스퍼터링 타겟이란 무엇입니까?

스퍼터링 타겟이란 무엇입니까? 알아야 할 모든 것!

Jul-11-2023

물리학에서스퍼터링은물질 자체가 플라즈마 또는 가스의 에너지 입자에 의해 충격을 받은 후 고체 물질의 미세한 입자가 표면에서 분출되는 현상입니다.

PVD(Physical Vapor Deposition)는 금속, 세라믹, 플라스틱 등의 물질을 표면(기판)에 증착하여 박막을 형성하는 기화 코팅 기술입니다. 일반적으로 스퍼터링과 증발의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

스퍼터링은 스퍼터링 타겟에서 원자를 방출하고 방출된 원자를 고진공 환경에서 기판에 응축시켜 기판에 재료를 증착하는 데 사용되는 물리 기상 증착(PVD) 공정입니다.

鈽�	목차
1.	스퍼터링 타겟이란 무엇입니까?
2.	스퍼터링 타겟의 구성
삼.	스퍼터링 타겟의 제조 공정
4.	스퍼터링 기술이란 무엇입니까?
5.	스퍼터링 타겟의 종류
6.	스퍼터링 타겟의 응용

스퍼터링 타겟이란 무엇입니까?

스퍼터링타겟은전자, 반도체 제조, 광학 코팅 및 박막 증착과 같은 다양한 산업에서 널리 사용되는 기술인 스퍼터링 공정에서 사용되는 중요한 구성 요소입니다. 간단히 말해서, 스퍼터링은 고체 타겟 재료에 에너지 입자를 충돌시켜 기판에 박막을 증착하는 프로세스입니다.

스퍼터링 타겟은 기판에 증착될 재료의 소스 역할을 합니다. 일반적으로 형성하려는 박막의 원하는 구성과 일치하는 고순도 재료, 종종 금속 또는 화합물로 만들어집니다. 타겟은 기판과 함께 진공 챔버에 배치되고 스퍼터링 프로세스가 시작됩니다.

스퍼터링 중에 이온이나 전자와 같은 고에너지 입자가 가속되어 타겟 표면을 향합니다. 이러한 입자가 대상에 충돌하면 스퍼터링으로 알려진 물리적 프로세스를 통해 표면에서 원자 또는 분자를 제거합니다. 이러한 스퍼터링된 입자는 진공 챔버를 통해 이동하여 기판에 증착되어 박막을 형성합니다.

스퍼터링 타겟은 다양한 증착 요구 사항을 충족시키기 위해 다양한 모양, 크기 및 구성으로 제공됩니다. 특정 응용 프로그램에 따라 원통형, 직사각형 또는 맞춤형 모양이 될 수 있습니다. 대상 물질의 선택은 전도성, 광학적 특성 또는 화학 조성과 같은 생성된 박막의 특성을 결정하기 때문에 매우 중요합니다.

스퍼터링 타겟의 구성

스퍼터링 타겟은 증착할 박막의 원하는 특성에 따라 금속, 합금, 세라믹 및 화합물을 포함한 광범위한 재료로 구성됩니다. 대상 구성의 선택은 결과 박막의 특성과 기능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.

금속 표적:

금속 타겟은 스퍼터링 공정에 사용되는 가장 일반적인 유형 중 하나입니다. 순수 금속 또는 금속 합금으로 제작되며 우수한 전기 및 열 전도성을 제공합니다. 금(Au), 은(Ag),구리(Cu),티타늄(Ti)및알루미늄(Al)과 같은 금속은 스퍼터링 타겟 재료로 자주 사용됩니다. 이러한 금속 타겟은 반도체 제조, 디스플레이 코팅 및 태양 전지와 같은 응용 분야에 이상적입니다.

세라믹 타겟:

세라믹 타겟은 일반적으로 산화물, 질화물 또는 탄화물과 같은 비금속 재료로 구성됩니다. 세라믹 스퍼터링 타겟의 예는 산화알루미늄(Al2O3), 이산화티타늄(TiO2), 이산화규소(SiO2) 및 산화아연(ZnO)을 포함한다. 세라믹 타겟은 높은 융점, 화학적 안정성 및 유전 특성으로 알려져 있어 광학 코팅, 내마모성 필름 및 보호층에 적용하기에 적합합니다.

