음극 스퍼터링은 고체 타겟에 고에너지 이온을 쏘는 박막 증착에 사용되는 공정입니다. 이 공정은 진공 조건에서 희박한 대기 내에서 두 전극 사이에 글로우 방전을 생성하여 이루어집니다. 두 전극은 타겟(음극)과 기판(양극)입니다.
음극 스퍼터링에서는 전극 사이에 방전을 생성하기 위해 직류 전계가 적용됩니다. 불활성 가스(일반적으로 아르곤)를 도입하면 가스의 이온화를 통해 플라즈마가 형성됩니다. 그런 다음 양전하를 띤 아르곤 이온이 음전하를 띤 타겟(음극)을 향해 가속되어 음극 재료가 스퍼터링됩니다.
원자 또는 분자 형태의 스퍼터링된 물질은 기판 위에 증착되어 박막 또는 코팅을 형성합니다. 증착된 재료의 두께는 일반적으로 0.00005~0.01mm 범위입니다. 대상 증착으로 사용되는 일반적인 재료로는 크롬, 티타늄, 알루미늄, 구리, 몰리브덴, 텅스텐, 금, 은 등이 있습니다.
스퍼터링은 표면의 물리적 특성을 변경하는 에칭 공정입니다. 전기 전도성을 위한 기판 코팅, 열 손상 감소, 이차 전자 방출 향상, 주사 전자 현미경용 박막 제공 등 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.
스퍼터링 기술은 제어된 가스(일반적으로 아르곤)를 진공 챔버에 도입하는 것을 포함합니다. 음극 또는 타겟에 전기적으로 에너지를 공급하여 자립형 플라즈마를 생성합니다. 플라즈마 내의 가스 원자는 전자를 잃음으로써 양전하를 띤 이온이 된 다음 타겟을 향해 가속됩니다. 이 충격은 타겟 물질에서 원자 또는 분자를 전위시켜 증기 흐름을 생성합니다. 이렇게 스퍼터링된 물질은 챔버를 통과하여 기판에 필름 또는 코팅으로 증착됩니다.
스퍼터링 시스템에서 음극은 기체 방전의 타겟이고 기판은 양극 역할을 합니다. 에너지가 있는 이온(일반적으로 아르곤 이온)이 타겟에 충돌하여 타겟 원자가 방출됩니다. 그런 다음 이 원자들이 기판에 충돌하여 코팅을 형성합니다.
DC 스퍼터링은 DC 기체 방전을 활용하는 특정 유형의 음극 스퍼터링입니다. 타겟은 증착 소스 역할을 하고, 기판과 진공 챔버 벽은 양극 역할을 할 수 있으며, 전원 공급 장치는 고전압 DC 소스입니다.
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