KR20210057496A - 무기 불화염을 포함하는 무광 도금용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본원은, 용매, 무기 불화염, 무기산 및 알칼리금속 수산화물을 포함하는 무광 도금용 조성물 및 상기 무광 도금용 조성물을 이용한 무광 도금 방법에 관한 것이다.

Description

무기 불화염을 포함하는 무광 도금용 조성물{MATTE PLATING COMPOSITION CONTAINING INORGANIC FLUORIDE}
본원은, 용매, 무기 불화염, 무기산 및 알칼리금속 수산화물을 포함하는 무광 도금용 조성물 및 상기 무광 도금용 조성물을 이용한 무광 도금 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 척은 반도체 웨이퍼를 잡아주는 지그로써 비전(빛)에 의해 자동 운영되어지는 제품으로, 비전에 의해서 운영되어지기 때문에 유광보다는 무광일 때 더 효율적인 효과를 발휘한다. 따라서, 척이 무광을 나타내도록 하는 도금 기술은 매우 중요하다. 현재 널리 사용되는 무광 효과를 내기 위한 공정은 모래, 알루미나 등의 입자를 이용한 물리적인 힘을 가하는 샌드블라스트 공정이다. 그러나, 물리적 샌드블라스트 공정을 통한 무광 도금 공정은 물리적인 힘을 가하는 만큼 척의 표면이 거칠어 조도가 불균일해질 수 있으며, 샌딩 가루 등의 이물질이 홀 안으로 침투하여 세척 공정을 거치더라도 완벽히 제거되지 않아 시스템 상의 불량을 야기할 수 있는 문제점이 있다. 이로 인해 물리적 샌드블라스트 공정을 대체할 기술 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 특허등록공보 제10-1127049호
본원은, 용매, 무기 불화염, 무기산 및 알칼리금속 수산화물을 포함하는 무광 도금용 조성물 및 상기 무광 도금용 조성물을 이용한 무광 도금 방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 용매, 무기 불화염, 무기산 및 알칼리금속 수산화물을 포함하는, 무광 도금용 조성물을 제공한다.
본원의 제 2 측면은, 제 1 측면에 따른 무광 도금용 조성물을 이용하는 무광 도금 방법으로서, 기재를 상기 무광 도금용 조성물에 담지하여 무광 처리하고, 상기 무광 처리된 기재의 표면에 무전해 도금 공정을 수행하여 무광 금속 도금층을 형성하는 것을 포함하는, 무광 도금 방법을 제공한다.
본원의 구현예들에 따른 무광 도금용 조성물은, 물리적인 샌드블라스트 공정을 대체하여 화학적 방법을 통한 무광 도금을 수행할 수 있는 것으로서, 산성 불화암모늄을 비롯한 화합물들을 적정의 비율로 배합하여 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 물리적 샌드블라스트는 시공자의 숙련도에 크게 의존하므로 미숙련자가 수행하는 경우 표면이 불균일하게 되어 조도가 불규칙적인 문제가 발생할 수 있으나, 본원의 구현예들에 따른 무광 도금용 조성물은 기재를 조성물에 담그는 간단한 공정만으로 수행될 수 있으므로 일정한 조도를 가지는 무광 금속 도금층을 형성시킬 수 있는 이점이 있다. 아울러, 물리적 샌드블라스트는 모래, 알루미나 등의 미립자를 이용하는 것이므로 폭이 좁은 기재의 홀 안까지 깨끗이 처리하기 어려우므로 홀 안에 이물질이 남는 문제점이 발생할 수 있으나, 본원의 일 구현예에 따른 무광 도금용 조성물은 좁은 홀 안까지도 무광 처리를 할 수 있으므로, 홀 안에 이물질이 들어가 불량품을 만드는 빈도를 줄일 수 있는 이점이 있다.
