박막 준비 - PVD

지금까지 가장 일반적인 물리적 방법은 증착과 스퍼터링이었습니다. 두 방법 모두 소스 물질이 현장에서 하나씩 기판으로 옮겨지는 위상 방식입니다. 이를 흔히 물리적 기상 증착(PVD)이라고 합니다. PVD는 일반적으로 주변 기체 종과의 간섭을 최소화하기 위해 고진공 챔버에서 수행됩니다.

증발

증발에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 전원이 공급되는 방식이 다릅니다. 한 가지 방법에서는 펠렛 형태의 소스를 금속 증발기에 넣고 100A 범위의 매우 높은 전류로 가열하는데, 이를 저항 가열 증발이라고 합니다. 이 기술의 장점은 소스에 전원을 공급하는 데 고전류(저전압) DC 전원 공급 장치만 필요하기 때문에 간단하다는 것입니다. 단점은 가열 효율이 낮고 오염이 발생한다는 것입니다. 가열 회로의 모든 부분이 소스 입자보다 더 뜨겁기 때문에 어느 정도 증발하여 오염과 건조를 유발합니다.

두 번째 방법은 전기 빔 가열입니다. 이 기술에서는 가열된 필라멘트에서 방출된 전자가 10kV 범위의 고전압으로 가속되어 소스 입자의 작은 지점에 집중됩니다. 이 과정은 진공 상태에서 이루어지기 때문에 분자와 충돌을 일으키지 않고 자기장에 의해 전자를 쉽게 가속하고 조작할 수 있습니다. 이 방법은 다른 장치의 가열을 최소화하면서 에너지가 소스 입자에 정확히 전달되므로 더 효율적입니다. 결과적으로 오염이 최소화됩니다. 이 방법의 단점은 전원 공급 장치가 복잡하다는 것입니다. 고전압 전원 공급 장치의 설계는 저전압, 고전류 전원 공급 장치보다 더 복잡합니다. 10kV DC는 치명적일 수 있기 때문에 안전 기능도 주요 고려 사항입니다. 그럼에도 불구하고 전자빔 증착은 여전히 박막 현상에서 가장 일반적으로 사용되는 증착 방법 중 하나입니다.

증발된 물질의 물리적 궤적과 고진공 환경으로 인해 증발에 의해 생성된 필름은 방향성이 있고 비순응적인 경향이 있습니다. 이는 스트리핑 리소그래피와 같은 많은 애플리케이션에서 이점이 될 수 있습니다. 증착 플럭스의 방향성이 높은 특성은 나노 구조 필름이라는 특수한 종류의 필름에도 사용됩니다. 이 필름은 무작위로 쌓인 등방성 구조 대신 나노 필러와 나노 입자 및 나노 구조를 포함하며, 이러한 필름의 전기적 및 광학적 특성을 설계하는 데 사용할 수 있습니다. 섀도 마스크 리소그래피라고 하는 패터닝 유형도 가시광선 증착에 의존하며, 증착은 증착에 매우 적합합니다.

스퍼터링

스퍼터 증착은 진공 시스템의 플라즈마와 같이 전기적으로 여기된 플라즈마를 사용합니다. 플라즈마 내의 이온은 음극을 향해 가속되고, 충격이 가해지면 중성 입자가 음극 표면에서 방출됩니다. 방출된 전구체는 기판 표면을 포함한 모든 표면에 모입니다. 따라서 음극은 증착된 물질과 동일한 소스로 구성되어야 합니다. 증발과 달리 여기서 소스 물질은 유동 냉각을 통해 낮은 표면 온도에서 수분을 유지합니다. 양성자는 열이 아닌 운동량 전달에 의해 소스(이 맥락에서는 목적지라고 함)에서 방출됩니다. 이것이 스퍼터링과 증발의 근본적인 차이점입니다. 이벤트의 운동량으로 인해 결과 필름은 증착에 비해 훨씬 더 조밀하고 밀도가 높습니다. 또한 낮은 목표 온도는 증착 시 발생하는 고온에서 분해될 수 있는 산화물 및 질화물과 같은 특정 화합물의 증착을 가능하게 합니다. 그러나 복잡한 화합물의 경우 펄스 레이저 증착이 스퍼터링보다 선호되는 기술입니다.

스퍼터링은 증착보다 다목적이며 타겟과 절연체를 다양한 코팅 구성에 맞게 다양한 모양으로 제작할 수 있기 때문에 산업 공정에서 더 널리 사용됩니다. 특정 요구 사항을 충족하기 위해 원형, 직사각형, 원통형 또는 기타 특수한 모양을 만들 수 있습니다.

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