KR101745219B1

KR101745219B1 - 성막 방법 및 성막 장치

Info

Publication number: KR101745219B1
Application number: KR1020157008654A
Authority: KR
Inventors: 사토시 히라노
Original assignee: 닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-10
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2017-06-08
Also published as: CN104704144B; EP2907896B1; WO2014057951A1; KR20150047626A; CN104704144A; EP2907896A1; EP2907896A4; JP2014076426A; US10350616B2; JP5941818B2; US20150251196A1

Abstract

성막 중인 피막의 산화를 억제하는 것이 가능하고, 장치를 간소하면서 또한 저렴하게 구성할 수 있는 것과 함께, 수고 및 시간을 들이지 않고서 성막 대상의 기재를 교환할 수 있는 성막 방법 및 성막 장치를 제공한다. 성막 장치 (100) 는, 원료의 분말 (2) 을 가스와 함께 가속하고, 그 분말 (2) 을 고상 상태로 유지한 채로 기재 (1) 의 표면에 스프레이하여 퇴적시킴으로써 성막을 실시하는 성막 장치로서, 챔버 (10) 와, 그 챔버 (10) 내에 형성되고, 기재 (1) 를 유지하는 유지부 (11) 와, 분말 (2) 을 불활성 가스와 함께 분사하는 스프레이 노즐 (12) 과, 스프레이 노즐 (12) 과 유지부 (11) 중 어느 일방을 타방에 대하여 이동시키는 구동부 (15) 를 구비하고, 스프레이 노즐 (12) 이 분사하는 불활성 가스에 의해, 챔버 (10) 내가 양압이 된다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{FILM FORMATION METHOD AND FILM FORMATION DEVICE}

본 발명은 원료의 분말을 가스와 함께 가속하고, 그 분말을 고상 상태로 유지한 채로 기재의 표면에 스프레이하여 퇴적시킴으로써 성막을 실시하는 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.

최근 콜드 스프레이법이라고 불리는 성막 방법이 알려져 있다. 콜드 스프레이법은, 융점 또는 연화점 이하의 상태에 있는 금속 재료의 분말을 헬륨, 아르곤, 질소 등의 불활성 가스와 함께 노즐로부터 분사하고, 고상 상태인 채로 성막 대상의 기재에 충돌시켜 기재의 표면에 피막을 형성하는 방법이다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 콜드 스프레이법에 있어서는, 재료의 분말을 용융시켜 기재에 스프레이하는 용사법 (예를 들어, 특허문헌 2 참조) 과 달리 비교적 낮은 온도에서 성막이 이루어진다. 이 때문에, 콜드 스프레이법에 의하면 열응력의 영향을 완화할 수 있어, 상 변태가 없고 산화도 억제된 금속 피막을 얻을 수 있다. 특히, 기재 및 피막이 되는 재료가 모두 금속인 경우, 금속 재료의 분말이 기재 (또는 먼저 형성된 피막) 에 충돌했을 때에 분말과 기재 사이에서 소성 변형이 생겨 앵커 효과가 얻어지는 것과 함께, 서로의 산화 피막이 파괴되어 신생면끼리에 의한 금속 결합이 생기기 때문에, 밀착 강도가 높은 적층체를 얻을 수 있다.

일본 공개특허공보 2008-302311호 일본 공개특허공보 평5-171399호

그런데, 통상적으로 콜드 스프레이법은 대기 중에 있어서 실시된다. 또한, 콜드 스프레이법에 있어서는 압축 가스에 의해 분말을 고속으로 가속하기 위해, 기재에 대하여 구경이 작은 노즐이 사용된다. 이 때문에, 노즐로부터 분사된 분말이 스프레이되는 성막 중인 영역 이외에 있어서는, 이미 형성된 피막이 대기 중의 산소에 노출되어 산화되어 버릴 우려가 있다. 그 결과, 산화된 피막의 상층에 추가로 성막을 실시하게 되어, 상층과 하층 사이에 있어서의 접합이 불충분해지고, 접합 강도나 전기적 성질 등의 피막의 특성에 영향을 미치고 만다.

