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스퍼터링(Sputtering) 이론레포트

PVD 박막 증착 기법인 Sputtering에 대한 장단점과 Magnetron Sputtering에 대한 간략한 레포트입니다.
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최초등록일 2023.05.21 최종저작일 2021.09
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스퍼터링(Sputtering) 이론레포트
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    소개

    PVD 박막 증착 기법인 Sputtering에 대한 장단점과 Magnetron Sputtering에 대한 간략한 레포트입니다.

    목차

    1. Sputtering 기법의 장점
    2. Sputtering 기법의 단점
    3. Magnetron Sputtering
    4. Sputtering의 응용 – 보조 이온 빔 Sputtering
    5. 참고문헌

    본문내용

    1) Sputtering 기법의 장점
    a. CVD 기법은 높은 온도 하에서 박막을 증착 하는 기술인 반면 Sputtering은 저온 증착이 가능하며, 열에 약한 물질, 고 융점 물질에도 쉽게 박막을 형성 가능하다.
    b. 넓은 면적에서도 균일한 두께의 박막으로 증착이 가능하다.
    c. 박막 두께의 조절이 쉬운 편이다.
    d. 다른 방법에 비해 성분 조절이 용이하다.
    e. 하향 증착, 수평 방향 증착이 가능하다. 이는 상향 증착만 가능한 진공 증착(Vacuum Plating) 및 Ion Plating 기법과 차별화되는 장점이다.
    f. 진공 증착 기법에 비해 박막의 순도가 높다.

    참고자료

    · 강현영. “Sputtering 方法에 依해 製作된 ZnO薄膜의 Annealing效果에 關한 硏究.” 석사학위, 동의대학교 대학원, 2008.
    · 김영종, “Mg 합금소재에 이온플레이팅한 Zn 박막의 전기화학적 특성.” 석사학위, 한국해양대학교 대학원, 2004.
    · 박지봉, “고품질 산화물 및 질화물 박막의 제조를 위한 마그네트론 스퍼터링법의 활용과 연구.” 석사학위, 부산대학교 대학원, 2011.
    · 성진욱, “이온빔 스퍼터링으로 제조된 투명 산화물 박막의 물리적 광학적 특성 및 응용.” 박사학위, 연세대학교 대학원, 2004.
    · 이홍철, “Reactive Magnetron Sputtering 법을 이용한p-type SnO 투명산화물반도체 합성 및 특성분석.” 석사학위, 경북대학교 대학원, 2016.
    · 임상욱. “Sputtering을 이용한 CdTe 박막 증착 및 특성에 관한 연구.” 석사학위, 가천대학교 일반대학원, 2019.
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    • 1. 스퍼터링 기법의 장점
      스퍼터링 기법은 다양한 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 스퍼터링은 박막 증착 기술 중 가장 널리 사용되는 방법 중 하나로, 다양한 재료를 균일하게 증착할 수 있습니다. 둘째, 스퍼터링은 낮은 온도에서 박막을 증착할 수 있어 열에 민감한 기판에도 적용할 수 있습니다. 셋째, 스퍼터링은 박막의 조성과 구조를 정밀하게 제어할 수 있어 고품질의 박막을 얻을 수 있습니다. 넷째, 스퍼터링은 대면적 증착이 가능하여 대량 생산에 적합합니다. 다섯째, 스퍼터링은 증착 속도가 빠르고 재현성이 높아 산업적으로 널리 활용되고 있습니다. 이처럼 스퍼터링 기법은 다양한 장점으로 인해 반도체, 디스플레이, 광학 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
    • 2. 스퍼터링 기법의 단점
      스퍼터링 기법에는 몇 가지 단점도 존재합니다. 첫째, 스퍼터링은 진공 장비가 필요하므로 장비 구축 및 유지보수 비용이 높습니다. 둘째, 스퍼터링은 증착 속도가 느리고 에너지 효율이 낮습니다. 셋째, 스퍼터링은 타겟 재료의 손실이 크고 재료 이용 효율이 낮습니다. 넷째, 스퍼터링은 증착 과정에서 기판 표면에 결함이 발생할 수 있어 박막 품질 저하의 원인이 될 수 있습니다. 다섯째, 스퍼터링은 증착 과정에서 발생하는 입자 오염 문제가 있습니다. 이러한 단점들로 인해 스퍼터링 기법은 다른 박막 증착 기술에 비해 상대적으로 복잡하고 비용이 높은 편입니다. 따라서 응용 분야와 요구 사항에 따라 적절한 박막 증착 기술을 선택해야 합니다.
    • 3. 마그네트론 스퍼터링
      마그네트론 스퍼터링은 스퍼터링 기법의 한 종류로, 강력한 자기장을 이용하여 플라즈마를 효율적으로 생성하고 유지하는 기술입니다. 마그네트론 스퍼터링의 주요 장점은 다음과 같습니다. 첫째, 자기장을 이용하여 전자를 효과적으로 가두어 플라즈마 밀도를 높일 수 있어 증착 속도가 빠릅니다. 둘째, 낮은 압력에서 작동할 수 있어 박막 품질이 우수합니다. 셋째, 타겟 재료 이용 효율이 높아 재료 손실이 적습니다. 넷째, 다양한 재료에 적용할 수 있어 활용도가 높습니다. 이러한 장점으로 인해 마그네트론 스퍼터링은 반도체, 디스플레이, 광학 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 다만 장비 구축 및 유지보수 비용이 높다는 단점이 있습니다.
    • 4. 보조 이온 빔 스퍼터링
      보조 이온 빔 스퍼터링은 이온 빔을 이용하여 타겟 물질을 스퍼터링하는 기술입니다. 이 기술의 주요 장점은 다음과 같습니다. 첫째, 이온 빔을 이용하여 타겟 물질을 효과적으로 스퍼터링할 수 있어 증착 속도가 빠릅니다. 둘째, 이온 빔의 에너지와 각도를 조절할 수 있어 박막의 미세 구조와 조성을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 셋째, 보조 이온 빔을 이용하여 기판 표면을 in-situ로 클리닝할 수 있어 박막 품질 향상에 도움이 됩니다. 넷째, 다양한 재료에 적용할 수 있어 활용도가 높습니다. 이러한 장점으로 인해 보조 이온 빔 스퍼터링은 반도체, 광학, 에너지 소자 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 다만 장비 구축 및 유지보수 비용이 높다는 단점이 있습니다.
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