열 증착은 고진공 챔버에서 재료를 기화될 때까지 가열하여 증기를 형성한 다음 기판에 응축시켜 박막을 형성하는 물리적 기상 증착(PVD)의 한 방법입니다.
이 공정은 녹는점이 낮은 재료에 특히 효과적이며 단순하고 전력 소비가 적은 것으로 알려져 있습니다.
1. 공정 설정
열 증발은 일반적으로 스테인리스 스틸로 만들어진 진공 챔버에서 시작됩니다.
이 챔버 내부에는 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 내화성 재료로 만든 도가니 또는 보트가 증착할 재료, 즉 증발제를 보관합니다.
진공 환경은 증기가 다른 원자와 반응하거나 산란하지 않고 이동할 수 있도록 하여 깨끗한 증착 공정을 보장하기 때문에 매우 중요합니다.
2. 가열 및 기화
재료는 저항성 열원을 사용하여 가열됩니다.
이 가열은 재료가 끓는점에 도달하고 기화되어 증기압이 발생할 때까지 계속됩니다.
진공 환경에서는 상대적으로 낮은 증기압으로도 증기 구름을 생성하기에 충분합니다.
증기압의 중요성은 챔버를 가로질러 이동할 수 있는 증기 기류의 형성을 촉진하는 능력에 있습니다.
3. 기판 위에 증착
증발된 물질은 이제 증기 흐름의 형태로 진공 챔버를 통과하여 기판에 도달합니다.
기판에 닿으면 응축되어 기판에 부착되어 얇은 막을 형성합니다.
이 공정은 증발 입자 에너지가 약 0.12eV로 부드러워 섬세한 재료와 기판에 적합합니다.
4. 장점과 한계
열 증착은 단순성과 녹는점이 낮은 금속을 증착할 수 있다는 점에서 선호됩니다.
그러나 도가니 재료의 온도 제약으로 인해 녹는점이 높은 재료를 처리하는 데는 한계가 있습니다.
도가니 및 가열 방법(전기 가열 와이어 또는 전도성 도가니)의 선택은 재료의 특성과 원하는 층의 품질에 따라 달라집니다.
5. 진공 요구 사항
챔버의 기본 압력은 증착 품질을 보장하기 위해 일반적으로 10^-7 ~ 10^-5 mbar의 매우 낮은 수준으로 유지됩니다.
이 낮은 압력은 오염을 방지하고 증기가 간섭 없이 기판으로 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 데 필요합니다.
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