피막의 산소에 대한 노출을 억제하기 위해서는, 감압된 챔버 내에서 성막을 실시하는 것을 고려할 수 있다. 그러나 이 경우, 챔버에 배기 장치를 형성할 필요가 있기 때문에, 장치 구성이 복잡해지는 것과 함께, 장치 비용이 고가가 된다. 또한, 챔버 내에 기재를 배치한 후, 감압 분위기로 하기까지 긴 시간을 필요로 하기 때문에, 성막의 시작이 늦어진다. 나아가, 기재를 교환할 때에는 감압 분위기의 개방, 기재의 교환, 다시 감압과 같은 순서가 필요하게 되어, 수고와 시간이 든다는 문제도 있다.

한편, 피막의 산소에 대한 노출을 억제하는 별도 수단으로서, 챔버 내를 불활성 가스로 채움으로써 산소를 배제하고 성막을 실시하는 것도 고려할 수 있다. 그러나 이 경우에도, 챔버에 불활성 가스의 공급 장치를 별도로 형성할 필요가 생겨, 장치 비용이 상승한다. 또한, 챔버 내에 기재를 설치한 후, 챔버 내의 대기를 불활성 가스와 교환하는 시간이 필요하게 되어, 역시나 기재의 교환에 수고와 시간이 든다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 성막 중인 피막의 산화를 억제하는 것이 가능하고, 장치를 간소하면서 또한 저렴하게 구성할 수 있음과 동시에, 수고 및 시간을 들이지 않고서 성막 대상의 기재를 교환할 수 있는 성막 방법 및 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관련된 성막 방법은, 원료의 분말을 가스와 함께 가속하고, 그 분말을 고상 상태로 유지한 채로 기재의 표면에 스프레이하여 퇴적시킴으로써 성막을 실시하는 성막 방법으로서, 상기 기재를 챔버 내에 배치하는 기재 배치 공정과, 상기 분말 및 불활성 가스를 노즐로부터 상기 기재를 향해 분사하여, 상기 불활성 가스에 의해 상기 챔버 내를 양압으로 하는 것과 함께, 상기 기재의 표면에 상기 분말을 퇴적시켜 피막을 형성하는 성막 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 성막 방법에 있어서, 상기 성막 공정은, 상기 불활성 가스를 상기 챔버로부터 배기하면서 행해지는 것을 특징으로 한다.

상기 성막 방법에 있어서, 상기 성막 공정은, 상기 챔버 내에서의 상기 불활성 가스를 정류 (整流) 하면서 행해지는 것을 특징으로 한다.

상기 성막 방법에 있어서, 상기 노즐과는 별도로, 상기 챔버 내에 불활성 가스를 공급함으로써, 상기 불활성 가스를 정류하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 성막 장치는, 원료의 분말을 가스와 함께 가속하고, 그 분말을 고상 상태로 유지한 채로 기재의 표면에 스프레이하여 퇴적시킴으로써 성막을 실시하는 성막 장치로서, 챔버와, 상기 챔버 내에 형성되고, 상기 기재를 유지하는 유지부와, 상기 분말을 불활성 가스와 함께 분사하는 노즐과, 상기 노즐과 상기 유지부 중 어느 일방을 타방에 대하여 이동시키는 이동 기구를 구비하고, 상기 노즐이 분사하는 상기 불활성 가스에 의해 상기 챔버 내가 양압이 되는 것을 특징으로 한다.

상기 성막 장치는, 상기 챔버 내로부터 기체를 배출하는 배기부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 성막 장치는, 상기 챔버 내에서의 상기 불활성 가스를 정류하는 정류 기구를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 성막 장치에 있어서, 상기 정류 기구는, 상기 챔버 내에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부인 것을 특징으로 한다.

상기 성막 장치에 있어서, 상기 정류 기구는, 상기 챔버 내에 설치된 정류 부재인 것을 특징으로 한다.

