증착법, 스퍼터링, 박막 공정 (THIN FILM PROCESS)의 기초

소개

박막증착법
물리기상증착법(PVD)-증발증착법, 스퍼터링(sputtering)
화학기상증착법(CVD)-LPCVD, APCVD
장비 사진자료및 사용되는 곳 사진

목차

박막 증착
물리 기상 증착법(PVD)
화학 기상 증착법(CVD)
개 요
박막 공정의 정의
박막 공정 과정
세 척(cleaning)
포토리소그래피(photolithography)
증 착(deposition)
식 각(etching)
박막 증착(Thin Film Deposition)
박막 증착의 정의
박막 증착의 종류
물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)
화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)
분자 빔 결정법(Molecular Beam Epitaxy, MBE)
박막 증착(Thin Film Deposition)
증착의 요구 조건
Step Coverage
물리 기상 증착법
정의
냉각기 기판(cooler substrate) 위에 증발 또는 sputtering을
사용하여 발생시킨 증기를 축적하여 필름을 성장 시키는 방법.
특성
증착 속도는 표면의 증발 흐름 속도에 비례
증기 생성 방법의 차이에 따라 두 가지 방법으로 분류됨.
금속의 증기를 사용하는 증발(evaporation) 증착법
물질에 물리적인 충격을 주는 방법인 Sputtering 증착법
진공시스템
진공
가열기
증발체
웨이퍼
웨이퍼 홀더
배출
물리 기상 증착법(증발증착법)
2. 문제점
1. Sputtering 이란?
고체의 표면에 고 에너지의 입자를 표면원자와 충돌시켜
고체 표면의 원자나 분자를 표면으로부터 제거하는 현상.
글로우 방전과 플라즈마 개념의 이해가 필요함.
2. 플라즈마와 글로우 방전

본문내용

1. Sputtering 이란?
고체의 표면에 고 에너지의 입자를 표면원자와 충돌시켜
고체 표면의 원자나 분자를 표면으로부터 제거하는 현상.
글로우 방전과 플라즈마 개념의 이해가 필요함.
2. 플라즈마와 글로우 방전
플라즈마: 양전하(gas+)와 음전하(e-)가 같은 수로 이온화된 가스
플라즈마를 생성, 유지하는 것은 글로우 방전임.
글로우 방전은 DC 또는 AC(RF systems)에 의해 이루어 짐.
플라즈마 생성 과정
전압이 가해지지 않았을 때
가스는 중립의 원자 상태로
존재함.
전압이 가해지면, 자유전자
가 가속되며 원자와 탄성
충돌함.
전압을 증가시키면, 전자는
가스 원자를 더욱 이온화
시킴.
전자는 가스 원자에 충돌함으로써
가스 원자를 이온화 함.
가스 원자 이온화 과정
물리 기상 증착법(Sputtering)
Sputtering 원리 및 특성
원자 A와 B의 충돌은 다시 B와 C 원자의 충돌을 일으킴.
이온화된 가스 원자는 타겟에 충돌하고 모멘텀 전달에 의해
타겟내의 원자는 방출됨.
충돌 시 Ar은 중성 상태로 돌아가고 이온화 된 후 다시 충돌하는 과정을 반복함.


CVD 시스템 종류
화학 기상 증착법 (PECVD)
화학 기상 증착법 (CVD)
- 다양한 물질 : 금속, 반도체, 유전체, 세라믹, 유기 고분자등.
- 고순도재료 : 고순도 기체사용으로 고품질의 박막
- 정밀한 공정제어 : 박막의 안정성이 우수.
- 복잡한 형태 위에 균일한 코팅가능
장점
단점
- Coating 반응에 대한substrate 안정도를 고려해야함.
- 기판과 증착 재료간의 열팽창계수차이 → crack 발생.
- 유해 화합물 발생 : 중성화 → 비용상승.
낮은 압력에서 화학 기상 증착을 함.
높은 균일성의 특징이 있으며, poly-실리콘에 사용
우수한 Film quality, step coverage 및 균일도
반응 가스 확산도 증가 --> 반응가스의 질량 이동이 박막 성장률에 영향을 미치지 않음(온도에 민감)
웨이퍼 간격을 좁게 하여 동일 공정에 많은 양의 박막 형성
단점은 증착속도가 늦음, 높은 동작온도

참고자료

· 플라즈마 일렉트로닉스 (교학사)
· KIST 실험실 홈페이지