반응기 속의 흐름과 균일도

기체는 어떻게 웨이퍼에 닿나: 경계층

바람이 부는 날에도 운동장 바닥에 바짝 붙은 공기는 거의 움직이지 않는다. 기체가 고체 표면 위를 흐를 때도 마찬가지다. 표면에 닿은 기체는 끌려서 느려지고, 표면에서 멀어질수록 원래 속도를 되찾는다. 이렇게 표면 가까이에서 느리게 움직이는 층을 경계층(Boundary layer)이라 한다. CVD 반응기의 기체는 보통 층을 이루며 미끄러지듯 흐르는 층류(Laminar flow)다. 흐름이 층류인지 난류인지는 Reynolds 수 \(\mathrm{Re}=\rho u_0 L/\eta\)로 가늠하는데, CVD 장치의 Re는 약 100이고 2,000을 넘어야 난류가 되기 쉽다. 다른 강의 자료도 층류를 유지하려면 Re가 약 2,100보다 작아야 한다고 적는다.

층류에는 위아래를 휘저어 섞어 주는 소용돌이가 없다. 그래서 반응물 분자는 빠른 주 흐름에서 경계층을 지나 표면까지 분자 확산으로 건너가야 한다. 2장의 Grove 모델에서 기체 쪽 공급 \(F_1=h_g(C_g-C_s)\)이 바로 이 확산이고, Fick의 법칙을 두께 δ인 경계층에 적용하면 \(h_g=D/\delta\)가 된다. 경계층이 두꺼울수록 건너야 할 거리가 길어 공급이 느리다. 반응에서 나온 부산물도 같은 층을 거꾸로 건너 빠져나간다.

경계층의 두께는 어디서나 같지 않다. 기체가 판의 앞 가장자리에 닿는 순간에는 느려진 층이 거의 없고, 하류로 갈수록 그 층이 두꺼워진다. 세 강의 자료가 쓴 식은 앞에 붙은 상수가 서로 다르지만, 앞 가장자리에서의 거리 x의 제곱근에 비례한다는 점은 같다.

식이 말하는 결과는 분명하다. h_g가 하류로 갈수록 \(1/\sqrt{x}\)로 줄어든다. 공급 제한(h_g ≪ k_s) 영역이라면 증착 속도가 h_g를 그대로 따라가므로 앞쪽 웨이퍼가 두껍고 뒤쪽이 얇다. PSU 자료는 이것을 "k_s 제한 증착은 온도에 매우 민감하고, h_G 제한 증착은 기하(경계층)에 매우 민감하다"고 요약하고, δ가 흐름을 따라 일정하지 않으니 고르게 쌓으려면 특별한 형상이 필요하다고 적는다. 반대로 반응 제한(k_s ≪ h_g)이면 h_g가 자리마다 조금 달라도 표면 농도가 C_g와 거의 같아 두께가 평탄하다. 아래 시뮬레이터로 확인해 보자.

근거: 경계층의 √x 모양, h_g = D/δ와 평균 h_g ∝ √Re, h_G를 온도에 대해 거의 상수로 보는 근사와 Si 단결정 증착의 활성화 에너지 1.6 eV, 기울인 서셉터.

대기압에서 하는 CVD는 대부분 이 공급 제한 쪽에 있어서, 기체 흐름과 반응기 설계가 막의 균일도를 좌우한다. MIT 강의 자료는 경계층의 대책으로 서셉터를 3°–10° 기울이는 방법을 든다. 그러면 기체 속도와 농도가 고르게 되어 성장 속도가 고르게 된다는 것이다. 시뮬레이터는 기울인 서셉터 위에서 통로가 하류로 갈수록 좁아져 기체가 빨라지고, 그만큼 경계층이 얇아진다고 보았다(원리에서 나온 해석). 기울기를 너무 키우면 반대 방향으로 기운다는 점도 함께 보인다. 가열된 서셉터 위에서는 뜨거운 기체가 떠오르며 생기는 대류 소용돌이(Roll cell)도 흐름을 흐트러뜨린다. Campbell 교재를 바탕으로 한 강의 자료는 760 torr와 160 torr에서의 롤 셀 그림을 싣고, 반응관 전체를 데우는 핫월 반응기는 온도가 고르고 대류가 줄어든다고 정리한다.

