KR101054298B1 - Diffusion thinfilm deposition method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체의 제조 및 각종 공구 등의 표면 코팅에 사용되는 확산박막 증착 방법에 관한 것으로, 반도체나 각종 조형물 또는 각종 공구 등과 같은 목적물의 표면에 박막을 코팅하되 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정 변수(factor)의 값을 연속적으로 가변되게 조정하면 화학반응이 아닌 물리적인 방법으로 목적물의 표면에 형성되는 박막의 조성비를 연속적으로 가변시킬 수 있어 고경도의 박막을 제조할 수 있을 뿐 아니라 그 용도에 따라 조성비를 선택하여 박막을 증착시켜 줌으로써 내마모성뿐 아니라 내충격성 및 내열성이 우수한 박막을 증착시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for depositing a thin film used in the manufacture of semiconductors and surface coating of various tools, including coating a thin film on a surface of a target object such as semiconductors, various sculptures, or various tools, including bias voltage, gas amount, arc and sputter power By continuously adjusting the value of any one or more of the process parameters of the power value of, it is possible to continuously change the composition ratio of the thin film formed on the surface of the target by a physical method rather than a chemical reaction. Not only can be prepared, by depositing a thin film by selecting the composition ratio according to the purpose it is possible to deposit a thin film having excellent impact resistance and heat resistance as well as wear resistance.

확산박막, 증착, 바이어스 전압, 아크, 가스량, 진공도 Diffusion Thin Film, Deposition, Bias Voltage, Arc, Gas Level, Vacuum Degree

Description

확산박막 증착 방법{Diffusion thinfilm deposition method}Diffusion thinfilm deposition method

본 발명은 반도체의 제조 및 각종 절삭 공구 등의 표면 코팅에 사용되는 확산 박막 증착 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학증착법(CVD)이 아닌 물리증착법(PVD)으로 박막증착시 이온충돌에너지에 따른 리스퍼터링을 이용하여 박막의 조성비를 박막의 깊이방향으로 연속적으로 가변시킴은 물론, 그 용도에 따라 그 조성비를 선택하여 박막을 증착시켜 박막 및 증착의 특성을 향상시킬 수 있는 박막 증착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diffusion thin film deposition method used in the manufacture of semiconductors and surface coating of various cutting tools, and more particularly, according to the ion collision energy during thin film deposition by physical vapor deposition (PVD) rather than chemical vapor deposition (CVD). The present invention relates to a thin film deposition method capable of continuously changing the composition ratio of a thin film in the depth direction of the thin film using resputtering, as well as selecting the composition ratio according to the use thereof to deposit the thin film to improve the thin film and the characteristics of the deposition. .

일반적으로, 반도체나 각종 조형물 또는 공구 등과 같은 목적물의 표면 처리를 위해 박막을 증착(혹은, 코팅)하기 위해서는 수 내지 수십 마이크로미터(㎛) 두께의 박막을 증착할 수 있는 PVD(Physical Vapor Deposition) 장치가 사용되어지고 있으며, 이러한 박막증착 장치는 그 용도 및 주변환경에 따라 고경도의 내마모성 및 내충격성 등의 다양한 조건을 만족하는 박막을 제조할 수 있는 것이 요구되고 있다.Generally, a PVD (Physical Vapor Deposition) device capable of depositing a thin film of several to several tens of micrometers (µm) in order to deposit (or coat) a thin film for the surface treatment of a target object such as a semiconductor or various sculptures or tools. The thin film deposition apparatus is required to be able to produce a thin film that satisfies various conditions such as high hardness wear resistance and impact resistance according to the use and the surrounding environment.

이에, 박막증착 방법, 박막물질 및 투입된 반응가스와 같은 각종 증착 환경 을 개선하여 상술한 고경도, 내마모성, 내충격성 및 내열성 등을 모두 만족하는 양호한 특성의 박막을 제공하고자 하는 노력이 이루어지고 있다.Accordingly, efforts have been made to improve thin film deposition methods such as thin film deposition methods, thin film materials and injected reaction gases to provide thin films having good properties satisfying all of the above-mentioned high hardness, wear resistance, impact resistance and heat resistance.

