Shower head [Update] Shower Head의 구멍이 일부 막힌 Case의 출력
2025.07.25 17:28
<Update>
안녕하세요. 댓글 권한이 없어서 본문에 수정하여 현황 update를 드립니다.
12월이 되어서야 현황 Update를 드립니다.
교수님의 추론이 맞았습니다.
: Shower Head가 막혀있던 Head에서 Plasma 유속이 빠름 → Radical & Ion 머물며 반응하는 시간 감소 → Plasma 강도 약화
금번 Issue를 통해, Head 관리 + Plasma 강도 약화 활동을 진행중입니다.
또 자문이 필요하면 문의드리겠습니다. 도움 감사드립니다.
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안녕하세요
삼성Display에서 표면처리 및 친수화를 위해 CDA+N2 Plasma를 사용하는 김창현 이라고합니다.
자문을 구하고자 질문글을 남깁니다.
최근 Plasma설비들의 Shower Head를 점검해보았는데 Shower Head의 30%정도가 이물에 의해 막혀있는 것을 확인했습니다.
Head A : Clean
Head B : 30% Blocked 된 상태라면 Head B에서 생산된 제품들은 Plasma를 더 강하게 맞았을까요, 약하게 맞았을까요 ?
(저희는 Plasma Head를 저희 제품이 지나가면서 표면 처리가 되는 이동형 Stage를 사용중이고, Head의 1개 Hole의 지름은 0.4mm입니다.
Hole은 총 500여개가 Zigzag로 위치되어있습니다)
유체역학에 의하면, 일부 Hole이 막힌 경우 다른 Hole로 유체가 더 강하게(빠르게) 흐르기때문에 Plasma의 부분 Intensity는 세질 것이라 추론했습니다.
하지만 결과론적으로 Plasma를 맞은 제품의 표면 Roughness는 Head A에서 6㎚, Head B에서 2㎚ 로 확인되었습니다.
Hole 이 막힌 부분이 30%라면 제품이 맞는 Plasma 또한 30% 줄어들까요 ?
감사합니다.
흥미로운 주제입니다.
- 1. 30% hole 이 막힌다면 nozzle 에서 가스 유량의 속도는 증가한다는 가정을 맞을 것 같습니다. 이에 따라서 가스가 잔류하고 있는 시간도 (같은 pumping speed) 줄어 들게 됩니다. 따라서 방전에 필요한 전력은 증가하게 되고, 생성되는 플라즈마의 밀도도 감소하게 됩니다.
- 2. 이 결과로 세정 결과, hole 이 막힌 shower head 에서 표면 반응 결과가 6nm --> 2nm로 감소하게 됨이 설명이 됩니다. 표면 반응률 감소 결과는 막힌 showder head 의 경우 플라즈마 이온 밀도와 라디컬 밀도가 모두 감소하여 생기는 결과로서, 이는 플라즈마 밀도의 감소 되었음을 의미합니다.
- 3. shower head A 와 B 의 match에 shower head 관리가 매우 중요해 보입니다. showerhead 내에서 방전은 잘 일어나지 않겠지만, nozzle 주변으로 Al 이 노출된다면 쉽게 박막이 형성되고 막힐 수 있을 것 같습니다. CDA 가스 조성에 N2/O2 혼합 가스 조건이기 떄문이고, nozzle 가장자리는 전기장이 크게 모이는 곳이기도 하며 가스 흐름이 강한 영역이기도 하기 때문입니다. 따라서 nozzle 막힘을 풀거나 막힌 nozzle 의 소스의 방전 전력을 높이는 경우, nozzle 의 수명은 줄어들게 될 수 있습니다. 따라서 선행되어야 할 관리 방법은 방전 이력, 특히 사용 전력의 누적 시간과 표면 roughness 결과를 곱한 값으로 추적해 봄 직 합니다. 이 값은 공정 byproduct 의 생성량과 nozzle hole damage 를 추정하는 값 (저희는 이를 Plasma information 인자 = PI parameter 함) 으로 시간 이력을 그려 보면, 공정 이격 발생을 추적하는데 도움이 될 것 같습니다.
- 4. 생각과 반대 결과로 설명이 되었습니다. 잘 살펴 보시고, recipe를 찾는데 도움이 되기를 희망합니다. 후속조치가 어떻게 진행되었는지도 알려 주시면 고맙겠습니다.