반도체 박막 두께 측정 방법

소개글

반도체 박막 두께 측정 방법에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 광학적 방법
2. 물리적 방법
3. 전기적 방법
4. 화학적 방법

본문내용

증착량을 추정한다. 공진상태에서는 수정판의 면에 평행한 양 표면이 서로 반대 방향으로 1차원적 운동을 계속하고 공진주파수 와 막두께방향으로 전파하는 음파의 전파속도를 라 하면 가 성립한다. 여기서 수정자 끝부분의 영향을 무시할 수 있다면 절단된 수정에서 가 성립된다. 이 상태에서 수정자 표면 위에 에 비례해서 극히 얼마 안 되는 두께 에 상당하는 양의 막두께가 균일하게 퇴적하여 수정자의 두께변화 는 가 되어, 는 만큼 에 비례하여 감소한다. 여기서, 가 된다. 는 수정자 측면의 표면적이고, 수정의 밀도 는 265이며 는 에 해당하는 수정의 질량 증가분이다. 여기서 를 박막의 질량, 로 치환하면 = = 가 되며 결국 가 되어 질량을 환산하면 막두께를 알 수 있다. 공진주파수로는 부근이 많이 사용되며 예로서 수정자 두께 로 하여 가 측정되면, 증착막은 , 원자수는 가 측정될 수 있다.
1. 전기 저항 측정법
막의 비저항을 측정하는 브리지회로가 있다. 에 저항성 물질의 박막이 입혀지면 브리지 회로를 통해 그 막의 전기저항을 측정하게 된다. 막의 면적을 알면 그 두께를 계산해낼 수 있다. 사전에 두께에 따른 저항값을 측정한 데이터 값을 이용하여 그 두께를 구한다.
2. 커패시턴스의 측정
아래의 그림에서 유전체의 두께를 측정하기 위한 커패시턴스의 모니터링 장치가 있다. 증착막은 유전체이어야 한다. 전극 위에 유전체 막이 형성되어 가면 커패시턴스 브리지 회로의 값이 변하고, 이 값은 미리 예비 실험을 통해 구해 놓은 교정 데이터 자료를 통해 현재의 두께를 모니터링 할 수 있게 되어 있다.
3. Q-Factor 변화에 의한 방법
아래의 그림에서 보는 바와 같이 두께 인 ram속 박막이 교류전류가 흐르는 반지름 인 코일로부터 미소거리 만큼 떨어져 놓여 있다면, 에너지의 일부는 막 내에 유기된 전류 소용돌이에 의해 소실된다. 그래서 코일의 Q-factor는 공진주파수에 따라 변하게 된다. 매우 얇은 막일 경우 충분히 높은 주파수를 사용해야만 표면효과는 비교할 만한 두께(투과깊이가 깊은)에서 발생될 수 있다. 사용되는 주파수는 수십-수백MHz 범위이고, 측정 가능한 박막의 두께는 수십～수백㎛이다. 따라서, 이 방법은 비교적 두꺼운 박막에 적용된다. 측정은 다음과 같다. 다리 형태로 만들어진 코일은 위에서 언급한 것과 같이 내부작용에 의해 균형을 잃게 된다. 즉 대각선으로 흐르는 전류에 의해 불균형이 나타나게 된다. 이러한 다리의 균형은 매우 높은 주파수에서는 사용될 수 없다. 이는 코일이 공진회로에 놓여질 경우 damping과 detuning이 되기 때문이다. 이 측정방법은 비파괴 방법이라는 장점과 증착과정 제어에 매우 유용한 방법이다.
1. 이온화법
위의 그림에는 증발된 증기의 이온화로 생긴 이온 전류를 측정하는 장치가 그려져 있다. 진공도를 측정하기 위한 이온 게이지를 증발된 물질의 흐름속에 장착한다. 이온 게이지 내의 가열한 음극 캐소드 C에서 전자들이 튀어나와 양극의 그리드에 의해 가속된다. 이 때 이온 게이지 내에서 증발되어 흘러 들어온 증기와 이 전자들이 충돌하여 이것들이 이온화된다. 이 이온들이 음으로 대전된 컬렉터에 도달하게 되며, 이 이온 전류가 측정된다. 이 장치는 자체 가열장치를 이용하여 세척하여 반복해서 사용할 수 있다. 정밀도는 1～5% 범위 내에서 약 0.1㎚/s 의 증착률을 측정할 수 있다. 산업 생산라인에서 이 방법을 사용한다. 증발원에서 나온 증기가 이온 게이지의 내부로 적달량이 들어가도록 한다. 셔터가 이를 조정한다. 고진공 중에서 이 추가된 증기가 이 게이지의 이온 전류를 증가시키게 된다. 이 증가분을 막의 두께로 환산해서 모니터링을 한다.

키워드

반도체,   박막,   Spectrophotometer,   Ellipsometer,   Stylus,   칭량법,   수정자법,   전기저항 측정법