DC 스퍼터링은 기판에 박막을 증착하는 데 사용되는 물리적 기상 증착(PVD) 기술입니다. 직류(DC) 전압을 사용하여 저압 가스 환경(일반적으로 아르곤)에서 플라즈마를 생성합니다. 이 공정은 대상 물질에 아르곤 이온을 쏘아 대상 물질의 원자가 방출된 후 기판에 증착되어 박막을 형성하는 과정을 포함합니다.
DC 스퍼터링의 메커니즘:
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진공 만들기:
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공정은 스퍼터링 챔버 내에 진공을 생성하는 것으로 시작됩니다. 이 단계는 여러 가지 이유로 중요한데, 입자의 평균 자유 경로를 증가시켜 청결을 보장하고 공정 제어를 향상시킵니다. 진공 상태에서는 입자가 충돌하지 않고 더 먼 거리를 이동할 수 있으므로 스퍼터링된 원자가 간섭 없이 기판에 도달하여 보다 균일하고 매끄러운 증착이 가능합니다.플라즈마 형성 및 이온 폭격:
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진공이 설정되면 챔버는 불활성 가스(일반적으로 아르곤)로 채워집니다. 타겟(음극)과 기판(양극) 사이에 직류 전압이 가해져 플라즈마 방전이 발생합니다. 이 플라즈마에서 아르곤 원자는 아르곤 이온으로 이온화됩니다. 이 이온은 전기장에 의해 음전하를 띤 타겟을 향해 가속되어 운동 에너지를 얻습니다.
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타겟 물질의 스퍼터링:
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에너지가 있는 아르곤 이온이 표적 물질과 충돌하여 표적 물질의 원자가 방출됩니다. 스퍼터링으로 알려진 이 공정은 고에너지 이온에서 표적 원자로의 운동량 전달에 의존합니다. 방출된 표적 원자는 증기 상태이며 이를 스퍼터링된 원자라고 합니다.기판 위에 증착:
스퍼터링된 원자는 플라즈마를 통과하여 다른 전위로 유지되는 기판 위에 증착됩니다. 이 증착 과정을 통해 기판 표면에 얇은 필름이 형성됩니다. 전압, 가스 압력, 타겟과 기판 사이의 거리 등의 파라미터를 조정하여 두께와 균일성 등 필름의 특성을 제어할 수 있습니다.
제어 및 애플리케이션:
