Magnetron Sputtering 기술에 대한 연구- Ningbo Danko Vacuum Technology Co., Ltd.

1.1 전압 및 전력

가스가 이온화 될 수있는 압력 범위 내에서 가해진 전압이 변경되면 회로 내 플라즈마의 임피던스가 그에 따라 변하면 가스의 전류가 변화합니다. 가스의 전류를 변경하면 스퍼터링 속도를 제어하기 위해 대상에 부딪히는 이온이 더 많거나 적습니다.

일반적으로 : 전압을 증가 시키면 이온화 속도가 증가합니다. 이렇게하면 전류가 증가하므로 임피던스 감소가 발생합니다. 전압이 증가하면 임피던스의 감소는 전류를 크게 증가시킬 것입니다. 즉, 전력이 크게 증가 할 것입니다. 가스 압력이 일정하고 스퍼터링 소스 아래에서 기판이 움직이는 속도가 일정하다면, 기판에 증착 된 재료의 양은 회로에 가해지는 전력에 의해 결정된다. Vonardenne 코팅 된 제품에 사용되는 범위에서는 전력 증가와 스퍼터 속도 증가 사이에 선형 관계가 있습니다.

1.2 가스 환경

진공 시스템과 공정 가스 시스템은 가스 환경을 함께 제어합니다.

먼저, 진공 펌프는 챔버 본체를 높은 진공 (약 10-TORR)으로 끌어냅니다. 그런 다음 공정 가스는 가스 압력을 약 2x10-3TORR로 줄이기 위해 공정 가스 시스템 (압력 및 유량 제어 조절기 포함)에 의해 충전된다. 동일한 필름의 적절한 품질을 보장하려면 공정 가스는 99.995% 순수해야합니다. 반응성 스퍼터링에서, 반응성 가스에서 소량의 불활성 가스 (예 : 아르곤)를 혼합하면 스퍼터링 속도가 증가 할 수있다.

1.3 가스 압력

가스 압력을 특정 지점으로 감소 시키면 이온의 평균 자유 경로가 증가하여 더 많은 이온이 입자를 폭격하기에 충분한 에너지로 음극을 공격 할 수 있습니다. 즉, 스퍼터링 속도가 증가합니다. 이 시점 이외에, 이온화의 양은 충돌에 참여하는 분자가 너무 적기 때문에 감소하여 스퍼터링 속도가 감소합니다. 가스 압력이 너무 낮 으면 혈장이 소멸되고 스퍼터링이 멈 춥니 다. 가스 압력을 증가 시키면 이온화 속도가 증가하지만 스퍼터링 된 원자의 평균 자유 경로가 감소하여 스퍼터링 속도도 감소합니다. 최대 증착 속도를 얻을 수있는 가스 압력 범위는 매우 좁습니다. 반응성 스퍼터링이 수행되는 경우, 지속적으로 소비되기 때문에 균일 한 증착 속도를 유지하기 위해 새로운 반응성 스퍼터링을 적절한 속도로 보충해야합니다.

1.4 전송 속도

음극 아래 유리 기판의 움직임은 구동을 통해 수행됩니다. 드라이브 속도가 낮 으면 유리가 캐소드 범위에서 더 길게 전달되므로 두꺼운 층을 퇴적 할 수 있습니다. 그러나 필름 계층의 균일 성을 보장하기 위해서는 전송 속도를 일정하게 유지해야합니다.

코팅 영역의 일반적인 변속기 속도는 분당 0 ~ 600 인치 (약 0 ~ 15.24 미터) 범위입니다. 일반적인 작동 범위는 코팅 재료, 전력, 음극 수 및 코팅 유형에 따라 분당 90 ~ 400 인치 (약 2.286 ~ 10.16 미터)입니다.

1.5 거리 및 속도 및 접착력

최대 증착 속도 및 개선 된 필름 접착력을 위해, 기판은 글로우 방전 자체를 손상시키지 않고 가능한 한 캐소드에 가깝게 배치되어야한다. 스퍼터링 된 입자 및 가스 분자 (및 이온)의 평균 자유 경로도 역할을합니다. 기판과 음극 사이의 거리가 증가함에 따라 충돌 가능성이 증가하여 스퍼터링 된 입자의 기판에 도달 할 수있는 능력이 감소합니다. 따라서, 최대 증착 속도와 최상의 접착력을 위해, 기판은 가능한 한 캐소드에 가깝게 배치되어야한다.

2 시스템 매개 변수

프로세스는 많은 매개 변수의 영향을받습니다. 프로세스 작동 중에 일부는 변경 및 제어 될 수 있습니다. 다른 사람들은 고정되었지만 일반적으로 프로세스 작동 전에 특정 범위 내에서 제어 될 수 있습니다. 두 가지 중요한 고정 파라미터는 대상 구조 및 자기장입니다.

