반도체 집적회로 공정

소개글

반도체 집적회로 공정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험주제

2. 실험목적

3. 실험장소

4. 실험기자재

5. 실험방법

6. 참고문헌

본문내용

정을 모니터링 하는 것은 막의 성장속도를 관찰하고 통제할 수 있게 해준다. 이와 같은 방법에는 칭량법, 전기적 방법, 광학적 방법, 그리고 그 외의 방법이 있다. 모니터링 법에는 측정위치가 기판 자체가 아니고， 다른 위치에서 관찰하는 것으로서 사전에 예비 실험을 통해 그 두께 비를 측정해 두어야 한다.
(1) 미세 칭량법
이 방법은 기판 상에 증착된 막의 질량을 직접 측정하는데 기초를 둔 것이다. 정밀하고 (10-8 g/cm2), 기계적으로 튼튼해야 하고 온도를 높여서 쉽게 재기화 (degassing) 할 수 있어야 하며, 반복해서 계속 사용할 수 있어야 한다. Mayer가 개발한 미세 칭량장치가 <그림 16>에 그려져 있다.
<그림 16. Mayer 법에 의해 개발된 비틀림 저울>
석영실의 길이는 12cm 굵기는 40m 이것에 거울을 고정시키고 빛을 거울에 비 추면 그 반사된 빛이 먼 곳에 있는 벽에 그 상이 나타난다. 약간의 비틀림에도 그 상 은 크게 변위( displacement)하게 된다. 정밀하게 측정할 수 있는 장치이다.
막의 증착으로 질량이 변하고 그것에 의해 변위가 발생하고 그 변위는 솔레노이드 에서 맴돌이 전류 (eddy current) 가 생기게 하고, 이를 증폭해서 자기적으로 보상해 서 그 값을 측정하여 막의 질량을 계산하게 되어 있다. 10-8g의 차수까지 측정가능하다. 이는 막의 한 개층의 일부의 것에 해당한다. 거의 전부를 석영으로 만들어서 500℃ 온도에서 세척을 할 수 있어서 그 후 계속해서 사용할 수 있다. 측정된 두께 t는 다음 식으로 주어진다.
t = m / sp 여기서，m은 막의 질량이고, s는 면적이며, p는 그 물질의 질량 밀도로 사전에 알 고 있어야 한다. 이 때 p의 값이 벌크의 것에 비해 그 값이 작기 때문에 t의 값을 수정해야 한다.
(2) 수정 진동방법
가장 많이 쓰이는 방법이다. 수정(crystal)판의 한쪽에 은이나 금으로 전극을 부착 시키고, 다른 면에 물질을 증착시킨다. 수정판은 두께 방향으로 종단 탄성파가 존재 한다.
<그림 17. 수정 진동방법>
이 신호를 주파수 측정회로에 연결하면 이 탄성파의 주파수를 읽을 수 있다. 이 주파수는,
여기서, vp는 두께 방향의 종단 탄성파의 속도이고, N은 주파수 상수이다. AT 절단 결정에서는 이 상수는 N=1670kHzmm이다. 물질이 이 결정 위에 증착되면, 그 두께가 만큼 증가한다. 여기서 dm은 증착된 질량이고, ρk는 그의 밀도, S는 박막의 면적이다. 이때 이 질량에 해당하는 진동수의 변화는,
만큼 나타난다. 수정판의 진동이 탄성파이므로 박막에서도 이런 특성이 유지되는 아주 얇은 경우에 특히 이 방법이 효과적이다. 그래서 가용 주파수가 유효한 주파수 영역이 있다. f0을 증착이 시작될 때의 초기 주파수라면,
이것이 질량을 결정하는 감도이다. 그 결정의 질량에 대한 감도는 dm/S 인 단위 면 적당 질량으로 정의되는데, 이는 1Hz 의 주파수 변화에 해당한다. 위의 식으로 주어 진 dm 에 대한 dl 의 변화가 선형적 이여야 함은 중요하다. 선형성이 보장되거나 보정할 수 있는 영역에서만 사용 가능하다. 온도가 변하면 이에 따른 주파수도 변한다는 점에 유의해야 한다. 그래서 결정의 온도가 중요하다. AT 절단은 이온도에 대한 주파수 변화가 가장 작은 상태이다. 그리고 이 결정의 장착장치에 냉각수로 순환시켜 가능한 한 일정 온도가 되도록 한다. 또, 진공 증착 시 열원에 의한 효과도 최소화시키도록 한다. 온도에 의한 효과는 1°C 변화에 14mHz 주파수에서 4×10-9 g/㎝-2에 해당하는 질량 변화가 그 자체에서 발생한다. 즉, 밀도가 1 g/㎝-3이라면 O.04nm의 평균 두께에 해당하는 셈이다. 이 장치의 감도는 10-9 g/㎠까지 되고, 이는 철의 경우 한 개층의 1/100에 해당하는 양이다. 온도를 ± 0.01°C 내에서 안정시키면 10-12 g/㎠의 감도를 얻을 수 있다.
9. 결론
이번 실험은 반도체 제조공정에 대한 전반적인 이해를 위한 실험으로 우리는 이번에 그 제조공정의 일부만을 선택하여 실험하였다. 우리가 한 실험은 세정→ 증착→ PR도포→ Pre bake→ 노광→ 현상 →Rinse→ Post bake→ Etching 과정을 하였다.
증착과정에서 sputter를 이용하여 Ar기체가 플라즈마 상태가 되어 Cu원자와 탄성충돌, 그 결과 구리 원자/분자가 튕겨져 나와 soda-lime glass에 증착된다. 그 결과 얼굴이 환하게 비추어 질만큼 광택이 나는 Cu가 증착 되었다. 증착상태를 알아보기 위해 스카치테이프를 가장자리에 붙였다 떼어내어 떨어져 나오는 상태를 알아보았는데 우리 조는 증착이 아주 잘 되었는지 떨어져 나오는 물질이 거의 없고, 광택정도가 좋았다.
다음으로 사진 및 식각 공정에 들어가기 위해 mask 제작을 하였다. 반도체 공정은 마이크로 단위로 이루어지는 공정이므로 우리는 패턴의 선택에 있어서 micro - paterning을 표현할 수 있는 삼족오 문양을 선택하였다.
삼족오 문양은 미세패턴을 잘 표현해 줄 수는 있었지만, 사진 및 식각공정에서 가운데 부분을 현상하기 위해 오랜 시간 AZ500MIF용액에 오랜 시간 두어야 했고, 그 결과 부분적으로 외곽선이 over etching 된 점이 아쉬운 부분으로 남았다.
3학년 1학기에 반도체 직접회로 공정과목에 대한 예행 실험으로 생각되어, 과목을 수강 시 많은 도움이 될 것 같다.
10. 참고문헌
가. 서적
반도체 공정기술, 황호정 저, 생능출판사
공정플라즈마 기초와 응용, Alfred Grill 저, 정진욱 역, 청문각
직접회로 제조를 위한 반도체공정 및 장치 기술 , 이형옥 저, 상학당
박막공정의 기초, 최시영 외 공저, 일진사
나. 논문
최근의 대체세정제와 대체세정기술, 배재흠, 수원대학교 화공생명공학과
다. 기사
Vapor Phase Cleaning : How It Works and What Can Go Wrong by Jay Tourigny and Michael Jones, Micro Care Corporation, New Britain, CT USA

키워드

반도체 집적회로 공정,   세정공정,   박막증착,   집적회로 공정,   반도체 소자,   스퍼터링