Sheath 아래 382번 질문에 대한 추가 질문 드립니다. [Self bias와 capacitance]
2018.02.01 14:20
늦었지만 친절한 답변 감사드립니다.
한가지 더 문제되는 것이 있는데요, 최근 고객사 설비에서 PM 초기의 RF VDC 값이 높은 것 때문에 공정 불량이 발생하고 있습니다.
VDC 값은 양 극 사이(여기서는 STG HEATER 와 SHOWERHEAD 가 되겠지요)의 DC BIAS 크기와 관련이 있고 이것은
CH 의 CAP 값에 반비례하는 것으로 알고 있는데요(틀렸다면 지적 부탁드립니다).... 그렇다면 cap 값이 커질수록 vdc 값이 작아지므로 결국 유전율이 커질수록, 전극 사이 거리가 짧아질수록 vdc 값은 작아진다... 이렇게 결론을 내릴 수 있을 것 같습니다.
그런데 여기서 전극 사이의 거리는 막질이 아무리 쌓인다 한들 수 micro 수준이므로 의미가 없다고 보면 vdc 값을 줄일 수 있는 방법은 ㅗheater 와 showerhead 사이의 유전율을 크게 하는 것 밖에 없다고 생각이 듭니다.
여기서 문의드립니다.
1) 위에 제가 쓴 내용이 맞는지요? 유전율이 커질수록, 전극 사이 거리가 짧아질수록 vdc 값이 작아지는 건가요?
2) 유전율을 크게 할 수 있는 방법에는 어떤 것들이 있을까요? 플라즈마 gas 의 양, 압력 등등 precoating 조건을 바꿔서 유전율을 크게 할 수 있을까요?
3) 그 외 vdc 값에 영향을 주는 변수들은 어떤 것들이 있을까요?
다시 한 번 자세한 답변 부탁드립니다. 감사합니다.
Self bias (Vdc - 본 게시판에서 여러차례 설명했으니 참고하세요)현상은 플라즈마의 전자 및 이온 들이 대면하고 있는 부도체의 표면에 전하를 쌓아 표면에 형성된 전위를 의미합니다. 따라서 쌓이는 전하량은 재료의 cap 크기와 인가하는 Vpp 값의 크기 및 주파수에 영향을 받게 됩니다. 일반적으노 Vpp는 bias power라 이야기 할 수가 있겠고, 이 Vpp가 표면 전위와 비례하며 표면 전위를 측정하기 힘들어 Vpp를 모니터링 값으로 이야기 합니다. 하지만 같은 Vpp 값도 주파수와 cap의 특성에 따라 틀려지겠는데, 그 이유는 플라즈마의 거동은 이온과 전자의 거동이 조합하기 때문입니다. 즉, 이온과 전자는 무게비가 매우 커서 때로는 이온의 거동은 무시하게 되나, 이 경우에는 이온의 거동을 무시하면 안되며, 이들 거동, 즉 반응 시간이 bias 주파수와의 비율에 따를 것이므로, 재료 표면에 축적되는 전하의 양 (= 표면전위)가 인가 주파수에 따르게 됩니다.
나머지 인자인 cap의 특성으로 부터 어떤 일이 일어나는 가를 보면, C=유전체의 특성 x 면적/ 극간의 거리 임은 잘 알고 있습니다. 여기서 극판의 정의는 표면과 만나는 플라즈마는 쉬스를 무시하면 재료 표면위의 플라즈마가 전극이 됩니다. (플라즈마는 전도도가 구리 만큼좋기 때문입니다), 따라서 재료 표면에 피막이 입혀진다면 이는 C의 유전체 값을 키우는 쪾으로 진행이 될 것이며 이로서 피막이 형성된 표면에 축적되는 전하의 양이 커질 것입니다. 플라즈마의 전하는 대부분 음의 전하가 빨라서 음전위를 갖는 방향으로 진행되며 그 값이 커지게 되고, 이 표면 전위, 즉 이온은 플라즈마 전위-표면 전위 만큼의 에너지를 얻으면서 표면으로 입사하게 됩니다. 따라서 같은 bias Vpp에서 표면 반응 결과가 다름 (공정이 진행되면서)은 표면에 하전되는 전하량이 변했다는 뜻이므로, 표면에 형성되는 박막 형성 조건을 고려해 보는 것도 방법이 됩니다. 이는 공정 결과를 drift 하게 할 수도 있습니다.