Deposition 스퍼터링시 시편두께와 박막두께

2004.06.25 16:52

관리자 조회 수:20707 추천:262

질문 ::

안녕하세요. 모두들 건강하신지요..
오랜만에 질문하나 올립니다.
알고계신분은 도움을 주셨으면 합니다...

Cr target을 sputtering하여 glass위에 depo. 하는데 있어서,
시편(glass)의 두께에 따라 박막속도가 달라질수 있는지요..galss size는 동일하다는 가정하에 말입니다..

공정 배경을 부가하자면,
in-line sputtering 방식의 장비이고,
glass를 chamber내로 이동시키는 carrier는 earth되어있지 않으며,
glass를 수직으로 이동시키는 장치가 아니고, 수평으로 이동시키며,
target은 glass아랫쪽에 위치하게 됩니다.
carrier의 반송에 따른 galss두께별 떨림(위아래 흔들림정도 혹은 쳐짐정도)은 다소 있습니다.

동일power,동일 gas량을 주입시켰을때, galss두께에따라 압력변동 및 depo.량의 변화가 생기게 됩니다.
확신할만한 재료를 사용한 실험에서 얻어진 결과는 아니기에 익히 이렇다하게 말씀드리지 못하겠지만,
일반적으로 glass가 두꺼울수록 박막 두께가 증가하는 경향을 보입니다.

제가 알고자 하는것은,
이러한 현상이 glass표면에 축적하는 전하량의 차이에서 비롯되는것인지 아님, glass의 떨림차인지가 궁금해서 입니다.
아님 또다른 이유라도 있는지...

알고계신분께서는 답을 알려주시면 감사하겠습니다.
그럼 모두들 수고하세요...꾸벅.

다시 문의 ::

반응기내의 플라즈마 변화는 없는지요?
스퍼터링되는 입자들은 대부분 전하를 갖지않는 중성입자들로
알고 있습니다. 따라서 시편의 하전은 중성입자의 진입에 큰 영향을
주지 않아야 할 것 같다는 생각입니다.
따라서 시편의 두께에 따른 sputtering plasma의 변화에 대한 정보를
갖고 있는지 궁금합니다. 예로서 타겟에 흐르는 전류가 변한다든가
하는 정보와 관련을 지을 수 있지 않을까요? 만일 시편 두께와
타겟 전류에 상관관계가 있다면 그 원인이 플라즈마에 있을 것 같습니다.
이에 대한 자료를 소개해 주십시오. 같이 공부해 봅시다.

관찰 결과 ::

glass두께에 따른 target전류 반응에 관해 작은 테스트를 해 봤습니다.

순수Cr을 박막하는 구간에서 target power량을 고정시킨후,전압 전류의 변화 정도를 3가지 종류의 glass(각각0.7mm,0.63mm,0.5mm)를 가지고 관찰했습니다.
결론적으로 말씀드리면, process pressure 및 target전류/전압 변동은 없습니다..
(박막속도는 변함이 없다고 보면 되겠지요...??)

생산라인에서 관찰을 하는 관계로, 실제로 제가 궁금해 하는 반응성스퍼터링 구간(CrOx)에서의 현상에 관해, 위의 동일 실험은 할 수가 없어서 안타까웠지만, 적어도 순수Cr을 Depo.하는 구간에서는 glass두께별 박막속도 변화가 없다고 결론을 내렸습니다..

저희 공정에선 glass위에 두가지의 금속을 박막하게 되는데,
"CrOx"와 "Cr" 이 그것입니다..
질소와 산소의 반응성 스퍼터링을 하여 CrOx를 박막하고,
아르곤을 가지고 Cr을 박막합니다..

(혹시, reactive sputtering과 일반sputtering에 따라서도 차이가 있을 수 있을까요?)

아무튼, 여건이 되는대로, 테스트를 계속 해 볼 생각이지만,
처음부터 눈에 띄는 결과를 얻지 못해서 다소 서운하긴 하네요..^^

다음에 글을 올릴땐 reactive sputtering구간에서의 전압/전류 체크 결과를 공유 하겠습니다..

반응성 스퍼터링 구간에서역시  glass두께별 target전류치가 변하지 않네요..T,.T;
분명히 process pressure는 변하는데....쩝...

답변 ::

정리된 사항과 장비를 직접 보면서 이야기 하면 좀더 이해하기가 쉬울 지 모르겠습니다. 현재까지의 내용을 갖고 일부 이해한 사항을 이야기
해 봅니다. 큰 가정 갖고  전개할 수 밖에 없으니 이를 참고하시기 바랍니다.  

제 생각은 박막의 하전량의 변화가 프로세스에 영향을 미치는 것이 아닌가 합니다. 이 가정은 쉬스 전위를 고려함으로 이해하고자 하는 것인데, 시편이
부도체이며 이 위에 도체 박막 형성과 부도체 막 성장에 차이를 고려해 보고자 함입니다.  시편 표면에는 부유전위가 형성되게 됩니다. 이 값은 시편의 하전량에도 영향을 받음으로 시편의 축전량이 커지게 되면 아마도 부유전위는 낮아지게 될 것 입니다. 따라서 시편 앞에 형성되는 쉬스 전위는 커지게 되고 입사 이온의 에너지가 높아집니다. 이는 박막형성에 긍정적인 영향을 미칠 가능성이 있습니다. 또한  쉬스전위  변화는
중심부의 플라즈마에는 영향을 미치지 않음으로 타겟의 전위나 전류 변화, 즉 플라즈마 자체의 변화에는 영향을 크게 미치지는 않을 것입니다. 만일 CrOx 가 올라가는 경우는 시편의 축전량은 점차 커지게 되며 이때는 쉬스 전위도 커지며 이 정도가 박막의 형성에 긍정적으로 기여하는 것으로 보입니다. Cr의 경우는 도체임으로 시편이 갖고 있는 축전량 변화에는 큰 영향을 미치지 않을 것으로 보입니다. 따라서 두 경우 박막 속도의 차이가 목격될 것으로 보이며 특히 CrOx의 박막의 경우에는 증착속도차이가 심하게 나타나게 될 것 같습니다.

좀더 공부를 해 봅시다.

===============================================================================

언뜻 보기에는 두꺼운 유리가 처짐이 더 심해져서 타겟과의 거리가 가까와지고, 따라서 약간의 성막 속도 증가가 있지 않나 생각됩니다. 전하 축적양이 큰 차이가 난다면 타겟쪽의 전압, 전류 특성에도 변화가 있을 것이지만 power로 조절하는 dc sputter라면 (펄스가 아니고) 타겟쪽이 변인은 아닐거라고 생각합니다.

===============================================================================

교수님 말씀은 glass와 target간의 간격 변화가 가장 큰 요인일수 있다고 하셨는데요,
오히려 글라스의 두께가 두꺼울수록 실제로 쳐짐현상은 덜 하게 되거든요...(glass의 무게 증가에 따른 쳐짐보단 재질 경도의 증가가 더 커서 오히려 휨이 덜 합니다.)
또한, 만일에 glass가 쳐졌다고 가정해도,carrier가 받치고 있는 모서리가 아닌 가운데 부분이 쳐지게 될텐데, 그렇게 되면 glass가운데 부분에서 박막 두께가 증가해야 할것 같은데, 그렇지만은 않습니다..

추가로,,,
교수님께서 답변주신 내용중에 기판의 전하축적에 따라 target의 전압,전류량의 변동이 있을 수 있다고 하셨는데, 구체적인 내용이 궁금합니다..
알려주시면 감사하겠습니다..

Boards


XE Login