페라이트 ICP에서 평면형 안테나를 이용한 플라즈마 제어

Abstract

현재 플라즈마 소스로써 많이 사용하고 있는 유도결합 플라즈마(ICP)의 경우 낮은 결합률에 의해 많은 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 강자성체인 페라이트(ferrite)를 이용하여 측면형 페라이트 ICP 소스를 개발하게 하였다. 페라이트 소스의 경우 안테나와 플라즈마 사이의 유도 결합률을 높여서 기존의 ICP가 가지고 있던 문제점을 많이 해결하였다. 하지만 플라즈마의 생성 부분이 측면에 위치하기 때문에 높은 압력에서 플라즈마 밀도 분포는 가운데가 낮고 측면이 높은 오목한 형태가 된다. 이러한 불균일도를 개선하기 위해 측면형 플라즈마 소스 챔버 윗부분에 평면형의 나선형 보조 안테나를 부착하여 챔버 가운데 부분에서의 플라즈마 생성을 유도하여 균일도를 개선하는 실험을 수행하였다. 실험 결과 보조 안테나 부착 후 전력 공급이 높을 때 플라즈마 밀도의 균일도가 개선되는 결과를 얻게 되었다. 전력 공급이 낮을 때는 안테나에서 소비하는 전력양이 적어 플라즈마와 안테나의 결합이 잘 일어나지 않아 전체적으로 플라즈마 발생 효율이 떨어지는 결과가 나타났다. 전력 공급이 높아지면 전체적인 플라즈마 양이 증가하면서도 전자온도가 높이지는 현상으로 미루어 보조 안테나가 부착되지 않았을 때 보다 더 효율적으로 플라즈마가 발생되는 것으로 사료된다.; A side type ferrite inductively coupled plasma(ICP) with high efficiency and low voltage suitable for next generation processing was recently developed. In this ICP, the plasma density at the edge of the chamber is higher than center of the chamber because the plasma generation is localized at the edge of the chamber. To control plasma uniformity in various environments, an additional planar antenna was installed on the top of the chamber to increase the center density and to analyze the effect of the additional antenna.