[공학]플라즈마

소개

플라즈마의 기본 개념및 각종 용어정리

목차

1.플라즈마 과학의 개요
2.플라즈마 생성/구조와 그에따른 성질
3.DC에서의 플라즈마/RF에서의 플라즈마
4.용어정리
5.플라즈마 공정

본문내용

■ 플라즈마 과학의 개요

플라스마 과학은 1808년 H. Davy의 직류 아아크방전 개발과 1830년대 M. Faraday 등의 고전압 아크방전 튜브 개발에서 시작되었다고 볼 수 있으며, 19세기 동안 아아크방전이나 직류전기방전 플라스마는 가스램프를 대치하기 위해 활발히 연구되어 왔었다. 1879년 W. Crookes는 플라스마는 물질의 제 4 상태라고 규명했다. 이 때의 플라스마는 저온에 있는 고체물질에 열을 가하면 녹아 액체로 변하고, 증발하여 가스로 변화되며, 열을 더 증가하면 각 원자들은 전자들과 양이온들로 깨져 물질의 제 4 상태가 된다고 보았다. 그러나 진정한 의미의 플라스마란 자유 하전입자인 전자, 이온 및 중성입자로 구성되어 있으며, 전기적으로는 중성인 성질을 갖고 있는 상태라고 1928년 Langmuir에 의해 처음 도입되었다.
이와 같이 가스방전 플라스마는 백년 넘게 하나의 연구주제가 되어왔으며, 플라스마 물리의 기초는 19세기 말 원자물리의 발전에 크게 힘을 입었다고 Raizer는 지적하고 있다. 20세기 후반기 동안 플라스마에 관한 모든 연구는 핵융합과 우주 플라스마 분야에 초점이 맞추어져 왔으며, 1960년까지 공정플라스마에 대한 대부분의 관심은 가스 방전 레이저와 램프 개발에 있었다. 1960년대 말부터 PECVD에 의한 SiN 박막형성과 산소 플라스마를 이용한 Photoresist (PR) 에싱 가능성 그리고, CF4/O2 혼합가스를 이용 SiN 박막 에칭에 플라스마 응용 가능성이 처음 제안되는 등 반도체분야에서 공정플라스마의 응용은 활발히 진행되었다. 이러한 플라스마 기술은 1970년대 후반부터 1980년대 초반까지 반도체 칩 제조에 있어 그 중요성이 크게 대두되지는 않았다.
1980년도 중반부터 반도체의 집적도가 급속히 높아짐에 따라 고단차(Aspect Ratio)에서 선폭 미세화에 대한 기술이 절실히 요구되었다. 종래의 습식 에칭기술은 등방성 에칭 특성 때문에 이러한 공정 조건을 만족시킬 수 없어, 비등방성 에칭이 가능한 플라스마 공정 기술 도입이 절실히 요구되었다. 이러한 공정 개발에 힘입어 1980년도 중반부터 1998년도 초까지 디바이스의 최소 선 폭은 2 um에서 0.2 um 이하로 감소했고 칩당 트랜지스터수는 16 K에서 1 G 이상이 됐다.
플라스마 에칭이나 플라스마 증착들이 요구되어지는 또 다른 이유는 플라스마는 가스상태이고 효율성이 뛰어나므로 습식 에칭에 비하여 공정 중 발생되는 폐기물량이 매우 적어 환경오염을 상당히 억제시킬 수 있는 장점과 웨이퍼를 진공 속에 두고 반송 자동화를 시킬 수 있어 외부로부터의 오염을 억제할 수 있는 장점을 갖고있는 데 있다. 현재 공정용 플라스마는 여러 가지 박막증착기술(Sputtering, PECVD, Anodization과 Planarization)과 플라스마 에칭에 활발히 응용되고 있다.

참고자료

· 없음