1.CVD 장치란?
CVD 장치는 가스와 열, 플라즈마, 빛 등에 의한 화학반응을 이용하여 기판 상에 매우 얇은 막을 만드는 장치가 됩니다. 특히 반도체의 제조공정에서 사용되고 있으며, 절연막이나 산화막을 실리콘 웨이퍼 상에 생성합니다. 반도체의 제조에 사용되기 때문에 매우 얇고 고정밀 막의 생성이 요구되고 있으며, 가스를 균일하게 실리콘 웨이퍼 상에 분포시키는 기구가 내장되어 있습니다. 사용하는 가스는 독성이 높은 것이 많아 취급에는 주의가 필요합니다.
2. CVD 장치의 사용 용도
CVD 장치는 반도체 제조 공정에서 사용됩니다. 반도체 제조 공정에 있어서는 에칭 공정 후의 절연 산화막의 작성이나 게이트의 절연 산화막의 작성, 전극층의 작성, 산화막을 넘어 접속하기 위한 금속선의 형성 등에 사용됩니다. CVD 장치의 선정 시에는 막의 작성 방법이나 막 두께의 정밀도, 불량품의 발생률, 실리콘 웨이퍼의 처리 속도, 매엽식인지 배치식인지 등을 고려할 필요가 있습니다. 또한 전후 공정과의 상호작용도 고려해야 합니다.
3. CVD 장치의 원리
CVD 장치의 동작 원리를 열 CVD 장치, 플라즈마 CVD 장치, 광 CVD 장치로 나누어 설명합니다.
1). 열 CVD 장비
열 CVD 장치에서는 원료가 되는 가스를 용기 내로 수송하여 기판 또는 용기 내를 고온으로 함으로써 원료의 가스를 기판상에서 화학 반응시켜 막을 형성합니다. 기판만을 고온으로 하는 방법이나, 용기내를 고온으로 하고, 기판만을 저온으로 하는 방법 등 다양한 방법이 존재합니다.
2). 플라즈마 CVD 장치
플라즈마 CVD 장치에서는, 원료가 되는 가스를 플라즈마 상태로 하고, 화학 반응시켜, 기판 위에 적층 시킴으로써 막을 형성합니다. 열 CVD 장치보다 기판의 온도를 저온에서 막을 성형할 수 있기 때문에 고정밀도의 치수가 요구되는 반도체의 제조에 적합합니다.
3). 광 CVD 장치
광 CVD 장치는 원료가 되는 가스에 방전관이나 레이저에 의해 빛을 조사함으로써 화학 반응을 일으켜 막을 생성합니다. 화학 반응을 촉진시키는 작용이나 분자 간의 결합을 끊는 작용 등 빛의 종류에 따라 빛의 사용 방법이 달라집니다. 매우 다른 CVD 장치에 비해 매우 저온에서 막을 생성할 수 있는 것이 특징입니다.
4. CMP 장치란?
CMP 장치는 실리콘 웨이퍼를 연마하는 장치가 됩니다. CMP는 Chemical Mechanical Polishing의 약자로 화학 기계 연마입니다. 반도체는 매우 작은 스케일로 만들어져 있기 때문에 균일하고 고정밀도의 연마가 요구되는 데다가 다른 경도의 층이 몇 개나 적층 되어 있어 각각 적절한 압력이나 연마제 , 약품을 사용하여 연마해야 합니다. 각각의 반도체의 층의 구성에 따라, 표면이나 요철을 화학반응을 시켜, 샌드 페이퍼 등으로 기계적으로 제거하고 있습니다.
5. CMP 장치 사용 용도
CMP 장치는 반도체 제조 공정에서 주로 사용됩니다. 반도체 공정에 있어서, 에칭을 실시해, 산화막의 생성이나 이온의 확산 등을 실시한 후에, 그 공정에 의해 생긴 표면의 요철을 평탄화할 때에 사용됩니다. CMP는 매우 정밀한 평탄화를 가능하게 하고, 평탄화된 표면 위에 더 적층을 실시할 수 있게 합니다. CMP 장치를 선정할 때는 평탄화의 정확도, 사용하는 약액이나 화학약품, 실리콘 웨이퍼의 처리 속도 등을 고려해야 합니다.
6. CMP 장비의 원리
CMP 장치의 작동 원리를 설명합니다. CMP 장치는 일반적으로 한 번에 많은 실리콘 웨이퍼를 고속으로 처리하기 때문에 대형 장치가 되는 경우가 많습니다. 구성 요소로서는 회전 스테이지, 약액이나 화학약품을 도포하기 위해 노즐, 샌드페이퍼 등이 붙어 있는 연마부로, 그 외에도 실리콘 웨이퍼 수송용 로봇이나 연마 후의 세정부, 이상 검지부 등이 포함되어 있습니다.
기본적인 동작은, 약액이나 화학약품을 노즐로부터 실리콘 웨이퍼 위에 살포하고, 그 위로부터 샌드페이퍼 등을 눌러 맞추어, 회전 스테이지를 고속으로 회전시킴으로써 연마합니다. 화학 연마의 대상으로는 산화막, 텅스텐 배선, 구리 배선이 됩니다. 산화막의 경우에는 산화막을 알칼리 용액으로 녹여 동일한 조성의 산화규소로 연마합니다. 텅스텐 배선의 경우는 텅스텐 의 표면 부분을 산화시키고, 그 표면을 산화규소 등으로 연마합니다. 구리 배선의 경우는, 구리를 산화시킨 후, 차체로 하고, 산화규소 등으로 연마합니다.
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