Etch 압력, 유량과 residence time에 대해 질문있습니다.
2019.11.13 11:27
안녕하세요 교수님~
현재 연구실에서 플라즈마 에칭 장비에 대해 공부하고 있는 학생입니다.
다름이 아니라 이제까지 소형 챔버에서 에칭 실험을 진행하다가 대형 챔버로 바꾸어 실험하면서 궁금한 점이 생겨 질문드립니다.
1. 같은 압력에서 (예: 10mTorr) 유량 (sccm)만 바꿔가며 실험하고 있는데 이것이 어떤 관계가 있는지 궁금합니다.
2. 소형챔버에서 발견한 유량을 대형챔버로 그대로 옮겨버리면 residence time이 확줄어서 더 많은 sccm을 넣어야한다는데
PV/유량 = residence time 이라는 식에서 바라본다면 V가 증가하여 오히려 증가하는거 아닌가 궁금합니다.
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플라즈마를 생성시키기 위해서는 진공 조건을 만들고 원하는 가스를 주입한 후에 전원을 인가해서 플라즈마를 형성시킵니다.
이 과정에서 가스 주입은 SCCM (standart cubic centimeter per mininute)의 단위로 MFC로 조절하면서 주입시킵니다. 이는 표준조건에서의 1cm3 부피의 가스가 1분동안 들어가는 가스로서, 가스 종에 따라서 실제 들어가는 입자의 수는 다르겠습니다. 이렇게 주입된 가스들은 trottle valve를 통해서 TMP로 빠져 나가게 됩니다. 반응기 속의 압력은 이들 가스들이 얼마나 존재하는가, 즉 주입과 방출의 차이로 존재하는 입자들의 밀도가 압력의 값으로 나타나게 됩니다. 따라서 유속과 함께 trottle valve의 위치(즉 배기량 혹은 방출량) 조절 혹은 입력 MFC의 개방 정도로 압력이 결정되게 됩니다. 입자들이 머무는 시간을 residence time이라 하고, 이는 반응기로 들어온 입자들이 배기까지 걸리는 시간, 또는 웨이퍼 상에 머무는 시간을 예상합니다. 일정 압력을 유지하는 조건에서 주입구의 유속으로 혹은 배기속로를 알고, 가스 주입구에서 배기구까지를 거리를 어림잡으면 대략 residence time을 계산할 수가 있을 것입니다. 하지만 정작 중요한 것은 웨이퍼 상에서의 시간이겠고, 이 시간이 반응에 충분해야 공정은 원활해 집니다. 따라서 웨이퍼 근방에서의 유속이 중요하며 이는 유체해석을 통해 구조적인 효과에 대한 보상을 통해 추적하는 것이 필요하겠습니다.
마지막으로 여러 가스들이 주입되게 되는데, 입자들 마다 표준 부피에서의 입자 밀도가 다름으로 몰비를 써서 혼합비를 판단합니다.
또한 각 입자와 분자들의 이온화 에너지가 다름으로 플라즈마 이온들의 구성은 반드시 몰비를 따르지 않습니다. 참고하세요.