여러 주제를 질문하셨습니다.

1. 플라즈마 생성 : 대부분의 플라즈마는 용기 내에서 만들어 집니다. 용기 내에 자유롭게 존재하는 전자, 배경 전자 (background electron)이 존재하는데, 이는 금속면에 빛을 쏘이면 나오는 광전자, 우주로 부터 들어오는 우주선(cosmic ray)가 전리해서 만드는 전자 등으로 배경 전자가 만들어져서, 용기 내에 작은 양이 존재하게 됩니다. 이들은 플라즈마 생성에 필요한 씨앗 역할을 하는데, 전기장이 인가되게 되면 (즉, 반응기의 전극에 전력을 공급하게 되면) 전자가 에너지를 얻고, 주입된 가스 들과의 충돌을 일으키며, 이때 추가적인 전자(가스 원자의 전자)와 이온(가스 원자의 핵)이 만들어 지고,  전자들의 이온화 반응이 연쇄적으로 일어나게 되면 플라즈마가 발생하게 됩니다. 특히 이온화 양이 충분히 많아져서,즉  생성량과 손실량-벽으로나 재결합으로 손실이 균형을 갖게 되는 상태가 되면 이를 플라즈마가 안정적으로 만들어 졌다고 할 수 있습니다. 관련 사항에 대해서는 본 란에서 여러번 소개하였으니 검토해 보시기 바랍니다.

2. 스퍼터: 우리가 플라즈마를 재료 표면 개질 등에 활용하는 경우, 혹은 스퍼터 등에 쓰는 경우에는 플라즈마 내의 이온을 활용하는 경우가 많습니다. 특히 스퍼터의 역할은 플라즈마 내의 이온이 지배하게 되는데, 그 이유는 이온이 전자에 비해 대단히 질량이 크므로 가속된 이온이 표면과 충돌시켜 타겟 물질을 떼어 내기 (스퍼터)  쉽기 때문입니다. 하지만 이온은 플라즈마 내에서 온 것으로 플라즈마 상태가 만들어져야 하는데, 플라즈마 상태를 만드는데 있어서는 위의 설명과 같이 에너지를 가진 전자가 중요한 역할을 합니다. 이 또한 전자의 질량이 작아 같은 전하를 갖더라도 이온 보다 전자가 가속이 쉬워 에너지를 전달하기 좋은 입자이기 때문입니다. 

플라즈마가 잘 만들어져서 많은 수의 이온이 만들어졌다 하더라도 스퍼터의 효율은 이온의 양과 함께 에너지가 중요한 역할을 하게 됩니다. 이온에 에너지를 주는 방법은 이온이 타겟과 충돌할때 에너지를 높여야 효율적일 것이므로 타겟 근방의 전기장의 크기를 키워주는 것이 효율적일 것입니다. 플라즈마와 타겟이 만나는 경계에서는 쉬스라는 전위차가 있는 공간이 형성됩니다. (쉬스는 전자와 이온의 유동도 차이에 의해서 생기는데 여러번 본 란에서 설명을 했으니 참고하기 바랍니다. 쉬스 공간에서의 전위차, 즉 전극 면의 전압과 플라즈마 내의 전압의 차를 의미하는데, 플라즈마 전압은 플라즈마의 온도에 따라서 자발적으로 형성되는 전위값 입니다. 하지만 전극면의 전압은 전극의 특성에 따라서, 혹은 전극의 인가하는 전압에 따라서 달라지게 됩니다. 즉, 타겟의 종류가 부도체인가 도체인가에 따라서 타겟 전압을 인가하는 방법이 다르게 됩니다. 일반적으로 도체 타겟에는 DC 전압을 인가해서 타겟 전압을 조절하는데, 실제 플라즈마의 이온이 얻은 에너지는 쉬스 전압, 즉 플라즈마 전압과 타게 전압의 전위차 값에 따라 이온이 가속되다는 (에너지를 얻는다는) 점을 이용하고 있는 것입니다. 반면, 부도체 타겟에는 대부분 RF 바이어스를 인가하게 되는데, 이는 쉬스 형성의 플라즈마 특성을 이용하는 것으로 전자에 의한 타겟 표면의 전하가 쌓여 음전위를 갖게 되는 현상 (self bias)을 이용해서 타겟 전위를 조절합니다.

 따라서 스퍼터의 타겟 bias를 DC 혹은 RF를 쓰는 것은 원리적으로는 쉬스 전압을 조절하기 위함으로 이온의 에너지를 제어하려는 목적이며, 입사되는 이온의 양은 생성되는 플라즈마 밀도에 비례하게 되므로, 이온의 밀도를 높이기 위한 방법과 이온의 에너지를 높이기 위한 방법은 기능적으로 차이를 갖게 되니, 구분해서 이해하는 것이 좋습니다.

몇가지 주요 용어들이 제시되어 있으니 이해가 필요하면 이전 설명을 참고하시는 것이 도움이 되겠습니다.