안녕하세요. 반도체 장비 업체에 근무중인 엔지니어입니다. PE-CVD 장비를 주로 다루고 있는데 잘 풀리지 않는 문제가 있어 도움을 구하고자 합니다.

RF Plasma를 이용해 wafer위에 막을 증착하고 있습니다. 전극은 평판형 전극이고, 챔버 내부는 진공입니다.
평판형 전극의 그라운드 전극부분(하부전극)은 유전체로 둘러싸여 있습니다. wafer는 이 그라운드 전극 위에 위치됩니다.

이때, 전극을 둘러싼 유전체의 두께가 두꺼워지면서 전극간 거리 또한 증가하였습니다. 하지만 전극과 전극 사이의 플라즈마 발생 공간의 부피는 변하지 않도록 하부 전극을 맞추었습니다. 따라서, 자연히 전극간 거리는 좀더 늘어나게 되었습니다.

이런 조건으로 test한 결과, 기존 대비 uniformity 및 막의 평탄화, 증착 두께 등이 안좋아졌습니다.

그 이유를 나름대로 추론해보니.....

1. 전극간 거리 증가로 인해 플라즈마 밀도 및 분포가 달라져 증착막의 특성이 달라졌을 경우
2. 그라운드 전극 위 부분의 유전체의 두께가 두꺼워져 플라즈마에 어떤 영향이 미쳤을 경우
3. 초기 방전 전압의 증가
4. 플라즈마 내 온도 감소
5. 이온이 받는 에너지가 작아져 wafer에 미치는 이온포격효과의 감소

이런 복합적인 이유로 막의 특성이 달라졌을 거라 추론하였으나, 정확한 근거는 찾을 수가 없습니다.

질문드리면...
1. 전극간 거리는 늘어났지만 플라즈마가 발생되는 부분의 부피는 기존과 동일하므로, 플라즈마의 용적이 늘어난것이 아니라, 유전체 두께가 두꺼워지고, 전극간 거리가 증가되어 플라즈마에 주입되는 전력량이 작아졌다고 생각하는것이 맞나요?

2. 전극간 거리 증가로 인해 증착 막에 미치는 영향에는 어떤것들이 있을지요?
3. 전극을 둘러싼 유전체의 두께가 플라즈마에 미치는 영향은 어떤것이 있는지요? (유전체는 세라믹 소재입니다.)
4. 위 추론에 대한 근거 자료(논문, 인터넷싸이트 등) 또는 수치화 할 수 공식이 있을지요?
5. 다른 어떤 영향이 있을 수 있을지요?


추상적으로만 생각할 뿐, 자세히는 잘 몰라 도움 요청 드립니다. 소중한 답변 부탁드려요...
감사합니다.