상기 성막 장치에 있어서, 상기 챔버는, 내부에 상기 유지부가 형성된 용기와, 상기 노즐에 장착된 뚜껑부를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 성막 장치에 있어서, 상기 챔버는, 상기 노즐에 장착되고, 상기 유지부를 덮는 커버를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 원료의 분말 및 불활성 가스를 노즐로부터 기재를 향해 분사하여, 불활성 가스에 의해 챔버 내를 양압으로 하는 것과 함께 기재의 표면에 분말을 퇴적시키기 때문에, 기재가 산소에 노출되지 않게 되어, 성막 중인 피막의 산화를 억제하는 것이 가능해진다. 또한 본 발명에 의하면, 배기 장치나 불활성 가스의 공급 장치 등의 추가 장치를 챔버에 형성할 필요가 없어지므로, 장치를 간소하면서 또한 저렴하게 구성할 수 있다. 그리고, 본 발명에 의하면, 성막에 앞서 챔버 내의 감압이나 가스의 교환 등의 추가 작업을 실시할 필요가 없기 때문에, 수고 및 시간을 들이지 않고 기재를 교환하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 성막 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 성막 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 성막 장치의 변형예 1 을 나타내는 모식도이다.
도 4 는, 챔버 내에 형성하는 정류부의 별도 예를 나타내는 모식도이다.
도 5 는, 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 성막 장치를 나타내는 모식도이다.
도 6 은, 실시예 및 비교예에 관련된 시험편의 특성을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또, 이하의 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에 있어서 참조하는 각 도면은, 본 발명의 내용을 이해할 수 있을 정도로 형상, 크기 및 위치 관계를 개략적으로 도시해 놓은 것에 불과하다. 즉, 본 발명은 각 도면에서 예시된 형상, 크기 및 위치 관계로만 한정되는 것은 아니다.

(실시형태 1)

도 1 은, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 성막 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 실시형태 1 에 관련된 성막 장치 (100) 는 기재 (1) 의 표면에 원료의 분말 (2) 을 스프레이하여 퇴적시킴으로써 성막을 실시하는, 이른바 콜드 스프레이 장치로서, 챔버 (10) 와, 기재 (1) 를 유지하는 유지부 (11) 와, 분말 (2) 을 불활성 가스와 함께 분사하는 스프레이 노즐 (12) 과, 그 스프레이 노즐 (12) 에 분말 (2) 을 공급하는 분말 공급부 (13) 및 분말용 배관 (13a) 과, 불활성 가스를 가열하여 스프레이 노즐 (12) 에 공급하는 가스 가열부 (가스 공급부) (14) 및 가스용 배관 (14a) 과, 스프레이 노즐 (12) 을 이동시키는 구동부 (15) 와, 구동부 (15) 의 동작을 제어하는 제어부 (16) 를 구비한다. 또, 도 1 에서는, 챔버 (10) 에 관해서만 단면을 나타내고 있다.

챔버 (10) 는, 바닥이 있는 기둥상의 용기 (10a) 와, 용기 (10a) 의 개구를 덮는 뚜껑부 (10b) 를 갖는다. 용기 (10a) 의 구체적 형상은 특별히 한정되지 않으며, 실시형태 1 에 있어서는, 바닥이 있는 원기둥에, 개구로부터 외주를 향해서 연장 돌출되는 플랜지를 형성한 형상을 이루고 있다. 또한, 뚜껑부 (10b) 의 형상은 용기 (10a) 의 개구 형상에 따라서 규정되며, 실시형태 1 에 있어서는 원반 형상을 이루고 있다.

뚜껑부 (10b) 는 체결, 접착, 또는 용접 등에 의해 스프레이 노즐 (12) 에 장착되고, 스프레이 노즐 (12) 의 도시하지 않은 지지 기구에 의해 3 차원적으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 기재 (1) 의 성막을 실시할 때, 뚜껑부 (10b) 는 용기 (10a) 의 개구면 (10c) 으로부터 아주 약간만 (적어도 기체가 통과할 수 있을 정도) 뜬 상태로, 개구면 (10c) 과 평행한 면내에서 (도 1 에서는 수평 방향으로) 이동 가능하게 지지된다. 이 때, 용기 (10a) 와 뚜껑부 (10b) 사이의 간극 (10d) 은 챔버 (10) 내의 기체를 외부로 배출하는 배기구로서 기능한다.

뚜껑부 (10b) 의 직경은, 성막시에 그 뚜껑부 (10b) 를 개구면 (10c) 과 평행한 면내에서 이동시켰을 때에도 용기 (10a) 의 개구가 노출되지 않도록, 스프레이 노즐 (12) 의 가동 범위에 따라서 용기 (10a) 의 개구 직경보다 크게 설계되어 있다.