본원의 구현예들에 따른 무광 도금 방법은, 상기 무광 도금용 조성물을 이용하여 기재를 쉽게 무광 처리할 수 있으므로, 물리적 샌드블라스트 처리 공정의 외주 의존도를 낮출 수 있으므로, 외주비용 절감 및 작업공정 시간을 하루 이상 단축할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 무광 도금 방법 및 무전해 도금 공정을 통해 니켈 도금층을 형성한 기재를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 종래기술에 따른 물리적 샌드블라스트 공정 및 무전해 도금 공정을 통해 니켈 도금층을 형성한 기재를 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 1 측면은, 용매, 무기 불화염, 무기산 및 알칼리금속 수산화물을 포함하는, 무광 도금용 조성물을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따른 무광 도금용 조성물은, 기재의 표면을 무광 처리하는 것으로서, 물리적 샌드블라스트를 수행하지 않고 단순히 기재를 상기 무광 도금용 조성물에 담지하는 것만으로 간단하게 기재 표면을 무광 처리할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 용매는 물(증류수)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 용매의 함량은 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 약 30 중량부 내지 약 60 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 용매의 함량은 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 약 30 중량부 내지 약 60 중량부, 약 30 중량부 내지 약 50 중량부, 약 30 중량부 내지 약 40 중량부, 약 40 중량부 내지 약 60 중량부 또는 약 40 중량부 내지 약 50 중량부일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기 불화염은 불화 암모늄, 중불화 암모늄, 완충 플루오르화 수소산, 불화 나트륨, 중불화 나트륨, 불화칼륨 및 중불화 칼륨 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기 불화염의 함량은 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 약 30 중량부 내지 약 60 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 무기 불화염의 함량은 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 약 30 중량부 내지 약 60 중량부, 약 30 중량부 내지 약 50 중량부, 약 30 중량부 내지 약 40 중량부, 약 40 중량부 내지 약 60 중량부 또는 약 40 중량부 내지 약 50 중량부일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기산은 질산, 염산, 인산, 황산, 붕산, 플루오르화 수소산, 브롬화 수소산 및 과염소산 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기산의 함량은 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 약 10 중량부 내지 약 40 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 무기산의 함량은 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 약 10 중량부 내지 약 40 중량부, 약 10 중량부 내지 약 30 중량부, 약 10 중량부 내지 약 20 중량부, 약 20 중량부 내지 약 40 중량부 또는 약 20 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알칼리금속 수산화물은 수산화나트늄(NaOH), 수산화리튬(LiOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중에서 선택되는 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 알칼리금속 수산화물의 함량은 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 약 5 중량부 내지 약 20 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 알칼리금속 수산화물의 함량은 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 약 5 중량부 내지 약 20 중량부, 약 5 중량부 내지 약 15 중량부, 약 5 중량부 내지 약 10 중량부, 약 10 중량부 내지 약 20 중량부 또는 약 10 중량부 내지 약 15 중량부일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무광 도금용 조성물은, 상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 용매 30 중량부 내지 60 중량부, 상기 무기 불화염 30 중량부 내지 60 중량부, 상기 무기산 10 중량부 내지 40 중량부이고, 상기 알칼리금속 수산화물 5 중량부 내지 20 중량부를 포함하는 것으로서, 상기 비율은 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 기재를 화학적 무광 처리를 위한 최적의 함량비에 해당하는 것으로서, 상기 성분 중 하나의 성분이라도 최적의 비율을 벗어나면 상기 기재를 무광 처리하는 효과가 떨어진다. 또한, 상기 무광 도금용 조성물은 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 기재에 최적화된 것으로서, 구리, 철 등의 다른 기재에 적용되었을 때에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 기재에 적용되었을 때와 동일한 효과를 내지 못한다.
본원의 일 구현예에 따른 무광 도금용 조성물은, 물리적인 샌드블라스트 공정을 대체하여 화학적 방법을 통한 무광 도금을 수행할 수 있는 것으로서, 산성 불화암모늄을 비롯한 화합물들을 상기의 적정의 비율로 배합하여 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 물리적 샌드블라스트는 시공자의 숙련도에 크게 의존하므로 미숙련자가 수행하는 경우 표면이 불균일하게 되어 조도가 불규칙적인 문제가 발생할 수 있으나, 본원의 일 구현예에 따른 무광 도금용 조성물은 기재를 조성물에 담그는 간단한 공정만으로 수행될 수 있으므로 일정한 조도를 가지는 무광 금속 도금층을 형성시킬 수 있는 이점이 있다. 아울러, 물리적 샌드블라스트는 모래, 알루미나 등의 미립자를 이용하는 것이므로 폭이 좁은 기재의 홀 안까지 깨끗이 처리하기 어려우므로 홀 안에 이물질이 남는 문제점이 발생할 수 있으나, 본원의 일 구현예에 따른 무광 도금용 조성물은 좁은 홀 안까지도 무광 처리를 할 수 있으므로, 홀 안에 이물질이 들어가 불량품을 만드는 빈도를 줄일 수 있는 이점이 있다.