복합 대상:

복합 타겟은 두 개 이상의 요소로 구성되어 혼합물 또는 복합 재료가 됩니다. 고유한 특성을 제공하며 특정 기능을 가진 박막을 증착하는 데 사용됩니다. 복합 스퍼터링 타겟의 예로는 터치 스크린 및 디스플레이에 사용되는 투명 전도성 산화물인 인듐 주석 산화물(ITO)과 단단하고 내마모성 코팅 재료인 크롬 질화물(CrN)이 있습니다.

스퍼터링 타겟의 구성은 전기 전도성, 광학적 투명성, 내부식성 또는 자기 특성과 같은 원하는 특성을 달성하도록 맞춤화될 수 있습니다. 제조업체는 종종 다양한 산업 및 응용 분야의 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 광범위한 대상 구성을 제공합니다.

스퍼터링 타겟의 구성이 증착된 박막의 구성에 직접적인 영향을 미친다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 따라서 원하는 박막 특성과 성능을 달성하려면 대상 물질을 신중하게 선택하는 것이 중요합니다.

스퍼터링 타겟의 제조 공정

스퍼터링 타겟의 제조 공정에는 고품질의 정확하고 신뢰할 수 있는 타겟 생산을 보장하기 위한 여러 단계가 포함됩니다. 프로세스는 타겟 재료의 유형과 애플리케이션의 특정 요구 사항에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적인 제조 공정에 대한 개요는 다음과 같습니다.

1. 재료 선택:

스퍼터링 타겟 제조의 첫 번째 단계는 재료를 신중하게 선택하는 것입니다. 재료는 증착될 박막의 원하는 특성에 따라 선택됩니다. 전도성, 구성, 순도 및 증착 공정과의 호환성과 같은 요소가 고려됩니다.

2. 재료 준비:

재료가 선택되면 준비 과정을 거칩니다. 금속 타겟의 경우 재료는 일반적으로 고순도 잉곳 형태입니다. 그런 다음 잉곳은 용융, 주조 또는 분말 야금과 같은 다양한 기술을 통해 가공되어 원하는 모양과 크기의 타겟을 얻습니다. 세라믹 타겟은 일반적으로 고체 반응, 졸-겔 또는 플라즈마 스프레이와 같은 분말 처리 방법을 통해 제조됩니다.

3. 성형:

준비된 재료는 원하는 대상 형태로 형성됩니다. 여기에는 가공, 연삭 또는 프레싱과 같은 공정이 포함될 수 있습니다. 머시닝은 원하는 치수와 표면 마감을 달성하기 위해 재료를 절단하거나 천공하는 금속 타겟에 일반적으로 사용됩니다. 세라믹 타겟은 원하는 모양과 밀도를 얻기 위해 연삭 또는 압착을 거칠 수 있습니다.

4. 마무리:

성형 후 대상은 필요한 표면 품질과 치수 정확도를 보장하기 위해 마무리 공정을 거칩니다. 여기에는 연마, 래핑 또는 화학 처리가 포함될 수 있습니다. 목표는 스퍼터링 중에 타겟의 성능에 영향을 줄 수 있는 표면 결함이나 오염 물질을 제거하는 것입니다.

5. 품질 관리:

제조 공정 전반에 걸쳐 목표가 지정된 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 엄격한 품질 관리 조치가 구현됩니다. 여기에는 재료 분석, 치수 검사, 순도 확인 및 전반적인 대상 품질 평가가 포함됩니다. 설정된 기준에 맞지 않는 대상은 최고의 품질 기준을 유지하기 위해 거부됩니다.

6. 포장 및 배송:

스퍼터링 타겟이 품질 관리 검사를 통과하면 운송 및 보관 중에 보호할 수 있도록 신중하게 포장됩니다. 손상이나 오염을 방지하기 위해 특별한 주의를 기울입니다. 타겟은 고객에게 배송되어 스퍼터링 공정에 사용할 수 있습니다.

