고전력 펄스 마그네트론 스퍼터링(HiPIMS)에서 전압 펄스는 일반적으로 50~200마이크로초 범위의 펄스 지속 시간과 약 500Hz의 주파수로 짧은 펄스에 높은 피크 전압이 인가되는 것을 포함합니다. 듀티 사이클은 일반적으로 10% 미만이므로 펄스의 "온" 시간이 펄스 사이의 "오프" 시간보다 훨씬 짧습니다.
자세한 설명:
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높은 피크 전압: HiPIMS에 적용되는 전압은 높은 피크 값이 특징입니다. 이 높은 전압은 효율적인 스퍼터링에 필요한 높은 전력 밀도를 달성하는 데 필요합니다. 정확한 전압은 특정 설정과 관련된 재료에 따라 달라질 수 있지만 일반적으로 일반적인 최신 마그네트론 스퍼터 코터에 대한 참조에 언급된 대로 100V ~ 3kV 범위 내에 속합니다.
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짧은 펄스 지속 시간: HiPIMS의 펄스는 일반적으로 50~200마이크로초 사이로 매우 짧습니다. 이 짧은 지속 시간 덕분에 짧은 기간에 에너지가 집중되어 스퍼터링된 입자의 이온화가 향상되고 연속 DC 스퍼터링에 비해 더 높은 수준의 이온화가 이루어질 수 있습니다. 이러한 높은 이온화 정도는 필름 품질과 접착력을 개선하는 데 도움이 됩니다.
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낮은 주파수 및 듀티 사이클: HiPIMS의 펄스 주파수는 약 500Hz로 비교적 낮고 듀티 사이클은 10% 미만입니다. 듀티 사이클이 낮다는 것은 시스템이 대부분의 시간을 "꺼짐" 상태에서 보낸다는 것을 의미하며, 이는 펄스 사이의 냉각 및 안정화를 허용합니다. 이러한 간헐적 작동은 온도를 제어하고 대상과 기판의 열 손상을 방지하는 데 도움이 됩니다.
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작동 모드: 펄스 지속 시간과 주파수에 따라 HiPIMS 시스템은 전압 모드 또는 전류 모드에서 작동할 수 있습니다. 전압 모드에서는 짧은 펄스 및 높은 주파수에 일반적이며 이온 가속을 위한 빠른 전압 변화에 중점을 둡니다. 더 긴 펄스와 더 낮은 주파수에서 더 일반적인 전류 모드에서는 시스템이 스퍼터링 공정을 유지하기 위해 일정한 전류를 유지합니다.
결론:
HiPIMS의 전압 펄스는 전체 에너지 입력과 열 효과를 최소화하면서 대상에 적용되는 전력 밀도를 최대화하도록 설계되었습니다. 이는 높은 피크 전압, 짧은 펄스 지속 시간, 낮은 주파수 및 낮은 듀티 사이클을 사용함으로써 달성됩니다. 이러한 설정은 증착 속도와 필름 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 증착 공정을 더 잘 제어할 수 있어 HiPIMS를 박막 증착을 위한 다목적의 효과적인 방법으로 만듭니다.
