[기기분석개론]유도결합플라스마 발광광도법 - Inductively Coupled Plasma 5부

기존 ICP 방법의 문제점

1. 해결책

기존의 ICP 장치는 유전체 창(석영, 알루미나) 외부에 ICP 안테나를 설치하여 고주파 전력을 간접 전달하는 방식을 사용하였는데 치명적인 단점은 이 창의 내부에 도전성 물질(금속, TiN 등)이 코팅되면 전혀 전력 전달이 되지 않아 플라즈마를 유지할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 현재 일부 개발된 장비들도 유전체 박막 등 제한적으로만 응용이 시도되고 있다. 

또한 내부의 유전성 물질을 계속적으로 크리닝해 주어야 하는 유지보수의 문제와 대면적의 유전체 창의 제작과 유지에 있어서 기계적 강도가 문제가 되기 때문에 대형화에의 적용에 많은 어려움을 안고 있다. 최근 ICP 발생 코일을 스퍼터링 장치 내부에 삽입하여 실리콘 기판 위에 금속물질을 증착하였는데 이때 금속의 이온화율이 기존의 스퍼터링법보다 월등히 증가하는 것이 발견되었다. 

내부 삽입형 ICP를 이용한 증착 공정은 코일을 내부에 삽입하므로 유전체 창이 필요없으며 스테인레스 챔버 내부에 직접 장착할 수 있어 대형화가 유리하다. 또한 기존의 어느 공정보다 높은 이온화율과 이온 밀도를 얻을 수 있다는 큰 장점을 지니고 있다. 현재 상용화되어 증착 공정에서 많이 사용되는 마그네트론-스퍼터링의 경우 입자의 이온화율이 10%를 넘지 못하는데 반하여 ICP-스퍼터링의 경우 약 80%까지 증가시킬 수 있는 것으로 보고된 바 있다.

유전체 창의 사용으로 내부에 도전성 물질(Metal, TiN 등)이 코팅되면 전력 전달이 전혀 불가능하여 유전체 창의 유지 보수 문제 야기

대면적의 유전체 창의 제작이 어렵다 대형화, 산업화의 한계

반도체 식각 장비, 화학적 정량 분석법에만 한정적으로 응용되고 있음

최근 Sputtering을 중심으로 내부 삽입형 ICP 기술 개발

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