Sheath wafer bias
2019.06.28 14:49
반도체 장비관련 업체에서 재직중인 사람입니다.
아직 플라즈마 관련하여 공부한지 얼마 되지 않아 많이 부족한ㄷ네
여기서 많은 도움을 얻다 막히는 것이 있어 질문 올리게 되었습니다.
bias 에 대해 보고 있는데
보통 RF플라즈마 내에서 극판 크기에 의한 전위 차에 의해 자연스레 웨이퍼 구간에 - 전압의 self bias가 인가 되고
이를 식각이나 증착 시 Ar+이온의 속도와 방향성을 높여줘 식각과 증착의 성능에 영향을 주는 것으로 알고 있습니다.
이런 self bias 를 증가시키기 위해 척 쪽에 RF sorce 를 인가하여 bias 를 높이는 것으로 들었습니다.
( 틀린 부분이 있다면 수정 부탁드립니다. )
1. 척에 DC 전압을 인가했을 경우 영향을 알고 싶습니다.
기본적으로 척과 웨이퍼가 부도체이기 때문에,
DC전압을 인가하면 인력으로 끌려온 Ar+ 입자가 다시 전자를 얻고 떨어지지 못하고
Ar+ 이온이 표면에 계속 누적되면서 성능에 악영향을 끼친다고 생각됩니다.
이 생각이 맞는지, 잘못된 것이 있거나 추가할 내용 부탁드립니다.
2. 척이나 히터가 아닌 웨이퍼에 전원을 직접 인가하는 경우가 있는지 알고 싶습니다.
그리고 그런 경우가 있다면, 어떤 이점을 얻을 수 있는지
없다면 왜 안하는지(불가능한지) 에 대해 간략히 설명 부탁드립니다.
제생각은 웨이퍼에 전원을 인가하는 것 자체가 구조적으로 어렵기 때문에
전원 인가가 용이한 척에 전원을 인가하는거라 생각하고 있습니다.
p.s. 실명으로 질문을 올려라 하셔서 개인정보에서 수정하였는데
질문에 올라가는건 아이디만 올라가서 실명노출이 안되네요..재가입을 해야하는건가요?
웨이퍼 표면의 bias 전위가 어떤 과정으로 형성될 것인가가 질문의 요지인 것 같습니다. 즉 self bias 현상에 대해서 주파수 크기 즉, 플라즈마에서 주파수는 플라즈마 이온 주파수와 플라즈마 전자 주파수를 기준으로 인가한 주파수, 바이어스 주파수와의 관계를 갖고 생각해 보면 좋습니다. 이온은 전자에 비해서 매우 무겁고 관성력이 전자에 비해 매우 큽니다. 따라서 다양한 조건을 만들어서 생각을 해 볼 수가 있는데, 일단 전자 주파수는 대부분의 인가 주파수에 비해서 매우 크므로, 플라즈마 이온 주파수를 기준으로 플라즈마내 전하의 거동을 고려해 보세요. RF 바이어스 조건에서 self bias 조건은 CW 조건을 가정한 값이고 순간적으로는 전자 전류와 이온 전류가 교차하면서 전하를 축적시키고 있음으로 거동이 빠른 전하가 축적되게 되며, 축척량은 표면에서 만들어진 축전용량(cap)와 표면전류가 흐름때 생기는 저항 (접지까지)의 크기, RC 시간 동안 축적이 되게 됩니다. 참고로 저항은 온도의 함수이기도 합니다. 시간에 따른 입자의 거동 (쉬스를 통과해서 웨이퍼로 향하는 거동)과 (웨이퍼)축적된 입자들이 접지 쪽으로 빠져나가는 과정을 함께 고려해 보시면 위의 질문에 답을 찾아 볼 수 있을 것 같습니다.
웨이퍼를 기계식에서 정전척으로 바꾸게 되는 이유는 공정 수율 때문일 겁니다. 기계식은 구조가 간단하나 dechucking과 손실 면적 및 공정 shadow 문제가 심각하니, 수율을 고려하면 어떻게 하든 웨이퍼 표면에 흔적을 남기지 않는 방법을 찾을 수 밖에 없겠습니다.