증발 증착이 뭔가요? [EVAPORATION]

증착이란

 

열을 가해서 액체 또는 고체로부터 증기를 발생시켜 발생된 증기를 기판에   증착 시키는 과정

 

 

증착 분류

 

증기를 발생시키기 위한 열의 생성 수단에 의해 분류됨.

 

열 증발 증착법 (thermal evaporation deposition)

 

유도열 증발 증착법 (inductive thermal evaporation deposition)

 

전자빔 증발 증착법 (electron-beam evaporation deposition)

 

 

 

증발 증착법[EVAPORATION]

 

- 증발 과정 시, 증발체는 보통 높은 진공 상태에서 열이 가해짐.(P<10e-5 torr) 

  압력이 낮기 때문에 대부분 가시거래 내에서 증착이 이루어짐

- 증착 속도는 타겟의 형상과 증기방출 흐름 속도에 의해 결정됨.  

- 증발체는 점 증발체 또는 미소 면 적 증발체로 나뉨.

 

증발 및 증착과정 계략도

 

 

 

점 증발체 & 미소면적 증발체

                                         점 증발체로부터 같은 거리에 있는 기판상의 박막의 두께는 길다.

 

 

미소 면적 증발체로부터 같은 거리에 있는 기판상의 박막 두께 t2는 t2=t1cosφ 식을 만족.(단, 이상적인 코사인 방출시)

 

이상적인 증발체의 위치

-일정한 두께의 박막을  얻기 위해서는 구 모양의 시편 홀더를 사용해야 한다.

-점 증발체일 경우 구의 센터에 증발체를 위치 시키고, 미소 면적 증발체일 경우 구의 표면에 증발체를 위치 시킴.(보정 필요)

 

이상적인 시편 홀더

증발 증착법의 종류: 열 증발 증착법(순수저항 이용)

1. 도선에 흐르는 전기의 순수 저항을 이용하여 가열하는 방법으로  텅스텐, 탄탈륨 등을 이용하거나 접점저항을

   이용하여 가열함.

 

2. 저항체의 종류

스프링 와이어&와이어 바스켓&DIMPLED FOIL

 

증발 증착법의 종류: 열 증발 증착법(유도열 이용)

 

1.순수 저항에 의한 방법의 대체로써 내화성 산화물(refractory oxide)와 질화물(nitride) 용기를 경화하여 사용. 

 

2.증발 과정에서 증발체의 용기 온도를 낮추는 것이 최대 장점.

 

3.가열기와 증발체 간의 직접적인 열 교환이 필요 없음.

 

4.용융 증발체와 용기 간의 상호 반응과 열 충격을 최소화함.

 

5.취급이 불편하고 작업 시 튜닝의 어려움 등이 단점임.

RF INDUCTION HEAT

증발 증착법의 종류: 전자빔 증발 증착법

 

1.저항체로 불가능하거나 어려운 물질(금속 또는 세라믹)을 전자빔을 이용하여 증발시키는 법

 

2.화합물, 합금, 증발이 어려운 물질 등에 이용할 수 있고, 반응성이 높은 원소에도 사용 가능 

 

3.박막의 질을 증가시키기 위해선 증발 속도를 높이고 주변 압력을 낮추어야 함.

 

4. 열이온 전자빔 건(thermoionic electron beam guns) AC나 DC의 낮은 전류에서 발광하는 열원(주로 텅스텐)에

   의해 전자빔 발생.

 

5.플라즈마 전자빔 건(plasma electron beam guns) 플라즈마를 이용한 전자 방출로 focusing을 임의로 효과적으로 

 통제할 수 있고 열 전자빔 타입보다 고압에서 사용 가능함.  

 

6.전자빔을 사용하여 증발체를 국부 가열한다.

 

7.녹는점이 높은 물질에도 사용가능하다.

 

8. 주요 문제점으로 MOS(금속산화물반도체)장치에 방사선 데미지를 줄 수 있다.

전자빔 증발 증착법 계략도

증발 증착법의 문제점

 

1. 증발 증착법을 사용할 수 있는 요소가 한정되어 있음.

 

2.특정요소에 대해서 증착속도가 느림 ( Step Coverage가 낮음)

 

3.박막의 밀착력이 좋지 않음

 

4.반응성 물질 코팅에는 적합하지 않음. (UNIFORMITY 문제)

 

증발 증착법의 문제점