2.1 목표 구조

각 개별 목표에는 고유 한 내부 구조 및 입자 방향이 있습니다. 내부 구조의 차이로 인해, 동일한 것으로 보이는 두 가지 대상은 매우 다른 스퍼터링 속도를 나타낼 수 있습니다. 이것은 특히 새로운 대상 또는 다른 대상이 사용되는 코팅 작업에서 특히 주목해야합니다. 모든 대상 블록이 처리 중에 유사한 구조를 갖는 경우 전원 공급 장치를 조정하고 필요에 따라 전원을 늘리거나 줄이면이를 보상 할 수 있습니다. 일련의 표적 내에서, 다른 입자 구조로 인해 상이한 스퍼터링 속도도 생성된다. 가공 공정은 대상의 내부 구조에 차이를 일으킬 수 있으므로 동일한 합금 조성물의 목표조차도 스퍼터링 속도에 차이가 있습니다.

마찬가지로, 결정 구조, 곡물 구조, 경도, 응력 및 불순물과 같은 파라미터는 스퍼터링 속도에 영향을 줄 수 있으며, 이는 제품의 줄무늬와 같은 결함을 초래할 수 있습니다. 코팅 중에도주의가 필요합니다. 그러나이 상황은 대상을 교체함으로써 만 해결할 수 있습니다.

대상 고갈 영역 자체는 또한 상대적으로 낮은 스퍼터링 속도를 유발합니다. 현재 우수한 필름 계층을 얻으려면 전력 또는 전송 속도를 재조정해야합니다. 속도는 제품에 중요하기 때문에 표준 및 적절한 조정은 전력을 높이는 것입니다.

2.2 자기장

2 차 전자를 포획하는 데 사용되는 자기장은 표면에 걸쳐 일관성이 있어야하며 자기장 강도는 적절해야합니다. 불균일 한 자기장은 불균일 한 층을 생성합니다. 자기장 강도가 적절하지 않으면 (예 : 너무 낮음), 동일한 자기장 강도조차도 필름 증착 속도가 느리고 볼트 헤드에서 스퍼터링이 가능합니다. 이것은 막을 오염시킬 수 있습니다. 자기장 강도가 너무 높으면 처음에는 증착 속도가 매우 높을 수 있지만이 속도는 에칭 된 영역으로 인해 매우 낮은 수준으로 빠르게 감소합니다. 마찬가지로,이 에칭 된 영역은 또한 목표 활용률이 낮아집니다.

2.3 변수 매개 변수

스퍼터링 프로세스 동안 이러한 매개 변수를 변경하여 프로세스의 동적 제어를 수행 할 수 있습니다. 이러한 가변 매개 변수에는 전력, 속도, 가스 유형 및 압력이 포함됩니다.

3.1 전력

각 음극에는 자체 전원이 있습니다. 캐소드 및 시스템 설계의 크기에 따라 전력은 0에서 150kW (공칭)까지 다를 수 있습니다. 전원 공급 장치는 일정한 전류 소스입니다. 전력 제어 모드에서 전력은 고정되어 전압이 모니터링되고 출력 전류를 변경하여 일정한 전력을 유지합니다. 전류 제어 모드에서는 출력 전류가 고정되고 모니터링되는 반면 전압을 조정할 수 있습니다. 전력이 높을수록 증착 속도가 커집니다.

3.2 속도

다른 변수는 속도입니다. 단일 엔드 코터의 경우 코팅 영역의 전송 속도는 분당 0 ~ 600 인치 (약 0 ~ 15.24 미터)를 선택할 수 있습니다. 이중 엔드 코터의 경우, 코팅 영역의 투과 속도는 분당 0 ~ 200 인치 (약 0 ~ 5.08 미터)를 선택할 수 있습니다. 주어진 스퍼터링 속도에서, 더 낮은 구동 속도는 더 두꺼운 필름이 퇴적 된 것을 나타냅니다.

3.3 가스

마지막 변수는 가스입니다. 3 개의 가스 중 2 개는 주 가스 및 보조 가스로 사용하기 위해 선택할 수 있습니다. 그들 사이에서 두 가지의 비율도 조정할 수 있습니다. 가스 압력은 1 ~ 5x 10-3Torr 사이에서 제어 할 수 있습니다.

3.4 음극/기판 사이의 관계

곡선 유리 코팅 기계에서, 조정할 수있는 또 다른 파라미터는 음극과 기판 사이의 거리입니다. 평평한 유리 코터에는 조절 식 캐소드가 없습니다.

열 증발 및 마그네트론 스퍼터링 코팅 기계