Sputtering은 chamber내에 공급되는 gas cathode에서 발생되는 전자 사이의 충돌로부터 시작된다. 그 과정을 보면
-. 진공 chamber내에 Ar과 같은 불활성기체를 넣고(약 2∼15mTorr 정도), cathode에 (-)전압을 가하면
-. cathode로부터 방출된 전자들이 Ar 기체원자와 충돌하여, Ar을 이온화시킨다.
Ar + e-(primary) = Ar+ + e-(primary) + e-(secondary)
-. Ar이 excite되면서 전자를 방출하면, 에너지가 방출되며, 이때 glow discharge가 발생하여 이온과 전자가 공존하는 보라색의 plasma를 보인다.
-. plasma내의 Ar+이온은 큰 전위차에 의해 cathode(target)쪽으로 가속되어 target의 표면과 충돌하면, 중성의 target원자들이 튀어나와 기판에 박막을 형성한다.
Sputter deposition의 장단점을 보면
(장점) -. 여러 가지 다른 재료에서도 성막속도가 안정되고 비슷하다.
-. 균일한 성막이 가능, step 또는 defect coverage가 좋다.
-. 박막의 응착력(adhesion)이 좋다.
-. 금속, 합금, 화합물, 절연체 등 다양한 재료의 성막이 가능하다.
-. Target 냉각이 가능, 큰 target 사용 가능하다.
-. 기판의 sputter etching으로 pre-cleaning이 가능하다.
-. O2, N2 등의 reactive sputter로 산화물, 질화물 박막의 형성이 가능하다.
(단점) -. 성막속도가 낮다.(<10Å/sec)
⇒ Magnetron sputtering으로 증가시킬 수 있다.
-. High energy deposition 이므로 박막의 불균일과 damage 발생요인이 된다.
⇒ 성막 후 열처리로 불균일과 damage 감소시킴.
-. 박막이 전자, UV, 이온 등에 노출되어 가열된다.(100∼150℃)
⇒ 기판 holder의 수냉이 필요하다.
-. 성막조건이 민감하고 서로 영향을 끼친다.
⇒ Ar 기체 압력, 전압, bias 전압, 기판온도 등을 조절한다.
Sputtering 할 때 조절해야 할 조건은 다음과 같다.
-. 기판재료 선정 및 세정
-. 박막두께 결정 및 조성결정
-. 박막조성에 따른 target 결정
-. 기판온도 결정
-. Background 압력결정 : 1×10-5∼1×10-6 Torr
-. Ar 기체 압력결정 : 2∼15mTorr
-. Input power 결정 : 500∼1000W
-. Reflected power를 "0"으로 setting
-. 기판 bias 전압결정 : -50∼-100W
-. 진공 chamber내에 Ar과 같은 불활성기체를 넣고(약 2∼15mTorr 정도), cathode에 (-)전압을 가하면
-. cathode로부터 방출된 전자들이 Ar 기체원자와 충돌하여, Ar을 이온화시킨다.
Ar + e-(primary) = Ar+ + e-(primary) + e-(secondary)
-. Ar이 excite되면서 전자를 방출하면, 에너지가 방출되며, 이때 glow discharge가 발생하여 이온과 전자가 공존하는 보라색의 plasma를 보인다.
-. plasma내의 Ar+이온은 큰 전위차에 의해 cathode(target)쪽으로 가속되어 target의 표면과 충돌하면, 중성의 target원자들이 튀어나와 기판에 박막을 형성한다.
Sputter deposition의 장단점을 보면
(장점) -. 여러 가지 다른 재료에서도 성막속도가 안정되고 비슷하다.
-. 균일한 성막이 가능, step 또는 defect coverage가 좋다.
-. 박막의 응착력(adhesion)이 좋다.
-. 금속, 합금, 화합물, 절연체 등 다양한 재료의 성막이 가능하다.
-. Target 냉각이 가능, 큰 target 사용 가능하다.
-. 기판의 sputter etching으로 pre-cleaning이 가능하다.
-. O2, N2 등의 reactive sputter로 산화물, 질화물 박막의 형성이 가능하다.
(단점) -. 성막속도가 낮다.(<10Å/sec)
⇒ Magnetron sputtering으로 증가시킬 수 있다.
-. High energy deposition 이므로 박막의 불균일과 damage 발생요인이 된다.
⇒ 성막 후 열처리로 불균일과 damage 감소시킴.
-. 박막이 전자, UV, 이온 등에 노출되어 가열된다.(100∼150℃)
⇒ 기판 holder의 수냉이 필요하다.
-. 성막조건이 민감하고 서로 영향을 끼친다.
⇒ Ar 기체 압력, 전압, bias 전압, 기판온도 등을 조절한다.
Sputtering 할 때 조절해야 할 조건은 다음과 같다.
-. 기판재료 선정 및 세정
-. 박막두께 결정 및 조성결정
-. 박막조성에 따른 target 결정
-. 기판온도 결정
-. Background 압력결정 : 1×10-5∼1×10-6 Torr
-. Ar 기체 압력결정 : 2∼15mTorr
-. Input power 결정 : 500∼1000W
-. Reflected power를 "0"으로 setting
-. 기판 bias 전압결정 : -50∼-100W
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