[논문]상압 플라즈마를 이용한 무기박막의 화학기상 증착법에 대한 연구동향

김경남; 이승민; 염근영

doi:10.5695/jkise.2015.48.5.245

상압 플라즈마를 이용한 무기박막의 화학기상 증착법에 대한 연구동향
Chemical Vapor Deposition of Inorganic Thin Films using Atmospheric Plasma : A Review of Research Trend 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.48 no.5, 2015년, pp.245 - 252

김경남 (성균관대학교 신소재공학부) , 이승민 (성균관대학교 신소재공학부) , 염근영 (성균관대학교 신소재공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, the cleaning and activation technology of surfaces using atmospheric plasma as well as the deposition technology for coating using atmospheric plasma have been demonstrated conclusively and drawn increasing industrial attention. Especially, due to the simplicity, the technology using atmospheric plasma enhanced chemical vapor deposition has been widely studied from many researchers. The plasma source type commonly used as the stabilization of diffuse glow discharges for atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapor deposition pressure is the dielectric barrier discharge. In this review paper, some kinds of modified dielectric barrier discharge type will be presented. And, the characteristics of silicon based compound such as SiOx and SiNx deposited using atmospheric plasma enhanced chemical vapor system will be discussed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

일반적으로 대기압 플라즈마를 이용한 기상화학 증착에 있어 주로 Ar과 He을 이용하여 플라즈마를 방전 시킨 후, 반응 가스를 첨가하여 공정을 진행하게 된다. 본 장에서는 대기압 플라즈마를 이용한 화학기상 증착에 대한 실제 실리콘 산화 및 질화 박막에 관한 증착 및 그에 따른 박막의 특성에 대해 설명하기로 한다.
여기에서는 유전체 베리어 방전을 통한 기상화학 증착방법의 종류와 이를 이용하여 증착된 무기 박막의 대표적인 종류와 그 특성에 관해 기술하기로 한다

제안 방법

. 또한 플라즈마 방전을 위해 Ar/HMDS/O₂를 사용하였고, 상부 전극에 25 kHz의 주파수를 갖는 12 kV 교류전원을 연결하였으며, 증착되는 기판의 온도는 50도 이하로 유지하였다. 공정가스에서의 HMDS의 유량이 8 sccm에서 38 sccm까지 증가함에 따라 증착속도도 15.
질화박막을 얻기 위해 대부분의 증착공정에서는 N 소스로서 N₂나 NH₃ 가스를 사용하게 되는데 그림 9(a)는 SiH₄가스를 이용하여 증착한 대기압 플라즈마 기상화학장치의 전극 개략도이다⁵⁸⁾. 로터리 모양의 전극형태를 이용하였고 플라즈마 방전을 위해 150 MHz주파수를 갖는 교류전원을 이용하였다. 또한, Si전구체로써 SiH₄가스와 He, H₂를 같이 사용하였으며, 동일 조건에서 N소스가스로서 N₂와 NH₃ 가스의 차이를 알아보기 위해 증착한 실리콘 질화 박막을 깊이에 따른 조성비를 측정하여 그림 9(b), (c)에 나타내었다⁵⁸⁾.
상부에 위치한 “multi-pin”형태의 전극에 교류전원을 연결하여 대기압 플라즈마를 방전 시켰으며, 방전 가스를 효율적으로 분포시키기 위해 홀 형태의 가스노즐을 이용하지 않고 슬릿 형태의 가스노즐을 이용하였다.

대상 데이터

그림 3에서와 같은 “pin-to-plate”를 이용하는 유전체 베리어 방전 시스템을 이용하여 실리콘 산화물을 증착하였으며, 실리콘 전구체로써 HMDS(hexamethyldisilazane)을 이용하였다24).

이론/모형

그림 6는 HMDS유량에 따른 증착된 박막의 바인딩 상태를 알아보기 위하여 퓨리에 변환 적외선 분광법(FT-IR : Fourier Transform Infrared Spectroscopy)을 통해 분석하였다. Si-O-Si와 관련된 결합 피크위치는 800 ~ 810 cm⁻¹, 1000 ~ 1100 cm⁻¹, 1150 cm⁻¹에서 관찰되었지만 C가 포함된 Si-(CH3)x와 같은 피크는 관찰되지 않았다⁴¹⁾.

후속연구

하지만 대기압 조건에서 반응이 일어나기 때문에 오염으로 인하여 여러 예기치 않은 불순물에 의한 공정상의 문제점들이 발생하기 쉬우며 이러한 불순물은 박막의 물성의 저하를 가져오게 된다. 또한, 진공장비에 비해 많은 양의 가스를 소모하고 이에 따른 공정상의 비용적인 측면에서의 단점이 있지만 차세대 대면적기판으로의 확장성이 우수한 장점이 있고, 설비투자에 대한 부담감이 진공장비에 비해 매우 적기 때문에 이에 대한 장비의 개발 및 연구는 매주 중요한 요소이며 앞으로 개발되어져야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	플라즈마를 이용한 화학기상 증착법의 장단점은?	화학기상법을 이용한 박막의 증착은 오랫동안 많은 연구자들에 의해 연구되어 왔으며, 다양한 분야로의 적용을 위한 고품위 박막 증착법으로 각광받아왔다1,2). 특히 플라즈마를 이용한 화학기상 증착법은 종래의 화학기상 증착법에 비해 저온에서 성막이 가능하다는 장점이 있지만, 진공장비를 사용함으로써 유지가 어렵고 시스템 구축에 막대한 비용이 필요하다는 단점을 가지고 있다3).
	유전체 베리어 방전의 특징은?	1988년 Okazaki 그룹에서 상압에서의 안정한 플라즈마를 생성시킨 것을 필두로 대기압에서의 플라즈마 방전은 다양한 파워 소스, 전극을 이루는 물질과 전극 디자인을 개선시킴으로써 많은 발전을 이루어왔다4-7). 그중 유전체 베리어 방전 (DBD,Dielectric Barrier Discharge)은 상대적으로 균일한플라즈마 방전과 대면적으로의 확장성이 용이하기때문에 가장 많이 연구되고 있는 대기압 플라즈마의 방전형태이다8-10). 이는, 지금까지 많은 분야에서 연구 되어져 왔지만, 특히 코팅, 접착 및 프린팅등의 공정에 앞서 표면을 활성화시키는 목적으로 사용되어져 왔고, 폴리머 표면을 처리해줌으로써 습윤성(wettability)과 접착성 (adhesion)을 조절해주기 위해 방안으로 많이 사용되어지고 연구되어져 왔다11-13).
	대기압플라즈마 시스템의 구조는 어떻게 되는가?	그림 1은 유전체 베리어 방전을 이용한 대기압플라즈마 시스템의 개략도 이다 14). 증착 공정을 위해 유전층으로 코팅이 된 두 개의 평행한 전극사이에 저주파 플라즈마가 발생되는 구조를 가지고 있으며, 방전을 위한 가스와 전구체는 전극의 한쪽면에 위치한 가스노즐을 통해 공급이 되는 구조이다. 그림에서 보는 바와 같은 유전체 베리어 방전의 시스템인 경우 장비의 구조가 간단하고 제작비용이 진공장비에 비해 적게 든다는 장점이 있다7, 15-16).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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