유지부 (11) 는, 예를 들어 용기 (10a) 의 바닥부에 형성되어 있다. 유지부 (11) 는 정전 척 등의 유지 기구를 구비하여, 기재 (1) 의 성막면 (1a) 을 스프레이 노즐 (12) 측을 향한 상태로 기재 (1) 를 유지한다. 또, 도 1 에서는 성막면 (1a) 이 평면을 이루는 판상의 기재 (1) 를 나타내고 있지만, 기재 (1) 의 전체 형상 및 성막면 (1a) 의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 성막 가능한 면을 가지고 있으면 된다.

스프레이 노즐 (12) 은, 가스 가열부 (14) 를 통해서 공급된 불활성 가스에 의해 분말 공급부 (13) 로부터 공급된 분말 (2) 을 가속하고, 예를 들어 340 m/s 이상의 초음속으로 분사한다.

분말 공급부 (13) 및 가스 가열부 (14) 에는, 외부로부터 헬륨, 아르곤, 질소 등의 불활성 가스를 압축한 압축 가스가 공급된다. 또, 분말 공급부 (13) 및 가스 가열부 (14) 에는, 압축 가스의 공급량을 조절하는 도시하지 않은 밸브가 각각 형성되어 있다.

분말 공급부 (13) 에는 피막의 원료가 되는 금속 또는 합금의 분말 (2) 이 수용되어 있다. 분말 공급부 (13) 는 분말 (2) 을 외부로부터 공급되는 불활성 가스와 함께, 분말용 배관 (13a) 을 통해서 스프레이 노즐 (12) 에 공급한다.

가스 가열부 (14) 는 외부로부터 공급되는 불활성 가스를 소정의 온도로 가열하고, 가스용 배관 (14a) 을 통해서 스프레이 노즐 (12) 에 공급한다. 불활성 가스를 가열하는 온도는 예를 들어 50 ℃ 이상이고, 분말 (2) 의 종류에 따라서, 분말 (2) 이 용융되지 않을 정도 (예를 들어 300 ℃ ∼ 900 ℃ 정도) 로 설정된다.

구동부 (15) 는 스프레이 노즐 (12) 에 형성되어, 스프레이 노즐 (12) 을 뚜껑부 (10b) 와 함께 이동시키는 이동 기구의 일부이다. 또, 이동 기구로는 공지된 일반 기술을 적용할 수 있어, 도 1 에 있어서는, 이동 기구 전체의 기재를 생략하고 있다. 이 구동부 (15) 를 동작시켜 스프레이 노즐 (12) 을 용기 (10a) 의 개구면 (10c) 과 평행한 면내에서 이동시킴으로써, 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사되는 분말 (2) 에 의해 기재 (1) 의 성막면 (1a) 이 주사된다. 제어부 (16) 는 이러한 구동부 (15) 의 동작을 제어한다. 또, 스프레이 노즐 (12) 의 선단 (先端) 에서부터 시작되는 파선의 화살표는, 불활성 가스의 흐름을 모식적으로 나타내고 있다.

다음으로, 실시형태 1 에 관련된 성막 방법을 설명한다. 도 2 는, 실시형태 1 에 관련된 성막 방법을 나타내는 플로차트이다.

먼저, 공정 S1 에 있어서, 기재 (1) 를 챔버 (10) 내에 배치한다. 기재 (1) 의 재료로는, 구리, 구리 합금, 아연, 아연 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 니켈, 니켈 합금, 철, 철 합금, 티탄, 티탄 합금, 크롬, 크롬 합금, 니오브, 니오브 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 은, 은 합금, 주석, 석 합금, 탄탈, 탄탈 합금 등의 금속 또는 합금이나, 알루미나, 지르코니아, 이트리아, 이트리아 안정화 지르코니아 등의 세라믹스 등, 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다. 또, 이들 재료에 의해 형성된 기재 (1) 에 대하여, 미리 표면 처리를 적절히 실시해 두어도 된다. 챔버 (10) 내에서는, 기재 (1) 를 유지부 (11) 에 유지시켜 고정한다.

