KR20020053997A - Manufacturing method of Ta films by magnetron sputtering - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for forming a Ta coating film by sputtering is provided which easily forms a β-phase having a high activity by controlling substrate temperature and substrate bias voltage using a nonequilibrium magnetron sputtering evaporation source as a sputtering evaporation source. CONSTITUTION: In a method for forming a Ta coating film on the surface of a Ti material using a sputtering evaporation source, the method for forming the Ta coating film by sputtering comprises the process of forming the Ta coating film on the surface of the Ti material by controlling substrate temperature of the Ti material and substrate bias voltage respectively so that a ratio of X ray diffraction peak to a phase of the Ta coating film(β/α) becomes 1 or more using a nonequilibrium magnetron sputtering evaporation source as a sputtering evaporation source(2), wherein a bias voltage is not impressed to the substrate(4), the substrate is floated, and the ratio of X ray diffraction peak(β/α) is represented in a ratio of magnitudes of β peak and α peak.

Description

스퍼터링에 의한 탄탈륨 피막의 형성방법{Manufacturing method of Ta films by magnetron sputtering}Manufacturing method of Ta films by magnetron sputtering

본 발명은 소재위에 탄탈륨(Ta) 피막을 형성하여 불용성 양극의 특성을 향상시키는데 사용되는 피막 형성방법에 관한 것이며, 보다 자세하게는 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용한 스퍼터링 방법을 이용하되 기판온도와 기판 바이어스 전압을 조절하여 활성도가 큰 β- 상의 탄탈륨 피막을 형성하는 피막 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a film forming method used to form a tantalum (Ta) film on the material to improve the properties of the insoluble anode, and more specifically, using a sputtering method using an unbalanced magnetron sputtering evaporation source, but the substrate temperature and the substrate bias voltage It relates to a film forming method for forming a tantalum film having a high activity β- by adjusting the.

Ta 금속은 내화물 특성을 보유하면서도 연성이 우수하여 다양한 분야에서 응용이 확대되고 있다. 이러한 Ta 은 피막으로 제조할 경우 2가지 상이 나타나게 된다. 하나는 Ta 금속과 같은 체심입방 구조를 가지는 α상이고, 다른 하나는 준안정 상태인 정방구조를 가지는 β상이다.Ta metal has excellent refractory properties while having refractory properties, and its application is expanding in various fields. When Ta is manufactured into a film, two phases appear. One is an α phase having a body-centered cubic structure such as Ta metal, and the other is a β phase having a tetragonal tetragonal structure.

α상은 기계적, 화학적 특성이 우수하고 연성 및 가공성이 우수하여 보호 피막으로 많이 이용되고 있다. 한편, β상은 경질이며 깨지기 쉽고 열역학적으로 매우 불안한 피막이며 750 ~ 1000 ℃ 사이에서 α상으로 변환되는 것으로 알려져 있다.The α phase is widely used as a protective coating because of its excellent mechanical and chemical properties, as well as its ductility and processability. On the other hand, the β phase is a hard, brittle, thermodynamically very unstable film and is known to be converted to the α phase between 750 and 1000 ° C.

Ta 피막은 지금까지 확산방지막, 전자기 소자, X선 광학 및 각종 반응용기의 표면 보호 피막에 널리 이용되고 있다. Ta 피막의 형성방법에는 염욕법(Molten salt)이나 화학증착법 또는 스퍼터링법이 많이 이용되고 있다. 그러나, 염욕법이나 화학증착법의 경우 기판을 800 ℃ 이상의 고온으로 가열하여야 함으로 기판을 선정하는데 많은 제약 조건이 따르게 된다. 따라서, 최근에는 스퍼터링법이 가장 많이 이용되고 있는데, 스퍼터링법을 이용하면 상온에 가까운 저온에서의 피막 형성이 가능하고 공정 변수에 따른 상의 제어가 용이하기 때문이다.The Ta film has been widely used for the surface protection film of the diffusion barrier film, the electromagnetic element, the X-ray optics, and the various reaction vessels. The salt coating method (Molten salt), the chemical vapor deposition method, or the sputtering method is used for the formation of a Ta film. However, in the case of the salt bath method or the chemical vapor deposition method, the substrate must be heated to a high temperature of 800 ° C. or more, so that many constraints are involved in selecting the substrate. Therefore, in recent years, the sputtering method is most frequently used, because the sputtering method enables the formation of a film at a low temperature close to room temperature and easy control of the phase according to process variables.

