KR20140102345A - 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치는 마그네트론 스퍼터링을 이용한 박막 증착을 위한 진공조, 마그네트론 스퍼터링의 증착원에 장착된 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타켓에 직류 또는 펄스직류 전력을 인가하기 위한 펄스직류 전원장치, 증착원에 장착된 스퍼터링 타겟에 의해 발생되는 플라즈마, 진공조 내부에 인입되어 가스를 플라즈마화 하기 위한 RF 안테나, 진공조 내부에서 증착되는 시료를 장착하기 위한 전도성 시료 장착대, RF 안테나로 전원을 공급하는 RF전원장치, 진공조 내부의 고진공을 유지하기 위한 고진공용 터보 펌프, 진공조의 내부의 진공도를 계측하는 진공 게이지, 및 플라즈마 발생에 이용되는 아르곤(Ar)과 질소(N2)가스의 유량을 조절하는 가스유량 조절부를 포함하여, 표면 경도 및 내마모성을 향상시키는 효과가 있다
Description
본 발명은 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 증착을 위한 증착원으로 사용되고 있는 마그네트론 스퍼터링 증착원에 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타겟을 장착하고, 진공조 내에 비활성 기체인 아르곤과 반응성 기체인 질소 가스를 동시에 인입하여 반응성 스퍼터링 방식으로 고경도 투명막인 알루미늄-실리콘-질화막을 폴리카보네이트 소재의 표면에 증착함으로써, 차량용 유리를 대체할 수 있는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착방법 및 그 장치에 관한 것이다.
폴리카보네이트는 내충격도가 좋고 무게도 가벼워 자동차 유리 등을 대체하여 사용할 수 있으나, 한편으로는 경도가 낮고, 내마모성 약하다는 문제점이 있다.
따라서 경도, 내마모성 등을 향상시키기 위하여 그 표면에 투명한 하드 코팅층을 형성하는 것이 필요하다.
이를 위하여, 폴리카보네이트 표면에 점착력이 있는 시트를 부착시켜 코팅층을 형성하는 기술, Dip coating 등과 같은 도장법을 이용하여 폴리카보네이트 표면에 유기물질로 이루어진 코팅층을 형성하는 기술이 많이 활용되고 있다.
그러나, 유기물 코팅법에 의해 제조된 코팅층이 경도, 내마모성 등의 개선에 한계가 있다는 점에서 최근 PVD, PECVD와 같은 증착법으로 무기물 코팅층을 형성하는 기술이 출원되고 있다.
특히, 하드코팅 막과 폴리카보네이트와의 접합력이 좋지 않아 증착시 중간층을 형성하고, 여러 가지 기능을 구현하기 위해 다층 막을 PECVD로 형성하는 기술이 사용되고 있다(미국특허, 2007026235, “Glazing system for behicle tops and windows”).
또한 다른 재료를 코팅한 후 자외선 차단을 위한 막을 습식 공정을 통해 형성시킨 후, PECVD 방법으로 최상층부에 ∼5 ㎛ 두께의 실리콘 산화막 또는 알루미늄 산화막을 형성하여 내마모성 하드 코팅막을 증착하는 기술(미국특허, 2008083186, “Polycarbonate glazing system and method for making the same”)이 활용되고 있다.
