KR100489301B1 - Manufacturing method for metal film by vacuum evaporation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진공증착을 이용한 금속 필름을 제조함에 있어서, 기판(6,21,21')을 상온으로 유지하면서, 상기 기판(6,21,21')에 두께가 500∼1500Å인 버퍼층 (22,22')을 진공증착 시키는 단계; 상기 버퍼층(22,22') 상부면에 금속필름층 (23,23')을 증착시키되 상기 금속의 증발율이 0.3∼0.5㎛/min인 단계; 상기 버퍼층 (22,22') 및 금속필름층(23,23')이 부착된 기판을 대기중에 노출시킨 다음, 저온으로 유지하는 단계; 및 상기 버퍼층(22,22') 및 금속필름층(23,23')을 기판 (6,21,21')으로부터 분리(도2a)하거나 상기 금속필름층(23,23')을 상기 버퍼층 (22,22') 및 기판으로부터 분리(도2b)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 필름의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a buffer layer 22 having a thickness of 500 to 1500 kPa on the substrates 6, 21 and 21 'while maintaining the substrates 6, 21 and 21' at room temperature in manufacturing a metal film using vacuum deposition. 22 ') vacuum depositing; Depositing a metal film layer (23, 23 ') on an upper surface of the buffer layer (22, 22'), wherein the evaporation rate of the metal is 0.3 to 0.5 µm / min; Exposing the substrate to which the buffer layers (22, 22 ') and the metal film layers (23, 23') are attached to the atmosphere, and then keeping the substrate at a low temperature; And separating the buffer layers 22, 22 'and the metal film layers 23, 23' from the substrates 6, 21, 21 '(FIG. 2A) or the metal film layers 23, 23'. 22, 22 ') and a separation from the substrate (FIG. 2B) provides a method for producing a metal film.
본 발명의 방법을 이용하여 필름을 제조할 경우, 다양한 두께의 금속 필름을 소량으로 제조하는 것이 가능하며, 대형 압연시설이 불필요하므로 경제적이며 환경 친화적인 방법으로 필름 제조가 가능하다.When manufacturing a film using the method of the present invention, it is possible to produce a small amount of metal films of various thicknesses, it is possible to manufacture the film in an economical and environmentally friendly way because a large rolling facility is unnecessary.
Description
본 발명은 진공증착을 이용한 금속 필름 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판과 금속 필름의 분리를 용이하게 하기 위해, 버퍼층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 진공증착을 이용한 금속 필름 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a metal film production method using vacuum deposition, and more particularly to a metal film production method using vacuum deposition, characterized in that for forming a buffer layer in order to facilitate separation of the substrate and the metal film. .
진공증착이란 물리증착 기술의 일종으로, 여기서 물리증착이란 진공이나 플라즈마 분위기에서 물질을 가열하거나, 운동량 전달을 이용하여 피막 물질을 증발시켜서, 코팅하고자 하는 기판에 피막을 제조하는 방법을 총칭한다. 물리증착법은 일반적으로 순도가 높고 표면이 평활한 금속피막을 손쉽게 제조가 가능한 것으로 잘 알려져 있다. Vacuum deposition is a kind of physical vapor deposition technique, where physical vapor deposition is a general method for manufacturing a coating on a substrate to be coated by heating the material in a vacuum or plasma atmosphere or by evaporating the coating material by using momentum transfer. Physical vapor deposition is generally well known that it is easy to manufacture a metal film with high purity and smooth surface.
물리증착에는 크게 진공증착, 스퍼터링 그리고 이온플레이팅이 있으며, 금속 피막을 제조할 경우, 특수한 경우를 제외하고는 진공증착법이 많이 이용되고 있다. 이는 진공증착법이 비교적 공정이 간단하고, 증발율이 다른 방법에 비해 높기 때문이다. 진공증착법은 가열원의 형태 및 가열방법에 따라, 저항가열식 진공증착, 전자빔 가열식 진공증착 그리고 유도가열식 진공증착으로 구분하는데, 산업용 대형 플렌트 등 특수한 경우를 제외하면, 저항가열식과 전자빔 가열식 진공증착법이 많이 사용되고 있다. Physical vapor deposition includes vacuum deposition, sputtering, and ion plating. In the case of manufacturing a metal film, vacuum deposition is widely used except for special cases. This is because the vacuum deposition method is relatively simple and the evaporation rate is higher than other methods. Vacuum deposition methods are classified into resistance heating vacuum deposition, electron beam heating vacuum deposition, and induction heating vacuum deposition, depending on the type of heating source and heating method.There are many resistance heating and electron beam heating vacuum deposition methods except for special cases such as industrial large-scale plants. It is used.