Ta 의 경우 다양한 물리증착법 중에서 특별히 스퍼터링으로 제조하는 이유는스퍼터링 방식으로 제조할 경우 피막 특성이 우수하고 공정이 간단하면서도 다른 물리증착법에 비해 증착 효율이 높기 때문이다. 진공증착으로 Ta 을 제조하는 경우에는 고융점으로 인해 증발율이 낮고 피막특성이 열악하다는 단점이 있으며, 아크 증착의 경우 아크의 발생 및 제어가 용이하지 않아 코팅이 어렵다는 단점이 있다.In the case of Ta, the reason why the sputtering is particularly manufactured among various physical vapor deposition methods is that when the sputtering method is used, the coating property is excellent, the process is simple, and the deposition efficiency is higher than that of other physical vapor deposition methods. In the case of manufacturing Ta by vacuum deposition, there is a disadvantage in that the evaporation rate is low due to the high melting point and the film property is poor, and in the case of arc deposition, the coating is difficult because the generation and control of the arc is not easy.

불용성 양극에서의 Ta 의 역할은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 그 하나는 완충층으로서 Ti 기판과 IrO2(산화 이리듐)코팅층 사이의 밀착력을 증대시키는 것이고, 다른 하나는 IrO2코팅층이 강산 분위기에서 안정성을 유지하도록 하는 것이다. 이는 Ta 이 기판인 Ti 은 물론 코팅층인 IrO2와의 반응성이 커서 화학적으로 매우 강한 결합을 형성시켜 주기 때문이다.The role of Ta in an insoluble anode can be divided into two categories. One is to increase the adhesion between the Ti substrate and the IrO 2 (iridium oxide) coating layer as a buffer layer, and the other is to keep the IrO 2 coating layer stable in a strong acid atmosphere. This is because Ta is highly reactive with Ti as a substrate and IrO 2 as a coating layer, thereby forming a very chemically strong bond.

일반적으로 전기도금 설비에 사용되는 양극은 두 가지 형태가 있는데, 하나는 가용성 양극으로 전해용액 내에서 전기장을 형성하는 것 이외에 전기화학적 반응을 통하여 용해되면서 도금이온을 공급하여 주는 역할을 하는 것이고, 다른 하나는 전해액에 전류의 전달체 역할만을 수행할 뿐, 도금이온을 공급하지 않는 불용성 양극이다.In general, there are two types of anodes used in electroplating facilities. One is a soluble anode, and in addition to forming an electric field in an electrolytic solution, it serves to supply plating ions while being dissolved through an electrochemical reaction. One is an insoluble anode that only serves as a carrier of current to the electrolyte and does not supply plating ions.

이러한 두 가지 형태의 양극 중에서 불용성 양극은 이온의 지속적인 교환이 필요하지 않으므로 강판과 양극사이의 거리를 매우 가까우면서도 일정한 거리로 유지시킬 수 있어 가용성 양극에서 나타나는 도금강판의 결함을 제거할 수 있으며, 생산성과 직결되는 고전류 밀도 조업이 가능하다.Of these two types of anodes, insoluble anodes do not require constant exchange of ions, so that the distance between the steel sheet and the anode can be kept very close and at a constant distance, thereby eliminating defects in the plated steel sheet appearing in the soluble anode. High current density operation is possible.

하지만, 가용성 양극과는 달리 아연 이온의 공급을 전적으로 화학적인 용해 반응에만 의존하기 때문에 도금 용액은 강산을 나타낸다. 따라서, 불용성 양극은 이러한 강산성 도금 용액 내에서 용해되지 않으며, 도금 효율을 높이기 위해서 전기전도도가 우수한 물성이 요구된다. 보통 Pb 계의 재료에 기계적 강도를 높이기 위해 Sn 을 합금화 함으로써 사용하였으나, Pb 이온이 도금 용액 내에 용출되는 경우 도금층에 검은 얼룩을 유발하는 단점이 있다.However, unlike soluble anodes, zinc The plating solution shows a strong acid because the supply of ions depends solely on the chemical dissolution reaction. Therefore, the insoluble anode is not dissolved in such a strongly acidic plating solution, and physical properties with excellent electrical conductivity are required to increase plating efficiency. Usually, Pb-based materials are used by alloying Sn in order to increase mechanical strength, but when Pb ions are eluted in the plating solution, there is a disadvantage of causing black spots on the plating layer.

