열증착(Thermal Evaporation)

소개글

열증착(Thermal Evaporation)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험목적

2.실험이론
2-1) 진공증착
2-2) PVD 와 CVD의 차이점

3.실험장치 및 시약조사

4. 실험방법

5.참고문헌

본문내용

물질의 화학적 조성은 기판에 도착한 기체상태의 물질의 조성과 같다.PVD는 증착시키려는 물질을 기체상태로 만들어서 날려보내는 것이므로 진공을 요구한다. 즉 중간에 다른 기체 분자들과 부딪혀서 기판에 닿지 못하거나 중간에 열을 잃어버려서 고체로 변해버리는 문제를 막기 위해 진공 환경에서 실험해야 한다.
2) CVD
CVD에 해당하는 증착법에는 MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition), HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) 등이 있습니다. CVD는 PVD 처럼 원료물질을 일단 기체상태로 운반하나 (기체에 실어 보낸다는 표현도 적합하다. 분무하는 것을 생각하시면 쉽게 이해가 되실 겁니다.) 이 원료물질들이 기판의 표면에서 화학반응을 일으킨다. 대표적인 CVD 증착물질인 GaN의 경우에는 MOCVD 법을이용할 때 TMGa라는 Ga에 methyl기를 붙인 물질을 수송기체에 실어보내고 한 쪽에서는 암모니아 (NH3)를 불어넣어서 기판의 표면에서 TMGa의 Ga과 NH3의 N이 반응하여 GaN을 만들어내게 된다. 그리고 이런 화학반응을 일으키려면 대개 1000도를 상회하는 고온을 요구한다. CVD법으로 증착할 때 물질에 따로 다소 저온도 가능하지만 이 저온이란 것도 CVD에서는 500도 정도를 저온이라고 지칭한다. 반면에 PVD에서는 가열이 없이도 증착이 가능하다. 대신 상압에서도 증착이 가능하다. 간단하게 말하면, CVD법은 기판에 증착될 때 원료물질들이 PVD처럼 들러붙는다기보다는 화학반응을 일으켜서 고체 상태로 변화한다.
3) PVD 와 CVD의 사용분야
PVD와 CVD 모두 반도체 공정이나 기타 산업에 많이 이용되는데 대개 PVD는 고품질의 박막이나 나노구조를 만들 때 쓰이지만 진공이 필요하므로 장비가 고가이며 증착속도가 느리고 CVD는 넓은 면적에 빠른 속도로 박막이나 나노구조를 증착시킬때 씁니다. CVD도 PVD 못지 않은 품질을 구현할 때도 있지만 일반적으로 PVD가 장비만 완성되면 고품질의 증착면을 얻을 수 있다. 현재 대표적으로 각 증착법이 이용되는 분야를 언급하면, CVD는 LED 제조에 많이 쓰이고 PVD는 PDP에서 금속 전극 및 유전체 증착과 도금 분야에 많이 쓰인다.
3.실험장치 및 시약조사
Convection Oven, Thermal Evaporator, Glass Substrate, Beaker, Crucible, Shadow Mask
(시약)
Acetone
화학식 CH3COCH3이다. 분자량은 58.08으로, 향기가 있는 무색의 액체이다. 물에 잘 녹으며, 유기용매로서 다른 유기물질과도 잘 섞인다. 그래서 물로 세척이 되지 않는 물질을 아세톤으로 처리하면 쉽게 세척할 수 있어 일상 생활에 많이 사용된다. 예를 들어, 페인트를 지우는 데 쓰이기도 하며, 손톱에 바른 에나멜을 지우는 데에도 많이 쓰인다. 그렇지만 인화성이 강해 불이 잘 붙으며, 폭발의 위험이 있기 때문에 불에 가까이 두어서는 안 된다.
Methanol
CH3OH의 시성식을 갖는 가장 간단한 알코올로 메틸알코올이라고도 한다. 녹는점 -97.8℃, 끓는점 64.7℃, 비중 0.79이며, 액체이다. 일산화탄소와 수소를 촉매로 써서 합성한다.
DI Water
물을 가열했을 때 발생하는 수증기를 냉각시켜 정제된 물. 증류수는 수돗물이나 우물물을 가열하여 수증기를 발생시키고, 만들어진 수증기를 냉각시켜 얻을 수 있다. 가열하기 전의 물 속에는 각종 불순물이 포함되어 있지만, 이를 가열하면 불순물은 그대로 남아 있고 순수한 물만 수증기가 되기 때문에, 이를 모으면 불순물이 섞이지 않은 물을 만들 수 있는 것이다. 그러나 한번의 증류로 불순물이 100% 제거되는 것은 어렵기 때문에 순도가 매우 높은 물이 필요할 때는 1회 증류한 물에 소량의 과망간산칼륨을 가해서 다시 증류한 재증류수를 사용한다. 몇번의 증류 과정을 거쳤느냐에 따라 한 번 증류한 것을 1차 증류수, 두 번 증류한 것을 2차 증류수, 세 번 증류한 것을 3차 증류수 등으로 부른다.
N2 Gas
주기율표 제5B족에 속하는 비금속원소.
원소기호 N ,원자번호 7, 원자량 14.0067 , 녹는점 -209.86℃,
끓는점 -195.8℃ 비중 1.2507
알루미늄
주기율표 3B족에 속하는 금속원소로, 은백색의 가볍고 무른 금속이다.
원소기호 Al , 원자번호 13 , 원자량 26.9815 , 녹는점 660.4℃
끓는점 2467℃ , 비중 2.70(20℃)
(실험방법)
4. 실험방법
4.1 기판 세정
1) 준비된 glass를Acetone, Methanol, DI Water 순으로 각각 거즈를 이용하여 세척을 한다.
3) 세척 후 N2 기체로 blow drying 한다.
4) 잔류 유기물과 수분을 제거하기 위해서 Convection Oven에서 10분간 건조시킨다.
4.2 막증착
1) 세정된 기판 위에 shadow mask를 씌우고, crucible에 알루미늄을 넣는다.
2) Thermal evaporator chamber 안에 (1)에서 준비된 기판과 시료를 넣는다.
3) RP(rotary pump)와 DP(diffusion pump)을 사용하여 chamber 내의
진공도를 10-5～10-6 torr로 유지시킨다.
4) 박막증착이 가능한 진공도에 도달하게 되면 power supply에 전원을 넣고, 전류를 가해 발생하는 저항열에 의해 시료(Alq3 또는 TPD)를 승화시켜 기판 위에 박막을 증착시킨다.
5) 증착이 완료되면 power supply 및 RP와 DP의 전원 스위치를 내리고, N2 gas를 chamber 내부로 흘려 압력을 외부의 대기압 상태로 만든 후 기판을 꺼낸다.
4.참고문헌
- 네이버 백과사전
- http://www.seongwooinst.com/data/thin-film-intro.pdf
- http://blog.naver.com/four24rang?Redirect=Log&logNo=150007354867
- http://www.kps.or.kr/storage/webzine_uploadfiles/416_article.pdf

키워드

열증착,   Thermal Evaporation,   진공증착,   PVD,   CVD