스퍼터링에서 플라즈마를 만드는 데는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다. 다음은 프로세스를 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 자세한 분석입니다.
스퍼터링에서 플라즈마를 만드는 과정을 이해하는 11단계
1단계: 진공 챔버 설정
스퍼터링 공정은 진공 챔버에서 시작됩니다. 이 챔버에는 타겟 재료, 기판 및 RF 전극이 들어 있습니다.
2단계: 스퍼터링 가스 도입하기
아르곤이나 크세논과 같은 불활성 가스가 챔버로 유입됩니다. 이러한 가스는 타겟 재료 또는 다른 공정 가스와 반응하지 않기 때문에 선택됩니다.
3단계: 고전압 적용
음극과 양극 사이에 고전압을 인가합니다. 음극은 스퍼터링 타겟 바로 뒤에 위치하며 양극은 전기 접지로 챔버에 연결됩니다.
4단계: 전자 가속
스퍼터링 가스에 존재하는 전자는 음극에서 멀리 가속됩니다. 이로 인해 스퍼터링 가스의 주변 원자와 충돌이 발생합니다.
5단계: 충돌을 통한 이온화
이러한 충돌로 인해 정전기 반발이 발생합니다. 이는 스퍼터링 가스 원자로부터 전자를 떨어뜨려 이온화를 일으킵니다.
6단계: 양이온 가속화
그런 다음 양전하를 띤 스퍼터링 가스 이온이 음전하를 띤 음극을 향해 가속됩니다. 이렇게 하면 타겟 표면과 고에너지 충돌이 발생합니다.
7단계: 타겟 원자 방출
충돌할 때마다 타겟 표면의 원자가 진공 환경으로 방출될 수 있습니다. 이 원자는 기판 표면에 도달하기에 충분한 운동 에너지를 가지고 있습니다.
8단계: 필름 증착
방출된 타겟 원자는 이동하여 기판 위에 필름으로 증착됩니다. 이렇게 하면 원하는 코팅이 형성됩니다.
9단계: 증착 속도 높이기
증착 속도를 높이기 위해 일반적으로 아르곤이나 크세논과 같은 고분자량 가스를 스퍼터링 가스로 선택합니다. 반응성 스퍼터링의 경우, 필름 성장 중에 산소 또는 질소와 같은 가스를 도입할 수 있습니다.
10단계: 고압에서 플라즈마 생성
플라즈마는 비교적 높은 압력(10-1 ~ 10-3 mbar)에서 생성됩니다. 잔류 가스로 인한 오염을 방지하기 위해 아르곤을 도입하기 전에 낮은 압력에서 시작하는 것이 중요합니다.
11단계: 타겟 모양 및 재료 변경하기
스퍼터링 타겟의 모양과 재질을 변경하여 한 번의 실행으로 다양한 유형의 얇은 층과 합금을 만들 수 있습니다.
요약하면, 스퍼터링의 플라즈마는 고에너지 전자와의 충돌을 통해 스퍼터링 가스(일반적으로 아르곤과 같은 불활성 가스)를 이온화하여 생성됩니다. 그런 다음 이 이온이 대상 물질에 충돌하여 원자가 방출되어 기판에 얇은 막으로 증착됩니다.
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