Etch SiO2를 Etching 할 시 NF3 단독 보다 O2를 1:1로 섞을시 Etching이 잘되는 이유
2017.11.10 16:45
SiO2 를 RPSC를 이용하여 NF3로 Cleaning을 진행하는 일을 하고 있습니다.
NF3 단독으로 사용하는 것보다 O2를 혼합시 더 잘되는것으로 논문에서 보고 하고 있는데요,
그 원리 및 Mechanism이 궁금합니다.
학자님들의 고견 부탁 드립니다.
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SiO2 etch에서 SF6대비 NF3의 ER이 크고, NF3+O2 경우 ER에 향상을 가져온 이유에 대해서 제 견해를 말씀드립니다.
일단 Si의 etch 는 SiF4가 만들어지면서 진행이 됩니다. 따라서 F의 수가 중요하고 반응에너지 공급이 중요할 것 입니다. 플라즈마를
쓰는 이유는 이 두가지 인자를 플라즈마에서 제공할 수가 있기 때문입니다.
따라서 F의 양이 많을 수록, 즉 식각 가스의 F 생성률이 클 수록 ER이 커지겠습니다. 그런 관점에서 비교적 NF3가 쉽게 해리되어 F를 만듧니다. 따라서 NF3가 SF6 보다 유리할 것입니다. 하지만 N도 같이 생기는 문제가 있습니다. SixNy는 질화막의 조성입니다. 따라서 SiO2가 식각되면서 한편 박막도 형성이 될 수 있겠고, 이는 NF3의 식각 효과를 온전히 만들어 주기가 힘듧니다. 따라서 SiO2 식각시 만들어 지는 산소외에 O2를 추가로 넣어 주면 NO 혹은 NO2로 N의 반응을 줄일 수가 있을 것입니다.
다만 모든 반응은 압력과 밀접하게 영향을 받습니다. 주로 플라즈마 내의 전자들이 플라즈마 내의 반응에 주요 에너지 전달원인데, 충돌이 잦게 되거나 또는 충돌 거리가 멀게 되면 전자가 에너지를 효율적으로 전달하기 힘들거나, 전달할 확률이 떨어지므로, 최적 생성 조건을 만들어 주는 압력이 존재합니다. (첨부 논문에서도 확인이 됩니다.)
다음으로 조절이 가능한 인자로는 시료 (세정) 표면으로 입사되는 플라즈마 이온의 에너지를 조절하여 표면에서의 반응 결합 (활성도)를 높임으로서 ER을 제어할 수가 있기도 하고, 첨부 논문에서는 이 점에 대해서 깊이 있게 연구를 하신 것 같습니다.
위의 관점으로 상세 반응식과 에너지 등 자료 등을 수배해 보시는 것이 좋을 것 같습니다.