이와 같은 예로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 목적물에 TiAlN 박막을 코팅시킴에 있어 서로 상반되는 인자(factor)인 내마모성과 내충격성을 모두 향상시키기 위해 내마모성은 물론 내열성이 우수한 알루미늄나이트라이드 박막층(AlN: Layer2, Layer4)에 고경도이고 윤활성이 우수한 티타늄나이트라이드 박막층(TiN: Layer1, Layer3) 또는 기타 도시하지 않은 다양한 박막층을 적층시켜 내마모성과 내충격성을 모두 만족시킬 수 있는 다층 박막(10)이 코팅 되도록 하고 있다.As an example, as shown in FIG. 1, in order to improve both wear resistance and impact resistance, which are mutually opposite factors in coating a TiAlN thin film on a target object, an aluminum nitride thin film layer having excellent heat resistance and heat resistance (AlN : A multilayer thin film 10 that can satisfy both abrasion resistance and impact resistance by laminating a titanium nitride thin film layer (TiN: Layer1, Layer3) or other various non-illustrated thin film layers with excellent hardness and lubricity on Layer 2 and Layer 4). I am trying to.

그러나 이상과 같이 알루미늄나이트라이드 박막층(Layer2 및 Layer4)과 티타늄나이트라이드 박막(Layer1, Layer3)층을 다층구조(Layer1 내지 Layer4)로 증착하면 각 층(Layer1, Layer2, Layer3, Layer4) 자체에서는 상술한 내마모성 또는 내충격성 중 어느 하나의 특성을 향상시킬 수 있으나, 상기 각 층(Layer1, Layer2, Layer3, Layer4) 사이에 결합부(혹은, 분층)가 형성되어 크랙 및 분리가 발생한다는 문제점이 있음은 물론, 다층구조 전체로서의 박막(10)특성을 월등히 향상시킬 수 없다는 문제점이 있다.However, when the aluminum nitride thin film layers (Layer2 and Layer4) and the titanium nitride thin film layers (Layer1 and Layer3) are deposited in a multilayer structure (Layer1 to Layer4) as described above, each layer (Layer1, Layer2, Layer3, Layer4) itself is described above. It is possible to improve the characteristics of any one of wear resistance or impact resistance, but there is a problem that cracks and separation occur due to coupling portions (or layers) formed between the layers (Layer1, Layer2, Layer3, Layer4). There is a problem that the characteristics of the thin film 10 as a whole multilayer structure cannot be significantly improved.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체나 각종 조형물 또는 각종 절삭 공구 등과 같은 목적물의 표면에 박막을 코팅하되, 그 박막의 조성비를 박막의 깊이방향으로 연속적으로 가변시킴은 물론 그 용도에 따라 조성비를 선택하여 박막을 증착시켜 줌으로써 박막의 증착 특성을 향상시킬 수 있는 확산 박막 증착 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve such a problem, the object of the present invention is to coat a thin film on the surface of the target object, such as semiconductors, various sculptures, various cutting tools, etc., the composition ratio of the thin film is continuously variable in the depth direction of the thin film The present invention also provides a diffusion thin film deposition method which can improve the deposition characteristics of a thin film by depositing a thin film by selecting a composition ratio according to its use.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 한 개 이상의 박막물질이 목적물로 유도 및 증착되도록 하는 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정변수의 값을 연속적으로 가변되게 인가하여 목적물의 표면에 이온충돌에너지를 가변시킴으로써 박막조성의 리스퍼터링에 따른 확산박막을 형성하되, 상기 목적물의 표면에 유도 및 증착되는 확산박막은 박막의 전체 또는 박막의 일부 두께에 있어 하나 이상의 조성비가 0.2 ～ 35 중량% 이내로 박막의 깊이방향으로 1회 이상 연속적으로 증가 또는 감소되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the present invention continuously applies a variable value of one or more process variables among bias voltage, gas amount, arc, and power value of a sputtering power to cause one or more thin film materials to be induced and deposited into a target. By varying the ion bombardment energy on the surface of the target to form a diffusion thin film according to the resputtering of the thin film composition, the diffusion thin film induced and deposited on the surface of the target has a composition ratio of one or more in the entire thickness of the thin film or a part of the thin film It is characterized in that it is continuously increased or decreased one or more times in the depth direction of the thin film within 0.2 to 35% by weight.