저항가열식 진공증착은, 보트나 도가니 또는 필라멘트 형태의 내화물 금속이나 금속간 화합물에 전류를 직접 통과시켜 가열시키므로써, 증발원 내에 담겨있는 물질을 녹여 증발시키는 진공증착법이며, 전자빔 가열식 진공증착은, 음의 고전압이 인가된 필라멘트를 가열시켜 전자를 방출시킨 후, 이 전자를 수냉이 되는 구리 도가니에 집속시켜서 물질을 증발시키므로써, 피막을 형성하는 진공증착 방식이다. 저항가열식 진공증착은 가열원 전체가 가열되므로 증발물과 증발원이 반응하거나 증발원이 파손되기 때문에, 구리나 아연, 은 등과 같이 반응성이 작고 비교적 증기화 온도가 낮은 물질의 증발에 이용된다. 반면, 전자빔 가열식은 수냉이 되는 도가니를 이용하므로, 실제적으로 주기율표상의 모든 물질의 증발이 가능하다.Resistance heating vacuum evaporation is a vacuum evaporation method that melts and evaporates a substance contained in an evaporation source by directly passing a current through a refractory metal or an intermetallic compound in the form of a boat, crucible or filament, and evaporating. After the filament to which a high voltage is applied is discharged and an electron is discharged, it concentrates on the copper crucible which becomes water-cooled, and vaporizes a substance and forms a film | membrane. Resistance heating vacuum deposition is used for evaporation of materials having low reactivity and relatively low vaporization temperature, such as copper, zinc, silver, etc., because the entire heating source is heated so that the evaporant reacts with or evaporates. On the other hand, electron beam heating uses water-cooled crucibles, so that virtually all materials on the periodic table can be evaporated.
그러나, 진공증착으로 제조된 피막은 일반적으로 피막내에 많은 기공이 존재하여, 피막 밀도가 고체상의 재료와는 다르게 나타난다. 따라서, 피막을 필름으로 벗겨내고자 하면, 쉽게 찢어지거나 가루로 변하여 필름으로써의 사용은 거의 불가능하여 지금까지는 거의 사용되지 않았다. However, a film prepared by vacuum deposition generally has many pores in the film, so that the film density is different from that of a solid material. Therefore, if the film is to be peeled off with a film, it is easily torn or turned into powder, so that the use as a film is almost impossible and has not been used until now.
이렇게 진공증착에 의한 금속 필름 제조는 한계가 있으므로, 일반적으로 금속 필름의 제조는 판재를 연속적으로 압연하여 원하는 두께를 만들어 간다. 따라서, 필름 제조를 위해서는 대형 압연설비가 필요하게 되어, 필요 이상의 제조원가 상승이 수반되게 되고, 압연된 필름은 여러가지 형태의 표면 가공과 청정 가공을 거치면서 환경에도 악영향을 주게된다. 또한, 압연에 의한 금속필름은 그 두께를 얇게 만드는데 한계가 존재하는 단점이 있다.Since metal film production by vacuum deposition is limited in this way, in general, the manufacture of a metal film is made by rolling a plate continuously to create a desired thickness. Therefore, large-scale rolling equipment is required for the film production, which is accompanied by an increase in manufacturing cost more than necessary, and the rolled film adversely affects the environment while undergoing various types of surface processing and clean processing. In addition, the metal film by rolling has a disadvantage that there is a limit in making the thickness thin.
따라서, 본 발명의 목적은 진공증착법을 이용하되, 적정의 박리용 버퍼층을 코팅하여 기판과 금속필름층을 쉽게 분리함으로써, 수십㎛ 두께의 금속 필름을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a metal film of several tens of micrometers by using a vacuum deposition method, by coating a proper peeling buffer layer to easily separate the substrate and the metal film layer.
