이온코팅 기술

진공 증착법의 주요 특징은 증착 속도가 빠르다는 것입니다. 스퍼터링법의 주요 특징은 다양한 박막 재료와 박막층의 균일성이 우수하지만, 증착 속도가 느리다는 것입니다. 이온 코팅은 이 두 가지 공정을 결합한 방법입니다.

이온코팅 원리 및 필름 형성 조건
이온 코팅의 작동 원리는 그림에 나와 있습니다. 진공 챔버를 10-4 Pa 이하의 압력으로 펌핑한 다음 불활성 가스(예: 아르곤)로 0.1~1 Pa의 압력으로 채웁니다. 기판에 최대 5 kV의 음의 DC 전압을 인가한 후 기판과 도가니 사이에 저압 가스 글로우 방전 플라즈마 영역이 형성됩니다. 불활성 가스 이온은 전기장에 의해 가속되어 기판 표면에 충격을 가하여 작업물 표면을 세척합니다. 이 세척 공정이 완료되면 도가니에서 코팅할 재료가 기화되면서 코팅 공정이 시작됩니다. 기화된 증기 입자는 플라즈마 영역에 들어가 해리된 불활성 양이온과 전자와 충돌하고 일부 증기 입자는 해리되어 전기장의 가속으로 작업물과 코팅 표면에 충격을 가합니다. 이온 플레이팅 공정에서는 기판 위에 양이온의 증착뿐만 아니라 스퍼터링도 일어나기 때문에 증착 효과가 스퍼터링 효과보다 커야 박막을 형성할 수 있다.

기판이 항상 고에너지 이온으로 폭격되는 이온 코팅 공정은 매우 깨끗하며 스퍼터링 및 증발 코팅에 비해 많은 장점이 있습니다.

(1) 접착력이 강하여 코팅층이 쉽게 벗겨지지 않습니다.
(a)이온 코팅 공정은 글로우 방전에 의해 생성된 많은 수의 고에너지 입자를 이용하여 기판 표면에 음극 스퍼터링 효과를 발생시켜 기판 표면에 흡착된 가스 및 오일을 스퍼터링 및 세정하여 기판 표면을 정화하는 공정으로, 전체 코팅 공정이 완료됩니다.
(b) 코팅 초기 단계에서는 스퍼터링과 증착이 공존하여 필름 기재 계면 또는 필름 소재와 기재의 혼합물인 "유사 확산층"이라 불리는 성분의 전이층을 형성할 수 있으며, 이는 필름의 접착 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
(2) 우수한 랩어라운드 특성. 코팅 물질 원자가 고압 하에서 이온화되어 기판에 도달하는 과정에서 기체 분자와 여러 번 충돌하여 코팅 물질 이온이 기판 주변으로 분산될 수 있기 때문입니다. 또한, 이온화된 코팅 물질 원자는 전기장의 작용으로 기판 표면에 증착되어 기판 전체에 박막이 증착되지만, 증착법에서는 이러한 효과를 얻을 수 없습니다.
(3) 코팅의 고품질은 양이온이 증착된 필름에 지속적으로 충격을 가해 응축수가 스퍼터링되어 코팅층의 밀도가 향상되기 때문입니다.
(4) 다양한 코팅재료와 기질을 금속 또는 비금속재료에 코팅할 수 있습니다.
(5) 화학기상증착(CVD)에 비해 기판온도는 일반적으로 500℃ 이하로 낮지만 접착강도는 화학기상증착 필름과 완전히 동등하다.
(6) 증착 속도가 빠르고, 필름 형성이 빠르며, 필름 코팅 두께는 수십 나노미터에서 마이크론까지 가능합니다.

이온 코팅의 단점은 다음과 같습니다. 필름 두께를 정밀하게 제어할 수 없고, 미세 코팅이 필요할 경우 결함 농도가 높으며, 코팅 과정에서 가스가 표면으로 유입되어 표면 특성이 변할 수 있습니다. 경우에 따라 1nm 미만의 공동과 핵이 형성될 수도 있습니다.

증착 속도 측면에서 이온 코팅은 증착법과 유사합니다. 박막 품질 측면에서 이온 코팅으로 제조된 박막은 스퍼터링으로 제조된 박막과 유사하거나 더 우수합니다.