[보고서] 스퍼터링에 관해 - 工學(공학)
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작성일 19-01-03 21:04
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박막증착은 특히 반도체산업에서 核心(핵심)적인 분야인데 그동안 이온 빔(ion-beam), 전자 빔(electron-beam) 또는 RF(Radio-Frequency) 스퍼터링(sputtering) 등을 이용해 왔으나 최근에는 엑시머 레이저를 이용하는 방법의 개발도 이루어지고 있다고 합니다.
오래 된 형광등을 보면 관 끝 쪽이 거뭇하게 되어 있는데 이는 플라스마로부터 음극에 들어가는 이온에 의한 스퍼터링 현상이며 음극 재료인 원자가 튕겨 나갔기 때문일것이다 이러한 현상을 응용한 것이 스퍼터링 기술이다.
이러한 Sputtering 현상을 이용하여 wafer 표면에 금속막, 절연막 등을 형성하게됩니다.
2.퇴적막의 치밀성이 우수하다.
1) 스퍼터링(sputtering)이란
Sputtering은 실로 많은 부분에 사용되어지는 없어서는 안 될 기술이라고 할 수 있다아 스퍼터링이란 간단히 말해 금속판에 아르곤 등의 불활성 원소를 부딪쳐서 금속 분자를 쫓아낸 후 표면에 막을 부착하는 기술이라 할 수 있다아 진공이 유지된 Chamber내에서 스퍼터링 기체로 불활성 물질인 아르곤(Ar)가스를 흘려주면서 Target에 직류 전원을 인가하면(㎠당 1W정도), 증착하고자 하는 기판과 Target 사이에 Plasma가 발생한다.
특징을 요약하면 아래와 같다.
위 쪽 그림을 보면 가스 압력이 낮을수록 뛰어난 막이 쉽게 만들어 질 수 있을 것 같다.
기판을 증착재료 가까이 놓으면 용발된 재료가 기판에 날라와 균일하게 증착되는 것입니다.
2) 스퍼터링 박막형성
박막 증착에서 sputtering이라 하면 target 원자의 방출과 그 원자의 substrate에의 부착이라는 2가지 과정을 포함하는 concept(개념)으로 볼 수 있습니다.
1.스텝 커버리지(STEP COVERAGE)가 좋다.
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다.
위 쪽 그림을 보고 설명(說明)하자면, 예를 들어 운동 에너지를 갖고 있는 이온이 음극 표면의 수천 개의 격자형 원자와 격렬하게 충돌하여 제 1층 또는 제 2층에 있는 원자의 어떤 것을 격자 형태로부터 뜯어내어 공간을 튀어나가게 하는 데 이것이 스퍼터링 현상이다. 이러한 Plasma내에는 고출력 직류전류계에 의해 Ar가스 기체가 양이온으로 이온화 된다 Ar양이온은 직류전류계에 의해서 음극으로 가속되어 Target표면에 충돌하게 된다 이렇게 충돌시킨 target 물질은 원자가 완전 탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다 이처럼 ion이 물질의 원자간 결합에너지 보다 큰 운동에너지로 충돌할 경우 이 ion 충격에 의해 물질의 격자 간 원자가 다른 위치로 밀리게 되는데 이때 원자의 표면 탈출이 발생하게 된다 이러한 현상을 물리학에서는 “sputtering”이라고 말한다.
SPUTTER
1. 스퍼터링의 목적과 理論(이론)
반도체, LCD,유기EL등의 평판 디스플레이, CD,HD,MD등의 각종 기록매체, 박막 태양전지, 휴대폰등의 전자파 차폐, 정밀 optic lens, 장식 내마모 내식성 기능막, 자외선 방지 필름 coating 등의 제작공정에 없어서는 안 될 공정이 바로 스퍼터링이다.
Sputtering process의 가장 우수한 特性은 증착된 물질의 기상으로의 이동이 chemical, thermal process이 아니라 physical momentum exchange process이므로 거의 모…(drop) 든 물질을 target으로 쓸 수 있다는 점이 advantage(장점) 입니다.
1개의 이온당 몇 개의 격자 원자가 스퍼터하는가의 비율을 스퍼터 수량이라고 부른다.
스퍼터 증착막은 승화(격자원자가 공간을 튀어나가는 것)에 비해]서 20배 이상 높은 에너지를 가진 원자가 바탕에 뛰어들기 때문에 같은 바탕 온도라도 진공 증착에 비해서 치밀한 막이 만들어 진다.
스퍼터링 증착원리는 진공상태의 증착실(chamber) 안에 위치한 증착재료(target)에 높은 출력의 레이저 빛을 모으면 그 펄스가 증착재료의 온도를 급격히 올려 표면에서 폭발적인 기화 즉, 용발이 일어나게 됩니다. 이 수량은 이온의 에너지가 높을수록 높아진다.
