Ashing Uniformity 관련하여 문의드립니다. [베르누이 정리]
2021.11.19 14:18
안녕하세요.
Plasma 관련 공부를 처음 시작하게된 엔지니어입니다.
교수님의 설명을 통해 이곳에서 많은 공부를 하고 있는 도중 의문점이 있어 질문 드립니다.
Source Gas의 Uniformity를 관련하여 공부하고 있는데요
Plasma도 처음 시작하게 되었는데 기체의 유동도 많은 관련이 있어 공부를 시작하려 합니다.
진공 상태에서 Gas가 분출되어 나오고, showerhead를 통해 Process 공간으로 분사될 때 Gas의 Density를 대략적으로 계산할 수 있는 식이 있을까요??
예를들면 직경 10Φ의 원형에서 Gas가 분출되어 나오고 Showerhead와의 거리는 A, Showerhead 면적이 100mm x 50mm 일때 Showerhead를 통과하는 기체의 Density를 구할 수 있을까요??
정확하지 않더라도 간단하게 유추정도만 해볼 수 있는 식이 있다면 지도 부탁드립니다.
해당 문제는 베르누이 정리를 참고하시면 좋을 것 같습니다.
시스템에 대해서는 가능하면 Fluid code 를 사용해서 반응기 내에서 가스 분포와 가스 종의 분포에 대한 모사 결과를 갖고 계시면 좋습니다. 아마도 공유할 수 있도록 해 놓으면 많이 도움이 될 것입니다.
가스 분포는 가스 종류 (특히 가스 질량에 따라서 또한 해리 정도에 따라서) 그 분포는 매우 달라질 수 있습니다. 따라서 다양한 경우의 시뮬레이션 데이터를 종합해 놓으시면 좋습니다.
헌데 공정에서 중요한 것은 가스 분포 보다는 공정에 들어가는 라디컬과 플라즈마 이온 및 전자들의 공간 분포에 관심이 더 많습니다. 따라서 타킷 라디컬 분포와 플라즈마 밀도 분포에 대한 데이터 획득이 중요합니다. 정확성을 떠나 2 종류에 대해서 개략적인 분포를 알고 있으면 좋고, 이는 group study를 통해서 반드시 그 분포 원인에 대해서 깊은 논의를 해 보시면 좋습니다. (사실 누구도 분포를 정확하게 이해하기는 힘드니, 정확한 값의 이해 보다는 현상의 이해를 통해, 내 장비에서의 플라즈마 분포와 라디컬 분포에 대한 정보를 가지는 것이 중요합니다)
이를 통해서 shower head 의 hole size 별로 분포를 형성시켜서 공정 균일도를 조절 할 수가 있습니다. 마난 power electrode에 shower head 가 같이 연결된 경우, hole plasma 및 hole edge의 sputtering으로 impurity 및 공정 drift 유발의 요인이 될 수 있고, 이는 hole size 에 따라 다른 erosion rate 를 가짐으로 시간이 가면서 좂은 hole 이 넓어지면서 gas flow 가 커져 공정 균일도가 설계 값에서 천천히 drift 해 갈 수 있습니다.
공정 제어를 위해서는 항상 플라즈마와 연결해서 공정 문제를 생각해 보시면 좋습니다. 왜냐하면 우리가 다루는 공정은 모두 플라즈마를 통해서 이뤄지고 있으며, 플라즈마는 대상 공정과 항상 마주하고 있으므로, 공정과 플라즈마는 떼어 생각하기 힘든 관계를 가졌기 때문입니다. 공정 플라즈마를 서로 묶어서 생각하자, 이 생각으로 문제를 보면 좋을 것 같습니다.