KR100323991B1

KR100323991B1 - 박막 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR100323991B1
Application number: KR1019990050874A
Authority: KR
Inventors: 이경희; 이윤복; 이문구; 강인철; 정승일; 김영종
Original assignee: 이경희
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2002-02-16
Also published as: KR20000006965A

Abstract

본 발명은 전자파 차폐, 광학적 특성, 전기적, 전기화학적, 기계적특성등의 향상을 목적으로 한 박막의 제조방법 및 박막의 제조장치에 관한 것으로, 박막의 제조시 하나의 장비를 이용하여 진공증착(Evaporation, Ion beam, Electrocon Beam, Plasma Beam etc.)과 스퍼터링(Sputtering), 이온플래팅(Ion Plating), 이온주입(Ion Inplantation), UV(Ultraviolet)코팅, 플라즈마 에칭(Plasma Etching) 등과 같은 여러 가지 박막 제조기술 및 장치를 동시 및/또는 이들 기술의 복합적 조합에 의해 박막을 제조하므로서 단일 장비 이용으로 인한 완제품 생산으로 생산시간 단축, 작업공정의 간소화는 물론 제품 품질의 극대화할 수 있었다.

Description

박막 제조 방법 및 제조 장치{ Thin layer film fabrication method and it's fabrication machine}

본 발명은 전자파 차폐, 광학적 특성, 전기적, 전기화학적, 기계적특성등의 향상을 목적으로 한 박막의 제조방법 및 박막의 제조장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 박막의 제조시 하나의 장비를 이용하여 진공증착(Evaporation, Ion beam, Electrocon Beam, Plasma Beam etc.)과 스퍼터링(Sputtering), 이온플래팅(Ion Plating), 이온주입(Ion Inplantation), UV(Ultraviolet)코팅, 플라즈마 에칭(Plasma Etching) 등과 같은 여러 가지 박막 제조기술 및 장치를 동시 및/또는 이들 기술의 복합적 조합에 의해 박막을 제조하는 기술적인 방법, 장치에 관한 것이다.

일반적으로 단일 및 다층 박막을 제조하는 진공 박막제조 기술로써 진공증착, 스퍼터링, 이온플래팅, 이온주입 등의 여러 가지 방법들이 알려져 있다.

진공증착은 진공용기내에서 금속 또는 비금속을 텅스텐 필라멘트에 의해 전기적으로 가열증발시켜 그 증기를 재료의 표면에 박막상으로 응결시켜 피막을 형성시키는 방법으로서 렌즈의 반사방지막, 표면 반사경 등의 광학적 용도 외에 전기기구 관계의 폐퍼 콘텐서, 저항기, 인쇄회로에 이용되고 장식용의 플라스틱, 종이위로의 증착에 이용되고 있으며, 이온주입은 이원 원계, 질량 분리계, 이온빔 가속계, 이온빔의 편향 주사계, 이온 주입실 및 진공배기계로 구성된 장치를 이용하여 질량 분리계에서 분리한 불순물 이온류를 주입실에 도입하고 전기적으로 임의로 가속하여 웨어로 충돌시켜 요구하는 깊이로 이온을 주입하는 방법 등이 있다.

그러나, 종래의 박막 제조 방법은 상술한 기술들 중에서 한 가지만을 이용하여 박막을 제조하였다. 그런데, 이와 같이 단일 기술을 이용한 박막제조 기술은 사용된 단일 기술의 특성에 부합하는 재료만을 사용 할 수 있으며, 그 기술에 부합하는 특성만을 부여 할 수 있으므로 박막 특성 부여의 한계를 가지고 있다. 예를 들어, 진공증착을 이용하여 플라스틱 모재에 박막을 제조할 경우 증착되는 박막이 클러스터(Cluster)의 형태로 코팅이 이루어지며, 증착 입자는 열 및 운동에너지를 동시에 가지게 되므로 모재의 열적 변형을 유발시킬 수 있을 뿐만 아니라, 클러스터 형태의 입자가 모재 표면에 코팅이 이루어지므로 스탭 커버리지(Step coverage)가 좋지 못하여 모재와 우수한 결합(Adhesion)력을 얻지 못한다.

