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HiPIMS 방전에서 플라스마-표면 상호작용의 이해를 위한 플라스마 진단

전문가 제언: ○ HiPIMS에서 플라스마-표면의 물리 및 화학적인 관점에서 검토되었으며 중요한 스퍼터링 방전영역을 나타내는 여러 가지 플라스마 진단방법에 의해 얻어진 데이터 즉 캐소드부근, 플라스마 벌크 그리고 기판부근에 대해 기술된다. 펄스마그네트론 방전분석에 적절한 플라스마 특성과 상세한 문제설명 후에 비 반응성과 반응성 HiPIMS에서 최근의 플라스마 진단의 개요를 기술한다. 그리고 향후에 추진할 연구의 방향과 계획을 제안하며 전망을 예측한다.

○ HiPIMS는 종래 스퍼터링 방식에 전원의 교체로 스퍼터링 입자의 이온화가 가능한 시스템이다. 넓은 산업영역에서 실용화가 되기 위해서 성막속도를 종래 방식보다 1.5배 이상 높이는 방안이 요구된다(현재는 종래 방식보다 낮음). 박막성장 공정에서 반응성 원자의 운동규명이 필요하며 스퍼터링이 된 금속원자와의 관련성과 금속-반응성 원자본드의 형성의 관련성에 대한 규명이 필요하며 과다 에너지 입력이 박막형성동안 작용하는 기능 규명이 필요하다.

○ 국내에서 HiPIMS 방식으로 KIST의 한승희 박사팀이 50mtorr에서 굴절율 1.45의 다기공의 SiO2를 제작해서 반사방지박막으로 태양전지 에너지변환효율을 적용전보다 1% 향상한 11.75%을 달성하였다. (Sol. Ener. Mat. & Sol.Cell 130(2014) 582). 해외에서는 연구가 활발하며 전원 매칭(Britun N, J.Appl.Phys. 114(2013)013301), LIF분광기 연구(Palmucci M., J. Appl Phys 114(2013)113302), MS 분석법(Chen Y-C.,TrAC Trends Anal.Chem.44(2013)106) 등에 대한 연구가 활발하다.

○ 현재 박막을 제작하는 스퍼터링 방식은 디바이스를 제작하는 데에 필수적이며 이온화된 스퍼터링 입자 얻기 위해서 복잡하고 투자비용이 높은 방식을 적용하고 있다. HiPIMS 방식은 전원만을 교체해서 적용하므로 적은 비용으로 시스템을 구축할 수 있다. 높은 아스펙트 비(8:1 이상)를 갖는 반도체의 트렌치 공정에 사용되는 반도체 스퍼터링 장치에는 복잡한 고주파수 시스템을 적용해서 높은 플라스마밀도를 얻고 있다. 국내의 아바코, 에스앤텍 등의 스퍼터 장비제작업체는 HiPIMS를 적용하므로 경쟁력있는 스퍼터 장비제작이 가능할 것이다.

저자: Nikolay Britun et al.
자료유형: 학술정보