하지만 이러한 코팅방법은 다층구조를 위해 많은 공정이 필요하여 경제성 확보에 어려운 문제점이 있고, 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 PECVD 증착에 관한 연구(Thin Solid Films 502 (2006) 270-274, “Hard coatings by plasma CVD on polycarbonate for automotive and optical applications”)도 진행 중에 있으나 특성이 좋지 못하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 폴리카보네이트 소재의 낮은 경도와 취약한 내마모 특성을 보완하기 위해 고안된 것으로, 폴리카보네이트 소재 표면에 다기능성, 고경도의 투명한 3원계 박막인 알루미늄-실리콘-질화막을 증착하여 폴리카보네이트 소재의 표면경도를 증가시키고, 내마모 특성을 향상시킬 수 있는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 방법은 (a) 마그네트론 스퍼터링을 이용한 박막 증착을 위한 진공조 내부에 위치한 전도성 시료 장착대에 시료로 실리콘 웨이퍼 또는 폴리카보네이트 기판을 장착하는 단계, (b) 고진공용 터보 펌프와 터보 펌프의 가동을 돕는 저진공 펌프로 진공조 내부의 진공도를 고진공 영역까지 배기하는 단계, (c) 마그네트론 증착원에 장착된 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타겟의 작동을 위하여 가스유량 조절장치에 의해 비활성화 가스인 아르곤(Ar)과 반응성 기체인 질소(N2)를 진공조 내부로 인입하여, 진공조 내부의 압력을 조절하는 단계; 진공조 내부의 RF안테나에 RF전력을 인가하여, (c)단계에서 인입된 가스의 플라즈마를 형성시키는 단계, 및 (e) 플라즈마 형성 후, 알루미늄 금속 타겟과 실리콘 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에 직류, 또는 펄스직류 전원장치에 의한 펄스직류 전력을 인가하여 박막 증착을 위한 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치는 마그네트론 스퍼터링을 이용한 박막 증착을 위한 진공조, 마그네트론 스퍼터링의 증착원에 장착된 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타켓에 직류 또는 펄스직류 전력을 인가하기 위한 펄스직류 전원장치, 증착원에 장착된 스퍼터링 타겟에 의해 발생되는 플라즈마, 진공조 내부에 인입되어 가스를 플라즈마화 하기 위한 RF 안테나, 진공조 내부에서 증착되는 시료를 장착하기 위한 전도성 시료 장착대, RF 안테나로 전원을 공급하는 RF전원장치, 진공조 내부의 고전공을 유지하기 위한 고진공용 터보 펌프, 진공조의 내부의 진공도를 계측하는 진공 게이지, 및 플라즈마 발생에 이용되는 아르곤(Ar)과 질소(N2)가스의 유량을 조절하는 가스유량 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착방법 및 그 장치는 폴리카보네이트 소재의 표면에 반응성 마그네트론 스퍼터링 증착 방법으로 다기능성 고경도 투명 알루미늄-실리콘-질화막을 증착함으로써 표면 경도 및 내마모성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착방법 및 그 장치에 의한 폴리카보네이트 소재를 차량의 전면 유리 등으로 사용할 수 있고, 또한 가벼운 천창(Skylight), 건물 및 거실, 공장 등의 채광판, 안전유리, 공공시설의 지붕 및 창, 방탄 및 방음벽, 공중전화박스, 실내칸막이, 실내외 사인보드 등 다양한 분야에 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예 1의 실리콘 웨이퍼에 증착한 알루미늄-질화막, 실리콘-질화막, 알루미늄-실리콘-질화막의 경도 측정 결과도,
도 3 (a)는 본 발명의 실시예 2의 폴리카보네이트 기판 소재에 알루미늄-실리콘-질화막을 증착한 시료의 마모 시험 결과도,
도 3 (b)는 폴리카보네이트 기판 소재의 마모 시험 결과도,
도 4의 (a) ~ (e)는 본 발명의 실시예 3의 알루미늄-실리콘-질화막을 증착한 유리 기판(Eagle 2000) 시료의 자외선-가시광선 영역 투과도 측정 결과도,
도 4의 (f)는 막을 증착하지 않은 유리 기판(Eagle 2000) 시료의 자외선-가시광선 영역 투과도 측정 결과도, 및
도 5는 본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 방법 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 실리콘 웨이퍼에 증착한 알루미늄-질화막, 실리콘-질화막, 알루미늄-실리콘-질화막의 경도 측정 결과도,
도 3 (a)는 본 발명의 실시예 2의 폴리카보네이트 기판 소재에 알루미늄-실리콘-질화막을 증착한 시료의 마모 시험 결과도,
도 3 (b)는 폴리카보네이트 기판 소재의 마모 시험 결과도,
도 4의 (a) ~ (e)는 본 발명의 실시예 3의 알루미늄-실리콘-질화막을 증착한 유리 기판(Eagle 2000) 시료의 자외선-가시광선 영역 투과도 측정 결과도,
도 4의 (f)는 막을 증착하지 않은 유리 기판(Eagle 2000) 시료의 자외선-가시광선 영역 투과도 측정 결과도, 및
도 5는 본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 방법 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치는 진공조(1), 펄스직류 전원장치(2), 스퍼터링 타겟(3), 플라즈마(4), RF 안테나(5), 시료(6), 시료 장착대(7), 매칭 박스(8), RF 전원장치(9), 사용가스(10), 가스유량 조절부(11), 진공 게이지(12), 고진공용 터보 펌프(13) 및 저진공 펌프(14)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 진공조(1)는 마그네트론 스퍼터링을 이용한 박막 증착을 위한 진공조이고, 상기 펄스직류 전원장치(2)는 상기 마그네트론 스퍼터링 증착원에 장착된 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타겟(3)에 직류 또는 펄스직류 전력을 인가하기 위한 전원장치이다.