따라서, 박막의 코팅전 모재와의 결합력을 향상시키기 위한 전처리 공정이 필요하게 되며, 열적 변형을 방지하기 위한 공정이 필요하게 된다.

뿐만 아니라, 종래의 진공박막 제조 기술은 전처리 및 모재특성을 고려한 공정이 필요하게 되며, 다른 장비를 이용하여 이러한 공정들을 처리하게 되어, 생산성이 떨어지고 제조 원가가 높아지는 문제점이 있으며, 여러 가지의 장비를 이용하여 제품을 생산하게 되므로 하나의 장비를 이용하여 완제품을 생산할 수 없어 제품의 이동 및 공정상의 작업변수에 의한 생산 시간, 제품의 품질 등에 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 단일한 장비를 이용하여 여러 가지 진공박막제조 기술을 동시에 혹은 그 방법의 조합에 의해 박막을 제조함으로써 한 가지 진공박막제조 기술을 이용할 경우 발생하는 제품 특성 부여의 한계, 제품 특성에 부합하는 모재 선택의 한계, 모재에 따른 박막제조 기술의 기술적 적용의 한계등을 극복 할 수 있는 박막의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적에 부합하는 박막 제조 장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적들 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 박막의 제조시 하나의 장비를 이용하여 진공증착(Evaporation, Ion beam, Electrocon Beam, Plasma Beam etc.)과 스퍼터링(Sputtering), 이온플래팅(Ion Plating), 이온주입(Ion Inplantation), UV(Ultraviolet)코팅, 플라즈마 에칭(Plasma Etching) 등과 같은 여러 가지 박막 제조기술 및 장치를 동시 및/또는 이들 기술의 복합적 조합에 의해 박막을 제조하므로서 단일 장비 이용으로 인한 완제품 생산으로 생산시간 단축, 작업공정의 간소화는 물론 제품 품질의 극대화할 수 있었다.

도 1은 본 발명 장치의 요부 정면도,

도 2는 본 발명 장치의 작동 상태를 나타내는 일부 절결 요부 정면도,

도 3은 본 발명 장치의 우측면도,

도 4는 도 2의 A-A'선 단면도,

도 5는 본 발명 장치의 지그도어부의 개략적인 사시도,

도 6은 본 발명 장치의 박막 제조부의 사시도,

도 7은 본 발명 장치의 진공 증착부의 일부단면정면도,

도 8은 도 7의 '가'부분 상세 측면도,

도 9는 도 8의 저항체와 증발보트의 평면도,

도 10은 본 발명 장치의 스퍼터용 캐소드의 단면도,

도 11은 도 10의 B-B'선 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10. 지그도어부 20. 챔버

30. 박막제조부 40. 지그도어부지지대

50. 챔버지지 및 박막이송부지지대 60. 지그도어부 이송부

70. 박막제조부 이송부 80. 진공펌프

90. 콘트롤박스 100. 전압변환기

본 발명을 첨부 도면에 의거하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 장치의 요부 정면도, 도 2는 본 발명 장치의 작동 상태를 나타내는 일부 절결 요부 정면도, 도 3은 본 발명 장치의 우측면도, 도 4는 도 2의 A-A'선 단면도, 도 5는 본 발명 장치의 지그도어부의 개략적인 사시도, 도 6은 본 발명 장치의 박막 제조부의 사시도, 도 7은 본 발명 장치의 진공 증착부의 일부단면정면도, 도 8은 도 7의 '가'부분 상세 측면도, 도 9는 도 8의 저항체와 증발보트의 평면도, 도 10은 본 발명 장치의 스퍼터용 캐소드의 단면도, 도 11은 도 10의 B-B'선 단면도이다.

