Etch Plasma Etch시 Wafer Edge 영향 [Standing wave 및 플라즈마 밀도 분포]
2017.05.15 22:58
안녕하십니까 현재 Plasma Etch 업계에 종사하고있는 사원 입니다.
Plasma Etch시 Etch Rate가 Wafer Edge(주로 140mm이상)에 굉장히 민감한데
이 현상에 대한 해석을 어떻게 해야 좋을 지 모르겠습니다.
민감하다는 표현은 조건 튜닝시 Center나 Edge나 증가하거나 감소하는 현상은 동일하나
ER Map 전체를 봤을 때 Edge에 의해서 U자형(Edge Fast)이 되거나 그 반대 (Edge Low)가 되는 현상이 나타납니다.
Chamber Wall에 의한 현상으로 보기에는 Wafer 극 Edge 쪽만 해당되기에 아닐 것으로 예상합니다.
이 현상에 대한 해석이나 참고문헌등 도움이 될만한 자료를 알려주시면 감사하겠습니다.
고질적인 문제입니다. 일단 Etch에 기여하는 일반적으로 ER의 인자는 입사하는 식각 이온의 수밀도 x 에너지가 되겠습니다. 물론 식각이 이온에 의해서만 일어나는 것은 아니므로, 식각에 기여하는 라디컬들의 분포도 중요합니다. 전자의 경우를 지배하는 것은 플라즈마 밀도 분포가 되겠고, 후자는 주입 가스의 표면 상에서 분포 (혹은 resident time)이 될 것입니다. 이 두 경우를 종합하면 플라즈마 균일도에
미치는 영향과 가스 분포를 지배하는 인자의 관리가 center/edge ER 차이를 설명할 수가 있을 것 같습니다.
300mm VHF가 되면서 고밀도 플라즈마를 만들기가 수월해졌으나, standing wave 의 특성에서 유발되는 문제가 많이 생기는데 이는 중심/ 혹은 가장자리의 플라즈마 밀도 분포를 매우 민감하게 합니다. standing wave는 상하부 gap 간격과 sheath 크기 등의 함수로서 아마도 공정 조건에 따라서 플라즈마 특성이 민감하게 변하므로 공정 이격이 쉽게 발생할 수 있을 것 같습니다. (참고로 플라즈마 밀도 분포와 쉬스 전위 분포는 관계가 있습니다) 이에 대한 공부를 해 보면 좋을 것 같습니다.
다음으로는 반응기 구조 상에서 가스의 유동이 어떻게 분포하는가 및 웨이퍼 표면에서 가스 유동이 어떻게 구성되어 있는가를 같이 살펴야 합니다. shower head의 노즐 크기 및 분포 등은 이를 맞추기 위함으로 nozzle 부분은 민감하게 관림해야 하는 이유가 되며, 또한 edge ring 의 구조물로 인한 gas 유동의 변화 요인도 집어 보어야 할 것입니다. 이 부분은 baffle 의 구조와도 연계가 되는 문제이니 장치 구조를 면밀하게 살펴 보는 편이 좋을 것 입니다.