최근에는 불용성 양극의 새로운 재료로 Ti 기판에 산화 이리듐(IrO2)을 코팅한 것이 각광을 받고 있는데, 이런 재료는 앞서 언급한 두 가지의 필요 조건, 즉, 강산성에 용해되지 않으며, 우수한 전기전도도를 충족시키는 물성을 모두 갖추고 있다. 또한, 코팅층의 두께에 따라 양극의 수명이 비례함으로 결국 후막의 IrO2를 코팅할 필요가 생기게 된다. 하지만, 코팅층의 두께가 증가하면 코팅층에 크랙이 생기고 양극에서 산소이온이 발생할 경우 Ti 기판이 산화되고 결국 욕전압을 상승시키는 문제점을 갖게 된다.Recently, the coating of iridium oxide (IrO 2 ) on Ti substrates as a new material for insoluble anodes has been in the spotlight, and these materials do not dissolve in the two requirements mentioned above, namely strong acidity, and have excellent electrical conductivity. It has all the properties to meet. In addition, since the life of the anode is proportional to the thickness of the coating layer, it is necessary to eventually coat the IrO 2 of the thick film. However, when the thickness of the coating layer is increased, cracks are generated in the coating layer, and when oxygen ions are generated at the anode, the Ti substrate is oxidized and eventually the bath voltage is increased.

IrO2계 불용성 양극의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 우선, Ti 기판을 준비하고 적절한 표면가공 처리를 실시한다. 표면가공 처리방법으로 초기에는 기판의 표면적을 높이고 피막층과의 밀착력을 향상시키기 위한 수단으로 표면에 조도를 부여하는 가공방법이 많이 사용되었으나, 최근에는 경면처리를 실시하는 경우가 많다. 이는 경면을 이용하면서도 충분한 밀착력을 확보할 수 있는 기술이 개발되었기 때문이다. 그런 다음, 완충층 피막층을 물리증착, 특히, 스퍼터링 법으로 형성하는데 통상 2 ~ 3 mm의 두께로 코팅한다. 이 때, 두께가 너무 얇으면 완충층으로서의 역할이 미미해지고, 너무 두꺼우면 제조 비용이 상승함은 물론 오히려 수명에 나쁜 영향을 주기도 한다. 완충층의 피막 물질에는 Ta 이 가장 널리 이용되고 있으며, 그 외에 산화 탄탈륨 또는 Ta-Ir 합금 박막도 이용되고 있다. 완충층 피막층은 별도로 코팅하지 않아도 사용상에 큰 문제는 없는 것으로 알려져 있으나, IrO2층과 Ti 기판사이의 밀착력을 향상시키고 IrO2층의 안정성을 확보하며 수명향상과 도금강판의 안정적인 품질확보를 위해 현재 대부분의 양극제조 회사에서 채택하고 있는 방법이다.The manufacturing method of the IrO 2 -based insoluble anode is as follows. First, a Ti substrate is prepared and appropriate surface treatment is performed. As a surface processing method, a processing method of applying roughness to a surface has been frequently used as a means for increasing the surface area of a substrate and improving adhesion to the coating layer. However, recently, mirror surface treatment is often performed. This is because a technology has been developed that can secure sufficient adhesion while using mirror surfaces. The buffer layer coating layer is then coated with a thickness of usually 2-3 mm to form by physical vapor deposition, in particular sputtering. At this time, if the thickness is too thin, the role of the buffer layer becomes insignificant, and if it is too thick, the manufacturing cost increases but also adversely affects the service life. Ta is most widely used for the coating material of the buffer layer, and tantalum oxide or Ta-Ir alloy thin films are also used. Although it is known that the buffer layer is not a big problem in use even if it is not coated separately, it is mostly used to improve the adhesion between the IrO 2 layer and the Ti substrate, to secure the stability of the IrO 2 layer, and to improve the life and the stable quality of the coated steel sheet. Is the method adopted by the anode manufacturer.

