스퍼터링에서 가스는 주로 기판에 박막을 쉽게 증착하는 데 사용됩니다. 가스의 선택은 원하는 재료 특성과 대상 물질의 유형에 따라 달라집니다. 아르곤, 네온, 크립톤, 크세논과 같은 불활성 가스는 비반응성 특성으로 인해 일반적으로 사용되는 반면 산소, 질소, 이산화탄소, 아세틸렌, 메탄과 같은 반응성 가스는 산화물, 질화물, 탄화물과 같은 특정 화합물을 증착하는 데 사용됩니다.
불활성 가스:
- 아르곤(Ar): 아르곤은 높은 스퍼터링 속도, 불활성 특성, 저렴한 가격, 고순도 가용성으로 인해 스퍼터링에 가장 일반적으로 사용되는 가스입니다. 다양한 응용 분야와 재료에 적합합니다.
- 네온(Ne): 네온은 원자량이 이러한 원소와 거의 일치하여 효율적인 운동량 전달을 보장하기 때문에 가벼운 원소를 스퍼터링하는 데 선호됩니다.
- 크립톤(Kr) 및 제논(Xe): 이 가스는 무거운 원소를 스퍼터링하는 데 사용됩니다. 아르곤에 비해 원자량이 높기 때문에 더 나은 운동량 전달 효율을 제공하며, 이는 더 무거운 대상 물질을 효과적으로 스퍼터링하는 데 중요합니다.
반응성 가스:
- 산소(O2): 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 규소(SiO2), 이산화 티타늄(TiO2) 등과 같은 산화막 증착에 사용됩니다. 산소는 대상 물질과 반응하여 기판에 원하는 산화물을 형성합니다.
- 질소(N2): 질화 티타늄(TiN), 질화 지르코늄(ZrN) 등과 같은 질화물 필름의 증착을 돕습니다. 질소는 대상 물질과 반응하여 질화물을 형성합니다.
- 이산화탄소(CO2): 이산화탄소가 대상 물질과 반응하여 산화물을 형성하는 산화물 코팅 증착에 사용됩니다.
- 아세틸렌(C2H2) 및 메탄(CH4): 이러한 가스는 금속-DLC(다이아몬드형 탄소), 탄화수소 및 탄화카바이드 필름의 증착에 사용됩니다. 이들은 대상 물질과 반응하여 이러한 복합 화합물을 형성합니다.
가스 조합:
많은 스퍼터링 공정에서 불활성 기체와 반응성 기체의 조합이 사용됩니다. 예를 들어, 아르곤은 스퍼터링 중에 발생하는 화학 반응을 제어하기 위해 산소 또는 질소와 함께 사용되는 경우가 많습니다. 이를 통해 증착된 필름의 구성과 특성을 정밀하게 제어할 수 있습니다.공정 제어:
스퍼터링 챔버의 가스 선택과 압력은 타겟에 영향을 미치는 입자의 에너지와 분포에 큰 영향을 미치며, 필름 증착의 속도와 품질에 영향을 미칩니다. 전문가는 이러한 매개변수를 미세 조정하여 원하는 필름 미세 구조와 특성을 얻을 수 있습니다.
