[기초반도체공정|6.2]

Поделиться
HTML-код
  • Опубликовано: 21 сен 2024
  • PVD 증착방식 중 sputtering 에 대해 알아 봅니다.

Комментарии • 45

  • @skejd-vz8jx
    @skejd-vz8jx Год назад +1

    교수님께 기초반도체 강의 들었던 학생입니다.
    그 강의가 기초가 되어 외국계 장비회사에 취업했습니다. 감사합니다!

  • @김주영-d7s
    @김주영-d7s 5 месяцев назад

    좋은 강의 감사합니다!!😊😊😊

  • @뽀뽀짝-q6k
    @뽀뽀짝-q6k Год назад

    항상 감사하게 잘보고 있습니다. 자세한 설명 덕분에 이해가 쏙쏙 잘 돼요ㅠㅠ!!

  • @김준서-s7k
    @김준서-s7k 5 месяцев назад +1

    유익한 강의 감사드립니다 :)
    궁금한 부분 질문 하나 남기고 갑니다!
    RF plasma의 원리 상, 플라즈마 형성 및 유지가 더욱 쉽다고 알고 있는데, RF Sputtering의 증착 속도가 DC Sputtering보다 느린 이유는 무엇인가요?
    "동일한 전력을 보내는 경우 교류방식에 비해 직류방식이 송전 손실이 적기 때문에 송전 효율이 좋아진다"

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  5 месяцев назад

      DC sputtering 와 RF sputtering 은 증착하는 물질의 종류가 다르기 때문에 둘의 deposition rate 를 비교하는 것이 실제 상황에서는 별로 의미가 없습니다.
      아무튼 DC 쪽이 deposition rate 이 높은 이유는,
      1. 보통 DC 일 때 plasma ion density 가 더 높습니다.
      2. DC 일 때 같은 방향으로 ion 이 계속 힘을 받기 때문에 target 에 더 강한 에너지로 충돌할 수 있습니다.

    • @김준서-s7k
      @김준서-s7k 5 месяцев назад

      @@DevicePhysics 감사합니다!

  • @spiking1035
    @spiking1035 Год назад

    항상 이해하기 쉽게 설명해주셔서 감사합니다. 몇 가지 질문 사항이 있습니다!
    1. Stoichiometey를 evaporation은 컨트롤이 불가능하고, sputtering은 컨트롤이 가능한 구체적인 이유(sputtering은 화합물 조성을 그대로 증착할 수 있는 이유)가 궁금합니다.
    2. 그리고 adhesion의 경우 sputter가 evaporation보다 뛰어난 이유가 궁금합니다. (sputter의 working pressure가 더 low vaccum이라서 그런 것 인가요?)
    3. 마지막으로 evaporation은 sputter와 다르게 bias, pressure, substrate heating의 컨트롤로 film quality를 향상시키기 어려운 이유가 무엇인지 궁금합니다.
    감사합니다 교수님!

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад +1

      1. evaporation 은 높은 온도를 가해서 타겟물질을 기화시키고, 이 기화된 물질이 증착되는 방식입니다. 따라서 화합물 같은 경우, 높은 온도에 의해 화학결합 자체가 깨질 수 있으며, 다른 조절 가능한 공정변수가 없기 때문에 사실상 (합금이 아닌) metal 을 증착할 때 말고는 사용되지 않습니다.
      반대로 sputtering 은 타겟물질을 조금씩 깎아내고, 그렇게 깎여 나온 부분들이 증착되는 방식입니다. 따라서 원래 타겟물질의 조성이 많이 변하지 않습니다. 또한 reactive ion sputtering 에서 설명한 것처럼, gas 를 추가하는 방식 등 변화시킬 수 있는 여러 공정변수들이 있기 때문에, 원하는 조성으로 바꿀 수 있는 여지가 있는 증착 방식입니다.
      2. evaporation 이 항상 안좋은 것은 아니고, 사실 adhesion 은 기판과 증착하는 물질 사이의 궁합이 더 중요합니다.
      다만 evaporation 의 증착속도가 빠르기 때문에 상대적으로 film 의 밀도가 낮을 경우가 있고, 이럴 경우 기판에 잘 붙지 못하는 상황이 발생할 수도 있습니다.
      3. 이미 강의에서 설명하였듯이 evaporation 을 위해 전압을 인가하지 않습니다. 그리고 고진공이 필요하기 때문에 진공도를 조절할 수도 없고, substrate 에 heating 을 가한다고 증착 메커니즘 상 달라질 것이 없기 때문에 열을 가하지도 않습니다.

