는 가 문제인데, 진공도가 일부 존재하는 공간이라면 탈착된 입자는 반응기 내부 및 샘플 표면으로 쉽게 확산된다고 가정하는 것이 좋습니다. 진공도에 따라서 확산 범위는 넓어지기 때문입니다.
따라서 수분 관리는 장비 상태 관리의 최전선의 문제로서, 수분 관리를 잘 하면 공정 안정성과 균일도 및 수율을 높일 수 있다는 의미가 되겠습니다.