Plasma in general 간단한 질문 몇개드립니다.
2020.01.29 20:33
안녕하세요. 플라즈마 장비를 다루면서 당연시 생각했던건데 이유를 생각해보면
막상 안떠오를때가 있습니다. 그래서 몇가지 질문드리려고요.
1.같은 메이커 같은 모델의 장비를 쓸때에도 depo rate, etch rate가 제각기 다른데
이런이유를 어떻게 설명해야될까요..
2.하루종일 장비를 안쓰면 etch rate가 달라지는데 leak가 있어서 진공이 달라진것도
아닌데 왜 이런현상이 일어날까요? 이런 현상때문에 일부러 dummy wafer를 칠때가
있습니다.
3.chamber를 open한 직후와 많이 양산이 돌아간 상태에서 마찬가지로 rate가 달라지는데
이유가 있을까요?
4.chamber 벽 표면의 물질이 달라지면 플라즈마의 특성, 쉬스 이런것들이 달라지나요?
(Sputter 장비에서 shield의 부산물 포획특성을 위해 coating의 물질을 바꾸는 경우가 있어
문의드립니다)
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대부분 우리가쓰고 있는 '플라즈마'는 용기 속에 가두어져 있습니다. 그리고 플라즈마는 전기적인 성질을 띄고 있는 입자들로 구성되어 있는데, 전자와 이온들이 주종이고 오히려 다수의 중성입자들 (해리된 종, 라디컬과 이온화가 되지 않은 입자들로 이들이 대부분으로, 플라즈마는 전체 입자들의 수%를 구성합니다.)입니다. 전자는 매우 가벼워서 전기장 (플라즈마를 만들려면 인가하는 전력이 만드는 에너지)에 쓉게 가속되어 에너지를 전달하는 역할을 합니다. 반면 이들 전자와 충돌하면서 원자/분자 등의 중성입자들이 이온화 반응을 하게 되면 이온들이 만들어지고 대부분 핵으로 구성되어 있어 매우 무겁습니다. 따라서 플라즈마는 음전하를 가진 '매우 가벼운' 전자들과 상대저으로 '매우 무거운' 이온들로 구성되어 있다고 생각하면 되겠고, 이들은 외력, 즉 전기장에 따라서 가속 및 감속을 하고 있습니다.
전기장은 전압차/거리로서 나타낼 수 있는 크기인데, 전압차가 커지면 전기장은 커지고 이에 따라서 전자들의 보다 큰 에너지를 가진 운동을 하게 됩니다. 플라즈마의 변동에 요인이 된다는 의미가 되겠습니다. 따라서 플라즈마가 변했다면 전기장이 만들어 졌겠다 라고 생각할 수가 있을 것입니다. 전기장은 전위차의 크기 변화로 생기는데, 위의 질문을 보면 플라즈마를 가둔 용기 혹은 플라즈마와 만나고 있는 대면재료의 상태에 따라서 플라즈마가 변했고, 변한 플라즈마로 인해 공정이 쉬프트 된 상황입니다. 따라서 재료 표면에 플라즈마의 거동을 변화 시킬 요인이 있다는 말이 되며, 이는 표면에 전위에 어떤 변화가 생겼을 것을 의미하게 됩니다.
전위는 전하의 충전, 즉 capacitor 동작 원리,로 부터 음전하의 하전이 많아지면 상대적인 음전위가 커지게 될 것이고, 이는 그 재료의 표면에서 전기장이 커질 수 있으므로 이온의 가속을 유발할 것입니다. (대부분의 쉬스 내의 이온 거동도 유사합니다.) 음전하는 전자들이
전달해 주므로, 전자들이 잘 축적되는 상태이면 전기장이 커집니다. 또한 면적이 넓어져도 전하가 많이 쌓이게 되는데, 표면의 거칠기가 커지면 표면적이 넓어진 효과를 주어서 전하의 충전량이 커질 것입니다.
따라서 세정 후, 장치 조립후, 표면에 초미세 박 (불순물, byproduct dopo) 상태 등에 따라서, 그리고 이들이 진행하는 정도에 따라서 이들 재료로 가두어진 플라즈마의 상태는 서서히, 혹은 처음과 나중에, 서로 다른 상태로 갈 수 있습니다. 따라서 공정의 안정성을 확보하기 위해서는 전공정의 이력, 해당 공정의 이력들을 종합해서 주기적인 세정, 공정 안정화 과정을 반복할 수 밖에 없습니다. 따라서 golden chamber 조건의 정립은 매우 중요할 수 있고, 이를 찾는 일은 지난할 수 있으니 --> 이를 위해서는 장비사의 DB와 공정사의 DB가 결합되면 보다 스마트한 공정 (장비)의 개발이 가능할 것 같습니다. 힘을 모아야 하는데, 제대로된 DB를 가지고 모여야 합니다.
장비 개발이나 공정 개발에 참고가 되었으면 합니다.