CVD 주요 부품 특성 2

2. Chamber Clean RPS

  RPS란 Remote Plasma System을 말하는 것입니다. Process Deposition이 Chamber 내부에 생성된 Film 잔재는 다음 Process 진행의 Particle source가 되기 때문에 제거해야만 합니다. 하지만 이를 제거하기 위해 Chamber를 OPEN 한다면 매번 장비의 Tool time을 잡고 조치를 함에 따라 시간이 길어집니다.

 

따라서 효과적인 Chamber내부 Clean을 위해서 Clean 효율이 좋은 F2를 Radical로 공급하여 Insitu Clean을 하고 지속적인 막질 품질과 높은 생산성을 유지할 수 있습니다.

 

RPS Clean을 사용할 때 장점은 다음과 같습니다.

 

1. Radical만을 이용한 Chemical Clean을 진행하면 높은 선택비, 높은 Clean rate을 가집니다.

 

2. Chamber 외부에서 Plasma를 생성하면서 Shower Head와 Heater에 Damage 발생이 적어서 부품수명이 길어집니다.

 

 

RPS의 작동 Sequence에 대해서 알아볼까요?

 

Ar Flow -> AC Power인가 -> Ignition -> NF3 Flow -> Plsama형성 -> F Radical Flow to chamber  -> F-Si Chemical Reaction -> SIF4 Gas로 Pumping

 

 

3. PUMP

  다음으로 중요한 것은 PUMP입니다. 

PUMP에 대한 내용을 알기 전에 먼저 알아야 할 것은 진공에 대한 정의입니다. 

진공이란 주어진 공간 안에 물질(기체, 분자, 유기물 등)이 없는 공간의 상태를 의미하며, 실제적으로는 넓은 의미로 대기압보다 낮은 기체의 압력 상태를 지칭합니다.

 

압력이란 기체에서 기체 입자의 수와 입자 충돌의 강도에 의해 압력이 결정되고, 압력은 단위 면적당 힘으로 정의할 수 있습니다.

 

P = F / A  (kgf/cm2)

 

반도체 물질의 도핑 정도를 따질 때는 ppm단위를 사용합니다. ppm은 parts per million으로 백만분의 일입니다. 그만큼 제조 공정에서 해당 공정 역할에 맞는 불순물이 없는 상태를 만들고 유지하기 위해서는 높은 수준의 진공을 유지해야 합니다.

 

펌프는 여러 가지 종류가 있습니다.

 

첫 번째로 Dry PUMP

 

2개의 Rotor가 반대로 회전하며, 흡입-압축-배기의 과정이 동시에 이루어지는 PUMP입니다. Rotary PUMP와는 달리 내부에 OIL이 없어서 역류에 의한 전공 용기의 오염 가능성이 없습니다. 하지만 Rotor와 Rotor 사이, Rotor와 실린더 사이 등 경계를 Oil로 실링 하지 않아 기체가 빠져나갈 확률이 높아 그로 인해 단번에 진공을 잡기가 힘듭니다.

 

두 번째로 Turob molecular PUMP

 

기체 분자가 흡기구를 통해 디스크 사이로 유입되어 Blade에 충돌하고, 블레이드 각도에 따라 방향이 꺾이면서 다음 디스크 쪽으로 이동합니다. 초기에 비교적 크고, 배기구 쪽으로 갈수록 낮추어 기체의 압축비를 높입니다.

 

세 번째로 Cryo pump

 

Pump 내부에 극저온 영역을 만들어 그곳에 기체를 응축시켜 제거하는 방법으로 진공을 생성합니다. He가스를 팽창시키는 방법으로 냉각을 만드는 냉각단 2개의 단계적 온도 하강, 냉각단 위쪽은 활성탄이 기체 흡착 및 baffle이 온도가 외부로 빠져나가는 것을 방지하게 구성되었습니다.

 

단점으로 기체가 PUMP 내부에 저장 저장 용량의 한계로 Regeneration이 필요합니다.

 

참고 문헌 : 

반도체 제조 기술의 이해