이온 스퍼터링은 박막 증착에 사용되는 공정입니다.
이 공정은 에너지가 있는 이온이 대상 물질을 향해 가속되는 것을 포함합니다.
이러한 이온이 대상 표면에 부딪혀 원자가 방출되거나 스퍼터링됩니다.
그런 다음 스퍼터링된 원자는 기판을 향해 이동하여 성장하는 필름에 통합됩니다.
이온 스퍼터링은 어떻게 작동하나요? 간단한 7단계로 설명
1. 에너지 이온 생성
스퍼터링 공정에는 충분한 에너지를 가진 이온이 필요합니다.
이러한 이온은 원자를 방출하기 위해 타겟 표면으로 향하게 됩니다.
이온과 대상 물질 사이의 상호 작용은 이온의 속도와 에너지에 의해 결정됩니다.
전기장과 자기장을 사용하여 이러한 매개변수를 제어할 수 있습니다.
2. 부유 전자의 역할
이 과정은 음극 근처의 부유 전자가 양극을 향해 가속될 때 시작됩니다.
이 전자는 중성 기체 원자와 충돌하여 양전하를 띤 이온으로 변환합니다.
3. 이온 빔 스퍼터링
이온 빔 스퍼터링은 이온 전자 빔을 타겟에 집중시켜 기판 위에 재료를 스퍼터링하는 것입니다.
이 공정은 코팅이 필요한 표면을 불활성 기체 원자로 채워진 진공 챔버 안에 넣는 것으로 시작됩니다.
대상 물질은 음전하를 받아 음극으로 변환되고 자유 전자가 흐르게 됩니다.
그러면 이 자유 전자는 음전하를 띤 가스 원자를 둘러싼 전자와 충돌합니다.
그 결과, 가스 전자를 밀어내어 가스 원자를 양전하를 띤 고에너지 이온으로 변환합니다.
표적 물질은 이러한 이온을 끌어당겨 빠른 속도로 충돌하여 원자 크기의 입자를 분리합니다.
4. 스퍼터링 입자
이렇게 스퍼터링된 입자는 진공 챔버를 통과하여 기판에 떨어지면서 방출된 표적 이온의 필름을 만듭니다.
이온의 방향성과 에너지가 동일하기 때문에 높은 필름 밀도와 품질을 달성하는 데 기여합니다.
5. 진공 챔버
스퍼터링 시스템에서 공정은 진공 챔버 내에서 이루어집니다.
필름 코팅을 위한 기판은 일반적으로 유리입니다.
스퍼터링 타겟으로 알려진 소스 재료는 금속, 세라믹 또는 플라스틱으로 만들어진 회전식 타겟입니다.
예를 들어 몰리브덴은 디스플레이 또는 태양 전지에서 전도성 박막을 생산하기 위한 타겟으로 사용될 수 있습니다.
6. 스퍼터링 공정 시작하기
스퍼터링 공정을 시작하기 위해 이온화된 가스는 전기장에 의해 타겟을 향해 가속되어 타겟을 타격합니다.
충돌하는 이온과 타겟 물질 사이의 충돌로 인해 타겟 격자에서 코팅 챔버의 기체 상태로 원자가 방출됩니다.
그런 다음 이러한 표적 입자는 가시선을 따라 날아가거나 전기적 힘에 의해 이온화되고 가속되어 기판으로 이동하여 흡착되어 성장하는 박막의 일부가 될 수 있습니다.
7. DC 스퍼터링
DC 스퍼터링은 DC 기체 방전을 활용하는 특정 형태의 스퍼터링입니다.
이 과정에서 이온은 증착 소스 역할을 하는 방전의 타겟(음극)에 충돌합니다.
기판과 진공 챔버 벽이 양극 역할을 할 수 있으며, 고전압 DC 전원 공급 장치가 필요한 전압을 제공하는 데 사용됩니다.
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