    • @spiking1035
      @spiking1035 Год назад

      @@DevicePhysics 친절하고 구체적인 답변 감사드립니다 교수님!
      1번 답변에서 sputtering의 경우는 target 물질이 열에너지에 의해 화학결합이 끊어지는 것이 아닌, Ar+의 운동 에너지에 의해 조금씩 etching되어 sub에 증착되기 때문에 조성의 변화가 거의 없는 것이 맞나요?
      맞다면 DC 전압을 크게하면 타겟의 온도가 올라갈 수 있고, 또한 Ar+의 운동 에너지가 커지기 때문에 타겟물질이 더 많이 떨어져나가 조성의 변화가 기존보다 더 크게 생기는 것인가요?
      감사합니다.

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад +1

      @@spiking1035 DC 전압 크기는 조성과는 상관 없을 것 같은데 관련 논문을 찾아보는 것이 정확할 것 같습니다.

    • @spiking1035
      @spiking1035 Год назад

      @@DevicePhysics 감사합니다 교수님!

  • @이하-r6d
    @이하-r6d 5 месяцев назад

    240416 좋은강의감사합니다!

  • @쳬다-l8r
    @쳬다-l8r 9 месяцев назад

    안녕하세요 교수님, 질 좋은 강의를 유튜브에 올려주셔서 감사합니다. 다름이 아니라 스퍼터 방식으로 증착할때 시간이 증가함에 따라서 리니어하게 증가하는 것으로 알고있습니다. 다만, 시간이 증가하면서 분당 레이트를 계산했을때 리니어하게 감소하는 경향을 보이는건 왜 그런지도 설명이 가능한가요…?
    항상 잘 보고 있습니다. 감사합니다

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  9 месяцев назад

      리니어하게 무엇이 증가한다는 것인가요?

  • @plz7980
    @plz7980 Год назад

    안녕하세요 교수님. DC sputtering, RF sputtering에 대해 질문이 있어 댓글을 남깁니다.
    1) DC sputtering에 대한 질문입니다.
    Ar+가 target 표면에 충돌하고, 전자를 받아 중성화가 된다고 들었습니다. 그렇다면 튀어나온 target 원자들은 양이온일 확률이 매우 높다고 생각했습니다.
    만약 양이온이라면 target의 (-) 전극에 의해 다시 끌어당겨질 것 같은데, 실제로 중성 원자가 더 많이 튀어나오나요?
    2) RF sputtering에 대한 질문입니다.
    RF sputtering은 DC sputtering에 비해 더 좋은 막질을 가지는 이유가 궁금합니다.
    dep rate이 더 느리니까 더 좋은 막질을 가진다고 추측했지만, 일반적으로 dep rate이 느리면 더 좋은 막질을 가지는 이유가 궁금합니다.
    결정화 시간 때문인가 고민했지만, 원자의 세계에서 pico 혹은 nano second 수준에서 반응이 진행될 것이기 때문에 결정화 시간은 아니라고 생각했습니다.
    ALD에서는 인위적인 source material control으로 인해 dep rate이 느린 것이 film quality가 좋은 것에 상관관계가 있다고 이해할 수 있습니다. 이와 같이 sputtering에 대해서, 혹은 일반적인 deposition 관점에서 dep rate 이 느리면 더 좋은 막질이 형성된다는 이유가 궁금합니다.

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад

      1. 강의자료 그림처럼 타겟에는 음의전압이 인가됩니다. 따라서 Ar이온은 타겟을 때린 이후에 중성화가 되지만, 타겟 물질이 양이온이 되지는 않습니다.
      2. 이 질문은 검색만 해보면 잘 정리된 자료들을 쉽게 찾을 수 있습니다.
      간단히 설명하면 deposition rate이 느릴수록 원자들이 확산하며 재배치되는 시간적 여유가 생기기 때문에 adhesion이 좋아지고, stress도 줄일 수 있으며, uniformity도 좋아집니다.

  • @DoilKong
    @DoilKong 10 месяцев назад

    안녕하세요 교수님. 항상 잘 시청하고 있습니다! 혹시 RF sputtering에서 substrate에도 전압이 인가된다고 하셨는데, 왜 DC인 경우와는 다르게 substrate에도 전압이 인가되는지 궁금합니다.

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  10 месяцев назад +1

      전압이라는 것은 두 지점 사이의 전위차입니다. DC sputtering 에서는 substrate를 접지시키고 target에 DC접압을 인가하는 것이며, RF sputtering 에서는 substrate와 target 사이에 ac 접압을 인가하는 것입니다.

