Chapter 18

용어집 & 종합 퀴즈

박막 엔지니어는 약어와 사람 이름으로 말한다. MFP, Kn, B/A, D_it, EOT, RTP, ISSG, LPCVD, PECVD, HDP, ALD, GPC, PEALD, ASD, AR, WIW, WER, XRR, R_s, R2R, CoO… 딜과 그로브, 마수드, 크누센, 랭뮤어, 볼머와 베버, 손턴, 지그문트, 베르그, 스토니, 파울러와 노르트하임. 이 장은 책 전체에 흩어진 핵심 용어를 한곳에 모은 사전이자, 장과 장이 어떤 용어로 이어지는지 보여 주는 지도, 그리고 1장부터 17장까지를 한 번에 점검하는 마무리 시험이다.

한국어·영어·약어·초성 어느 쪽으로든 용어를 찾아 정의와 해당 장(절)으로 바로 이동할 수 있다.
장 연결 지도에서 기초(진공·핵생성) → 산화와 열 예산 → PVD·CVD·ALD → 피복성·균일도·막질·계측 → 통합이 어떤 용어로 맞물리는지 설명할 수 있다.
평균 자유 행로, 딜-그로브 식, Dt, 그로브 모델, 랭뮤어 포화, 스텝 커버리지, 스토니 식 같은 핵심 식으로 직접 계산하고, 틀린 문제의 장으로 돌아가 복습 계획을 세운다.

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용어로 본 장 연결 지도

아래 지도는 용어집 데이터에서 바로 계산한다. 두 장을 잇는 선의 굵기는 두 장이 함께 다루는 용어 수다. 디싱·갈바닉 부식·Q-time·선택비처럼 여러 장에 걸친 용어가 많을수록 굵어진다. 장 원 위에 마우스를 올리거나(터치·Tab 키도 된다) 누르면 그 장과 가장 많이 겹치는 장이 오른쪽에 나오고, 아래 용어집이 그 장으로 걸러진다. 슬라이더로 약한 연결을 숨기면 책의 뼈대가 드러난다.

MAP

장 사이 공유 용어 네트워크

최소 공유 용어 수

표시된 연결—

가장 굵은 연결—

여러 장에 걸친 용어—

해볼 것: 슬라이더를 올려 약한 연결을 숨겨 보자. 1장(지도)이 거의 모든 장과 이어진 허브로 남고, 열산화–계면–열 예산, CVD–반응기–균일도, ALD–ALD 심화–피복성 같은 묶음이 드러난다. 막질(15장)을 눌러 보면 PVD·CVD·ALD 장과 두루 이어져 있다. 장비 조건이 결국 막질로 모인다는 뜻이다.

용어집

검색창에 한국어(예: 스텝 커버리지), 영어(예: sticking), 약어(예: EOT), 초성(예: ㄹㅁㅇ → 랭뮤어) 중 아무것이나 입력하면 바로 걸러진다. 정의 본문도 검색 대상이다. 장 칩으로 범위를 좁히고, 가나다순 또는 장순으로 묶어 볼 수 있다. 한 용어가 여러 장에 나오면 장 링크가 모두 붙고, 그 용어를 주로 다루는 절로 바로 가는 링크도 있다.

장

정렬

용어 카드로 외우기

검색만으로는 용어가 머리에 남지 않는다. 카드를 눌러(또는 스페이스 키) 뒤집고, 알았으면 알아요, 헷갈렸으면 다시 볼래요를 누른다. 다시 볼 카드는 덱 뒤쪽에 다시 섞여 들어온다. 범위는 위 용어집에서 고른 장을 따른다. 정의 → 용어 모드는 정의를 보고 용어를 떠올리는 더 어려운 연습이다(정의 속 용어 이름은 가린다).

DRILL

플래시 카드

눌러서 뒤집기

종합 퀴즈

1~17장에서 고른 51문항이다. 장마다 세 문항씩이고, 숫자를 넣어 푸는 문제에는 계산 표시가 붙는다. 한 문제씩 풀면 해설과 해당 장 링크가 나온다. 끝까지 풀면 장별 정오 차트와 등급을 보여 준다. 다시 풀기를 누르면 문제와 보기 순서가 섞인다. 계산기와 종이를 옆에 두자. TF-300 기준값(건식 1000 °C 1시간 약 48 nm, 습식 약 390 nm, Ar 3 mTorr의 평균 자유 행로 약 2 cm, TMA/H₂O GPC 약 0.11 nm)이 자주 나온다.

