플라즈마는 가스 이온화라는 공정을 통해 스퍼터링에서 형성됩니다.
여기에는 진공 챔버 내부에 저압 가스 환경을 조성하는 것이 포함됩니다.
아르곤과 같은 가스가 챔버에 도입됩니다.
그런 다음 가스에 고전압이 가해집니다.
이렇게 하면 원자가 이온화되고 플라즈마가 생성됩니다.
5가지 주요 단계 설명: 스퍼터링에서 플라즈마가 형성되는 방법
1. 진공 챔버 및 가스 도입
공정은 진공을 만들기 위해 챔버를 비우는 것으로 시작됩니다.
이는 공기 분자와 기타 오염 물질의 수를 줄이기 때문에 매우 중요합니다.
원하는 진공 수준에 도달하면 일반적으로 아르곤과 같은 희귀 가스를 챔버에 도입합니다.
가스의 압력은 이온화를 지원하는 수준으로 유지되며, 일반적으로 0.1 토르를 초과하지 않습니다.
2. 가스 이온화
아르곤 가스가 도입된 후 가스에 DC 또는 RF의 고전압이 가해집니다.
이 전압은 아르곤 원자를 이온화하기에 충분합니다.
이 전압은 전자를 떨어뜨리고 양전하를 띤 아르곤 이온과 자유 전자를 생성합니다.
아르곤의 이온화 전위는 약 15.8전자볼트(eV)입니다.
이는 원자에서 전자를 제거하는 데 필요한 에너지입니다.
가스가 있는 상태에서 전압을 가하면 플라즈마 형성이 용이해집니다.
3. 플라즈마의 형성
이온화된 기체, 즉 플라즈마는 중성 기체 원자, 이온, 전자, 광자의 혼합물을 포함합니다.
이 플라즈마는 이러한 입자 간의 역동적인 상호 작용으로 인해 거의 평형 상태에 있습니다.
플라즈마는 지속적인 전압 인가에 의해 유지됩니다.
이렇게 하면 이온화 과정이 유지되고 플라즈마가 활성 상태로 유지됩니다.
4. 표적 물질과의 상호 작용
플라즈마는 일반적으로 금속 또는 세라믹과 같은 표적 물질 근처에 위치합니다.
플라즈마 내의 고에너지 아르곤 이온은 전기장으로 인해 표적 물질을 향해 가속됩니다.
이 이온이 표적과 충돌하면 에너지를 전달합니다.
이로 인해 표적의 원자가 기체 상으로 방출되거나 "스퍼터링"됩니다.
이렇게 방출된 입자는 이동하여 기판에 침착되어 박막을 형성합니다.
5. 플라즈마 제어 및 향상
스퍼터링의 품질과 속도는 가스 압력, 전압, 기판의 위치와 같은 파라미터를 조정하여 제어할 수 있습니다.
글로우 방전 및 이차 전자의 사용과 같은 기술은 플라즈마의 이온화를 향상시킬 수 있습니다.
이는 더 효율적인 스퍼터링 속도로 이어집니다.
요약하면, 스퍼터링의 플라즈마는 진공 챔버에서 고전압을 사용하여 아르곤과 같은 가스를 이온화하여 형성됩니다.
이렇게 하면 대상 물질과 상호 작용하는 플라즈마가 생성되어 입자를 배출하고 기판에 증착합니다.
이 공정은 다양한 산업 분야에서 박막 증착의 기본이 됩니다.
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