그리고, 도포법(Gel 용액을 도포)에 의해 Ir 이 함유된 화합물을 코팅한 다음 건조시키고 열처리를 통해 최종적으로 IrO2피막층을 형성시킨다. 그러나, IrO2피막의 두께를 일정 값으로 만들기 위해서는 도포와 열처리를 수십회 반복해야 한다. 이러한 일련의 과정을 거쳐 IrO2계 불용성 양극이 제조된다.Then, the Ir-containing compound is coated by a coating method (coating a gel solution), followed by drying and finally forming an IrO 2 coating layer through heat treatment. However, in order to make the thickness of the IrO 2 film constant, application and heat treatment must be repeated several times. Through this series of processes, IrO 2 -based insoluble anodes are manufactured.

이와 같은 방법의 기술은 일본 특허 특공소46-21884호, 특개소63-235493호, 특개평6-49695호, 특개평6-81198호, 특개평7-166350호 및 특개평7-258897호 등에 소개되어 있다.The technique of such a method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 46-21884, 63-235493, 6-69695, 6-681198, 7-166350 and 7-258897. It is introduced.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이 Ta 피막의 경우 형성된 피막의 상에 따라 활성도가 달라지므로, 결국 불용성 양극의 수명은 2상의 제어를 어떻게 하느냐와 연관된다. 그러나, 상기와 같은 공지기술에서는 이에 대한 언급이 전혀 나타나 있지 않다.However, as described above, in the case of the Ta film, since the activity varies depending on the phase of the formed film, the lifetime of the insoluble anode is related to how to control the two phases. However, in the above known art, no reference is made to this.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용한 스퍼터링 방법을 이용하되 기판온도와 기판 바이어스 전압을 조절함으로써, 활성도가 큰 β- 상을 쉽게 형성할 수 있는 탄탈륨 피막의 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, by using a sputtering method using an unbalanced magnetron sputtering evaporation source, but by adjusting the substrate temperature and the substrate bias voltage, β-phase with high activity It is an object of the present invention to provide a method for forming a tantalum film that can be easily formed.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 피막 형성장치의 개략도이고,1 is a schematic view of a film forming apparatus for explaining the present invention,

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 X선 회절(XRD) 분석 데이터를 도시한 그래프이다.2 is a graph showing X-ray diffraction (XRD) analysis data for explaining the present invention.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠♠ Explanation of symbols on the main parts of the drawing ♠

1 : 진공실 2 : 스퍼터링 증발원1: vacuum chamber 2: sputtering evaporation source

3 : Ta 타켓 4 : 기판3: Ta target 4: substrate

5 : 기판홀더 6 : 기판가열장치5: Substrate holder 6: Substrate heating device

7, 7' : 셔터 8 : 기판회전장치7, 7 ': shutter 8: substrate rotating device

9 : 기판 바이어스 전원 10 : 두께 측정기9: substrate bias power supply 10: thickness meter

11 : 가스 주입구 12 : 진공 게이지11: gas inlet 12: vacuum gauge

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 스퍼터링 증발원을 이용하여 Ti 소재의 표면에 Ta 피막을 형성하는 방법에 있어서, 상기 스퍼터링 증발원으로 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용하되 상기 Ta 피막의 상에 대한 X선 회절 피크의 비(β/α)가 1 이상이 되도록 상기 Ti 소재의 기판온도 및 기판 바이어스 전압을 각각 조절하여 Ti 소재의 표면에 Ta 피막을 형성하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention for achieving the above object, in the method for forming a Ta film on the surface of the Ti material using a sputtering evaporation source, using a non-equivalent magnetron sputtering evaporation source as the sputtering evaporation source for the phase of the Ta film The Ta film is formed on the surface of the Ti material by adjusting the substrate temperature and the substrate bias voltage of the Ti material so that the ratio (β / α) of the X-ray diffraction peak is 1 or more.

아래에서, 본 발명에 따른 스퍼터링에 의한 탄탈륨 피막의 형성방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the method for forming a tantalum film by sputtering according to the present invention will be described in detail.

