KR20200105835A - 금속 및 세라믹 재료의 퇴적을 위한 적층 제조용 시스템 및 방법 - Google Patents

금속 및 세라믹 재료의 퇴적을 위한 적층 제조용 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시내용은 적층 제조 공정에 기인하는 벌크 퇴적 재료 미세구조에서의 결함을 저감 또는 제거하는 적층 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다. 적층 제조 시스템은 증발된 퇴적 재료를 형성하기 위해 퇴적 재료를 증발시키는 단계 및 이온화된 퇴적 재료 플럭스를 형성하기 위해 증발된 퇴적 재료를 이온화하는 단계를 포함한다. 이온화된 퇴적 재료 플럭스를 형성한 후, 이온화된 퇴적 재료 플럭스는 개구를 통해서 인도되고, 제어된 운동 에너지 레벨로 가속되며, 기판의 표면 상에 퇴적된다. 개구 기구는 물리적, 전기적 또는 자기적 개구 기구를 포함할 수 있다. 퇴적 재료의 증발은 저항 가열, 유도 가열, 열 방사, 전자 가열, 및 전기 아크 소스 가열로 구성된 증발 기구에 의해 수행될 수 있다.

Description

금속 및 세라믹 재료의 퇴적을 위한 적층 제조용 시스템 및 방법
본 개시내용은 일반적으로 적층 제조용 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 적층 제조는 통상적으로 기판의 표면 상에서 퇴적 재료의 상태를 액체 또는 분말로부터 고체로 변화시키는 것을 포함한다. 고체 퇴적 재료가 기판의 표면 상에 형성되는 종래의 공정은 결합제, 포획된 가스, 미립자, 전위 및 공극 형태의, 벌크 퇴적 재료의 오염물 및/또는 결점과 같은 결함을 포함할 수 있다. 퇴적 재료의 결함은 밀도, 미세 구조, 열전도성, 전기 전도성, 항복 강도, 이차 전자 수율, 스퍼터 수율, 광학 특성, 및 다양한 기타 퇴적 재료 특성과 같은 벌크 퇴적 재료 특성에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 결함을 제거하고 벌크 퇴적 재료 미세구조를 제어할 필요가 있다.
일반적으로, 본 개시내용은 적층 제조 공정에 기인하는 벌크 퇴적 재료 미세구조에서의 결함을 저감 또는 제거하는 적층 제조 시스템 및 방법을 제공한다. 본 개시내용에 따르면, 적층 제조 시스템은 퇴적 재료를 증발시켜 증발된 퇴적 재료를 형성하는 단계 및 이후 증발된 퇴적 재료를 이온화하여 이온화된 퇴적 재료 플럭스를 형성하는 단계를 포함한다. 이온화된 퇴적 재료 플럭스를 형성한 후, 이온화된 퇴적 재료 플럭스는 개구를 통해서 인도되고, 제어된 운동 에너지 레벨로 가속되며, 기판의 표면 상에 퇴적된다. 개구 기구는 물리적, 전기적 또는 자기적 개구 기구를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 다양한 양태에 따르면, 퇴적 재료의 증발은 저항 가열, 유도 가열, 열 방사, 전자 가열, 플라즈마 가열, 및 전기 아크 소스 가열과 같은 임의의 알려진 또는 아직 알려져 있지 않은 가열 소스로 구성된 증발 기구에 의해 수행될 수 있다.
본 개시내용의 다양한 양태에 따르면, 기판의 표면은 기판의 표면에 도달하는 이온화된 퇴적 재료 플럭스의 운동 에너지를 제어하기 위해 양전위, 음전위 및 접지 전위의 임의의 조합일 수 있다.
본 개시내용의 다양한 양태에 따르면, 기판 전위는 일정한 것, 시간에 따라 가변적인 것, 또는 기구 내의 하나 이상의 전기적 퇴적 재료 플럭스 변동과 동기화되는 것 중 적어도 하나이다.
