Remote Plasma Remote Plasma에서 Baffle 재질에 따른 Plasma 특성 차이
2013.01.03 12:11
안녕하세요?
Remote Plasma에서 Baffle 재질에 따른 Plasma 특성이 차이가 나서 문의 드립니다.
우선 장치 구조를 말씀드리면, 상부에 Plasma Source (O2/N2 방전)가 있고,
아래쪽에 Chuck이 있고 그 중간에 Baffle이 있습니다.
Baffle의 두께는 4T이고 Baffle에는 2~3파이 홀이 약 1500개쯤 구성되어 있습니다.
Remote Plasma 특성 상 Bias power는 인가하지 않습니다.
현재는 Baffle의 재질을 Aluminum을 주로 사용하고 있는데,
여러가지 문제로 이번에 Aluminum에 W(Tungsten)을 코팅하여
실험을 해 보았는데 2가지 특성이 확연히 다르게 나타나서 문의 드립니다.
Aluminum Baffle에서 방전했을 경우 View port를 보았을 때 Baffle 하단 Chuck까지
매우 밝은 Intensity를 보이고 이에 따른 특성 Etch Rate도 높게 나오는 특성을 보였
습니다.
반면에 W Baffle 장착하여 방전했을 경우 본 Baffle 하단으로 Plasma가 완전히 차단
되어 어두운 특성을 확연히 보이고 Etch Rate도 50% 감소되는 특성을 보입니다.
제 생각으로는 두 재질의 Roughness 특성의 차이도 있기 하겠지만 가장 큰 것은
두 재료의 전기전도도가 다르기 때문이라고 생각되어지는데요
Alumium: 0.00000399 ohm-cm
W: 0.00000565 ohm-cm
위에서 보시다 시피 저항에 따른 문제라고 생각이 됩니다만,
혼란스러운 것은 예전에 Ag도 코팅해 본적이 있는데 현재의 W보다 더 Plasma가
완전히 차단되는 특성을 보였었습니다.
실제 수치상으로는 W의 저항이 Aluminum보다는 더 높지만 코팅함에 있어 P가 약 10%
가 들어가면서 전기전도도를 높여서 이런 현상이 발생하지 않았나 추즉하고 있습니다.
제가 궁금한점은 전기전도도가 높은 재질이 Plasma 공간에 위치했을 때
왜 더 하전 입자를 잘 제거하는지가 궁금합니다.
혹시 이것을 설명할 만한 수식이나 아니면 모델링이라도 말씀해 주시면 감사하겠습니다.
제 생각에는 오히려 저항성이 높은 재질을 쓸 때 홀 주위에 하전입자들이 Floating되어
전기적 반발력에 의해 Repelling시킬 것 같은데, 오히려 저항이 높은 재질에서
더 Plasma가 잘 내려오고 있어서 제가 모르는 다른이유가 있는 것인지 궁금합니다.
한가지 더 모델링을 하자면 Alumium보다 W의 전기음성도가 높아서 Baffle Hole로빠지는
Plasma 하전 입자들이 Baffle Hole 면에서 족족 결합하기 때문에 그런게 아닐까 라는
생각도 듭니다.
답변 주시면 감사하겠습니다.
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1. 플라즈마 유지를 고려함에 있어 공간 반응과 벽면 반응을 구분하곤 합니다. 특히 표면에서의 반응에서 표면 재료의 화학반응은 플라즈마의 손실에 중요한 인자이므로 생성 플라즈마와 표면 재료 (원자등)과의 반응율에 대한 고려를 해 보시기 바랍니다.
2. 플라즈마가 벽면으로 빠져나갈 때의 현상을 이해하려면 쉬스 현상을 고려하는 것이 좋겠으니 이를 참고해 보시면 플라즈마와 만나는 재료의 전기전도도가 영향을 미치게됨을 이해할 수 있습니다. 쉬스의 크기는 전극면과 플라즈마와의 전위차 (여기서는 접지 전극앞에 형성된 부유전위 크기가 됩니다)에 비례하여 커집니다.
3. 홀에서 플라즈마가 잘 투과해서 나왔다면 홀 주변에 형성된 쉬스 크기가 작은 것으로 생각해 볼 수 있겠습니다. 재질에 따라서 baffle 아랫단에서의 플라즈마 양의 변화가 관측되었다면 이는 홀 주변에 형성된 쉬스의 크기에 따라 플라즈마가 내려올 수 있는 단면적의 차이가 생겼다고 유추해 보아도 좋을 것 같습니다.