마그네트론 스퍼터링은 주로 방전 플라즈마 수송, 타겟 에칭, 박막 증착 등의 공정을 포함하며, 자기장은 마그네트론 스퍼터링 공정에 영향을 미칩니다. 직교 자기장이 가해진 마그네트론 스퍼터링 시스템에서 전자는 로렌츠 힘의 영향을 받아 나선형 궤적을 그리며 운동하고, 양극으로 이동하기 위해 지속적인 충돌을 겪습니다. 이 충돌로 인해 양극에 도달한 전자의 에너지가 작아지므로 기판에 가해지는 충격열 또한 크지 않습니다. 또한, 전자는 타겟 자기장에 의해 구속되므로 방전 영역 내의 타겟 표면 자기 효과 영역에서는 전자 농도가 매우 높고, 기판 표면 외부, 특히 표면 근처의 자기장에서 멀리 떨어진 영역에서는 전자 농도가 훨씬 낮고 비교적 균일하게 분포합니다. 이는 쌍극자 스퍼터링 조건보다도 낮은 농도를 나타냅니다(두 작동 가스의 압력 차이가 한 자릿수 이상 크기 때문). 기판 표면에 충돌하는 전자의 밀도가 낮기 때문에 기판 충돌로 인한 온도 상승이 낮아지며, 이것이 마그네트론 스퍼터링의 주요 메커니즘입니다. 또한, 전기장만 존재할 경우 전자는 매우 짧은 거리를 이동한 후 양극에 도달하고 작동 가스와 충돌할 확률은 63.8%에 불과합니다. 그러나 자기장이 추가되면 전자는 양극으로 이동하는 과정에서 나선형 운동을 하게 되고, 자기장은 전자의 궤적을 제한하고 확장시켜 전자와 작동 가스의 충돌 확률을 크게 향상시킵니다. 이는 이온화 발생을 크게 촉진하고, 이온화 후 다시 생성된 전자들도 충돌 과정에 참여하게 되어 충돌 확률이 수 배 증가할 수 있습니다. 따라서 전자의 에너지를 효율적으로 활용할 수 있으며, 결과적으로 고밀도 플라즈마 형성이 촉진되어 이상 글로우 방전에서 플라즈마 밀도가 증가합니다. 타겟에서 원자가 스퍼터링되는 속도 또한 증가하고, 양이온의 타겟 충격으로 인한 타겟 스퍼터링이 더욱 효과적으로 이루어지기 때문에 마그네트론 스퍼터링 증착 속도가 높아집니다. 또한, 자기장의 존재는 스퍼터링 시스템을 더 낮은 공기압에서 작동시킬 수 있습니다. 낮은 공기압은 쉬스층 영역의 이온 충돌을 줄여 상대적으로 큰 운동 에너지를 가진 타겟 충격을 발생시키고, 스퍼터링된 타겟 원자와 중성 기체 사이의 충돌을 줄여 타겟 원자가 장치 벽으로 산란되거나 타겟 표면으로 반사되는 것을 방지함으로써 박막 증착 속도와 품질을 향상시킬 수 있습니다.
표적 자기장은 전자의 궤적을 효과적으로 제한할 수 있으며, 이는 플라즈마 특성과 표적 표면의 이온 에칭에 영향을 미칩니다.
추적: 타겟 자기장의 균일성을 높이면 타겟 표면 에칭의 균일성이 향상되어 타겟 재료의 활용도가 높아집니다. 또한, 적절한 전자기장 분포는 스퍼터링 공정의 안정성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 따라서 마그네트론 스퍼터링 타겟의 경우, 자기장의 크기와 분포는 매우 중요합니다.
이 기사는 다음에서 발표했습니다.진공 코팅기 제조업체광둥진화
게시 시간: 2023년 12월 14일