압력을 낮추면: 확산이 빨라지는 이유

경계층 문제를 정면으로 푸는 방법은 h_g 자체를 키우는 것이다. 열쇠는 압력이다. 기체 분자는 다른 분자와 부딪힐 때까지 곧게 날아가는데, 그 평균 거리가 평균 자유 행로(Mean free path, λ)다. 운동론에서 λ는 압력에 반비례하고, 기체의 확산 계수는 대략 λ와 분자의 평균 속력을 곱한 값이다. Saraswat의 강의 자료에 실린 값으로 보면 λ는 760 Torr에서 6.26×10⁻⁶ cm(약 63 nm)에 불과하지만, 1 Torr에서는 4.5×10⁻³ cm(45 µm), 0.1 Torr에서는 4.5×10⁻² cm로 길어진다. 부딪힐 상대가 적으니 한 번에 멀리 가고, 그만큼 빨리 퍼진다.

반면 2장에서 본 표면 반응 속도 상수 k_s는 온도에 지수 함수로 변한다. 그래서 h_g는 주로 압력과 흐름으로, k_s는 주로 온도로 움직이는 손잡이라고 생각하면 편하다(원리에서 나온 해석). 압력을 크게 낮추면 무슨 일이 생기는지 먼저 예측해 보자.

PSU 강의 자료의 어림은 이렇다. 760 Torr에서 1 Torr로 낮추면 D_G는 760배 커지고 경계층 δ_S도 약 7배 두꺼워지므로, h_G는 약 100배 커진다. 그러면 기체에서 표면까지의 수송이 더 이상 속도를 제한하지 않는다. Stanford 자료도 물질 전달 계수 h가 확산 계수에, 곧 압력의 역수에 비례한다고 적는다. 그래프에서 h_g 선이 위로 올라가면 k_s 선과 만나는 온도, 곧 공급 제한이 시작되는 온도가 높아져 반응 제한 영역이 넓어진다. MIT 자료는 "압력을 낮추면 D_g와 h_g가 커져 반응 제한 영역이 넓어지고, LPCVD는 그 영역에서 운전한다"고 정리한다. 경계층의 두께 변화가 왜 7배쯤인지는 자료에 설명이 없다. 다만 압력과 함께 기체 밀도와 유속이 어떻게 바뀌느냐에 따라 δ의 변화는 달라질 수 있으므로, 7배는 하나의 어림으로 받아들이자(원리에서 나온 해석).

대가도 있다. 공정이 온도에 더 민감해진다. 반응 제한에서는 성장 속도가 Arrhenius 식을 그대로 따르기 때문이다. 그래서 LPCVD는 저항 히터로 관 전체를 데우는 핫월 반응기를 쓴다. PSU 자료는 이렇게 하면 온도를 잘 맞출 수 있고 웨이퍼를 쌓을 수 있다고 덧붙인다. 또 하나의 대가는 속도다. 기체 농도는 압력에 비례하므로 1 Torr의 기체 분자 수는 1기압의 1/760이고, 한 장에 쌓이는 속도는 느려진다. 예를 들어 LPCVD poly-Si는 0.2–1.0 Torr의 순수 SiH₄로 분당 10–20 nm 쌓인다. Saraswat는 이 느린 속도를 한 번에 넣는 웨이퍼 수로 충분히 보상한다고 적는다.