스퍼터링 타겟의 제조 공정에는 박막 증착 응용 분야에서 일관되고 신뢰할 수 있는 성능을 제공하는 타겟의 생산을 보장하기 위해 정밀성, 전문성 및 엄격한 품질 표준 준수가 필요합니다.

스퍼터링 기술이란 무엇입니까?

1) 마그네트론 스퍼터링

마그네트론 스퍼터링은 스퍼터링 공정의 효율성과 제어를 향상시키는 널리 사용되는 스퍼터링 기술입니다. 이 방법에서는 스퍼터링 타겟 근처에 자기장이 적용되어 전자를 포획하고 플라즈마 밀도를 증가시킵니다. 일반적으로 영구 자석 또는 전자석에 의해 생성되는 자기장은 대상 표면 주위에 폐루프를 형성합니다.

타겟과 기판 사이에 전압이 가해지면 자기장이 타겟 표면 근처의 전자를 가두어 더 높은 이온화 속도와 보다 효율적인 스퍼터링을 유도합니다. 마그네트론 스퍼터링은 향상된 타겟 활용도, 더 높은 증착 속도, 더 나은 필름 균일성 및 광범위한 재료 스퍼터링 기능과 같은 이점을 제공합니다. 전자, 광학 및 코팅과 같은 산업에서 일반적으로 사용됩니다.

2) 반응성 스퍼터링

반응성 스퍼터링은 일반적으로 산소 또는 질소를 포함하는 가스인 반응성 가스가 있는 상태에서 타겟 재료를 스퍼터링하는 기술입니다. 반응성 가스는 스퍼터링된 원자 또는 분자와 반응하여 화합물 필름을 형성합니다. 이 공정을 통해 순수한 형태로 직접 스퍼터링할 수 없는 재료를 증착할 수 있습니다.

반응성 스퍼터링은 산화물, 질화물 또는 탄화물 박막을 증착하는 데 광범위하게 사용됩니다. 필름 화학양론을 정밀하게 제어하고 구성, 경도 및 굴절률과 같은 필름 특성을 조정할 수 있습니다. 반응성 스퍼터링은 광학 코팅, 부식 방지 및 반도체 장치와 같은 분야에서 응용 분야를 찾습니다.

3)이온빔 스퍼터링(IBS)

이온 빔 스퍼터링(IBS)은 표적 물질을 스퍼터링하기 위해 고도로 집중된 이온 빔을 이용하는 특수 스퍼터링 기술입니다. 이 방법에서는 고에너지 이온 빔이 타겟 표면을 공격하여 스퍼터링 및 타겟 원자의 방출을 유발합니다. IBS에 사용되는 이온은 일반적으로 이온 소스에서 생성됩니다.

IBS는 필름 두께에 대한 정밀한 제어, 높은 증착 속도 및 다양한 재료 스퍼터링 기능과 같은 이점을 제공합니다. 특히 고품질의 조밀하고 매끄러운 박막 증착에 적합하여 우수한 필름 품질이 중요한 광학, 정밀 광학 및 코팅 분야에서 선호되는 선택입니다.

4)집중 이온 빔 스퍼터링(FIBS)

집속 이온 빔 스퍼터링(FIBS)은 스퍼터링과 이온 밀링을 집속 이온 빔과 결합하는 특수한 형태의 이온 빔 스퍼터링입니다. FIBS에서는 미세하게 초점을 맞춘 이온빔을 사용하여 타겟 물질을 탁월한 정밀도로 스퍼터링하고 밀링합니다. 초점을 맞춘 이온 빔은 대상 표면 전체를 스캔하여 복잡한 패턴을 만들거나 높은 공간 분해능으로 재료 제거를 수행할 수 있습니다.

FIBS는 미세 가공, 회로 편집, 투과 전자 현미경(TEM)을 위한 샘플 준비와 같은 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 마이크로 및 나노 스케일에서 정밀한 물질 제거, 증착 및 수정이 가능하여 다양한 연구 및 제조 분야에서 가치 있는 기술입니다.

