스퍼터 코팅은 일반적으로 압력이 10^-2 Pa에서 10 Pa에 이르는 공정입니다.
이 비교적 높은 압력은 스퍼터링 공정에서 중요한 역할을 합니다.
이는 공정 가스 분자의 평균 자유 경로, 원자가 기판에 도달하는 각도, 성장하는 필름으로의 가스 흡수 가능성 등 다양한 측면에 영향을 미칩니다.
이는 미세 구조적 결함으로 이어질 수 있습니다.
스퍼터 코팅의 압력은 무엇인가요? (5가지 핵심 요소 설명)
1. 압력 범위와 평균 자유 경로에 미치는 영향
스퍼터 코팅에서 작동 압력은 일반적으로 10^-2 Pa에서 10 Pa 사이입니다.
이 압력 범위는 약 10^-8 Torr(약 10^-10 Pa)의 압력에서 작동하는 열 또는 전자빔 증착 시스템보다 훨씬 높습니다.
스퍼터링의 이러한 높은 압력에서는 평균 자유 경로(입자가 충돌 사이에 이동하는 평균 거리)가 훨씬 짧아집니다.
예를 들어, 10^-3 Torr(약 10^-5 Pa)의 직류 마그네트론 스퍼터링(dcMS)에서 평균 자유 경로는 약 5센티미터에 불과합니다.
이는 10^-8 Torr에서 작동하는 시스템에서 100미터와 비교됩니다.
2. 아다톰 도착 각도에 미치는 영향
공정 가스의 밀도가 높고 평균 자유 경로가 짧기 때문에 스퍼터링 공정에서 아다톰은 기판에 임의의 각도로 도달하는 경향이 있습니다.
이는 일반적으로 원자가 기판에 정상 각도로 접근하는 증착 방법과는 다릅니다.
스퍼터링에서 임의의 각도는 원자가 타겟에서 기판으로 이동할 때 발생하는 수많은 충돌의 결과입니다.
3. 가스 흡수 및 미세 구조 결함
기판/필름 계면 근처에 공정 가스가 많으면 이 가스 중 일부가 성장하는 필름에 흡수될 수 있습니다.
이러한 흡수는 필름의 특성과 성능에 영향을 줄 수 있는 미세 구조적 결함을 유발할 수 있습니다.
4. 반응성 스퍼터링의 압력 관리
반응성 스퍼터링에서는 타겟 표면의 "중독"을 방지하기 위해 압력을 관리하는 것이 중요합니다.
이는 박막의 성장을 방해할 수 있습니다.
낮은 압력에서는 박막 형성이 느리고, 높은 압력에서는 반응성 가스가 타겟 표면에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
이는 박막의 성장 속도를 감소시키고 표적 중독 속도를 증가시킵니다.
5. 진공 시스템 요구 사항
스퍼터링용 진공 시스템은 깨끗한 표면을 보장하고 오염을 방지하기 위해 고진공 범위의 기본 압력(일반적으로 10^-6 mbar 이상)이 필요합니다.
스퍼터링 공정 중에 스퍼터 가스를 도입하여 압력을 mTorr 범위(10^-3~10^-2 mbar)로 조정합니다.
이는 유량 컨트롤러에 의해 제어됩니다.
이 과정에서 증착된 필름의 두께도 모니터링 및 제어됩니다.
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