기술팀 · Kintek Solution

스퍼터링에서 플라즈마 형성은 스퍼터링 가스(일반적으로 아르곤 또는 크세논과 같은 불활성 가스)의 이온화를 통해 발생합니다. 이 과정은 기판에 박막을 증착하기 위해 물리적 기상 증착(PVD)에 사용되는 방법인 스퍼터링 공정의 시작에 매우 중요합니다.

스퍼터링의 플라즈마 형성 요약:

플라즈마는 진공 챔버 내의 저압 가스(보통 아르곤)에 고전압을 가하여 생성됩니다. 이 전압은 가스를 이온화하여 종종 화려한 후광으로 보이는 글로우 방전을 방출하는 플라즈마를 형성합니다. 플라즈마는 전자와 가스 이온으로 구성되며, 인가된 전압으로 인해 대상 물질을 향해 가속됩니다.

1. 자세한 설명:

   • 진공 챔버 준비:
   • 증착 챔버는 먼저 잔류 가스로 인한 오염을 최소화하기 위해 일반적으로 약 10^-6 토르의 매우 낮은 압력으로 배기됩니다.

2. 원하는 진공에 도달한 후 아르곤과 같은 스퍼터링 가스를 챔버에 도입합니다.

   • 전압 적용:

3. 챔버의 두 전극 사이에 전압이 인가됩니다. 이 전압은 이온화 공정을 시작하는 데 매우 중요합니다.

   • 이온화 및 플라즈마 형성:
   • 인가된 전압은 스퍼터링 가스를 이온화하여 글로우 방전을 생성합니다. 이 상태에서 자유 전자는 가스 원자와 충돌하여 전자를 잃고 양전하를 띤 이온이 됩니다.

4. 이 이온화 과정은 가스를 전자가 원자에서 해리된 물질 상태인 플라즈마로 변환합니다.

   • 이온의 가속:

5. 스퍼터링 가스의 양이온은 인가된 전압에 의해 생성된 전기장으로 인해 음극(음전하를 띤 전극) 쪽으로 가속됩니다.

   • 폭격 및 스퍼터링:

6. 가속된 이온은 대상 물질과 충돌하여 에너지를 전달하고 대상의 원자를 방출합니다. 이렇게 방출된 원자는 이동하여 기판에 침착되어 얇은 필름을 형성합니다.

   • 스퍼터링 속도:

재료가 타겟에서 스퍼터링되는 속도는 스퍼터 수율, 타겟 재료의 몰 중량, 밀도 및 이온 전류 밀도 등 여러 요인에 따라 달라집니다.

이 프로세스는 이온 빔, 다이오드 및 마그네트론 스퍼터링을 포함한 다양한 스퍼터링 기술의 기본이며, 특히 자기장을 사용하여 타겟 주변 플라즈마의 이온화 및 감금을 향상시키는 마그네트론 스퍼터링이 효과적입니다.