본 발명의 또 다른 목적은 기판과 밀착력이 우수하나, 제조하고자 하는 필름과는 최소한의 밀착력을 갖는 버퍼층을 구성하는 방식과, 제조하고자 하는 필름과는 밀착력이 우수하되, 기판과는 최소의 밀착력을 갖는 버퍼층을 구성하는 방식의 필름 제조 방식을 제공하여, 찢어지거나 분화 현상이 없는 금속필름의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is excellent adhesion to the substrate, but the method of forming a buffer layer having a minimum adhesion to the film to be prepared, and excellent adhesion to the film to be produced, but a minimum adhesion to the substrate It is to provide a film production method of constituting a buffer layer having, to provide a method for producing a metal film that is not torn or differentiation phenomenon.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 진공증착을 이용한 금속 필름을 제조함에 있어서, 기판을 상온으로 계속 유지하면서, 상기 기판에 두께가 500∼1500Å인 버퍼층을 진공증착 시키는 단계; 상기 버퍼층 상부면에 금속필름층을 증착시키되 상기 금속의 증발율이 0.3∼0.5㎛/min인 단계; 상기 버퍼층 및 금속필름층이 형성된 기판을 대기중에 노출시킨 다음, 저온으로 유지하는 단계; 및 상기 버퍼층이 부착된 금속필름층을 기판으로부터 분리하거나, 상기 금속필름층을 상기 버퍼층이 부착된 기판으로부터 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 필름의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a metal film using vacuum deposition, comprising: vacuum depositing a buffer layer having a thickness of 500 to 1500 있어서 on the substrate while maintaining the substrate at room temperature; Depositing a metal film layer on an upper surface of the buffer layer, wherein the evaporation rate of the metal is 0.3 to 0.5 µm / min; Exposing the substrate on which the buffer layer and the metal film layer are formed to the air, and then keeping the substrate at a low temperature; And separating the metal film layer having the buffer layer attached thereto from the substrate, or separating the metal film layer from the substrate having the buffer layer attached thereto.
또한, 본 발명은 상기 기판은 표면에 산화알루미늄 피막이 형성된 알루미늄판이고, 상기 금속필름층은 가돌리늄(Gd) 또는 디스프로슘(Dy)을 소스로 하여 증착되고, 상기 버퍼층은 알루미늄을 소스로 하여 증착된 것을 특징으로 하는 금속 필름의 제조방법을 제공한다. 또한, 상기 기판은 철판이고, 상기 금속필름층은 가돌리늄(Gd) 또는 디스프로슘(Dy)을 소스로 하여 증착되고, 상기 버퍼층은 크롬(Cr)을 소스로 하여 증착된 것을 특징으로 하는 금속 필름의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is that the substrate is an aluminum plate having an aluminum oxide film formed on the surface, the metal film layer is deposited using a gadolinium (Gd) or dysprosium (Dy) as a source, the buffer layer is deposited by using aluminum as a source It provides a method for producing a metal film characterized by. In addition, the substrate is an iron plate, the metal film layer is deposited using a gadolinium (Gd) or dysprosium (Dy) as a source, the buffer layer is manufactured by using a chromium (Cr) as a source of the manufacture of a metal film Provide a method.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 상기에 기술한 물리증착법을 이용하고 있다. The present invention utilizes the physical vapor deposition method described above.
도1은 본 발명의 방법으로 필름을 제조하기 위한 제조 시스템이며 도2는 본 금속 필름을 제조를 위해 구성되는 피막층을 도식화하여 나타낸 것이다. 도3은 본 발명의 방법으로 제조한 가돌리늄 필름의 사진이다.FIG. 1 is a manufacturing system for producing a film by the method of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a coating layer constituted for producing the present metal film. 3 is a photograph of a gadolinium film produced by the method of the present invention.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속필름은 도2a와 도2b의 방법으로 제조될 수 있다. 도2a의 경우는 기판(21)으로부터 버퍼층(22) 및 금속필름층 (23)을 분리한 상태로서, 결국 버퍼층(22)이 부착된 금속필름이 제조된다. 도2b의 경우는 기판(21') 및 버퍼층(22')으로부터 금속필름층(23')을 분리한 상태로서, 결국 금속필름층(23')만으로 된 금속필름이 제조된다.As shown in Figure 2, the metal film according to the present invention can be produced by the method of Figures 2a and 2b. In the case of Fig. 2A, the buffer layer 22 and the metal film layer 23 are separated from the substrate 21, so that the metal film to which the buffer layer 22 is attached is manufactured. In the case of Fig. 2B, the metal film layer 23 'is separated from the substrate 21' and the buffer layer 22 ', so that a metal film made of only the metal film layer 23' is produced.
본 발명에 따른 진공증착을 이용한 금속 필름을 제조방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to the method of manufacturing a metal film using vacuum deposition according to the present invention.
기판(6,21,21')은 상온으로 계속 유지하였고, 상기 기판(6,21,21')에 두께가 500∼1500Å인 버퍼층(22,22')을 진공증착 시킨다. 상기 기판(6,21,21')을 상온으로 유지하지 않고 진공증착을 수행하면, 잠열이 발생하여 기판(6,21,21')의 온도가 상승하게 된다. 이때, 기판(6,21,21')의 상승된 온도를 상온으로 유지시키지 않는다면 금속간의 혼합이 일어날 수 있게 된다. The substrates 6, 21, 21 'were kept at room temperature, and the substrates 6, 21, 21' were vacuum-deposited with buffer layers 22, 22 'having a thickness of 500-1500 Å. When the vacuum deposition is performed without maintaining the substrates 6, 21, 21 'at room temperature, latent heat is generated to increase the temperature of the substrates 6, 21, 21'. At this time, if the elevated temperature of the substrates 6, 21, 21 'is not maintained at room temperature, metal-to-metal mixing may occur.
