스퍼터링은 기판에 박막을 증착하는 데 사용되는 물리적 기상 증착 기술입니다. 이 공정에는 증착 챔버에 진공을 만들고, 스퍼터링 가스를 도입하고, 전압을 가해 플라즈마를 생성하고, 가스를 이온화하고, 이온을 타겟을 향해 가속하고, 마지막으로 방출된 타겟 물질을 기판에 박막으로 증착하는 몇 가지 주요 단계가 포함됩니다.
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진공 만들기: 증착 챔버는 먼저 일반적으로 약 10^-6 토르의 매우 낮은 압력으로 비워집니다. 이 단계는 챔버에서 거의 모든 분자를 제거하여 증착 공정을 위한 깨끗한 환경을 보장하기 때문에 매우 중요합니다.
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스퍼터링 가스 소개: 진공이 설정된 후 일반적으로 아르곤과 같은 불활성 가스인 스퍼터링 가스를 챔버에 도입합니다. 가스 선택은 증착할 재료에 따라 다르며 아르곤, 산소 또는 질소와 같은 가스가 포함될 수 있습니다.
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플라즈마 생성: 챔버의 두 전극 사이에 전압을 인가하여 플라즈마의 일종인 글로우 방전을 생성합니다. 이 플라즈마는 스퍼터링 공정의 필수 단계인 가스 원자를 이온화하는 데 필수적입니다.
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가스 이온화: 플라즈마 내에서 자유 전자가 스퍼터링 가스의 원자와 충돌하여 원자가 전자를 잃고 양전하를 띤 이온이 됩니다. 이 이온화 과정은 이후 이온이 표적을 향해 가속하는 데 매우 중요합니다.
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표적을 향해 이온 가속: 인가된 전압으로 인해 스퍼터링 가스의 양이온은 음극(타겟 물질)을 향해 가속됩니다. 이 이온은 높은 운동 에너지로 타겟 물질과 충돌합니다.
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토출된 재료 증착: 이온과 타겟 물질 사이의 고에너지 충돌로 인해 타겟의 원자 또는 분자가 물질 격자에서 기체 상태로 방출(스퍼터링)됩니다. 이렇게 방출된 입자는 챔버를 통과하여 기판 위에 증착되어 박막을 형성합니다. 증착은 챔버의 설정과 조건에 따라 직접 가시광선 또는 추가적인 이온화 및 전기적 힘에 의한 가속을 통해 이루어질 수 있습니다.
이 공정은 고도로 제어되며 다양한 재료를 고순도와 정밀도로 증착하는 데 사용할 수 있어 전자, 광학, 코팅 등 다양한 산업에서 가치 있는 기술입니다.
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