본 발명에 따른 박막 제조 장치는 수직회전축(11), 고정단(131)이 수직회전축(11)과 고정 연결되어 있고 양측단(132, 132')은 판상으로 형성되어 있고 양측단(132, 132')들은 다수개의 지지대(133)로 연결되어 있는 수직회전축 연결대(13), 수직회전축연결대(13)에 내삽되어 있는 수평회전축(12, 12'), 수평회전축(12, 12')과 연결되어지되 수직회전축연결대(13)의 양측단(132, 132')이 내삽되어 고정 연결된 지그도어 뚜껑(14, 14'), 지그도어 뚜껑(14, 14')에 고정 연결된 피착물 지지챔버(15, 15')를 포함하는 지그도어부(10); 지그도어부 이송부 가이드레일(61)과 상부가 고정연결되어 있고, 챔버지지 및 박막이송부 지지대(50)와 하부가 고정연결되어 있는 챔버(20); 및 박막제조부이송부(70)와 고정연결되어 있고 고정지지대(32)가 연결 고정될 수 있는 삽설공이 형성되어 있는 뚜껑(31), 뚜껑(31)의 중앙에 삽입 고정되는 중공의 다각형 구조를 갖는 고정지지대(32), 고정지지대(32)의 상단에 고정 구성된 진공증착기(33), 고정지지대(32)의 외측에 고정 구성된 스퍼터링장치(34), 이온 플레팅장치(35), 이온주입장치(36), UV 코팅장치(37), 프라즈마 에칭장치(38)를 포함하는 박막제조부(30)를 포함한다.

피착물 지지챔버(15, 15')는 도 5에 도시된 바와 같이 외측에 다수개의 피착물 지지챔버 지지리브(16)를 갖고, 내측에 다수개의 피착물지지체 가이드(17)가 고정되어 있으며, 피착물지지체 가이드(17)의 내부로 피착물(19)이 삽입된 다수개의 피착물홀더(18)가 내삽된다.

한편, 본 발명에 따른 박막제조장치는 지그도어부 지지대(40), 챔버지지 및 박막이송부 지지대(50), 지그도어부 이송부(60), 박막제조부 이송부(70), 진공펌프(80), 콘트롤박스(90) 및 전압변환기(100) 중에서 적어도 하나 이상의 부재를 포함할 수 있다.

지그도어부 지지대(40)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(20)와 함께 지그도어부 이송부(60)를 수평으로 지지하게 되고, 지그도어부 이송부(60)는 지그도어부(10)의 수직회전축(11)을 수직회전축지지대(62)로 지지하므로서 지그도어부(10)는 일정 높이에서 수직회전축(11)에 의하여 지지된다.

지그도어부 이송부(60)는 이송 바퀴(63)를 갖는 수직회전축지지대(62)와 수직회전축지지대(62)가 일정한 궤도로 이동되도록 하는 지그도어부이송부 가이드레일(61)로 구성되며, 수직회전축(11)이 회전자재케 연결된 수직회전축지지대(62)가 가이드레일(61)을 따라 좌, 우로 이동하므로서 지그도어부(10) 전체가 좌우로 이동되도록 한다. 또한, 지그도어부(10)는 수직회전축(11)의 회전에 의하여 수직회전축(11)을 중심으로 회전하게 되며, 피착물 지지챔버(15, 15')가 대칭으로 수직회전축 연결대(13)에 연결 구성되어 있으므로 연속적인 작업이 가능하도록 하고, 지그도어부 이송부(60)의 구동은 유압, 공압, 모터 구동 등 다양한 방법으로 구동될 수 있는 구동 수단(미도시)을 가지며, 수직회전축(11)과 수평회전축(12, 12')은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 구동수단(미도시)을 갖는다.

챔버(20)는 지그도어부이송부 가이드레일(61)과 챔버지지대(51) 사이에 양측단에 지그도어부(10)와 박막제조부(30) 삽입공이 형성된 원통을 고정시켜 형성되어지되, 양측단은 지그도어부(10)와 박막제조부(30)의 지그도어뚜껑(14)과 박막제조부의 뚜껑(31)이 삽입되므로서 완전한 챔버(20)가 형성되어 지게된다.

한편, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 박막제조부(30)의 진공증착기(33), 스퍼터링장치(34), 이온 플레팅장치(35), 이온주입장치(36), UV 코팅장치(37), 프라즈마 에칭장치(38)는 뚜껑(31)의 중앙에 삽입 고정되는 중공의 다각형 구조를 갖되 뚜껑(31)으로부터 챔버(20)쪽으로 돌설되는 형태로 고정되는 고정지지대(32) 외측에 형성되어지되 진공증착, 이온 플레팅, 이온 주입은 각각 별도로 또는 2가지 이상을 주합하여 동시에 행할 수도 있으므로 진공증착기(33), 이온 플레팅장치(35), 이온주입장치(36)는 고정지지대(32)의 상부측 일면에 형성하고, 스퍼터링장치(34), UV 코팅장치(37) 및 플라즈마 에칭장치(39)상부 이외의 외측에 적절이 구성한다.

