박막형성법의 종류 #4. 스퍼터링(Sputtering)법

 

   플라즈마를 설명할 때, 음극전압강하로 인해 양이온은 전기장의 힘을 받아 음극으로 가속되는 현상이 나타난다고 이야기를 했었다. 이때 가속된 양이온은 결국엔 음극과 충돌하게 되고, 충돌에너지가 충분히 큰 경우에는 음극을 구성하고 있는 물질의 표면에서 원자를 떼어낼 수 있게 된다. 이것을 공업적으로 응용한 것이 스퍼터링 이다. 

 

 

 

 

 

 

 

스퍼터링 현상

(이 그림 그리면서 copy & paste를 몇번을 했을까..? ;;)

 

 

그림. 스퍼터된 원자들의 기판 증착. 튕겨나온 입자들은 기판까지 날아가 붙는다.

 

 

   위 그림에서 보는 것처럼 이온이 매우 높은 에너지를 가지고 음극물질에 충돌하게 되면 충돌 주변의 원자들에게 에너지가 전달되고, 이때 전달되는 에너지가 원자들 간의 결합력보다 크다면 원자들 중 일부는 결합을 끊고 외부로 튕겨 나가게 된다. 이 현상 자체를 스퍼터링 현상이라 부르며, 튕겨나간 원자들이 음극 반대편에 위치한 기판까지 날아가 붙으면서 증착이 이루어지게 되는 것이 스퍼터링법이다. 흔한 예로 드는것이, 길가다가 물이 고인 곳에 돌맹이를 던지면 돌맹이에 의해 물이 사방으로 튀고, 그 튀어오른 물방울이 주변의 도로나 벽에 묻게 되는데, 이 현상과 똑같다. 이때 돌맹이가 이온이고 물 웅덩이는 음극물질이며, 튀어오른 물방울은 스퍼터링된 원자, 그리고 물방울이 묻는 벽은 기판이라 보면 된다. 

 

스퍼터링법이 진공증착 및 이온플레이팅과 다른 가장 큰 차이점은 증착시킬 소스 물질에 운동량을 직접 전달한다는 점이다. 다른 증착법도 마찬가지지만 스퍼터링법 하나만 가지고 자세히 이야기 하면 책 몇권 분량은 우습게 나온다. 물론 여기서는 그림과 함께 간략히 설명하다 보니 그정도는 아니겠지만 앞으로 스퍼터링법에 대해서 가능한 자세히 다뤄보도록 하겠다.

...by 개날연..