vaccum and plasma princlple

소개

이 자료는 진공에 대한 기본적인 이론을 제시하고 이론을 바탕으로 진공을 만드는 장치 진공 펌프와 진공게이지에 대한 조사를 하였습니다. 그리고 플라즈마에 대한 이론과 이 플라즈마를 이용하는 대표적인 DC와 RF에 대해 조사했습니다.

목차

Part 1
Concept of vacuum
Vacuum pump
Vacuum gauge

Part 2
Concept of plasma
DC glow discharge
RF discharge

본문내용

진공(vacuum)`이란 원래 라틴어로 ’vacua`, 즉, 기체(물질)가 없는 공간의 상태를 의미 합니다. 이런 이상적인 진공 상태에서는 압력이 0이 되고 실제로 이렇게 완전한 진공 상태의 제작은 불가능 합니다. 그래서 1958년 미국 진공 학회에서는 “대기압보다 낮은 압력에서 약 2.5x10^19 molecules/cm3 이하의 분자밀도를 갖는 기체로 채워진 특정 공간”으로 정의했습니다. 즉 넓은 의미로 대기압보다 낮은 기체의 압력 상태를 지칭하게 됩니다.. 그럼 이러한 진공이 왜 필요한 지에 대해 살펴보겠습니다. 실제로 반도체 재료인 실리콘이 10ppm정도의 붕소를 첨가하면 전기 전도도가 약 1,000배 정도 증가합니다. 이처럼 이물질에 의한 오염의 염려가 없는 환경을 진공은 제공하게 됩니다. 그리고 진공에서는 다른 gas 분자에 의한 scattering 없이 이동할 수 있는 거리가 증가하게 됩니다. 그래서 증착 시 우수한 step coverage를 얻을 수 있게 됩니다. 그럼 이제 이런 공간에서 기체는 어떠한 움직임을 하는지 생각해보겠습니다.

플라즈마는 중성입자와 이온 전자들이 모여 있는 quaisi-neutral gas입니다.
플라스마가 어떻게 생성되는지 알아보겠습니다. 차가운 전자는 외부 전기장의 힘에 의해 hot electron이 되고, 그 전자는 중성원자와 충돌하여 중성원자 내에 있는 전자를 떼어냅니다. 이렇게 이온과 전자가 분리되는 과정을 우리는 이온화 과정이라 하며, 이온화 과정을 통해 만들어진 이차 전자는 주위의 다른 중성원자와 충돌하여 계속해서 이온화 과정이 일어납니다. 이런 연속적인 이온화 과정을 통해서 플라스마가 만들어지게 됩니다. 이처럼 충돌은 플라즈마 생성에 중요한 인자입니다. 그럼 이제 collision에 대해 알아보도록 하겠습니다

참고자료

· Materals science of the thin films