압력을 낮추면 얻는 것이 하나 더 있다. 반응물이 웨이퍼에 닿기 전에 기체 속에서 서로 반응해 알갱이를 만드는 기상 핵생성(Gas-phase nucleation)이 줄어든다. MIT 자료는 LPCVD의 장점으로 운반 기체가 필요 없고, 기상 반응과 파티클이 적고, 경계층 문제가 사라지고, 단차 피복이 좋다는 점을 꼽는다. 1기압에서 SiH₄를 열분해하면 질 나쁜 Si가 나오기 때문에 낮은 압력을 쓴다는 설명도 함께 있다. 압력이 중간인 SACVD O₃–TEOS에서도 같은 경향이 보인다. 100–600 Torr를 조사한 연구는 균일도와 막질이 좋은 최적 창을 약 200 Torr에서 찾았고, 그보다 높은 압력에서는 기상 반응으로 파티클이 생겼다.

LPCVD 배치 퍼니스: 웨이퍼를 촘촘히 세우는 이유

압력을 낮춰 공급 문제를 없애면 대담한 일이 가능해진다. 웨이퍼를 기체 흐름에 수직으로 수십~수백 장 촘촘히 세우는 것이다. Saraswat의 강의 자료가 그리는 핫월(Hot-wall) LPCVD는 이렇다. 저항 가열 퍼니스 속 석영관을 고른 온도로 유지하고, 기체를 한쪽 끝으로 넣어 반대쪽 끝으로 뽑아낸다. 압력 0.25–2 Torr, 온도 300–900 °C, 유량 100–1000 sccm에서 약 100장을 석영 홀더에 세워 ±5%의 균일도를 얻는다. 여기에는 중요한 조건이 붙는다. 촘촘히 쌓고도 웨이퍼 안과 웨이퍼 사이 두께가 고른 것은 아주 낮은 압력에서, 표면 반응 제한 영역으로 운전할 때다. 압력이 낮으면 확산 계수가 매우 커서 반응 기체가 반응관 전체에 거의 고르게 퍼지기 때문이다.

구체적인 예로 1977년 Berkeley 연구진과 장비 회사 Tempress의 보고서를 보자. 길이 183 cm, 안지름 101 mm의 석영관에 61 cm 길이의 보트를 넣고, 3인치 웨이퍼 150장을 약 0.25 cm 간격으로 세워 순수 SiH₄로 poly-Si를 쌓았다. 이 보고서는 반응기 안의 기체 이동을 두 부분으로 나눠 보았다. 관 벽과 웨이퍼 더미 사이의 고리 모양 통로에서는 기체가 관을 따라 흐르고(플러그 흐름), 웨이퍼 사이의 좁은 틈에서는 기체가 멈춘 채로 확산하면서 양쪽 웨이퍼 면에 쌓인다. 앞의 것은 웨이퍼 사이 균일도(4절)를, 뒤의 것은 웨이퍼 안 균일도를 정한다.

틈 안에서 무슨 일이 일어나는지 따라가 보자. 반응물은 웨이퍼 가장자리에서 들어와 가운데로 확산하는데, 가는 동안 위아래 두 면에서 계속 소모된다. 소모가 확산보다 빠르면 가운데에 닿기 전에 농도가 줄어 가운데가 얇아진다. 보고서의 정체 확산 모델도 증착 속도의 기울기가 웨이퍼 가장자리에서 가장 크고 가운데는 비교적 고르며, 웨이퍼 간격을 넓히면 반지름 방향 기울기가 줄고, 675 °C 위에서는 확산 효과가 커져 기울기가 가장 크다고 했다. 이 경쟁을 식으로 쓰면 아래와 같다. 원판 두 장 사이의 정체된 기체에서 확산과 양면 소모가 균형을 이루는 이 장의 학습용 모델이다.