5) 전자빔 스퍼터링

전자빔 스퍼터링은 집중된 전자빔을 사용하여 타겟 재료를 스퍼터링하는 스퍼터링 기술입니다. 이 방법에서는 고에너지 전자 빔이 대상에 충돌하여 대상 원자 또는 분자가 방출됩니다. 그런 다음 스퍼터링된 종은 진공 챔버를 통해 이동하여 기판에 증착됩니다.

전자 빔 스퍼터링은 높은 증착 속도, 필름 두께에 대한 정밀한 제어 및 광범위한 재료 스퍼터링 기능과 같은 이점을 제공합니다. 이것은 일반적으로 복잡한 다층 구조, 광학 코팅 및 뛰어난 접착력과 밀도로 박막을 증착하는 데 사용됩니다.

이러한 각 스퍼터링 기술에는 고유한 특성과 장점이 있어 전자, 광학, 에너지 및 재료 과학과 같은 산업의 다양한 응용 분야 및 증착 요구 사항에 적합합니다.

스퍼터링 타겟의 종류

스퍼터링 타겟은 다양한 유형으로 제공되며 각각 특정 증착 요구 사항 및 응용 분야를 충족하도록 설계되었습니다. 일반적으로 사용되는 스퍼터링 타겟 유형은 다음과 같습니다.

1. 메탈 타겟:

금속 타겟은 가장 널리 사용되는 스퍼터링 타겟 유형 중 하나입니다.순수 금속 또는 금속 합금으로 제작되며 우수한 전기 및 열 전도성을 제공합니다.금속 타겟은 일반적으로 반도체 제조, 박막 증착, 광학 코팅 및 자기 저장 매체 생산과 같은 응용 분야에 사용됩니다.금속 타겟의 예로는 금(Au), 은(Ag),구리(Cu),알루미늄(Al)및티타늄(Ti)이있습니다 .

2. 세라믹 타겟:

세라믹 타겟은 일반적으로 산화물, 질화물 또는 탄화물과 같은 비금속 재료로 구성됩니다.세라믹 스퍼터링 타겟은 높은 융점, 화학적 안정성 및 유전 특성으로 알려져 있습니다.내마모성 코팅, 광학 필름 및 박막 저항기와 같은 응용 분야에 널리 사용됩니다.세라믹 타겟의 예로는산화알루미늄(Al2O3),이산화티타늄(TiO2),이산화규소(SiO2)및산화아연(ZnO)이있습니다 .

3. 합금 타겟:

합금 타겟은 둘 이상의 금속 원소가 혼합된 스퍼터링 타겟입니다. 합금 타겟은 합금의 구성을 조정하여 증착된 박막의 특성을 조정할 수 있는 이점을 제공합니다. 자기 기록 매체, 초전도 필름 및 내식성 코팅을 포함한 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 합금 타겟의 예로는니켈-크롬(NiCr),티타늄-알루미늄(TiAl)및코발트-크롬(CoCr)이있습니다 .

4. 복합 타겟:

복합 타겟은 특정 필름 특성 또는 다층 구조를 달성하기 위해 서로 다른 재료 또는 층을 결합하여 만든 스퍼터링 타겟입니다. 필름 구성 및 구조에 대한 정밀한 제어가 필요한 응용 분야에 자주 사용됩니다. 복합 타겟은 광학 필터, 태양 전지 및 집적 회로와 같은 분야에서 응용 분야를 찾습니다.

5. 맞춤형 타겟:

맞춤형 대상은 특정 고객 요구 사항을 충족하도록 조정됩니다. 이러한 타겟은 특수한 응용 프로그램을 처리하기 위해 고유한 구성, 모양 또는 크기로 만들 수 있습니다. 맞춤형 스퍼터링 타겟은 표준 타겟이 충분하지 않을 수 있는 연구 개발, 프로토타이핑 및 틈새 산업에서 일반적으로 사용됩니다.

선택한 스퍼터링 타겟의 유형은 원하는 필름 구성, 증착 기술 및 특정 애플리케이션 요구 사항과 같은 요인에 따라 달라집니다. 제조업체는 종종 다양한 산업 요구 사항을 충족하고 정확한 박막 증착을 가능하게 하기 위해 광범위한 대상 옵션을 제공합니다.

