ICP ICP-RIE etch에 관해서 여쭤볼것이 있습니다!!
2021.03.01 21:54
안녕하세요 제가 ICP-RIE로 SIO2를 식각하는 과정에서 나머지 변수는 모두 똑같고 (CF4+He gas) RF power를 올려서 식각했는데 측정결과 RF power를 올렸음에도 식각률이감소했습니다. 왜 이러한 결과가 나왔는지 그 이유에 대해 혹시 설명해주실수 있을까요? ㅠㅠ
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직관적으로 답변을 드리기가 쉽지 않습니다.
일단 식각률은 식각이온의 에너지 플럭스 즉 식각 이온의 에너지와 이온밀도에 비례한다고 알려져 있습니다. 이를 대입해서 식각률 감소를 설명하면, 식각 이온 밀도가 감소하거나 에너지가 감소한다고 예상해 볼 수 있겠고, 이 같은 현상이 가스를 혼합하면서 생겼다고 이해할 수가 있겠습니다.
아울러 대부분의 운전 조건은 전력과 운전 압력이 최적화 된 상태로 보시면 좋습니다. 충돌은 입자 간의 충돌 거리를 표현하고 (collision mean free path)와 전력은 반응기내의 전기장의 크기를 정의합니다. 이 두 값의 곲은 플라즈마 전자가 얻는 에너지이므로, 충돌이 빈번하면 (즉 압력이 높으면) 반응기 내의 전자들은 에너지를 충분히 얻기가 힘들거나 얻은 에너지를 빈번하게 잃게 되므로, 오히려 압력을 높이면 플라즈마 밀도가 낮아지곤 합니다. 또한 충돌 거리는 충돌 단면적이 큰 입자를 사용해도 커지므로 같은 혼합가스 사용에서 반드시 고려해야 할 점 중에 하나입니다.
이를 종합해 보면 사용하신 변수에서 He의 혼합비가 눈에 띄는데, He은 여기에너지가 높아 분율이 높아지면 같은 전력에서 플라즈마 밀도가 높지 않을 확률이 있고, 플라즈마 밀도가 감소하면서 식각률이 제한 받았을 수 있습니다. 혹시 He 쓰시는 이유가 있겠지만, 대신해서 Ar를 사용한다면 질량도 크게 플라즈마 생성에도 도움을 주니 식각률 향상에 도움이 될 수도 있겠습니다. HARC 공정 등에서는 Xe, Kr 도 사용하는 까닭입니다. 깊이 방향으로 momentum을 더 주기 위해서 입니다.
- 추가로, 장비 플라즈마 생성 현상 등을 찾아 보시면 이해에 도움이 되실 것 같습니다.