문제 1 / 51정답 0

핵심 정리

막은 기판을 먹으며 자라거나(열산화: 산화막 두께의 약 0.44만큼 Si를 소모) 위에 쌓인다(PVD·CVD·ALD). 방법은 온도 한계, 피복성, 막질, 처리량으로 고른다(1장).
증착은 기체의 언어로 쓰인다. 평균 자유 행로 $\lambda = kT/(\sqrt{2}\pi d^2 P)$ 는 Ar 3 mTorr에서 약 2 cm, 충돌 플럭스 $\Phi = P/\sqrt{2\pi m k T}$ 는 $10^{-6}$ Torr에서도 약 1초에 한 층을 덮는다. 펌핑 속도와 컨덕턴스가 체류 시간과 퍼지 시간을 정한다(2장).
열산화는 딜-그로브 식 $x^2 + Ax = B(t + \tau)$ 를 따른다. 얇을 때는 계면 반응이 율속인 선형 영역(B/A), 두꺼울 때는 산화제 확산이 율속인 포물선 영역(B)이다. TF-300에서 건식 1000 °C 1시간은 약 48 nm, 습식은 약 390 nm다(3장).
얇은 게이트 산화는 마수드 항이 보태는 초기 급성장을 따른다. 계면 전하(Q_f, D_it, Q_m, Q_ot)는 C-V로 읽고 포밍 가스 어닐로 줄인다. 편석·OED·LOCOS 새부리·모서리 얇아짐은 산화가 도펀트와 형상을 바꾸는 방식이다(4장).
열 예산은 $Dt = \int D(T(t))\,dt$ 로 잰다. 활성화 에너지가 크면 정점 근처의 짧은 시간이 Dt 대부분을 차지하므로 램프와 스파이크·플래시·레이저 어닐이 중요해진다. 온도 균일도가 깨지면 두께 산포와 슬립이 생긴다(5장).
막은 흡착 → 표면 확산 → 핵생성 → 섬 합체로 시작한다. 임계 핵의 크기와 장벽은 과포화와 표면 에너지가 정하고, 성장 모드와 결정립 구조는 기판 온도(T/T_m)와 이온 충격이 정한다(6장).
PVD는 직진하는 원자의 기술이다. 스퍼터 수율과 마그네트론이 속도를, 코사인 분포와 시야각이 피복성을 정한다. 반응성 스퍼터링은 타깃 피독으로 히스테리시스를 보이고, 이온화 PVD는 바이어스로 바닥을 채우며, 압력을 낮춰 이온 충격을 키우면 막이 치밀해지고 압축 응력이 생긴다(7·8장).
CVD 속도는 $G = \dfrac{k_s h_g}{k_s + h_g}\,\dfrac{C_g}{N}$ 이다. 저온 반응 제한에서는 온도 균일도가, 고온 수송 제한에서는 유동 균일도가 중요하다. LPCVD 배치는 고갈을 온도 경사로 보정하고, PECVD는 플라즈마로 온도를 낮추는 대신 수소와 이온 충격을 얻으며 LF 전력으로 응력을 조절한다(9·10장).
ALD는 반쪽 반응의 자기 제한으로 원자층 단위의 두께를 얻는다. 노출량에 따른 랭뮤어 포화, 퍼지가 짧을 때 섞이는 CVD 성분, ALD 온도 창, 사이클당 성장(TMA/H₂O 약 0.11 nm)과 핵생성 지연이 레시피를 정한다. PEALD·공간 분할 ALD·영역 선택 증착은 온도·속도·패터닝의 한계를 넓힌다(11·12장).
피복성은 부착 계수와 노출량이 정한다. 부착 계수가 작을수록 입자가 여러 번 튕기며 깊이 들어가 컨포멀해지고, 고종횡비 ALD는 종횡비가 커질수록 훨씬 많은 노출량이 필요하다. 오버행은 보이드를 만들고 증착-식각-증착이 이를 연다(13장).
균일도는 율속 단계를 따라간다. 반응 제한이면 온도장, 수송 제한이면 유동장과 샤워헤드가 프로파일을 만든다. 다구역 히터 보정, 배치 고갈, 패턴 로딩과 가장자리 효과를 1σ %로 관리한다(14장).
막질은 장비 조건의 결과다. 밀도와 굴절률, 수소, 습식 식각률, 스토니 식으로 본 응력과 웨이퍼 휨, 누설 전류와 절연 파괴가 온도·이온 충격·속도에 묶여 있다. 엘립소메트리·XRR·면저항으로 재고 SPC와 런투런으로 지킨다(15·16장).
통합에서는 모든 장이 한 소자에 모인다. 게이트 스택의 EOT, 스페이서와 갭필, 배리어·시드·W 충전, 3D 낸드의 산화막·질화막 수백 층 적층과 웨이퍼 휨, 그리고 퍼니스·PECVD·ALD의 처리량과 웨이퍼당 비용이 공정 선택을 정한다(17장).

틀린 문제가 있었다면 해당 장으로 돌아가 시뮬레이터를 다시 만져 보자. 박막의 감각은 식을 외우는 것보다 온도·압력·펄스 시간을 끝까지 움직여 보며 생긴다. 공정 흐름 전체는 ProcessBook, 확산과 어닐은 DopingBook, 플라즈마와 원자층 식각은 EtchBook, 증착 뒤의 평탄화는 CMPBook, 3D 낸드는 MemoryBook, 특수 가스 공급과 배기는 InfraBook에서 이어진다.