스퍼터링은 박막을 만드는 데 사용되는 방법이며 물리적 기상 증착(PVD)의 일종입니다. 다른 기상 증착 방법과 달리 재료가 녹지 않습니다. 대신, 소스 재료(타겟)의 원자는 일반적으로 기체 이온인 타격 입자의 운동량 전달에 의해 방출됩니다.
스퍼터링의 메커니즘:
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:
- 스퍼터링의 한 가지 장점은 스퍼터로 방출된 원자가 증발된 물질에 비해 운동 에너지가 훨씬 높아 기판에 더 잘 접착된다는 것입니다. 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:
- 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:
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:
