Very High Frequency Multi Hollow Cathode PECVD 장치의 수치모델링 = Numerical Modeling of Very High Frequency Multi Hollow Cathode PECVD

국문 초록 (Abstract)

초고주파 다중 중공 음극 방전을 이용한 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 3차원 수치 모델링하였다. 기본적인 방전 특성을 파악하기 위하여 알곤 플라즈마를 40 MHz, 100 V, 133.3 Pa (1 Torr)의 조건에 대해서 계산하였다. 6 mm 직경의 홀을 20 mm 간격으로 배열하였고 전극 간격은 10 mm를 가정하였다. 피크 플라즈마 밀도는 홀의 하부 중앙에서 $5{\times}10^{11}#/cm^3$ 였으며 전자 온도는 접지 상태로 가정한 기판과 챔버 벽면 주위에서 가장 높았다. 준안정 상태에 의한 2단 이온화 속도는 전자 충돌에 의한 직접 이온화보다 10배 가량 높았다. 수소에 대한 계산에서는 이온화 이외의 다양한 에너지 소모 경로가 있어서 방전의 국재화가 잘 이루어지지 않았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

3D fluid based numerical modelling is done for a VHF multi hollow cathode array plasma enhanced chemical vapor deposition system. In order to understand the fundamental characteristics of it, Ar plasma is analyzed with a condition of 40 MHz, 100 Vrf and 1 Torr. For hole array of 6 mm diameter and 20 mm inter-hole distance, plasma is well confined within the hole at an electrode gap of 10 mm. The peak plasma density was $5{\times}10^{11}#/cm^3$ at the center of the hole. When the substrate was assumed at ground potential, electron temperature showed a peak at the vicinity of the grounded walls including the substrate and chamber walls. The reaction rate of metastable based two step ionization was 10 times higher than the direct electron impact ionization at this condition. For $H_2$, the spatial localization of discharge is harder to get than Ar due to various pathways of electron impact reactions other than ionization.

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