스퍼터링 코팅 기술

1. 스퍼터 코팅의 특징
기존 진공 증착 코팅과 비교했을 때, 스퍼터링 코팅은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
(1) 스퍼터링은 모든 물질, 특히 고융점, 저증기압 원소 및 화합물에 적용 가능합니다. 금속, 반도체, 절연체, 화합물 및 혼합물 등 고체이기만 하면 블록 형태든 과립 형태든 타겟 물질로 사용할 수 있습니다. 산화물과 같은 절연체 및 합금을 스퍼터링할 때 분해 및 분별이 거의 일어나지 않으므로, 타겟 물질과 유사한 균일한 성분을 갖는 박막 및 합금막은 물론 복잡한 조성을 갖는 초전도막까지 제조할 수 있습니다. 또한, 반응성 스퍼터링법은 산화물, 질화물, 탄화물, 규화물 등 타겟 물질과 완전히 다른 화합물의 막도 제조할 수 있습니다.
(2) 스퍼터링된 박막과 기판 사이의 우수한 접착력. 스퍼터링된 원자의 에너지는 증발된 원자의 에너지보다 1~2배 높기 때문에, 기판에 증착된 고에너지 입자의 에너지 변환은 더 높은 열에너지를 발생시켜 스퍼터링된 원자와 기판 사이의 접착력을 향상시킵니다. 고에너지 스퍼터링 원자의 일부는 다양한 정도로 기판에 주입되어 스퍼터링된 원자와 기판 재료의 원자가 서로 "혼합"되는 소위 유사 확산층을 형성합니다. 또한, 스퍼터링 입자의 충격 과정에서 플라즈마 영역에서 기판이 지속적으로 세척 및 활성화되어 접착력이 약한 침전 원자가 제거되고 기판 표면이 정화 및 활성화됩니다. 결과적으로 스퍼터링된 박막층과 기판 사이의 접착력이 크게 향상됩니다.
(3) 스퍼터 코팅 공정 중 진공 증기 증착에서 불가피한 도가니 오염이 없기 때문에 스퍼터 코팅 밀도가 높고 핀홀이 적으며 필름층의 순도가 더 높습니다.
(4) 박막 두께의 우수한 제어성과 재현성. 스퍼터 코팅 시 방전 전류와 타겟 전류를 별도로 제어할 수 있으므로, 타겟 전류를 제어하여 박막 두께를 조절할 수 있습니다. 따라서 스퍼터 코팅의 다중 스퍼터링을 통해 박막 두께의 제어성과 재현성이 우수하며, 소정 두께의 박막을 효과적으로 코팅할 수 있습니다. 또한, 스퍼터 코팅은 넓은 영역에 걸쳐 균일한 박막 두께를 얻을 수 있습니다. 그러나 일반적인 스퍼터 코팅 기술(주로 다이폴 스퍼터링)은 장비가 복잡하고 고압 장치가 필요하며, 스퍼터 증착의 박막 형성 속도가 느리고(진공 증착 속도가 0.1~5nm/min인 반면 스퍼터링 속도는 0.01~0.5nm/min임), 기판 온도 상승이 크고 불순물 가스에 취약한 등의 단점이 있습니다. 하지만 RF 스퍼터링 및 마그네트론 스퍼터링 기술의 발전으로 빠른 스퍼터 증착과 기판 온도 저하에 상당한 진전이 이루어졌습니다. 더욱이 최근에는 평면 마그네트론 스퍼터링을 기반으로 하는 새로운 스퍼터 코팅 방법이 연구되고 있으며, 이는 스퍼터링 시 공기 압력을 최소화하여 궁극적으로 스퍼터링 중 흡입 가스의 압력이 0이 되는 무압력 스퍼터링까지 도달하는 것을 목표로 합니다.