플라즈마의 밀도, 이온 에너지 및 활성 기단의 분포는 각식의 균일성을 결정하는 기초이며, 무선 주파수 시스템, 자기장 보조 및 챔버 대칭성 설계를 통해 정확한 조절을 실현해야 한다.

1. 무선 주파수(RF) 시스템의 정밀화 제어

무선 주파수 출력은 플라즈마 생성의 핵심 동력이며 안정성과 분포는 플라즈마 균일성에 직접적인 영향을 미칩니다.

전력 안정성 제어: 고정밀 무선 주파수 전원 공급 장치 (예: ± 0.1% 의 전력 변동 정밀도) 를 사용하고 자동 매칭 네트워크 (AutoMatchingNetwork) 를 조합하여 실시간으로 챔버 실내 임피던스 변화 (샘플 상태, 가스 성분 변화로 인한 것) 를 보상하여 국부 플라즈마가"꺼지거나"너무 강"하지 않도록 한다.예를 들어, 반응 이온 부식 (RIE) 에서 임피던스 부식은 웨이퍼 가장자리의 플라즈마 밀도를 떨어뜨리고 부식 속도 편차가 10% 이상에 달하며 네트워크에 일치하는 응답 속도는 밀리초 단위로 제어해야 한다.

다중 주파수 무선 주파수 공동 조정: 13.56MHz+2MHz와 같은 이중 주파수 (예: 13.56MHz) 또는 3 주파수 무선 시스템을 사용하여 고주파 (예: 13.56MHz) 는 주로 플라즈마 밀도 (각식 속도에 영향을 미침), 저주파 (예: 2MHz) 는 이온 폭격 에너지 (각식 방향성에 영향을 미침) 를 제어합니다.서로 다른 주파수의 전력 점유율을 조정하여"밀도 균일성"과"에너지 균일성"을 각각 최적화할 수 있다. 예를 들어 웨이퍼 중심과 가장자리의 플라즈마 밀도 차이에 대해, 가장자리 영역의 고주파 전력 점유율을 높임(예: 파티션 무선 주파수 전극) 을 통해 밀도 편차를 3% 이내로 줄일 수 있다.

2. 자기장 보조의 플라즈마 제약

고밀도 플라즈마 부식 (예: ECR 부식, ICP 부식) 의 경우 자기장은 로렌즈력을 통해 전자 운동을 구속하고 플라즈마 밀도 균일성을 향상시킬 수 있습니다.

자기장 강도 및 분포 최적화: 여러 개의 코일로 구성된"균일 자기장 시스템"을 사용하여 시뮬레이션 (예: COMSOL 자기장 시뮬레이션) 을 통해 코일 전류를 조정하여 챔버 내 자기장 강도 편차를 ≤ 5% 로 만듭니다.예를 들어 ICP 부식에서 자기장 중심이 너무 강하고 가장자리가 약하면 중심 플라즈마 밀도가 너무 높고 부식 속도가 빠르다.가장자리 코일 전류 보상을 통해 웨이퍼 내 플라즈마 밀도 분포 기준 차이를 8% 에서 2% 로 낮출 수 있다.

동적 자기장 조정: 고밀도 도면 영역과 저밀도 도면 영역과 같은 다양한 각식 패턴에 대해 프로그래밍 가능한 전원을 통해 코일 전류를 제어하는 등 자기장 분포를 실시간으로 조정하여 국부적인"플라즈마 집합"을 피합니다. 예를 들어 큰 크기의 도랑을 각식할 때 도랑 영역은 전하 축적으로 인해 더 많은 이온을 끌어들이기 쉽고 동적으로 이 영역의 자기장 균형 잡힌 이온 폭격 강도를 약화시킵니다.

3. 챔버 기하학적 대칭성 설계

챔버의 기계적 구조는"사각 지대"또는"비대칭 전장"을 피하고 플라즈마가 교란없이 분포되도록 보장해야합니다.

전극 평행도와 대칭성: 상하 전극 (양극/음극) 의 평행도는 0.1mm 이내 (정밀 레일과 수평 교정 장치를 통해) 로 제어해야 하며, 전극이 기울어지면 국부 전장 강도 차이 (예: 변두리 전장 강화) 를 초래하여 부식 속도가"변두리가 빠르고 중심이 느리다"고 유발한다.또한 전극의 지름은 웨이퍼 (예: 웨이퍼 지름 300mm의 경우 전극의 지름 320mm) 보다 약간 커야 하며,"변두리 전장 감쇠"를 줄여야 한다.

금속 오염 및 전하 축적 방지: 캐비티 실내 벽 및 부품 (예: 스프레이, 라이닝 링) 은 불활성 재료 (예: Al₂O, Y₂O코팅) 를 사용하여 금속 원자가 플라즈마에 튀어 샘플을 오염시키는 것을 방지하는 동시에 전하가 벽면에 고르게 축적되지 않도록 해야 한다 (전하 축적은 국부 전장을 왜곡시킬 수 있다).