모델에 넣는 값은 이렇게 정했다. k_s는 보고서의 속도식 G ≈ 4.3×10⁷·exp(−133.4 kJ/mol ÷ RT)·P_SiH₄ (G는 nm/s, P는 Torr)에 Si 원자 밀도 5×10²² cm⁻³와 이상 기체의 농도를 넣어 계산했다. 620 °C에서 약 0.31 cm/s다. D는 운동론 식 D ≈ λv̄/3에 보고서 표의 N₂ 평균 자유 행로(0 °C, 750 Torr에서 8.50×10⁻⁶ cm)를 온도와 압력으로 환산해 넣고 SiH₄의 평균 속력을 곱해 어림했다. 620 °C, 0.4 Torr에서 약 1.3×10³ cm²/s다. SiH₄ 대신 N₂의 평균 자유 행로를 빌린 거친 어림이므로 결과는 자릿수로 읽자.

이 모델로 보고서와 비슷한 조건(3인치, 0.25 cm 간격, 620 °C, 0.4 Torr)을 계산하면 가운데가 가장자리보다 약 0.7% 얇다(±0.34%). 같은 보고서가 3인치 웨이퍼에서 다섯 점을 잰 결과는 평균 변동 0.42%(표준편차 0.11%)였다. 보고서는 이 측정의 온도를 적지 않아 직접 비교는 아니지만, 거친 모델치고 자릿수는 맞는다.

다른 연구의 결과도 같은 방향이다. Becker 등은 TEOS를 1 Torr 아래에서 열분해해 SiO₂를 쌓으면서, 압력 500 mTorr 이하, 웨이퍼 간격 4.7 mm 이상, 730 °C 미만, 분당 16 nm의 조건에서 두께 변동 ±5% 미만을 얻었다. 150 mm 웨이퍼에서는 간격을 10 mm로 넓히자 ±2%가 되었다. 압력을 올리면 깊은 트렌치의 단차 피복은 좋아졌지만 웨이퍼 안 두께 균일도는 나빠졌다. 모델로 말하면 압력이 오르면서 D가 줄어 Φ가 커진 것이다(원리에서 나온 해석). 반대로 poly-Si의 표준 조건에서는 웨이퍼 간격과 장입 수의 영향이 작다고 정리한 자료도 있다. 온도가 낮아 Φ가 작은 영역이라면 두 이야기는 서로 어긋나지 않는다.

웨이퍼가 커지면 사정이 어려워진다. Φ는 반지름에 비례하므로 300 mm 웨이퍼의 Φ는 3인치의 약 4배이고, 가운데–가장자리 차이는 대략 16배가 된다(모델 계산). Saraswat는 웨이퍼가 커질수록 저압 배치 반응기의 균일도가 나빠지는 경향이 있어 8인치 이상에서는 단일 웨이퍼 장비로 가는 추세라고 적었고, 1977년 보고서도 더 큰 웨이퍼나 더 긴 반응기에서는 온도를 낮춰야 같은 균일도를 얻는다고 했다. 그런데도 배치 퍼니스는 300 mm에서도 쓰인다. TEL은 125장을 넣는 핫월 등온 배치 장비로 poly·a-Si·SiO₂·Si₃N₄ LPCVD를 하고, 300 mm 웨이퍼를 최대 200장 넣는 장비에는 새 다중 존 히터를 쓴다고 소개한다. ASM은 최대 150장을 넣는 300 mm 종형 퍼니스에서 저압 공정용 기체 주입 장치가 큰 배치 전체의 웨이퍼 안 균일도를 높인다고 소개한다. 히터를 여러 존으로 나누고 기체를 여러 곳에서 넣는 이유는 다음 절의 고갈 효과가 설명한다. 장비의 구조는 8장에서 자세히 본다.

