Matcher Matcher 구성에 따른 챔버 임피던스 영향에 대해 문의드립니다.
2022.03.08 15:48
안녕하세요. ICP 타입 Dry Etcher 장비사에서 근무하는 엔지니어입니다.
효율적이고 안정적인 매칭을 위해 Matcher 의 Matching Network 구성을 변경시키곤 합니다.
여기서 궁금한 점이 생겨 교수님께 문의 드립니다.
1. 플라즈마 안정화시 [기존 Matcher + Chamber] 의 임피던스가 8+j5 라고 가정했을때,
Matcher 의 L 또는 C의 H/W를 변경시켜도 [Matcher + Chamber] 가 동일하게 8+j5 값을 갖도록 Tune / Load 가 움직이는지
아니면 기존과 다른 [Matcher + Chamber] 임피던스 값을 갖게 되는지 궁금합니다.
※ 변경 전/후 모두 플라즈마는 안정적
2. Matcher Matching Network 구성 변화가 임피던스 범위 변동 외에 플라즈마 방전시 챔버 임피던스에 영향에 주는지
※ 오직 Matcher 구성만 변경된것으로 가정
이론적으로 어떻게 접근/해석해야하는지 도움 부탁드립니다.
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전원으로 부터 matcher 를 거쳐서 chamber + plasma 로 RF가 전파됩니다.
플라즈마가 없다면 chamber는 cavity 구조가 되며, cavity의 공진주파수는 chamber 구조 (가로,세로,높이) 외에도 표면의 재료적 특성에 따라 결정됩니다. 즉 chamber impedance는 chamber의 구조가 바뀌면 당연히 바뀌고 chamber 재질과 표면의 전기적 특성의 변화에 따르기도 합니다. 단, 여기서 우리는 관찰 정도로 받는 영향을 평가하므로, 타킷 공정의 변화에 영향을 미치는가의 여부로 영향성을 평가할 수 있겠습니다. 원칙적으로는 chamber impedance는 chamber 내벽의 환경 변화 또는 구조적 modification 및 PM 전후에 바뀌기도 합니다. 따라서 함부로 chamber 내의 구조적 변화 등의 chamber 관리는 공정관리에서 매우 중요한 점이고, 이 변화는 항상 chamber impedance monitoring data를 축적함으로서 chamber 상태가 진단되고 있어야 합니다. (우리는 data 축적의 중요성을 강조하니, 다양한 시도에서 생산되는 측정값들은 잘 정리하는 것이 필요합니다. 공정 및 장비 개발자에게는 큰 자산이 됩니다.)
또한 mater 내의 배선 및 냉각 등으로 내부 구조가 복잡해 질 수록 matcher의 성능은 떨어집니다. 비록 dielectric tube를 쓴다 하더라도 가능하면 chassis 쪽으로 옮겨서 결선하시기 바랍니다. 이는 matcher 의 성능을 떨어뜨리게 됩니다.
마지막으로 VI 신호를 측정해서 impedance를 판단합니다. 당연히 V와 I 값의 측정 방법의 calibration 이 매우 중요합니다. 더 중요한 것은 reactance와 resistance의 비율, 즉 V와 I의 phase 값이 매우 중요하고 이 값이 있어야 imedance 특성을 제대로 판단할 수가 있습니다. 다음으로 중요한 것은 V와 I의 파형, 즉 고조파 성질을 잘 볼 수 있어야 합니다. power 회로가 잘 정렬되어 있지 못하고 불필요한 loop가 많은 connection이면 harmonics 가 많아지고 이는 모두 power loss 항입니다. 따라서 matcher 및 chamber 고유 impedance 및 plasma impedance를 바로 해석하시려면 고조파 특성과 V와 I의 phase difference 를 관찰할 수 있어야, impedance 변화로 부터 공정진단이 가능해 집니다.
chamber impedance 값을 잘 해석할 수 있다면 공정 drift 및 PM 주기 해석에 큰 도움이 될 것으로 예상합니다. 도움이 되었으면 좋겠네요. 건승하세요.