1️⃣ CVD 장비의 기본 개념
- 목적: 균일한 박막(Thin Film)을 형성하는 것
- 핵심 관리 포인트: 공정 중 발생하는 부산물(By-product) 을 Scrubber·Duct 등 배기 시스템으로 안정적으로 제거해야 함
- 공정 품질 조건:
- 안정적(Stable)
- 재현성(Reproducibility)
- Clean 환경 유지
2️⃣ Fab 구성 구조
| 층/위치 |
구성 요소 |
역할 |
| Clean Room (Main) |
Main CVD Chamber |
실제 웨이퍼 증착 공정 수행 |
| 2F Plenum (상층부) |
Power Box, Heat Exchanger, Chiller |
전력 공급 및 냉각 시스템 |
| 1F Plenum (하층부) |
Pump, 1차 Scrubber, Gas 공급장치 |
배기 및 가스 공급 제어 |
| 옥외 설비 |
Main/Sub Duct, Main Scrubber |
최종 배기 처리 |
⚙️ 상층부는 전력·냉각 / 하층부는 배기·가스 공급 담당
3️⃣ 웨이퍼 이송 시스템 (자동화 로봇)
| 단계 |
흐름 |
설명 |
| ① |
FOUP (Front Opening Unified Pod) |
웨이퍼 운반 및 보호 |
| ② |
Load Port → Front Robot |
FOUP에서 웨이퍼 로딩 |
| ③ |
Aligner |
웨이퍼 중심 정렬 |
| ④ |
Load Lock |
진공 환경 준비 |
| ⑤ |
TM (Transfer Module) |
웨이퍼 이송 로봇 |
| ⑥ |
Process Chamber |
증착 진행 |
⚠️ 모든 단계는 진공 유지 + 오염 방지 + 자동화 효율 극대화를 목표로 설계됨
4️⃣ PECVD 장비 작동 원리
| 구성 |
역할 |
| Process Gas / Shower Head |
반응가스를 균일하게 분사 |
| Plasma (RF Power) |
반응 활성화, 박막 화학결합 형성 |
| Heated Plate |
웨이퍼 온도 유지 및 성장 촉진 |
| Pump |
부산물 제거 및 압력 제어 |
📘 공정 메커니즘
- 반응가스 → 플라즈마 분해 → 표면 반응 → Film 증착 + 부산물 배출
5️⃣ 주요 품질 관리 지표
| 지표 |
의미 |
특징 |
| Uniformity (두께 균일도) |
중심부~Edge 간 두께 편차 |
균일할수록 품질 우수 |
| Deposition Rate (증착 속도) |
막 성장 속도 [Å/min, nm/min] |
생산성 지표 |
| WER (Wet Etch Rate) |
습식 식각 속도 |
낮을수록 조밀·내식성↑ |
| Thermal Oxide 대비 Etch Rate |
막 품질 비교 기준 |
CVD 막의 조밀도·내구성 평가 |
CVD 품질은 Uniformity, DR, WER 3가지 지표로 평가됨
6️⃣ RF Power 공급 시스템
| 구성 |
역할 |
| RF Generator |
챔버 내 플라즈마 점화용 전력 공급 |
| RF Matcher |
RF Generator와 챔버 간 임피던스 보정 (Reflect Power 최소화) |
⚙️ 기능 요약
- Generator → 플라즈마 생성 전력 공급
- Matcher → 전력 손실 없이 챔버로 안정 전달
- Plasma → 증착/식각 공정의 에너지원
RF Power는 플라즈마의 심장, Matcher는 혈관 조율 장치 역할
7️⃣ RPS (Remote Plasma System) — 챔버 세정
| 항목 |
설명 |
| 목적 |
챔버 내부 잔류 필름/파티클 제거 (오염 방지) |
| 방법 |
챔버 외부에서 Plasma 생성 → F₂ Radical만 주입 (In-Situ Cleaning) |
| 장점 |
Heater 손상↓, Shower Head 오염↓, Clean Rate↑ |
🔬 RPS 작동 시퀀스
- Ar Gas Flow → AC Power 인가 (Ignition)
- NF₃ 투입 → Plasma 형성
- F Radical 생성 → Chamber 이동
- 반응:
- F Radical + Si → SiF₄ (Gas 형태로 배출)
플라즈마를 외부에서 발생시켜 챔버 내부 손상을 줄이는 비접촉식 세정 기술
8️⃣ 진공 시스템 (Vacuum Pump System)
📗 진공의 개념
- 정의: 기체 입자 수(N) ↓ → 압력(P) ↓ → 충돌 최소화
- 필요성: 반도체 공정은 ppm 단위 제어가 필요 → 불순물 최소화
압력: P = F / A
진공은 기체 충돌 횟수를 줄여 안정된 반응 조건을 확보하는 상태
9️⃣ Pump 종류 및 원리
| 종류 |
원리 |
장점 |
단점 |
적용 |
| Dry Pump |
2개 Rotor 반회전으로 흡입-압축-배기 반복 |
오염 위험↓ (Oil-free) |
초기 진공 느림 |
전처리/저진공 |
| TMP (Turbo Molecular Pump) |
고속 회전 Blade에 분자 충돌 → 방향성 이동 → 배기 |
고진공 유지, 빠른 배기 |
회전부 내구성 한계 |
CVD(10⁻³ Torr), PVD(10⁻⁸ Torr) |
| Cryo Pump |
극저온 냉각(15K, 80K Panel) → 기체 응축·흡착 |
초고진공, Oil-free |
용량 한계, 주기적 재생 필요 |
초고진공 유지 |
Cryo Pump는 배기구가 없고, 흡착·응축 방식으로 분자 포집
🔁 Pump 조합 구성 예시
- Dry Pump + TMP : 일반 CVD용 (중·고진공 병행)
- TMP + Cryo Pump : PVD, Etch 등 초고진공용
- RPS + Pump 연동 : Cleaning 시 부산물 SiF₄, HF 등 완전 배기
10️⃣ 장비 관리 요약
| 항목 |
관리 포인트 |
| Chamber |
가스 분사 균일도, 플라즈마 안정성 |
| RF Power |
Plasma 상태, Reflect Power 최소화 |
| RPS |
Cleaning 주기, NF₃ 유량, Plasma 안정성 |
| Pump System |
진공도·압력 안정, Regeneration 주기 |
| Gas Supply |
Purity, Flow Rate, Leak check |
| Temperature |
Heater 온도 균일성 및 냉각 효율 |
| Uniformity |
두께·막질 균일도 관리 |
✅ 핵심 요약
- CVD 장비 구조: 상층부(전력/냉각) + 하층부(가스/배기)
- RF Power & Matcher: 플라즈마 에너지원 제어
- RPS Cleaning: In-situ 플라즈마 세정으로 효율 향상
- Pump System: Dry/TMP/Cryo 조합으로 단계별 진공 형성
- 품질 핵심 3지표: Uniformity · Deposition Rate · WER
🔹 CVD 장비 품질은 “균일한 증착 + 안정된 플라즈마 + 깨끗한 진공”의 조합으로 결정된다.