첨부 도면은 본 개시내용의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하고, 본 개시내용의 실시예를 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 개시내용의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 단일 퇴적 재료 공급원, 증발 수단, 이온화 수단, 퇴적 재료 플럭스 포커싱 수단, 및 진공 챔버 내부에 배치된 기판을 구비하는, 본 개시내용에 따른 적층 제조 공정의 도시도이다.
도 2는 이온 편향기를 사용하여 이온화된 증발 플럭스를 비이온화된 증발 플럭스로부터 분리하는 본 개시내용에 따른 적층 제조 공정의 도시도이다.
도 3은 복수의 퇴적 재료 공급원을 갖는 본 개시내용에 따른 적층 제조 공정의 도시도이다.
도 4는 물리적 개구를 통해서 이동하는 이온화된 증발 플럭스를 도시하는 본 개시내용에 따른 적층 제조 공정의 도시도이다.
도 5는 전기장 개구를 통해서 이동하는 이온화된 증발 플럭스를 갖는 본 개시내용에 따른 적층 제조 공정의 도시도이다.
통상의 기술자라면 본 개시내용의 다양한 양태가 의도된 기능을 수행하도록 구성된 임의의 개수의 방법 및 시스템에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 다르게 말하면, 의도된 기능을 수행하기 위해 다른 방법 및 시스템이 본 명세서에 통합될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 첨부 도면은 모두 축척에 맞게 도시된 것이 아니고, 본 개시내용의 다양한 양태를 설명하기 위해 과장될 수 있으며, 이와 관련하여 도면은 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다는 것도 유의해야 한다. 마지막으로, 본 개시내용은 다양한 원리 및 신념과 관련하여 설명될 수 있지만, 본 개시내용은 이론에 얽매이지 않아야 한다.
일반적으로, 본 개시내용은 적층 제조 공정에 기인하는 벌크 퇴적 재료 미세구조에서의 결함을 저감 또는 제거하는 적층 제조 시스템 및 방법을 제공한다. 이와 관련하여, 포커싱된 이온 도금 공정을 사용하여 금속 및/또는 세라믹 퇴적 재료 증기 기반 적층 제조를 제공하기 위한 다양한 장치 및 방법이 본 명세서에 개시 및 설명된다. 본 개시내용에 따른, 박막 퇴적을 위해 일반적으로 준비되는, 이온 도금은 적층 제조 공정에서 퇴적을 기판 표면 상의 작은 영역에 포커싱시키기 위해 포인트 소스 구성에 이용된다. 본 개시내용에 의해 고려되는 구성 요소를 설계 및 사용하기 위한 구조 및 접근법의 예는 Anatoly Kuzmichev 및 Leonid Tsybulsky(2011), "유도 가열을 구비하는 증발기와 그 용도, 광물 및 유기 재료의 유도 및 마이크로파 가열에서의 진보",
Figure pct00001
교수(Ed.), ISBN: 978-953-307-522-8, InTech에서 찾아볼 수 있으며, 이는 본 명세서에 참조로 원용된다.
예를 들어, 본 개시내용에 따른 적층 공정에서는, 진공 챔버 내에서 증발 기구로 퇴적 재료를 증발시키고 퇴적 재료를 증기 상태에서 한 번 이온화 함으로써 퇴적 재료가 기판의 표면에 추가될 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서 퇴적될 수 있는 퇴적 재료의 예로는 알루미늄, 구리, 티타늄, 실리콘, 리튬, 은, 금, 철, 스테인리스 스틸, 이산화규소, 질화규소, 알루미나, 및 기판 표면에서 증발, 이온화 및 응축될 수 있는 임의의 다른 금속, 금속 합금, 금속 산화물 또는 세라믹과 같은 금속 및/또는 세라믹이 포함되지만, 본 개시내용의 범위는 이러한 퇴적 재료에 한정되지 않으며, 현재 알려진 또는 아직 알려져 있지 않은 다른 퇴적 재료가 사용될 수 있고 본 개시내용의 범위 내에 포함될 수 있다. 마찬가지로, 본 개시내용의 맥락에서 퇴적된 퇴적 재료를 수용할 수 있는 기판의 예로는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리, 철, 티타늄 및 몰리브덴과 같은 임의의 고체 및 전기 전도성 금속, 금속 합금, 또는 부분 전도성 세라믹 재료가 포함된다. 고주파 용량성 커플링에 의해 또는 이온을 기판 표면에 도달하기 전에 그리드 또는 대체 가속 수단으로 가속시킴으로써 재료의 표면에 기판 바이어스 전압이 생성되는 경우에는 절연 재료가 사용될 수도 있다. 전술한 내용에도 불구하고, 본 개시내용의 범위는 이러한 기판에 제한되지 않지만, 현재 알려진 또는 아직 알려져 있지 않은 다른 기판이 사용될 수 있고 본 개시내용의 범위 내에 포함될 수 있다. 본 개시내용의 범위 내의 공정을 사용하여 제조됨으로써 이익을 얻는 최종 제품은 스퍼터링 공정을 위한 타겟 재료, 터빈 블레이드, 가요성 또는 강성 전자 회로 또는 패키지, 및 제어된 입자 크기, 입자 구조, 및 재료 순도를 갖는 완전 기능성 고밀도 금속 프로토타입의 제조를 포함하지만 이것에 한정되지 않는다.
본 개시내용에 따른 공정은 퇴적 재료를 증발시키기 위해 증발기를 포함하는 진공 챔버, 증발 소스 형태-계수(view-factor)를 기판 표면으로 제한하기 위한 플럭스 제어 개구, 증발된 플럭스를 이온화하기 위한 플라즈마 소스, 및 바이어스된 기판을 사용할 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 이온화된 퇴적 재료는 이후 증발 소스와 기판 사이의 플럭스 제어 개구를 통해서 이동하며, 이후 이온화된 증기는 전기적으로 바이어스된 기판의 표면 상으로 가속된다. 기판 상의 바이어스를 조절 및 제어함으로써, 이온화된 증기의 운동 에너지 및 기판 온도가 단독으로 또는 함께 사용되어, 퇴적된 퇴적 재료 미세구조 및/또는 다른 퇴적 재료 특성을 제어할 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 현재 알려진 또는 아직 알려져 있지 않은 다양한 열원 기구가 퇴적 재료를 증발시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 저항 가열은 알루미늄과 같은 퇴적 재료의 증발 공정에 일반적으로 사용된다. 저항 가열은 열전달을 위해 퇴적 재료가 증발 보트와 접촉할 것을 요구한다. 그러나, 증발 보트를 구성하는 퇴적 재료는 증발 공정에서 있을 수 있는 오염물이 될 수 있다. 유도 가열 또는 전자 빔 증발과 같은 비접촉 증발 열원 수단은 증발 보트 오염물을 제거하지만 여전히 퇴적 재료가 도가니와 직접 접촉할 것을 요구한다. 유도 가열 소스는 퇴적 재료를 증발시키고 증기 플럭스를 이온화하여 이를 소망 가열 기구로 만들기 위해 성공적으로 사용되었다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 음극 아크 및 스퍼터링 소스와 같은 퇴적 플럭스 생성 소스 기구가 이용될 수 있지만, 이는 퇴적된 퇴적 재료를 오염시킬 수 있는 작동을 위한 증가된 공정 압력을 요구할 수 있다. 또한, 이러한 소스는 보다 적은 양의 증발의 퇴적 플럭스 속도를 생성할 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 퇴적 재료를 증발 소스에 공급하고 함유하는 다양한 수단이 사용될 수 있으며, 퇴적 재료 특성 및 이용 가능성은 퇴적 재료가 증발 소스에 어떻게 공급되는지를 좌우할 수 있다. 예를 들어, 보다 연성인 금속의 경우, 퇴적 재료를 공급하기 위해 하나 이상의 와이어 피드를 사용할 수 있지만, 세라믹 퇴적 재료는 분말 또는 펠릿 형태로 공급될 가능성이 있다. 또한, 복수의 퇴적 재료는 열원이 이들을 동시에 용융 및 증발시킬 수 있다고 가정하면 단일의 증발 도가니에 공급될 수 있다.
