두께 증착 균일성
소개
마그네트론 스퍼터링 코팅은 대면적 증착에 널리 적용되며 코팅 산업에서 박막 두께 균일성, 증착 비율, 타겟 재료의 이용률 및 기타 문제가 큰 관심을 받고 있습니다.
보호 박막으로 반도체 칩을 코팅하든 안경 렌즈에 무반사 코팅을 적용하든 프로세스 엔지니어는 성능 요구 사항을 충족하기 위해 특정 두께 사양을 달성해야 합니다. 필름 두께 자체만큼이나 중요한 것은 두께의 균일성입니다.
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성능 사양의 균일성 달성
적절한 두께 분포를 달성하지 않으면 사양을 완전히 충족하는지 확인하기 어려울 수 있습니다. 코팅은 기판의 특정 영역에 대한 두께 요구 사항을 충족할 수 있지만 균일하게 적용되지 않으면 다른 영역이 너무 두껍거나 너무 얇아져 성능 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다. 예를 들어, 대면적 반사 방지 코팅은 기판의 여러 지점에서 서로 다른 반사율을 가지므로 전체 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
증착 방법에 관계없이 모든 애플리케이션에서 성능 사양을 충족하려면 증착 균일성이 필요합니다. 매우 미세한 필름 코팅이 필요할 수 있으며 특정 영역이 너무 두꺼우면 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그리고 일부 기판은 계단 및 비아와 같은 복잡한 지형을 특징으로 하지만 원치 않는 균열 및 가능한 장치 오류를 방지하기 위해 여전히 균일한 분포가 필요합니다. 두께 균일성은 미러 이미지의 왜곡과 같은 사소한 영향부터 마모 및 열화에 대해 적절하게 보강되지 않은 고관절 교체의 삶을 변화시키는 효과에 이르기까지 핵심입니다.
성능 이상의 이점
그러나 프로세스 엔지니어의 관심사는 성능뿐이 아닙니다. 반복성 및 수율과 같은 균일성을 달성하면 다른 생산 요소도 도움이 됩니다. 필름 두께 균일성은 사양이 충족되고 제품 간 두께 변동이 없다는 확신을 줍니다. 균일성을 제공하는 방법이나 기계를 사용하는 경우 프로세스가 높은 수율을 제공할 것임을 확신할 수 있습니다.
그러나 균일하고 반복 가능한 두께 분포를 달성하는 것만으로는 실행 가능한 공정을 보장하기에 충분하지 않습니다. 비용과 가동 시간도 고려해야 합니다. 잘 설계된 제품은 재료 낭비를 최소화하면서 반복 가능하고 균일한 필름을 제공합니다.
박막 두께 균일성은 모든 응용 분야의 증착 공정에 중요합니다. 성능 결과에서 생산 수율 및 비용에 이르기까지 광범위한 사양에 영향을 미칠 수 있습니다. 수율과 반복성을 목표로 유지하고 최적의 성능을 보장함으로써 총소유비용을 낮출 수 있습니다.
증착 성능을 결정하는 요소
재료(또는 필름)의 얇은 층을 기판에 증착하는 데 사용되는 공정인 증착은 반도체 및 나노기술과 같은 산업에서 일반적인 관행입니다. 박막 증착은 절연체에서 반도체, 금속에 이르는 필름을 제공할 수 있는 다양한 기술로 달성될 수 있습니다. 필름은 층간 유전체에서 상호 연결에 이르기까지 다양한 역할을 할 수 있습니다.