따라서, 상기 기판(6,21,21')을 상온으로 유지하지 않고 진공증착을 수행하면, 도2a의 경우는 버퍼층(22)이 기판에 밀착되어 버퍼층(22)을 기판 (21)으로부터 분리하기 어려워질 수 있으므로, 버퍼층(22)이 부착된 금속필름을 제조하기 곤란해 질 우려가 있다. 또한, 상기 기판(6,21,21')을 상온으로 유지하지 않고 진공증착을 수행하면, 도2b의 경우는 버퍼층(22')과 금속필름층(23')이 밀착되어 금속필름층 (23')을 버퍼층(22')으로부터 분리하기 어려워 질 수 있으므로, 금속필름층(23')만으로 된 금속필름을 제조하기 곤란해 질 우려가 있다.Therefore, when vacuum deposition is performed without maintaining the substrates 6, 21, 21 'at room temperature, in the case of FIG. 2A, the buffer layer 22 is in close contact with the substrate to separate the buffer layer 22 from the substrate 21. Since it may be difficult, there is a fear that it is difficult to manufacture a metal film to which the buffer layer 22 is attached. In addition, when vacuum deposition is performed without maintaining the substrates 6, 21, and 21 'at room temperature, in the case of FIG. 2B, the buffer layer 22' and the metal film layer 23 'are brought into close contact with each other to form the metal film layer 23. ') May be difficult to separate from the buffer layer 22', which may make it difficult to manufacture a metal film composed of only the metal film layer 23 '.
상기 버퍼층(22,22')의 두께는 500∼1500Å이며 더욱 바람직하게는 700∼ 1500Å이 바람직하다. 상기 버퍼층(22,22')의 두께가 500Å 미만이면 완전한 피복이 어려울 수 있고, 상기 기판(21) 또는 상기 금속필름층(23')으로부터 상기 버퍼층(22,22')을 분리할 때, 상기 버퍼층(22,22')이 찢어지거나 분화 현상이 나타날 우려가 있다. The buffer layers 22 and 22 'have a thickness of 500 to 1500 kPa, more preferably 700 to 1500 kPa. If the thickness of the buffer layers 22 and 22 'is less than 500 mm, complete coating may be difficult, and when the buffer layers 22 and 22' are separated from the substrate 21 or the metal film layer 23 ', The buffer layers 22 and 22 'may be torn or may cause differentiation.
상기 버퍼층(22,22')의 두께가 1500Å 초과시 도2a의 경우는, 기판(21)과 버퍼층(22)이 밀착되어, 버퍼층(22)을 기판(21)으로부터 분리하기 어려워 질 수 있으므로, 버퍼층(22)이 부착된 금속필름의 제조가 곤란해 질 우려가 있다. 또한, 상기 버퍼층(22,22')의 두께가 1500Å 초과시 도2b의 경우는, 버퍼층(22')과 금속필름층 (23')이 밀착하여, 금속필름층(23')을 버퍼층(22')으로부터 분리하기 어려워 질 수 있으므로, 금속필름층(23')만으로 된 금속필름을 제조하기 곤란해 질 우려가 있다. 따라서, 상기 두께의 범위를 벗어난 버퍼층(22,22')은 버퍼층의 역할을 수행하지 못할 우려가 있다.In the case of FIG. 2A when the thickness of the buffer layers 22 and 22 'exceeds 1500 mm, the substrate 21 and the buffer layer 22 may be in close contact with each other, which may make it difficult to separate the buffer layer 22 from the substrate 21. There is a fear that the production of the metal film with (22) becomes difficult. In addition, when the thickness of the buffer layers 22 and 22 'exceeds 1500 mm, in the case of FIG. 2B, the buffer layer 22' and the metal film layer 23 'are brought into close contact with each other, and the metal film layer 23' is brought into contact with the buffer layer 22 '. Since it may be difficult to separate the metal film from the metal film, it may be difficult to manufacture the metal film composed of the metal film layer 23 'only. Therefore, the buffer layers 22 and 22 'outside the thickness range may not serve as buffer layers.