도면에서, 도 1은 본 발명을 설명하기 위한 피막 형성장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 X선 회절(XRD) 분석 데이터를 도시한 그래프이다.In the drawings, FIG. 1 is a schematic diagram of a film forming apparatus for explaining the present invention, and FIG. 2 is a graph showing X-ray diffraction (XRD) analysis data for explaining the present invention.

본 발명은 통상의 진공증착 장치에 스퍼터링 증발원을 설치하여 실시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 진공실(1)내에는 스퍼터링 증발원(2)과 Ta 타겟(3) 및 기판(4)이 설치되어 있다. 또한, 진공실(1)의 내부에는 기판홀더(5), 기판가열장치(6), 셔터(7, 7'), 두께 측정기(10), 가스를 주입하는 가스 주입구(11) 및 진공도를 측정하는 진공게이지(12) 등이 설치되어 있다. 스퍼터링 증발원(2)은 비평형 마그네트론 방식을 이용하는데, 비평형을 유지하기 위한 방법으로 전자석(도시안됨)을 이용하였다.The present invention is carried out by providing a sputtering evaporation source in a conventional vacuum deposition apparatus. As shown in FIG. 1, a sputtering evaporation source 2, a Ta target 3, and a substrate 4 are provided in the vacuum chamber 1. In addition, inside the vacuum chamber 1, the substrate holder 5, the substrate heating apparatus 6, the shutters 7 and 7 ', the thickness measuring device 10, the gas inlet 11 for injecting gas and the degree of vacuum are measured. The vacuum gauge 12 etc. are provided. The sputtering evaporation source 2 uses a non-equilibrium magnetron method, and an electromagnet (not shown) is used as a method for maintaining the non-equilibrium.

시편(4)은 용기내에 장입되기 전과 장입 후에 전처리를 실시하여야 하는데, 본 발명에서는 용기내에 장입되기 전의 전처리 방법으로 초음파 세척을 이용하였다. 시편의 전처리 방법은 처리되는 시편의 특성, 제거하려는 오염물질 등에 따라 달리해야 한다. 실험 실적으로는 가벼운 연마를 거친 후 청정제나 용매를 이용한 초음파 세척이 적당하지만, 산업상으로는 샌드브라스트나 화학세정 등이 이용되고 있다. 고정구나 공구, 베어링 등의 부품에 전형적으로 존재하는 오염물질로는 윤활유, 절삭유, 산화물 그리고 지문 등이 있다.The specimen 4 should be subjected to pretreatment before and after loading in the container. In the present invention, ultrasonic cleaning was used as a pretreatment method before being loaded into the container. The method of pretreatment of the specimens will depend on the nature of the specimen being treated and the contaminants to be removed. As a result of the experiment, ultrasonic cleaning using a cleaning agent or a solvent after light polishing is appropriate, but industrially, sand blasting and chemical cleaning are used. Contaminants typically present in components such as fixtures, tools and bearings include lubricants, cutting oils, oxides and fingerprints.

본 발명에서는 기판으로 판상의 재료를 사용하였고 이에 따라 실험 실적으로 가장 간편한 초음파 세척을 이용하였다. 전처리를 거친 시편(4)을 기판홀더(5)에 장착하고, 스퍼터링 증발원(2)에 Ta타겟(3)을 고정한 다음, 용기를 닫고 진공펌프(도시안됨)를 이용하여 원하는 진공도까지 배기한다.In the present invention, a plate-like material was used as the substrate, and thus the most convenient ultrasonic cleaning was used as the experimental result. The pretreated specimen (4) is mounted on the substrate holder (5), the Ta target (3) is fixed to the sputtering evaporation source (2), the vessel is closed and evacuated to the desired degree of vacuum using a vacuum pump (not shown).

