스퍼터링이란? 증착 공정 알아보기

스퍼터링(Sputtering)의 뜻

스퍼터링은 물질의 표면에서 원자를 제거하여 얇은 필름이나 박막을 형성하는 물리적 증착 기술 중 하나이다. 이 과정은 고체 표면에 고 에너지 입자를 충돌시켜 원자를 방출시키는 방식으로 이루어진다. 스퍼터링은 다양한 재료를 처리할 수 있으며, 전자기기, 반도체, 태양광 패널 등 여러 산업 분야에서 중요한 역할을 하고 있다.

 

스퍼터링의 특징

스퍼터링의 가장 큰 특징은 균일한 박막을 형성할 수 있다는 점이다. 또한, 다양한 물질을 사용할 수 있어 금속, 산화물, 질화물 등 여러 재료로 얇은 필름을 만들 수 있다. 이 과정에서 형성된 박막은 높은 밀도와 좋은 접착력을 가지며, 필요한 두께를 정확하게 조절할 수 있는 장점이 있다. 또한, 스퍼터링은 화학적 반응이 아닌 물리적 과정이기 때문에, 고온 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있다.

 

스터퍼링에 쓰이는 소재

1. 금속:
   • 알루미늄 (Al): 전자기기 및 반도체 제조에 사용
   • 구리 (Cu): 전도성이 뛰어나 전선 및 배선에 사용
   • 금 (Au): 높은 전도성과 내식성 덕분에 고급 전자제품에 사용
   • 은 (Ag): 전도성이 우수하여 전자기기와 태양광 패널에 사용
2. 산화물:
   • 산화 주석 (ITO): 투명 전극으로 많이 사용되며, 디스플레이 및 태양광 패널에 적용된다
   • 산화 아연 (ZnO): 투명 전도성 필름 및 반도체 소자에 사용된다
3. 질화물:
   • 질화 갈륨 (GaN): 고온 및 고전압 환경에서의 전자 소자에 사용된다.
   • 질화 실리콘 (Si3N4): 절연체로 사용되며, 반도체 및 MEMS 장치에 적용된다
4. 폴리머:
   • 폴리이미드: 유연한 전자기기 및 고온 환경에서의 절연체로 사용
   • 폴리카보네이트: 광학 필름 및 디스플레이에 사용
5. 커플링 소재:
   • 그래핀: 전자기기 및 재료 과학 분야에서 뛰어난 전기적 특성으로 주목받고 있다.

 

스퍼터링의 공정 과정

스퍼터링 공정은 일반적으로 다음과 같은 단계로 진행된다

1. 진공 환경 조성: 스퍼터링은 진공 상태에서 진행되므로, 먼저 진공 챔버를 준비하고 기체를 제거한다.
2. 대상 물질 준비: 스퍼터링에 사용될 타겟 물질을 선택하고, 이를 챔버에 장착합니다. 타겟은 보통 금속이나 합금으로 이루어져 있다.
3. 가스 주입 및 플라즈마 생성: 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 챔버에 주입하고, 전극을 통해 전압을 가하여 플라즈마를 생성한다. 이 플라즈마는 타겟 물질에 충돌하여 원자를 방출시킨다.
4. 박막 형성: 방출된 원자는 기판에 도달하여 얇은 필름을 형성하게 된다. 이 과정은 원하는 두께가 될 때까지 지속된다.
5. 완료 및 검사: 공정이 완료되면, 생성된 박막의 품질을 검사하고 필요한 후처리를 진행한다.
6.  

스퍼터링의 적용 사례

스퍼터링은 여러 산업 분야에서 광범위하게 활용되고 있다. 대표적인 적용 사례로는

• 반도체 제조: 스퍼터링은 반도체 칩 제조 과정에서 금속 배선이나 절연층을 형성하는 데 사용된다. 이 기술은 높은 정밀도와 균일성을 제공하여 고성능 반도체 소자의 제작에 필수적이다.
• 디스플레이 기술: LCD 및 OLED 디스플레이의 필름 코팅에도 스퍼터링이 사용된다. 이 공정은 화면의 밝기와 선명도를 높이는 데 기여한다.
• 태양광 패널: 태양광 패널의 효율성을 높이기 위해, 반사 방지 코팅이나 전도성 층을 형성하는 데 스퍼터링 기술이 적용된다.