스퍼터 타겟 표면에 발생하는 결절, 분진 발생 원인

스퍼터 타겟은 금속, 유전체, 투명전도체 및 AR 코팅등 다양한 분야의 박막제조에 활용되고 있다.

스퍼터 박막 활용에 존재하는 수많은 문제중에 하나가 타겟 표면에서 발생하는 결절, 분진 가루등이 생성되는 것이다.

간단하게 미립자 오염물 형성에의한 문제라고 볼 수 있다.

이러한 문제는 박막의 질에 결정적인 문제를 발생시키므로, 매우 중요한 이슈가 된다.

우선 샘플 측면에서 보면, 타겟이 위에 위치한 경우 샘플에 떨어지면서 제품 자체의 결함을 유발 하게 된다.

그런면에서 타겟은 아래에 위치하는 것이 좋다.

다만, 이런 경우 샘플의 이송 및 탈장착이 복잡해질 가능성이 많다.

그만큼, 생산 설비의 비용이 증가한다는 의미이다.

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공정 면에서 보면, 오염 미립자의 형성 원인은 다음과 같이 생각해 볼 수 있다.

1. 챔버의 청정도 즉, 베이스 진공도, 펌핑 능력, 아웃개싱, 챔버의 외벽 처리 등등을 생각해 볼 수 있다.

2. 스퍼터 파워의 아크 처리 방식, 즉 아크가 발생했을 때 이것을 어떻게 처리하는가에 따라서 오염 미립자 발생 양이 달라질 수 있다.

3. 스퍼터 타겟의 표면 온도 제어, 보통 타겟의 냉각 문제와 연관이 되는데, 이것은 사용하는 타겟의 두께도 밀접한 관계가 있다.

4. 공정 조건의 안정성, 이것은 압력, 유량, 파워의 조절을 얼마나 안정적응로 하는가의 문제이다.

5. 스퍼터 타겟의 미립자 오염, 이것은 여러가지가 복합적으로 연관 되어 있는데, 타겟 자체의 순도와 조성비로 인한 문제가 될 수도 있고, 근접한 타겟의 영향을 받는 경우등도 고려해 보아야 한다.

6. 상대적인 스퍼터링의 표면적, 재증착 에로우존등의 영향이다. 이것은 불균일한 타겟의 스퍼터링 영역으로 발생하는 문제라고 볼 수 있다. 

 

이렇게 발생한 오염 미립자? 스퍼터링을 방해하는 입자들은 스퍼터링 속도의 변화, 스퍼터링 되는 원자의 각도 분포변화, 아킹 등으로 공정의 불안정화를 초래하고, 재현성의 검증을 필요하게 만든다.