진공도가 10-5토르 이하가 되면 시편(4)의 청정을 위해 아르곤 가스를 주입하고 시편(4)에 음의 전압을 인가하여 시편(4)을 청정시킨다. 시편(4)의 청정은 시편(4)에 존재하는 유기물과 같은 불순물 뿐만 아니라 자연적으로 존재하는 산화막을 제거하는 단계를 포함한다. 이 때, 불순물 등이 충분히 제거되지 않으면 밀착성에 영향을 주므로 충분한 청정작업을 수행해야 한다. 시편(4)의 청정은 보통10-2토르 정도의 아르곤 가스 분위기에서 시편에 400 ∼ 1000V 의 음의 전압을 인가하여 글로방전(플라즈마 방전)을 유도하여 실시한다. 이렇게 하면 방전영역에 존재하는 아르곤 이온이 시편에 충돌하여 시편에 존재하는 불순물을 제거하게 된다.When the vacuum degree is less than 10 -5 Torr, argon gas is injected to clean the specimen 4 and a negative voltage is applied to the specimen 4 to clean the specimen 4. Purging of the specimen 4 includes removing impurities such as organic matter present in the specimen 4 as well as naturally occurring oxide films. At this time, if impurities are not sufficiently removed, the adhesiveness is affected, so sufficient clean work must be performed. The cleaning of the specimen 4 is carried out by inducing a glow discharge (plasma discharge) by applying a negative voltage of 400 to 1000 V to the specimen in an argon gas atmosphere of about 10 -2 Torr. In this way, argon ions present in the discharge region collide with the specimen to remove impurities present in the specimen.

시편(4)의 청정이 끝나면 다음 단계로 Ta 타겟(3)을 청정하는 단계를 수행한다. Ta 타겟(3)의 청정은 타겟(3)의 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위한 것으로 스퍼터링 공정 바로 전에 실시한다. 보통 스퍼터링 증발원(2)에 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킨 후 약 3분간 스퍼터링시켜 Ta 타겟(3)을 청정시킨다. 이렇게 하여 Ta 타겟(3)의 청정이 끝나면 기판(4)에 부착된 셔터(7)와 스퍼터링 증발원(2)에 부착된 셔터(7')를 동시에 열어 본격적으로 Ta 피막을 형성한다.After the cleaning of the specimen 4 is finished, the next step is to clean the Ta target (3). The cleaning of the Ta target 3 is to remove impurities existing on the surface of the target 3 and is performed immediately before the sputtering process. Usually, the Ta target 3 is cleaned by sputtering for about 3 minutes after generating a plasma by applying power to the sputtering evaporation source 2. In this manner, when the Ta target 3 is cleaned, the shutter 7 attached to the substrate 4 and the shutter 7 'attached to the sputtering evaporation source 2 are simultaneously opened to form a Ta film in earnest.

도면에서, 미설명부호 8은 기판회전장치를 나타내고, 9는 기판 바이어스 전원을 각각 나타낸다.In the figure, reference numeral 8 denotes a substrate rotating apparatus, and 9 denotes a substrate bias power supply, respectively.

이하 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실험예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠다. 표 1은 본 발명의 효과를 설명하기 위해 발명예와 비교예로 구분하여 코팅한 다음 X선 회절(XRD) 측정한 상의 비율(β/α)을 비교한 것으로서, 이런 XRD 측정한 상의 비율(β/α)은 XRD 테이터의 피크의 상대강도를 텍스트 파일로 얻은 후 β(002)와 α(110) 피크의 크기의 비를 나타낸 것이다(도 2 참조).Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples of the present invention as shown in Table 1. Table 1 is to compare the ratio of the phase (β / α) measured by coating X-ray diffraction (XRD) after coating the invention and comparative examples to explain the effect of the present invention, the ratio of this XRD measured phase (β / α) shows the ratio of the magnitudes of the β (002) and α (110) peaks after obtaining the relative intensity of the peaks of the XRD data in a text file (see FIG. 2).

