[물리]스퍼터링에 의한 박막 증착, 결과보고서

소개글

실험제목: 때려내기에 의한 박막 증착

실험목적: 박막 성장 방법 중의 하나인 `때려내기(sputtering)에 의한 박막 증착` 방법의 원리를 이해하고, sputtering 장비를 이용하여 실리콘 기판에 Cu 박막을 증착한다

목차

실험제목: 때려내기에 의한 박막 증착

실험목적:

1. 실험 요약

2. 실험 결과

2.1 DC 스퍼터링
2.2 RF 스퍼터링

3. 고찰

3.1 압력의 단위와 진공도 측정
3.2 기체의 유량과 제어
3.3 글로우 방전
3.4 아르곤 가스의 사용
3.5 RF 시스템

참고문헌

본문내용

실험제목: 때려내기에 의한 박막 증착

실험목적: 박막 성장 방법 중의 하나인 `때려내기(sputtering)에 의한 박막 증착` 방법의 원리를 이해하고, sputtering 장비를 이용하여 실리콘 기판에 Cu 박막을 증착한다

1. 실험 요약

본 실험은 아래의 스퍼터링 장비를 사용하여

그림 스퍼터링 시스템의 구조

실리콘 기판에 구리 박막의 증착시키는 실험이다. 스퍼터링이란 높은 에너지의 입자를 고체(타겟)에 조사하였을 때 타겟의 구성 원자가 타겟 표면에서 방출하는 현상을 말한다. 즉 에너지가 수백eV~수십keV인 이온이 타겟에 입사하면 입사 이온과 타겟 원자의 핵충돌로 야기되는 카스케이드 충돌에 의해서 타겟 표면에서 방출되는 방향의 운동량 성분을 가진 타겟 원자가 나타나 타겟에서 탈출한다.
그림 스퍼터링의 모델도

스퍼터링 증착법은 이와 같은 스퍼터 현상으로 방출된 타겟 원자를 기판 위에 수송하여 박막을 형성하는 기법이다. 스퍼터 증착 에는 방은 방식이 있으며 전극의 구조, 스퍼터하는 입자의 발생 방법 등에 따라 분류가 되는데, 본 실험에서는 고속 입자로서 글로우 방전(플라스마)으로 발생한 양이온을 이용하는 글로우 방전 스퍼터링으로, 글로 방전을 발생시키는 방법에 따라 DC와 RF 스퍼터링으로 실리콘 기판에 구리 박막을 증착하였다.

2. 실험 결과

2.1 DC 스퍼터링

먼저 DC 스퍼터링에서는

그림 Basic DC sputtering system


실리콘 기판을 적당한 직사각형 크기로 잘라 박막을 입혔고, 여기서 실험 조건은 챔버로 8.4 sccm의 아르곤 가스를 흘러주고 진공시스템의 확산펌프 작동에 따라 챔버의 내부 압력이 Torr에서 Torr로 주기적으로 변하는 과정에서 기판의 온도를 300도로 맞추어 30분간 스퍼터링을 시켰다. 이 때 사용된 DC전원은 283V, 0.32mA이었다.
그 결과 실리콘 기판에 구리색의 박막이 입혀졌을을 알 수 있었고, 멀티미터에 의한 저항 측정에서 저항이 충분히 작아져 실리콘 기판에 구리박막이 형성되었음을 알 수 있었다.

참고 자료

박막광학 / 황보창권 / 2000 / 다성출판사
박막기술광 응용 / 하라오 다까시 외 / 2001 / 겸지사