고갈 효과와 온도 경사

줄을 서서 간식을 나눠 받는다고 해 보자. 앞사람이 집어 간 만큼 뒷사람의 몫이 준다. 배치 퍼니스의 반응 기체도 같다. 관 입구로 들어온 SiH₄는 지나가는 웨이퍼마다, 그리고 뜨거운 관 벽과 보트에도 조금씩 쌓이며 소모된다. 1977년 보고서는 SiH₄가 뜨거운 모든 표면에 쌓였고, 그래서 하류의 웨이퍼는 반응하지 않은 SiH₄와 반응에서 생긴 H₂가 섞인 기체를 받았다고 적었다. 이것이 고갈 효과(Depletion effect)다. 반응식 SiH₄ → Si + 2H₂에서 보듯 SiH₄ 한 분자가 반응하면 H₂ 두 분자가 생기므로, 같은 총압에서 SiH₄의 분압은 소모된 양보다 더 빨리 준다.

보고서는 관 전체를 같은 온도로 둔 실험으로 고갈을 직접 쟀다. 700 °C에서는 고갈이 커서 출구 쪽 증착 속도가 낮은 값까지 떨어졌다. 600 °C에서는 고갈이 거의 없었지만 반응 자체가 느렸다. 700 °C처럼 고갈이 빠르면 촘촘한 웨이퍼 사이에 큰 속도 차이가 생긴다. poly-Si를 650 °C 위에서 쌓으면 기상 반응과 SiH₄ 고갈 때문에 균일도가 나쁘고 표면이 거칠어진다는 정리도 같은 이야기다.

고갈의 세기는 웨이퍼들이 기체를 먹는 빠르기와 기체를 새로 실어 오는 빠르기의 비로 정해진다(원리에서 나온 해석). 온도가 오르면 k_s가 지수 함수로 커져 앞쪽 웨이퍼가 더 많이 먹고, 유량을 줄이면 같은 기체가 관에 더 오래 머물러 더 많이 소모된다. 이 장에서는 이것을 다음 학습용 모델로 계산한다.

고갈은 어떻게 메울까. 하류로 갈수록 농도가 낮아진다면, 하류로 갈수록 온도를 높여 k_s를 키우면 된다. 보고서는 출구 쪽이 더 뜨거운 양의 온도 경사를 주어 고갈을 보정했다. 평균 온도마다 경사를 신중히 맞추면 관 전체에서 고른 증착 속도를 얻을 수 있었고, 평균 620 °C에서는 0.328 °C/cm가 필요했다. 61 cm 보트라면 입구와 출구의 온도 차이가 약 20 °C다(계산). 보고서는 웨이퍼의 면적과 배치를 알면 온도 분포와 SiH₄ 유량을 맞춰 150장에서 ±5%보다 좋게 쌓을 수 있다고 내다봤고, 675 °C 아래에서 선형 온도 경사를 쓰라고 권했다.

같은 방법은 질화막에도 쓰였다. Toshiba의 특허는 기존 SiH₂Cl₂/NH₃ 질화막 LPCVD 퍼니스가 약 770 → 790 °C의 경사를 두었다고 적는다. 퍼니스 입구 쪽이 낮은 온도, 펌프 쪽이 높은 온도이고, 경사가 없으면 입구 쪽 웨이퍼가 먼 쪽 웨이퍼보다 두껍게 나오기 때문이다. 예로 든 기존 수평 공정은 0.35 Torr에서 세 존을 770/780/790 °C로 맞췄다. 특허는 "고갈"이라는 말을 쓰지 않지만, 입구 쪽이 두꺼워지는 이유는 앞에서 본 고갈로 설명할 수 있다(원리에서 나온 해석). 이제 직접 해 보자. 세 존 히터의 온도를 정해 150장의 두께를 고르게 맞추는 도전이다.

APCVD, LPCVD, 단일 웨이퍼: 무엇을 얻고 무엇을 내주나

지금까지의 이야기를 반응기 종류로 묶어 보자. 반응기를 나누는 첫 기준은 압력(대기압과 저압)이고, 다음은 에너지를 주는 방식이다. 벽의 온도로 데우는 핫월과 웨이퍼 받침만 데우는 콜드월(Cold-wall)이 있고, 기체를 나눠 주는 방식도 기준이 된다. 여기에 한 번에 몇 장을 처리하느냐가 더해진다.

