Plasma in general RF/LF에 따른 CVD 막질 UNIFORMITY
2020.06.11 22:09
안녕하세요 반도체회사에서 CVD 공정에서 근무하고있는 사람입니다.
몇가지 질문이 있어 글을 올립니다.
1. 현재 CCP를 이용한 설비를 사용하고 있으며, RF/LF를 사용하고있는데 RF/LF의 역할에 대해 궁금합니다. RF는 전자에 거동에 영향을 주고 LF는 이온 거동에 영향을 준다고 간단하게만 알고있는데 이 내용이 맞는지요?
2. 현재 TEOS를 사용하여 CVD하고 있는 레시피 중 LF POWER가 낮은 레시피의 CVD 막질 두께의 UNIFOMITY가 LF POWER를 높게 쓰는 막질 두께의 UNIFORMITY보다 불량합니다. LF POWER가 낮은것이 막질 THK의 UNIFORMITY의 영향을 주는 것 일까요?
3. HF POWER의 세기도 CVD 막질 THK의 UNIFORMITY의 영향을 주는지 알고싶습니다.
마지막으로 항상 좋은 답변 좋은 내용 올려주셔서 감사합니다.
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플라즈마 장비 공학 관점에서 보면, HF는 전자 가열, 즉 전자에 에너지를 효율적으로 주입해 주는 RF 소스로서 TEOS 해리에 지대한 영향을 미치게 됩니다. LF는 이온이 얻을 수 있는 쉬스 에너지를 조절하는 인자입니다. TEOS 박막 공정과 같은 운전압력이 높은 경우 전자와 가스종, 이온과 가스종의 충돌이 대단히 크고, 이의 판단은 특성 길이, 즉, 쉬스 크기 대비 입자 간의 평균 충돌 거리의 비로 판단하고, 쉬스 크기가 상대적으로 작은 경우에는 충돌에 의한 영향이 크다고 판단할 수 있습니다. 여기서 전자들의 충돌을 공간에서 (주로 쉬스 경계 부에서) 이온의 충돌은 쉬스 내에서 거동으로 관찰하면 좋습니다. 결론은 HF 전력을 키우면 플라즈마 밀도가 높아지고 해리가 커지므로 박막 수율이 높아지는 인자로서 작용하게 됩니다. LF를 키우면 쉬스가 커지고, 이온의 에너지가 증가하는데, 쉬스 내에서 충돌이 많으므로 이 에너지는 민감하게 증가하지는 않지만, 증가 경향을 가질 수 밖에 없습니다.
따라서 LF를 높이면 THK가 향상된다는 결과는 이온이 입사하는 에너지가 너무 커서 박막을 뜨게 하지 않을 정도라면 박막의 퍼짐(step coverage) 향상에 도움을 주었다고 판단할 수 있으며, LF가 커지면서 쉬스 경계가 올라가고 이는 shower head 쪽으로 가까이 가므로서 해리를 좀 더 효과적일 수 있을 경우, 2가지로 예상이 됩니다. 다만, LF을 너무 높이다 보면 막질이 좋지 않아 질 확률이 매우 높으니, 현재 장비 구조에 최적화되는 공정 조건을 찾고 계신 것으로 예상됩니다. 박막 균일도와 막질 균일도 모두 잘 잡았으면 합니다.
참고로 식각에서 HF는 VHF로서 균일도 문제는 인가 RF가 만드는 정상파 전기장 형성으로 인해 공간에 형성되는 플라즈마 밀도 분포가 다름으로 인해 ER 균일도 문제가 발생하여 별건의 문제로서 보셔서 좋습니다.