[박막증착]박막증착

소개

PVD, CVD, 전해도금, Sputtering 등의 박막증착(도금)방식과 PDP, 형광등, Plasma에 대해 다룬 제출용 리포트.

목차

1. PVD, CVD, 무전해도금
2. PDP, 형광등의 원리
3. 플라즈마 중합(Plasma polymerization)

본문내용

1. PVD, CVD, 무전해도금

◎ PVD (Physical Vapor Deposition)
PVD에 해당하는 증착법에는 스퍼터링 (Sputtering), 전자빔증착법 (E-beam evaporation), 열증착법 (Thermal evaporation), 레이저분자빔증착법 (L-MBE, Laser Molecular Beam Epitaxy), 펄스레이저증착법 (PLD, Pulsed Laser Deposition) 등이 있다. 이 방법들이 공통적으로 PVD에 묶일 수 있는 이유는 증착시키려는 물질이 기판에 증착될 때 기체상태가 고체상태로 바뀌는 과정이 물리적인 변화이기 때문이다.
많이 쓰이는 산화물 반도체나 GaAs 등을 증착시킬 때 PVD 방법들은 그 화합물들을 우선 소결하거나 녹여서 고체 상태의 target으로 제조해서 열이나 전자빔으로 휘발시켜서 기판에 증착시키는 것이고 조금 더 복잡한 방법으로는 각각의 원료 물질을 cell (effusion cell)에 넣은 다음에 cell의 문을 열고 닫는 것으로 원료물질을 열, 레이저, 전자빔 등을 통해 기체상태로 날려서 보내고 날아간 원료 물질이 기판에 닿았을 때 고체 상태로 변화된다. 이때 일단 기판에 붙은 물질의 화학적 조성은 기판에 도착한 기체상태의 물질의 조성과 같다.
PVD는 증착시키려는 물질을 기체상태로 만들어서 날려 보내는 것이므로 진공 환경을 요구한다. 중간에 다른 기체 분자들과 부딪혀서 기판에 닿지 못하거나 중간에 열을 잃어버려서 고체로 변해버리는 문제를 막기 위해 진공 환경에서 실험해야 한다.

* Magnetron Sputtering
Cathode에 영구 자석이 장착되어 target 표면과 평행한 방향으로 자장을 인가해 주는데 이러한 자석이 장착된 target을 magnetron target이라고 한다.
Magnetron Sputtering에서는 자장이 target 표면과 평행하기 때문에 전장에 대해서는 수직하다. 따라서 전자는 Lorentz의 힘을 받아 선회 운동을 하며 가속되기 때문에 나선 운동을 한다. 이는 target 근처에서 전자가 벗어나지 못하게 하고 계속 그 주변을 선회하도록 하기 때문에 플라즈마가 target 표면의 매우 가까운 곳에 유지되어 근처 지역에서 플라즈마 밀도가 높아지게 되므로 이온화율이 증가한다. 이온이 많이 생겨 discharge 전류가 증가하고 스퍼터 속도가 향상된다. 따라서 기판에 대한 전자의 충돌이 줄어들고, 결국 증착 속도가 향상되며 스퍼터 가능 압력도 낮출 수 있다. 박막의 증착속도는 약 50배 정도까지 향상될 수 있으며, 증착 압력도 1m torr까지 낮아질 수 있다. 전형적인 자장의 세기는 200~500G 이다.
이 밖에도 chamber 벽과 기판으로부터 스퍼터링이 감소하고 증착 도중에 자연적으로 이루어지는 기판 가열이 감소한다.

참고자료

· http://www.pvdworld.net/
· http://blog.naver.com/unerkiya/824773
· http://www.lge.co.kr/product/tv/digitaltv/digital_main.jsp?id=T1001&sub_id=0100
· http://blog.naver.com/eun49kg/40001954539
· http://cafe.naver.com/ddsan.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=445
· http://mst.ajou.ac.kr/PROF/LeeSoonil/lab_1.html