계속되는 공정 S2 에 있어서, 기재 (1) 에 형성하는 피막의 원료가 되는 분말 (2) 을 분말 공급부 (13) 에 충전한다. 분말 (2) 의 종류는 특별히 한정되지 않고, 피막의 용도에 따라서, 구리, 구리 합금, 아연, 아연 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 니켈, 니켈 합금, 철, 철 합금, 티탄, 티탄 합금, 크롬, 크롬 합금, 니오브, 니오브 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 은, 은 합금, 주석, 주석 합금, 탄탈, 탄탈 합금 등의 금속 또는 합금이 적절히 선택된다. 또한 분말 (2) 의 평균 입경도, 콜드 스프레이가 가능한 사이즈 (예를 들어 5 ∼ 100 ㎛ 정도) 이면 특별히 한정되지 않는다.

계속되는 공정 S3 에 있어서, 성막 장치 (100) 를 기동시킨다. 그것에 의해 분말 공급부 (13) 및 가스 가열부 (14) 로의 압축 가스 (불활성 가스) 의 공급이 시작되고, 분말 (2) 및 가열된 불활성 가스가 스프레이 노즐 (12) 에 공급된다. 스프레이 노즐 (12) 에 있어서, 분말 (2) 은 압축된 불활성 가스의 초음속류 중에 투입되어 가속되고, 고상 상태로 유지된 채로 불활성 가스와 함께 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사된다.

그것에 의해, 챔버 (10) 내에는 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사되는 불활성 가스에 의해 대기가 간극 (10d) 으로부터 배출되어, 양압이 된다. 이 때문에, 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사된 불활성 가스는, 도 1 의 파선으로 나타내는 바와 같이 기재 (1) 의 표면에 충돌한 후, 챔버 (10) 내를 순환하여, 간극 (10d) 으로부터 챔버 (10) 밖으로 배출된다. 이 때, 챔버 (10) 안은 양압이기 때문에, 외부의 대기가 챔버 (10) 내로 침입하는 일은 없다.

여기서, 스프레이 노즐 (12) 에 공급되는 불활성 가스의 압력은 1 ∼ 5 ㎫ 정도로 하는 것이 바람직하다. 압력을 이 정도로 조절함으로써 앞선 단계에서 챔버 (10) 내를 불활성 가스에 의해 양압으로 할 수 있는 것과 함께, 후속 공정 S4 에 있어서, 기재 (1) 와 그 위에 형성되는 피막과의 밀착 강도의 향상을 꾀할 수 있기 때문이다.

공정 S4 에 있어서, 기재 (1) 에 대하여 성막을 실시한다. 즉, 스프레이 노즐 (12) 로부터 분말 (2) 을 분사하여 성막면 (1a) 에 스프레이하면서, 스프레이 노즐 (12) 을 수평 방향으로 이동시켜, 성막면 (1a) 에 분말 (2) 을 퇴적시킨다. 이 때, 챔버 (10) 내는 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사된 불활성 가스로 채워져 있기 때문에, 성막면 (1a) 상의 피막이 대기 중의 산소에 노출되는 일이 없어, 피막의 산화를 억제할 수 있다.

성막면 (1a) 상에 원하는 두께의 피막을 형성한 후, 성막 장치 (100) 를 정지시킨다 (공정 S5). 그 후, 공정 S6 에 있어서, 용기 (10a) 로부터 뚜껑부 (10b) 를 떼고, 기재 (1) 를 꺼낸다. 그것에 의해, 콜드 스프레이법에 의해 형성된 피막이 얻어진다. 또한 이 후에, 다른 기재를 성막 장치 (100) 의 유지부 (11) 에 유지시켜, 계속해서 성막을 실시해도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 실시형태 1 에 의하면, 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사되는 불활성 가스에 의해 챔버 (10) 내를 채워 양압으로 하는 것과 함께, 성막을 실시하기 때문에, 형성된 피막이 대기 중의 산소에 노출되어 산화되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 피막 내에 있어서의 접합 강도나 전기적 성질 등의 물성값을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 실시형태 1 에 의하면, 챔버 (10) 내에서부터 대기를 제거하기 위한 추가 장치 (배기 장치 또는 가스 공급 장치 등) 를 형성할 필요가 없으므로, 장치 구성을 간소하게 할 수 있어, 장치 비용의 상승을 억제할 수 있다.