상기 플라즈마(4)는 마그네트론 증착원에 장착된 상기 스퍼터링 타겟(3)에 의하여 발생된 플라즈마를 나타내고 있으며, 상기 RF 안테나(5)는 진공조 내부에 인입된 가스를 플라즈마화 하기 위한 RF(Radio Frequency) 안테나이다.
상기 시료(6)는 상기 전도성 시료 장착대(7)에 장착된 시료를 나타내고, 상기 매칭 박스(8)는 상기 RF 전원장치(9)에서 발생한 RF 전력 매칭 시스템이다.
상기 가스유량 조절부(12)는 플라즈마 발생에 이용되는 사용가스(10)의 유량을 조절하기 위한 가스유량 조절장치이다.
상기 진공 게이지(12)는 진공도를 계측하는 진공 게이지이고, 상기 고진공용 터보 펌프(13)는 상기 진공조(1)의 고진공을 유지하기 위한 펌프이며, 상기 저진공 펌프(14)는 고진공 펌프의 가동을 돕는 펌프이다.
상술한 구성을 포함하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착장치에 의한 플라즈마 마그네트론 알루미늄-실리콘-질화막 증착의 방법에 대하여 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
참고로, 도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 마그네트론 알루미늄-실리콘-질화막 증착의 방법의 흐름도이다.
상기 진공조(1) 내부에 위치한 상기 전도성 시료 장착대(7)에 상기 시료(6)를 장착하는 단계를 수행한다(S10).
이후, 상기 고진공용 터보 펌프(13)와 저진공 펌프(14)를 이용하여 진공조 내부의 진공도를 고진공 영역까지 배기하는 단계를 수행한다(S20).
상기 마그네트론 증착원에 장착된 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타겟(3)의 작동을 위하여, 상기 가스유량 조절장치(11)에 의해 비활성화 가스인 아르곤(Ar)과 반응성 가스인 질소(N2)가 상기 진공조(1) 내부로 인입되어 상기 진공조(1) 내부의 압력을 조절하는 단계를 수행한다(S30).
이때, 상기 진공조(1) 내부의 압력을 0.5 mTorr ∼ 30 mTorr의 압력으로 조절하는 것이 바람직하다.
그 이유로는, 0.5 mTorr 이하의 낮은 압력에서는 플라즈마의 발생이 어려운 반면, 30 mTorr 이상의 높은 압력에서는 증착시 플라즈마 밀도가 증가하여 스퍼터링 속도는 증가하나, 스퍼터링된 원자들이 높은 압력에 의해 산란되는 정도도 증가하여 실제 박막 증착속도가 감소하기 때문이다.
또한, 이때 상기 아르곤과 질소 가스의 유량비는 10:1 ~ 1:1 정도가 되도록 인입하는 것이 바람직하다.
왜냐하면 10:1 이하의 경우, 질화막이 투명하지 않게 증착이 될 수 있고, 1:1 이상의 경우, 실리콘 및 알루미늄 스퍼터링 타겟(3)의 스퍼터링 속도보다 질화 속도가 빨라 증착속도가 낮아질 수 있기 때문이다.
상술한 `S30`단계 이후, 상기 진공조(1) 내부의 압력이 안정화 되면, 상기 진공조(1) 내부의 RF 안테나(5)에 RF 전력을 인가하여, 인입된 가스의 플라즈마를 형성하는 단계를 수행한다(S40).
상기 `S40`단계에서 인가되는 전력은 0 ~ 300 W의 값을 사용하는 것이 바람지하고, 더욱 바람직하게는 50 W의 전력을 사용한다.
