KR100319027B1 - 이온주입법에의한대전방지용고분자재료의집적회로트레이제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온주입법에 의한 대전방지용 고분자 재료의 집적회로 트레이(IC Tray) 제조방법에 관한 것으로서, 종래에 플라즈마 증착법을 이용하여 IC 트레이를 제조함에 있어서 문제로 되었던 IC 트레이의 치수변형의 발생, 증착된 물질이 외부의 물리적·화학적 요인에 의한 내구성 악화, 비교적 낮은 표면전기전도도로 인한 불필요한 공정시간 및 비용의 발생, IC 트레이로부터 증착물질의 이탈성 등을 해결하기 위하여, IC 트레이에 질소, 아르곤 등의 기체이온 또는 Ti, Li, Al 등의 금속 이온을 가속전압 2MeV 이하, 전류밀도 30mA/cm2이하의 이온주입조건하에서 IC 트레이 표면으로부터 대략 1.5μm까지 주입하여, 비교적 넓은 범위인 106Ω/cm2∼ 1012Ω/cm2의 표면전기전도도를 얻어 대전방지성을 개선한 IC 트레이 제조방법을 제공하고 있다.

Description

이온주입법에 의한 대전방지용 고분자 재료의 집적회로 트레이 제조방법 {A Method for Fabricating IC Tray of Polymer Material for Preventing an Electrostatic Pheonomenon}
본 발명은 대전방지용 집적회로 트레이(IC Tray) 제조방법에 관한 것으로서, 특히 질소, 아르곤 등의 기체이온 또는 Ti, Li, Al 등의 금속이온을 고분자 재료의IC 트레이에 이온주입시켜 106Ω/cm2∼ 1012Ω/cm2의 효율적인 표면전기전도도를 갖도록하여, 대전방지 성능을 향상시킬 수 있는 IC 트레이 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 고가의 IC 칩들이 정전기 발생에 의해 손상됨을 방지하기 위하여, 플라즈마증착법을 이용하여 IC 트레이 표면 위에 Cu, Cr, Ni, Al 등의 전도성 금속을 1.5μm정도 증착시켜, 103Ω/cm2∼ 105Ω/cm2정도의 표면전기전도도를 얻는 대전방지용 IC 트레이의 제조방법이 제공되었다.
그러나, 상기와 같이 플라즈마 증착법을 이용하여 제조된 IC 트레이는 IC트레이 표면위에 전도성 금속을 증착함에 따라 전체 IC 트레이의 치수변형이 발생되어 별도로 금형을 제작해야하는 단점이 있고, 증착된 물질이 외부의 물리적·화학적 요인에 의하여 마모되는 경향이 있었으며, 또한 실제 대전방지용 특성을 갖는 IC 트레이를 제작하기 위해 요구되는 표면전기전도도값이 비교적 낮게 설정되어 있어서 불필요한 공정시간 및 비용이 발생되고, 증착물질과 IC 트레이가 서로 이탈되는 문제뿐만 아니라, 불필요하게 많은 증착물질이 IC 트레이 표면위에 증착되어 불순물의 잔존으로 인하여 IC 트레이를 재활용할 수 없는 문제가 발생되었다. 더우기, 플라즈마 증착법으로는 질소, 아르곤 등의 기체이온을 사용하여 대전방지 작용 효과를 얻을 수 없고, 증착시에 공정변수들이 유동적으로 변화될 수가 있어 재현성 문제등이 발생되었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하고, 보다 효율적인 대전방지용 IC트레이를 제공하기 위하여, 이온주입법을 이용하여 고분자재료의 IC트레이에 질소, 아르곤 등의 기체이온 또는 Ti, Li, Al 등의 금속이온을 가속전압 2MeV 이하, 전류밀도 30mA/cm2이하의 이온주입조건하에서 IC 트레이 표면으로부터 대략 1.5μm까지 주입하여, 대전방지할 수 있는 106Ω/cm2∼ 1012Ω/cm2의 효율적인 표면전기전도도를 용이하게 얻을 수 있는 대전방지용 IC 트레이 제조방법을 제공하는데 있다.
도1은 본 발명에 따라 이온주입법을 이용하여 집적회로 트레이(IC Tray)를 제조하기 위한 장치의 개략 구성도
도2a는 IC 트레이가 홀더에 지지된 상태를 나타낸 평면도
도2b는 스프링이 장착된 홀더의 내부구성도
도3은 이온주입법을 이용하여 질소 이온을 주입시킨후 이온주입량과 표면 전기전도도의 관계를 나타낸 그래프도
도4는 이온주입법을 이용하여 Ti+이온을 주입시킨후 이온주입량과 표면 전기전도도의 관계를 나타낸 그래프도
이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 첨부도면 및 실시예와 관련하여 상세히 설명한다.