APCVD. 초기 반도체 공정은 대기압 반응기로 실리콘과 절연막을 쌓았다. 뜨거운 서셉터 위에 웨이퍼를 놓고 그 위로 기체를 흘리는 방식이어서 반응기가 단순하고 증착 속도가 높다. 대신 처리량이 낮고, 웨이퍼를 많이 옮겨야 하고, 웨이퍼 안 두께 균일도가 나쁘다(>~10%). 1절에서 본 대로 공급 제한에서는 경계층이 두께를 정하기 때문이다. 웨이퍼를 컨베이어 벨트로 실어 나르는 연속식 APCVD는 처리량과 균일도를 개선했지만, 자주 세정해야 하고 기체 분사 헤드에 생긴 파티클이 웨이퍼에 떨어지는 문제가 있었다. APCVD로는 예를 들어 질소로 묽힌 SiH₄ + O₂로 240–450 °C에서 산화막을 쌓고, PH₃를 4–12% 섞어 유리가 흐르게 해 표면을 평탄하게 만들었다.

핫월 배치 LPCVD. 2–4절의 배치 LPCVD는 한 번에 많은 웨이퍼를 고르게 쌓는다. 대신 한 장의 속도가 느리고, 반응 제한에 머물러야 하므로 온도가 높은 편이며, 고갈을 보정한 온도 경사가 자리마다 막질 차이를 남긴다. 관 벽에도 막이 쌓이므로 다른 막으로 오염되지 않도록 한 시스템을 한 종류의 막에만 쓴다. MIT 자료는 poly-Si는 모두 핫월 LPCVD로 쌓는다고 적었다.

단일 웨이퍼. 웨이퍼가 커지면서 한 장씩 처리하는 장비가 늘었다. Saraswat는 웨이퍼가 커질수록 배치 균일도가 나빠지는 반면, 단일 웨이퍼 반응기에서는 균일도와 증착 속도를 더 좋게 만드는 기술이 발전했다는 점을 이유로 든다. 웨이퍼 받침만 데우는 콜드월에서는 웨이퍼 전체의 온도를 고르게 유지하는 것이 어렵다. 기체는 웨이퍼 바로 위의 구멍 뚫린 판, 곧 샤워헤드(Showerhead)로 뿌린다. 기체가 웨이퍼 옆에서 한쪽으로 흘러 지나가는 대신 위에서 웨이퍼 전체로 내려오므로, 1절의 "앞 가장자리가 두꺼운" 문제는 같은 방식으로 생기지 않는다(원리에서 나온 해석). Campbell 교재를 바탕으로 한 자료에는 반응물 사이에 불활성 기체 커튼을 두어 노즐에서 미리 반응하는 것을 막는 샤워헤드 설계가 실려 있다. 단일 웨이퍼 열 CVD의 한 예로, 급속 열처리 장치에서 poly-Si를 쌓은 연구는 600–800 °C에서 활성화 에너지 약 1.5 eV, 800 °C 이상에서는 온도 의존이 약한 공급 제한을 보았고, 낮은 온도로 시작해 높은 온도로 올리면 매끈하면서도 빠르게 쌓을 수 있다고 보고했다. 온도를 빨리 바꿀 수 있다는 것도 한 장씩 처리하는 장비의 장점이다. 단일 웨이퍼의 장점은 플라즈마와 결합할 때 더 커진다. PECVD는 4장, 샤워헤드와 히터의 구조는 8장에서 본다.

근거: APCVD와 핫월 LPCVD의 조건·장단점·단일 웨이퍼로 가는 이유, 공급 제한과 전용 관, 300 mm 배치 장수, SACVD 압력 범위, 온도 경사의 막질 차이, 빠른 온도 변화.