또한, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 진공증착기(33)는 냉각수를 내부로 흘러 들어가게 하는 냉각수 유입관(331), 냉각수를 밖으로 배출하며 전류를 이동시키는 도전체인 것으로 냉각수 유입관(331)이 내부에 일정 간격으로 유지되어있는 냉각수 배출관(332), 냉각수 유입관(331)이 냉각수 배출관 내부에서 일정한 간격을 유지하도록 하고 냉각수 배출관(332)과 챔버(20)가 통전되어 전기가 흐르는 것을 방지하는 절연체(333, 334), 냉각수 배출관(332)으로부터의 전류를 이동시키는 것으로 두개의 냉각수 배출관(332)에 삽입되어 고정되는 전류이송체(335), 전류이송체(335)의 삽입요홈(336)에 삽입 고정되어 저항열을 이용하여 박막을 형성시키고자 하는 물질을 증기압 이상으로 가열하는 저항체(337), 저항체(337) 상부에 위치하여 코팅하고자 하는 물질을 담는 증발보트(338)로 구성된다.

냉각수 유입관(331)은 냉각수를 내부로 흘러 들어가게 하는 관으로 관을 통과한 냉각수는 관의 끝 부분에서 밖으로 나와 냉각수 배출관(332)의 내부를 통해 밖으로 배출되며, 관의 재료로는 열전도성이 우수한 구리, 황동, 금, 은 등은 물론 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 금속, 합금 및 금속화합물이 사용될 수 있고, 냉각수 배출관(332)은 진공증착용 전류를 이동시키는 도전체를 나타내며, 열전도 및 전기전도성이 우수한 구리, 황동, 은, 금 등은 물론 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 금속, 합금 및 금속화합물이 사용될 수 있다.

절연체(333)는 냉각수 배출구(332)와 챔버(20)가 통전되어 전기가 흐르는 것을 방지함과 동시에 챔버(20)를 외부의 압력으로부터 완전히 분리시켜 독립적인 압력 상태를 유지하게 하여 리크(Leak)가 발생하지 않도록 하며, 이에 사용되는 재료로는 절연성, 열적 안정성, 강도, 인성이 우수함과 동시에 탈가스 현상이 극히 적은 테프론(Teflon), 아세탈, MC, 바이톤(Biton)등의 재료를 사용할 수 있으며, 상기의 요구 물성을 충족시킬 수 있는 재료들은 모두 사용 가능하고, 절연체(334)는 챔버(20)와 냉각수 배출구(332)의 통전을 방지하며, 냉각수 유입구(331)가 냉각수 배출구(332)내에서 일정 간격으로 유지되도록 하는 지지체 역할을 동시에 하는 것으로 절연체(333)과 동일한 재료를 사용할 수 있다.

전류이송체(335)는 냉각수 배출구(332)로부터의 전류를 이송하며 저항체(337)을 지지하는 것으로 저항체(337)의 저항열을 이용하여 박막을 형성하고자하는 물질을 증기압 이상으로 가열하는 역할을 하며, 이에 사용되는 재료로는 카본, 저항 발열체등이 있고, 증발보트(Evaporation Boat : 338)는 모재에 박막 코팅하고자 하는 물질을 담아 저항체(337)에서 발생한 열을 전달시키는 역할을 수행하는 것으로 Mo. Co. W. Ti, 고온 세라믹 등 뿐만 아니라 용융점 및 증기압이 높으며 열팽창률이 낮은 금속, 금속화합물, 세라믹 등이 사용될 수 있다.

