Sputtering(스퍼터링), 물리적 증착방법의 대표자

이번 게시물은 스퍼터링에 대한 내용입니다. 스퍼터링의 정의, 장단점, 종류, 이용 순으로 알려드리겠습니다. 

 

1. 정의

진공증착법의 일종으로 비교적 낮은 진공도에서 플라즈마를 발생시켜 이온화한 아르곤 등의 가스를 가속하고, 타겟에 충돌시켜 타겟의 원자를 분출 그리고, 그 근방에 있는 기판 상에 막을 만드는 방법을 말합니다.

 

쉬운 예로 들면 벽으로 골프공을 세게 던지면 돌 부스러기가 나오겠죠? 이 현상이 스퍼터링 현상입니다.  이 스퍼터 현상을 이용한 장비가 바로 스퍼터입니다. 물리적 증착 방법의 대표주자입니다.

 

2. 스퍼터의 장단점 

장점

• 막 두께의 균일성이 뛰어나다(step coverage우수),
• 금속, 합금, 화합물, 절연체등의 다양한 재료 증착이 가능하다,
• 큰 면적의 target이 이용가능하고, 박막의 밀착력이 우수하다,
• 여러 가지 다른 재료에도 성막속도가 안정되고 비슷하다.  

단점

• 기체의 압력, 분위기, 파워, 기판온도, 기판과 타겟과의 거리등 조건이 많다.
• 막 형성 조건이 까다롭고 서로의 요인들이 영향을 끼침
• 박막이 UV, 이온, 전자 등에 노출되어 가열되므로 기판의 냉각이필요합니다.
• 높은 에너지를 사용하여 증착을 시키므로 damage가 발생할 수 있어 열처리가 필요합니다.
• 막을 형성하는 속도가 느립니다.

 

3. 스퍼터의 종류 

• DC 스퍼터링 – 직류를 이용한 스퍼터링 방법입니다. 주로 금속을 증착할 때 사용하는 방법입니다. 간단한 구조를 가지고 표준적인 스퍼터 장비입니다.
• RF 스퍼터링 – DC에서 불가능한 절연체 박막을 증착시키기 위해 개발된 스퍼터 금속, 비금속, 절연체, 산화물, 유전체등이 스퍼터가능 주로 13.56MHz의 고주파를 사용합니다,
• Magnetron 스퍼터링 – DC 스퍼터 장치와 유사하지만 타겟의 뒷면에 영구자석이 장착되어 타켓 표면과 평행한 방향으로 자장을 인가해 준다. 이러한 영구 자석이 장착되어 있는 타겟을 사용하는 스퍼터링 방법이 마그네트론 스퍼터입니다.
• 반응성 스퍼터링 – 금속 타겟을 이용하여 스퍼터링 할 때 아르곤가스와 동시에 반응성가스(산소, 암모니아, 메탄등)를 흘려줌으로써 화합물 박막을 형성하는데 주로 사용됩니다.

4. 스퍼터의 이용

현재 스퍼터링은 많은 다양한 산업에서 박막을 증착시키는데 사용되고 있습니다. 그 중에서 LG Display에서의 스퍼터사용은  TV제조 공정 중 TFT제조 공정(Gate전극, 소스, 드레인 전극, a-IGZO, ITO)등을 증착하는데 주로 사용됨. 요즘 OLED TV 생산으로 스퍼터의 사용이 증가하고 있습니다.