Etch etching에 관한 질문입니다.
2018.08.14 14:59
안녕하세요. 반도체취업을 준비하고있는 취준생입니다. 실험도중 궁금증이 생겨 질문드립니다.
가스의 유량을 달리하여 etch rate를 비교하기 위한 실험을 했습니다.
ethcant gas인 ch4는 고정시키고
Ar가스를 30sccm 그리고 60sccm 이렇게 두가지 실험을 하였습니다.
질문1. 60sccm이 더 깊게 에칭되는것을 기대하였는데 오히려 덜 에칭되었습니다. 이유가 무엇인가요?
질문2. Ar가스 유량을 늘리는것이 etch속도가 빨라지는것은 맞나요?
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알곤 플라즈마는 플라즈마 생성에 매우 유리한 가스입니다. 즉, ionization 경로가 direct ionization (15.75 eV)과 더 많은 확률을 가진 step ionization이 존재하기 때문인데, 후자는 Ar*을 경유하는 이온화 경로를 갖습니다. 즉, 불활성 가스들은 대부분 여기상태가 안정적인 준 안정상태(meta stable: 11.5 eV 근방) 입자들로 많은 수가 존재하고, 이들이 다시 전자 충돌 등으로 이온화가 되는 과정인데, 여기상태의 아르곤은 4.2 eV정도의 에너지만 받아도 이온화되어 플라즈마 상태를 수월하게 유지시킬 수 있는 특징이 있습니다. 따라서 아르곤 플라즈마는 공간내에 metastable의 밀도가 높아질 수로고 플라즈마가 잘 만들어 짐을 알 수 있는데, 준 안정입자들은 중성상태의 가스 를 따라서 생성되고 배기되므로, 반응기 공간 내, 즉 전자가속이 일어나는 공간에 적은 시간 머물게 되면, 즉 빠르게 배기되게 되면, sccm이 높으면 여기된 알곤 입자들이 빨리 빠져나가고 새로운 Ar 입자들이 많아질 확률이 커지므로 (운전 압력을 고정시켜 놓고 가스 flow rate 을 키운 경우) 실제 식각 플라즈마의 이온의 밀도는 떨어지고 ER이 오히려 떨어지게 됩니다. 만일 SCCM에 따라서 압력이 같이 높아졌다면 일정부분 ER이 커질 것이나, 너무 높아져서 ionization mean free path가 줄어 든다면 이 경로에서 전자가 얻는 에너지가 줄어들게 되므로, 역시 이온화가 덜 일어나게 되므로 운전 압력이 특정 (장비 구조의 함수) 값에서 비례해서 커지다가 다시 줄어드는 경향을 갖게 됩니다. 본 게시판에서 충돌현상/ 이온화 과정에 대해서 좀 더 살펴 보시면 좋을 것 같습니다.