KR950004784B1 - 금속크롬피막의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

금속크롬피막의 제조방법

제1도는 본 발명에 적용될 수 있는 진공증착장치의 일예를 나타내는 진공증착장치의 개략도.

제2도는 증발시간경과에 따른 증발율 변화를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 진공조 2 : 기판홀더

3 : 증발원 4 : 셔터

10 : 피증착기판

본 발명은 전자부품이나 반도체 소자 등의 도전성 피막 등에 적용되는 금속크롬피막을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 증발율을 일정하게 하여 가공이 없는 치밀한 금속크롬피막을 제조할수 있는 금속크롬피막의 제조방법에 관한 것이다.

기판상에 금속크롬피막을 형성하는 방법으로는 지금까지 습식도금법이 주종을 이루고 있으며, 진공기술이 발달된 70년도 이후부터는 진공증착법, 이온플레이팅법 또는 스퍼터링법 등이 시도되고 있다.

습식도금법의 경우 공해문제가 야기되므로 이를 건식도금법으로 대체하려는 시도도 있었으나, 건식도금 고유의 문제점 즉, 기공(氣孔)이 많고 경도가 낮은 문제점으로 인해 아직 습식도금이 주를 이루고 있다.

그러나, 유리기판 등과 같은 무기물에 도전성을 부여하기 위해, 통상, Ag, Cu, Au, Ni 등의 도금법이 이용되는데, 이들 피막의 밀착성이 열악하여 밀착성 확보차원에서 크롬진공증착법, 이온플레이팅법 또는 스퍼터링 법 등의 건식도금법이 이용되고 있다.

이들 방법중 전자빔을 이용한 진공증착 및 이온플레이팅에서 증발원으로 전자총을 사용하여 금속크롬을 증발시키는 경우, 크롬이 승화성물질이기 때문에 전자빔의 출력을 작게하여도 쉽게 피막을 제조할 수 있는 장점은 있으나, 시판되는 금속크롬의 분상증착재에 있어서는 개스나 수분이 흡착되어 증발물질이 덩어리채 튀어나오는 현상의 원인으로 되고 있다.

이렇게 튀어나온 금속크롬 덩어리가 피막에 부착되면 가벼운 진동으로도 기판에서 떨어져 가공이 발생하는 문제점이 되고 있다.

특히, 증발율을 20Å/S 이상으로 하면 금속크롬덩어리의 파편이 튀기 시작하여 여러가지의 문제점을 유발하게 된다.

또한, 금속크롬의 경우는 전자빔이 때리는 부분만 일부 녹아 덩어리가 형성되면서 시간의 경과에 따라 증발율이 현저히 감소하여 어떤 때에는 증발이 전혀 일어나지 않는 경우도 발생하게 된다. 증발율을 증가시키기 위해 전자빔의 출력을 증가시키면 출력의 어떤 값에서 부터는다시파편이 튀기 시작하는 문제점이 있다.

한편, 저항가열원을 사용하여 금속크롬을 증발시키는 경우 지금까지는 텅스텐 보우트가 사용되어 왔으나, 이 경우에는 증발율이 너무 낮을뿐만 아니라 파편 또한 쉽게 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 전자빔을 주사하면 크롬이 녹아 뭉쳐지는 것을 다소 감소시킬 수 있는데 착안하여 제안된 것으로써, 전자빔을 조절하여 증발율을 제어함에 잇어서, 전자빔의 주사주파수를 조절하므로써 기공이 없고, 치밀하며 견고한 크롬피막을 제조하고자 하는데, 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 증발원으로 저항가열식 흑연 증발원을 사용하여 금속크롬을 증발시킬 경우 크롬과 흑연이 반응하여 크롬카바이드 피복층이 생성되긴 하나 이 피복층은 매우 균일하며 또한, 파편 등의 생성을 방지하는 효과가 있는데 착안하여 제안된 것으로써, 증발원의 전력을 실제 증발시의 전력보다 순간적으로 높게 유지하여 안정된 크롬카바이드 피복층을 형성시킨 후에 금속크롬을 증발시킴으로써 기공이 없고 치밀하며 견고한 크롬피막을 제조하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 진공조내에 설치되는 기판홀더 및 이 기판홀더와 대향되게 설치되어 금속크롬을 증기화시키는 증발원을 구비하여 구성되는 진공증착장치를사용하여 금속크롬피막을 제조하는 방법에 있어서, 상기 증발원으로 전자빔 증발원을 사용하고 ; 그리고 10^-4Torr 이하의 진공하에서 전자빔의 출력을 1.5kW 이하에서 일정하게 유지하고, 전자빔의 주사주파수를 1000Hz 이하에서 조절함에 의해 증발율이 일정하게 유지되도록 구성되는 금속크롬피막의 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 통상의 진공증착장치를 사용하여 금속크롬피막을 제조하는 방법에 있어서, 상기 증발원으로 저항가열식 흑연증발원을 사용하고, 그리고 10^-4Torr 이하의 진공하에서 증발원의 전력을 실제 증발시의 전력보다 1.1~1.5배 더 크게하여 증발원표면에 균일한 크롬카바이드 피복층을 형성시킨 다음, 크롬을 증발시킴으로써 파편이 튀지않고, 증발율이 일정하게 유지되어 기공이 없고 치밀하여 견고한 크롬피막을 형성하는 금속크롬피막의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통해 상세히 설명한다.