본 개시내용에 따르면, 증기 플럭스를 이온화하기 위해 다양한 이온화 소스 기구가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 킬로헤르츠 내지 메가헤르츠 범위에서 작동하는 유도 결합식 플라즈마 소스는 종래의 이온 도금 공정에서 보편적으로 사용되며, 본 명세서에 개시된 퇴적 플럭스 개구의 양쪽에서 사용될 수 있다. 대안적으로, 증기 플럭스를 이온화하기 위해 마그네트론 또는 음극 아크 소스가 퇴적 플럭스 개구의 양쪽에서 사용될 수도 있다.
본 개시내용에 따르면, 물리적 퇴적 플럭스 제어 개구 기구는 형태 계수에 의해 정의되는 표면적을 갖는 기판과 접촉하는 이온화된 증기의 제어된 스트림을 생성하기 위해 증발 소스와 기판 사이의 형태 계수를 제한하도록 구성된다. 본 명세서에 사용될 때, "형태 계수"는 증발 소스로부터 나오는 퇴적 플럭스의 단면적과 비교되는, 기판 표면에 도달하는 이온화된 퇴적 플럭스의 단면적을 의미한다.
물리적 개구는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 개구는 부착 계수를 저감하거나 퇴적된 재료가 재증발될 수 있게 하기 위해 이온화된 증발 플럭스의 융점보다 약간 높거나 낮은 온도로 가열되는 고온 내화 금속으로 구성될 수 있다. 개구는, 이온 플럭스를 개구를 통해서 집중(funnel)시키거나 단지 개구 단면의 일부에서 이동하는 이온이 개구를 통과할 수 있게 할 뿐인 방식으로 이온을 개구의 표면에서 멀리 편향시키는 전위로 대전되는 전기 전도성 금속으로 구성될 수 있다. 또한, 개구는 이온화된 퇴적 플럭스를 개구를 통해서 안내하는 자기장을 생성하는 물리적 구조로 구성될 수 있다. 개구 내의 및 주위의 자기장 강도는 자기장이 전도성 코일에 의해 생성되는 경우에 제어될 수 있다. 전자석 또는 초전도 자석은 이온화 종의 터널링(tunneling) 및 방향을 정확하게 제어할 수 있는 1 내지 10 테슬라 정도의 자기장 강도를 갖기 때문에 사용될 수 있다.
통상의 기술자는 증발이 "시선(line of sight)" 공정이며 따라서 도가니 또는 퇴적 플럭스 제어에 의해 생성되는 섀도잉은 퇴적 속도를 감소시킬 것이고 표면 상에 응축된 퇴적 재료를 축적할 것임을 이해한다. 본 개시내용에 따르면, 이들 표면 상의 응축된 퇴적 재료를 저감 또는 제거하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다.
하나의 방법은 온도를 제어함으로써 표면의 부착 계수를 수정하는 것이다. 예를 들어, 표면 온도를 상승시키면 증기가 표면에서 응축될 가능성이 감소한다. 유도 가열 표면에 대해 투과적인 퇴적 재료를 사용하는 것은, 응축된 퇴적 재료가 유도 가열에 필요한 두께에 일단 도달하면 응축된 퇴적 재료가 증발되게 한다. 또한, 증발 플럭스가 제어 표면을 만나기 전에 이온화되면, 이온 플럭스를 플럭스 제어 개구로부터 멀리 유지시키면서 이온 플럭스를 기판에 포커싱 및 조향시키기 위해 전기 바이어스 및/또는 자기장이 사용될 수 있다.
