Magnetron sputtering
자석 스퍼터링(MS)은 증착 기술 중 하나로,
증착될 재료 위에 생성된 플라즈마가 이용됩니다.
이온화된 플라즈마의 원자들이 표적이라 불리는
물질의 표면을 충돌하여 이를 침식시키고,
방출된 물질의 원자들이 진공 환경을 통해
기판 위에 얇은 막을 형성합니다.
자석 스퍼터 증착 기술은
원료 물질을 녹이지 않아도 되기 때문에
다른 물리적 기증증 증착 (PVD) 기술에 비해
여러 가지 장점을 제공합니다.
첫째로, 자석 스퍼터링을 통해
거의 모든 고체 물질을 증착할 수 있으며
이는 그들의 녹는점과 상관없이 가능합니다.
둘째로, 다양한 합금, 화합물 및
다성분 복합체의 막을 증착할 수 있습니다.
이는 여러 소재를 동시에 사용할 수 있으며 반응성 가스를
기존 기체에 추가할 수 있기 때문에 가능합니다.
마지막으로, 자석 스퍼터링 기술은
특정 코팅과 기판 조합에 맞게 사용이 가능합니다.
HIPIMS
최근의 고출력 임펄스 자석 스퍼터링(HIPIMS) 기술의 발전은
스퍼터링 과정과 코팅 특성을 한층 더 향상시켰습니다.
그러나 주요 단점 중 하나인 코팅 증착 속도의 저하는
많은 분야에서 기술의 대량 생산으로의
전환을 어렵게 만들었습니다.
이러한 저하의 주요 원인은
전력 밀도의 감소입니다.
일반 자석 스퍼터링은 1 ~ 50 W/sq.cm의
전력 밀도 범위에서 작동하는 반면,
HIPIMS의 최대 전력 밀도는
몇 kW/sq.cm에 달할 수 있지만
평균 전력은 드물게 50 W/sq.cm을 넘지 않아서
시간당 1 ~ 2 마이크론의
코팅 증착 속도가 관측됩니다.
HsIPMS — future of PVD
고속 이온 플라즈마 자석 스퍼터링(HsIPMS)은
다음 세대의 PVD 기술로,
모든 다른 PVD 기술의 장점을 결합한 것입니다.
arc sputtering 만큼 빠르고 e-beam deposition 만큼 정밀하며,
기존 magnetron sputtering보다 더 다양한 용도로 사용될 수 있습니다.
또한 HIPIMS보다 high density가 가능합니다.
또한, HsIPMS는 다른 재료의 스퍼터링 속도를
동일하게 조절하는 장점이 있습니다.
유사한 조건에서 titanium coating 이
carbon coating 보다 4배 빨리 성장합니다.
그러나 mosaic target( titanium target with carbon inserts )과
high-speed magnetron sputtering 을 사용하면
동일한 조건에서 탄소와 티타늄의 증착 속도를
동일하게 할 수 있습니다.
이런 동일화 효과는 티타늄 이온이 탄소 삽입물에
reimplantation 되면서 발생하며,
이로써 carbon deposition rate 가 증가합니다.
이것은 증착 속도를 높여 highly controlled chemical composition 을
가진 제품을 생산할 수 있도록 합니다.
HsIPMS는 실험실 규모에서 사용할 수 있으며
대량 생산으로 쉽게 확장할 수 있습니다.
전기 절연, 부식 및 마모 보호, 마찰 감소, 화학 반응기 및
연료 전지용 촉매 코팅과 같은 다양한 분야에서
생산된 코팅의 특성과 제조 비용에서
놀라운 결과를 보여주었습니다.
대체 에너지 분야를 포함한 미래 기술은
정밀하고 우수한 코팅을 요구하며,
HsIPMS는 그것을 실현하는 방법입니다.
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