CCP CCP/ICP , E/H mode

2004.06.19 16:05

관리자 조회 수:23172 추천:332

전극이 반응기 내외부에 있는 여부로 ICP/CCP 플라즈마를 구별하지 않습니다. 일반적으로 Capacitively coupled plasma 는 전극사이에 형성되는 전기장에 의해 전자 가속이 일어나 에너지를 얻어 이온화에 의해 만들어진 플라즈마를 의미하며 Inductively coupled plasma는 말 그대로 안테나에 흐르는 전류에서 형성된 자기장이 시간에 따라서 변할 때 자기장 주변으로 형성되는 전기장으로부터 전자가 가속 에너지를 얻고 이온화를 통해 만들어진 플라즈마를 의미하는 말로써 이해하여야 합니다. 물론 일반적인 ICP 반응기에서 CCP 현상에 의한 플라즈마 발생이 일어나기도 하며 이를 E mode 플라즈마에서의 ICP 현상에 의해 만들어진 플라즈마를 H mode 플라즈마라 구분하기도 합니다. 약간의 혼돈은 여기서 생길 수 있습니다만 두 현상을 구분해서 이해하는 것이 좋습니다.

잘 알고 계시시겠지만 ICP 의 플라즈마 발생 mechanism 에는 E/H mode 가 있습니다. 이중 E mode는 안테나에 인가되는 전압에 의해서 안테나 면과 수직 방향에 형성되는 전기장에 의해 전자 가속이 일어나고 (에너지를 전달하고) 이로써 플라즈마가 형성되는 과정을 의미하며 H mode는  안테나에 흐르는 시간에 따른 전류 변화에 의해서 공간 내에 형성되는 자기장으로부터 유도되는 전기장으로부터 전자가 에너지를 받아 플라즈마를 발생하는 방식을 의미합니다. 따라서 H mode에서 유도되는 전기장은 theta 방향으로 원주 방향의 성분을 갖게 됩니다. 일반적으로 ICP 플라즈마는 E mode 에 의해서 플라즈마가 발생되고 H mode 로 변환하면서 고 밀도 플라즈마를 발생하게 된다고 알려져 있습니다. 따라서 ICP 플라즈마는 고 밀도 플라즈마를 만들지만 여기에는 E/H mode 성분의 플라즈마가 혼재 되어 있습니다.

ICP에서 안테나와 플라즈마는 유전물질, 일반적으로 quartz에 의해서 격리되어 있는데, 발생되는 플라즈마는 안테나 근처 즉 quartz의 표면에 가속된 이온이 quartz와 충돌하게 되고 quartz에 식각현상이 심하게 나타납니다. 이러한 문제와 E mode 에 의한 플라즈마 fluctuation을 제어하기 위해서 E mode를 감쇄 하려는 노력을 faraday shield(F/S)를 통하여 합니다. 하지만 trade-off가 있는데 F/S를 하게되면 그만큼 입력 에너지 손실이 일어나고 이는 E mode 에 의한 플라즈마 발생 영역이 줄어들게 됨을 의미하여 전반적으로 플라즈마 밀도는 낮아지게 됩니다. 따라서 이를 보정 하기 위해서는 입력전력이 더 커질 수밖에 없게 되겠지요. 또 하나 유의해야할 사항은 F/S의 사용에 의해서 plasma uniformity 가 바뀔 수 있으니 이점 또한 깊이 고려하여야 할 것입니다.
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