Deep rie 공정중 edge fast 현상

Q. Deep rie 공정중 edge fast 현상

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안녕하세요. 예전 소자 공정중에 Deep rie를 이용해 실리콘 식각중 edge fast현상으로 인해 과식각된 웨이퍼 edge로 부터 웨이퍼 크랙이 발생했었습니다. 또한 장비는 showerhead 구조가 아니라 중앙 상단으로부터 가스를 확산시키는 Icp형태였습니다. 1. 이 경우 edge fast보다는 중앙부분이 과식각되야되는게 아닌지 2. 그렇다면 이 현상에 대한 이유는 플라즈마 가스 밀도차이같은데 clamping 불량에 따른 부분별 온도차이, 또는 edge ring 에의한 영향이 있을수 있는지?(제가 추측한 답입니다.) 가 궁금합니다.

2025.05.22

답변 5

M
Memory Department삼성전자
코전무 ∙ 채택률 82% ∙
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일치
채택된 답변
안녕하세요, 지원자님~! 질문 주신 Deep RIE 공정 중 발생한 edge fast 현상에 대해 정리해드릴게요! 우선, ICP 방식에서 중앙 상단에서 가스가 들어오는 구조라면 일반적으로는 가스 플로우와 플라즈마 밀도 특성상 중앙부가 더 많은 식각을 받아야 할 것 같지만, 실제로는 그렇지 않은 경우가 종종 발생해요~ 특히 웨이퍼의 가장자리에서 식각이 과도하게 일어나는 edge fast 현상은 생각보다 흔하답니다! 그 이유로는 지원자님이 아주 잘 짚어주셨어요~! 몇 가지 가능성을 짚어보면 다음과 같아요. 플라즈마 밀도 분포의 비균일성: ICP 챔버 내에서 생성되는 플라즈마는 이론적으로는 균일하게 퍼져야 하지만, 실제로는 웨이퍼 가장자리에 전계가 집중되면서 edge 부위의 플라즈마 밀도가 상대적으로 더 높아질 수 있어요~ 이로 인해 edge 쪽에서 식각률이 증가하게 되는 거죠! Edge Ring의 영향: Edge ring이 설계상 균일한 플라즈마 분포를 돕는 역할을 하지만, 오히려 edge 쪽에서의 반사, 방전 패턴 등을 조절하지 못하면 오히려 식각이 더 많이 되는 현상을 유발할 수 있어요~ 특히 오래된 ring이나 부적절한 재질일 경우 그런 경향이 나타나기도 해요. Clamping의 불균일: 웨이퍼를 electrostatic chuck으로 고정할 때 접촉이 불량하거나 edge 부위가 완전히 밀착되지 않으면, 열전달의 비균일성이 발생해요! 그러면 edge 쪽의 온도가 더 높아지면서 식각속도가 빨라지는 경우도 있어요~ 가스 분포의 비대칭성: showerhead가 아닌 상단 주입 구조에서는 가스가 완전히 균일하게 퍼지지 않아서, 웨이퍼 edge 쪽에서 반사된 가스가 다시 반응을 일으켜 과식각이 발생할 수도 있답니다! 종합적으로 보면, 이 현상은 단일 요인보다는 플라즈마 분포, 열전달, 가스 흐름, chuck 상태 등 여러 요소의 복합적인 결과로 볼 수 있어요~! 정리하자면, 중앙에서 과식각이 일어날 것이라는 예측이 일반적이지만, 실제 ICP에서는 오히려 edge 쪽에서 식각이 더 진행되는 경우도 많고, 이는 지원자님이 말씀하신 clamping 상태, edge ring, 플라즈마 분포 등 복합적인 요소의 영향으로 해석할 수 있어요! 현상 분석도 아주 잘 하셨어요~! 도움이 되셨다면 채택 부탁드려요~ 응원합니다~!
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2025.05.22
c
cw3268도쿄일렉트론코리아
코이사 ∙ 채택률 96%
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1. gas chemistry 및 FR등 h/w를 봐야하겠지만 왜 center fast로 생각하시는지 이유를 모르겠습니다. 2. edge ring의 두께 전도율 등에의한 sheath의 영향이 큽니다.
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2025.05.22
댓글 2
얍
얍얍얍얍얍압
작성자
2025.05.22
직접 측정했을때 중앙보다 edge부분의 식각률이 더 컸습니다. 또한 soi 웨이퍼를 사용했을때 다음과같은 현상은 일어나지않았고(insulator의 edge stop layer 기능때문인거 같습니다), 똑같은 공정조건으로 dsp 웨이퍼에 공정을 진행했을때 크랙이 발생하여 장비문제라고 생각했습니다.
얍
얍얍얍얍얍압
작성자
2025.05.22
중앙상단 부분 공급과같은 경우에는 wafer 중앙부분에 집중될거같은데 아닌가요? 장비를봤을때 코일이 esc와 멀리떨어진 상단부분에서 플라즈마가 발생해 확산되는 구조로 보였습니다.
프로답변러YTN
코부사장 ∙ 채택률 87%
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멘티님, Deep RIE에서 edge fast 현상은 플라즈마 밀도 분포와 웨이퍼 에지의 열적·기계적 조건 때문에 주로 발생합니다. ICP 구조에서도 플라즈마가 에지에 더 집중될 수 있어 중앙보다 에지에서 과식각이 나타날 수 있습니다. 클램핑 불량이나 에지 링 상태에 따라 에지 부분의 온도 분포와 플라즈마 분포가 달라져 식각 속도 차이가 생깁니다. 가스 유동, 열 분포, 장비 구조 등 여러 요인이 복합적으로 작용한 결과입니다. 멘티님이 추측하신 플라즈마 밀도, 온도, 에지 링 영향 모두 주요 원인일 수 있습니다.
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2025.05.22
흰
흰수염치킨삼성전자
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안녕하세요. 멘토 흰수염치킨입니다. 이유를 찾긴 어렵죠 너무 많아서요 엣지가 원래 공정에서 문제가 많은 부위에요 도움이 되었으면 좋겠네요. ^_^
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2025.05.22
무
무엇이든물어보살염삼성전자
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안녕하세요. 질문 주신 내용에 대해 실무 경험을 바탕으로 답변드립니다. 1. 말씀하신 상황에서 edge fast 현상이 나타났다면, 일반적으로는 중앙부보다 edge 쪽이 과식각되는 경향이 더 강하게 나타납니다. 이는 장비 구조, 가스 유입 방식, 플라즈마 분포 특성에 따른 것이며, 특히 showerhead가 아닌 중앙 상단 공급 구조에서는 edge에서의 식각 속도 증가가 더욱 두드러질 수 있습니다. 2. 이 현상의 원인으로는 말씀하신 것처럼 플라즈마 밀도 차이나 클램핑 불량에 따른 부분 온도차가 충분히 영향을 줄 수 있습니다. 실제로 웨이퍼 클램핑 시 열 전달이 균일하지 않으면 edge 영역의 온도가 상대적으로 낮아지거나 높아질 수 있고, 이는 식각 균일도에 영향을 미칩니다. 또한 edge ring의 손상이나 마모, 설계 차이에 따라서도 edge 영역에서의 플라즈마 조건이 달라질 수 있습니다. 이로 인해 edge fast 현상이 나타나고, 과식각으로 인해 크랙이 발생했을 가능성이 높습니다. 정확한 원인 파악을 위해서는 식각 균일도 데이터를 시간 흐름에 따라 비교하거나, edge ring과 clamp 상태를 점검해보는 것이 중요합니다. 채택 부탁드립니다.
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2025.05.22
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반도체
설계팀
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