한편, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 스퍼터링장치(34), 좀 더 바람직하게는 스퍼터링용 캐소드는 냉각수를 캐소드 내부를 흐르게 하여 캐소드 내용적 전체의 냉각이 원활히 이루어질 수 있도록 하는 냉각부(343), 자석고정클램프(344), 자석고정판(345) 및 고자력 자석(341, 342 : 최소 3,000가우스(Gauss)이상)이 포함되도록 구성하여 타켓의 스퍼터링 면적을 넓게 하므로서 고속 박막 코팅이 가능하도록 하였다.

박막제조부(30)의 스퍼터링장치(34), 이온 플레팅장치(35), 이온주입장치 (36), UV 코팅장치(37), 프라즈마 에칭장치(38)는 고정지지대(32)에 각각의 장치들이 삽입되고 각각의 장치의 플랜지부를 이용하여 고정지지대(32)와 결합할 수 있도록 장치 유입공(321)을 형성한 다음, 뚜껑(31)의 외부로부터 각각의 장치를 고정지지대(32)의 장치삽입공(321)으로 플랜지부가 밀착되도록 삽입한 후, 통상의 방법으로 결합시켜 구성한다. 스퍼터링장치(34), 이온 플레팅장치(35), 이온주입장치 (36), UV 코팅장치(37), 프라즈마 에칭장치(38)는 필요에 따라 1개 이상을 장착할 수도 있으며, 특정의 장치로 사용되지 않을 경우에는 냉각수단으로 사용될 수 있고, 스퍼터링장치(34), 이온 플레팅장치(35), 이온주입장치 (36), UV 코팅장치(37), 프라즈마 에칭장치(38)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 본 발명 장치에 적합하도록 구성, 변형이 가능할 것이다.

또한, 스퍼터링장치(34), 이온 플레팅장치(35), 이온주입장치 (36), UV 코팅장치(37), 프라즈마 에칭장치(38)는 각각의 장치를 구동시키기 위한 배선과 냉각을 위한 냉각수 배관이 형성될 수 있으나, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 구성할 수 있으며, 본 발명에서는 냉각용 배관만을 일부 생략하여 간략하게 도시하였다.

박막제조부(30)는 뚜껑(31)과 박막제조부 이송부(70) 사이를 연결하는 다수개의 연결봉(71)에 의하여 박막제조부 이송부(70)와 연결 구성되어 있으며, 박막제조부 이송부(70)는 뚜껑(31)과 박막제조부 이송부(70) 사이를 연결하는 다수개의 연결봉(71), 박막제조부(30)를 지지하는 것으로 지지판(73)의 일측에 설치된 지지대(72), 지지대(72)및 박막제조부(30)를 좌, 우로 이송가능하도록 이송 바퀴(74)가 하부에 다수개 결합된 지지판(73)으로 구성되며, 좌, 우로 이송되어 챔버(20)내에서 박막이 형성되도록 구동하거나 재료의 충진 및 장치의 교환이 용이하도록 한다.

진공펌프(80)은 챔버(20)의 일측에 연결 구성되어 있어 챔버(20) 내부의 압력을 고진공, 저진공, 가스 분위기 등의 작업 요구 조건에 부합되도록 하며, 콘트롤박스(90)는 장치의 조작을 자동화하거나 각각의 조건을 변화시키기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 구성할 수 있는 것이며, 전압변환기(100)는 외부에서 유입되는 전기를 본 발명의 장치에 적합하도록 변환시키는 역할을 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 장치를 이용하여 박막을 형성시키는 방법 및 공정을 일례를 들어 설명하면 다음과 같다.

먼저, 박막제조부(30)의 고정지지대(32)에 목적하고자 하는 박막 형성 방법에 적합한 장치들을 부착한 다음, 박막제조부 이송부(70)를 이용하여 챔버(20) 내부로 이송시킨다.

그 다음에 피착물홀더(18)에 피착물(19)을 삽입한 후, 피착물 홀더가이드(17)로 삽입하하여 피착물홀더 가이드(17)을 모두 채운 다음, 수직회전축(11)을 이용하여 지그도어부(10)를 챔버(20) 방향으로 회전시키고 지그도어부 이송부(60)을 이용하여 챔버(20)내로 이송하여 챔버(20)와 박막제조부(30) 사이에 피착물지지챔버(15)가 위치되도록 한다.

