스퍼터링 시 타겟 뒤에 자석을 배치하여 스퍼터링 가스의 이온화를 향상시키고 증착 속도를 높이는 동시에 과도한 이온 충격으로부터 기판을 보호합니다.
이는 자기장과 전기장의 상호 작용을 통해 전자의 경로를 변경하여 이온화 효율을 높이고 기판에서 멀리 떨어진 곳으로 전자를 이동시킴으로써 달성됩니다.
4가지 주요 이유 설명
1. 이온화 및 증착 속도 향상
마그네트론 스퍼터링에서 타겟 뒤에 자기장을 추가하면 전기장과 복잡한 상호 작용이 발생합니다.
이러한 상호작용으로 인해 전자는 직선이 아닌 나선형 또는 사이클로이드 경로를 따르게 됩니다.
갇힌 전자는 타겟 표면 바로 위의 순환 경로로 이동하여 중성 기체 분자와 충돌하고 이온화할 가능성이 크게 증가합니다.
이렇게 이온화가 증가하면 타겟 물질에 더 많은 수의 이온이 가해져 타겟의 침식 및 기판에 대한 물질의 증착이 증가합니다.
전자 밀도는 자기장 선이 타겟 표면과 평행한 곳에서 가장 높으며, 높은 이온화 및 스퍼터링의 국소화된 영역으로 이어집니다.
2. 기판 보호
자기장은 또한 전자를 타겟 표면 근처에 가두어 전자가 기판에 도달하여 잠재적으로 손상시킬 수 있는 능력을 감소시키는 역할을 합니다.
이러한 제한은 기판을 보호할 뿐만 아니라 이온화 공정을 타겟 근처에 집중시켜 스퍼터링 효율을 최적화합니다.
이온은 질량이 크기 때문에 자기장의 영향을 덜 받기 때문에 전자 밀도가 높은 영역 바로 아래에서 타겟에 계속 충돌하여 마그네트론 스퍼터링에서 볼 수 있는 특징적인 침식 트렌치를 형성합니다.
3. 영구 자석 사용
최신 스퍼터링 시스템은 일반적으로 타겟 뒤에 위치한 영구 자석 시스템을 사용합니다.
이 자석은 이온이 타겟 표면과 충돌하여 생성되는 이차 전자를 포함하는 데 도움이 됩니다.
강한 자기장에 의해 타겟 표면에 가깝게 유지되는 이러한 전자는 스퍼터링 가스의 이온화를 더욱 향상시키고 때로는 일부 타겟 원자를 이온화하기도 합니다.
자기장 선을 따라 이러한 전자가 빠르게 이동하면 이온화 효율이 증가하여 스퍼터링 공정의 전반적인 효율성에 기여합니다.
4. 요약
요약하면, 스퍼터링에서 타겟 뒤에 자석을 배치하는 것은 스퍼터링 가스의 이온화를 향상시키고 증착 속도를 높이며 이온 충격으로부터 기판을 보호하는 데 매우 중요합니다.
이는 전자의 경로를 변경하고 이온화 과정을 타겟 표면 근처에 집중시키는 자기장과 전기장의 복잡한 상호 작용을 통해 이루어집니다.
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