플라즈마 내 전자의 움직임(확장판 -_ -)

......... 그런데, 대체 뭐의 확장판인거지? -_ -

 

 

 

 

  DC 스퍼터링의 경우 전자의 움직임은 직선입니다. 플라즈마 내에서 직진운동을 하다가 Ar 기체원자와 충돌하여 Ar을 이온화 시키고, 이온화된 Ar 은 음극인 타겟에 충돌하여 스퍼터링을 일으킵니다. 이때 타겟표면에서 전자가 방출되고, 이 전자들도 직진운동을 하여 Ar과 충돌을 하면서 다시 이온화를 일으키는 것을 반복합니다. 전자는 곧 접지된 챔버벽이나 기판을 통해 빠져나가고, 손실된 전자들은 음극에서부터 공급을 해줘야 합니다. 즉,  이온과 음극의 충돌로 인해 발생한 2차전자가 방전에 주 역할을 하게 됩니다. 

 

 

DC 스퍼터링에서 전자 움직임

 

 

  DC 스퍼터링에 마그네트론을 추가하면 전자의 움직임은 완전히 달라지게 됩니다. 기존의 전기장에 자기장의 힘을 같이 받아서 싸이클로이드 또는 나선운동을 하게되죠. 전자는 자기장에 포획되어 있어서 빠져나가기가 어려워집니다(모든 전자가 전기장에 포획된다는 의미가 아닙니다). 그래서 플라즈마 내에 전자밀도가 높아지게되고, 그로인해 이온화가 증가하므로 스퍼터링이 증가하고 박막 증착 효율이 향상됩니다. 

 

 

 

DC 마그네트론 스퍼터링에서 전자 움직임

 

 

  파워를 RF 로 바꾸게 되면 또 많은 차이가 있습니다. RF는 13.56MHz 라는 주파수를 가지고 음극과 양극이 교차됩니다. 전자는 (-) 이기 때문에 양극으로 빠져나가야 하는데, 타겟과 기판이 지속적으로 극이 바뀌므로 빠져나가지 못하고 전극사이에서 왕복운동을 하게됩니다. RF는 마그네트론의 경우와 비슷하게 전자가 밖으로 빠져나가지 못하게 되어 전자밀도가 증가하므로 방전효율을 증가시킬 수 있습니다. 그러나 역시 마그네트론과 마찬가지로 모든 전자가 왕복운동에 사로잡히는것이 아니며, 실제 전자의 움직임은 이온의 속도 때문에 양극성확산(ambipolar diffusion)의 영향을 받는다는것도 고려해야 합니다. RF는 전자들이 접지로 빠져나가면 음극에서 나오는 2차전자 보다는 이온화로 인해 전자가 보충되기 때문에, 방전에서 2차전자의 역할이 그리 크지 않습니다. 그리고 RF는 효율적인 장점 외에도 부도체 타겟을 쓸수 있다는 것에 주목해야 합니다.   

 

 

 

RF 스퍼터링에서 전자 움직임

 

 

   사실 위 내용은 마그네트론과 RF 스퍼터링을 설명할 당시에 혹시나 해서 그려놨던 그림인데, 제가 그때 이걸 넣지 않은것은 개인적으로 이렇게 무슨 전자제품 스펙비교처럼 한번에 놓고 비교하는것을 좋아하지도 않기 때문이기도 하고, 어차피 모든 경우에 대해 따로 자세히 설명을 했기때문에 필요치 않겠구나 해서 넣지 않았습니다. 그런데 이제 꺼낸것은 여기까지 오신 분들은 이미 앞쪽 내용을 충분히 다 아실거라 생각해서요 -_ -;; 

 

   이자리를 빌어서 한말씀 드린다면, 몇년간 강의를 하다가 느낀건데 각각 자세히 설명하기보다는 표같은걸로 간단하게  한번에 비교해주길 바라는 학생들이 생각외로 많습니다. 왜그러냐고 물으니 그게 편하고 외우기 좋다고 말들을 하는데.. 강의를 시험만을 위해 듣는건 아닙니다. 그래서 솔직하게 말해 그런건 피했으면 합니다. 자세하고 정확하게 들어야 할 강의마저 요약으로 편리하게 듣게되면 제대로된 내용파악을 하기 어려워집니다. 좀 심하게 말해서 남보고 비교해서 설명해 달라는 말은, '나는 그거 모르겠고, 알려고 노력할 생각도 없으니 네가 공부해서 답만 내게 알려달라' 라는 뜻입니다. 그게 당장 시험공부에는 필요할지 모르겠습니다만, 지식이나 공부에는 도움 안된다고 생각합니다. 본래 자신이 내용을 알고 이해했다면 그 차이나 장단점 같은 비교는 당연하고도 자연스럽게 파악이 되므로 따로 말할 필요 자체가 없습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

...by 개날연..

 

 

 

 

 

 

뭐 한게 없는데 어느새 1월이 후딱 갔습니다.

낼부터 2월이군요..;

주말에는 스키장이라도 한번 가볼까 생각중입니다. 

스키타기보다는 야간의 스키장 분위기가 왠지 좋은듯 해서요.

눈구경, 이쁜 조명, 활기찬 사람들..

그런데.. 왜 보드복이나 스키복 입은 여자들은 다 이뻐보이는걸까여? -_ -;

 

 

 

 

 

 

 

글 : 개날라리연구원
그림 : 개날라리연구원
업로드 : 개날라리연구원
발행한곳 : 개날라리연구소

 

 

 

........ - _-y~