금속의 DC 스퍼터링은 금속과 같은 전기 전도성 대상 재료에 주로 사용되는 간단하고 일반적으로 사용되는 물리적 기상 증착(PVD) 기술입니다. 이 방법은 제어가 용이하고 전력 소비가 상대적으로 적어 다양한 장식용 금속 표면을 코팅하는 데 비용 효율적인 솔루션으로 선호됩니다.
프로세스 요약:
DC 스퍼터링은 직류(DC) 전원을 사용하여 대상 재료(음극)와 기판(양극) 사이에 전압 차이를 생성합니다. 이 공정은 챔버에 진공을 생성하여 입자의 평균 자유 경로를 확장하여 스퍼터링된 원자가 충돌 없이 타겟에서 기판으로 이동할 수 있도록 하여 균일하고 매끄러운 증착을 보장하는 것으로 시작됩니다. 아르곤 가스는 일반적으로 진공 챔버로 유입되어 DC 전압에 의해 이온화되어 플라즈마를 형성합니다. 그런 다음 양전하를 띤 아르곤 이온이 타겟을 향해 가속되어 타겟에 충돌하고 원자가 방출됩니다. 이렇게 방출된 원자는 챔버를 통과하여 기판에 침착되어 박막 코팅을 형성합니다.
-
자세한 설명:진공 생성:
-
이 공정은 진공을 만들기 위해 챔버를 비우는 것으로 시작됩니다. 이 단계는 청결뿐만 아니라 공정 제어에도 매우 중요합니다. 진공 환경은 입자가 다른 입자와 충돌하기 전에 이동하는 평균 거리인 입자의 평균 자유 경로를 크게 증가시킵니다. 평균 자유 경로가 길어지면 스퍼터링된 원자가 간섭 없이 기판에 도달할 수 있어 보다 균일한 증착이 가능합니다.이온화 및 폭격:
-
진공이 조성되면 아르곤 가스가 도입됩니다. 2~5kV의 직류 전압이 아르곤을 이온화하여 양전하를 띤 아르곤 이온의 플라즈마를 생성합니다. 이 이온은 DC 전압에 의해 생성된 전기장으로 인해 음전하를 띤 타겟(음극)에 끌립니다. 이온은 빠른 속도로 타겟과 충돌하여 타겟의 원자를 방출합니다.증착:
방출된 타겟 원자는 챔버를 통과하여 결국 기판에 정착하여 박막을 형성합니다. 이 증착 과정은 원하는 두께에 도달할 때까지 계속됩니다. 코팅의 균일성과 매끄러움은 진공 품질, 이온의 에너지, 타겟과 기판 사이의 거리 등 다양한 요인에 따라 달라집니다.제한 사항 및 고려 사항:
DC 스퍼터링은 전도성 재료에는 효과적이지만 비전도성 또는 유전체 재료에는 한계가 있습니다. 이러한 재료는 시간이 지남에 따라 전하를 축적하여 아크 또는 타겟 중독과 같은 문제를 일으켜 스퍼터링 공정을 중단시킬 수 있습니다. 따라서 DC 스퍼터링은 주로 전자 흐름이 방해받지 않는 금속 및 기타 전도성 재료에 사용됩니다.
결론:
