플라즈마와 박막 실험을 처음 시작하는 학생들의 상당수는 동일한 부분에서 의문을 갖거나 해결하는 데 곤란을 겪는다. 그러나 그 의문의 현상이 왜 나타나는지, 이론적으로 어떻게 되는지 친절하게 설명된 자료는 생각 외로 찾기 어렵다. 또한 자료마다 관심을 갖고 다루는 부분들이 달라서 원하는 정보를 찾는 데 많은 시간을 쓰면서도 제대로 궁금증을 해소하지 못하고, 때로는 용어를 몰라 무엇을 검색해야 하는지조차 모르는 경우도 많다. 이 책은 학생들의 그러한 공통적인 문제를 해결하기 위해 많은 실험과 오랜 강의 경험을 바탕으로 재료공학도의 관점에서 쓰였다. 학생들이 가장 많은 질문을 해 오던 부분을 최대한 자세히 설명하고, 실험하면서 적어도 한 번쯤은 생각하고 겪어 볼 만한 현실적인 내용들로 채워져 있다. 그래서 책을 처음부터 순서대로 읽다 보면 원하고 필요한 것이 차례로 언급되어 있을 것이며, 다양하고 풍부한 정보들은 학생 스스로 문제를 파악하고 해결법을 찾을 수 있도록 도와줄 것이다.

이 책의 시작부터 지금까지 언급했던 모든 이야기는 서로 별개의 내용들이 아니다. 진공의 기본적인 내용, 펌프, 플라즈마, 스퍼터링, 박막조직, 특성 등 모든 것들은 서로 거미줄처럼 연결되어 있다. 대학에서 배우는 다양한 과목들도 그렇다. 금속, 세라믹, 기계, 물리, 화학, 전기, 전자, 열역학을 비롯한 많은 전공과목들은 서로 별개의 과목을 배우는 것 같지만 결과적으로 따져 보면 모든 내용들이 밀접하게 연결되어 있다. 대학 4년간, 필요한 것은 다 배우게 된다. 그런데 문제는 그것들을 서로 연결시키질 못한다는 것이며, 서로 연관이 있다는 생각 자체를 못 하는 경우도 매우 흔하다. 그렇게 되면 아무리 내용을 알고 있다고 해도 그저 단편적인 지식으로 끝나 버리게 되고 필요한 곳에 바로 꺼내서 응용하기가 어려워진다.

A라는 문제의 답은 A의 책에만 있는 것은 아니다. 단지 하나의 해답만을 찾는 것이 아니라 그것과 관련 있는 것들을 얼마나 빨리 연관 지어 찾아낼 수 있느냐 하는 것. 이미 알고 있는 지식과 정보들을 연결시켜 하나로 묶는 것. 이것은 하나의 현상을 다각도로 바라볼 수 있게 하고, 다양한 접근법을 가질 수 있게 한다. 또한 생각을 자유롭게 하고, 판단을 정확하게 하는 동시에 응용을 풍부하게 하여 여러분들의 능력을 최대로 증폭시켜 줄 것이다.

1. 진공과 플라즈마

1.1. 우리 주변의 진공

1.2. 플라즈마, 누구나 한 번은 들어 본 이름

1.3. 인간이 만든 진공의 역사

1.4. 진공의 물리적 표현

1.5. 진공 속의 모습

1.6. 진공이 가진 힘

1.7. 양자역학적 진공

1.8. 자연계의 플라즈마

1.9. 형광등의 작동 원리로 보는 플라즈마

2. 기체의 특성과 운동

2.1. 평균자유행로(Mean Free Path)

2.2. 진공을 만든다는 것

2.3. 이상기체 방정식

2.4. 기체의 운동과 압력

2.5. 기체의 운동에너지와 속도

2.6. 기체분자들 간의 충돌

2.6.1. 탄성충돌 에너지(Elastic Collision Energy)

2.6.2. 비탄성충돌 에너지(Inelastic Collision Energy)

2.7. 진공을 만들어 주는 장치들

2.7.1. 로터리 펌프(Rotary Pump)

2.7.2. 루츠 펌프(Roots Pump)

2.7.3. 오일 확산 펌프(Oil Diffusion Pump)

2.7.4. 터보 분자 펌프(Turbo Molecular Pump)

2.7.5. 스퍼터 이온 펌프(Sputter Ion Pump)

2.7.6. 크라이오 펌프(Cryo Pump)

3. 플라즈마와 DC 글로우 방전

3.1. 플라즈마 내의 기체의 충돌

3.1.1. 플라즈마 내의 탄성충돌

3.1.2. 플라즈마 내의 비탄성충돌

3.2. DC 글로우 방전(DC Glow Discharge)의 과정

3.3. 플라즈마에서 전자의 속도와 에너지

3.4. 타운젠트 방전작용

3.4.1. α-작용(α-Process)

3.4.2. β-작용(β-Process)

3.4.3. γ-작용(γ-Process)과 2차전자 방출계수

3.5. 파센법칙(Paschen’s Law)

3.6. 디바이 차폐와 디바이 길이

3.7. 플라즈마 진동(Plasma Oscillation)

3.8. 플로팅 전위와 양극성 확산

3.8.1. 플로팅 전위(Floating Potential)

