수동 스퍼터링(PVD 방식)
분쇄를 통해 새로운 것을 만들다
PVD 테크놀로지(Physical Vapor Deposition)는 마이크로미터 영역의 상이한 품질을 갖는 재료에 대한 박막 코팅에 사용됩니다. 이때 코팅층 재료로 사용되는 블록이 진공 상태에서 물리적으로 기화되고, 이를 통해 생성된 가스 혼합물의 원자 입자가 기판 위에 내려 앉습니다. 플라즈마 PVD 공정에서 이온이 주사되면 음극이 분쇄됩니다. 이러한 소위 스퍼터 또는 분쇄 프로세스는 이미 실온에서 진행됩니다. PVD 공정은 분쇄, 확산, 층 성장 등 세 단계로 구성됩니다.
분쇄
진공 반응실에는 무반응 비활성 기체인 아르곤이 있습니다. 여기에 적절한 순시 주파 전압, 중주파 전압 및 고주파 전압이 전달됩니다. 코팅 재료로 된 음극(타겟)을 통해 저온 플라즈마의 반응이 시작됩니다. 양전하를 가진 아르곤 이온은 전기장에서 음극 방향으로 빠르게 이동합니다. 충돌 시 이 이온 입자가 음극 물질에서 튕겨나옵니다. 음극 물질은 시간이 지나면서 거의 완전하게 분쇄됩니다.
확산
타겟에서 분리된 원자가 공간에 가스처럼 퍼져 나갑니다. 음극 및 기판을 적합하게 배치하면 코팅 입자가 기판 방향으로 이동합니다.
층 성장
분산된 원자 중 일정 비율(%)의 원자가 기판에 부딪친 후 쌓이게 됩니다. 일반적으로 이를 통해 결정층이 생성됩니다(경우에 따라 무결정층이 생성되는 경우도 있습니다). 특히 아주 순수한 결정층 성장의 경우에는 여러 조건이 동시에 충족되어야 합니다. 예를 들어 기판 온도가 적합해야 하며 충돌한 입자의 운동 에너지가 적절해야 합니다. 뿐만 아니라 층 원자가 일정한 결정 간격으로 배열될 수 있도록 충분한 시간이 필요합니다. 전체적으로 균일하게 층 성장이 이루어지려면, 코팅할 기판이 분당 1미터의 속도로 분쇄될 음극을 향해 평면으로 움직여야 합니다. 삼차원 코팅 층의 경우 기판은 예를 들어 음극 앞에서 회전 운동하여 모든 면이 코팅되도록 합니다.