또한, 한 개 이상의 박막물질이 목적물로 유도 및 증착되도록 하는 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정변수의 값을 연속적으로 가변되게 인가하여 목적물의 표면에 이온충돌에너지를 가변시킴으로써 박막조성의 리스퍼터링에 따른 확산박막을 형성하되, 상기 목적물의 표면에 유도 및 증착되는 확산박막은 박막의 전체 또는 박막의 일부 두께에 있어 하나 이상의 조성비가 0.2 ~ 35 중량% 이내로 박막의 깊이방향으로 1회 이상 증가 후 감소되거나, 감소 후 증가되는 것을 특징으로 한다.In addition, ion collision energy is applied to the surface of the target object by continuously varying the value of one or more process variables among bias voltage, gas amount, arc, and power value of the sputtering power to induce and deposit one or more thin film materials into the target object. By forming a diffusion thin film according to the re-sputtering of the thin film composition, the diffusion thin film is induced and deposited on the surface of the target is one or more composition ratio of 0.2 to 35% by weight in the total thickness or a part of the thin film of the thin film It is characterized by increasing after one or more increases in the depth direction or increasing after decreasing.

또한, 한 개 이상의 박막물질이 목적물로 유도 및 증착되도록 하는 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정변수의 값을 연속적으로 가변되게 인가하여 목적물의 표면에 이온충돌에너지를 가변시킴으로써 박막조성의 리스퍼터링에 따른 확산박막을 형성하되, 상기 확산박막은 단층 또는 다층박막의 복합층으로 형성하되, 상기 복합층의 구성원 중 어느 하나 이상의 박막의 조성비가 0.2 ~ 35 중량% 이내로 박막의 깊이방향으로 1회 이상 연속적으로 증가 또는 감소되는 것을 특징으로 한다.In addition, ion collision energy is applied to the surface of the target object by continuously varying the value of one or more process variables among bias voltage, gas amount, arc, and power value of the sputtering power to induce and deposit one or more thin film materials into the target object. By forming a diffusion thin film according to the resputtering of the thin film composition, the diffusion thin film is formed of a single layer or a multi-layer composite layer, the composition ratio of any one or more of the members of the composite layer within 0.2 to 35% by weight It is characterized in that the continuous increase or decrease one or more times in the depth direction of the thin film.

여기서, 상기 복합층의 구성원은 Ti, V, Cr, Cu, Y, Zr, Nb, Mo 등과 같은 전이금속과 Al, B, Si 금속 중 적어도 하나 이상 포함하는 합금타겟을 사용하고, 반응가스로는 질소(N2), 메탄(CH4) 또는 아세틸렌(C2H2)과 같은 카본기(C) 또는 산소(O2) 중 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the member of the composite layer uses an alloy target containing at least one of transition metals such as Ti, V, Cr, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, and Al, B, Si metal, and the reaction gas is nitrogen (N 2 ), methane (CH 4 ) or acetylene (C 2 H 2 ) It is characterized in that it comprises at least one or more of the carbon group (C) or oxygen (O 2 ).

그리고, 상기 바이어스 전압 및 아크, 스퍼터 혹은 이온화된 각종 박막물질을 증착하는 전원의 파형은 직류(DC) 및 펄스파형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The waveform of the power supply for depositing the bias voltage and the arc, sputter or various ionized thin film materials may be any one of direct current (DC) and pulse waveform.

한편, 상기 확산박막의 결정립은 (111) 및 (200)면의 반가폭(FWHM)의 범위가 0.7 ~ 2.0 이내인 것을 특징으로 한다.On the other hand, the crystal grains of the diffusion thin film is characterized in that the range of the half width (FWHM) of the (111) and (200) plane is within 0.7 ~ 2.0.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 확산 박막 증착 방법에 의하면, 반도체나 각종 조형물 또는 각종 공구 등과 같은 목적물의 표면에 박막을 코팅하되 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정 변수의 값을 연속적으로 가변되게 조정하여 목적물의 표면에 형성되는 박막의 조성비를 연속적으로 가변시킴은 물론 그 용도에 따라 조성비를 선택하여 박막을 증착시켜 줌으로써 박막의 증착 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.As can be seen from the above description, according to the diffusion thin film deposition method according to the present invention, a thin film is coated on the surface of a target object such as a semiconductor, various sculptures, various tools, etc., but the bias voltage, gas amount, arc and sputter power values of By continuously changing the value of any one or more process variables, the composition ratio of the thin film formed on the surface of the target is continuously varied, as well as the composition ratio is selected according to the purpose of use to improve the deposition characteristics of the thin film. It has an effect that can be made.

또한, 본 발명에 따르면 목적물에 박막을 증착시 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값을 연속적으로 가변할 수 있는 공정 변수의 수량을 임의로 선택이 가능하여 동일한 박막물질을 이용하여도 그 용도나 재질 등에 적합한 박막을 증착시킬 수 있는 효과를 추가로 갖는다.In addition, according to the present invention, it is possible to arbitrarily select the number of process variables that can continuously vary the bias voltage, gas amount, arc and sputter power values when depositing a thin film on a target object, even if the same thin film material is used. It further has the effect of depositing a thin film suitable for the material and the like.