그리고 실시형태 1 에 의하면, 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사되는 불활성 가스에 의해 챔버 (10) 내를 양압으로 하기 때문에, 기재 (1) 를 챔버 (10) 내에 배치한 후, 챔버 (10) 로부터 대기를 제거하기 위한 추가 작업 (배기 또는 가스 교환 등) 이나 대기 시간이 불필요해진다. 따라서, 기재 (1) 의 교환이 용이해져, 효율적으로 성막을 실시하는 것이 가능해진다.

(변형예 1)

다음으로, 실시형태 1 의 변형예 1 에 대해서 설명한다.

도 3 은, 실시형태 1 의 변형예 1 에 관련된 성막 장치를 나타내는 모식도이다. 도 3 에 나타내는 성막 장치 (110) 는, 성막 장치 (100) 에 대하여 챔버 (10) 내에서 불활성 가스를 정류하는 정류부 (17) 및 가스 공급부 (18) 를 추가로 구비한다.

정류부 (17) 는 통상 (筒狀) 부재의 일단을 내주측으로 만곡시킨 것으로, 용기 (10a) 의 바닥부 근방에 유지부 (11) 를 둘러싸도록 형성된다. 정류부 (17) 는, 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사된 불활성 가스의 흐름을, 챔버 (10) 내를 순환하여 간극 (10d) 으로부터 배출되도록 조정한다.

가스 공급부 (18) 는 용기 (10a) 의 바닥부 근방에 형성된 가스 분출구 (18a) 를 포함하고, 챔버 (10) 내에 불활성 가스를 공급함으로써, 챔버 (10) 내를 순환하는 불활성 가스의 흐름을 형성한다. 이와 같이 용기 (10a) 의 바닥부 근방으로부터 내벽면을 따르도록 불활성 가스를 유통시킴으로써, 챔버 (10) 내에 불활성 가스를 효율적으로 순환시킬 수 있다.

이러한 정류부 (17) 및 가스 공급부 (18) 를 형성함으로써, 챔버 (10) 내에 잔류하는 대기의 배출을 빠르게 하여, 스프레이 노즐 (12) 로부터 분사된 불활성 가스에 의해 챔버 (10) 내를 보다 빠르게 채울 수 있다. 따라서, 기재 (1) 에 형성된 피막의 산화를 보다 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.

또한 성막 장치 (110) 에 있어서는, 정류부 (17) 및 가스 공급부 (18) 중 어느 일방만을 형성해도 된다. 또, 정류부 (17) 의 형상 및 배치는 상기 서술한 불활성 가스의 흐름을 형성할 수 있으면, 도 3 에 나타내는 예에 한정되지 않는다. 정류부의 별도 예로서, 도 4 에 나타내는 바와 같이 판상 부재의 중심부를 만곡시켜 개구를 형성한 도넛 형상의 정류부 (19) 를, 용기 (10a) 의 내벽 측면의 중간 정도 높이에, 칼라처럼 형성해도 된다. 가스 분출구 (18a) 의 위치나 방향에 대해서도, 상기 서술한 불활성 가스의 흐름을 형성할 수 있으면, 도 3 에 나타내는 예에 한정되지 않는다.

(변형예 2)

다음으로, 실시형태 1 의 변형예 2 에 대해서 설명한다.

상기 실시형태 1 에 있어서는, 용기 (10a) 와 뚜껑부 (10b) 사이에 형성한 간극 (10d) 를 배기구로 했지만, 배기구의 형태는 도 1 에 나타내는 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 뚜껑부 (10b) 에 개구를 형성하고, 이것을 배기구로 해도 된다. 또는, 용기 (10a) 측면의 상방에 개구를 형성하여, 이것을 배기구로 해도 된다. 이러한 경우, 뚜껑부 (10b) 를 용기 (10a) 의 개구면 (10c) 상에 직접 재치 (載置) 할 수 있다.

(실시형태 2)

다음으로, 본 발명의 실시형태 2 에 대해서 설명한다.

