ICP Ion 입사각을 확인하는 방법 문의드립니다 [식각 플라즈마의 가장자리 균일도 제어]
2024.06.11 03:24
안녕하세요 교수님
제목에서 말씀드린 것 처럼 Ion 입사각을 확인하고 싶은데 문제가 있습니다. Etch 설비라면 Profile을 통해 알 수 있겠으나, 제가 맡고 있는 설비는 CVD 설비 입니다. ICP TYPE에서 DEP 과 Etch 가 동시에 일어나 Gapfill 목적으로 사용되는 설비입니다. 그렇다보니 Etch 처럼 Profile에서 Ion 의 입사각도가 드러나지 않는데, 어떻게하면 확인해볼 수 있을지 조언 부탁드립니다. 확인하는 목적은 Outer 영역에 Ion flux 가 집중되는 것으로 보여 확인하기 위함입니다. 늘 감사드립니다.
질문을 다시 정리하면 가장자리 영역의 dep rate이 높게 나오고 있다는 질문으로 이해됩니다.
먼저 다음과 같이 생각해 봅시다.
(1) 이온의 궤적은 쉬스 전기장 (vector 값)을 따르고, 쉬스 내에서 충돌이 빈번하다면 (박막 운전 조건, mfp 고려) 이온의 쉬스 전기장의 기울기에서 벗어나 퍼져서 타킷으로 입사할 것입니다.
즉, 가장자리의 플라즈마 밀도가 높으면 전위도 크게 분포할 수 있고, 이 경우라면 이온의 입사 방향을 밀도 증가 기울기의 수직방향이므로 가장자리로 부터 안쪽을 향하게 됩니다.
(2)하지만, dep rate이 큰 경우 이온속의 크기 보다 증착입자의 양이 국부적으로 많이 존재하고 있다는 의미도 됩니다. 따라서 이온 밀도의 국부적 증가 보다는 증착 입자들, radical 들이 이 영역에 많이 존재할 수 있고, 플라즈마 밀도는 일반적인 확산 즉 가장자리로 가면서 감소하는 경향을 가질 것 입니다. 이온은 쉬스 전기장을 따른다 하였으니, 플라즈마 분포가 가장자리로 가면서 떨어지는 경우이므로 입사 입자의 방향을 이에 수직인 밖에서 안쪽으로 경사진 입사 방향을 가질 것입니다.
이 가정과 입사 이온이 박막에 전달하는 에너지의 방향성에 박막 형성 크기가 다르게 진행된다면 gap fill 면의 좌우 대칭의 크기의 비로 분석이 되기는 하겠지만, 앞서 말씀드린 바와 같이 이 분석이 불가능할 정도라면, collision에 의한 이온 궤적의 변동이 심하므로 쉬스 전기장의 고려 보다는 이온과 라디컬 또는 증착 입자 간의 충돌이 많은 조건이 지배하는 증착 두께 차이, 즉 라디컬 분포가 박막 균일도에 미치는 영향으로 해석하는 것이 보다 일반적일 것 같습니다.
( 위의 1과 2는 식각 플라즈마의 가장자리 균일도 제어에 기본적으로 고려하는 항목들입니다. )