스퍼터링은 박막을 만드는 데 사용되는 방법입니다.
이는 물리적 기상 증착(PVD)의 한 유형입니다.
다른 기상 증착 방법과 달리 재료가 녹지 않습니다.
대신, 소스 재료(타겟)의 원자는 일반적으로 기체 이온인 타격 입자의 운동량 전달에 의해 방출됩니다.
스퍼터링 메커니즘: 작동 원리
스퍼터링은 제어된 가스(일반적으로 화학적으로 불활성인 아르곤)를 진공 챔버에 도입하는 방식으로 이루어집니다.
이 과정은 음극에 전기적으로 에너지를 공급하여 자립형 플라즈마를 형성하는 것으로 시작됩니다.
그런 다음 스퍼터링 타겟으로 알려진 음극의 노출된 표면이 플라즈마에서 고에너지 이온으로 충격을 받습니다.
이 이온은 타겟 표면의 원자에 운동량을 전달하여 원자가 방출되도록 합니다.
스퍼터링의 장점: 스퍼터링이 인기 있는 이유
스퍼터링의 한 가지 장점은 스퍼터링으로 방출된 원자가 증발된 물질에 비해 운동 에너지가 훨씬 높다는 것입니다.
따라서 기판에 더 잘 접착됩니다.
또한 이 방법은 융점이 매우 높은 재료도 처리할 수 있어 다양한 재료를 증착하는 데 다용도로 사용할 수 있습니다.
스퍼터링은 박막 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 상향식 또는 하향식 접근 방식을 포함한 다양한 구성으로 수행될 수 있습니다.
스퍼터링의 공정 순서: 단계별
- 증착 재료는 일반적으로 부분 진공 상태인 저압의 스퍼터 챔버에 배치됩니다.
- 플라즈마가 생성되고 기체 이온이 타겟을 향해 가속됩니다.
- 이온은 타겟과 충돌하여 표면에서 원자를 방출합니다.
- 이렇게 방출된 원자는 챔버를 통과하여 기판에 응축되어 박막을 형성합니다.
- 필름의 두께는 스퍼터링 공정의 지속 시간에 따라 달라지며 코팅 입자의 에너지 수준과 관련된 재료의 질량과 같은 파라미터를 조정하여 제어할 수 있습니다.
스퍼터링 환경의 유형: 다양한 조건
스퍼터 증착은 다양한 환경에서 수행할 수 있습니다:
- 진공 또는 저압 가스(5mTorr 미만)에서 스퍼터링된 입자가 기판에 도달하기 전에 기체상 충돌을 겪지 않습니다.
- 더 높은 가스 압력(5~15mTorr)에서는 에너지 입자가 기판에 도달하기 전에 기체 상 충돌에 의해 "열화"되어 스퍼터링된 재료의 에너지 분포와 증착 속도에 영향을 미칠 수 있습니다.
PVD 스퍼터링의 응용 분야: 사용 분야
물리적 기상 증착(PVD) 스퍼터링은 다양한 재료의 박막을 기판 위에 증착하는 데 널리 사용됩니다.
이 기술은 박막의 정밀한 증착이 필수적인 전자 장치, 광학 코팅 및 다양한 산업 응용 분야의 제조에 매우 중요합니다.
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