물리적 기상 증착(PVD)은 물질을 응축된 상태에서 증기 상태로 전환하여 기판에 박막을 증착하는 데 사용되는 공정입니다. 이 공정은 코팅 종의 원자, 이온 또는 분자를 기판에 물리적으로 증착하는 것으로, 일반적으로 1~10µm 범위의 두께로 순수 금속, 금속 합금 및 세라믹 코팅을 생성합니다.
PVD 공정은 다양한 박막 증착 기술을 통해 달성할 수 있으며, 모든 기술은 물리적 수단을 통해 원자를 소스에서 제거한다는 공통점이 있습니다. 이러한 기술 중 하나는 스퍼터 증착으로, 운동량 교환을 통해 원자가 고체 또는 액체 소스에서 방출됩니다. 감압(0.1~1N/m²)의 제어된 대기가 포함된 챔버에서 수행되는 세 가지 주요 유형의 PVD가 있으며, 이러한 기술은 재료를 직접 증착하거나 코팅 재료의 원자와 '반응성' 가스 사이에서 증기/플라즈마 상에서 화학 반응이 일어나는 '반응성' 용도에 사용할 수 있습니다.
모든 PVD 공정에서 박막이 생성되는 재료는 처음에 고체 형태이며 일반적으로 공정 챔버의 어딘가, 예를 들어 스퍼터링의 타겟에 위치합니다. 다양한 방법(예: 짧고 강력한 레이저 펄스, 아크 또는 이온 또는 전자 충격 사용)을 사용하여 재료를 기화시킨 다음 기판 표면에 박막 형태로 응축시킵니다. 증착된 물질의 물리적 특성은 전구체 물질의 증기압에 따라 달라집니다.
VLSI 제조에서 박막의 PVD를 달성하기 위해 가장 널리 사용되는 방법은 스퍼터링입니다. 스퍼터링을 통한 PVD 공정에는 다음과 같은 일련의 단계가 포함됩니다: 1) 증착할 물질을 물리적 수단에 의해 증기로 변환하고, 2) 증기를 공급원에서 기판으로 저압 영역을 가로질러 운반하며, 3) 기판에서 증기가 응축되어 박막을 형성합니다.
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