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반도체

[반도체 공정] ICP(Inductively Coupled Plasma) 유도결합플라즈마란?

by dublin2 2020. 3. 8.
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*ICP(Inductively Coupled Plasma)


ICP 방법은 Plasma가 형성되는 챔버를 코일로 둘러싸고 RF 전력을 인가하는 것입니다.여기서 먼저 전자기유도에 대해 알아야 이해가 쉽습니다.

코일과 자석이 있다고 생각해봅시다. 코일 안에 자석을 집어 넣는 그 순간에만 코일에는 전류가 흐릅니다. , 반대로 코일 안에 있던 자석을 밖으로 빼는 그 순간에만 코일에 전류가 흐릅니다. 왜 그런 것일까요?

 


자연은 변화를 싫어합니다유지하려고 하죠. 위 그림처럼 원래 코일을 통과하는 자속선은 가운데에 있는 선 하나일 것입니다. 하지만 자석이 코일 안으로 들어간다면 오른쪽 그림처럼 코일 안에는 5개의 자속선이 모두 들어가게 되는 것이죠. 이때 코일에서는 이와 반대방향으로 자속선이 4개가 나옵니다. 이는 원래 코일 안에는 1개의 자속선만이 들어오고 있었는데, 갑자기 자석이 코일 안으로 들어오면서 자속선이 5개로 증가했기 때문이죠. 그래서 코일에서는 이와 반대방향으로 4개의 자속선을 내뿜으며 상쇄시키려고 하는 것입니다. 즉 코일에 전류가 흐르게 되는 것이죠. 여기서 착각하시면 안 되는 것은, 자석이 코일 안으로 들어올 때 그 순간에만 전류가 흐르고 조금 지나면 다시 전류가 흐르지 않습니다. 그 '순간'에만 흐른다는 것을 알고 계세요!





그렇다면 ICP로 넘어가서 정리하자면,


코일에 전류가 흐른다 -> 코일 주위에 자기장이 형성된다 -> 챔버 안에는 코일에 형성된 자기장의 반대 방향으로 자기장이 생성된다 -> 챔버안에는 코일의 전류와 반대로 전류가 흐른다 -> 이로인해 전자는 원을 그리며 돌면서 gas와 충돌하여 Plasam가 형성된다.


 =>위에서 '순간'에만 흐르기 때문에 RF 전력을 인가해 주어야 합니다. 만약 DC라면 '순간'에만 챔버 안의 전자들이 원운동을 하고 조금 뒤에는 원운동을 하지 않겠죠? 하지만 RF는 전류의 방향이 왔다 갔다 하니, 챔버 안의 전자도 계속 방향이 바뀌면서 원운동을 하는 것입니다.




*ICP의 장점

ICP의 장점은 High DensityPlasma를 만들 수 있습니다. 그 이유는 RF 코일에 의해 챔버 안에서 원운동하는 전자는 챔버 벽과 부딪힐 일이 적고 그 결과 중성 gas들과의 충돌이 증가하게 되는 것이죠. 따라서 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있습니다.




혹시라도 제가 착각하고 있거나 실수한 부분이 있다면 주저없이 댓글을 통해 지적해 주시기 바랍니다. 감사합니다.

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