도 5 는, 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 성막 장치를 나타내는 모식도이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 실시형태 2 에 관련된 성막 장치 (200) 는 도 1 에 나타내는 챔버 (10) 대신에 스프레이 노즐 (12) 에 장착되고, 베이스 (20) 상에 형성된 커버부 (21) 를 구비한다.

또, 도 5 에 나타내는 유지부 (11), 스프레이 노즐 (12), 분말 공급부 (13) 및 분말용 배관 (13a), 가스 가열부 (14) 및 가스용 배관 (14a), 구동부 (15), 및 제어부 (16) 의 기능 및 동작에 대해서는, 실시형태 1 과 동일하다. 또한, 도 5 에 있어서는, 베이스 (20) 및 커버부 (21) 에 대해서만 단면을 나타내고 있다. 나아가, 도 5 에 있어서는, 스프레이 노즐 (12) 의 지지 기구 및 이동 기구 전체의 기재를 생략하고, 이동 기구 중, 스프레이 노즐 (12) 에 형성된 구동부 (15) 만을 나타내고 있다.

실시형태 2 에 있어서, 유지부 (11) 는 베이스 (20) 상에 직접 형성되고, 커버부 (21) 는 유지부 (11) 를 덮도록 배치된다. 커버부 (21) 는, 금속, 세라믹스, 유리, 아크릴 등의 경질 부재 (변형하기 어려운 부재) 에 의해 형성되어 있어도 되고, 고무, 폴리에틸렌 등의 유연 부재 (변형하기 쉬운 부재) 에 의해 형성되어 있어도 된다. 또는, 경질 부재와 유연 부재를 조합하여 커버부 (21) 를 형성해도 된다. 예를 들어, 금속 등의 경질 부재에 의해 골조를 형성하고, 그 골조를 폴리에틸렌 시트 등의 유연 부재에 의해 덮음으로써, 커버부 (21) 를 형성할 수 있다.

커버부 (21) 의 상방 (유지부 (11) 에 유지되는 기재 (1) 보다 높은 위치) 에는 1 개 또는 복수 (도 5 에 있어서는 2 개) 의 개구 (21a) 가 형성되어 있다. 개구 (21a) 는 커버부 (21) 내의 기체를 외부로 배출하는 배기구로서 기능한다. 이러한 커버부 (21) 는, 그 커버부 (21) 의 소재에 따라서 체결, 접착, 또는 용접 등에 의해 스프레이 노즐 (12) 에 장착되고, 스프레이 노즐 (12) 과 함께 이동한다.

성막 장치 (200) 에 있어서 성막을 실시할 때에는, 기재 (1) 를 유지부 (11) 에 유지시키고, 스프레이 노즐 (12) 로부터 원료의 분말 (2) 및 불활성 가스를 분사한다. 그것에 의해, 커버부 (21) 내가 불활성 가스에 의해 채워져, 양압이 된다. 그리고, 기재 (1) 의 성막면 (1a) 을 향해 분말 (2) 을 분사하면서, 스프레이 노즐 (12) 을 커버부 (21) 와 함께 베이스 (20) 와 평행한 면내에서 이동시켜, 성막면 (1a) 에 분말 (2) 을 퇴적시킨다. 그 결과, 성막면 (1a) 상에 형성된 피막을 산소에 노출시키지 않고, 성막을 실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 실시형태 2 에 의하면, 스프레이 노즐 (12) 에 장착된 커버부 (21) 에 의해서 챔버를 형성하기 때문에, 성막 장치 (200) 의 구성을 보다 간단하게 할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 구성을 갖는 콜드 스프레이 장치에 커버부 (21) 를 추가함으로써 성막 장치 (200) 를 실현하는 것도 가능하다.

또, 성막 장치 (200) 에 대하여, 실시형태 1 과 동일하게 정류부 (17) 나 가스 공급부 (18) 를 추가로 형성해도 된다.

이상 설명한 실시형태 1 및 2 에 있어서는, 기재 (1) 를 고정시키고, 스프레이 노즐 (12) 을 이동시키는 것으로 했지만, 일방을 타방에 대하여 이동시킬 수 있다면, 기재 (1) 및 스프레이 노즐 (12) 중 어느 것을 이동시켜도 된다. 예를 들어, 스프레이 노즐 (12) 측을 고정시키고, 기재 (1) 측을 이동시켜도 되고, 양자를 이동시켜도 된다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.

