Etch
etching에 관한 질문입니다. [충돌 현상 및 이온화 과정]
작성자
작성일
2018-08-14
조회
4306
안녕하세요. 반도체취업을 준비하고있는 취준생입니다. 실험도중 궁금증이 생겨 질문드립니다.
가스의 유량을 달리하여 etch rate를 비교하기 위한 실험을 했습니다.
ethcant gas인 ch4는 고정시키고
Ar가스를 30sccm 그리고 60sccm 이렇게 두가지 실험을 하였습니다.
질문1. 60sccm이 더 깊게 에칭되는것을 기대하였는데 오히려 덜 에칭되었습니다. 이유가 무엇인가요?
질문2. Ar가스 유량을 늘리는것이 etch속도가 빨라지는것은 맞나요?

알곤 플라즈마는 플라즈마 생성에 매우 유리한 가스입니다. 즉, ionization 경로가 direct ionization (15.75 eV)과 더 많은 확률을 가진 step ionization이 존재하기 때문인데, 후자는 Ar*을 경유하는 이온화 경로를 갖습니다. 즉, 불활성 가스들은 대부분 여기상태가 안정적인 준 안정상태(meta stable: 11.5 eV 근방) 입자들로 많은 수가 존재하고, 이들이 다시 전자 충돌 등으로 이온화가 되는 과정인데, 여기상태의 아르곤은 4.2 eV정도의 에너지만 받아도 이온화되어 플라즈마 상태를 수월하게 유지시킬 수 있는 특징이 있습니다. 따라서 아르곤 플라즈마는 공간내에 metastable의 밀도가 높아질 수로고 플라즈마가 잘 만들어 짐을 알 수 있는데, 준 안정입자들은 중성상태의 가스 를 따라서 생성되고 배기되므로, 반응기 공간 내, 즉 전자가속이 일어나는 공간에 적은 시간 머물게 되면, 즉 빠르게 배기되게 되면, sccm이 높으면 여기된 알곤 입자들이 빨리 빠져나가고 새로운 Ar 입자들이 많아질 확률이 커지므로 (운전 압력을 고정시켜 놓고 가스 flow rate 을 키운 경우) 실제 식각 플라즈마의 이온의 밀도는 떨어지고 ER이 오히려 떨어지게 됩니다. 만일 SCCM에 따라서 압력이 같이 높아졌다면 일정부분 ER이 커질 것이나, 너무 높아져서 ionization mean free path가 줄어 든다면 이 경로에서 전자가 얻는 에너지가 줄어들게 되므로, 역시 이온화가 덜 일어나게 되므로 운전 압력이 특정 (장비 구조의 함수) 값에서 비례해서 커지다가 다시 줄어드는 경향을 갖게 됩니다. 본 게시판에서 충돌현상/ 이온화 과정에 대해서 좀 더 살펴 보시면 좋을 것 같습니다.