스퍼터링의 범위는 스퍼터링된 원자의 에너지 분포와 타겟에서 기판으로의 이동 모드를 통해 이해할 수 있습니다. 스퍼터링된 원자는 일반적으로 최대 수십 전자볼트(eV)의 에너지를 가지며, 이는 100,000K의 온도에 해당합니다. 이 높은 에너지로 인해 이러한 원자는 타겟에서 직선으로 탄도 이동하여 상당한 에너지로 기판 또는 진공 챔버에 충격을 가할 수 있습니다. 이로 인해 충격을 받은 물질이 다시 배출되는 리스퍼터링이 발생할 수 있습니다.
더 높은 가스 압력에서는 스퍼터링된 원자가 중재자 역할을 하는 가스 원자와 충돌할 수 있습니다. 이러한 충돌로 인해 원자는 에너지를 잃고 확산 운동으로 전환됩니다. 이 운동에는 랜덤 워크가 포함되며, 결국 원자는 기판이나 진공 챔버 벽에 응축하게 됩니다. 탄도 운동에서 확산 운동으로의 전환은 배경 가스 압력의 영향을 받아 스퍼터링 공정 중에 광범위한 에너지 상태에 접근할 수 있습니다.
스퍼터링 가스의 선택은 스퍼터링 공정의 범위와 효율에도 영향을 미칩니다. 아르곤과 같은 불활성 가스는 화학적 안정성으로 인해 일반적으로 사용됩니다. 가벼운 원소를 스퍼터링할 때는 네온을 사용하기도 하고, 무거운 원소의 경우 목표 질량과 더 잘 일치하고 운동량 전달을 향상시키기 위해 크립톤이나 크세논을 선택할 수 있습니다. 화합물을 스퍼터링할 때 반응성 가스를 사용하여 공정 파라미터에 따라 타겟 표면, 비행 중 또는 기판에서 화학 반응이 일어날 수 있도록 할 수 있습니다.
제어 가능한 파라미터가 많은 스퍼터 증착의 복잡성으로 인해 증착된 필름의 성장과 미세 구조를 고도로 제어할 수 있습니다. 따라서 스퍼터링은 다양한 기판 모양과 크기에 다양한 재료의 박막을 증착할 수 있는 다양하고 정밀한 방법입니다.
요약하면, 스퍼터링의 범위는 가스 압력, 스퍼터링 가스 선택 및 공정 파라미터와 같은 요인에 의해 제어되는 고에너지 탄도 충격에서 저에너지 열화 동작에 이르는 스펙트럼을 포괄합니다. 이 범위 덕분에 증착 공정을 정밀하게 제어할 수 있어 스퍼터링은 재료 과학 및 기술 분야에서 중요한 도구가 되었습니다.
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