마그네트론 스퍼터링 음극은 박막을 준비하는 데 사용되는 물리적 기상 증착(PVD) 기술의 일종인 마그네트론 스퍼터링 공정에서 중요한 구성 요소입니다. 이 음극은 기판 위에 박막으로 증착할 물질인 타겟 물질의 플랫폼 역할을 합니다. 음극은 음전하를 띠고 있으며 그 아래에 영구 자석 세트가 장착되어 있습니다. 이 자석은 전기장과 함께 작동하여 E×B 드리프트라고 하는 복잡한 전계 환경을 조성하며, 이는 표적 근처에서 전자와 이온의 거동에 큰 영향을 미칩니다.
자세한 설명:
-
전극 구성 및 가스 이온화:
-
마그네트론 스퍼터링 시스템에서 두 개의 전극은 저압 불활성 가스(일반적으로 아르곤)로 채워진 챔버에 배치됩니다. 박막으로 증착할 물질인 표적 물질이 음극에 장착됩니다. 음극과 양극 사이에 고전압이 가해지면 아르곤 가스가 이온화되어 플라즈마가 형성됩니다. 이 플라즈마에는 스퍼터링 공정에 필수적인 아르곤 이온과 전자가 포함되어 있습니다.자기장의 역할:
-
음극 아래의 영구 자석은 이온화 공정을 향상시키고 하전 입자의 이동을 제어하는 데 중요한 역할을 합니다. 자기장은 전기장과 결합하여 로렌츠 힘으로 인해 전자가 나선형 궤적을 따르게 합니다. 이는 플라즈마에서 전자의 경로를 연장하여 아르곤 원자와 충돌하여 이온화할 가능성을 높입니다. 플라즈마 밀도가 높으면 표적에 이온이 더 많이 닿을 수 있습니다.
-
스퍼터링 공정:
-
이온화된 아르곤 이온은 전기장에 의해 음전하를 띤 음극/타겟을 향해 가속됩니다. 충격이 가해지면 이러한 고에너지 이온은 스퍼터링이라는 공정을 통해 타겟 표면에서 원자를 제거합니다. 이렇게 방출된 원자는 진공을 통과하여 기판 위에 증착되어 얇은 필름을 형성합니다.최적화 및 최신 개선 사항:
최신 마그네트론 스퍼터링 캐소드는 증착 압력, 속도, 도달하는 원자의 에너지 등의 기능을 개선하여 스퍼터링 공정을 최적화하도록 설계되었습니다. 이온을 차폐하는 부품을 줄이고 자력을 사용하여 타겟을 제자리에 고정하여 열적 및 기계적 안정성을 향상시키는 등의 혁신이 이루어졌습니다.이차 전자의 기여:
