Plasma in general RF Power와 MFP의 관계
2026.03.06 13:10
안녕하세요. 반도체 공부하고 있는 취업준비생입니다.
공정실습을 진행하면서 궁금한 점이 있어 질문하게 되었습니다.
IGZO 채널층을 증착하는 스퍼터링 공정을 수행했습니다.
스퍼터링 공정 시 사용한 가스의 종류는 Ar과 O2이며, Ar은 고정된 유량으로 진행했고 O2는 0.1sccm부터 0.3sccm으로 증가시키며 진행했습니다.
이때 공정 시간은 조금씩 증가했습니다.
1. 증착 공정에서는 MFP에 따라 공정 시간이 달라지는 것으로 알고 있습니다.
(MFP가 짧으면 증착 효율이 낮아져 공정 시간이 증가하고, MFP가 길면 공정 시간이 감소한다)
이 개념이 맞는지 궁금합니다.
2. 위 개념이 맞다면, 가스 유량을 증가시킴에 따라 MFP가 감소하기 때문에 공정시간이 증가한 것이라고 생각하는데
이를 보완하기 위해 RF Power를 증가시켜 증착 효율을 높여 공정 시간을 조금 더 단축시킬 수 있을까요?
이 방법이 불가능한지에 대한 의견을 듣고 싶고, 또한 학부생 수준으로서 다른 개선 방안이 있을지 궁금합니다.
감사합니다.
질문자의 의도는 알겠지만, 제가 공정도 반응기 구조 등에 대해 정보가 없으니 최적 공정을 찾는데 의견을 드리기가 쉽지 않습니다.
다음 용어에 대해 좀 더 이해하시면, 해당 실험에서 최적 조건을 스스로 찾으실 수 있을 것이라 기대합니다.
- 무엇보다도 먼저 충돌 반응과 MFP 에 대해서 본 게시판의 설명을 찾아 보시면 도움이 될 것 같고, 여기서 가정은 두개의 입자, 특히 전자와 입자 간의 충돌 현상을 가정합니다.
- 플라즈마 내에는 다양한 입자들이 존재하므로, 두개로 짝이 되는 충돌 반응 조합이 여러 경우가 있으니, 그 조합을 찾아 보세요.
- 플라즈마 입자들의 충돌로 에너지 전달이 일어나고, 전달되는 에너지가 임계 문턱값 보다 커져야 이온화 또는 해리 등의 비탄성 충돌로 반응의 결과 물이 만들어집니다. (탄성과 비탄성 충돌 구분하시고요)
- 전자들과 입자들이 무척 많이 충돌해서 임계 문턱에너지보다 커지면 반응 결과가 만들어진다고 했는데, power는 전자가 전달하는 에너지 및 충돌 빈도수 (전자 밀도)를 증가시켜 '충돌 빈도수'가 커지게 됩니다. 즉 해리, 라디컬 생성, 플라즈마 밀도 증가 등이 전력에 따르는 값이니, 전력을 증가시키면 박막 형성이 커질 수 있습니다. 하지만 조사되는 이온의 밀도와 에너지도 같이 커집니다.
- 박막 형성에서는 조사 이온의 에너지가 커지면 막질이 나뻐지거나 박막 성형이 제대로 이뤄지기가 어렵게 되니, 공정에는 최적 전력과 운전 압력의 운전 영역이 존재하게 됩니다. 아마도 현업에서는 이 공정 윈도우를 찾는 일이 많아질 것입니다. 도움이 되었으면 합니다.