스퍼터링에서 플라즈마를 만들려면 다음 단계가 포함됩니다:
1. 스퍼터링 공정은 타겟 재료, 기판 및 RF 전극을 포함하는 진공 챔버에서 시작됩니다.
2. 2. 스퍼터링 가스(일반적으로 아르곤 또는 크세논과 같은 불활성 가스)가 챔버로 유입됩니다. 이러한 가스는 타겟 재료 또는 다른 공정 가스와 반응하지 않기 때문에 선택됩니다.
3. 스퍼터링 타겟 바로 뒤에 위치한 음극과 챔버에 전기 접지로 연결된 양극 사이에 고전압이 가해집니다.
4. 스퍼터링 가스에 존재하는 전자는 음극에서 가속되어 스퍼터링 가스의 근처 원자와 충돌을 일으킵니다.
5. 이러한 충돌로 인해 정전기 반발이 발생하여 스퍼터링 가스 원자에서 전자를 떨어뜨려 이온화를 일으킵니다.
6. 양전하를 띤 스퍼터링 가스 이온은 음전하를 띤 음극을 향해 가속되어 타겟 표면과 높은 에너지 충돌을 일으킵니다.
7. 충돌할 때마다 표적 표면의 원자가 기판 표면에 도달할 수 있는 충분한 운동 에너지로 진공 환경으로 방출될 수 있습니다.
8. 방출된 표적 원자는 이동하여 기판에 필름으로 침착되어 원하는 코팅을 형성합니다.
9. 증착 속도를 높이기 위해 일반적으로 아르곤 또는 크세논과 같은 고분자량 가스가 스퍼터링 가스로 선택됩니다. 반응성 스퍼터링 공정이 필요한 경우, 필름 성장 중에 산소 또는 질소와 같은 가스를 챔버에 도입할 수 있습니다.
10. 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.
11. 스퍼터링 타겟의 모양과 재질을 변경하여 단일 실행 중에 다양한 유형의 얇은 층과 합금을 생성할 수 있습니다.
요약하면, 스퍼터링의 플라즈마는 일반적으로 아르곤과 같은 불활성 가스인 스퍼터링 가스를 고에너지 전자와의 충돌을 통해 이온화하여 생성됩니다. 그런 다음 이 이온이 대상 물질에 충돌하여 원자가 방출되어 기판에 박막으로 증착됩니다.
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