RF 전력이 없는 경우 질화막이 잘 형성되지 않고, 막이 불투명하게 올라갈 수 있으며, RF 전력이 너무 높은 경우 시료의 온도가 상승하여 증착된 박막에 균열이 발생할 수 있어, 공정시간을 짧게 하고, RF 전력을 약하게 하여 투명하면서도 균열이 없는 막을 형성할 수 있다.
상기 `S40`단계에서 플라즈마 형성 후, 알루미늄 금속 타겟과 실리콘 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에 직류 또는 펄스직류 전원장치(2)에 의한 펄스직류 전력을 인가하여 박막 증착을 위한 플라즈마를 발생시키는 단계를 수행한다(S50).
직류 또는 펄스직류 전력은 -200 ~ -1000 V의 전압과, 0 ~ 1.6 A의 전류 값으로 하여 증착할 수 있다. 이와 같은 방법으로 복합물 타겟 또는 2 개 의 타겟을 동시 스퍼터링(co-sputtering) 하여 3원계 질화막의 증착이 가능하게 된다.
이때, 상기의 박막 증착 공정에 사용되는 직류 또는 펄스직류의 평균 전력 밀도는 1 W/cm2 ∼ 20 W/cm2 의 값을 가지는 것이 바람직하다.
그 이유로는, 1 W/cm2 이하의 직류 전력으로는 마그네트론 증착원에 장착된 스퍼터링 증착원으로부터 스퍼터링 되는 속도가 매우 느려서 공정시간이 많이 소요되므로 본 기술의 경제적인 가치가 감소하며, 20 W/cm2 이상의 값을 이용하기에는 마그네트론 증착원의 냉각에 어려움이 많기 때문이다.
실시예 1
상기 `S10`단계에서 본 발명의 방법에 따라 진공조 내부의 시료 장착대(7)에 실리콘 웨이퍼를 장착하고, 상기 `S20`단계에서 진공조 내부를 10-6 Torr까지 배기한 후, 상기 `S30`단계에서 24 sccm의 아르곤 가스와 6 sccm의 질소 가스를 인입하여 진공조의 압력을 10 mTorr로 맞춘 후, 상기 `S40`단계에서 RF 안테나에 200 W 전력을 공급하여 진공조 내부에 플라즈마가 형성되도록 하였다. 이후 상기 `S50`단계에서 실리콘 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에는 -550 V, 0.064 A, 펄스폭 30 μs, 펄스주파수 600 Hz의 펄스 직류 전력을 공급하고, 알루미늄 금속 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에는 -311 V, 1.40 A, 점유율 40 %의 펄스 전력을 인가하여, 90 분간 증착함으로써 2800 Å의 알루미늄-실리콘-질화막을 형성하였다.
또한, 상기의 방법으로 알루미늄 스퍼터링 타겟에만 전력을 인가하여 알루미늄 질화막을, 실리콘 스퍼터링 타겟에만 전력을 인가하여 실리콘 질화막을, 각각 실리콘 웨이퍼 상에 동일한 두께로 증착하였다.
도면 2의 10g 하중의 Knoop 미세경도 측정 결과에서 알 수 있듯이, 상기의 방법으로 증착된 알루미늄-실리콘-질화막은 알루미늄 질화막이나 실리콘 질화막에 비하여 2 배 가까운 34.75 GPa의 높은 경도값을 나타냄을 알 수 있다.
실시예 2
상기 `S10`단계에서 진공조 내부의 시료 장착대에 ∼5 μm의 SiO2 막이 증착된 폴리카보네이트 기판 소재를 장착하고, 상기 `S20`단계에서 진공조 내부를 10-6 Torr까지 배기한 후, 상기 `S30`단계에서 24 sccm의 아르곤(Ar) 가스와 3 sccm의 질소(N2) 가스를 동시에 인입하여 10 mTorr로 공정 압력을 조정한 후, 상기 `S40`단계 에서RF 안테나에 50 W RF 전력을 공급하여 진공조 내부에 플라즈마가 형성되도록 하였다. 이후 상기 `S50`단계에서 실리콘 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에는 -450 V, 0.26 A, 점유율 80 %의 펄스 직류 전력을, 알루미늄 금속 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에는 -452 V, 1.50 A, 점유율 20 %의 펄스 직류 전력을 인가하여, 45분간 알루미늄-실리콘-질화막을 증착하였다.