그 후에 진공펌프(80)를 이용하여 챔버(20)내의 기압을 목적하는 정도로 조절한 후, 수평회전축(12)을 이용하여 지그도어부(10)의 피착물지지챔버(15)가 회전되도록 하므로서 피착물(19)이 수평회전축(12)을 중심으로 회전되도록 하면서 박막제조부(30)의 장치를 구동시키게 되면 피착물(19) 표면에 목적하는 박막을 형성시킬 수 있게 된다.

상기 박막 제조 기술에는 전처리 공정 및 진공증착과 스퍼터링, 이온플래팅, 이온주입, UV코팅, 플라즈마 에칭등이 이용 될 수 있으며, 이외의 다른 기술이 이용될 수 있다.

상기 박막 제조에 사용되는 박막 재료에는 Li, Be, Na, Mg, Al, Si. P, S, Cl, K, A, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Ga, As, Zr, Mo, Pb, Ag, Cd, Sn, Te, La, Hf, Ta, Pt, Au, Ti, W, 스테인레스스티일 등이 이용될 수 있을 뿐만 아니라 이외에 다른 금속, 이들의 합금, 금속화합물, 고분자재료, 복합재료 등이 이용될 수 있다.

상기 기술을 이용한 박막 제조는 저진공, 고진공, 가스 분위기 등에서 행하여 질 수 있으며, 얻어지는 박막은 전기적, 광학적, 화학적, 전자파 차폐, 내마모 혹은 고강도 피막 등의 다용도로 적용될 수 있다.

본 발명에서 적용되는 공정에 있어서, UV코팅은 UV코팅 장치를 이용하여 전처리 공정으로 모재에 UV코팅을 실시하며, 플라즈마 에칭은 저진공 에칭, 고진공 에칭방법이 있으며, DC, RF, AC전원을 이용하여 모재의 표면을 에칭하여 모재 표면의 불순물등을 제거 할 수 있고, 스탭 커버리지를 향상시켜 금속박막의 결합력을 증대시키기 위하여 실시한다.

또한, 스퍼터링은 플라즈마 에칭을 이용하여 표면을 전처리 한 후 스퍼터링법을 이용하여 원자 혹은 분자 상태의 금속을 모재 표면에 코팅하여 금속 박막을얻는 것으로, 스퍼터링 박막 재료로는 Li, Be, Na, Mg, Al, Si. P, S, Cl, K, A, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Ga, As, Zr, Mo, Pb, Ag, Cd, Sn, Te, La, Hf, Ta, Pt, Au, Ti, W, 스테인레스스티일 등 및 다른 금속, 이들의 합금, 금속화합물, 고분자재료, 복합재료등이 이용될 수 있으며, 스퍼터링 방법으로는 DC, AC, RF 혹은 이들을 이용한 마크네트론 스퍼터링(Magnetron Sputtering)법이 이용될 수 있다.

진공증착은 원하는 특성을 갖는 박막재료를 보다 빠른 시간에 박막으로 코팅하기 위한 방법으로 분말상태, 알갱이 혹은 판상의 재료를 이용하며, 전기전도체, 저항체, 증발보트(Evaporation Boat), 냉각장치 등이 사용될 수 있고, 그 이외의 장치 또한 사용될 수 있으며, 박막재료는 Li, Be, Na, Mg, Al, Si. P, S, Cl, K, A, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Ga, As, Zr, Mo, Pb, Ag, Cd, Sn, Te, La, Hf, Ta, Pt, Au, Ti, W, 스테인레스스티일 등 및 다른 금속, 이들의 합금, 금속화합물, 고분자재료, 복합재료 등이 이용될 수 있다.

다음의 실시예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

플라스틱 모재에 전자파 차폐용 박막 재료의 코팅으로써 모재와의 결합력 및 표면부식저항이 우수한 박막을 제조하되, 본 발명의 장치를 이용하여 하나의 장치에서 연속적인 공정 즉, ㈀ 모재에 전처리 공정으로 UV코팅을 실시, ㈁ 플라즈마 에칭, ㈂ 진공증착을 이용한 전도성 박막형성, ㈃ 스퍼터링을 이용한 내부식성 및내마모성 재료를 형성하여 상기 기능을 충족 시키는 두께 1㎛정도의 박막을 형성하였다.

