스퍼터링 코팅 기술

1. 스퍼터 코팅의 특징
기존의 진공증착코팅과 비교했을 때 스퍼터링코팅은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
(1) 모든 물질, 특히 녹는점이 높고 증기압이 낮은 원소 및 화합물은 스퍼터링이 가능합니다. 고체라면 금속, 반도체, 절연체, 화합물 및 혼합물 등 블록 형태이든, 입상 물질이든 타겟 재료로 사용할 수 있습니다. 산화물과 같은 절연체 및 합금을 스퍼터링할 때 분해 및 분별이 거의 발생하지 않으므로 타겟 재료와 유사한 균일한 성분을 갖는 박막 및 합금막은 물론, 복잡한 조성을 갖는 초전도막도 제작할 수 있습니다. 또한, 반응성 스퍼터링법을 사용하여 산화물, 질화물, 탄화물, 규화물과 같이 타겟 재료와 완전히 다른 화합물의 막을 제작할 수도 있습니다.
(2) 스퍼터링된 필름과 기판 사이의 우수한 접착력. 스퍼터링된 원자의 에너지는 증발된 원자보다 1~2배 더 높기 때문에 기판에 증착된 고에너지 입자의 에너지 변환은 더 높은 열에너지를 생성하여 스퍼터링된 원자의 기판 접착력을 향상시킵니다. 고에너지 스퍼터링된 원자의 일부는 다양한 정도로 주입되어 기판에 소위 의사 확산층을 형성하며, 여기서 스퍼터링된 원자와 기판 재료의 원자는 서로 "혼화"됩니다. 또한, 스퍼터링 입자의 충격 동안 기판은 항상 플라즈마 영역에서 세척되고 활성화되어 접착력이 약한 침전된 원자를 제거하고 기판 표면을 정화 및 활성화합니다. 결과적으로 스퍼터링된 필름층의 기판 접착력이 크게 향상됩니다.
(3) 스퍼터 코팅 공정 중 진공증착에서 불가피한 도가니 오염이 발생하지 않으므로 스퍼터 코팅 밀도가 높고 핀홀이 적으며 필름층의 순도가 더 높습니다.
(4) 박막 두께의 제어성과 반복성이 우수하다. 스퍼터링 코팅 시 방전 전류와 타겟 전류를 개별적으로 제어할 수 있으므로 타겟 전류를 제어하여 박막 두께를 제어할 수 있다. 따라서 스퍼터링 코팅의 다중 스퍼터링에 의한 박막 두께 제어성과 재현성이 우수하여, 소정 두께의 박막을 효과적으로 코팅할 수 있다. 또한, 스퍼터링 코팅은 대면적에 걸쳐 균일한 박막 두께를 얻을 수 있다. 그러나 일반적인 스퍼터링 코팅 기술(주로 다이폴 스퍼터링)의 경우, 장비가 복잡하고 고압 장치가 필요하다. 스퍼터링 증착의 박막 형성 속도가 느리고, 진공 증착 속도는 0.1~5nm/min인 반면, 스퍼터링 속도는 0.01~0.5nm/min이다. 기판 온도 상승이 크고 불순물 가스 등에 취약하다. 그러나 RF 스퍼터링과 마그네트론 스퍼터링 기술의 발전으로 빠른 스퍼터링 증착과 기판 온도 저하에 큰 진전이 있었다. 또한, 최근 몇 년 동안, 스퍼터링 공기 압력을 최소화하여 스퍼터링 중 흡입 가스의 압력이 0이 되는 제로 압력 스퍼터링까지 최소화하기 위한 평면 마그네트론 스퍼터링을 기반으로 한 새로운 스퍼터 코팅 방법이 연구되고 있습니다.