균일도를 숫자로 읽기

"균일도 2%"라는 말을 들으면 먼저 세 가지를 물어야 한다. 무엇의 균일도인가, 어떤 식으로 계산했나, 어디를 몇 점 쟀나. 한 장 안의 여러 점을 비교하는 것이 웨이퍼 안 균일도(Within-wafer uniformity), 여러 장의 평균 두께를 비교하는 것이 웨이퍼 사이 균일도(Wafer-to-wafer uniformity)다. 앞의 것은 3절의 틈 안 확산이나 1절의 경계층이, 뒤의 것은 4절의 고갈이나 5절의 챔버 상태가 주로 흔든다.

계산식은 회사와 문헌마다 다르다. 표준편차를 평균으로 나누는 방식이 한 예다. Infineon의 특허는 두께 균일도를 U% = 100·s/x̄로 정의했는데, s는 웨이퍼의 아홉 점에서 잰 두께의 표준편차, x̄는 같은 아홉 점의 평균이다. 최댓값과 최솟값의 차이를 쓰는 방식도 흔하다. 이 장에서는 (최대 − 최소) ÷ (2 × 평균)을 ±%로 쓴다. 출처가 있는 표준 정의가 아니라 흔히 쓰는 식을 이 장의 정의로 정한 것이다. 이 장에서 인용한 ±5%나 ±2% 같은 값도, 이 장이 확인한 범위(Becker 등은 초록)에서는 계산식과 측정점이 함께 적혀 있지 않았다. 숫자만 옮겨 비교하면 안 되는 이유다.

측정 계획도 숫자를 바꾼다. 1977년 보고서는 3인치 웨이퍼에서 2.79 cm 간격의 다섯 점을 쟀다. 생산 라인의 예로, Infineon의 PECVD SiN 연구는 표본 웨이퍼의 고르게 퍼진 여러 점을 광학적으로 재고 그 평균을 웨이퍼의 평균 두께로 썼다. 이 논문은 정해진 측정 사이에 생긴 공정 변화나 드리프트를 제때 잡지 못할 수 있다는 표본 측정의 약점도 짚는다. 가장자리도 조심해야 한다. 비정질 탄소 같은 막은 베벨 가장자리의 플라즈마 때문에 가장자리가 두꺼워지는 Edge hump가 생길 수 있고, 이를 가리는 Shadow ring은 막을 쌓지 않는 가장자리 영역(Edge exclusion)을 3.5 mm까지 넓혀 수율을 깎는다. 막의 가장자리 몇 mm가 그만큼 중요하다는 뜻이고, 측정에서 가장자리를 얼마나 빼느냐도 숫자를 크게 바꿀 수 있다. 아래 탐색기로 확인해 보자.

지도의 모양은 원인을 가리킨다. 이 장에서 본 원인과 짝지어 보면 다음과 같다(원리에서 나온 해석으로 정리한 것이다).

• 가장자리가 두껍고 가운데가 얇은 그릇 모양: 웨이퍼 사이 틈에서 반응물이 가운데까지 충분히 가지 못한다(3절). 온도, 웨이퍼 간격, 압력을 본다.
• 한쪽으로 기운 모양: 기체가 웨이퍼 옆으로 흐르는 반응기의 경계층이나 흐름 방향의 고갈(1·4절), 또는 웨이퍼 안의 온도 기울기.
• 슬롯마다 평균이 다름: 관 방향의 고갈과 존 온도(4절).
• 가장자리만 급하게 변함: 가장자리의 플라즈마나 하드웨어. 앞에서 본 Edge hump가 한 예다.
• 시간이 지나며 서서히 변함: 챔버 부품의 상태. Infineon의 특허는 막 두께, 두께 U%, 굴절률과 흡수 계수, 응력이 모두 서서히 드리프트할 수 있고, 샤워헤드에 AlF₃가 고르지 않게 쌓이면 플라즈마로 들어가는 전력이 고르지 않게 된다고 적는다.

두께를 재는 원리(Ellipsometry, 반사율 측정)와 측정 장비는 10장에서, 균일도 이상을 원인으로 좁혀 가는 방법은 11장에서 다룬다.