Plasmas

Plasmas (플라즈마)

 

플라즈마는

1) free charged particles (자유로운 대전 입자) 들로 구성하고 있다.
2) electrically neutral (전기적 중성)이다. 

 

여기서는 weakly ionized plasma discharges (약하게 이온화된 플라즈마 방전) 를 다룬다. 특징은

1) electrically driven (전기적으로 작동된다)

2) charged particle (대전 입자) 과 neutral gas molecule (중성 기체 분자) 간의 충돌은 중요하다

3) surface loss (표면의 상실) 가 일어나는 경계가 중요하다.

4) ionization of neutrals (중성 분자의 이온화) 이 plasma (플라즈마) 의 steady state (정상 상태) 를 유지한다.

5) electron (전자) 들은 ion (이온) 들과 thermal equilibrium (열평형) 에 있지 않다.

 

플라즈마의 특성은

 

low-pressure capacitive RF discharge (낮은 압력 RF 방전) 속에 있는 다양한 종들의 Density (밀도) 와 energy (에너지)

전자의 온도 (Te) >> 이온의 온도 (Ti) 이기 때문에 기체 분자를 dissociate (분리/분열) 시키는 것은 electron (전자) 이다.

기체 분자가 dissociation 되면서 free radicals (자유 라디칼), etchant atoms (식각 원자), deposition precursor (증착 전구체) 가 생성된다.

Electron (전자) 이 기체 분자를 이온화 시키고 이온화를 통해서 생성된 양이온들이 substrate를 bombard (포격, 충돌?) 한다. 이 energetic ion bombardment (강한 이온 포격?) 가 표면의 화학 반응을 증가시킬 수 있다.

 

 

예를 들기 위해서 가져온 Maxwell–Boltzmann distribution 그래프

전자의 온도 (Te)는 일반적으로 기체 분자들의 dissociation (분리; ε_diss) 이나 ionization (이온화; ε_iz) 시키는 에너지에 비해서 낮다. 그럼에도 불구하고 dissociation 이나 ionization 반응이 일어나는 이유는 electron (전자) 이 에너지 분포 (energy distribution) 를 가지고 있기 때문이다. 

위의 그림처럼 전자들 중 ε_diss 이상의 에너지를 갖고 있는 전자들 (파란색 화살표)은 기체 분자들을 dissociation 시킬 수 있고, ε_iz 이상의 에너지를 갖고 있는 전자들 (빨간색 화살표)은 기체 분자들을 ionization 시킬 수 있다.

이렇듯 그래프상 끝 꼬리쪽에 분포한 high energy (강한 에너지)를 가지고 있는 전자들의 의해서 dissociation과 ionization이 일어난다.