증착

증착(Deposition)은 박막을 성장시키는 과정이다. 박막은 유리, 세라믹 또는 반도체 등의 기판 위에 형성된 얇은 막이다. 증착은 반도체 소자를 구동하기 위해 필요한 다양한 물질(금속이나 폴리머)을 얇은 두께의 박막(film)으로 형성하는 과정을 의미한다. 물질을 증착하는 방법에는 MBE(Molecular Beam Epitaxy), LBL(Layer by Layer deposition), LB(Langmuir-Blodgett technique), ALD(Atomic Layer Deposition)등 세부적으로 많은 방법이 있다.

개요

증착 기술은 기체 상태의 금속 입자를 금속, 플라스틱과 같은 물체 표면에 수 마이크로미터의 얇은 고체막을 입히는 방법이다. 물체의 표면에 금속막을 씌우는 점에서 도금(plating)에 포함된다고 볼 수도 있으나, 일반적으로 우리가 말하는 도금과 차이점은 물체 표면으로 이동하는 금속원의 상태이다. 일반적인도 금공정이 금속원이 녹아 있는 전해질과 같은 용액에 물체를 담아 금속막을 입히는것과 달리 증착은 기체화된 금속원으로 박막을 만든다. 따라서 도금 공정과 달리 유해한 화학물질의 사용, 폐유기물의 처리가 없는 장점이 있다. 그렇다면 우리는 왜 금속이 아닌 물질에 금속막을 입히려고 하는 것 일까? 그 중 하나는 아마도 금속만이 지니는 뛰어난 특성을 플라스틱에 구현하기 위함일 것이다. 금속은 전기전도성, 광택이 우수하지만 비싼 가격, 무거운 무게때문에 다른 물질에 금속의특성을 부여하려 노력하고 있다. 그 예로 자동차 램프는 가벼운 플라스틱에 알루미늄을 증착하여 높은 반사율과 경량성을 동시에 만족시킬 수 있다.

증착의 종류

ABS증착 기술 / 출처:LG Polymer 저널

증착은 금속 증기를 만드는 원리에 따라 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)과 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD)으로 나뉜다. 화학적 기상 증착은 공정압력과 주입원의 상태, 에너지원등에 따라 나뉘고 물리적 기상 증착은 금속 증기의 형성 방법에 따른 구분 방법이 있다. 또한 화학적 기상증착과 물리적 기상증착의 장단점을 표에 간단하게 정리하였다. (화학적 기상증착(CVD))은 기체상태의 금속원과 그와 반응을 하는 가스에 열을 가해주거나 플라즈마화하여 높은 반응성의 라디칼을 형성하고 높은 온도의 기판에서 화학반응을 일으켜 금속 박막을 형성하는 방법이다. 화학적 기상증착은 반도체 생산 공정과 같은 고순도 박막 형성에 주로 사용되고 있다. 물리적 기상 증착 (PVD))은 원하는 금속 물질에 가해진 에너지가 운동에너지로 변하여 물질이 이동, 기판에 쌓여 박막을 형성하는 방법이다. 물리적 기상 증착면은 수 나노미터에서 수천 나노미터의 두께를 가지며 기판 크기에 구애받지 않고 증착 가능하다. 물리적 기상증착은 기체 생성방법에 따라 열증발진공증착, 스퍼터링법 및 이온 보조방법으로 나뉜다.

증착의 활용

플라스틱 제품의 미려한 외관, 반사 특성 등 향상하기 위한 증착방법은 증발원의 형성방법에 따라 화학적 기상증착 및 물리적 기상증착으로 구분할 수 있다. 다양한 증착 방법 중 금속의 종류, 기판의 사용 가능한 온도 범위,기판구조의 복잡함에 따라 적절히 선택한다면 증착품질 개선 및 효과적인 증착공정이 가능 할 것이다.

참고자료

• 〈생각하는 공대생 :: (반도체 공정) 5. 증착공정(Deposition)〉, 《티스토리》, 2019-01-05
• hes0715, 〈디자인 표면처리 중 증착이란?〉, 《4차산업혁명지식서비스》, 2018-02-27

같이 보기

• 박막
• 막
• 반도체

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