이 때 각각의 공정 조건은 통상의 처리 공정 조건과 동일하게 행하였다.

실시예 2

모재에 광학적 특성을 갖는 TiN, 혹은 TiO₂박막을 제조하되 본 발명의 장치를 이용하여 하나의 장치에서 연속적인 공정 즉, ㈀ 플라즈마 에칭, ㈁ 할로겐 램프 및 기타 발열체를 이용한 표면의 활성화 에너지 증대, ㈂ 스퍼터링 혹은 진공증착을 반응성 가스를 이용하여 광학적 특성을 갖는 두께 수십-수백Å의 TiN 혹은 TiO₂박막을 형성하였다.

실시예 3

실시예 2에서 ㈂의 방법을 스퍼터링, 이온 플래팅, 이온 주입의 방법으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 박막을 형성하였다.

실시예 4

실시예 2와 실시예 3을 이용하되 반응성 가스를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우를 제외하고는 실시예 2 및 실시예 3과 동일한 방법으로 박막을 형성하였다.

실시예 5

고강도, 내마모성 박막 특성을 갖는 TiN, Cr, CrO₂, Al₂O₃박막을 제조하되본 발명의 장치를 이용하여 하나의 장치에서 연속적인 공정 즉, ㈀ 플라즈마에칭, ㈁ 할로겐 램프 및 기타 발열체를 이용한 표면의 활성화 에너지 증대, ㈂ 스퍼터링을 이용한 박막 형성, ㈃ 할로겐 램프 및 기타 발열체를 이용한 표면 열처리를 통하여 고강도, 내마모성 박막을 형성하였으며, 이에 상응하는 방법적인 변화로써 상기 박막을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 박막의 제조시 하나의 장비를 이용하여 진공증착(Evaporation, Ion beam, Electrocon Beam, Plasma Beam etc.)과 스퍼터링(Sputtering), 이온플래팅(Ion Plating), 이온주입(Ion Inplantation), UV(Ultraviolet)코팅, 플라즈마 에칭(Plasma Etching) 등과 같은 여러 가지 박막 제조기술 및 장치를 동시 및/또는 이들 기술의 복합적 조합에 의해 박막을 제조하므로서 단일 장비 이용으로 인한 완제품 생산으로 생산시간 단축, 작업공정의 간소화는 물론 제품 품질의 극대화할 수 있었으며, 단일한 장비를 이용하여 여러 가지 진공박막제조 기술을 동시에 혹은 그 방법의 조합에 의해 박막을 제조함으로써 한 가지 진공박막제조 기술을 이용할 경우 발생하는 제품 특성 부여의 한계, 제품 특성에 부합하는 모재 선택의 한계, 모재에 따른 박막제조 기술의 기술적 적용의 한계등을 극복 할 수 있었다.

