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마그네트론 스퍼터링 丨 박막 품질에 미치는 영향

마그네트론 스퍼터링고속, 저온, 저손상 등의 장점이 있으며 특히 대면적 필름 층을 연속적으로 만들기가 쉬워 자동화 및 대량 생산에 편리합니다. 최근 마그네트론 스퍼터링은 대규모 집적 회로, 전자 부품, 자기 및 광학 자기 기록, 평면 패널 디스플레이는 물론 광학, 에너지, 기계 및 기타 산업화 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

마그네트론 스퍼터링의 소스

플라즈마 스퍼터 증착은물리적 기상 증착(PVD)는 유연하고 안정적이며 효과적인 박막 증착 방법으로 수십 년 동안 사용되어 왔습니다. 19세기에 그로브는 기체의 전기화학적 극성을 조사하기 위해 직류 글로우 방전을 사용하면서 증착을 관찰했습니다. 1930년대에는 박막의 스퍼터 증착이 상업적으로 응용되기 시작했습니다. 초기 스퍼터 증착은 음극 스퍼터링 또는 DC 다이오드 스퍼터링을 기반으로 했습니다. 그러나 1950년대 말과 1960년대 초 진공 기술이 개선되면서 DC 스퍼터링을 사용하여 광범위한 전도성 물질을 증착할 수 있다는 것이 인식되었습니다. 동시에 1960년대 초 벨 연구소와 웨스턴 일렉트릭은 집적 회로용 탄탈륨(Ta) 필름을 생산하기 위해 스퍼터링을 사용하면서 산업적으로 적용되기 시작했습니다. 논란 끝에 시작된 마그네트론 스퍼터 증착은 1970년대 말과 1980년대 초에 피복 금속 필름의 높은 증착률로 인해 급속히 발전했으며, 이후 플라즈마 스퍼터 증착의 주류를 이루고 있습니다. 마그네트론 스퍼터 증착은 박막 증착 및 표면 공학 처리에 가장 널리 사용되는 공정이기도 합니다.

마그네트론 스퍼터링의 원리

스퍼터 코팅은 대상 물질의 표면에 플라즈마를 형성하고 플라즈마에서 에너지를 하전 한 입자로 대상 표면을 타격하여 스퍼터링 된 입자가 기판 표면에 코팅을 형성하는 방법, 즉 스퍼터링 현상에 의해 필름이 형성되도록하는 방법입니다. 전극의 구조와 상대적 위치 및 스퍼터링 코팅 공정에 따라 DC 2 차 스퍼터링, 3 차 (4 중극자 포함) 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 반대 타겟 스퍼터링 및 ECR 스퍼터링으로 나눌 수 있습니다.

물리적 증착 방법은 일반적으로 기판에 증착할 물질에 대한 제한이 거의 없으며 거의 모든 물질을 증착할 수 있습니다. 플라즈마 스퍼터링의 기본적인 물리적 공정은 음극 타겟 내에서 에너지 물질과 원자 간의 운동량 교환입니다. 에너지 물질은 일반적으로 중성 원자보다 음극 피복을 통해 음극 타겟으로 더 쉽게 가속되기 때문에 불활성 희귀 기체의 이온입니다. 스퍼터링 코팅은 기존 진공 코팅에 비해 많은 이점을 제공합니다. 예를 들어, 필름 층과 기판 접착력, 고 융점 필름 생산이 편리하고, 대면적 연속 기판에서 균일한 필름 층을 생산할 수 있으며, 필름 조성 제어가 쉽고, 합금 필름의 다양한 조성 및 비율을 생산할 수 있으며, 반응성 스퍼터링, 다양한 화합물 필름 생산, 다층 필름으로 편리하게 도금 가능, 자동화 및 기타 작업의 연속성을 실현하기 쉬운 생산을 산업화하기 용이합니다. 최근 몇 년 동안 마그네트론 스퍼터링 기술은 금속 이온화 증가, 타겟 활용도 향상, 증착 속도 향상, 반응 스퍼터링 및 기타 연속 개발 측면에서 타겟의 중독을 방지합니다. 마그네트론 타겟 표면은 고르지 않게 스퍼터링됩니다. 전자가 회전하는 휠 라인을 따라 이동하는 활주로를 따라 타겟 표면의 일부가 이온에 의해 우선적으로 스퍼터링되어 스퍼터링 홈을 형성합니다. 타겟의 입자 크기, 표면 미세 형태 등이 박막 제작에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다.

마그네트론 스퍼터링 필름의 품질에 영향을 미치는 이유

스퍼터링 압력

스퍼터링 기압의 주요 영향은 스퍼터링된 이온의 에너지이며, 이온 에너지 레벨은 이온이 기판에 도달했을 때 이동 및 확산하는 능력에 영향을 미치며, 이는 저항, 표면 평활도 등에 영향을 미칩니다. 또한 작동 공기압이 스퍼터링 수율에 미치는 영향은 두 가지입니다. 한편으로는 전자와 아르곤 가스 원자의 충돌 확률을 증가시켜 이온화된 아르곤 가스 원자의 충돌 확률을 증가시켜 이온화된 아르곤 가스의 양을 증가시켜 더 많은 목표 원자를 스퍼터링합니다. 반면에 폭격하는 가스 분자가 표적 원자와 자주 충돌하게 되어 기판에 증착되는 원자의 비율이 감소합니다.

스퍼터링 파워

스퍼터링 파워가 증가하면 스퍼터링 속도가 증가하고 필름 밀도가 증가하며 필름 층의 품질이 향상될 수 있습니다. 그러나 스퍼터링 파워가 너무 높으면 원자 충돌 가능성이 증가하고 증착 효율도 떨어질 수 있습니다.

바이어스 전압

스퍼터 코팅 공정 중에 이온에 의한 기판의 충격은 증착된 필름의 구조와 형태에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 기판에 상응하는 음의 전압을 가하면 충격 효과를 향상시켜 상대적으로 매끄러운 필름 표면을 만들고 구멍의 비율과 부피를 줄일 수 있습니다. 이러한 특성은 이온 충격으로 인해 기판 표면에서 증착된 원자가 이동한 결과입니다.

temp

스퍼터 증착 필름의 표면 형태는 주로 기판 온도와 코팅과 기판 사이의 결합에 의해 영향을 받으며, 그 정도는 덜합니다.

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