실시예로서 실시형태 1 에 관련된 성막 장치 (100) 를 사용하여, 기재 (1) 상에 순구리의 피막을 형성하였다. 이 때, 스프레이 노즐 (12) 에 있어서의 불활성 가스의 압력을 변화시켜 복수 종류의 피막을 형성하였다. 그리고, 이들 피막을 잘라내어 2 ㎜×2 ㎜×40 ㎜ 의 시험편을 제조하고, 4 단자법에 의해 도전율을 측정하였다. 한편, 비교예로서, 일반적인 콜드 스프레이 장치를 사용하여, 대기 중에 있어서 순구리의 피막을 형성하였다. 그리고, 실시예와 동일하게 시험편을 제조하여, 도전율을 측정하였다.

도 6 은, 실시예 및 비교예의 시험편에 대한 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 6 에 있어서, 가로축은 불활성 가스의 압력 (가스 압력 : ㎫) 을 나타내고, 세로축은, 어닐 처리된 순구리의 도전율을 기준으로 한 각 시험편의 도전율 (IACS : International Annealed Copper Standard : ％) 을 나타낸다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 실시예의 경우, 가스 압력의 크기에 상관없이 100 ％ 에 가까운 도전율이 얻어졌다. 이에 대하여, 비교예의 경우, 가스 압력을 높게 할수록 도전율이 상승하는 경향은 보였지만, 어느 경우에도 실시예의 도전율에는 미치지 못하였다.

1 : 기재
1a : 성막면
2 : 분말
10 : 챔버
10a : 용기
10b : 뚜껑부
10c : 개구면
10d : 간극
11 : 유지부
12 : 스프레이 노즐
13 : 분말 공급부
13a : 분말용 배관
14 : 가스 가열부 (가스 공급부)
14a : 가스용 배관
15 : 구동부
16 : 제어부
17, 19 : 정류부
18 : 가스 공급부
18a : 가스 분출구
20 : 베이스
21 : 커버부
21a : 개구
100, 110, 200 : 성막 장치

Claims

원료의 분말을 가스와 함께 가속하고, 그 분말을 고상 상태로 유지한 채로 기재의 표면에 스프레이하여 퇴적시킴으로써 성막을 실시하는 성막 장치로서,
챔버와,
상기 챔버 내에 형성되고, 상기 기재를 유지하는 유지부와,
상기 분말을 불활성 가스와 함께 분사하는 노즐과,
상기 노즐과 상기 유지부 중 어느 일방을 타방에 대하여 이동시키는 이동 기구를 구비하고,
상기 챔버는, 내부에 상기 유지부가 형성된 용기와, 상기 노즐에 장착된 뚜껑부를 갖는 것과 함께, 상기 노즐이 분사하는 상기 불활성 가스에 의해 상기 챔버 내가 양압이 되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
원료의 분말을 가스와 함께 가속하고, 그 분말을 고상 상태로 유지한 채로 기재의 표면에 스프레이하여 퇴적시킴으로써 성막을 실시하는 성막 장치로서,
챔버와,
상기 챔버 내에 형성되고, 상기 기재를 유지하는 유지부와,
상기 분말을 불활성 가스와 함께 분사하는 노즐과,
상기 노즐과 상기 유지부 중 어느 일방을 타방에 대하여 이동시키는 이동 기구를 구비하고,
상기 챔버는, 상기 노즐에 장착되고, 상기 유지부를 덮는 커버를 갖는 것과 함께, 상기 노즐이 분사하는 상기 불활성 가스에 의해 상기 챔버 내가 양압이 되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 챔버 내로부터 기체를 배출하는 배기부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 챔버 내에서의 상기 불활성 가스를 정류하는 정류 기구를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 챔버 내에서의 상기 불활성 가스를 정류하는 정류 기구를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 정류 기구는, 상기 챔버 내에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 정류 기구는, 상기 챔버 내에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 정류 기구는, 상기 챔버 내에 설치된 정류 부재인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 정류 기구는, 상기 챔버 내에 설치된 정류 부재인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제