스퍼터링 타겟의 응용

스퍼터링 타겟은 박막 증착에 의존하는 다양한 산업에서 광범위한 응용 분야를 찾습니다. 스퍼터링 기술이 제공하는 다재다능함과 정밀한 제어로 인해 다양한 응용 분야에서 선호되는 선택입니다. 스퍼터링 타겟이 일반적으로 사용되는 몇 가지 주요 영역은 다음과 같습니다.

1. 반도체 제조:

반도체 산업은 집적 회로(IC) 및 기타 반도체 장치 제조 시 박막 증착을 위해 스퍼터링 타겟을 광범위하게 사용합니다. 스퍼터링된 필름은 배리어 레이어, 인터커넥트, 유전체 레이어 및 금속 접점과 같은 응용 분야에 사용됩니다. 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 텅스텐(W)과 같은 금속 타겟은 일반적으로 반도체 제조에 사용됩니다.

2. 광학 및 광학 코팅:

스퍼터링 타겟은 다양한 용도의 광학 코팅 생산에 중요한 역할을 합니다. 렌즈, 거울, 필터, 도파관과 같은 광학 부품에 박막을 증착하여 반사율, 투과율, 반사 방지 및 색상 제어 측면에서 성능을 향상시키는 데 사용됩니다. 인듐 주석 산화물(ITO), 이산화티타늄(TiO2) 및 이산화규소(SiO2)와 같은 재료는 광학 코팅 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

3. 에너지 및 태양 전지:

에너지 부문은 태양 전지, 연료 전지 및 에너지 저장 장치와 같은 응용 분야에 스퍼터링 타겟을 활용합니다. 스퍼터링된 필름은 효율적인 광 흡수 및 전하 수송을 가능하게 하는 태양 전지의 투명 전도성 층을 만드는 데 사용됩니다. ITO(Indium Tin Oxide) 및 AZO(Aluminium-Doped Zinc Oxide)와 같은 재료는 일반적으로 태양광 전지 제조의 대상으로 사용됩니다.

4. 디스플레이 기술:

스퍼터링 타겟은 평면 패널 디스플레이(LCD, OLED), 터치 스크린, 플렉서블 디스플레이를 포함한 디스플레이 생산에 필수적입니다. 투명 전도성 필름, 컬러 필터, 반사층 및 전극 재료를 증착하는 데 사용됩니다. 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 및 알루미늄(Al)은 디스플레이 기술에서 일반적으로 사용되는 타겟입니다.

5. 내마모성 및 장식용 코팅:

스퍼터링 타겟은 절삭 공구, 금형 및 자동차 부품을 포함한 다양한 표면에 내마모성 코팅을 만드는 데 사용됩니다. 이 코팅은 경도, 내마모성 및 내식성을 향상시킵니다. 또한 스퍼터링 타겟은 보석, 시계 및 건축용 유리의 장식용 필름 생산과 같은 장식용으로 사용됩니다.

6. 자기 저장 매체:

스퍼터링 타겟은 하드 디스크 드라이브(HDD) 및 자기 테이프와 같은 자기 저장 매체 제조에 매우 중요합니다. 데이터를 자기적으로 저장하는 기록층을 형성하는 코발트(Co), 니켈(Ni), 철(Fe) 등의 자성체 박막을 증착하는데 사용된다.

이것은 스퍼터링 타겟의 광범위한 응용 분야에 대한 몇 가지 예에 불과합니다. 스퍼터링 기술이 제공하는 유연성, 정밀도 및 제어 기능은 다양한 기능 및 보호 목적을 위해 고품질 박막 증착이 필요한 산업에서 필수적인 공정입니다.

결론

스퍼터링 타겟은 스퍼터링을 통한 박막 증착 공정에서 근본적인 역할을 합니다. 반도체 제조, 광학, 에너지, 전자 등 다양한 산업에서 사용되는 필수 부품입니다. 스퍼터링 타겟은 고정밀로 세심하게 제조되며 금속 타겟, 세라믹 타겟, 합금 타겟, 복합 타겟 및 맞춤형 타겟을 포함한 다양한 유형으로 제공됩니다.

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