스퍼터링 공정에서 플라즈마는 주로 가스 이온화를 통해 생성됩니다.
이 방법에는 몇 가지 주요 단계와 조건이 포함됩니다.
자세한 분석은 다음과 같습니다:
1. 가스 도입 및 압력 제어
이 공정은 진공 챔버에 아르곤과 같은 희귀 가스를 도입하는 것으로 시작됩니다.
챔버 내부의 압력은 신중하게 제어되며, 일반적으로 최대 0.1 토르에 도달합니다.
이러한 저압 환경은 후속 이온화 공정에 매우 중요합니다.
2. 고전압 적용
원하는 압력에 도달하면 가스에 고전압이 가해집니다.
이 전압은 DC(직류) 또는 RF(무선 주파수) 중 하나가 될 수 있습니다.
아르곤 원자를 이온화할 필요가 있습니다.
아르곤의 이온화 전위는 약 15.8전자볼트(eV)입니다.
이온화를 시작하려면 인가된 전압이 이 전위를 넘어야 합니다.
3. 플라즈마 형성
인가된 전압은 아르곤 원자가 전자를 잃게 하여 양전하를 띤 이온으로 변환합니다.
이 이온화 과정은 플라즈마를 생성합니다.
플라즈마는 전자가 핵에서 해리된 물질의 상태를 말합니다.
이렇게 형성된 플라즈마는 아르곤 이온, 전자 및 일부 중성 원자의 혼합물을 포함합니다.
4. 표적 물질과의 상호 작용
플라즈마는 스퍼터링할 타겟 재료(일반적으로 금속 또는 세라믹)와 가까운 곳에서 생성됩니다.
타겟은 자석 어셈블리 근처에 위치합니다.
플라즈마가 활성화되면 전기장으로 인해 아르곤 이온이 타겟을 향해 가속됩니다.
이 고에너지 이온은 타겟 표면과 충돌하여 타겟에서 원자를 제거합니다.
스퍼터링 및 코팅
타겟에서 제거된 원자는 기체 상으로 방출된 후 근처 기판에 증착되어 박막을 형성할 수 있습니다.
이 과정을 스퍼터링이라고 합니다.
스퍼터링 속도는 스퍼터 수율, 타겟의 몰 중량, 재료 밀도 및 이온 전류 밀도 등 여러 요인에 따라 달라집니다.
향상 기술
스퍼터링 공정을 개선하기 위해 3극 스퍼터링과 같은 기술을 사용할 수 있습니다.
이 방법은 열선 아크 방전을 사용하여 글로우 방전을 향상시킵니다.
그러나 이러한 방법은 넓은 면적에 균일한 코팅을 구현하기가 어려울 수 있으며 업계에서 일반적으로 사용되지 않습니다.
요약하면, 스퍼터링의 플라즈마는 고전압을 사용하여 제어된 저압 조건에서 아르곤과 같은 희귀 가스를 이온화하여 생성됩니다.
그런 다음 이 플라즈마는 대상 물질과 상호 작용하여 기판에 박막으로 증착될 수 있는 원자를 방출합니다.
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