DC 마그네트론 스퍼터링과 RF 마그네트론 스퍼터링으로 나눌 수 있습니다.
DC 스퍼터링 방법은 이온 충격 과정에서 얻은 양전하를 타겟과 밀착된 음극으로 전달할 수 있어야 하며, 이 방법은 도체 데이터만 스퍼터링할 수 있으며 이는 절연 데이터에 적합하지 않습니다. 절연 타겟에 충격을 가할 때 표면의 이온 전하는 중화될 수 없으므로 타겟 표면의 전위가 증가하고 거의 모든 인가 전압이 타겟에 적용되므로 이온 가속 및 이온화 가능성이 두 극이 감소하거나 심지어 이온화할 수 없게 되어 연속 방전이 실패하고 심지어 방전 중단 및 스퍼터링 중단이 발생합니다.따라서 절연 타겟이나 전도성이 낮은 비금속 타겟에는 고주파 스퍼터링(RF)을 사용해야 합니다.
스퍼터링 공정에는 복잡한 산란 과정과 다양한 에너지 전달 과정이 포함됩니다. 먼저 입사 입자가 타겟 원자와 탄성 충돌하고 입사 입자의 운동 에너지 중 일부가 타겟 원자로 전달됩니다.일부 표적 원자의 운동 에너지는 주변의 다른 원자에 의해 형성된 잠재적 장벽(금속의 경우 5-10ev)을 초과한 후 격자 격자에서 녹아웃되어 오프 사이트 원자를 생성하고 더 나아가 인접한 원자와 충돌을 반복합니다. , 연속 충돌이 발생합니다.이 충돌 연쇄가 표적 표면에 도달할 때 표적 표면에 가까운 원자의 운동 에너지가 표면 결합 에너지(금속의 경우 1-6ev)보다 크면 이 원자는 표적 표면에서 분리됩니다. 그리고 진공 속으로 들어가세요.
스퍼터링 코팅은 하전 입자를 사용하여 진공 상태에서 타겟 표면에 충격을 가하여 충격을 받은 입자가 기판에 축적되도록 하는 기술입니다.일반적으로 입사 이온을 생성하기 위해 저압 불활성 가스 글로 방전이 사용됩니다.음극 타겟은 코팅 재료로 만들어지며 기판은 양극으로 사용되며 0.1-10pa 아르곤 또는 기타 불활성 가스가 진공 챔버에 도입되고 음극 (타겟) 1-3kv DC 음의 높은 작용으로 글로우 방전이 발생합니다 전압 또는 13.56MHz RF 전압.이온화된 아르곤 이온이 타겟 표면에 충격을 가하면 타겟 원자가 튀어 기판에 축적되어 얇은 막을 형성하게 됩니다.현재 스퍼터링 방법에는 주로 2차 스퍼터링, 3차 또는 4차 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 타겟 스퍼터링, RF 스퍼터링, 바이어스 스퍼터링, 비대칭 통신 RF 스퍼터링, 이온빔 스퍼터링 및 반응성 스퍼터링 등이 있습니다.
스퍼터링된 원자는 수십 전자 볼트 에너지의 양이온과 운동에너지를 교환한 후 튀어나오기 때문에 스퍼터링된 원자는 높은 에너지를 갖게 되어 적층 시 원자의 분산 능력을 향상시키고 적층 배열의 미세성을 향상시키며, 준비된 필름은 기판과 강한 접착력을 가지고 있습니다.
스퍼터링 중에 가스가 이온화된 후 가스 이온은 전기장의 작용으로 음극에 연결된 타겟으로 날아가고 전자는 접지된 벽 공동과 기판으로 날아갑니다.이러한 방식으로 저전압 및 저압에서 이온 수가 적고 타겟의 스퍼터링 파워가 낮습니다.고전압, 고압에서는 더 많은 이온이 발생할 수 있지만 기판으로 날아가는 전자의 에너지가 높아 기판이 쉽게 가열되고 2차 스퍼터링이 일어나 필름 품질에 영향을 미치게 됩니다.또한, 기판으로 날아가는 과정에서 타겟 원자와 가스 분자가 충돌할 확률도 크게 높아진다.따라서 캐비티 전체에 분산되어 타겟을 낭비할 뿐만 아니라 다층 필름을 준비하는 동안 각 층을 오염시킵니다.
위와 같은 단점을 해결하기 위해 1970년대에 DC 마그네트론 스퍼터링 기술이 개발되었다.낮은 음극 스퍼터링 속도의 단점과 전자로 인한 기판 온도 상승의 단점을 효과적으로 극복합니다.따라서 빠르게 개발되어 널리 사용되고 있습니다.
원리는 다음과 같습니다. 마그네트론 스퍼터링에서는 움직이는 전자가 자기장에서 로렌츠 힘을 받기 때문에 운동 궤도가 구불구불하거나 심지어 나선형 운동을 하고 운동 경로가 길어집니다.따라서 작업 가스 분자와의 충돌 횟수가 증가하여 플라즈마 밀도가 증가하고 마그네트론 스퍼터링 속도가 크게 향상되며 낮은 스퍼터링 전압 및 압력에서 작동하여 막 오염 경향을 줄일 수 있습니다.한편, 기판 표면에 입사하는 원자의 에너지도 향상시켜 필름의 품질을 대폭 향상시킬 수 있습니다.동시에 다중 충돌을 통해 에너지를 잃은 전자가 양극에 도달하면 저에너지 전자가 되어 기판이 과열되지 않습니다.따라서 마그네트론 스퍼터링은 '고속'과 '저온'이라는 장점을 갖고 있습니다.이 방법의 단점은 절연막을 준비할 수 없으며 마그네트론 전극에 사용되는 고르지 않은 자기장이 타겟의 불균일한 에칭을 유발하여 일반적으로 20%~30%에 불과한 타겟의 활용률이 낮다는 것입니다. %.
게시 시간: 2022년 5월 16일