신공정을 위한 플라즈마 소스의 특성연구와 제어변수의 개발

Abstract

플라즈마 응용의 다양화, 소자의 집적화, 생산의 대형화등으로 인해 다양한 공정을 수행하시 위한 여러 기능의 플라즈마 소스와 이의 제어가 요구되고 있으며, 이를 위해 필요한 소스를 고기능성 플라즈마 소스, 고균일도 플라즈마 소스, 초고밀도 플라즈마 소스로 구분하였고 각각의 기능을 갖는 플라즈마 소스를 개발하고 평가하였다. 고기능성 플라즈마 소스는 이중 ICP의 형태로, 안테나에 연결된 가변축전기를 변화시켜 직접플라즈마와 원거리플라즈마의 밀도를 조절하여 시료와의 반응에 필요한 플라즈마와 활성종의 양을 제어할 수 있는 장점을 가진다. 이를 통해 Si 식각률을 20% 향상할 수 있었다. 고균일도 플라즈마 소스는 이중 적층형태의 안테나 구조를 가지며 안테나 내의 RF 전류와 RF 전압의 분포를 회전방향으로 균일하게 하여 대칭성 좋은 플라즈마를 발생시킨다. 회전방향의 대칭성을 통해 넓은 균일도 범위를 확보할 수 있으며 넓은 범위의 압력과 공간 범위에서 식각공정 등에서의 산업적인 기준치인 5% 균일도를 충분히 만족시킨다. 초고밀도 플라즈마 소스는 헬리콘 플라즈마 소스이며 높은 정자기장하에서 발생하는 완전히 이온화된 플라즈마이다. 플라즈마 내에 발생하는 헬리콘파 모드를 완전히 해석적인 방법으로 분석하였으며 lower hybrid frequency에서 일어나는 hollow plasma density profile을 회전방향의 전기장 분포로써 해석하였다.