Plasma Source ICP 방식에서 RF Foward Power를 상향하면 ER이 빨라지는 이유 [플라즈마 생성 반응]
2024.01.07 14:39
안녕하세요 현재 ICP 방식의 Dry Etch 설비를 다루는 엔지니어입니다
제가 3년차인데 아직 Plasma 생성 개념이 완벽하진 않아서 그런거 같은데
설비의 ER이 느리다고 판단되면 TCP PWR를 상향하거나 Bias Power를 상향해서 ER을 빠르게 하는데요
Bias Power를 상향하면 양이온의 직진성, 양이온을 가속시켜 ER 빨라진다고 알고있는데
TCP POWER(Source Forward Power)를 상향시키면 왜 ER이 상향 되는지 궁금합니다.
혼자서 막 생각도 해보고 Plasma 생성 방법에 대해서도 공부를 해봤는데
제가 전기 개념을 잘 몰라서 그런건지.. 잘 이해가 되지 않고 다가 오지 않습니다
잘 알려주시면 감사히 배우겠습니다
새해 복 많이 받으세요!
플라즈마는 이온과 전자가 거의 같은 밀도로 존재하는 이온화된 가스 상태를 의미합니다.
흥미롭게도 전자는 가벼워서 쉽게 가열이 되고, 이온은 무겁도 화학성질을 가지고 있어서 세게 때리는 도구로 사용합니다.
또한 플라즈마는 가속된 전자와 가스 입자 (원자 및 분자)들의 이온화 충돌 반응을 통해서 이온과 전자들 무리로 구성되어 있는 가스 상태를 의미합니다. (게시판에서 이온화 반응을 찾아 보세요) 즉 플라즈마는 무거운 이온과 매우 가벼운 전자들이 모인 덩어리다 라고 생각하고 시작합니다.
표면에서 식각 반응은 재료 입자 즉 Si과 F이 화학결합을 하고 이에 에너지를 받게 되면 떨어져 나가면서 재료 원자들을 떼어 내면서 식각이 진행됩니다. 여기서 반응하는 입자들 및 이온을 많이 반응시키면 식각이 증가할 것입니다. 또한 후속하는 이온이 에너지를 전달해 주면 스퍼터링 되면서 반응물이 더 쉽게 떨어져 나가게 됩니다.
전자는 플라즈마 밀도에 비례하고, 후자는 입사하는 입자의 에너지에 비례합니다. 플라즈마 밀도는 전자 가열을 통해서 고밀도를 만들 수 있어 고주파 RF의 전력을 증가시키면 고밀도가 됩니다. 따라서 RF power 를 증가시키면 밀도가 증가하게 됩니다. 또한 LF 즉 bias power를 증가시키면 이온이 얻은 에너지가 커지고, 따라서 식각률이 증가하게 됩니다. 여기서 대부분 식각이 profile 식각을 하여, 비등방, 즉 CD는 좁고 Aspect Ratio가 큰 식각을 수행하려면 이온을 보다 수직 방향의 에너지를 키워야 합니다. 따라서 LF 전력을 높이는 공정 리시피에 활용하게 됩니다.
따라서 최근 식각 장비는 dual RF 즉 VHF + LP 등의 이중 주파수 RF를 사용합니다. 고주파 = 전자 가열 (플라즈마 라디컬 생성), 저주파 - 이온 가속 으로 기억하시면 좋습니다. 조절인자는 에너지 flux 로 기억하고, 말씀드린 현상, 주제오들은 본 게시판에서 찾아 보시기를 추합니다.