제1도는 진공증착에 의해 금속크롬피막을 제조하기 위한 통상의 진공증착장치를 개략적으로 나타낸 것으로써, 본 발명을 제1도를 통해 설명하면, 다음과 같다.

본 발명에 있어서, 증발원(3)으로서 전자빔 증발원(3a)을 사용하여 금속크롬피막을 제조하기 위해서는 진공조(1)내의 기판홀더(2)에 피증착기판(10)을 장착하고, 전자빔 증발원(3a)의 수냉동도가니에 낟알 현상이 금속크롬을 넣은 다음, 셔터(4)를 닫고 유회전펌프 및 부스터펌프(도시되어 있지 않음)를 사용하여 진공조(1)내의 진공도가 10^-2Torr까지 되도록 배기하고 유확산펌프(도시되어 있지 않음)를 사용하여 진공조(1)내의 진공도가 원하는 진공도에 도달되도록 한다.

진공조(1)내의 진공도가 원하는 진공도, 바람직하게는 10^-4Torr 이하가 되면, 글루우방전 또는 고진공스퍼터링에 의해 기판청정을 행한 다음, 기판(10)를 가열하는데, 이때, 가열온도는 500℃ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 200~300℃이다.

상기한 기판의 온도가 너무 낮으면, 밀착성이 떨어지고, 너무 높으면 기판이 손상될 우려가 있다.

다음에, 전자빔 증발원(3a)의 전자빔출력을 1.5kW 이하로 일정하게 유지하고 주사주파수를 1000Hz 이하로 맞춘다음, 금속크롬을 증발시킨다.

이때, 증발율의 조절은 주사주파수를 큰 값으로 점차증가시켜가면서 행하면 되는데 특히, 주사면적은 가능한한 크게 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 전자빔출력이 1.5kW 이상이 되면 파편이 심하게 발생하여 피막에 나쁜 영향을 주게 되므로, 전자빔출력은 1.5kW 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 전자빔의 주파수는 1000Hz 이하로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 기존의 상용전자빔의 주사주파수가 1000Hz 미만에서 작동하며 그 이상의 주파수를 사용하여도 큰 차이가 없으며 경제적인 면에서 가장 유리하기 때문이다.

제2도는 전자빔을 주사하지 않은 경우(a), 주파수 15Hz로 전자빔을 주사한 경우(b) 및 주파수를 변화시키면서 전자빔을 주사한 경우(c)에 대한 증발시간경과에 따른 증발율의 변화를 나타낸 그래프인데, 제2도에 나타난 바와같이, 전자빔을 주사하지 않을 경우 증발율이 100초 만에 1/3 이하로 떨어지고, 일정주파수로 주사했을 경우에는 400초 정도에서 1/3 이하로 떨어지며, 주파수를 변조하면 매우 일정한 증발율을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 증발원(3)으로서 저항가열식 흑연증발원(3b)을 사용하여 금속크롬피막을 제조하기 위해서는 진공조(1)내의 기판홀더(2)에 피증착기판(10)을 장착하고, 저항가열식 흑연증발원(3b)에 낟알형식의 금속 크롬을 넣은 다음, 셔터(4)를 닫고, 상기한 전자빔증발원을 사용하는 경우와 같이 배기하여 원하는 진공도을 얻은 다음, 기판(10)의 청정을 행하고, 기판(10)을 가열한다.