본원의 제 2 측면은, 제 1 측면에 따른 무광 도금용 조성물을 이용하는 무광 도금 방법으로서, 기재를 상기 무광 도금용 조성물에 담지하여 무광 처리하고, 상기 무광 처리된 기재의 표면에 무전해 도금 공정을 수행하여 무광 금속 도금층을 형성하는 것을 포함하는, 무광 도금 방법 을 제공한다.
제 1 측면 및 제 2 측면에 있어서, 서로 공통될 수 있는 내용은 그 기재가 생략되었더라도 제 1 측면 및 제 2 측면 모두에 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무광 도금용 조성물에 상기 기재의 담지는 20 초 내지 3 분 동안 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 담지의 시간은 기재의 상태 및/또는 알루미늄 함량에 따라 조절될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 하나 이상의 홀 및 상기 기재의 표면에 요철(凹凸)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 무광 처리는 상기 기재의 표면 전체를 균일한 요철(凹凸) 형상을 가지도록 하는 것일 수 있다. 본원에 따른 무광 도금용 조성물을 이용하면 상기 기재의 표면 전체를 균일한 요철 형상을 가지는 화학 연마면을 형성할 수 있으나, 물리적 샌드블라스트 공정에서는 미숙련자가 수행할 경우 기재의 표면이 거칠게 형성된 샌딩면이 형성되는 문제점이 발생할 수 있다.
본원에 따른 무광 도금용 조성물을 이용하는 무광 도금 방법을 자세히 설명하면, 먼저 상기 홀을 포함하는 기재를 세척함으로써, 기재의 표면 및 홀에 잔류하는 기름기 또는 기타 불순물 등이 기재로부터 제거된다. 다음, 상기 기재를 본원의 일 구현예에 따른 무광 도금용 조성물에 담지하여 기재의 표면 전체가 미세하고 균일한 요철(凹凸) 형상을 형성하도록 수행한다. 상기와 같이, 기재의 표면에 요철 형상을 형성함으로써, 기재의 표면에 조사되는 빛이 난반사를 일으키게 되며, 이로 인해 기재의 표면이 무광 처리된다. 또한, 공간이 좁은 상기 홀 안까지도 불순물 제거와 함께 무광 처리를 할 수 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 본원에 다른 무광 도금용 조성물을 이용한 무광 도금된 기재(100)는 기재(110)의 표면 및 홀(130)에 균일한 요철 형상을 가지는 화학 연마면을 가지며, 그 위에 균일한 두께의 무광 금속 도금층(140)이 형성될 수 있다. 그러나, 종래기술의 물리적 샌드블라스트 공정에 의하면 표면이 거칠게 형성된 샌딩면(220)이 생성되어 무광 성능이 떨어지고, 그 위에 무광 금속 도금층(240)을 형성할 경우 균일하지 않고 울퉁불퉁한 면이 형성될 수 있는 문제점이 있다. 아울러, 물리적 샌드블라스트는 홀(230) 안에 이물질(250)이 남아 있을 수 있으므로 무광 금속 도금층이 홀 안까지 고르게 형성되지 않아 불량품이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무전해 도금 공정을 통해 상기 무광 금속 도금층이 상기 기재의 표면 전체 에 균일한 두께로 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 아울러, 상기 기재의 홀 안에 이물질이 없으므로, 상기 무전해 도금 공정을 통해 홀 안에도 균일한 두께로 무광 금속 도금층을 형성할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무광 금속은 니켈, 크롬, 아연, 주석, 티타늄, 금 및 은 중에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무광 금속 도금층의 두께는 1 μm 내지 10 μm 일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
