PVD 코팅: 열 증발 및 스퍼터링

PVD(물리적 기상 증착) 코팅은 박막 및 표면 코팅을 생성하는 데 널리 사용되는 기술입니다. 일반적인 방법 중 열 증착과 스퍼터링은 두 가지 중요한 PVD 공정입니다. 각 공정에 대한 세부 내용은 다음과 같습니다.

1. 열 증발

• 원칙:재료를 진공 챔버에서 가열하여 증발 또는 승화시킵니다. 증발된 재료는 기판 위에 응축되어 박막을 형성합니다.
• 프로세스:
• 원료 물질(금속, 세라믹 등)을 가열하는데, 이때 일반적으로 저항 가열, 전자 빔 또는 레이저를 사용합니다.
• 물질이 증발점에 도달하면 원자나 분자가 원료를 떠나 진공을 거쳐 기판으로 이동합니다.
• 증발된 원자들은 기판 표면에 응축되어 얇은 층을 형성합니다.
• 응용 프로그램:
• 일반적으로 금속, 반도체, 절연체를 증착하는 데 사용됩니다.
• 응용 분야로는 광학 코팅, 장식 마감, 마이크로 전자공학 등이 있습니다.
• 장점:
• 높은 증착률.
• 특정 재료에 대해서는 간단하고 비용 효율적입니다.
• 고순도 필름을 생산할 수 있습니다.
• 단점:
• 녹는점이 낮거나 증기압이 높은 물질에 한함.
• 복잡한 표면에서의 단계적 적용이 부족합니다.
• 합금의 필름 구성에 대한 통제력이 낮음.

2. 스퍼터링

• 원리: 플라즈마에서 나온 이온이 표적 물질을 향해 가속되면서, 표적에서 원자가 튀어나와(스퍼터링) 기판 위에 증착됩니다.
• 프로세스:
• 목표 물질(금속, 합금 등)을 챔버에 넣고 가스(일반적으로 아르곤)를 주입합니다.
• 고전압을 가해 플라즈마를 생성하고, 이를 통해 가스가 이온화됩니다.
• 플라스마에서 나온 양전하 이온은 음전하를 띤 표적을 향해 가속되면서 표면에서 원자를 물리적으로 떼어냅니다.
• 그런 다음 이러한 원자들은 기질 위에 증착되어 얇은 필름을 형성합니다.
• 응용 프로그램:
• 반도체 제조, 유리 코팅, 내마모성 코팅 생성에 널리 사용됩니다.
• 합금, 세라믹 또는 복잡한 박막을 만드는 데 이상적입니다.
• 장점:
• 금속, 합금, 산화물 등 광범위한 재료를 증착할 수 있습니다.
• 복잡한 모양에서도 필름 균일성과 단계적 적용성이 뛰어납니다.
• 필름 두께와 구성에 대한 정확한 제어.
• 단점:
• 열 증발에 비해 증착 속도가 느립니다.
• 장비가 복잡하고 에너지가 많이 필요하기 때문에 비용이 더 많이 듭니다.

주요 차이점:

• 증언 출처:
• 열 증발은 열을 이용해 물질을 증발시키는 반면, 스퍼터링은 이온 충격을 이용해 물리적으로 원자를 떼어냅니다.
• 필요한 에너지:
• 열 증발은 플라즈마 생성보다는 가열에 의존하기 때문에 일반적으로 스퍼터링보다 에너지가 덜 필요합니다.
• 재료:
• 스퍼터링은 녹는점이 높아 증발하기 어려운 물질을 포함하여 더 광범위한 물질을 증착하는 데 사용할 수 있습니다.
• 필름 품질:
• 스퍼터링은 일반적으로 필름의 두께, 균일성, 구성을 더 잘 제어할 수 있습니다.