03강 박막, 확산 장비 운영

학습내용

• 박막/확산 장비의 구성 이해하기
• 박막/확산 장비의 종류와 성능 이해하기

학습목표

• 장비 모델, 공정 모듈의 구성, 공통사양 등 박막/확산 장비별 규격서(Specification)를 작성할 수 있다.
• 박막/확산 장비와 부대설비들의 치수를 파악하여 레이아웃을 작성할 수 있다.
• 각종 유틸리티 및 공정 가스의 제원을 파악하고 올바른 배관자재의 선택과 정확한 접속 위치를 알 수 있다.

박막/확산 장비의 구성 이해하기

• PECVD의 구조
  • Main Chamber
    • Gas Shower Head를 통해 Gas가 균일하게 퍼지도록 함
• RF Generator와 Plasma
  • 고정주파수 13.56MHz RF 전원장치
  • 반도체 CVD Etcher의 Main 전원으로서 Chamber 내에 Plasma 생성
  • 모든 나라가 합의한 주파수 분배방식에 따라서 사용하는 주파수를 분배
  • 13.56MHz는 파장 특성상 안정성이 좋으므로 공정용에 적합
• Process Gas Supply
  • 과정
    • Gas Cabinet
      • Gas Cylinder
      • Purge Panel
    • MFC (Mass Flow Controller)
      • 컴퓨터와 연동하여 Gas 유량 미세조절 Setting 값 유지
      • MFM (Mass Flow Meter)
    • Deposition Chamber
    • Exhaust Pump
    • Waste Treatment
      • Scrubber
        • 가스 정화 장치
• Wafer Loading System
  • PC & Robot
• 설비관리와 Interlock
  • Main 화면
    • 설비의 전반적 상태 표시
    • Standby Mode
  • 부가화면
    • 설비의 가동상태와 고장여부 표시
    • 99.9999% 순도의 질소 사용 → 6Nine 순도
    • Maintenance Mode
  • Setting 값과 Interlock
    • Setting 값과 상태가 일치하지 않을 경우 설비는 작동을 멈춤
  • Main Chamber 오염상태 관리
    • 사람이 직접 관리
    • 공정에 지장이 가지 않도록 이원화
  • 설비관리와 Process 불량
    • 내부부품의 고장
      • MFC의 고장
        • 장기간 사용에 의한 내부 Flow Sensor의 오작동
      • Vacuum System 고장
        • Pump의 수명
        • 오일의 수명
        • 진공밸브의 O-ring 오염
      • Process Chamber의 오염
        • 장시간 사용에 의한 오염
        • 작업자에 의한 오염
    • Uniformity 불량과 Step Coverage 불량

박막/확산 장비의 종류와 성능 파악하기

• 박막/확산의 종류와 특징
  • 박막/확산 공정
    • Thin Film Deposition
      • CVD (Chemical Vapor Deposition)
        • PECVD (Plasma Enhanced CVD)
          • 강한 전압으로 야기된 Plasma를 이용하여 활성화시키고 기상으로 증착하는 장치
          • Chamber 내 Gas들의 화학반응 물질로 박막을 증착하는 방법
          • 낮은 온도에서 공정이 가능
        • LPCVD (Low Pressure CVD)
          • 저압공정을 제외하고는 APCVD와 유사
        • APCVD (Atmosphere Pressure CVD)
          • 장점
            • High throughput
            • Good uniformity
            • Handle large Wafers
          • 단점
            • Fast gas flows
            • Needs frequent cleaning
      • PVD (Physical Vapor Deposition)
• 박막/확산 장치 기술
  • 발생 Source에 따른 분류
    • PVD (물리적 기상 증착)
      • 주로 금속박막 증착에 사용
      • 장점
        • 접합성과 박막 품질이 좋음
      • 단점
        • 증착 속도가 느리고 고가의 장비를 이용해야 함
      • 종류
        • Thermal Evaporator 방식
        • Sputtering 방식
    • CVD (화학적 기상 증착)
      • 장점
        • 접합성과 박막 품질이 좋음
• 산화/확산 공정
  • 산화/확산 공정의 역할
    • 웨이퍼에 절연막 역할
      • 산화막을 형성해 회로와 회로 사이 누설전류 차단
    • 확산 방지막 역할
      • 반도체 제조과정에서 전반적 보호막 역할
  • 건식산화와 습식산화
    • 건식산화
      • 산소만을 이용
      • 산화막 성장속도가 느려 주로 얇은 막을 형성
    • 습식산화
      • 산소와 용해도가 큰 수증기를 함께 사용
        • 산화막 성장속도가 빠르고 보다 두꺼운 막을 형성

증착

• 웨이퍼 위에 원하는 분자 또는 원자 단위의 물질을 박막의 두께로 입혀 전기적 특성을 갖게 하는 일련의 과정

출처 : 한국기술교육대학교 반도체 공정 기초