3.8.2. 양극성 확산(Ambipolar Diffusion)

3.9. 음극쉬스(DC Sheath, Cathode Sheath)

3.10. 전쉬스와 양극쉬스

3.10.1. 전쉬스(Presheath)

3.10.2. 양극쉬스(Anode Sheath)

3.11. 글로우 방전(Glow Discharge)의 여러 영역들

4. 박막 형성법과 스퍼터링

4.1. 코팅, 박막, 도금

4.2. 박막 형성법

4.2.1. 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)

4.2.2. 진공증착(Thermal Evaporation)

4.2.3. 진공증착(Evaporation)과 열역학

4.2.4. 이온플레이팅(Ion Plating)

4.2.5. 스퍼터링(Sputtering)

4.3. 스퍼터링법(Sputtering Method)

4.3.1. 스퍼터링 장치의 구성

4.3.2. 스퍼터링 시 음극에서 일어나는 일

4.4. RF 글로우 방전(RF Glow Discharge)

4.4.1. 음극이 부도체일 때 DC 스퍼터링

4.4.2. 부도체 타겟의 RF 스퍼터링

4.5. RF 스퍼터링(RF Sputtering)

4.5.1. 셀프바이어스(Self Bias) 효과(1)

4.5.2. 셀프바이어스(Self Bias) 효과(2)

4.5.3. 셀프바이어스(Self Bias) 효과(3)

4.6. RF 쉬스(RF Sheath)

4.7. 반응성 스퍼터링(Reactive Sputtering)

4.8. 마그네트론 스퍼터링(Magnetron Sputtering)

4.8.1. 로렌츠의 힘(Lorentz Force)

4.8.2. 전기장 내에서 전하의 운동

4.8.3. 자기장 내에서 전하의 운동

4.8.4. 전자기장 내에서 전하의 운동

4.8.5. E×B 드리프트(E×B Drift)

4.8.6. 마그네트론 스퍼터링에서 전자의 운동

4.8.7. 마그네트론 스퍼터링의 영향

4.9. 바이어스 스퍼터링(Bias Sputtering)

5. 스퍼터링 시스템

5.1. 스퍼터 건과 타겟(Sputter Gun and Target) #1

5.2. 스퍼터 건과 타겟(Sputter Gun and Target) #2

5.3. 타겟(Target)의 응용

5.4. 질량유량계(MFC, Mass Flow Controller)

5.5. 진공게이지(Vacuum Gauge or Pressure Gauge)

5.5.1. 가이슬러관(Geissler Tube)

5.5.2. 피라니 게이지(Pirani Gauge)

5.5.3. 이온화 게이지(Ionization Gauge)

5.6. 다양한 변형 스퍼터링 장치

5.6.1. 2극 스퍼터링 장치

5.6.2. 이온빔 스퍼터링 장치

5.6.3. ICP(Inductively Coupled Plasma)

5.7. 기판(Substrate)의 선택

5.8. 기판(Substrate)의 세척

5.9. 시편장착, 스퍼터 작동 및 세팅

5.10. 플라즈마 발생과 안정화

5.11. 스퍼터링과 박막증착

5.12. 스퍼터링률(Sputtering Yield)

5.12.1. 가속전압의 영향

5.12.2. 재료의 영향

5.12.3. 결정방향의 영향

5.12.4. 이온 입사각도의 영향

5.13. 스퍼터링된 원자의 상태 및 성질

5.14. 방전불량과 쉴드(Shield)

5.15. 기체누설(Leak) #1

5.16. 기체누설(Leak) #2

6. 박막의 성장과 미세구조

6.1. 핵의 성장과 연속된 박막의 형성 #1

6.2. 핵의 성장과 연속된 박막의 형성 #2

6.3. 핵생성 자유에너지에 관한 식

6.4. 박막두께의 결정

6.5. 박막의 성장과 미세조직

6.6. Structure Zone Model

6.7. 박막의 두께분포

6.8. 스퍼터링 공정변수 #1. 인가전력

6.9. 스퍼터링 공정변수 #2. 기판온도

6.10. 스퍼터링 공정변수 #3. 작업압력

6.11. 스퍼터링 공정변수 #4. 증착시간

6.12. 스퍼터링 공정변수 #5. 반응성스퍼터링 분압(1)

6.13. 스퍼터링 공정변수 #6. 반응성스퍼터링 분압(2)

6.14. 스퍼터링 공정변수 #7. 반응성스퍼터링: 컬러박막

6.15. 박막의 우선성장방향 #1

6.16. 박막의 우선성장방향 #2

7. 박막의 특성과 측정

7.1. 표면이란?

7.2. 표면에너지 #1

7.3. 표면에너지 #2

7.4. 박막의 밀착력

7.5. 밀착력에 영향을 주는 것들

7.6. 박막의 응력

7.6.1. 잔류응력

7.6.2. 열응력

7.7. 박막 표면의 불순물

7.8. 타겟 표면의 불순물

7.8.1. 방전불량 - 아크(Arc)

7.8.2. 타겟 표면에서의 아크

7.8.3. 노쥴(Nodule)

7.9. ITO의 전기전도 특성