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첨단 재료를 위한 플라즈마 기반의 이온 주입 및 증착의 최근의 동향

전문가 제언: ○ 우리나라의 이온주입에 의한 표면 개질에 대한 연구는 활발하게 진행되고 있다.

?원자력연구소에서는 Duo-PIGatron형 고전류(20~50mA) 이온원 개발과 더불어 이온주입공정 개발연구를 수행하고 있으며 중소기업에서도 질소이온 주입공정개발을 통해 각종 금형, 펀치, PCB드릴, 반도체소자용 초정밀 금형등에 응용 서비스하고 있다.

?기계연구원 부설 재료연구소에서는 세계 최초로 기존 임플란트의 문제점을 획기적으로 개선할 수 있는 독창적인 표면처리 구조를 가진 ‘골 결합 촉진물질의 이온주입 기술’을 개발해 이를 양산할 수 있는 장치와 생산기술을 확보했다(2009). 생체용 골 유도성 금속 임플란트는 생체와의 반응성이 우수한 생활성 물질을 이온화시켜 표면에 주입, 열화 및 박리가 일어나지 않는 생화학 결합층을 형성하는 것으로 기존 임플란트에 비해 골 결합력이 우수하고 치유 기간도 빠르다.

? 유리에 얇은 다결정 실리콘을 지접 증착하는 것은 차세대 평판 디스, 프레이에 중요성을 차지하는데 아직까지는 유리모재가 고온을 견디지못해 어려움을 겪고 있다. KAIST에서는 PIII를 사용하는 480C의 온도에서도 비정질이 없는 다결정 실리콘 박막의 직접 증착법을 개발였다(2010).

○ 주입되는 원소의 다양화로, 초기 이온주입은 쉽게 이온화할 수 없고, 일반적인 철계 금속의 질화나 탄화에 대한 개념으로 질소나 탄소와 같은 gas형 원소의 이온주입이 주류를 이루었다. 그러나 점점 금속 표면에 다양한 물성을 가진 합금층의 생성 요구로 인하여, MEVVA(MEtal Vapor Vacuum Arc) 소스나 FCVA(Filtered Cathodic Vacuum Arc) 소스 및 UBM(Unbalanced Magnetron) 소스와 같은 금속이온을 주입할 수 있는 소스들이 개발되어, 기체 이온 주입에만 한정되어 있던 이온주입 시장을 확대시키는 계기가 되었다. 우리나라에서도 이 분야의 연구는 아직 활성화되지 않은 편으로 이 부분에 연구노력이 더 집중되어야 할 것으로 것이다.

저자: Paul K. Chu
자료유형: 학술정보