DC Magnetron sputtering

소개

DC 마그네트론 스퍼터링 자료입니다.

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본문내용

Sputtering의 원리
이온 스퍼터링은 에너지를 가진 입자에 의해 표면을 bomardment하여 이때의 운동량 교환으로 고체 표면 으로부터 재료가 이탈, 방출되게 하는 과정이다. 그러므로 피처리물과 마주보는 표적 재료표면 (다이오드 상태)에서 무거운 불활성 가스인 아르곤 가스가 글로우 방전에 의해 플라즈마를 형성하고 음극인 표적 재료표면에 아르곤 이온이 충돌하는 이온폭격을 일으켜 표적재료 원자가 증기상으로 방출되게 된다. 물론 이온빔을 이용하여 스퍼터링을 수행할 수 도 있다.
이 방법은 화학적 혹은 열적 반응과정이 아니며, 기계적 과정(운동량을 이용)에 의해 증기상을 만드는 방법으로 어느 재료의 표적재료로도 사용할 수 있는 장점이 있으며, 일반적으로 DC방법을 사용하나 비전도성 표적재료인 경우는 AC과정인 RF전위를 이용하여 스퍼터링 할 수 있다. 또한 이 방법은 코팅 전 피 처리물을 양극으로 활용하여 글로우 방전을 시키므로 스퍼터링에 의해 표면의 산화물 및 불순물을 제거가 가능하고 표면의 활성화로 코팅층의 접착성이 우수하다.

<중 략>

- 전자 충돌의 쓰임
증착전의 기판 heating, 기판 표면의 약하게 흡착된 분자 제거
② 이온 충돌은 불활성과 반응성 이온을 이용하여 넓은 에너지 영역을 사용한다.
- 이온과 표면의 상호 작용의 여러 type
plasma process와 비교하여, 전형적 에너지와 등가 유속 밀도 구역에 의해 정의됨
(6) 이온 충돌의 두 가지 범주
① 낮은 기판 온도(T< 0.3Tm)에서 high energy ion 충돌
a) coating 특성에 해롭고, resputtering 발생, cascade형성, gas atom과 불순물 포함
b) vacancy같은 점 결함이 표면 아래 형성되어 잔류 응력 증가, 전위 생성, void 생성
c) 기판에서 구성요소의 sputtering yield가 다양해져 non-stoichiometric 막을 형성한다.
d) 증착전에 기판 cleaning을 위해 고에너지 이온들이 자주 이용된다.
→ 이 때 결함을 발생시키는 과잉의 이온 충돌을 피해야 한다.
② low energy(500V이하) ion 충돌
a) adatom 이동도 증가
b) 약하게 흡수된 표면 원자 방출
c) sticking 계수 증가
d) nucleation 양태 변화
→ 이들은 막의 물리적 구조 변화에 의해 관찰됨
※ 대부분의 sputtering 공정에서 이온 충돌 효과는 저 에너지 이온(200V 이하)에 의한 것이 주 관심사이다.

참고자료

· 없음