일반기술

전자싸이크로트론 공명 플라즈마에서의 활성이온 및 활성분자(또는활성원자) 생성율 제어방법

[구성]본 발명은 플라즈마 발생시 생성되는 활성이온 및 활성분자(혹은 활성원자)의 생성율을 달리할 수 있는 방법으로서, 가스펄스 전자 싸이크로트론 공명 플라즈마의 과도적 특성을 조사하여 서로 다른 플라즈마 종들의 과도적 광방출(transient optical emission) 모습으로부터 일정한 시간폭을 갖는 두 세 가지 다른 시간영역을 도입하는 것을 포함한다. 또한 가스펄스 도입시, 의무주기의 변화에 따라서도 활성이온 및 활성분자(혹은 활성원자)의 생성율을 달리할 수 있는데, 이는 가스펄스 플라즈마의 과도적 특성과 밀접한 관련이 있다. 즉, 가스 펄스 도입시간 영역에서는 비교적 낮은 전자 온도(1.2 eV)가 관측되고, 가스펄스 도입중단 후 약 0.65초 후의 시간영역에서는 비교적 높은 전자온도(2.5 eV)가 관측되는데, 이는 플라즈마와 중성분자간의 재결합 충돌이 영향을 주므로써 나타나는 현상이다. 따라서 활성이온 및 활성분자(혹은 활성원자)의 생성율을 달리할 수 있는 적절한 시간영역 및 의무주기를 선택함으로서 플라즈마 관련 반도체 제조공정을 비롯한 산화물 및 질소화합물 등의 결정성장분야에서 유용하게 사용될 수 있다.본 발명은 가스 펄스 전자 싸이크로트론 공명 플라즈마에서, 시간에 따라 변화되는 과도적 특성을 가지는 플라즈마 변수를 이용하여 활성이온 및 활성분자(또는 활성 원자)의 생성율을 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 펄스 전자싸이크로트론 공명 플라즈마에서의 활성이온 및 활성분자(또는 활성원자) 생성율 제어 방법을 제공한다.상기 시간의 시간영역을 구분하기 위하여, 반도체공정 등에서 사용되는 플라즈마 장치의 밸브 또는 셔터를 이용하여 가스펄스 플라즈마의 특성이 달라지도록 할 수 있다. 플라즈마 변수로는 전자 및 이온의 온도나 밀도, 플라즈마의 공간분포등 여러 가지가 있을 수 있는데, 본 발명은 시간에 따라 변화되는 과도적 특성을 가지는 플라즈마 변수를 이용하며, 본발명의 실시예에서는 전자의 밀도가 온도를 사용하였다.가스펄스 플라즈마는 플라즈마원의 방전공동(discharge cavity)내에 유도된 압력변화에 의해 플라즈마 변수가 시간에 따라 변하게 되므로써 과도적 특성을 띄게 되는데, 이를 분석하면 가스 펄스 방식에 의한 반도체 결정성장 및 반응공정에매우 유용하게 사용할 수 있다. 실제 본 발명에 의하여, 질소 및 산소가스를 사용하여 활성 이온 즉, N2+, O2+, O+ 등에 대한 활성분자(혹은 활성원자) 즉, N2*, O*, 의 비를 달리할 수 있는 시간영역을 규정해 줌으로써, 활성종들을 선택적으로얻을 수 있었다.의무주기 또는 진공챔버내의 압력(가스주입량)에 따라서 이온 전류의 값도 변화하므로, 이러한 압력과 의무주기에 대한이온전류를 측정함으로써, 활성종들을 선택적으로 얻을 수 있게 된다.