Claims

수직회전축(11), 고정단(131)이 수직회전축(11)과 고정 연결되어 있고 양측단(132, 132')은 판상으로 형성되어 있고 양측단(132, 132')들은 다수개의 지지대(133)로 연결되어 있는 수직회전축 연결대(13), 수직회전축연결대(13)에 내삽되어 있는 수평회전축(12, 12'), 수평회전축(12, 12')과 연결되어지되 수직회전축연결대(13)의 양측단(132, 132')이 내삽되어 고정 연결된 지그도어 뚜껑(14, 14'), 지그도어 뚜껑(14, 14')에 고정 연결된 피착물 지지챔버(15, 15')를 포함하는 지그도어부(10); 지그도어부 이송부 가이드레일(61)과 상부가 고정연결되어 있고, 챔버지지 및 박막이송부 지지대(50)와 하부가 고정연결되어 있는 챔버(20); 및 박막제조부이송부(70)와 고정연결되어 있고 고정지지대(32)가 연결 고정될 수 있는 삽설공이 형성되어 있는 뚜껑(31), 뚜껑(31)의 중앙에 삽입 고정되는 중공의 다각형 구조를 갖는 고정지지대(32), 고정지지대(32)의 상단에 고정 구성된 진공증착기(33), 고정지지대(32)의 외측에 고정 구성된 스퍼터링장치(34), 이온 플레팅장치(35), 이온주입장치(36), UV 코팅장치(37), 프라즈마 에칭장치(38)를 포함하는 박막제조부(30)를 포함하는 박막 제조장치.
제 1 항에 있어서, 박막제조장치는 지그도어부 지지대(40), 챔버지지 및 박막이송부 지지대(50), 지그도어부 이송부(60), 박막제조부 이송부(70), 진공펌프(80), 콘트롤박스(90) 및 전압변환기(100) 중에서 적어도 하나 이상의 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조장치.
제 1 항에 있어서, 피착물 지지챔버(15, 15')는 외측에 다수개의 피착물 지지챔버 지지리브(16)를 갖고, 내측에 다수개의 피착물지지체 가이드(17)가 고정되어 있으며, 피착물지지체 가이드(17)의 내부로 피착물(19)이 삽입된 다수개의 피착물홀더(18)가 내삽된 것을 특징으로 하는 박막 제조장치.
제 1 항에 있어서, 진공증착기(33)는 냉각수를 내부로 흘러 들어가게 하는 냉각수 유입관(331), 냉각수를 밖으로 배출하며 전류를 이동시키는 도전체인 것으로 냉각수 유입관(331)이 내부에 일정 간격으로 유지되어 있는 냉각수 배출관(332), 냉각수 유입관(331)이 냉각수 배출관 내부에서 일정한 간격을 유지하도록 하고 냉각수 배출관(332)과 챔버(20)가 통전되어 전기가 흐르는 것을 방지하는 절연체(333, 334), 냉각수 배출관(332)으로부터의 전류를 이동시키는 것으로 두개의 냉각수 배출관(332)에 삽입되어 고정되는 전류이송체(335), 전류이송체(335)의 삽입요홈(336)에 삽입 고정되어 저항열을 이용하여 박막을 형성시키고자 하는 물질을 증기압 이상으로 가열하는 저항체(337), 저항체(337) 상부에 위치하여 코팅하고자 하는 물질을 담는 증발보트(338)로 구성된 것을 특징으로 하는 박막 제조장치.
제 4 항에 있어서, 전류이송체(335)는 구리 또는 황동을 사용하고,저항체(337)는 카본, 흑연 또는 저항발열체를 사용하고, 증발보트(338)는 Mo. Co. W. Ti 또는 고온 세라믹을 사용하는 것을 특징으로 하는 박막 제조장치.
제 1 항에 있어서, 스퍼터링장치(34)는 캐소드 내면적 전체를 냉각시킬 수 있는 냉각부(343), 자석고정클램프(344), 자석고정판(345) 및 고자력 자석(341, 342)을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 제조장치.
제 1 항에 있어서, 박막제조부(30)는 뚜껑(31)과 박막제조부 이송부(70) 사이를 연결하는 다수개의 연결봉(71)에 의하여 박막제조부 이송부(70)와 연결 구성되어 있으며, 박막제조부 이송부(70)는 뚜껑(31)과 박막제조부 이송부(70) 사이를 연결하는 다수개의 연결봉(71), 박막제조부(30)를 지지하는 것으로 지지판(73)의 일측에 설치된 지지대(72), 지지대(72)및 박막제조부(30)를 좌, 우로 이송가능하도록 이송 바퀴(74)가 하부에 다수개 결합된 지지판(73)으로 구성된 것을 특징으로 하는 박막 제조장치.
(정정) 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항의 장치를 이용하여 여러 가지 진공박막제조 기술을 동시에 혹은 그 방법의 조합에 의해 박막을 제조하는 것을 특징으로 하는 박막 제조방법.
제 8 항에 있어서, 박막 재료는 Li, Be, Na, Mg, Al, Si. P, S, Cl, K, A,Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Ga, As, Zr, Mo, Pb, Ag, Cd, Sn, Te, La, Hf, Ta, Pt, Au, Ti, W, 스테인레스스티일, 이들의 합금, 금속화합물, 고분자재료 또는 복합재료임을 특징으로 하는 박막 제조방법.
(신설) 제 8 항에 있어서, 박막은 전자파 차폐, 정전기 방지, 전기적특성, 광학적특성 중 적어도 1종 이상의 특성을 갖는 것임을 특징으로 하는 박막 제조방법.