증착된 알루미늄-실리콘-질화막의 내마모 특성을 평가하기 위하여 직경 3 mm의 루비 구슬을 이용하여 15 gf의 하중으로 pin-on-disk 내마모 시험을 수행하였다. 시료의 회전 속도는 100 rpm으로 하였으며 1000 회 회전시킨 후 마모된 면을 alpha-step profilometer와 광학현미경을 이용하여 관찰하였다.
도면 3 (a)에서 확인할 수 있듯이 알루미늄-실리콘-질화막이 증착된 시료의 경우, 깊이 방향으로의 마모나 균열이 전혀 나타나지 않은 반면, 도면 3 (b)의 알루미늄-실리콘-질화막을 증착하지 않은 폴리카보네이트 시료의 경우, 상층의 SiO2 막이 파괴되어 파편들이 존재하고, 깊이 방향으로 ∼1450 Å, 너비 방향으로 ∼180 μm 마모된 것으로 측정되었다.
실시예 3
상기 `S10`단계에서 본 발명의 방법에 따라 진공조에 투명한 정사각형 형태의 두께 0.5 mm 유리기판(Eagle 2000) 5개를 각각 좌측에 장착된 실리콘 타겟과 우측에 장착된 알루미늄 타겟 중간 위치에 일렬로 넣고, 상기 `S20`단계에서 진공조 내부를 10-6 Torr까지 배기한 후, 상기 `S30`단계에서 24 sccm의 아르곤(Ar) 가스와 5 sccm의 질소(N2) 가스를 인입하여 10 mTorr로 공정 압력을 조정한 후, 상기 `S40`단계에서 RF 안테나에 200 W의 RF 전력을 공급하여 진공조 내부에 플라즈마가 형성되도록 하였다. 이후, 상기 `S50`단계에서 실리콘 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에는 -780 V, 0.315 A, 펄스폭 100 μs, 주파수 400 Hz의 펄스직류 전력을, 알루미늄 금속 타겟이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에는 -410 V, 1.10 A, 점유율 40 %의 펄스 직류 전력을 인가하여 60 분간 알루미늄-실리콘-질화막을 증착하였다.
이와 같은 방법을 이용하여 서로 두께와 조성이 다른 알루미늄-실리콘-질화막을 동시에 제작할 수 있다. 제작된 알루미늄-실리콘-질화막의 두께는 (a) 4850 Å, (b) 5450 Å, (c) 5650 Å, (d) 6100 Å, (e) 6700 Å로 측정되었으며, 각 시료의 알루미늄 대 실리콘 조성비는 (a) 55:45, (b) 58:42, (c) 67:33, (d) 74:26, (e) 83:17 로 측정되었다.
증착된 알루미늄-실리콘-질화막 시료는, UV-VIS 측정 장비를 이용하여 광투과율을 측정하였으며, 도면 4에서 알 수 있듯이 모든 시료의 경우 88 ~ 90 %의 우수한 가시광 투과율을 나타내었다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 진공조
2 : 펄스직류 전원장치
3 : 스퍼터링 타겟
4 : 플라즈마
5 : RF 안테나
6 : 시료
7 : 시료 장착대
8 : 매칭 박스
9 : RF 전원장치
10 : 사용가스
11 : 가스유량 조절부
12 : 진공 게이지
13 : 고진공용 터보 펌프
14 : 저진공 펌프
2 : 펄스직류 전원장치
3 : 스퍼터링 타겟
4 : 플라즈마
5 : RF 안테나
6 : 시료
7 : 시료 장착대
8 : 매칭 박스
9 : RF 전원장치
10 : 사용가스
11 : 가스유량 조절부
12 : 진공 게이지
13 : 고진공용 터보 펌프
14 : 저진공 펌프
Claims (10)
- (a) 마그네트론 스퍼터링을 이용한 박막 증착을 위한 진공조(1) 내부에 위치한 전도성 시료 장착대(7)에 시료(6)로 폴리카보네이트 기판을 장착하는 단계;
(b) 고진공용 터보 펌프(13)와 상기 터보 고진공 펌프(13)의 가동을 돕는 저진공 펌프(14)로 상기 진공조(1) 내부의 진공도를 고진공 영역까지 배기하는 단계;
(c) 마그네트론 증착원에 장착된 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타겟(3)의 작동을 위하여, 가스유량 조절장치에 의해 비활성화 가스인 아르곤(Ar)과 반응성 가스인 질소(N2)를 상기 진공조(1) 내부로 인입하여, 상기 진공조(1) 내부의 압력을 조절하는 단계;
(d) 상기 진공조(1) 내부의 RF안테나(5)에 RF전력을 인가하여, 상기 `(c)`단계에서 인입된 가스의 플라즈마를 형성시키는 단계; 및
(e) 상기 `(d)`단계에서 플라즈마 형성 후, 상기 알루미늄 금속 타겟(3)과 실리콘 타겟(3)이 장착된 마그네트론 스퍼터링 증착원에 직류, 또는 펄스직류 전원장치(2)에 의한 펄스직류 전력을 인가하여 박막 증착을 위한 플라즈마를 발생시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (c)단계에서,
상기 진공조(1) 내부의 압력은 0.5 mTorr ∼ 30 mTorr인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (c)단계에서,
