Etch [RIE] reactive, non-reactive ion의 역할
2020.08.03 13:46
안녕하세요 교수님, ICP Dry etching을 활용한 High-k , Oxide semiconductor patterning 연구를 진행중인 석사과정 학생입니다.
제가 사용하는 Dry etch chemistry는 CF4/Ar gas인데요, 이 때 반응성 이온으로 형성될수 있는 F+,CFx+ ion 그리고 non-reactive gas인 Ar의 역할들에 대해 질문을 여쭙고 싶습니다.
흔히 Ar ion의 경우 energetic bombardment라 하여 target 표면의 1.physical sputtering 및 2. bonding을 깨 radical과의 화학반응을 유도하며 3. 낮은 ionization energy로 인해 RIE 공정 시 plasma 안정화의 역할을 하는 것으로 알고 있습니다.
반면 Reactive ion 의 경우의 역할에 대해 혼란이 있는데요, 예를들어 CF4 gas의 경우 plasma에서 CFx+ 및 F+ ion이 형성되고
수많은 논문들에서는 이들 reactive ion 의 역할을 1.radical과 같은 표면반응으로 byproduct 형성 / 2. icp의 bias power의 영향을 받아 Ar ion 과 같은 bombardment 역할을 한다고 이야기하고 있습니다.
이부분에서 장비 및 공정의 조건 그리고 target물질에 따라, reactive ion(CF3+ CF2+,CF+,F+ etc..)들의 역할이 바뀔 수 있는 것인지요, 아님 복합적으로 화학반응 및 sputtering 역할이 동시에 일어나되, 공정조건에 따라 dominent한 역할이 달라지는 것인지... 궁금합니다.
정리하면 rie에서 reactive ion의 역할이 ion bombardment & sputtering, chemical reaction 둘다 맞는 말인지 여쭙고 싶습니다.
감사합니다.
번호 | 제목 | 조회 수 |
---|---|---|
공지 | [필독] QnA 글 작성을 위한 권한 안내 [279] | 77111 |
공지 | Q&A 검색 길잡이 – 내게 필요한 정보를 더 빠르게 찾는 방법 | 20407 |
공지 | 개인정보 노출 주의 부탁드립니다. | 57318 |
공지 | kr 입자 조사에 의한 Cu 스퍼터링 에너지 및 이탈 속도 분포 함수 | 68859 |
공지 | 질문하실 때 실명을 사용하여주세요. [3] | 92874 |
797 | SCCM 단위에 대하여 궁금합니다. | 144825 |
796 | DC 글로우 방전 원의 원리 좀 갈켜주세여.. | 134458 |
795 | RF 플라즈마와 Microwave 플라즈마의 차이 | 95812 |
794 | Plasma source type | 79715 |
793 | Silent Discharge | 64561 |
792 | VPP, VDC 어떤 FACTOR 인지 알고 싶습니다. [1] | 54984 |
791 | 안녕하세요. RF Matching에 관한 질문입니다. [1] | 47951 |
790 | 플라즈마내에서의 아킹 | 43712 |
789 | 반도체 CVD 공정의 ACL공정에서 RF Reflect Power에 관하여 여쭤보고 싶습니다. | 41284 |
788 | 대기압 플라즈마 | 40718 |
787 | Ground에 대하여 | 39498 |
786 | RF frequency와 RF power 구분 | 39100 |
785 | Self Bias | 36393 |
784 | Ar plasma와 O2 plasma 차이??(Matching Network) | 35977 |
783 | ECR plasma 장비관련 질문입니다. [2] | 34967 |
782 | PEALD관련 질문 [1] | 32653 |
Ar/CxFy 식각 공정에 대해서는 제법 연구가 많이 되어 있을 것입니다. x/y 비율에 대한 정밀한 데이터는 미흡하겠지만 이들 입자에 의한식각 개요를 확인할 수는 있겠습니다. CF는 inhibitor 로 사용이 되고 F+식각에 전념하겠고, Ar+는 조력을 하겠지요. 다만 Ar 가스는 식각 플라즈마를 유지, etchant 생성에 매우 중요합니다. 일반적으로 F+는 단순하게 플라즈마 전자 충돌로 만들어진다고 생각할 수 있지만 Ar이 개입하면 Ar* 에 의한 CF 플라즈마의 해리, 즉 heavy ion collision의 확률이 커지므로, F/C 비율 변화가 급격해 지고, 이를 조절하기 위해서 O2등을 추가하게 됩니다. 따라서 Ar은 식각에 화학 반응과 물리적 반응을 모두 변동시키며, 이를 공정조건에 따라 달라진다고 할 수 있습니다. 다만, 공정 조건, 보다는 '플라즈마 장비 운전 조건과 가열 메카니즘 CCP/ICP'에 다라서 달라지게 됩니다.
(추가로 참고할 자료를 첨부합니다.: Principles of Plasma Discharges and Material Processing, (2nd Ed. M.A.Lieberman and A.J. Lichtenberg) Ch. 15.3)