KR100329630B1 - 고속전도성세라믹/금속복합재료코팅방법 - Google Patents

고속전도성세라믹/금속복합재료코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속 전도성 세라믹/금속 복합 재료 코팅방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 금속 타겟 및 세라믹 타겟을 구비하는 챔버내에 플라즈마를 일으킨다음, 플라즈마 발생으로 생성된 플라즈마 이온이 금속 타겟 및 세라믹 타겟과 충돌되어, 이 충돌에 의하여 각 타겟으로 부터 떨어져나온 금속 및 세라믹 성분들의 혼합으로 세라믹 금속 복합 재료를 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

고속 전도성 세라믹/금속 복합 재료 코팅방법
본 발명은 고속 전도성 세라믹/금속 복합재료 코팅방법에 관한 것으로, 특히 부도체인 플라스틱 판재 상에 여러가지 전도성을 얻을 수 있는 세라믹 금속을 혼합한 복합 피막을 고속으로 플라즈마 코팅할 수 있도록 한 고속 전도성 세라믹/금속 복합 재료 코팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전도성 피막은 전도성 물질을 포함하고 있는 물질로서, 여러 대역의 전도성을 갖는다. 대체적으로 103∼105Ω/㎠ 저항치를 갖는다. 이러한 전도성 피막은 다양한 금속등이 증발법 또는 스퍼터링법되어, 형성되며, 대개 부도체인 플라스틱 기판 상에 형성된다.
그러나, 전도성 피막은 한정된 범위 즉, 103∼105Ω/㎠ 범위내에서만 조절이 가능하고, 저항치의 변화도 금속의 종류 및 두께등의 변화로만 변화시킬 수 있었다. 그러므로, 105Ω/㎠ 이상의 전도성 피막을 코팅하는 것이 사실상 불가능하다.
또한, 기존의 증발법 또는 스퍼터링법은 막을 코팅하는 속도가 0.1∼0.3㎛/min로 매우 느려서, 고속 대량 생산에 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 부도체의 플라스틱 판재상에 고속 플라즈마 코팅 공정에 의하여 세라믹과 금속을 여러가지 조성비로 코팅함으로써 요구된 특성에 맞도록 다양한 전도성 피막을 얻음과 동시에 고속 공정에 의한 생산성 향상 및 고내구성의 사로운 전도성 피막을 합성하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 고속 전도성 세라믹/금속 복합재료 코팅 방법의 개략 구성도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 마그네트론 전원 2,8,10 : 마그네트론원
3 : 금속 타겟 4 : 플라스틱 기판
5 : 절연회전 지그 6 : 모터
7 : 진공 게이지 9 : 세라믹 타겟
11 : 반응 기체 공급수단 12 : 진공 펌프
13 : 진공 챔버
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명은, 세라믹/금속 복합 재료를 코팅하는 방법에 있어서, 상기 세라믹 금속 복합 재료를 구성하는 금속 타겟을 스퍼터링함과 동시에, 상기 세라믹 금속 복합 재료가 형성되는 챔버내에 금속 기체와 부도체 세라믹 형성용 기체를 공급하여, 플라스틱 상부에 세라믹 금속복합 재료를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 금속 타켓 및 세라믹 타겟을 구비하는 챔버내에 플라즈마를 일으킨다음, 플라즈마 발생으로 생성된 플라즈마 이온이 금속 타겟 및 세라믹 타겟과 충돌되어, 이 충돌에 의하여 각 타겟으로 부터 떨어져나온 금속 및 세라믹 성분들의 혼합으로 세라믹 금속 복합 재료를 형성하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 반도체 제조 공장에서 웨이퍼 및 칩은 정전기에 의해 치명적인 손상을 입게되므로 운반할때에도 정전기를 방지할 수 있는 트레이를 이용하게 되는 바, 본 발명은 이와같은 반도체 운반용 트레이를 제조하기 위한 용도로 매우 유리하게 적용할수 있다. 아울러, 복합 재료 박막의 전도도를 넓은 폭으로 조절할 수 있고, 생산 속도가 빠르기 때문에 대량 생산성이 매우 우수한 효과를 갖게된다.
(실시예)
이하, 이와같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 본 발명에 적용되는 마그네트론 스퍼터링 장치의 개략 구성도가 도시되어 있다.
본 발명에서는 다양한 전도성을 갖는 전도성 피막으로 세라믹/금속 복합재료를 사용한다. 이러한 세라믹/금속 복합 재료는 명칭에서도 내포하는 바와 같이 세라믹 및 금속성질을 포함하는 재료로서, 세라믹과 금속의 함유율에 따라 용이하게 전도도를 변화시킬 수 있다.
또한, 이러한 세라믹/금속 복합 재료는 반응성 플라즈마 코팅법 또는 스퍼터링 증발법에 의하여 형성될 수 있다. 여기서, 플라즈마 코팅법은 금속을 스퍼터링시키면서, 증발 금속 기체와 세라믹 형성용 기체를 일정량 챔버내에 공급하여 형성하는 기술이다. 또한, 스퍼터링법은 금속과 세라믹을 동시에 스퍼터링시켜 형성하는 기술이다. 특히, 스퍼터링법중 중 고전력 마그네트론 스퍼터링법은 알려진 바와 같이, 챔버내에 전기장 및 자기장이 동시에 인가되어, 그것의 코팅 속도는 종래보다 5배 이상 빠른 0.5∼2㎛/min 정도이다.
