제 강의에서 Selfbias를 제대로 소개해 드리지 못했던 것 같습니다.

일단 VDC는 selfbias의 값이 맞는 것 같습니다. 이 값은 wafer 표면의 전압을 의미해야 옳습니다만 wafer substrate가

도체로 되어 있다면 그 표면의 온도가 될 것입니다. ICP power에 따라서 변하는 이유는 플라즈마 밀도의 변화등에 의한 요인으로 보이는데 실제 selfbias와는 관계가 없어야 합니다. 일단 self bias는 플라즈마의 이온 전류와 전자 전류가 같아질 때의 그 표면에서의 전위를 의미함으로 전류는 흐르지 않는 조건이 되어야 합니다. 일반적으로 축전성분이 있으면 전하가 축적되고 그 전하는 대부분 전자에 의한 음전하로서 그 전하가 축적된 지점의 표면 전위가 self bias가 됩니다. 따라서 현재의 setup에서 self bias가 어는 지점의 전위를 의미하는 지는 알 수 없으나, RIE power 가 어느 곳에 인가되고, ICP는 어디로 인가되어 플라즈마와 만나는 가를 따져서 예측할 수 있습니다. 어떤 경우든 파워가 인가된 물체의 표면이 플라즈마와 만나는 지점의 전위가 self bias크기가 될 터인데, 현재의 기술로는 플라즈마와 만나는 부도체의 표면 전위를 측정하는 방법이 없음으로, 그 물체 주변에 도체를 놓고 그 점 전위를 측정하거나, substrate를 도체로 만든 경우 그 전위를 측정하여 self bias라 할 것 입니다.

참고가 되었으면 합니다.

자꾸 귀찮게 해 드리는것 같아 송구스럽기 그지 없습니다. 마땅히 궁금증을

해결해 줄만한 분이 주변에 없어 폐를 끼칩니다.

우선 지난번 질문에 답을 주셔서 감사드리구요 ...

교수님께 질문을 드린후에 저도 저희 장비 공급업체에 나름대로 알아보았는데 VDC를 MONITORING하는 방법은

매칭박스 끝단에 rf power cable을 감고있는 coil이 설치가 되있고 그것에 발생하는 유도 기전력으로 rf에 실려있는

DC BIAS 값을 측정하고 그것이 화면의 monitor에

보여진다고 하는군요 ...

이번에 드릴 질문은 플라즈마의 성질에 관한 겁니다.

제가 요즘 2가지 조건으로 test를 진행할려고 하는데 공정조건은

하나는 RIE POWER(14watts)만 사용해서 VDC를 확인하고

두번째는 RIE(10watts)와 ICP POWER(650watts)를 두개 사용해서 VDC을 첫번째 실험시에 발생한 것과 동일하게 한후

에치 Performance를 비교할려고 합니다.

다시 말해서 하나는 전기장만 가지고 플라즈마를 형성하고

나머지는 전기장 + 자기장을 사용해서 결국 vdc를 같은 조건으로 맞춘다는 건데요...


이럴때 한가지 의문이 생깁니다.

제가 이해하기로는 self bias를 동일하게 만든경우,

먼저 전기장과 자기장을 같이 사용하는 경우는 전자의 MFP를 늘려서 전체적인 플라즈마의 밀도에 영향을 주는걸거고요.

전기장만 사용해서 플라즈마를 형성하는것은 이온과 전자의 에너지에 중점을 두는 것일겁니다.

DC Bias 를 맞추기 위해서 당연히 전기장만 사용하는 경우는 두개의 power source를 사용할 때 보다 rf power를 높여야 겠지요.

이럴경우 플라즈마의 밀도는 어떻게 되는지 궁금합니다.

다시말해서 VDC가 일정하다는 것은 내부에 있는 플라즈마의 밀도 자체도 동일한 것인지

아니면 전기장만 사용한 경우에 플라즈마내에서 발생한 이온의 가속에너지도 VDC에 영향을 미쳐서

다소 밀도가 떨어져도 같은 VDC를 만들어 낼 수 있는 건지 궁금합니다.

한가지 더 여쭈자면 이렇게 VDC를 동일하게 조정할 때 전기장만 사용한 경우보다 ICP와RIE 모두를 사용한 경우가

플라즈마의 밝기가 훨씬 더 한데 그럴만한 이유가 무엇인지 궁금합니다.

현재 측정되고 있는 값은 실제 시편에서의 Vdc 값은 아닙니다. 현재 읽혀지는 값은 시편대의 전위에 해당하는 값을 읽게 되는 것으로 실제 시편과는 C로 coupling 되어 값의 차이가 있습니다. 하지만 그 표면의 진 값을 읽는 방법이 없음으로 현재 읽는 값으로 대체하는 것이지요. 시편의 종류는 재질 특징에 따라서 그 값의 차이가 크게 됩니다. 염두에 둘 일입니다

자기장의 효과라고 하면 안테나에서 만들어진 값을 의미하는 것으로 보입니다만 이 경우는 자기장이라 할 수 없습니다. 이때 형성되는 자기장은 유도 기전력을 만들어서 실제 플라즈마에 영향을 주는 값은 유도 기전력 값, 즉 유도 전기장으로 생각하는 편이 옳습니다. 따라서 현 상태에서는 자기장의 효과란 없습니다. 유도 기전력의 방향이 원방향인가, 아니면 전기장의 방향인 축 방향인가의 문제이지요. 따라서 두 값이 결합되는 경우 플라즈마 발생의 효율이 증대될 수 있으나 입력전력의 차이를 볼 때 ICP 에서 만들어지는 전기장으로 플라즈마 형성이 되며 RIE에서는 단지 Vdc에 영향을 많이 줄 수 있는 형상입니다. Self bias는 밀도와 무관하긴 하지만 전자의 에너지 분포에는 민감한 함수입니다. 에너지 분포는 플라즈마 발생에도 영향을 주기 때문에 밀도와 self bias는 관계가 있게 됩니다. 현재 실험 방법에서 Vdc는 시편의 rf 전력을 조절하는 방법에 의존하는 것이 유일할 것으로 보입니다. 그 외 방법이 가능할 수 있으나 연구에 시간이 들어가야 할 문제로 보이는 군요. 참고하세요.

제가 말씀드린 밀도는

쉬스를 뚫고 들어오는 이온의 갯수입니다.

즉, self bias값이 etch 되는 target의 표면에 입사되는 이온의 에너지와 갯수의 함수인지 아니면

단순히 갯수만의 함수인지에 대한 질문입니다.

Vdc가 걸린 상태에서 쉬스를 통해 들어오는 이온의 개수는 실제 flux로 계산되고 그 값은 Bohm전류를 갖게 됩니다. 이 값은

Bohm 전류= 전자 전하량 * 이온 밀도 * sqrt(전자온도/이온질량) 입니다. 이 값은 쉬스 내에서 일정하게 유지되며 표면에 인가되는

입자의 개수는 속도가 증가하면서 줄어들게 됩니다. 이 경우 입자 당 에너지는 커지는 것이지요. 하지만 flux 즉, 전류의 크기는 일정하게 됩니다.