CCP CCP에서 전자밀도증가 -> 임피던스 감소 과정 질문있습니다. [Breakdown과 impedance]
2018.04.05 20:01
안녕하세요. CVD쪽에서 일하고 있는 신입사원입니다.
너무 궁금한게 있는데 CCP에서 파워가 증가 -> 전극의 전압증가 ->챔버내 전기장 증가 -> 챔버내 전자 가속
-> 전자밀도증가(2차전자 생성하므로) -> 플라즈마밀도 증가(전자뿐만아니라 이온, 라디컬 등등 생성되므로 )
-> 임피던스 감소
여기서 플라즈마밀도 증가시 왜 임피던스가 감소되는지 모르겠습니다.
그냥 단순하게 플라즈마 밀도 증가하면 전류가 잘통해서 임피던스가 감소한다고 생각해왔는데 다시생각하니 플라즈마 내부는
플라즈마밀도 증가시 전류가 더 잘흐른다고 보기보다는
플라즈마밀도 증가시 분극이 더 잘되므로 임피던스가 낮아진다 고 봤는데
저희 선배님이 그건 아니라고 하셨거든요. 아무리생각해봐도 이부분의 메카니즘이 어떻게 되는지 모르겠습니다.
댓글 3
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김곤호
2018.04.06 11:12
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세톨
2018.04.09 23:02
2차전자란 양이온이 음극으로 가속되면서 충돌에 의해 발생하는 전자로 보면되는군요! 아 그럼 플라즈마 밀도가 높아졌을때 왜 임피던스가 줄어드는지도 알 수 있을까요..? 이부분은 어떻게 접근해야하는지..
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김곤호
2018.04.10 16:17
수식으로도 증명이 됩니다만, 개념적으로 생각해 보면 임피던스가 준다는 의미는 전도도가 커진다는 의미이고, 플라즈마 밀도가 높아지면 당연히 전도도는 증가하게 될 것입니다. 따라서 임피던스는 주는 경향을 보이겠지요. 하지만 플라즈마 밀도는 무한정 증가할 수 없으므로 임피던스 감소도 어떤 값에 수렴하게 될 것입니다. 플라즈마는 전도성은 가지고 polaization 성질도 갖는 dielectric material 로 가정해서 보아도 됩니다.
위의 해석이 메카니즘이며 선배님 권고가 맞습니다. (메카니즘에서 2차 전자는 일반적으로 플라즈마 이온에 의해서 혹은 가속 전자에 의해서 혹은 빛의 조사에서 전극 표면에서 방출되는 전자들을 2차전자라 합니다. 플라즈마내의 전자와 구분하는 말로, 플라즈마가 공간 상에서 생성되면 그것은 플라즈마 내의 전자이지 2차 전자의 개념을 넣지 않습니다. 방전에서 2차전자의 역할이 중요한 이유는 플라즈마 전극, 특히 음 전압이 걸린 전극 표면에서 입사 이온에 의해서 발생하며 이들은 전극의 전위에 의해서 플라즈마 쪽 (즉 반응기 내)으로 가속을 받아 (가속은 에너지를 얻었다는 말입니다) 중성입자들 (주입가스)과 충돌 하면서 이온화/해리/여기/ 등의 충돌 반응을 하여, 플라즈마 생성에 기여하는 인자이므로, 중요하게 봅니다. 이차전자는 물질과 주입 이온의 질량에 따라서 다른 값을 갖습니다. (이러한 설명은 본 게시판을 읽어 보면 자료가 충분히 있습니다)
다만 플라즈마 발생이란 생성되는 양과 소멸되는 양의 균형이 맞은 상태를 의미하는, 균형이 이뤄졌음을 의미함을 고려하면 현상을 관찰하는 것이 좋습니다. 또한 플라즈마에는 양전하의 이온과 음전하의 전자 및 대부분의 중성입자 (라디컬 포함) 등의 3가지 인자로 구성되어 있습니다. 전하 크기는 같으나 양/음으로 전기장에 반대 쪽의 힘을 받습니다. 중요한 것은 이들의 질량 차이기 매우 커서, 전자의 거동은 이온에 비해서 매우 신속하니, 이를 유동도(mobility)라 하고 전자의 유동도는 이온의 유동도에 비해서 매우 큽니다. 이들 운동을 염두에 두는데, 플라즈마는 전기적으로 중성, 즉 이온과 전자밀도가 거의 유사한 크기를 갖으려는 성질의 물질 상태임을 늘 고려하면서 플라즈마 바라 보는 것이 좋습니다.