여기서, 도 1을 참조하여, 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 세라믹/금속 복합 재료를 형성하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(13)의 양측벽에 마그네트론원(2,8)이 배치되고, 금속 타겟(3)과 세라믹 타겟(9)이 내벽면에 각각 배치되어 있으며, 마그네트론원(2,8)에 마그네트론 전원(1)과 마그네트론(10)이 각각 연결되어 있다. 또, 진공 챔버(13)의 내부 중간에는 코팅하고자 하는 플라스틱 기판(4)이 절연 회전 지그(6)에 의지해 모터(6)의 구동력으로 회전하도록 결합되고, 진공 챔버(13)의 상측부에는 진공 게이지(7)가 결합되어 있으며, 진공 챔버(13)의 하부에는 반응 기체 공급 수단(11)이 결합됨과 아울러 진공 펌프(12)가 결합되어 있다. 이 진공 펌프(12)는 진공 챔버(13)의 내부가 소정 진공도를 유지하도록 지속적으로 펌핑되고, 반응 기체 공급 수단(11)에 의해 진공 챔버(13)의 내부로 반응 기체가 주입된다.
이러한 마그네트론 스퍼터링 장치의 마그네트론원(2,8)에 전원이 인가되면, 공지된 바와 같이 타겟으로 부터 전자가 방출되어, 챔버내부에 플라즈마가 발생된다. 이러한 플라즈마 발생으로 발생된 이온은 금속 타겟(3) 및 세라믹 타겟(9)과 충돌되어, 금속 성분 및 세라믹 성분이 각 타겟(3,9)들로 부터 방출된다. 이러한 방출된 금속 성분 및 세라믹 성분은 서로 혼합되어, 플라스틱 기판상부에 복합 재료 박막(도시되지 않음)이 형성된다.
이때, 마그네트론 스퍼터링 방식은 마그네트론원(2,8)에 의하여 진공 챔버(13) 내부에 자기장이 인가되므로, 전기장만이 인가되어 형성되는 종래의 스퍼터링법 보다 약 5배 이상 빠른 0.5∼2㎛/min의 속도로 막을 증착할 수 있다. 즉, 공지된 바와 같이, 자기장의 분포를 증가시키게 되면, 타겟과 충돌되는 플라즈마 이온의 양을 증대시켜, 더욱 빠른 속도로 막이 형성되는 것이다.
또한, 복합 재료의 전도도는 상술한 바와 같이, 금속과 세라믹의 조성비를 조절하여, 응용범위에 따라 103∼109Ω/㎠ 의 넓은 범위로 조절할수 있다.
여기서, 금속 타겟(3)으로는 Al, Ti, Zr등이 이용되고, 세라믹 타겟(9)으로는 AlN, Al2O3, ZrO2, TiO2,Co-WC등이 이용되며, 반응 기체로는 N2, O2등이 이용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 플라스틱류에 복합 재료 박막을 코팅하면서 전도도를 넓은 범위에서 조절할 수 있고, 빠른 속도로 코팅할 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 기존의 금속만을 코팅하는 것에 비해 300~900℃ 까지 코팅 피막에 따라 우수한 내산화성을 가진다.
따라서, 본 발명은 제조 원가를 절감할 수 있는 매우 효과적인 공정 기술이며, 대량 생산성이 우수한 기술이다.
지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시 형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해해야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 세라믹/금속 복합 재료를 코팅하는 방법에 있어서,
    상기 세라믹 금속 복합 재료를 구성하는 금속 타겟을 스퍼터링함과 동시에, 상기 세라믹 금속 복합 재료가 형성되는 챔버내에 금속 기체와 부도체 세라믹 형성용 기체를 공급하여, 플라스틱 상부에 세라믹 금속 복합 재료를 형성하는 것을 특징으로 하는 고속 전도성 세라믹/금속 복합 재료 코팅 방법.
  2. 금속 타겟 및 세라믹 타겟을 구비하는 챔버내에 플라즈마를 일으킨다음, 플라즈마 발생으로 생성된 플라즈마 이온이 금속 타겟 및 세라믹 타겟과 충돌되어, 이 충돌에 의하여 각 타겟으로 부터 떨어져나온 금속 및 세라믹 성분들의 혼합으로 세라믹 금속 복합 재료를 형성하는 것을 특징으로 하는 고속 전도성 세라믹/금속 복합 재료 코팅방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 복합 재료의 코팅 속도가 0.5 ∼2㎛/min가 되도록 챔버내에 자기장을 인가하면서 형성하고, 상기 복합 재료의 전도도는 금속 타겟 및 세라믹 타겟의 조성비로 조절하는 것을 특징으로 하는 고속 전도성 세라믹/금속 복합 재료 코팅방법.
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