Etch center to edge 문제를 극복하기 위한 방법 [CCP 균일도, CCP edge]
2023.09.07 22:45
안녕하세요 etch 공정 기술 직무를 희망하는 취준생입니다.
다음은 center to edge uniformity 문제의 극복방안을 공부한 내용입니다.
CCP와 ICP의 플라즈마 모양이 다르므로 edge의 etch rate가 낮거나 높게된다. 이에 대한 대응책으로 중성 가스 분포 조절과 생성 플라즈마 밀도 조절 전략으로 나누어 보면 다음과 같다.
1. 적절한 nozzle 선택을 통해 가스의 유속 방향을 조절하거나, Edge ring을 사용하여 가장자리의 가스유속에 따른 식각 속도 증가문제를 완화하기 위해 적절한 전기전도도 부여
2. ICP의 안테나 구조를 변경하여 플라즈마의 밀도를 높이거나, standing wave문제를 해결하기 위해 공정 조건을 조절
+ ESC의 영역별 온도 조절
위와 같은 내용을 토대로, 극복방안이 대부분 장비의 parts를 추가하거나 선택하는 데에서 끝나므로, 공정 기술 엔지니어가 조절 가능한 인자가 무엇인지에 대한 의문이 생겼습니다. (공정 조건에 따른 ESC척의 온도 조절일까요?)
추가로 질문드리면, ARDE 현상, 보잉과 같은 공정 문제가 Edge에서 더 많이 일어난다고 이해해도 될까요? 즉, etch profile에 따른 ARDE, 보잉 문제를 해결하는 것이 궁극적으로 Edge의 수율을 높이는 데 활용될 수 있을까요?
긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
Center to edge 균일도 제어 문제는 장비가 가진 고유의 특성에 기인하여, 추가 부품을 이용하는 방법이 유일할 것입니다.
특히 웨이퍼 공간 별로 다름으로 그 제어 방법은 차별이 있을 수 있고, 경쟁력을 가진 장비라면 국부적인 제어 방법의 추가 인자를
효과적으로 활용하고 있다고 불 수 있습니다.
1. 일단 플라즈마는 가스 상태의 분포를 가짐으로 CCP 경우 중심부 peak를 기준으로 cosine 분포를 하므로 edge 쪽에 밀도가 낮습니다. 즉 ER이 낮을 수 있고, 반면 netural은 상대적으로 많이 존재하므로 edge stop 이 발생할 수 있습니다.
2. VHF-narrow gap CCP에서 발생하는 고조파 coupled SWE 로 hot spot 이 중심에 발생하는 현상은 주파수를 낮추거가 밀도를 낮추면
감쇄할 수 있고, 또는 운전압력을 높이면 이 현상을 제어가 가능하긴 합니다. 하지만 ER 감소 및 profile 손해를 감당해야 합니다.
따라서 1과 2로 부터 CCP 의 균일도 공간은 구간을 나눠서 생각할 수 밖에 없음은 쉽게 가정할 수 있습니다만, 실질적으로 조절할 knob이 별로 없어요.
1의 문제는 edge ring 을 이용하는 방법이 유일하겠고, 그래서 대두분의 이를 사용하고 있습니다.
2의 경우는 etch stop layer로 버티게 할 수 있습니다.
다음으로 표면의 반응은 반응영역의 온도에 비례함이 잘 알려져 있기에, 표면의 온도 분포를 조절해서 공정 균일도를 강제적으로 맞출 수 밖에 없을 것 같습니다.
말씀드린 바와 같이 자연적인 고유현상을 제어하려니 기능을 하는 부품을 추가하는 방법이 현재 유일한 해결책으로 예상됩니다. 물론 뛰어난 분들이 자연을 역행하는 훌륭한 아이디어를 낼 수도 있지만, 일단 현존하는 tool을 효과적으로 쓰는 방법을 찾는 것이 보다 현실적인 대안일 수 있다는 생각이 듭니다. 따라서 추가 부품을 통해서 균일도 제어를 하는 경우, 반드시 그 추가 부품의 이용시간 (수명) 관리를 잘 고려해서 공정 리시피를 운영하기를 권장합니다.