스퍼터링에서 플라즈마 측정의 적용

I. Sputtering의 정의

Sputtering은 재료의 박막을 표면에 증착하는 데 사용되는 진공 증착 기술입니다. Sputtering의 원리는 타겟(캐소드)의 표면에 플라즈마(부분적으로 이온화된 가스)의 에너지를 사용하여 물질의 원자를 하나씩 끌어당겨 기판에 증착시키는 것입니다.

포격 대상(음극)에서 물질 제거
이온은 대상 물질에 통합되어 화학 화합물일 수 있습니다. 이 효과를 (반응성) 이온 주입이라고 합니다.
이온은 충격을 받은 기판에 응축되어 층을 형성합니다: 이온 빔 증착.

II. 반응성 Sputtering

Sputtering의 주요 실제 변형 중 하나는 반응성 Sputtering입니다. 반응성 Sputtering에서 화합물의 박막은 일반적으로 불활성 작업 가스(Ar)와 혼합된 반응성 가스가 있는 상태에서 금속(비금속 아님) 타겟에서 Sputtering하여 기판에 증착됩니다. 따라서 반응성 Sputtering은 결합된 물리적, 전기적 및 화학적 프로세스입니다. 반응성 가스가 활성화되고 타겟에서 Sputtering된 원자와 화학적으로 결합하여 새로운 화합물을 형성합니다. 일반적으로 사용되는 반응성 가스의 양은 불활성 가스에 비해 적지만 그 비율을 달리하여 거의 금속에서 반도체, 절연체, 저항체에 이르기까지 다양한 성질의 막을 제조할 수 있다. 반응성 Sputtering은 유전체, 저항기 및 반도체를 증착하기 위한 중요한 상업적 공정이 되었습니다.

반응성 Sputtering에 의해 증착된 일반적인 화합물:

산화물(산소) - Al2O3, In2O3, SnO2, SiO2, Ta2O5.
질화물(질소, 암모니아) - TaN, TiN, AlN, Si3N4, CNx
탄화물(메탄, 아세틸렌, 프로판) - TiC, WC, SiC.
황화물(H2S) - CdS, CuS, ZnS.
Ti, Ta, Al 및 Si의 산탄화물 및 산질화물.

III. Sputtering 시스템에서 PM Series를 사용한 플라즈마 측정의 적용

반응성 스퍼터링은 반응성 가스로 구성된 저압 분위기의 진공 챔버에서 발생합니다. 특수 펌프는 다른 미량 원소 중에서 탄소, 산소 및 질소로 구성된 정상 대기를 제거합니다. 반응성 스퍼터링 공정의 반응성 가스는 양전하를 띱니다. 음전하를 띤 물질은 자기장에 의해 양전하를 띤 표적 물질에 끌립니다.

그런 다음 대상 물질은 가스로 챔버로 방출되고 고강도 자기장에 노출되어 음이온으로 바뀝니다. 이러한 방식으로 박막은 양이온과 음이온을 모두 포함하는 화합물로 만들 수 있습니다.

반응성 스퍼터링은 박막이 화합물로 만들어질 수 있는 속도를 크게 증가시킵니다.

박막 공정의 일부로 화학 물질을 강제로 결합하면 기판에 정착하는 속도를 높일 수 있습니다.

Diagram

Description automatically generated

모든 플라즈마는 가스 구성 및 플라즈마 매개변수에 따라 방사선을 방출합니다. 플라즈마를 특징짓는 가장 중요한 매개변수는 일렉트론 밀도입니다. 플라즈마의 전도도, 여기 및 발광, 라디칼 생성 및 그에 따른 화학 반응성을 결정합니다. 또 다른 중요한 매개변수는 전자 온도입니다.

플라즈마 모니터링 측정 시스템(PM Series)을 사용하여 플라즈마 모니터링, 식각 및 끝점 감지를 포함하여 넓은 스펙트럼과 낮은 미광의 플라즈마 방출을 감지할 수 있습니다. 또한 샘플 플라즈마의 방출 스펙트럼을 모니터링하여 사용자는 플라즈마 기반 프로세스를 제어하는 데 필요한 중요한 플라즈마 매개변수를 결정할 수 있습니다. 이러한 플라즈마 매개변수에서 이온이 재료 표면과 충돌하는 각도, 충돌하는 에너지, 질량, 대상 원자의 질량 및 대상의 표면 결합 에너지를 수정하는 것이 더 쉽습니다. 이 공정에서 스퍼터링이 제어되어 광학 응용, 반도체 장치 및 나노기술 제품을 위한 박막 코팅을 생성하기 위한 조건을 정밀하게 미세 조정합니다. 스퍼터 코팅 공정을 정밀하게 제어함으로써 정밀한 구조 제어뿐만 아니라 고정밀 및 균일한 막 두께를 쉽게 얻을 수 있습니다.