상기 버퍼층(22,22')의 증착이 완료된 후, 상기 버퍼층(22,22') 상부면에 금속필름층(23,23')을 증착시키되, 상기 금속의 증발율은 0.3∼0.5㎛/min이 되도록 한다. 상기 증발율이 0.3㎛/min 미만이면 증착시간이 길어져 비경제적일 수 있다. After the deposition of the buffer layers 22 and 22 'is completed, the metal film layers 23 and 23' are deposited on the top surfaces of the buffer layers 22 and 22 ', and the evaporation rate of the metal is 0.3 to 0.5 µm / min. Be sure to If the evaporation rate is less than 0.3㎛ / min it may be uneconomical to increase the deposition time.
또한, 상기 증발율이 0.5㎛/min 초과시에는, 잠열로 인해 버퍼층(22,22')의 온도가 상승하게 될 수 있다. 따라서, 도2a의 경우는 기판(21)과 버퍼층(22)이 밀착되어, 버퍼층(22)을 기판(21)으로부터 분리하기 어려워 질 수 있으므로, 버퍼층 (22)이 부착된 금속필름의 제조가 곤란해 질 우려가 있다. 또한, 도2b의 경우는 버퍼층(22')과 금속필름층(23')이 밀착하여, 금속필름층(23')을 버퍼층(22')으로부터 분리하기 어려워 질 수 있으므로, 금속필름층(23')만으로 된 금속필름을 제조하기 곤란해 질 우려가 있다.In addition, when the evaporation rate is more than 0.5㎛ / min, the temperature of the buffer layer (22, 22 ') may increase due to latent heat. Therefore, in the case of FIG. 2A, since the substrate 21 and the buffer layer 22 are in close contact with each other, it may be difficult to separate the buffer layer 22 from the substrate 21. Therefore, it is difficult to manufacture the metal film with the buffer layer 22. There is a risk of loss. In addition, in the case of FIG. 2B, since the buffer layer 22 ′ and the metal film layer 23 ′ are in close contact with each other, it may be difficult to separate the metal film layer 23 ′ from the buffer layer 22 ′. It may be difficult to manufacture a metal film made of only ').
상기 금속필름층(23,23')의 증착이 완료된 후, 상기 버퍼층(22,22') 및 금속필름층(23,23')이 형성된 기판을 대기중에 노출시킨 다음, 저온으로 유지한다. 이때 발생하는 응력을 이용하여, 상기 버퍼층(22) 및 금속필름층(23)을 기판(21)으로부터 분리하거나, 상기 버퍼층(22') 및 기판(21')으로부터 상기 금속필름층(23')을 분리한다.After the deposition of the metal film layers 23 and 23 'is completed, the substrate on which the buffer layers 22 and 22' and the metal film layers 23 and 23 'are formed is exposed to the air and then kept at a low temperature. The buffer layer 22 and the metal film layer 23 are separated from the substrate 21 by using the stress generated at this time, or the metal film layer 23 'from the buffer layer 22' and the substrate 21 '. To separate.
상기 금속필름층(23,23')의 증착이 완료된 후, 기판(21,21')으로부터 금속필름층(23,23')을 분리할 때, 상기 버퍼층(22,22') 및 금속필름층(23,23')이 부착된 기판(21,21')을 대기중에 노출시킨 다음, 저온으로 유지하는데, 바람직하게는 상온 이하로 유지하며, 이 때 발생하는 응력을 이용하여 분리한다. When the metal film layers 23 and 23 'are separated from the substrates 21 and 21' after the deposition of the metal film layers 23 and 23 'is completed, the buffer layers 22 and 22' and the metal film layers are separated. The substrates 21 and 21 'on which the (23, 23') are attached are exposed to the air, and then kept at a low temperature. Preferably, the substrates 21 and 21 'are attached to a temperature below the normal temperature.
도2a의 경우는 버퍼층 (22)이 기판(21)과는 최소한의 밀착력을 갖으면서 금속필름층(23)과는 우수한 밀착력을 갖는 경우이므로, 저온에서 응력이 발생하면 밀착력이 적은 기판(21)은 버퍼층(22)이 부착된 금속필름으로부터 분리되게 된다. In the case of FIG. 2A, since the buffer layer 22 has minimal adhesion to the substrate 21 and excellent adhesion to the metal film layer 23, when the stress is generated at a low temperature, the substrate 21 has less adhesion. The silver buffer layer 22 is separated from the attached metal film.
도2b의 경우는 버퍼층(22')이 기판(21')과는 우수한 밀착력을 갖으면서 금속필름층(23')과는 최소한의 밀착력을 갖는 경우이므로, 저온에서 응력이 발생하면 밀착력이 적은 금속필름층(23')은 버퍼층(22')이 부착된 기판으로부터 분리되게 된다.In the case of FIG. 2B, since the buffer layer 22 ′ has excellent adhesion with the substrate 21 ′ and minimal adhesion with the metal film layer 23 ′, the metal has little adhesion when stress occurs at low temperatures. The film layer 23 'is separated from the substrate to which the buffer layer 22' is attached.