도1은 본원발명에 따라 IC 트레이를 제조하기 위한 장치의 개략도를 도시한 것으로서, 전력부(1)로부터 전력을 공급하여, 이온발생부(2)에서 이온을 발생시킨 후에 플라즈마발생부(3)에서 이온화시킨다. 그후에 가속기(4)에서 이온을 가속화시키고, 가속화된 이온을 진공챔버(6) 내부에 있는 IC 트레이(8)에 정확히 주입되도록 이온주사방향을 마그네트(5)로 제어하고, 내부에 스프링이 장착된 홀더(9)에 의해 지지된 IC 트레이(8)는 진공챔버(6)의 외부에 설치된 모터(도시하지 않음)에 의해 회전구동되고, IC트레이(8)가 회전되고 있는 상태에서 IC 트레이(8)에 이온주입이 균일하게 행해진다. 도면부호 7은 이온발생부(2)의 진공장치이고, 10은 진공챔버(6)의 진공장치이고, 이온발생부(2)와 진공챔버(6)의 진공도를 측정할 수 있는 진공도측정장치(11, 11′)이 각각 배설되어 있다.
상기와 같은 일련의 이온주입 공정은 제어부(도시하지 않음)에 의해 일괄적으로 조절할 수 있도록 이루어져 있다.
도2a는 도1에 도시된 IC 트레이가 홀더(9)에 지지된 상태를 보인 평면도로서, 홀더(9)의 일측면의 중앙부에 요홈(18)이 형성되어 있어(도2b 참조), 진공챔버(6)의 외부에 설치된 모터(도시하지 않음)의 회전축(12)이 베어링기구(13)를 통하여 상기 요홈(18)에 삽입되어 정지핀(16)에 의해 홀더(9)에 고정되어 있으므로, 모터의 구동에 따라 회전되는 회전축(12)의 회전에 의해 홀더(9)가 회전되면서 IC 트레이(8)가 회전되도록 구성되어 있다.
도2b는 도2a에 도시된 홀더(9)의 내부구조를 확대하여 도시한 종단면도로서, 홀더(9)의 일측 내부에는 2개의 탄성스프링(15)이 장착되어 있고, 그 타측면에는 도2a에 도시된 IC 트레이(8)를 지지하는 지지부(17)의 일단부를 수납하기 위한 요홈(19)이 형성되어 있다. 또한 상기 각각의 탄성스프링(15)의 단부에는 플라스틱 으로 되는 고정핀(14)이 장착되어 있고, 이 각각의 고정핀(14)은 상기 요홈(19)을 관통하여 지지부(17)의 일단부에 삽입되어 있으므로, 이 고정핀(14)과 지지부(17)에 의해 IC 트레이(8)가 홀더(9)에서 회전시에 이탈되는 일이 없이 견고하게 지지되도록 되어 있다.
도3은 폴리이미드계 KAPTON(상표명)과 폴리페닐렌스티렌(polypheny lene-styrene : PPS)소재를 사용한 IC 트레이의 표면에, 상기한 바와 같은 이온주입공정을 이용하여 가속전압 190KeV, 전류밀도 3mA/cm2의 이온주입조건하에서 질소이온을 주입시킨 경우에 이온주입량에 따른 표면전기전도도의 관계를 나타낸 그래프도 이다.
도4는 도3과 마찬가지로 상기와 같은 소재를 사용한 IC 트레이 표면에, 가속전압 190KeV, 전류밀도 0.1μA/cm2의 이온주입조건하에서 Ti+이온을 주입시킨 경우에 이온주입량에 따른 표면전기전도도의 관계를 나타낸 그래프도 이다.
실시예 1
IC 트레이 표면에 이온주입하는 조건으로서, 가속전압 190KeV, 전류밀도 3mA/cm2에서, 소스로서 질소가스를 이온발생부에 주입하여 이온화시킨후 가속기에 의해 가속화 시킨 후, 가속화된 질소이온을 마그네트를 사용하여, 진공챔버내의 IC 트레이쪽으로 주사방향을 정확히 조절하여, IC 트레이 표면으로부터 대략 1.5μm까지 이온주입을 행하였다. 이때, 고진공펌프를 사용하여 진공도를 10-6Torr대로 유지시켰으며, IC 트레이의 양면 및 측면에 이온이 균일하게 주입되도록 모터를 구동시켜 IC 트레이를 회전시켰다.
이 결과, 제3도에 도시된 바와 같이, 대전방지를 위하여 필수적으로 요구되는 최소의 표면전기전도도(1012Ω/cm2)와 특히 극소 반도체 IC 트레이에 요구되는 표면전기전도도(108Ω/cm2)를 용이하게 얻을 수 있었으며, 종래에는 대전방지용으로 사용할 수 없었던 질소이온을 사용함으로써 제조비용을 감소시킬 수 있고, 또한 IC 트레이의 대전방지를 위한 효과적인 표면전기전도도 106Ω/cm2∼ 1012Ω/cm2범위를얻을 수 있었다.