본 개시내용의 다양한 양태에 따르면, 개구 기구는 전기장으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 이온화된 스퍼터 플럭스는 양으로 대전될 수 있으며, 양으로 대전된 전극으로부터 반발될 것이다. 이온을 이온화 수단으로부터 멀리 그리고 전기장 개구 기구로서 설정된 포커싱 및 조향 전극을 통해서 인도하면 플럭스는 기판의 표면 상에 조향될 수 있는 타이트한 빔으로 포커싱될 수 있다. 움직이는 부분의 사용 없이 기판 표면 상의 이온화된 퇴적 플럭스 위치를 전기적으로 제어할 수 있으면 기판과 퇴적 소스 사이의 상대 운동에 필요한 이동 축의 일부를 제거할 수 있다.
개구로부터 나오는 이온화된 플럭스와 기판 표면 사이의 상대 이동은 본 개시내용에 의해 고려되는 기능적 적층 제조 공정에 사용될 수 있다. 상대 이동은 기판의 열관리 및 응축물 성장을 최적화하여 열팽창계수가 상이한 재료 사이에 생성되는 내부 응력을 최소화하기 위해 이용될 수 있다. 기판 상의 이온화된 플럭스 접촉점이 기판에 대해 이동될 수 있거나, 기판이 기판 상의 이온화된 플럭스 접촉점에 대해 이동될 수 있거나, 또는 이온화된 플럭스 접촉점 이동과 기판 이동의 조합이 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 개시내용에 의해 고려되는 실시예에 따르면, 회전 음극 스퍼터링 공정을 위한 타겟 재료를 제조할 때, 기판은 타겟 재료를 튜브의 외경 주위에 시종 적용하기 위해 회전하는 백킹 튜브일 수 있다. 튜브의 회전축을 따라서 퇴적하기 위해, 이온화된 플럭스 접촉점이 회전축에 대해 이동하거나, 타겟 튜브가 타겟 튜브 회전축을 따라서 이온화된 플럭스 접촉점에 대해 이동한다.
본 개시내용의 다양한 양태에 따르면, 퇴적 플럭스의 하나 초과의 종이 기판의 표면 상에 퇴적되어 합금 또는 커스텀 화합물을 생성할 수 있다. 이와 관련하여, 퇴적 재료 혼합은 개시된 공정 및 시스템 내의 여러 상이한 위치에서 일어날 수 있다. 예를 들어, 복수의 퇴적 재료가 단일의 도가니에서 공동 증발될 수 있거나, 증기 플럭스가 이온화 공정에서 독립적인 도가니 외부에서 조합될 수 있거나, 증기 플럭스가 개구 전에 또는 후에 조합될 수 있거나, 및/또는 개별 이온화된 증기 스트림이 기판 표면에서 조합될 수 있다.
또한, 이온화된 증기 스트림은 공정 가스와 반응하여 기판 표면 상에 반응성 화합물을 생성할 수 있다. 예를 들어, 산화물, 질화물, 탄화물 및 기타 화합물이 공정 가스 추가를 사용하여 형성될 수 있다. 공정 가스와 이온화된 퇴적 플럭스의 반응은 기판 표면에서 또는 그 근처에서 일어날 수 있다. 퇴적 소스 내의 압력은 평균 자유 경로를 최대화하고 증기의 산란을 감소시키기에 충분히 낮아야 한다. 소스 내부에서, 기본 압력은 1e-5 Torr 미만이어야 하고 작동 압력은 1e-4 Torr 미만이어야 한다. 소스 및 개구의 외부에서, 압력은 플럭스와 기판 상의 또는 근처의 공정 가스 사이의 반응을 촉진하기 위해 증가될 수 있다.
본 개시내용에 따른 시스템 및 방법은 다양한 장점 및 이익을 제공한다. 예를 들어, 퇴적 공정을 작동시키기 위해 외부 가스 공급원이 필요하지 않으며, 따라서 퇴적된 퇴적 재료는 퇴적 가스로 오염되지 않을 것이다. 이로 인해 고순도 퇴적 재료의 보다 고밀도의 퇴적이 가능할 수 있다. 또한, 기판의 표면에 도달하는 증기 플럭스의 이온화 및 그 운동 에너지의 제어는 종래의 적층 제조 공정에서 일반적으로 존재하지 않는 퇴적 재료 특성 조정을 가능하게 한다.
