질문: 교수님, 질문 있습니다. 금속 원자량이 우리가 일상 생활에서 다루는 기체들의 원자량보다 훨씬 무거울텐데 왜 wafer를 천장에 두는지 궁금합니다. 금속을 기화하더라도 또 해당 공간을 진공으로 잡아두어도 무거워서 바닥에 가라앉을텐데 또는 바닥부터 차고 서서히 올라올텐데 왜 제일 높은 곳에 웨이퍼를 두는지 궁금합니다. 더불어 냉각을 하는 웨이퍼 뿐만 아니라 진공 챔버 벽면에도 기화된 금속들이 증착되는지 아니면 별도의 처리를 하여 증착이 안되는지 궁금합니다. 감사합니다.
답변: 좋은 질문 감사합니다. 제가 실제 PVD 장비를 만드는 입장은 아니지만 원리적 측면에서 생각해 볼 수 있는 답변으로 대신할까 합니다.
일단 e-beam과 같은 PVD 는 타겟 기화를 위해 열을 가하는 경우가 많습니다 이 경우 먼저 액화가 중간단계로 거치게 되는데 e-beam 이 타겟이 상부에 있으면 흘러 내릴 수 있기 때문에 하부에 위치하는 것이 맞을 듯 합니다. 또 한 e-beam 의 경우 대면적 증착 보다는 샘플의 증착을 사용하는 경우가 많고 강의 중 그림 10:55 에서 보시는 바와 같이 하부에서 증발되어 확산되는 증착 물질이 샘플 마다 균일하게 증가하기 위해 상부가 돔 형태로 되어 있습니다. (타켓을 원의 중심으로 생각) 이 경우 돔 형태의 모양을 하부에 만드는 것보다 상부에 만드는것이 설비적 측면에서 유리하기 때문에 e-beam 타겟은 하부에 wafer는 상부에 두지 않을 까 생각합니다. 두번째로 magnetron sputter의 경우는 대면적화를 위해 타겟이 커지고 있습니다. 또한 sputtering 효과를 위해서 자석이 비치가 됩니다. 강한 자기장을 위해 넓은 면적에 쓰일 자석의 무게를 생각한다면 wafer가 하부 보다는 상부에 위치하는 것이 바람직해 보입니다.