다음에, 셔터(4)가 닫힌 상태에서 저항가열식 흑연증발원(3b)의 전력을 서서히 증가시키되, 실제 증발시의 전력보다 1.1~1.5배 정도 높게하여 일정시간, 바람직하게는 1분 정도 유지하여 한정된 크롬카바이드 피복층을 형성시킨 다음, 셔터(4)를 열고 기판(10)에 증착시킨다.

이때, 전력을 실제 증발시의 전력보다 1.1~1.5배 더 높게 제한하는 이유는 크롬카바이드 피복층을 형성시키기 위해서는 최소한 실제증발시 전력의 1.1배는 필요하며,1.5배 이상이 되면 보우트의 파손우려가 있기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

99.9%의 낟알 형상의 금속크롬을 수냉(水冷) 동(銅)도가니에 넣고 스텐레스 기판을 장착한 다음, 진공펌프로 10^-6Torr까지 배기하였다.

다음에, 할로겐 가열장치를 사용하여 기판을 300℃까지 가열하고 금속크롬을 5000Å두께로 증착시켰다.

이때, 전자빔 출력, 주사주파수 및 증발율은 하기 표 1과 같다.

상기와 같이 증착된 금속크롬피막의 상태를 조사하고, 그 결과를 하기표 1에나타내었다.

[표 1]

상기 표 1에 나타난 바와같이, 본 발명에 부합되는 발명재(1-3)은 피막상태가 양호할 뿐만 아니라 파편도 발생하지 않음을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 의해 제조된 금속크롬피막은 강하게 비벼도 기공은 발생하지 않았으며, 치밀하고 견고한 피막특성을 갖는다.

이에 반하여, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교재(a-c)는 피막에 기공이 다량발생하거나 파편이 다량 발생함을 알 수 있다.

[실시예 2]

99.9%의 낟알 형상의 금속크롬을 흑연 또는 텅스텐 재질의 증발원에 넣고스텐레스 기판을 장착한 다음, 진공펌프로 10^-6Torr까지 배기하였다.

다음에, 할로겐 가열장치를 사용하여 기판을 300℃까지 가열하고 저항가열식 증발원의 전력을 3kW에서 1분간 가열하여 안정된 크롬카바이드 피복층을 형성시킨 다음, 증발율을 하기 표 1과 같이 변화시켜 크롬피막을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 금속크롬피막의 상태를 조사하고 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 1에 나타난 바와같이, 본 발명에 부합되는 발명재(1-3)는 피막상태가 양호할 뿐만 아니라 파편도 발생하지 않음을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 의해 제조된 금속크롬피막은 강하게 비벼도 기공은 발생하지 않았으며, 치밀하고 견고한 피막특성을 갖는다.

이에 반하여, 크롬카바이드 피복층을 형성시키지 않거나 텅스텐 보우트를 사용한 비교재(d-e)는 피막에 기공이 다량 발생하거나 파편이 다량 발생함을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 금속크롬을 증발시킴에 있어서 파편이 발생되지 않으며 일정한 속도로 증발시킬 수 있을 뿐만 아니라 증발율을 증진시킬 수 있으므로, 각종 금속크롬피막의 제조에 용이하게 이용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 진공조내에 설치되는 기판홀더 및 이 기판홀더와 대향되게 설치되어 금속크롬을 증기화시키는 증발원을 구비하여 구성되는 진공증착장치를 사용하여 금속크롬피막을 제조하는 방법에 있어서, 상기 증발원으로 전자빔 증발원을 사용하고 ; 그리고 10^-4Torr 이하의 진공하에서 전자빔의 출력을 1.5kW 이하에서 일정하게 유지하고, 전자빔의 주파주파수를 1000Hz 이하에서 큰 값으로 점차 증가시켜 가면서 조절함에 의해 증발율이 일정하게 유지되도록 구성됨을 특징으로 하는 금속 크롬피막의 제조방법.
2. 진공조내에 설치되는 기판홀더 및 이 기판홀더와 대향되게 설치되어 금속크롬을 증기화시키는 증발원을 구비하여 구성되는 진공증착장치를 사용하여 금속크롬피막을 제조하는 방법에 있어서, 상기 증발원으로 저항가열식 흑연 증발원을 사용하고 ; 그리고 10^-4Torr 이하의 진공하에서 증발원의 전력을 실제증발시의 전력보다 1.1-1.5배 더 크게하여 증발원표면에 균일한 크롬카바이드 피복층을 형성시킨 다음, 크롬을 증발시켜 증착시키는 것을 특징으로 하는 금속크롬피막의 제조방법.