인입되는 상기 아르곤(Ar)과 질소(N2) 가스의 유량비는 10:1 ~ 1:1인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (d)단계에서,
상기 RF안테나(5)에 인가되는 RF전력은 0 ~ 300 W인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (e)단계에서,
상기 직류 또는 펄스직류의 평균 전력 밀도는 1 W/cm2 ∼ 20 W/cm2인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 방법.
- 마그네트론 스퍼터링을 이용한 박막 증착을 위한 진공조(1);
상기 마그네트론 스퍼터링의 증착원에 장착된 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타켓(3)에 직류 또는 펄스직류 전력을 인가하기 위한 펄스직류 전원장치(2);
상기 증착원에 장착된 상기 스퍼터링 타겟(3)에 의해 발생되는 플라즈마(4);
상기 진공조(1) 내부에 인입되어 가스를 플라즈마화 하기 위한 RF 안테나(5);
상기 진공조(1) 내부에서 증착되는 시료를 장착하기 위한 전도성 시료 장착대(7);
상기 RF 안테나(5)로 전원을 공급하는 RF전원장치(9);
상기 진공조(1) 내부의 고전공을 유지하기 위한 고진공용 터보 펌프(13);
상기 진공조(1)의 내부의 진공도를 계측하는 진공 게이지(12); 및
상기 플라즈마 발생에 이용되는 아르곤(Ar)과 질소(N2)가스의 유량을 조절하는 가스유량 조절부(11);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 진공조(1) 내부의 압력은 0.5 mTorr ∼ 30 mTorr인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 가스유량 조절부(11)가 인입되는 상기 아르곤(Ar)과 질소(N2) 가스의 유량비를 10:1 ~ 1:1로 조절하는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 RF전원장치(9)에서 상기 RF안테나(5)로 인가되는 RF전력은 0 ~ 300 W인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 펄스직류 전원장치(2)가 알루미늄과 실리콘 스퍼터링 타켓(3)에 인가하는 직류 또는 펄스직류의 평균 전력 밀도는 1 W/cm2 ∼ 20 W/cm2인 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착 장치.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020130014911A KR20140102345A (ko) | 2013-02-12 | 2013-02-12 | 폴리카보네이트 소재의 표면 경도 및 내마모성 향상을 위한 알루미늄-실리콘-질화막 증착방법 및 그 장치 |
| PCT/KR2014/001161 WO2014126388A1 (ko) | 2013-02-12 | 2014-02-12 | 자외선 차단 및 경도 및 내마모성이 향상된 폴리카보네이트 |
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|---|---|---|---|---|
| CN105441891A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用强流脉冲电子束在工件表面制备钽合金化固体润滑层的方法 |
| US9881865B1 (en) | 2016-07-27 | 2018-01-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices including electrically isolated patterns and method of fabricating the same |
-
2013
- 2013-02-12 KR KR1020130014911A patent/KR20140102345A/ko not_active Application Discontinuation
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| CN105441891A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用强流脉冲电子束在工件表面制备钽合金化固体润滑层的方法 |
| CN105441891B (zh) * | 2015-12-29 | 2017-11-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用强流脉冲电子束在工件表面制备钽合金化固体润滑层的方法 |
| US9881865B1 (en) | 2016-07-27 | 2018-01-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices including electrically isolated patterns and method of fabricating the same |
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