본 개시내용의 상기 양태는 이제 도 1을 참조하여 설명되며, 증발기(104)를 공급하는 고체 퇴적 재료 공급원(102)을 갖는 적층 제조 공정(100)의 본 개시내용에 따른 예시적 실시예가 도시되어 있다. 증발기(104)는 증발 플럭스(106)의 적어도 일부를 이온화하는 이온화 장치(108)로 향하는 증발 플럭스(106)를 생성한다. 이온화된 증발 플럭스(110)는 이후 개구(112)를 통과하며 이 개구는 기판(114) 쪽으로 이동하는 이온화된 증발 플럭스(106)의 단면을 적층 제조 공정 요건이 요구하는 퇴적 스폿 크기와 일치하는 최종적인 이온화된 증발 플럭스 단면(113)으로 감소시킨다.
도 2는 이온 편향기(209)를 사용하여 이온화 장치(208)로부터 나오는 비이온화된 증발 플럭스(207)로부터 이온화된 증발 플럭스(206)를 걸러내는 적층 제조 공정(200)의 본 개시내용에 따른 다른 예시적 실시예를 도시한다. 이온 편향기(209)는 이온화 플럭스(206)를 개구(212) 쪽으로 돌리며, 비이온화된 증발 플럭스(207)가 응축물 수집 실드(211) 상에 수집될 수 있게 한다. 이온화 플럭스(206)를 선회시킴으로써, 비이온화된 증발 플럭스에 의한 기판(214) 또는 개구(212)의 일체의 오염이 최소화되거나 제거된다.
도 3은 도 1의 것과 유사하지만, 복수의 증발 소스(304a/b)를 공급하는 복수의 고체 퇴적 재료 공급원(302a/b)을 갖는, 적층 제조 공정(300)의 본 개시내용에 따른 다른 예시적 실시예를 도시한다. 특정 금속 및 세라믹 퇴적 재료의 상이한 증발 온도로 인해 상이한 퇴적 재료가 사용되거나 및/또는 요구될 때 복수의 증발 소스(304a/b)가 사용될 수 있다. 각각의 증발 소스(304a/b)로부터의 증발 플럭스(306a/b)는 이후 이온화 소스(308)에서 이온화된다. 이온화 소스(308)는 각각의 증발 소스(304a/b)로부터의 증발 플럭스(306a/b)를 이온화하는 단일의 이온화 소스일 수 있거나 각각의 증발 소스(304a/b)에 대한 개별 이온화 소스(도시되지 않음)일 수 있다. 각각의 증발 소스(304a/b)가 전용 이온화 소스를 가질 때, 증발 소스(304a/b)와 이온화 소스는 조합되어 단일 전원으로 구동될 수 있다. 조합된 전원은 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.
도 4는 물리적 개구(412)를 이용하여 이온화 플럭스(410)의 단면을 제한하는 적층 제조 공정(400)의 본 개시내용에 따른 다른 예시적 실시예를 도시한다. 이온화된 증발 플럭스(410)가 물리적 개구(412) 상에 응축될 가능성을 감소시키기 위해 물리적 개구(412)는 전기적으로 바이어스되거나 및/또는 가열될 수 있다. 적층 제조 공정(400)은 물리적 개구(412)를 떠나 기판(414)의 표면에 도달하는 이온화된 퇴적 플럭스(413)가 기판(414)의 표면에 대해 이동할 수 있게 한다. 본 개시내용의 다양한 양태에 따르면, 이 이동을 달성하기 위해, 물리적 개구(412)가 기판(414)에 대해 이동하도록 구성될 수 있거나 기판(414)이 물리적 개구(412)에 대해 이동하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용의 다양한 양태에 따르면, 물리적 개구(412)는 또한, 개구의 크기를 확대 또는 감소시키고 그로 인해 기판(414) 표면 상의 퇴적 속도 및/또는 이온화된 퇴적 플럭스 스폿 단면 크기를 제어하기 위해 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
도 5는 이온화된 퇴적 플럭스(510)를 통합 및/또는 포커싱시키기 위해 전기 또는 자기 개구(512)를 이용하는 적층 제조 공정(500)의 본 개시내용에 따른 다른 예시적 실시예를 도시한다. 전기 개구(512)는 기판(514) 표면 상의 이온화된 퇴적 플럭스(510) 퇴적 스폿의 크기 및 상대 위치를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시내용의 일부 양태에 따르면, 이온화된 플럭스 단면 및 접촉 스폿을 전기장으로 제어하는 것은 이온의 질량이 등등한 전자 빔 제어 기술에 사용되는 전자보다 훨씬 크기 때문에 공정 제어에 있어서 보다 효율적일 수 있다.
