실리콘 스퍼터링은 실리콘 원자가 대상 물질에서 방출되어 기판 위에 증착되어 박막을 형성하는 진공 기반 공정을 포함합니다.이 공정은 불순물을 제거하기 위해 챔버에 진공을 만든 다음 아르곤과 같은 불활성 가스를 도입하는 것으로 시작됩니다.가스를 이온화하기 위해 고전압이 가해져 플라즈마가 생성됩니다.양전하를 띤 이온이 실리콘 타겟에 충돌하여 실리콘 원자가 방출되어 기판 위에 증착됩니다.이 방법은 높은 정밀도와 순도를 보장하므로 반도체 제조 및 박막 코팅 분야에 이상적입니다.
핵심 포인트 설명:
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진공 생성:
- 첫 번째 단계는 반응 챔버를 비워 진공(일반적으로 약 1 Pa(0.0000145 psi))을 생성하는 것입니다.이렇게 하면 습기와 불순물이 제거되어 스퍼터링 공정을 위한 깨끗한 환경이 보장됩니다.
- 진공은 오염을 최소화하고 증착 공정을 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 필수적입니다.
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불활성 가스 도입:
- 원하는 진공에 도달한 후 아르곤과 같은 불활성 가스를 챔버에 주입합니다.이 가스는 화학적으로 불활성이며 대상 물질이나 기판과 반응하지 않기 때문에 선택됩니다.
- 불활성 가스는 플라즈마 생성에 필요한 저압 분위기를 조성합니다.
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플라즈마 생성:
- 불활성 기체 원자를 이온화하기 위해 고전압(3~5kV)을 가하여 플라즈마를 생성합니다.이 플라즈마는 양전하를 띤 이온과 자유 전자로 구성됩니다.
- 플라즈마는 표적 물질에 충격을 가하고 실리콘 원자를 방출하는 데 필요한 에너지를 제공하기 때문에 매우 중요합니다.
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표적 폭격:
- 실리콘 타겟은 음전하를 띠고 있어 플라즈마에서 양전하를 띠는 이온을 끌어당깁니다.이러한 이온이 실리콘 타겟과 충돌하면 에너지를 전달하여 실리콘 원자가 타겟 표면에서 방출됩니다.
- 이 과정을 스퍼터링이라고 하며, 균일한 증착을 보장하기 위해 고도로 제어됩니다.
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기판 증착:
- 방출된 실리콘 원자는 진공 챔버를 통해 이동하여 기판 위에 증착됩니다.기판은 일반적으로 타겟의 반대편에 배치되며 증착은 박막으로 이루어집니다.
- 기판은 150~750°C(302~1382°F) 범위의 온도로 가열하여 접착력과 필름 품질을 향상시킬 수 있습니다.
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자기장 적용(옵션):
- 일부 설정에서는 전자석을 사용하여 도구 주변에 자기장을 생성합니다.이 자기장은 플라즈마를 가두고 스퍼터링 공정의 효율을 높이는 데 도움이 됩니다.
- 자기장은 불활성 가스의 이온화를 향상시키고 증착된 필름의 균일성을 향상시킵니다.
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필름 형성:
- 증착된 실리콘 원자가 기판 위에 응축되어 박막을 형성합니다.전압, 가스 압력, 증착 시간 등의 파라미터를 조정하여 필름의 두께와 특성을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
- 이 방법을 사용하면 전자 및 광학 분야의 응용 분야에 필수적인 초고순도 실리콘 필름을 만들 수 있습니다.
이 단계를 따르면 스퍼터링 공정은 균일성과 순도가 뛰어난 고품질 실리콘 필름을 증착할 수 있어 다양한 산업 응용 분야에서 선호되는 방법입니다.
요약 표:
| 단계 | 주요 세부 정보 |
|---|---|
| 진공 생성 | 불순물을 제거하기 위해 챔버를 1Pa(0.0000145psi)로 배기합니다. |
| 불활성 가스 도입 | 플라즈마 생성을 위한 저압 대기를 만들기 위해 도입된 아르곤. |
| 플라즈마 생성 | 고전압(3~5kV)이 아르곤을 이온화하여 표적 폭격을 위한 플라즈마를 생성합니다. |
| 표적 폭격 | 양전하를 띤 이온이 표적에서 실리콘 원자를 방출합니다. |
| 증착 | 실리콘 원자가 기판 위에 증착되어 얇은 막을 형성합니다. |
| 자기장 | 선택 사양인 자기장은 플라즈마 감금과 필름 균일성을 향상시킵니다. |
| 필름 형성 | 정밀한 두께와 특성을 가진 초고순도 실리콘 필름. |
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