Toepassingen van atoomlaagdepositie - Technische Universiteit ...

Maar dit is pas het begin: inmiddels is er een
breed scala aan veeleisende toepassingen van
dunne films waar methodes zoals sputteren of
chemische damp depositie ontoereikend
geacht worden. Zoals geïllustreerd in figuur 1
biedt ALD mogelijkheden en vooral ook
oplossingen voor talrijke opkomende
technologieën, zich uitstrekkend van flexibele
elektronica tot zonnecellen en van
microsystemen tot nanotechnologie.
Vooralsnog bevinden de activiteiten op het
gebied van ALD zich nog voornamelijk in de
onderzoeksfase, zo ook in ons lab aan de TU/e
waar de hier geïllustreerde nieuwe
toepassingen allen reeds aan bod gekomen zijn
in samenwerking met onze (industriële)
partners. De gemene deler bij deze
toepassingen is dat de gewenste laagdikte van
de films meestal maar enkele nanometers is,
terwijl vaak ook de andere dimensies patronen
hebben op de nanoschaal. Kortom, de
toepassingen van ALD zijn op en top nano!
spectroscopic ellipsometry quartz crystal microbalance
(SE)
(QCM)
Film thickness (nm)
16 16
12 12
88
4
0
0 50 100 150
TaN
TiN
200
Number of cycles
Mass change (a.u.)
Online process diagnostics
1 cycle
300 350 400 450
Time (s)
500 550 600
Mass spectrometry signal (A)
10 -8
10 -8
10 -8
10 -8
10 -8
10 -8
10 -9
10 -9
10 -9
10 -9
10 -9
10 -9
10 -10
10 -10
10 -10
10 -10
10 -10
10 -10
Naast de toepassingen, liggen de uitdagingen
op het gebied van ALD ook op het terrein van
de depositieapparatuur en proces monitoring.
De beschikbare depositieapparatuur is vaak
geënt op bestaande vacuümopstellingen zoals
gebruikt bij chemische damp depositie, maar
waarbij ALD specifieke eisen stelt aan zaken
zoals productiedoorvoer, precursorgasinjectie
en de uitbreiding van het proces met
plasmastappen. Het ontwerpen en verder
verbeteren van ALD apparatuur is dan ook een
actief aandachtsgebied bij
apparatuurproducenten en hun toeleveranciers,
bijvoorbeeld op het gebied van vacuüm- en
gaskleppen, injectiesystemen, etc. ALD
processen vragen ook specifieke oplossingen
voor het monitoren van het proces,
bijvoorbeeld in situ metrologie voor bepaling
van de laagdikte en de gas-analyse van
gepulste precursorgassen en tijdsafhankelijke
detectie van reactieproducten (zie figuur 2).
mass spectrometry optical emission spectroscopy
(QMS)
(OES)
Al(CH 3)3
H 2 O
H O
2
CH 4
Al(CH 3 ) 3
H 2 O
Al(CH Al(CH3)3 3)3 3)3 3)3
H 2 O
Al(CH 3)3
H 2O
10
0 25 50 75 100
-11
10
0 25 50
Time (s)
75 100
-11
10
0 25 50
Time (s)
75 100
-11
10
0 25 50
Time (s)
75 100
-11
10
0 25 50
Time (s)
75 100
-11
10
0 25 50
Time (s)
75 100
-11
Time (s)
Intensity (a.u.)
O plasma
2
with Al(CH ) 3 3
558nm (O +
2 )
558nm (O +
2 )
519nm (CO)
200 300 400 500 600 700 800
Wavelength (nm)
777nm (O)
656nm (H)
Figuur 2. Atoomlaagdepositie biedt ook nieuwe uitdagingen voor proces monitoring.
Zie ook: W.M.M. Kessels, S.B.S. Heil, E. Langereis, J.L. van Hemmen, H.C.M. Knoops,
J.J.A. Zeebregts, M.J.F. van de Sande en M.C.M. van de Sanden, NEVACBLAD,
Jaargang 44, 2006, Nr 4.