이하 본발명을 실시예와 도면을 통해 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and drawings.
상기 실시예에서 사용한 필름 제조 장치는 도1에 도시한 바와 같이, 통상의 전자빔 증발원(2)이 장착된 증착 시스템을 이용하였다. 상기 전자빔 증발원(2)은 기저층 형성을 위해 4개의 포켓으로 이루어진 구리 도가니를 이용하였다.As the film production apparatus used in the above embodiment, as shown in Fig. 1, a deposition system equipped with a conventional electron beam evaporation source 2 was used. The electron beam evaporation source 2 used a copper crucible consisting of four pockets to form a base layer.
도2a의 방법으로 버퍼층(22)이 부착된 금속필름을 제조하였는데 15㎛두께의 가돌리늄 필름을 제조하였다. 상기 도2a의 실시예에서 사용된 기판(6,21)은 두께가 1mm이고 가로, 세로가 각각 200mm인 알루미늄 판으로 산화알루미늄 피막이 표면에 형성되어 있었다. 상기 알루미늄 판에서 버퍼층이 형성되는 표면은 버퍼연마를 통해 미러 처리를 실시하였다. 기판에 미러 처리를 실시한 이유는 필름의 성장을 고르게 하고 필름이 기판으로부터 쉽게 박리되도록 하기 위한 것이었다.A metal film to which the buffer layer 22 was attached was prepared by the method of FIG. 2A, but a gadolinium film having a thickness of 15 μm was prepared. The substrates 6 and 21 used in the embodiment of FIG. 2A were aluminum plates having a thickness of 1 mm and width and length of 200 mm, respectively, and an aluminum oxide film was formed on the surface thereof. The surface on which the buffer layer is formed in the aluminum plate was mirrored through buffer polishing. The reason why the substrate was mirrored was to even out the growth of the film and to allow the film to peel off easily from the substrate.
기판은 청정을 위해 아세톤과 알코올을 이용한 초음파 세척을 실시한 후, 진공실(1) 내의 기판홀더(7)에 장착하였다. 그 다음, 피막형성 물질(3)인 알루미늄과 가돌리늄을 전자빔 증발원(2)에 넣은 후, 진공실(1)을 닫고 진공펌프(도면에 표시하지 않음)를 이용하여 배기하였다. 진공도가 10-5토르 이하가 되면, 필름의 박리를 용이하게 하고 성장 양태를 조절하기 위해, 버퍼층(22)으로 사용되는 알루미늄 금속을 700Å의 두께로 증착하였다.The substrate was subjected to ultrasonic cleaning using acetone and alcohol for cleaning, and then mounted on the substrate holder 7 in the vacuum chamber 1. Next, aluminum and gadolinium, which are the film forming materials 3, were placed in the electron beam evaporation source 2, and then the vacuum chamber 1 was closed and evacuated using a vacuum pump (not shown). When the degree of vacuum became 10 −5 Torr or less, aluminum metal used as the buffer layer 22 was deposited to a thickness of 700 kPa to facilitate the peeling of the film and to control the growth mode.
알루미늄을 버퍼층(22)으로 사용한 이유는 다음과 같다. 우선 알루미늄은 저온에서도 비교적 쉽게 증착The reason why aluminum is used as the buffer layer 22 is as follows. First of all, aluminum is deposited relatively easily even at low temperatures.
이 가능하며 연성이 좋아 고르게 증착하는 것이 가능하다. 또한, 기판(21)이 표면에 산화알루미늄 피막이 형성되어 있는 알루미늄판이므로, 상기 알루미늄 버퍼층(22)은 상기 기판(21)에 존재하는 산화알루미늄으로부터 쉽게 떨어져 나온다. 알루미늄 버퍼층(22)의 두께는 500∼1500Å이 바람직하고 700∼1500Å가 더욱 바람직한데, 알루미늄의 두께가 너무 얇거나 두꺼우면 버퍼층으로서 역할을 제대로 하지 못하기 때문이다. It is possible and good ductility makes it possible to deposit evenly. In addition, since the substrate 21 is an aluminum plate on which an aluminum oxide film is formed, the aluminum buffer layer 22 is easily separated from the aluminum oxide present on the substrate 21. The thickness of the aluminum buffer layer 22 is preferably 500 to 1500 kPa, and more preferably 700 to 1500 kPa, because when the thickness of the aluminum is too thin or too thick, the aluminum buffer layer 22 does not function properly as a buffer layer.
