================================<질문>=======================================
안녕하세요.. 저는 광소자를 만드는 조그만 벤쳐회사에 근무하고 있습
니다.. 지금 DC 와 RF 스퍼터링으로 실리콘 기판(크기: 직경 8")위에 크
롬(Cr)을 증착하는 일을 하고 있습니다..두가지 궁금한 사항이 있어서
이렇게 글을 올리게 되었습니다..

질문 1:

dc 스퍼터링을 할때, 초기에 플라즈마가 안정되었을 때는 플라즈마의
바이어스가 약 300V정도 입니다.. 하지만 시간이 지나면(약 20-30분),
dc 바이어스가 약 50V 정도 감소하는 경향을 가지고 있습니다..
제가 알기로는 dc 바이어스는 target의 쉬스(sheath) 영역에서 이온에
가해지는 전위차로 알고 있습니다..

시간이 지남에 따라서 dc 바이어스가 왜 감소하는지? 그리고 바이어스
의 감소가 플라즈마 밀도, 전자의 온도등의 플라즈마 파라미터와 어떤
관련이 있는지? dc 바이어스를 일정하게 유지할 수 있는 좋은 방법이 혹
시 있는 지 궁금합니다..

크롬의 증착율을 일정하게 유지해야,,그 이후의 공정이 보다 잘 진행될
수 있거든요.. 답변 부탁드립니다..

질문 2 :
질문할 것이 한가지 더 있습니다.. 크롬을 rf magnetron 스퍼터링으로
도 증착을 하려고 합니다..  지금 2주일 정도 계속 조건을 찾기 위한 실
험을 진행하고 있습니다..

rf 장치는 약간 구형이기는 하지만 2극 판형구조(CCP ?)입니다..
플라즈마에 전달되는  rf 에서 진동수는 13.56Hz이고, power는 250W-
450W, 내부 압력은 약 5mTorr- 20mTorr 사이에서 실험을 진행하고 있
습니다.. 물론 매칭 박스가 중간에 있구요..타겟(크기:6")의 아랬쪽에는
자석이 있습니다..매칭 박스와 챔버자체는 setting 박스에 접지가 되어
있습니다..

실험에서 가해준 power가 약 30 W정도만 되어도 플라즈마가 발생하는
것을 눈으로 확인할 수 있습니다.. 그런데 power을 더 증가시켜도 플라
즈마의 색깔이 약간 밝아진뿐입니다..(기체는 Ar을 사용합니다..)  스퍼
터링은 되지 않구요..

특히, power을 더욱 증가시켜서 forward power가 약 250W 이상일때,
reflected power가 0 인 데도  target의 스퍼터링은 거의 되지 않습니다..
(플라즈마에서 크롬의 색깔(약간 푸른 색)은 거의 볼 수 없습니다..)

제가 생각할때는 power은 충분히 공급되었다고 생각하는데 스퍼터링
이 되니 않는 이유가 궁금합니다..

혹시 위에서 나타난 현상이 챔버와 target의 접지와도 상당한 관련이 있
는지요?

rf power source 의 접지는 회로 내부에서 보상이 되는지?
(power source가 어디에 접지되어 있는 지 찾아봐도 확인할 수 없었습
니다..)

rf power source의 접지가 스퍼터링에 어떠한 영향을 미칠 수 있는지
궁금합니다.. 그리고 매칭박스에서  reflected power가 0 이 되더라도
플라즈마에 power 전달이 제대로 되지 않는 경우가 있는지 궁금합니다..

그리고 target 아래에는 구리판으로 자석을 감싸고 있습니다.. 구리는 반자성을 가지는 것으로 알고 있는데, 이것이 rf power의  전달이나 전자에 가해지는 자기장의 세기를 감소시키는 역할을 하는 것이 아닌지요?


질문이 장황해서 죄송합니다.. 답변 부탁드리겠습니다...

그럼 수고하세요...

================================<답변>=======================================
저는 스퍼터의 경험이 많지는 않습니다만 질문에 대한 원론적인 답변을
드리고자 합니다. 박막에 경험이 많으신 분이면 더욱 좋은 답변을 주실
수 있을 것 입니다.

질문 1에서 DC 바이어스가 시간에 따라 변하는 사항은 저희 경험으로는
바이어스가 걸려있는 도체판에 전기적인 접촉이 좋지 않거나 도체판 뒷면등의 설치장치에 C 가 만들어져 있는 상황입니다. 이런 경우에 전하가
충전되고 제대로 전위가 걸리지 않고 표면에 전하가 쌓이고 있기
때문입니다. 따라서  전기 접촉 혹은 시편과
지지대(holder)등의 전기적 연결을 재점검해 보기 바랍니다.

질문2의 내용은 잘 이해가 되지 않습니다.
RF를 bias로 쓸 때 도체시편을 대상으로는 self bias가 형성되지
않아 표면에 이온 쉬스를 형성할 수 없습니다. 그 이유는 1의 사항의
반대 경우로써 C 가 있어야 플라즈마로 부터 전자의 유입으로
self bias가 형성되게 됩니다. (본란에서 self bias 혹은 표면전하에 대한 설명을 참조하십시오.) 혹은 magnetron sputter에서 도체의 두께가 두꺼우면 자기장이
target 표면위로 나오지 못해 magnetron이 제대로 작동하기
어렵습니다. Magnetron이 동작하기 위해서는 시편 표면에 자기장이
형성되어 전자의 구속과 플라즈마의 ExB 움직임을 유도해야 합니다.
이런 조건이 형성되지 않는다면 스퍼터 위에 플라즈마를 구속할 수
없게 되고 아울러 sputter yield도 좋아질 수 없습니다.
방법은 타겟의 두께를 얇게 하는 방법이 유일할 것입니다.

질문 3. Matching system의 접지에 대해서 물으셨습니다. 당연히
matching system에는 접지가 잘 되어 있습니다. Chassis ground를
접지로 사용함으로 외부 접지와 chassis ground를 잘 연결하셔야 합니다.
매우 중요합니다. 내부에서 접지로 가는 연결은 쉽게 찾을 수 있습니다.
대부분의 matching system에서는 L type 혹은 alternate type의
matching network을 사용함으로 두개의 커다란 capacitor가 있습니다.
분명 이들 중에 하나는 chassis ground와 연결되어 있습니다.
matching 문제가 없다면 matching system의 내부에를 건드리지 마시고
위에서 말한 바와 같이 matching box 를 잘 접지하기 바랍니다.