  • @임천-y1q
    @임천-y1q 3 месяца назад

    안녕하세요 교수님 공부하는데 정말 도움이 되고 있습니다. 항상 감사드립니다.
    DC Sputtering 관련하여 질문이 있어 댓글을 남기게 되었습니다.
    1) 전자가 target쪽으로 가속이 될때 substrate을 향해 증착되고 있는 target 물질과 부딪혀서 이온화 될수도 있을까요?
    2) 만약 이온화가 된다고 하면 공정에 어떤 영향이 있을까요?
    재결합이 되는지, 다시 target쪽으로 가속될지 궁금합니다.

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  3 месяца назад +1

      전자가 가속되는 것이 아니라 Ar이온이 가속되는 것입니다.

    • @임천-y1q
      @임천-y1q 3 месяца назад

      @@DevicePhysics 답변해주셔서 감사합니다 교수님
      아르곤 이온 및 중성원자가 타겟에 충돌하면서 생긴 2차전자라고 썼어야 했는데 잘못된 표현을 사용했습니다.
      2차전자가 양극으로 가속되면서 Ar을 이온화시키는것 처럼 증착되고있는 물질을 이온화시킬수있는 여부가 궁금하였습니다.

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  3 месяца назад +2

      @@임천-y1q 이건 논문을 찾아봐야 정확히 알 수 있을 것 같습니다.
      제가 알기로는 secondary electron 이 이미 target 으로부터 떨어져 나온 증착물질을 이온화시킬수는 있으나 그 영향이 크지는 않은 것으로 알고 있습니다.

  • @야옹쓰-c2h
    @야옹쓰-c2h 5 месяцев назад

    안녕하세요, 교수님 증착 공정에 대해 공부 중인데 큰 도움이 되고 있습니다.
    한가지 궁금한 점이 있는데, 다양한 자료를 이용해 공부를 하다 보면, 서로 상반되는 내용이 많습니다.
    예를 들어 PVD에서 Evaporation은 Step coverage가 좋지 않고, Sputtering은 Step coverage가 좋다
    + 고진공 상태에서 진행되는 PVD는 CVD에 비해 Step coverage가 좋지 않다
    이런 경우, step coverage: Evaporation

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  5 месяцев назад +1

      공정은 변수가 많기 때문에 절대적인 답을 내릴 수 있는 경우가 별로 없습니다. 그리고 정확한 실험 조건 없이 비교하는 것은 아무런 의미가 없습니다.
      step coverage 인 경우, 확실히 evaporation 은 다른 증착방식에 비해 좋지 않습니다. 따라서 일부러 직진성이 필요할 때 사용합니다.
      sputtering 과 CVD 는 공정 조건에 따라 다르기 때문에 어느 쪽이 좋다/나쁘다를 이야기하기 어렵습니다. 또한 sputtering / CVD 안에서도 세부적인 증착 방식이 여러가지이기 때문에, 애초에 무의미한 비교 입니다.

    • @야옹쓰-c2h
      @야옹쓰-c2h 5 месяцев назад

      @@DevicePhysics 답변 감사드립니다!!

  • @MetalEtemon
    @MetalEtemon Год назад

    항상 감사하게 시청하고있습니다. 한가지 질문이 있는데 혹시 TiO2와 같은 반도체를 증착할때도 일반 dc스푸터가 아닌 Rf스푸터로 증착 하거나 dc를 사용할때는 reactive sputtering을 이용해야지만 증착할수있을까요?

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад +1

      네 맞습니다.

    • @MetalEtemon
      @MetalEtemon Год назад

      @@DevicePhysics답변 감사합니다 교수님! 좋은 하루 되세요! 😊

  • @류호석-s6l
    @류호석-s6l Год назад

    교수님 질문있습니다.
    1.기초적인질문인데 왜 도체랑 부딪혀서 전자를 얻기 쉽다는게 에너지 밴드갭이 유전체 보다 훨씬 작아서 전자를 얻기 쉽다고 이해하면 될까요?
    2. evaporation은 기화되어 눈이쌓이는 것처럼 증착이되고 sputtering은 아르곤 이온이 타겟을 쳐서 나온 타겟물질이 증착되는데 뭔가 둘다 중성인 상태의 물질이 스스로 기판에가서 증착되는거같은데 오히려 sputtering이 타겟을 치면 타켓물질이 더 빠르게 튀어나와 빨리증착될꺼같은데 왜 증착률이 더 느린지 궁금합니다. 즉 두 방식 물질이 기화되거나 아니면 쳐서 나온 타겟물질이 공중에서 어떤 원리로 증착이 되길래 증착률이 다른지 궁금합니다.

