CVD (chemical Vapor Deposition) 증착 코팅에서 많이 사용하고 있는 PACVD PECVD 코팅 공정에 대한 간략한 설명과 장단점에서 대해서 이야기하겠습니다.
PACVD, PECVD 란?
PACVD는 Plasma-Assisted CVD, PECVD는 Plasma-Enhanced CVD의 줄임 말이며 플라즈마를 이용하여 코팅을 하는 방식을 이야기하며 두개는 같은 공법입니다. 지금부터는 PACVD로 통칭하여 설명하도록 하겠습니다. 고온 및 고압 환경에서 화학적 반응을 이용하여 고체 층을 형성하고 이와 동시에 글로우방전 (플라즈마)를 활용하여 코팅을 합니다. 플라즈마는 화학적 반응을 가속화하고 박막 코팅의 밀착력을 향상시키는 역할을 합니다.
공정 방법
- 진공 챔버 히팅 & 펌핑
- 진공 챔버에 반응 가스 주입
- 제품에 바이어스 (마이너스)를 인가 → 제품 표면을 따라서 글로우방전 유도 (플라즈마)
- 글로우방전에서 반응 가스가 해리되고, 이온화된 소스들이 제품표면에 코팅
PACVD 공법의 장단점
장점
- 높은 온도와 압력에서 작동하기 때문에 물질을 화학적으로 안정하게 합성할 수 있습니다. 복잡한 화학 반응을 이용하여 다양한 박막을 제조할 수 있습니다.
- 박막 두께, 조성 등을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
- 박막과 모재 사이의 강한 결합력으로 안정적인 코팅을 할 수 있습니다.
- 금속, 반도체, 옥사이드 및 탄화물 등 다양한 소재에 코팅을 할 수 있어 다양한 응용 분야에 적용이 가능합니다.
- 보통 가스를 이용하기 때문에 PVD 공정 대비 저렴하게 코팅을 할 수 있습니다. (저렴한 원재료비)
단점
- 화학적 반응을 사용하기 때문에, 종종 화학적 오염물질이 발생할 수 있습니다. 이는 일부 응용 분야에서 문제가 될 수 있습니다.
- 공정에서 사용되는 화학 소스 가스 때문에 안전 및 환경 문제가 발생할 수 있습니다. (안전 및 환경 시설을 설치해야 하는 경우 발생)
응용 산업
- 반도체 제조: 반도체 장치의 절연체, 금속 및 다이오드 등 반도체 산업에서 다양한 박막 코팅에 적용되고 있습니다.
- 나노 기술: 나노 소재를 형성/제조에 사용되고 있습니다.
- 금속 코팅: 자동차 부품, 도구, 장식품 및 기계 부품 등에 내구성 및 내 식성 코팅으로 많이 사용되고 있습니다. (DLC 코팅이 대표적인 내구성 개선 코팅이라고 생각되며 마찰 개선으로도 많이 활용되고 있습니다.)
- 열 절연체: 고온 환경에서 열 전달을 제어하고 열 절연을 개선하는 열 절연체 코팅에 많이 활용되고 있습니다.
- 광학 코팅: 광학렌즈, 반사경, 그리고 광학필터와 같은 광학 디바이스에도 증착 코팅이 적용되고 있습니다.
- 장식 코팅: 장식 및 보석 코팅에도 적용할 수 있습니다. 여러가지 색상 외에 보석과 같은 느낌을 만들 수 있습니다. 장식 코팅은 미관 외에도 내 식성 및 내 스크래치 개선에 도움이 되어 많이 적용되고 있습니다. 최근에는 환경 규제때문에 도금 대신에 증착 코팅을 선호하고 있습니다. (유럽에서는 환경 규제때문에 도금 산업이 점점 퇴출하고 있습니다)