증착 속도
단순히 필름이 얼마나 빨리 성장하는지 측정하는 증착 속도는 일반적으로 두께를 시간으로 나눈 단위를 사용합니다. 에칭과 마찬가지로 용도에 맞는 증착 속도를 제공하는 기술을 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 박막에 대해 상대적으로 느린 증착 속도(상대적으로 느린 에칭 속도를 사용하는 박막 에칭에서와 같이) 및 상응하는 후막에 대해 빠른 증착 속도를 이용할 수 있습니다. 아이디어는 제어를 유지하고 속도에 대한 필요성과 필름 두께의 정밀한 제어에 대한 필요성 사이의 균형을 맞추는 것입니다. 그러나 물론 필름 특성과 프로세스 조건 사이에는 항상 트레이드 오프가 있습니다. 더 빠른 속도의 프로세스는 종종 균일성, 응력 또는 밀도와 같은 다른 필름 특성에 영향을 미치거나 제한하는 더 높은 전력, 온도 또는 가스 흐름을 사용합니다.
증착 속도는 수십 A/min에서 최대 10,000 A/min까지 다양할 수 있습니다. 석영 결정 모니터링 및 광학 간섭과 같은 다양한 방법으로 실시간으로 필름 두께 증가를 모니터링하는 기술이 있습니다.
일률
증착 균일성은 기판 전체에 걸친 필름 일관성의 척도입니다. 일반적으로 필름 두께를 나타내지만 굴절률과 같은 다른 필름 특성을 나타낼 수도 있습니다. 웨이퍼 전체에서 수집된 데이터는 일반적으로 1, 2 또는 3 시그마로 평균과의 편차를 나타내는 표준 편차로 평균을 냅니다. 다른 방법은 ((최대값 – 최소값)/2 x 평균값) 공식을 사용하는 것입니다. 클램핑 또는 기타 에지 효과로 인해 계측을 제외해야 하는 영역을 식별해야 합니다.
균일성을 과도하게 또는 과소하게 지정하지 않도록 응용 프로그램을 잘 이해하는 것이 좋습니다. 게이트 산화물 또는 커패시터 두께와 같이 장치 작동에서 직접적인 역할을 하는 필름은 그렇지 않은 필름보다 훨씬 더 엄격한 균일성 사양이 필요할 가능성이 높습니다. 균일성은 장치 성능에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 제조 관점에서 불량한 균일성이 다른 단계에 영향을 미칠 수 있음을 인식하는 것이 중요합니다. 불균일성 필름은 필름의 가장 얇은 부분과 가장 두꺼운 부분을 에칭하는 데 걸리는 시간에 영향을 미침으로써 에칭 단계에 영향을 미칩니다.
유연성
시스템이 가진 기능의 범위인 유연성은 획득할 증착 시스템의 유형을 결정하는 데 중요한 요소가 될 수 있습니다. 이는 특정 솔루션이 종종 선호되는 산업 응용 분야가 아닌 R&D 환경에 더 적합합니다. 증착될 수 있는 재료, 기판 크기, 온도 범위, 이온 플럭스, 증착 속도, 주파수, 끝점 및 압력 작동 체제를 이해하는 것은 고려 사항 중 일부에 불과합니다. 유연성은 미래를 계획할 수 있게 해주는 시스템 품질이기도 합니다. R&D에서 우선 순위는 변경되며 이러한 변경 사항을 처리할 수 있는 시스템을 갖추는 것이 유용합니다. 이러한 고려 사항 위에는 예산이 있습니다. 기술 옵션의 유형에 따라 시스템의 가격이 크게 달라질 수 있습니다.
VPI 코터 모델에 대한 테스트 보고서:SD-900M
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스텝 커버리지
기판 토포그래피를 덮는 증착 프로세스는 단계 커버리지 또는 채우기 기능으로 설명됩니다. 스텝 커버리지는 피쳐가 없는 개방 영역에서 증착된 두께에 대한 피쳐 측벽 또는 바닥을 따라 증착된 필름의 비율로 측정됩니다. 예를 들어, 트렌치의 측벽을 따라 0.1um의 증착된 필름이 있고 개방 영역에 0.15um의 필름이 있는 형상의 스텝 커버리지는 67%입니다. 증착 메커니즘은 스텝 커버리지와 충전을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 증발 증착과 같은 일부 증착 기술에서는 진공 압력이 매우 낮고 증착 재료가 증착 소스에서 시선 접근 방식으로 도달합니다. 다른 기술에서는 압력이 훨씬 더 높고 기체 상 충돌로 인해 재료가 모든 각도에서 표면에 도달합니다. 온도, 형상 프로필 및 종횡비는 모두 단계 범위의 양과 형상을 채우는 능력에 영향을 미칩니다.
