ㆍ표면처리 기술사 제135회 2교시
1. 건식박막 증착공정인 반응성 스퍼터링(Reactive Sputtering)법에 대하여 설명하시오.
1. 반응성 스퍼터링(Reactive Sputtering)은 건식박막 증착공정의 일종으로, 물리적 기상 증착(PVD, Physical Vapor Deposition) 방식 중 하나이다. 일반적인 스퍼터링(Sputtering) 공정에서 확장된 형태로, 타겟(material target)과 반응성 가스를 동시에 사용하여 복합 화합물 박막(예: 산화물, 질화물 등)을 형성하는 기술이다.
2. 반응성 스퍼터링의 원리
1) 진공 챔버 내부에 타겟 소재(예: 금속 Ti, Al 등)를 설치하고, 비활성 가스(보통 Ar)를 주입하여 플라즈마 상태를 만든다.
2) 플라즈마 내의 이온(주로 Ar⁺)이 타겟을 충돌하여 금속 원자를 튀어나오게(sputter) 한다.
3) 동시에 반응성 가스(예: O₂, N₂ 등)를 함께 주입하면, 스퍼터된 금속 원자와 반응성 가스가 결합하여 복합 화합물을 형성 한다.
4) 이 화합물이 기판 위에 증착되어 화합물 박막(예: TiN, Al₂O₃ 등)이 만들어진다.
3. 주요 특징
ㆍ복합 박막 형성 가능: 금속뿐 아니라 산화물, 질화물, 탄화물 등의 화합물 박막을 형성할 수 있다.
ㆍ조성 조절 용이: 반응성 가스의 유량을 조절함으로써 박막의 조성이나 특성을 미세 조정할 수 있다.
ㆍ균일한 박막: 비교적 균일하고 밀착력이 좋은 박막을 형성할 수 있다.
4. 적용 예시
ㆍ반도체 소자의 절연막(예: Si₃N₄)
ㆍ경질 코팅(예: TiN)
ㆍ광학 코팅(예: 투명 전도막)
ㆍ장식용 표면 코팅 등
5. 주의사항
ㆍ가스 유량 제어가 중요 :
반응성 가스가 과다하면 타겟 표면에 화합물이 형성되어 스퍼터링 효율이 급격히 떨어지는 '포이즌 현상(Poisoning)'이 발생할 수 있다.
ㆍ공정 안정성을 확보하기 위해 피드백 제어 시스템을 사용하는 경우도 많다.
