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대기압 플라즈마를 이용한 고속 성막기술

전문가 제언: ○ 물질의 기본 상태인 고체, 액체, 기체의 3가지 상태 이외에 ‘물질의 제4의 상태’라고 불리는 플라즈마는 원자나 분자로 된 기체가 에너지를 받아서 이온화된 입자들을 만들어 낸 상태이다. 플라즈마는 전기적으로 중성을 띄고 있다. 이는 진공 속에서 전기적인 에너지를 가해 줌으로써 생성되며, 반도체나 평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display) 업계 전반에서 화학적 기상증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)과 건식 식각장치(Dry etcher) 등 초미세 공정에 폭넓게 적용되고 있다.

○ 대기압 플라즈마는 진공이 아닌 대기압 속에서 플라즈마를 생성시키는 기술이다. 대기압에서는 기체의 평균 자유행정(Mean Free Path)이 매우 짧아 전자를 가속하기 어렵고 이로 인해 안정적인 플라즈마를 형성하는 것이 매우 어렵다. 최근에 와서 대기압 플라즈마에 관하 연구와 적용이 활발히 이루어지고 있으며 그 종류에는 코로나방전(Corona Discharge)과 유전체 격벽방전(DBD: Dielectric Barrier Discharge) 등이 적극 검토되고 있다.

○ 지금까지 액정이나 유기 EL 표시 소자에 불가결한 TFT(Thin Film Transistor) 제작으로는 아모르퍼스 Si에 엑시머레이저(Excimer Laser)를 조사하여 열처리로 결정화하는 기술이 주류가 되고 있었지만 엑시머 레이저는 출력이 불안정하고 장치가격도, 운전비용도 고액이기 때문에 새로운 고성능이면서 저비용인 가공법이 요구되고 있었다. 플라즈마 제트에 의한 본 결정화 기술은 이러한 문제를 동시에 해결하여 주는 유력한 신기술이다.

○ 본 기술에 의해 향후 수요 확대가 예상되는 대형 TV나 휴대정보 단말기 등의 액정이나 유기 EL 표시 소자의 제조에 불가결한 TFT의 제작이 저비용이면서 고정밀도로 단시간에 실현될 수 있을 것이다. 열 플라즈마 제트조사에 의한 밀리 세컨드 초급속 열처리에 있어서의 기판온도를 측정하기 위해서 개발한 비접촉 온도 측정 기술은 집적회로 제조 공정에서의 가공온도 모니터링 응용으로도 기대되고 있다.

저자: Hiroaki KAKIUCHI, Hiromasa OHMI, Kiyoshi YASUTAKE
자료유형: 학술정보