실험레포트 박막실험

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본문 Ⅰ. 서 론 1. 실험 목적 현재 magnetron sputter는 반도체, LCD 등을 포함하는 microelectronics 산업에서 박막 형성을 위한 주요 장비로 널리 쓰이고 있으며, 소자의 고집적화 및 대형화 추세에 따라 그 이용가치는 더욱 증대되고 있다. 본 연구에서는 TFT-LCD용 color filter제조시 ITO 박막 형성을 위해 사용하는 magnetron sputter내부의 플라즈마 분포 및 ion kinetic energy에 대한 해석을 실시 하였으며, ITO target의 erosion형상의 원인을 실험결과와 비교하였다. magnetron sputter은 target에 가해지는 기본 전압에 의해 target과 shield 혹은 target과 substrate 사이에서 생성될 수 있는 플라즈마 사이의 전위차에 의해 가속된 이온들이 target 표면과 충돌하여 이차 전자방출을 일으킴과 동시에 target표면에서 sputtering을 일으키고, 이들 sputtered된 중성의 원자들이 substrate로 날아가 박막을 형성하는 원리로 작동된다. 이 때 target에서 방출되는 이차전자들은 영구자석에 의한 자기장효과에 의해 target 근처에 갇히게 되어 중성 기체분자들과 이온화반응을 통해 플라즈마를 유지하고 그 밀도를 높혀주는 역할을 담당하게 된다. 즉 낮은 압력 및 기본 전압에서도 플라즈마 밀도를 높일 수 있고 sputtering 현상 자체를 수치묘사할 수 있는 정량적인 모델은 아직까지 명확하게 정립되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 magnetron plasma 자체에 대한 수치해석에 주안점을 두고 아울러 bulk plasma영역에서 target으로 입사하는 이온들의 입사에너지 및 입사각도 등을 Monte Carlo 방법으로 추적하여 sputtering 현상을 유추해 보았다. sputtering현상을 살펴보기 위해 magnetron sputter내 플라즈마밀도, 전자온도, 특히 target 및 substrate를 충돌하는 이온의 입사에너지 및 입사각 분포 등을 계산하는데 hybrid 방법으로 시뮬레이션을 하였다. 즉 ion과 bulk electron에 대해서는 fluid 방식으로 접근하고, 이차전자 운동과 그로 인한 반응관계 및 target으로 입사하는 이온의 에너지 와 입사각 분포는 Monte-Carlo 방법으로 처리하였다. 전자기장해석의 경우 상용 S/W인 Vector Fields를 사용하였다. 이를 통해 sputter내 플라즈마 특성, target으로 입사하는 이온에너지 및 각 분포, 이들이 target erosion 형상에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 이들 결과로부터 간단한 sputtering 모델을 사용하여 target으로부터 sputter된 입자들이 substrate에 부착되는 현상을 Monte-Carlo방법으로 추적하여 성막특성도 살펴보았다. Ⅱ. 본 론 1.이론적 배경 1> 플라즈마란? <Fig.1 온도에 따른 물질의 상태변화> ① 플리즈마의 정의 플리즈마란 고온 상태에서 이온화 된 입자 상태 로, 전자와 양이온, 즉 전기를 뛴 하전입자들로 구성돼 있으며 전기적으로는 중성인 하전 기체의 물질 상태를 말한다. 친근한 물질의 세 가지 상태 는 에너지가 가장 적은 제 1의 물질은 고체, 외부 에 에너지가 가해지면 제 2의 물질인 액체로, 이 에 다시 에너지를 가하면 제의 3의 물질인 기체로 변한다. 다시 에너지를 가하면 분자가 원자로 갈 라지는데, 이 때 가해진 에너지가 많으면 원자는 원자핵과 전자로 분해되며 이를 전리현상이라고 한다. 그런데 상전이는 압력과 온도에 의해서 <Fig.2 플라즈마의 발생원리> 비교적 명확하게 구분되지만 기체에서 플라즈 마의 상전이는 경계가 명확하지 않은 특징이 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 에너지, 박막, 플라즈마, 분포, 이온, 물질