sputtering(스퍼터링)

소개글

스퍼터링(Sputtering)

목차

스퍼터링(Sputtering)

1) 스퍼터링(sputtering)의 정의

2) 스퍼터링(Sputtering) 과정

3) 스퍼터링(Sputtering) 가스 / 조절 조건

4) Sputtering의 특징

5) Sputtering 종류

본문내용

스퍼터링(Sputtering)

1) 스퍼터링(sputtering)의 정의


Figure 1. Computer simulation of a portion of collision sequence initiated by a single ion-bombardment event in a solid lattice
스퍼터링이란 Glow dicharge를 이용하여 이온을 형성하고 금속판에 아르곤 등의 불활성 원소를 부딪쳐서 금속 분자를 쫓아낸 후 substrate 표면에 막을 부착하는 기술이라 할 수 있다. 진공이 유지된 Chamber내에서 스퍼터링 기체로 불활성 물질인 아르곤(Ar)가스를 흘려주면서 Target에 직류 전원을 인가하면(㎠당 1W정도), 증착하고자 하는 기판과 Target 사이에 Plasma가 발생한다. 이러한 Plasma내에는 고출력 직류전류계에 의해 Ar가스 기체가 양이온으로 이온화 된다. Ar양이온은 직류 전류계에 의해서 음극으로 가속되어 Target표면에 충돌하게 된다. 이렇게 충돌시킨 target 물질은 원자가 완전 탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다. 이처럼 ion이 물질의 원자간 결합에너지 보다 큰 운동에너지로 충돌할 경우 이 ion 충격에 의해 물질의 격자 간 원자가 다른 위치로 밀리게 되는데 이때 원자의 표면 탈출이 발생하게 된다. 이러한 현상을 물리학에서는 “sputtering”이라고 말한다.
이 현상이 1842년 Grove에 의해서 발견된 후 박막 제작에의 이용은 1870년대부터 행해져 왔는데, 공업기술로써 넓게 이용되게 된 것은 1930년 이후이다. 19세기말에서 20세기초에 평균자유행로, 전자, X선, 이온화 등의 현대 물리학 기초 이론이 발견되고 1928년 Langmuir에 의해 플라즈마(plasma)의 기초가 발표되면서 Sputtering을 일으키는 기체 방전에 대한 조건들을 이해할 수 있게 되었고, 진공 펌프를 포함한 진공 기술의 발전으로 인해 Sputtering은 널리 이용되기 시작하였다.

※ Glow discharge
기체의 압력이 100～103 Pa 정도의 진공내의 두 개의 전극간에 고전압을 걸어주었을 때, 양전극에 생기는 방전현상이다. glow discharge 중의 기체입자의 이온은 10-5～10-3정도의 분율로 존재한다. 또한 전자와 기체분자와의 비탄성 충돌에 의해 여기상태에 있는 중성 원자도 존재한다. 전자의 질량은 이온의 질량보다 훨씬 작기 때문에, 플라즈마 중에서의 전자의 이동도는 이온의 이동도보다 크다. 따라서, 플라즈마에 밖에서 자장이 가해지면 전자만이 가속되고 이온은 그 만큼 가속되지 않는다.

참고 자료

1. 김진섭,최시영, 박막공학의 기초, 1판, 일진사, 2001년
2. 이호영, 박막 형성의 원리 Ⅲ : 스퍼터링(Principles of Thin Film For mation Ⅲ : Sputtering), Packaging Research Center/School of Mechanical Engineering,
Georgia Institute of Technology, U.S.A.
http://en.wikipedia.org/wiki/Sputtering
pscal.skku.ac.kr/~jongjoo/ppt/20050108sp.ppt
mparc.inha.ac.kr/seminar/20020601_yhc.PDF
psel.snu.ac.kr/psel/files/lecture/sputter.hwp
web.skku.edu/~std/newpages/Sputter.htm
http://marriott.tistory.com/107
http://marriott.tistory.com/77