필름 특성
필름의 특성은 용도에 따라 다릅니다. 애플리케이션 요구 사항을 광자, 광학, 전자, 기계 또는 화학과 같은 범주로 대략 그룹화할 수 있으며 종종 필름은 하나 이상의 범주에서 요구 사항을 충족해야 합니다. 예를 들어 Apple 제품에 사용되는 소수성 필름은 수분 손상으로부터 표면을 보호하기 위해(화학적 요구 사항) 투명해야 합니다(광학). 따라서 적절한 필름을 증착하기 위한 첫 번째 단계는 애플리케이션과 필름 특성이 애플리케이션의 최종 성능에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것입니다. 모든 용도에 대해 모든 필름 특성을 지정할 필요는 없습니다.
공정 온도
필름 특성은 공정 온도에 크게 영향을 받습니다. 그러나 응용 프로그램은 사용할 수 있는 온도에 제한을 둘 수 있습니다. 예를 들어, 폴리머 기판을 자주 사용하는 플렉서블 전자 장치에 대한 최근의 관심은 이러한 폴리머의 녹는점 또는 리플로우 온도에 의해 제한됩니다. 일부 화합물 반도체는 고온에서 열화되는 옴 접촉에 의해 제한됩니다. 다양한 증착 기술은 제한된 온도 범위에서 가장 잘 작동합니다.
생산력
생산성은 필름 자체보다는 시스템 성능 측면을 다룹니다. 이것은 신뢰성, 안정성 및 유지 보수와 같은 문제를 고려하는 곳입니다. 안정성은 생산 가동 시간으로 측정되는 반면 안정성은 시스템의 실행간 재현성으로 측정됩니다.
증착 시스템이 폐쇄형 시스템에 재료를 추가하기 때문에 시간이 지남에 따라 입자 수가 증가할 수 있습니다. 세척을 수행해야 하는 시기를 결정하는 등식의 한 부분인 입자에 대한 애플리케이션의 민감도. 이로 인해 평균 청소 시간(MTBC)은 가능한 길고 평균 청소 시간(MTTC)은 가능한 한 짧은 시간을 갖는 것이 바람직한 시스템의 유지 관리 가능성이 생깁니다. 증착 시스템의 세척은 PECVD 시스템에서 볼 수 있는 플라즈마 세척만큼 간단하거나 스퍼터 증착 시스템에서와 같이 실드가 현장 외 세척이 필요한 경우 더 복잡할 수 있습니다. 빠른 세척 후 재인증을 통한 빠르고 효율적인 세척 주기는 확실히 장점입니다.
손상
형상이 지속적으로 작아짐에 따라 일반적으로 프로세스 손상에 더 민감해집니다. 각 증착 기술은 증착되는 재료에 손상을 유발할 가능성이 있습니다. 그러나 손상은 단순한 주제가 아닙니다. 손상 메커니즘이 복잡하고 손상 자체가 매우 미묘하기 때문에 손상을 이해하고 측정하는 것은 상당히 어려울 수 있습니다. 손상은 이온 충격, 오염 또는 자외선으로 인한 것일 수 있으며 한 번에 여러 가지 손상 원인이 있을 수 있습니다. 종종 요구 사항은 "손상 없음"이지만 완성된 장치를 만들고 다른 인공물을 도입하지 않는 긴 작업 없이 손상을 관찰할 수 있는 방법에 대한 생각은 거의 없습니다. 장비와 재료의 제약을 이해하는 것이 중요합니다. 오늘 VPI에 연락하여 귀하의 필요 사항을 논의하기 위한 회의를 잡으십시오.