발명예 1은 불용성 양극에 사용되는 Ti 기판위에 Ta 피막을 형성한 것이다. 발명예 1에 사용된 시편(4)은 길이가 5 cm 이고 세로가 5 cm 이며 두께가 1 mm 인 판상의 재료이다. 이런 시편(4)을 진공실(1)에 장입되기 전에 아센톤과 알코올을이용하여 각각 10분간 초음파 세척한다. 그런 다음, Ta 타겟(3)을 설치하고 기판(4)을 장착한 다음 진공실(1)을 닫고 진공펌프를 이용하여 배기한다. 진공도가 10-5토르 이하가 되면 기판(4)의 청정을 위해 가스 주입구(11)를 통해 1.2 x 10-2토르의 아르곤 가스를 주입하여 글로방전에 의한 시편의 2차 청정을 실시한다. 이 때, 기판(4)의 인가한 전압은 400V 였고, 전류는 200∼400 mA 로 하여 30분간 청정을 실시한다. 시편의 청정이 끝나고 진공도가 다시 10-5토르 이하가 되면 아르곤 가스를 5 x 10-3토르가 되도록 주입하고, 스퍼터링 증발원(2)에 400V 의 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킨 후 3분간 Ta 타겟(3)을 청정한다. 다음에 셔터(7, 7')를 열고 기판(4)에 15분 동안 Ta 피막을 형성한다.Inventive Example 1 forms a Ta film on a Ti substrate used for an insoluble anode. The specimen 4 used in Inventive Example 1 was a plate-like material having a length of 5 cm, a length of 5 cm, and a thickness of 1 mm. These specimens 4 are ultrasonically cleaned for 10 minutes using acetone and alcohol before being charged into the vacuum chamber 1. Then, the Ta target 3 is installed, the substrate 4 is mounted, the vacuum chamber 1 is closed and the evacuation is performed using a vacuum pump. When the vacuum degree is 10 −5 Torr or less, 1.2 × 10 −2 Torr of argon gas is injected through the gas inlet 11 to clean the substrate 4 to perform secondary cleaning of the specimen by glow discharge. At this time, the applied voltage of the board | substrate 4 was 400V, and current is 200-400 mA, and it clean | cleans for 30 minutes. After cleaning the specimen and the vacuum degree is below 10 -5 Torr, inject argon gas to 5 x 10 -3 Torr, apply 400V power to the sputtering evaporation source (2) to generate plasma, and then target Ta for 3 minutes. (3) to clean. Next, the shutters 7 and 7 'are opened and a Ta film is formed on the substrate 4 for 15 minutes.

발명예 1에서의 Ta 피막형성시 기판(4)과 Ta 타겟(3) 사이의 거리는 24cm, Ta 타겟(3)에 인가한 전압 및 전류는 400V, 8A 그리고 전자석에 인가한 전류는 6A 였다. 그리고, Ta 의 증발율은 0.08㎛, 기판 바이어스 전압은 0V, 기판온도는 상온 상태였다.In forming the Ta film in Inventive Example 1, the distance between the substrate 4 and the Ta target 3 was 24 cm, the voltage and current applied to the Ta target 3 were 400V, 8A, and the current applied to the electromagnet was 6A. The evaporation rate of Ta was 0.08 µm, the substrate bias voltage was 0 V, and the substrate temperature was at room temperature.

발명예 2는 상기 발명예 1과 동일하되 각각의 기판을 접지 또는 전원을 인가하지 않고 플로팅(Floating) 시키고 증발율을 1.0㎛ 로 피막을 형성한 경우이다.Inventive Example 2 is the same as Inventive Example 1 except that each substrate is floated without applying ground or power and a film is formed with an evaporation rate of 1.0 μm.

발명예 3은 상기 발명예 1과 동일하되 증발율을 0.05㎛ 로 한 경우이다.Inventive Example 3 is the same as the Inventive Example 1 except that the evaporation rate is 0.05 μm.

발명예 4는 상기 발명예 1과 동일하되 기판온도를 100℃로 하고 증착시간을 30분으로 하여 피막을 형성한 경우이다.Inventive Example 4 is the same as Inventive Example 1 except that the film is formed with a substrate temperature of 100 ° C. and a deposition time of 30 minutes.

비교예 1은 상기 발명예 1과 동일하되 기판 바이어스 전압을 50V 인가한 경우이다.Comparative Example 1 is the same as the Inventive Example 1 except that a substrate bias voltage of 50 V is applied.

비교예 2는 상기 발명예 1과 동일하되 기판 바이어스 전압을 100V 인가한 경우이다.Comparative Example 2 is the same as that of Inventive Example 1, but the substrate bias voltage is applied to 100V.

비교예 3은 상기 발명예 1과 동일하되 증발율을 0.2㎛ 로 한 경우이다.Comparative Example 3 is the same as in Inventive Example 1, but the evaporation rate is 0.2㎛.

비교예 4는 상기 발명예 1과 동일하되 기판온도를 200℃ 로 하여 피막을 형성한 경우이다.Comparative Example 4 is the same as that of Inventive Example 1, but the film is formed with a substrate temperature of 200 ℃.