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад

      1. 이 질문은 어떠한 상황인지를 이해하지 못하겠습니다. 무엇과 도체가 부딪혀서 전자가 이동하는 상황인가요?
      2. evaporation 은 소스 물질 자체가 외부로부터 에너지를 받아 기화합니다. 물이 100도씨가 되었을 때 부글부글 끓어오르면서 수증기가 발생되는 상황처럼 상상하면 됩니다.
      반면 sputtering 은 아르곤 이온이 소스 물질을 때리는 방식입니다. 이것은 물 표면을 작은 이온으로 때려서 물 분자 한개씩 떨어져 나오는 것을 상상해보면 좋을 것 같습니다. 따라서 일반적으로 sputtering 이 evaporation 보다는 증착속도가 느립니다.

    • @류호석-s6l
      @류호석-s6l Год назад

      @@DevicePhysics 답변감사합니다! 1번은 아르곤 이온이 타겟과 부딪히면서 전자를 얻어 중성화가 되고 다시 플라즈마영역으로 가면서 다시 이온화가 되는 과정에서 전자를 얻는 과정을 말한 것입니다. 이때 왜 도체에서는 전자를 얻는데 유전체에서는 전자를 왜 얻지 못하는지 궁금합니다!

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад +1

      대부분의 유전체는 절연체여서 자유전자가 거의 없습니다.

    • @류호석-s6l
      @류호석-s6l Год назад

      @@DevicePhysics 감사합니다

  • @두비두비둡-k6p
    @두비두비둡-k6p Год назад

    안녕하세요 교수님 혹시 실제 기업에서 ㄱ웨이퍼 25장이 기본인 카세트에서 24장의 웨이퍼만 넣어서 쓰는 이유를 알 수 있을까요??

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад

      아마 각 기업에서 그때그때 이유는 다를 것입니다. 보통은 dummy wafer 를 한장 투입하는데, 공정이 원하는 조건대로 잘 진행되는지 확인되는 용도로서 투입합니다.

  • @이이이-r5r
    @이이이-r5r Год назад

    안녕하세요 교수님 영상 잘 보고있습니다. 혹시 기초반도체공정 영상이 몇개 사라진 것은 어떤 이유인지 알 수 있을까요?

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад +1

      사라진것이 아니라 제가 업로드 중에 있어서 그렇게 보이는 것입니다.

  • @fantak1907
    @fantak1907 Год назад

    증착하고싶은 물질이 insulator인 경우에 DC 음전압이 아닌 양전압을 가하면 Ar+ 이온이 척력에 의해 sputtering 자체가 안되는 걸까요?

    • @fantak1907
      @fantak1907 Год назад

      또한, Magnetron Sputtering으로는 DC Sputtering처럼 증착 물질의 종류에 제한이 있는건지 궁금합니다!

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад

      1. insulator 가 아니더라도 양전압을 가하면 sputtdring 이 안됩니다.
      2. magnetron sputtering 할 때 ac 전원소스를 연결해주면 insulator 증착이 가능합니다.

    • @fantak1907
      @fantak1907 Год назад

      @@DevicePhysics 아아 그렇군요! 매번 질좋은 강의 감사드립니다 교수님!

  • @mangzu
    @mangzu Год назад

    Sputtering 할 때 아르곤기체의 유량을 올리게되면 오히려 아르곤입자와 타겟의 입자가 결합해서 증착되는 속도가 느려질까요?

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад

      Ar 은 비활성기체이기 때문에 타겟과 화학적으로 반응하지 않습니다. 그보다는 유량이 높아지면 진공도가 떨어지면서 박막의 quality 가 보통 나빠집니다.

    • @mangzu
      @mangzu Год назад

      @@DevicePhysics 연구실에서 실험을 진행하는데 Sputtering 을 진행할때 아르곤 기체의 유량을 20sccm에서 40sccm으로 올렸을 때 같은시간동안 증착되는 두께가 더 적게 쌓이는 원인은 뭐라고 해석을 하면 좋을까요?

    • @DevicePhysics
      @DevicePhysics  Год назад

      @@mangzu 어떤 방식의 sputtering인지, 진공도는 얼마인지, 어떤 물질을 증착하는지, 챔버의 사이즈나 온도 등등에 따라 원인이 달라질 수 있어서 한마디로 답하기 어렵습니다.