마지막으로, 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 개시내용에 대한 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시내용은 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 본 개시내용의 수정 및 변형을 망라하도록 의도된다.
마찬가지로, 이상의 설명에서는 장치 및/또는 방법의 구조 및 기능의 상세와 함께 다양한 대안을 포함하는 수많은 특징 및 장점이 기술되었다. 본 개시내용은 단지 예시적인 것으로 의도되며, 따라서 포괄적이도록 의도되지 않는다. 첨부된 청구범위를 표현하는 용어의 광범위하고 일반적인 의미로 표시되는 한, 특히 본 발명의 원리 내의 조합을 포함하는 부분의 구조, 퇴적 재료, 요소, 구성요소, 형상, 크기 및 배치와 관련하여 다양한 수정이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 이들 다양한 수정이 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한, 이들 다양한 수정은 그 안에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (10)

  1. 적층 제조 시스템이며,
    증발된 퇴적 재료 플럭스를 형성하기 위해 퇴적 재료 플럭스를 증발시키는 단계;
    이온화된 퇴적 재료 플럭스를 형성하기 위해 증발된 퇴적 재료 플럭스를 이온화하는 단계;
    증발된 퇴적 재료 플럭스를 이온화하기 전 또는 후에, 퇴적 재료 플럭스를 개구 기구를 통해서 포커싱하는 단계;
    포커싱된 이온화된 퇴적 재료 플럭스를 전기 바이어스를 사용하여 기판 쪽으로 가속시키는 단계; 및
    이온화된 퇴적 재료 플럭스를 기판의 표면 상에 퇴적시키는 단계를 포함하는, 적층 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 적층 제조 시스템 및 기판은 진공 챔버 내에 배치되는, 적층 제조 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 증발시키는 단계는 저항 가열, 유도 가열, 열 방사, 전자 가열, 및 전기 아크 소스 가열 중 하나 이상을 포함하는 증발 기구에 의해 수행되는, 적층 제조 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 이온화하는 단계는 이온화 기구에 의해 수행되는, 적층 제조 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 증발 기구는 또한 이온화 기구인, 적층 제조 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 이온화 기구는 증발 기구와 다른, 적층 제조 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 기판 표면에서의 이온화된 퇴적 재료 플럭스 표면 접촉 영역은 물리적, 전기적 또는 자기적 개구 기구 중 적어도 하나에 의해 제어되는, 적층 제조 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 기판의 표면은 기판의 표면에 도달하는 이온화된 퇴적 재료 플럭스의 운동 에너지를 제어하기 위해 양전위, 음전위 및 접지 전위의 임의의 조합일 수 있는, 적층 제조 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판의 전위는 일정한 것, 시간에 따라 가변적인 것, 그리고 하나 이상의 전기적 퇴적 재료 플럭스 변동과 동기화되는 것 중 적어도 하나인, 적층 제조 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 이온화된 퇴적 플럭스 운동 에너지를 제어하는 전기장이 기판과 개구 기구 사이에 배치된 전극에 의해 생성되는, 적층 제조 시스템.
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