비교예 5는 일반 마그네트론 증발원을 이용하여 피막을 형성한 경우이다.Comparative Example 5 is a case where a film is formed by using a general magnetron evaporation source.

실시예 No.Example No. 증발율(㎛/min)Evaporation rate (㎛ / min) 기판 바이어스전압(V)Substrate Bias Voltage (V) 기판온도(℃)Substrate temperature (℃) β/αβ / α 발명예 1Inventive Example 1 0.080.08 00 상온Room temperature 44 발명예 2Inventive Example 2 1.01.0 No (Floating)No (Floating) 상온Room temperature 55 발명예 3Inventive Example 3 0.050.05 00 상온Room temperature 33 발명예 4Inventive Example 4 0.080.08 00 100100 22 비교예 1Comparative Example 1 0.080.08 5050 상온Room temperature 0.20.2 비교예 2Comparative Example 2 0.080.08 100100 상온Room temperature 0.10.1 비교예 3Comparative Example 3 0.20.2 00 상온Room temperature 0.10.1 비교예 4Comparative Example 4 0.080.08 00 200200 0.20.2 비교예 5Comparative Example 5 0.20.2 100100 상온Room temperature 0.10.1

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법으로 피막을 제조하면(발명예 1, 2, 3, 4), 종래의 방법에 비해 활성도가 큰 β피막을 쉽게 형성할 수 있으며 피막의 상에 대한 제어가 가능함을 알 수 있다.As described above, when the film is manufactured by the method of the present invention (Invention Examples 1, 2, 3, 4), the β film having a higher activity than the conventional method can be easily formed and the film phase can be controlled. It can be seen.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 스퍼터링에 의한 탄탈륨 피막의 형성방법은 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용한 스퍼터링 방법을 이용하되기판온도와 기판 바이어스 전압을 조절함으로써, 활성도가 큰 β- 상을 쉽게 형성하는 효과가 있다.As described in detail above, the method for forming a tantalum film by sputtering according to the present invention has the effect of easily forming a β-phase having high activity by controlling a substrate temperature and a substrate bias voltage using a sputtering method using an unbalanced magnetron sputtering evaporation source. There is.

이상에서 본 발명의 스퍼터링에 의한 탄탈륨 피막의 형성방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.The technical details of the method for forming a tantalum film by sputtering of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but this is by way of example and not by way of limitation.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (4)

스퍼터링 증발원을 이용하여 Ti 소재의 표면에 Ta 피막을 형성하는 방법에 있어서,In the method of forming a Ta film on the surface of the Ti material using a sputtering evaporation source, 상기 스퍼터링 증발원으로 비평형 마그네트론 스퍼터링 증발원을 이용하되 상기 Ta 피막의 상에 대한 X선 회절 피크의 비(β/α)가 1 이상이 되도록 상기 Ti 소재의 기판온도 및 기판 바이어스 전압을 각각 조절하여 Ti 소재의 표면에 Ta 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링에 의한 탄탈륨 피막의 형성방법.The non-equivalent magnetron sputtering evaporation source is used as the sputtering evaporation source, and the substrate temperature and the substrate bias voltage of the Ti material are respectively adjusted such that the ratio (β / α) of the X-ray diffraction peak with respect to the Ta film phase is adjusted to 1 or more. A Ta film is formed on the surface of a raw material, The method of forming a tantalum film by sputtering. 제1항에 있어서, 상기 기판에 바이어스 전압을 인가하지 않는 것을 특징으로 하는 스퍼터링에 의한 탄탈륨 피막의 형성방법.The method for forming a tantalum film according to claim 1, wherein a bias voltage is not applied to the substrate. 제1항에 있어서, 상기 기판을 플로팅(Floating)시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링에 의한 탄탈륨 피막의 형성방법.The method of forming a tantalum film by sputtering according to claim 1, wherein the substrate is floated. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 X선 회절 피크의 비(β/α)는 β(002) 피크와 α(110) 피크의 크기의 비로 표현되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링에 의한 탄탈륨 피막의 형성방법.The sputtering according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio (β / α) of the X-ray diffraction peaks is expressed as a ratio of the magnitude of the β (002) peak and the α (110) peak. Method of forming a tantalum film by
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