PACVD(Plasma-assisted chemical vapor deposition)

목차

1. Introduction

2. Discharge Chemistry and Physics
1). Basic processes occurring in a glow discharge plasma
① elastic collision
② inelastic collision
2) Kinetic and thermodynamic factors
① Kinetic effects
② Thermodynamic effects
3). plasma-surface interaction
(1) High-energy ion/neutral particle bombardment
(2) Low-energy ion/neutral particle bombardment(〈100eV)

3. PACVD equipment requirements

4. Applications of PACVD
1) Wear resitance coating
2) Thermochemical processing
3) Deposition of mixtures and multilayer structures

5. Summary

본문내용

1)․low-pressure glow discharge를 이용함으로써 화학반응을 촉진시키고, 열적 반응만 있을 때보다 더 낮은 온도에서 plasma-assisted 반응을 가능하게 하는 CVD 공정이다.
2)․energetic particle의 충돌을 이용하여 film의 물리적, 화학적 성질을 개선할 수 있다. 게다가 저온 공정으로 인해 excessive heating과 기판조직의 퇴화(degradation)을 피할 수 있으므로 micro-electronics 산업에 응용이 가능하다.
3) PACVD의 반대과정인 PA-etching 이 집적회로의 제조에 있어서 wet etching을 대체하고 있지만 최근까지도 공업적인 low-pressure glow discharge의 사용은 plasma 산화, 질화, 침탄 등으로 제한되고 있다.
4)․PACVD의 장점 : Salt bath 나 gas nitriding을 이용한 방법보다. processing 시간이 짧고 gas와 energy 소모가 적고, 환경위험이 없다.
5)․응용 예 : tribological coating의 증착은 고온 CVD(1000℃ 이상)와 저온 PVD(600℃ 이하)에 의해 현재 생산되고 있지만, CVD방법에 의한 것은 고온에서 반응을 진행시키므로 기판이 변형되거나 연화될 수 있고, PVD는 피막의 균일성, 접착력, 모서리 도포성, 생산성 등이 떨어진다. 따라서, 반응에 필요한 에너지를 glow discharge를 통해 공급하며, 기존의 CVD공정을 300～500℃로 낮추어 수행하는 PACVD법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
2. Discharge Chemistry and Physics
․Plasma assisted processing에서 에너지종은 전기장으로부터 에너지를 얻은 자유전자이고, 이는 이온보다 빠르고 질량차이 때문에 원자나 분자로부터 열적으로 격리되는데 이는 plasma 형성 및 유지에 중요하다.
․그러한 전기방전 plasma는
- 1×10-3 ～ 1×10-6의 낮은 이온화율
- 102Pa보다 낮은 저압 가스에서 유지
- 109～1012㎝-3의 전자밀도를 가진다.
- 그리고 전자-전자 충돌이 모든 과정보다 dominant하여 전자밀도가 높다면 전자 에너지는 Maxwellian 전자 에너지 분포를 보인다.
- 그러한 상황에서 평균 전자 에너지는 2～10 eV (전자온도 104～105K)이나 Tg (gas Temp.)는 주변 온도와 같이 때문에 non-equilibrium 상태가 된다.

키워드

PACVD,   Kinetic effect,   thermodynamic effect,   plasma