대전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링: 이온 주입/증착을 위한 플라즈마 소스의 대형화

전문가 제언

○ 밀폐된 공간 내의 두 전극에 높은 전기장을 걸어주면 가스의 일부가 이온화되어 플라즈마가 형성된다. 플라즈마 중의 양이온이 음극 타겟에 충돌할 때 그 운동에너지에 의해 타겟 표면의 입자가 물질 밖으로 튀어나오는 현상이 스퍼터링이다.

○ 마그네트론 스퍼터링(Magnetron Sputtering)은 음극 타겟 이면에 자석을 부착하여 이전의 스퍼터링보다 플라즈마의 밀도를 높이는 방법이지만 플라즈마 입자의 이온화율이 낮은 약점이 있다.

○ 고출력 임펄스 마그네트론 스퍼터링(High Power Impulse Magnetron Sputtering: HIPIMS)은 낮은 펄스 지속시간 비율(low duty cycle)로 매우 큰 전력을 타겟에 공급함으로써 극히 높은 플라즈마 밀도와 이온화율을 얻는 기술이다.

○ HIPIMS는 고진공(~10-4 torr)에서도 가능하고, 기판 온도를 낮출 수 있으며, 복잡한 형상의 기판에 치밀하고 매끄러운 박막을 형성시킬 수 있는 등 여러 가지 장점이 있다. 또 기존의 방법보다 큰 사이즈의 타겟을 사용할 수 있으므로 공정의 대형화를 기대할 수 있다.

○ 공정의 대형화 가능성은 산업화와 직결되는 중요한 장점이지만 전원의 교체, 반응용기의 개조, 작업자의 재교육, 새 타겟 재료에 들어가는 비용 등을 이미 산업화되어 있는 다른 방법들과 비교할 필요가 있다.

○ 공정의 대형화를 위해서는 반응장치의 내용적을 키워야 할 뿐 아니라 실험실 규모에서와 똑같은 조건의 플라즈마를 생성할 수 있는 대용량의 전원이 필요하다. 그런 환경에서는 타겟에서의 아크 발생 가능성이 커지고, 또 높은 피크 이온전류에 기인하는 기판의 바이어스 문제도 발생한다. 따라서 산업화를 위해서는 이런 문제들을 해결할 필요가 있다.

○ 또 산화물 등의 활성증착(reactive deposition)의 경우에는 타겟과 반응용기의 내부 표면적 사이의 비율이 공정 대형화의 중요한 변수이며, 최적 증착 공정의 개발을 위해서는 아직도 더 많은 연구가 필요하다.

저자

Andre Anders

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2010

권(호)

204

잡지명

Surface and Coatings Technology

과학기술
표준분류

재료

페이지

2864~2868

분석자

심*주

분석물

• 대전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링- 이온 주입 증착을 위한 플라즈마 소스의 대형화.pdf [380,420 byte]

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