수치모델을 이용한 ICP-CVD 장치의 증착 균일도 해석
Numerical modeling of deposition uniformity in ICP-CVD system
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초록
유도 결합 플라즈마 화학 기상 증착 시스템의 증착 균일도를 지배하는 공정 변수를 찾기 위하여 TiN ICP-CVD에 대해서 2차원 수치 모델링하였다. 유도 결합 안테나가 챔버의 측면에 있는 경우와 상부에 있는 경우를 두 가지 가스 도입 방향(측면과 수직 방향)에 대해서 계산하였다. 전구체는 TDMAT(Tetrakis Diethyl Methyl Amido Titanium, Ti(N*Me2)4, Me=CH3)에 대해서 계산하였으며 두 단계의 공간 분해 반응과 표면 증착, 탈착 반응에 대해서 모델링을 통해서 조사한 결과 증착 두께 균일도에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 플라즈마 내에서 해리된 H, N의 농도였으며 이는 높은 전자 온도를 갖는 영역과 기판의 상대적 위치와 가스 주입구와 배출구로 결정되는 유동장의 해리종 전달 균일도에 의존하였다. 벽면에서의 H, N의 재결합은 농도 분포에 큰 영향을 미쳤으며 재결합 상수가 낮은 N은 벽면 근처가 중심부보다 높은 농도를 갖으며 H는 플라즈마 밀도가 높은 영역이 가장 높은 농도를 보였다. 기판 가장 자리는 유동에 가장 민감한 두께 분포를 보였으며 압력이 높을수록 불균일도가 유동에 민감하게 반응하였다.
Abstract
Numerical analysis is done to investigate which would be the most influencing process parameter in determining the uniformity of deposition thickness in TiN ICP-CVD(inductively coupled plasma chemical vapor deposition). Two configurations of ICP antenna are modeled; side and top planar. Side and top gas inlets are considered with different ICP antenna geometries. Precursor for TiN deposition was TDMAT(Tetrakis Diethyl Methyl Amido Titanium). Two step volume dissociation of TDMAT is used and absorption, desorption and deposition surface reactions are included. Most influencing factors are H and N concentration dissociated by electron impact collisions in plasma volume which depends on the relative positions of gas inlet and ICP antenna generated hot plasma region. Low surface recombination of N shows hollow type concentration, but H gives bell type distribution. Film thickness at substrate edges is sensitive to gas flow rate and at high pressures getting more dependent on flow characteristics.
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