상기 알루미늄 버퍼층(22)의 증착시, 전자빔 증발원(2)의 전력은 8kV, 140mA로 조절하여 증발율이 약 분당 400Å가 되도록 하였는데 이는 알루미늄이 가장 효율적으로 증발할 수 있는 조건이다.When the aluminum buffer layer 22 is deposited, the power of the electron beam evaporation source 2 is adjusted to 8 kV and 140 mA so that the evaporation rate is about 400 kW per minute, which is a condition in which aluminum can evaporate most efficiently.
알루미늄 버퍼층(22) 증착이 완료된 후, 본격적으로 가돌리늄 필름층(23)을 제조하였다. 알루미늄 버퍼층(22)의 증착이 완료되면, 포켓을 가돌리늄이 담긴 곳으로 옮긴 후, 15㎛의 두께로 가돌리늄 필름층(23)을 상기 버퍼층(22)의 상부면에 증착하였다. 가돌리늄 필름층(23)의 증착시 전자빔 증발원(2)의 전력은 8kV, 300mA로 조절하여 증발율이 분당 0.5㎛가 되도록 하였다. 상기 가돌리늄의 증착속도는 0.3∼0.5㎛/min이 적당한데, 이 증발속도는 가돌리늄 필름의 성장 양태 조절에 중요한 변수가 되었다. 가돌리늄 증착시 필름의 두께는 쿼츠 단결정을 이용한 두께 측정기(10)를 이용하여 두께를 모니터링 하였으며, 두께 분포를 고르게 하기 위해 기판회전장치(9)를 이용하여 기판을 분당 5회가 되도록 회전시켰다.After the deposition of the aluminum buffer layer 22 was completed, the gadolinium film layer 23 was prepared in earnest. After the deposition of the aluminum buffer layer 22 was completed, the pocket was moved to the place containing gadolinium, and then a gadolinium film layer 23 was deposited on the upper surface of the buffer layer 22 to a thickness of 15 μm. When the gadolinium film layer 23 was deposited, the power of the electron beam evaporation source 2 was adjusted to 8 kV and 300 mA so that the evaporation rate was 0.5 μm per minute. The deposition rate of the gadolinium is 0.3 ~ 0.5㎛ / min, this evaporation rate has become an important parameter in controlling the growth mode of the gadolinium film. During the gadolinium deposition, the thickness of the film was monitored by using a thickness gauge 10 using quartz single crystal, and the substrate was rotated five times per minute by using the substrate rotating apparatus 9 to evenly distribute the thickness.
다음으로 상기 버퍼층(22) 및 금속필름층(23)이 증착된 기판을 대기중에 꺼내어 필름을 벗겨내었다. 대기중에 노출된 기판은 가능한 저온상태를 유지하기 위해, 필름 뒷면에 물을 뿌리거나 또는 압출공기를 불어 기판(21)을 차갑게 하였다. 이렇게 수분간 유지하면 기판(21)의 가장자리부터 필름이 박리가 발생되며, 이렇게 박리된 필름을 천천히 벗겨내어 버퍼층(22)이 부착된 금속필름을 얻었다. 상기 필름 박리시 기판을 저온으로 유지하는 이유는, 기판(21)이 저온이 되면 필름의 스트레스가 보다 커지고, 따라서 쉽게 박리가 일어나기 때문이었다.Next, the substrate on which the buffer layer 22 and the metal film layer 23 were deposited was taken out in the air, and the film was peeled off. In order to keep the substrate exposed to the atmosphere as low as possible, the substrate 21 was cooled by spraying water on the back of the film or by blowing extruded air. When this is maintained for several minutes, the film is peeled off from the edge of the substrate 21. The peeled film is peeled off slowly to obtain a metal film with the buffer layer 22 attached thereto. The reason for keeping the substrate at a low temperature during peeling of the film was that when the substrate 21 became low temperature, the stress of the film became larger, and thus peeling easily occurred.
본 발명의 또다른 실시예로서, 도2b의 방법으로 버퍼층(22')이 분리된 금속필름층(23')을 제조하였는데, 15㎛두께의 가돌리늄 필름을 제조하였다. 상기 도2b의 실시예는 상기 도2a의 실시와 동일한 방법으로 실시하였고, 다만 사용된 기판(21')은 두께가 1mm이고 가로, 세로가 각각 200mm인 철판이고 버퍼층(22')은 크롬(Cr)으로 증착하였다.As another embodiment of the present invention, a metal film layer 23 'having a buffer layer 22' separated by the method of FIG. 2B was prepared, and a gadolinium film having a thickness of 15 μm was prepared. The embodiment of FIG. 2B was carried out in the same manner as the embodiment of FIG. 2A, except that the substrate 21 'used was an iron plate having a thickness of 1 mm and a width of 200 mm in length and width, respectively, and the buffer layer 22' was made of chromium (Cr). Evaporated).
