PAPVD공법에 대하여

Plasma-assisted physical vapour deposition (PAPVD) 은 박막의 성질을 향상시키기 위하여 glow discharge를 이용하는 물리증착과정의 총칭이라 할 수 있다. Mattox는 이것을 ion-plating 이라 명명하고, ‘증착전이나 증착과정중에 고에너지의 이온으로 형성되는 유속에 의해 지배되는 증착법‘이라고 풀이하였다. 이온플레이팅도 스퍼터링과 비슷하게 플라즈마를 사용한 증착공정이지만 스퍼터링과는 달리 보통 증착하고자 하는 물질을 증발법으로 기상화한 뒤 reactive gas나 불활성 기체들과 함께 이온화하여 음의 전압이 가해진 기판으로 가속하므로 기판의 표면이나 코팅 막은 생성된 이온들과 이온화 과정 중에 생성된 높은 에너지를 함유한 중성원자들과 충돌하게 된다. 이온 도금에는 직류 이온화, 고주파 이온화 복합법이 있다.
* 높은 에너지를 가진 입자와의 충돌 때문에 ion-plating법은 기존의 물리적인 증착공정에 비해 다음과 같은 장점을 가진다.

1) 이온과 중성입자의 충돌로 인하여 기판이 깨끗해지고 기판이 예열되기 때문에 접착력이 향상된다.

2) 증착동안 기체의 산란효과와 기판의 회전에 의해 균일한 두께의 막을 얻을 수 있다.

3) 증착 후 기계가공이나 연마를 할 필요가 없다.

4) 이온의 충돌이 주상정 조직의 성장을 방해하고 원자의 이동도를 높이기 때문에 코팅의 구조를 제어할 수 있다.

5) 부도체를 포함한 다양한 범위의 기판재료와 박막재료가 사용 가능하다. (보통 RF bias를 사용함)

6) 다양한 증발원을 사용하기 때문에 증착율를 제어할 수 있다. (저항가열, e-beam, 유도가열, sputter, magnetron 등)

7) 오염물, 유독성 용액을 사용하지 않고 해로운 부산물을 만들지 않는다.

8) 순수한 물질을 source로 쓰고 진공환경에서 사용함으로 고순도 증착이 가능하다.

9) CVD법에 비해 낮은 증착온도이다.

10) 전기도금에서 문제가 되는 수소취성을 피할 수 있다.

11) 코팅의 성질(morphology나 우선방위)을 제어할 수 있다.(=> 물리적 성질 항상 가능)

12) 다른 방법으로 얻을 수 없는 합금계 박막을 얻을 수 있다.(compound, metastable phase)