스퍼터링, 특히 마그네트론 스퍼터링에서 타겟 중독은 타겟 표면에서 반응성 가스(예: 질소)의 흡수 또는 질화로 인해 박막의 증착 속도가 감소하는 현상입니다.이는 반응성 가스의 분압이 증가하여 타겟 표면에 화합물이 형성되어 스퍼터링 효율이 감소할 때 발생합니다.결과적으로 더 적은 수의 타겟 원자가 방출되고 기판의 박막 성장률이 감소합니다.이 문제는 화합물 필름을 형성하기 위해 반응성 가스를 의도적으로 도입하는 반응성 스퍼터링 공정에서 특히 두드러지게 나타납니다.표적 중독을 완화하기 위해 이온화 속도를 높이거나 가스 흐름을 최적화하는 등의 수정이 종종 사용됩니다.
핵심 사항을 설명합니다:
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표적 중독의 정의:
- 타겟 중독은 타겟 표면에서 반응성 가스(예: 질소)의 흡수 또는 화학 반응으로 인해 스퍼터링 중 박막의 증착 속도가 감소하는 것을 말합니다.
- 이 현상은 반응성 가스를 사용하여 질화물이나 산화물과 같은 화합물 필름을 형성하는 반응성 스퍼터링 공정에서 가장 일반적으로 관찰됩니다.
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표적 중독 메커니즘:
- 반응성 가스(예: 질소)의 분압이 증가하면 가스 분자가 타겟 표면으로 흡수됩니다.
- 이러한 흡수는 타겟 표면에 화합물 층(예: 질화물)을 형성합니다.
- 화합물 층은 타겟 물질의 전도성이 떨어지거나 반응성이 낮아지기 때문에 스퍼터링에 사용할 수 있는 자유 타겟 원자의 수를 감소시킵니다.
- 결과적으로 더 적은 수의 타겟 원자가 방출되고 기판의 증착 속도가 감소합니다.
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스퍼터링 공정에 미치는 영향:
- 증착률 감소:표적 중독의 주요 결과는 기판의 박막 성장 속도가 현저히 감소하는 것입니다.
- 반응성 가스 가용성 증가:표적 표면이 오염되면 더 많은 반응성 가스가 표적을 더 오염시켜 문제를 악화시키는 피드백 루프를 생성합니다.
- 필름 구성의 변화:대상 표면이 원하는 물질을 공급하는 데 덜 효과적이기 때문에 증착된 필름의 화학적 조성도 변경될 수 있습니다.
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영향을 받는 스퍼터링의 유형:
- 표적 중독은 특히 다음과 관련이 있습니다. 반응성 스퍼터링 반응성 가스를 도입하여 화합물 필름을 형성합니다.
- 다음에서도 발생할 수 있습니다. 마그네트론 스퍼터링 특히 질소나 산소가 반응성 가스로 사용되는 경우 더욱 그렇습니다.
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완화 전략:
- 이온화 증가:반응성 가스의 이온화를 증가시킴으로써 스퍼터링 공정의 효율을 개선하여 표적 오염 가능성을 줄일 수 있습니다.
- 가스 흐름 최적화:반응성 가스의 유량과 분압을 제어하면 막 형성과 표적 중독 사이의 균형을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 펄스 스퍼터링:펄스 DC 스퍼터링과 같은 기술은 주기적으로 타겟 표면을 청소하여 타겟 오염을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
- 타겟 회전:일부 시스템에서는 타겟을 회전하면 반응성 가스가 더 고르게 분포되어 국소 중독을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
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장비 및 소모품 구매자와의 관련성:
- 스퍼터링 장비 및 소모품 구매자의 경우, 올바른 시스템과 재료를 선택하려면 표적 중독을 이해하는 것이 중요합니다.
- 고급 이온화 및 가스 흐름 제어 기능을 갖춘 시스템이 타겟 중독을 완화하는 데 더 효과적일 수 있습니다.
- 타겟과 같은 소모품은 특히 반응성 스퍼터링 응용 분야의 경우 중독에 대한 저항성을 기준으로 선택해야 합니다.
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다른 스퍼터링 기법과의 비교:
- In DC 다이오드 스퍼터링 는 일반적으로 반응성 가스가 사용되지 않기 때문에 표적 중독이 덜 일반적입니다.
- RF 스퍼터링 는 교번 필드가 타겟 표면을 청소하는 데 도움이 될 수 있으므로 타겟 오염에 더 강할 수 있습니다.
- HiPIMS(고출력 임펄스 마그네트론 스퍼터링) 는 이온화 및 표적 세척을 개선하는 고에너지 펄스를 제공하여 표적 중독을 줄일 수 있는 또 다른 기술입니다.
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결론:
- 표적 중독은 반응성 및 마그네트론 스퍼터링에서 증착 속도 감소와 필름 구성의 변화로 이어지는 중요한 문제입니다.
- 장비 및 소모품 구매자는 메커니즘을 이해하고 완화 전략을 구현함으로써 스퍼터링 공정을 최적화하여 성능과 필름 품질을 개선할 수 있습니다.
요약 표:
| 측면 | 세부 정보 |
|---|---|
| 정의 | 대상에 반응성 가스가 흡수되어 증착 속도가 감소합니다. |
| 메커니즘 | 반응성 가스가 타겟에 화합물을 형성하여 스퍼터링 효율을 감소시킵니다. |
| 영향 | 증착 속도 감소, 필름 구성의 변화. |
| 영향을 받는 기술 | 반응성 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링. |
| 완화 전략 | 이온화 증가, 가스 흐름 최적화, 펄스 스퍼터링, 타겟 회전. |
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