상기 기판(21')과 버퍼층(22')을 철판과 크롬으로 사용한 이유는 철과 크롬간의 밀착력이 매우 크고, 크롬과 가돌리늄간의 밀착력은 작기 때문이었다. 즉, 크롬 버퍼층(22')과 가돌리늄 금속필름층(23')이 부착된 철기판(21')을 대기중에 노출시킨 다음, 저온상태로 유지하면 상기 버퍼층(22')은 상기 기판(21')과 부착된 상태로 상기 금속필름층(23')과 분리되었다.The reason why the substrate 21 'and the buffer layer 22' were used as the iron plate and chromium was because the adhesion between iron and chromium was very large and the adhesion between chromium and gadolinium was small. That is, when the iron substrate 21 'to which the chromium buffer layer 22' and the gadolinium metal film layer 23 'are attached is exposed to the air, and kept at a low temperature, the buffer layer 22' is the substrate 21 '. ) And separated from the metal film layer 23 '.
따라서, 기판(21,21'), 버퍼층(22,22') 및 금속필름층(23,23')의 물질을 적절히 선택하여 금속필름을 도2a 또는 도2b의 형태로 제조할 수 있다. 즉, 도2a의 경우는 제조하고자 하는 필름(23)과는 밀착력이 우수하되, 기판 (21)과는 최소의 밀착력을 갖는 버퍼층(22)을 구성하여, 버퍼층(22)이 부착된 금속필름을 제조할 수 있다. 또한, 도2b의 경우는 기판(21')과 밀착력이 우수하나, 제조하고자 하는 필름 (23')과는 최소한의 밀착력을 갖는 버퍼층(22')을 구성하여, 상기 금속필름층 (23') 단독으로 된 금속필름을 제조할 수 있다.Accordingly, the metal film may be manufactured in the form of FIG. 2A or 2B by appropriately selecting materials of the substrates 21 and 21 ', the buffer layers 22 and 22', and the metal film layers 23 and 23 '. That is, in the case of FIG. 2A, a buffer layer 22 having excellent adhesion with the film 23 to be manufactured but having a minimum adhesion with the substrate 21 is formed to form a metal film having the buffer layer 22 attached thereto. It can manufacture. In addition, in the case of FIG. 2B, a buffer layer 22 'having an excellent adhesion with the substrate 21' but a minimum adhesion with the film 23 'to be manufactured is constructed, and thus the metal film layer 23' is formed. It is possible to produce a single metal film.
본 발명의 방법을 이용하여 필름을 제조할 경우, 다양한 두께의 금속 필름을 소량으로 제조하는 것이 가능하며, 대형 압연시설이 불필요하므로 경제적이며 환경 친화적인 방법으로 필름 제조가 가능하다. When manufacturing a film using the method of the present invention, it is possible to produce a small amount of metal films of various thicknesses, it is possible to manufacture the film in an economical and environmentally friendly way because a large rolling facility is unnecessary.
도1은 본 발명을 설명하기 위한 필름 제조 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a film production apparatus for explaining the present invention.
도2의 a는 본 발명의 일 실시예에 따라 버퍼층 및 금속필름층이 기판과 분리된 것을 도식화하여 나타낸 단면도.Figure 2a is a cross-sectional view showing the separation of the buffer layer and the metal film layer from the substrate in accordance with an embodiment of the present invention.
도2의 b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 금속필름층이 버퍼층 및 기판과 분리된 것을 도식화하여 나타낸 단면도.2B is a cross-sectional view schematically showing that the metal film layer is separated from the buffer layer and the substrate according to another embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조한 가돌리늄 필름의 사진.Figure 3 is a photograph of a gadolinium film prepared according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 진공실 2 : 전자빔 증발원1: vacuum chamber 2: electron beam evaporation source
3 : 피막물질 4 : 증발원 셔터3: coating material 4: evaporation source shutter
5 : 기판 셔터 6, 21, 21' : 기판5: substrate shutter 6, 21, 21 ': substrate
7 : 기판 홀더 8 : 기판 가열 히터7: substrate holder 8: substrate heating heater
9 : 기판 회전 장치 10 : 두께 측정기9 substrate rotating apparatus 10 thickness gauge
22, 22' : 버퍼층 23, 23' : 금속 필름층22, 22 ': buffer layer 23, 23': metal film layer
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