실시예 2
IC 트레이 표면에 이온주입하는 조건으로서 가속전압 190KeV, 전류밀도 0.1μA/cm2에서, 소스로서 Ti를 사용한 것 이외에는 상술한 실시예 1의 방법과 같이 동일하게 행하였다.
이 결과, 도4에 도시된 바와 같이, 소스로서 질소를 사용하였을때와 마찬가지로, 동일한 효과를 얻을 수 있었다.
이와같이 실시예 1, 2와 같은 방법에 의하면, 소스로서 질소, 아르곤 등의 기체이온 또는 Ti, Li, Al 등의 금속이온이 IC 트레이 표면으로부터 대략 1.5μm까지 균일하게 주입되어 IC 트레이 내부에 배치됨으로서, 종래와는 달리IC 트레이의 치수변형이 발생되지 않아 별도로 금형제작을 할 필요가 없고,종래에 사용할 수 없었던 질소, 아르곤 등의 기체이온을 본원 발명에 적용시켜 효율적인 대전방지용 IC 트레이를 제조할 수 있어서 종래의 전도성 금속을 사용할 때 보다도 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 이온에너지의 조건을 변화시키면서 다단계로 이온을 주입함으로써 비가우시안(non-gaussian)분포를 얻을 수 있으므로 재현성이 좋고, 또한 균일한 IC 트레이의 표면전기전도도를 얻을 수 있다.
더우기, IC 트레이내에 이온이 주입되어 배치되어 있기 때문에 외부의 물리적·화학적인 요인에 의하여 쉽게 마모되지 않는 내마모성을 갖고, 표면의 경도가증가되고, 전도성금속이 이탈되는 문제가 없으며, 이에 따라 IC 트레이의 접착력 시험항목이 불필요하게되므로, IC 트레이의 검사공정이 단축되어 제작시간 및 비용을 절감할 수 있고, 주입된 이온주입량이 종래의 플라즈마증착법에 의해 증착된 물질양보다도 훨씬 적어 불순물이 상대적으로 적기 때문에 IC 트레이의 재활용이 가능하다.
이외에, 순도 높은 이온주입량 분포를 얻을 수 있고, 일련의 공정을 신속하고 균일하게 할 수 있어, 안정적이고 정밀한 대전방지용 IC 트레이를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예에 대해서만 설명하였으나, 본 발명은 이 실시예만 제한되지는 않고, 그밖의 각종의 변경, 개량, 조합등이 첨부된 특허청구범위의 범위에서 벗어남이 없이 가능하다는 것은 당업자에게 자명하다.

Claims (2)

  1. 소스가스로서 질소 또는 아르곤의 기체이온을 이온발생부에 주입한 후에 플라즈마발생부에서 이온화시키는 단계,
    이온화된 상기 기체이온을 가속기에 의해 가속화시키는 단계,
    가속화된 기체이온을 진공챔버내의 고분자재료의 IC트레이 표면에 정확히 주입되도록 마그네트를 사용하여 이온주사방향을 제어하는 단계,
    이온주사방향을 제어한 후에 상기 가속화된 기체이온을 상기 IC트레이 표면으로부터 약 1.5㎛까지 5×1014ion/㎠ ∼ 1016ion/㎠의 범위내에서 이온주입을 행하는 단계에 의하여 106Ω/㎠ ∼ 1012Ω/㎠ 의 표면전기전도도를 띄게 하도록 하는 것을 특징으로 하는 대전방지용 고분자재료의 IC 트레이 제조방법.
  2. 소스가스로서 Ti, Li, 및 Al로 이루어지는 군에서 선택된 1종의 금속이온을 이온발생부에 주입한 후에 플라즈마발생부에서 이온화시키는 단계,
    이온화된 상기 금속이온을 가속기에 의해 가속화시키는 단계,
    가속화된 금속이온을 진공챔버내의 고분자재료의 IC트레이 표면에 정확히 주입되도록 마그네트를 사용하여 이온주사방향을 제어하는 단계,
    이온주사방향을 제어한 후에 상기 가속화된 금속이온을 상기 IC트레이 표면으로부터 약 1.5㎛까지 5×1014ion/㎠ ∼ 1016ion/㎠의 범위내에서 이온주입을 행하는단계에 의하여 106Ω/㎠ ∼ 1012Ω/㎠ 의 표면전기전도도를 띄게 하도록 하는 것을 특징으로 하는 대전방지용 고분자재료의 IC 트레이 제조방법.
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