질문 ::

안녕하세요.
저는 삼성반도체에서 pecvd 설비를 다루고 있는 사람입니다.
항상 플즈마라는 놈을 다루면서도 아직까지 의문점이 많이 있습니다.
그런데 최근에 rf와 관련된 불량이 발생하여 그 차이점이 무엇인가 조사를 하다가 플라즈마가 발생하는 전극의 숫자가 차이 난다는 것을 알 수 있었습니다.
저희가 사용하는 rf는 13.56mhz를 사용하는데 main rf가 설비 쪽으로 인가되면 설비의 내부(reactor chamber) 에서 8개의 head shower ( 반응로에서 방전을 하기 위한 전극) 로 나누어 집니다.
이때 각 head shower 별로 인가되는 플라즈마의 힘(?) 은 어떻게 되는지가 궁금합니다.
이 질문을 드리게 된 것은 head shower가 8개인 설비와 6개인 설비간의 유의차가 있어 그 원인이 혹 플라즈마의 분배에 있어 힘의 차이가 있지 않나 해서 말입니다.
위 내용에 대하여 조언을 주시면 대단히 감사하겠습니다.
메일로 알려 주시면 더욱 감사하구요...

답변 ::

구체적인 답변을 드리기에는 실제 장비를 보고나서야 가능할 것 같습니다.
여기서는 개괄적으로 말씀드리겠습니다.
지금 반응기는 두개의 전극을 기본으로 하는 다이오드 타입의 rf 플라즈마
반응기입니다. 한쪽 전극이 6개로 나누어져 있거나 8개로 나누어져
있습니다.
일단 전극사이에서 형성되는 플라즈마는 플라즈마 전류의 형태로 전극을 통하여 흐르게 되고 두 전극에 인가되는 전압과 함께
외부에서 인가되는 전력을 사용하게 됩니다. P= I*V입니다.
일반적으로 전극에 인가된 전위가 같고 운전 압력/개스가 같으면
전극의 크기에 관계없이 유사한 플라즈마가 형성되게 됩니다.
하지만 발생 면적이 넓어지면서 전극으로 흐르는 전류의 크기가 커지게
될때 인가되는 전력이 이 부하를 감당하기 힘들어질 수도 있습니다.
이런조건이 되면 자연히 전극사이에서 형성되는 플라즈마의 특성은
변할 수 밖에 없겠지요. 이경우가 아니라면 비교적 유사한 플라즈마가
형성된다고 볼 수 있습니다. 만일 6쪽 전극을 사용하였을 경우와
8쪽 전극을 사용하였을 경우 전극에 걸리는 전압을 측정하여 전압이
바뀌었다면 위와 같은 일이 일어났다고 생각할 수 있습니다. 혹은
흐르는 전류의 크기를 측정했을때 6쪽에 비해서 8쪽의 경우가
선형적으로 증가하지 않았다해도 유사한 이유에서 비롯된 형상일 수
있습니다. 단, 전극의 면적이 좁아지면서 쉬스의 크기는 길어지고
쉬스의 길이가 길어지게 되면 전하가 에너지를 받는 길이가 길어지게
됩니다. 이 같은 경우에 두 전극간의 거리가 너무 좁다면 이 쉬스에
영향을 미칠 수 있으며 이렇게 되면 플라즈마 발생에 영향을 끼칠 수가
있습니다. 따라서 간격도 고려해야할 중요한 인자가 됩니다.
도움이 되었으면 합니다.