Etch RIE Gas 질문 하나 드려도 될까요? [Sheath instability]
2023.08.30 08:55
RIE(13.56Mhz) 설비 SET UP 도중 압력 0.2 Torr Gas SF6 30 Sccm 공정 조건에서 Matcher가 Matching position 을 잡지 못하고 흔들리는 현상으로 Matcher circuit에 Low pass filter 장착 후 그 현상이 사라 졌습니다.
위에 현상에 대한 정보가 부족 하지만 답변 주셔서 감사합니다.
특이사항이 CF4, Ar Gas 에서는 위에 현상이 나타나지않으며 SF6 가스에만 위에 현상이 나타나는건 Gas의 특성이라고 보면될까요?
제가 보기에는 sheath instability in negative ion plasma 현상으로 보입니다. 즉 쉬스 근방의 음이온과 양이온 그리고 전자들의 하전량의 변화가 주변의 전기장이 바뀌면서 입자 거동이 함께 변해 안정적인 입자 거동에 영향을 미치는 상황이 중첩되고 있음을 의미합니다. 따라서 쉬스 전기장의 주파수에 따라서 이를 업고 그 위에서 instability.가 생기게 되고, 이는 플라즈마로 부터 발생한 신호로 power 쪽으로 전달되어 matcher position이 잘 잡히지 않게 됩니다. 따라서 matcher가 불완전하다면, 거꾸로 sheath instability 가 발생했음을 알 수 있습니다.
sheath 내의 이온과 음이온에 의한 instability 로서, 음이온을 만드는 이온의 질량은 instability 를 만드는 인자가 됩니다. 따라서 SF6 에서 생겼으나, CF4에서는 발생하지 않았음은 음이온의 질량이 sheath instability의 인자임을 보입니다.
여기서 Ar 플라즈마는 음이온 즉 Ar- 를 만들지 않습니다. 비교적 아주 조용한 플라즈마라 할 수 있고, 이를 electropositive plasma라 합니다. 해서 플라즈마 장비의 특성을 평가할 때 일반적으로 많이 사용하는 가스이며, 음이온 플라즈마 (electronegative plasma)의 특성 평가시 비교 군으로 사용합니다. 참고하시면 좋을 것 같고, 특히 OES 신호로 써서 장비 플라즈마의 특성을 관찰하려는 공정진단을 계획하시거나 장비 성능 평가를 하실 경우, 아르곤 플라즈마를 기본 소스로 사용하시면 좋습니다.