AC 스퍼터링, 특히 AC 평면 마그네트론 스퍼터링은 직류(DC) 전원 공급 장치 대신 교류(AC) 전원 공급 장치를 사용합니다. 이러한 전원 공급 장치 유형의 변화는 스퍼터링 공정에 몇 가지 주요 차이점과 이점을 가져옵니다.
AC 스퍼터링 요약:
AC 스퍼터링은 기존의 DC 전원 공급 장치를 중간 주파수 AC 전원 공급 장치로 대체합니다. 이러한 변경은 목표 전위를 일정한 음의 전압에서 교류 펄스 전압으로 변경합니다. 이 변경은 타겟에 대한 추가 냉각 조치 없이도 비정상적인 방전 현상을 제거하고 기판 근처의 플라즈마 밀도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.
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자세한 설명:
- 전원 공급 장치 변경:
- AC 스퍼터링에서는 기존의 평면 마그네트론 스퍼터링에 사용되던 DC 전원 공급 장치가 AC 전원 공급 장치로 대체됩니다. 이러한 변화는 타겟이 플라즈마와 상호 작용하는 방식을 변경하기 때문에 근본적인 변화입니다.
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AC 스퍼터링의 타겟 전위는 DC 스퍼터링에서처럼 일정한 음전압이 아니라 일련의 양극 및 음극 펄스가 번갈아 가며 발생합니다. 이러한 동적 전위는 플라즈마 환경을 보다 효과적으로 관리하는 데 도움이 됩니다.
- 비정상적인 방전 제거:
- 대상에 가해지는 전압의 교류 특성은 비정상적인 방전 현상을 줄이거나 제거하는 데 도움이 됩니다. 이는 안정적이고 효율적인 스퍼터링 공정을 유지하는 데 매우 중요합니다.
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비정상 방전은 증착 공정의 균일성과 품질을 저해할 수 있으며, 교류 스퍼터링을 통해 이를 줄이거나 제거하면 전반적인 공정 신뢰성이 향상됩니다.
- 향상된 플라즈마 밀도:
- AC 전원을 사용하면 기판 근처의 플라즈마 밀도가 향상됩니다. 플라즈마 밀도가 높을수록 타겟에 대한 이온 타격 속도가 증가하여 증착 속도가 빨라지므로 이점이 있습니다.
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이러한 향상은 타겟 표면에 가해지는 평균 전력이 일정하게 유지되므로 타겟에 대한 추가 냉각 조치 없이도 발생합니다.
- AC 스퍼터링의 장점:
- AC 스퍼터링은 ZAO(알루미늄이 도핑된 산화 아연) 타겟 및 기타 반도체 타겟과 같은 재료를 효과적으로 스퍼터링할 수 있습니다. 무선 주파수(RF) 스퍼터링에 비해 작업자에게 덜 해롭습니다.
- 화합물 필름의 반응 스퍼터링에서 발생할 수 있는 타겟 물질 중독 문제를 제거하여 증착 공정을 안정화할 수 있습니다.
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AC 스퍼터링의 공정 파라미터는 쉽게 제어할 수 있으며, 필름 두께를 보다 균일하게 만들 수 있습니다.
- 자기장 효과:
AC 평면 마그네트론 스퍼터링에 자기장이 존재하면 전자를 집중시켜 전자 밀도를 높이는 데 도움이 됩니다. 이렇게 증가된 전자 밀도는 아르곤의 이온화를 향상시켜 타겟에 충돌하는 아르곤 이온의 비율을 높여 증착 속도를 높입니다.
결론적으로 AC 스퍼터링은 특히 평면 마그네트론 스퍼터링의 맥락에서 공정 안정성, 효율성 및 다양한 타겟 재료를 처리하는 능력을 향상시켜 기존 DC 스퍼터링에 비해 상당한 개선점을 제공합니다.
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