구체적으로, 상기 무광 처리된 기재의 표면에 니켈 도금층을 형성한다. 상기 기재의 표면에 부착되어 있는 기름이나 지문 등을 제거하는 탈지 작업을 하고 나서, 무전해 도금의 핵이되는 촉매 금속을 상기 기재의 표면에 부착시킨다. 상기 촉매 금속으로서 니켈과 주석의 화합물을 사용할 수 있으며, 상기 촉매 금속을 상기 기재의 표면에 부착시킨 후 주석염을 용해시켜 취화환원반응에 의해 금속층인 니켈 도금층이 형성된다. 상기 니켈 도금층을 형성하는 공정은 니켈 도금층을 목적하는 두께를 가질 수 있도록 반복 수행될 수 있다. 상기와 같이, 니켈 도금층은 전류를 이용한 도금 공정이 아닌 화학 반응을 이용한 무전해 도금 공정을 이용하여 형성됨으로써, 상기 기재의 홀과 상기 기재의 표면에 실질적으로 동일한 두께의 니켈 도금층이 형성된다. 즉, 상기 니켈 도금층은 무전해 도금 공정을 이용함으로써, 상기 기재의 표면 전체에 걸쳐서 균일한 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 무광 처리 공정에 의한 기재의 표면이 요철 형상을 이루고 있기 때문에, 상기 기재의 표면의 표면적이 증가하여 촉매 금속의 퍼짐성과 부착성이 향상됨으로써, 상기 니켈 도금층을 구성하는 금속 입자의 퍼짐성과 부착성이 향상된다. 이로 인해, 상기 기재의 표면에 상기 니켈 도금층이 견고하게 형성되어 상기 기재의 표면으로부터 쉽게 벗겨지거나 떨어져 나가지 않는다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무전해 도금 공정을 이용하여 니켈 도금층 대신에 구리 도금층을 형성하거나 또는 니켈 도금층 상에 추가적인 구리 도금층 또는 크롬 도금층을 형성할 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 210: 무광 도금 기재
110, 210: 기재
120: 화학 연마면
130, 230: 홀
140, 240: 무광 금속 도금층
220: 샌딩면
250: 이물질

Claims (10)

  1. 용매, 무기 불화염, 무기산 및 알칼리금속 수산화물
    을 포함하는, 무광 도금용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무광 도금용 조성물 100 중량부에 대하여,
    상기 용매의 함량이 30 중량부 내지 60 중량부이고,
    상기 무기 불화염의 함량이 30 중량부 내지 60 중량부이고,
    상기 무기산의 함량이 10 중량부 내지 40 중량부이고,
    상기 알칼리금속 수산화물의 함량이 5 중량부 내지 20 중량부인 것인, 무광 도금용 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 불화염은 불화 암모늄, 중불화 암모늄, 완충 플루오르화 수소산, 불화 나트륨, 중불화 나트륨, 불화칼륨 및 중불화 칼륨 중에서 선택되는 하나 이상인 것인, 무광 도금용 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기산은 질산, 염산, 인산, 황산, 붕산, 플루오르화 수소산, 브롬화 수소산 및 과염소산 중에서 선택되는 하나 이상인 것인, 무광 도금용 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알칼리금속 수산화물은 수산화나트늄(NaOH), 수산화리튬(LiOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중에서 선택되는 하나 이상인 것인, 무광 도금용 조성물.
  6. 제 1 항에 따른 무광 도금용 조성물을 이용하는 무광 도금 방법으로서,
    기재를 상기 무광 도금용 조성물에 담지하여 무광 처리하고,
    상기 무광 처리된 기재의 표면에 무전해 도금 공정을 수행하여 무광 금속 도금층을 형성하는 것
    을 포함하는, 무광 도금 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 무광 도금용 조성물에 상기 기재의 담지는 20 초 내지 3 분 동안 수행되는 것인, 무광 도금 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기재는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 것인, 무광 도금 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 무전해 도금 공정을 통해 상기 무광 금속 도금층이 상기 기재의 표면 전체에 균일한 두께로 형성되는 것인, 무광 도금 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 무광 금속은 니켈, 크롬, 아연, 주석, 티타늄, 금 및 은 중에서 선택되는 하나 이상인 것인, 무광 도금 방법.
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