이하, 본 발명에 따른 확산 박막 증착 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the diffusion thin film deposition method according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail below.

도 2는 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 및 그에 따른 박막증착율의 변화를 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설명하기 위한 제 1 예시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 확산 박막 증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설명하기 위한 제 2 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설명하기 위한 제 3 예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법을 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 2 is an exemplary view for explaining a method of depositing a diffusion thin film according to the present invention and a thin film deposition rate according to the present invention, and FIG. 3 is a first example for explaining the diffusion film deposition method and a thin film deposited according to the present invention. Figure 4 is a second exemplary view for explaining a diffusion thin film deposition method and a thin film deposited according to the present invention, Figure 5 illustrates a diffusion thin film deposition method and a thin film deposited according to the present invention FIG. 6 is a block diagram illustrating a diffusion thin film deposition method according to the present invention.

우선, 본 발명은 반도체 및 각종 절삭 공구 등의 목적물의 표면에 박막을 코팅하되, 화학반응에 의해 다수의 조성이 확산되는 것과 같은 화학증착법(CVD)이 아닌 물리증착법(PVD), 즉 물리적인 이온충돌에너지에 따른 리스퍼터링(Resputtering)을 이용하여 확산박막을 증착시키는 확산박막 증착 방법 및 장치에 관한 것이다.First of all, the present invention coats a thin film on the surface of a target object such as a semiconductor and various cutting tools, but physical vapor deposition (PVD), that is, physical ion, not chemical vapor deposition (CVD), in which a plurality of compositions are diffused by a chemical reaction. A diffusion thin film deposition method and apparatus for depositing a diffusion thin film using resputtering according to an impact energy.

또한, 본 발명에서는 박막 증착시에 그 박막의 조성 변화를 깊이 방향으로 연속적으로 가변시켜 확산박막을 성막시켜 줌으로써, 마치 수백층 이상의 슈퍼 멀티레이어(super multi layer)로서의 기능을 하게 함으로써 보다 고경도의 박막을 증착할 수 있다. In addition, in the present invention, by varying the composition change of the thin film continuously in the depth direction during the deposition of the thin film to form a diffusion thin film, it functions as a super multi-layer of more than several hundred layers, thereby making it possible to achieve higher hardness. Thin films can be deposited.

더욱이 이원계(二元係) 이상의 박막을 형성함에 있어 박막의 조성비를 연속적으로 가변시킬 경우 고경도 이외에 내마모성 뿐 아니라 내충격성 및 내열성을 향상시킬 수 있고, 그 용도에 따라 박막 조성의 가,감의 시작 포인트를 선택하여 박막을 증착시킴에 따라 형상 및 특성에 맞는 박막을 형성할 수 있게 된다.In addition, when the composition ratio of the thin film is continuously changed in forming a thin film having a binary system or more, the impact resistance and heat resistance as well as the high hardness can be improved, and according to the purpose of use, the start of the thin film composition depending on the application By selecting a point to deposit a thin film it is possible to form a thin film according to the shape and characteristics.

이와 같은 목적물의 표면에 형성되는 박막의 조성비를 가변조정하기 위해 본 발명은 박막물질이 목적물로 유도 및 증착되도록 하는 바이어스 전압, 가스량, 아 크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정 변수의 값을 사용자에 의해 설정된 시간 동안 연속적으로 가변할 수 있게 하였다.In order to variably adjust the composition ratio of the thin film formed on the surface of such an object, the present invention provides a method for controlling one or more of the process variables of any one of bias voltage, gas amount, arc, and power value of the sputter power source to induce and deposit the thin film material. The value can be continuously varied for a time set by the user.

또한, 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정 변수의 값을 연속적으로 가변하면 박막 조성의 변화량이 박막의 깊이방향으로 상기 사용자에 의해 설정된 시간동안 적어도 1회 이상 증가 또는 감소되도록 제어된다.In addition, if the values of one or more process variables among the bias voltage, gas amount, arc, and sputter power value are continuously changed, the amount of change in the film composition increases at least once during the time set by the user in the depth direction of the film. Or controlled to be reduced.

한편, 상기 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정 변수의 값을 각각 독립적 및 연속적으로, 다시 말해 바이어스 전압만을 조정하거나, 아크 또는 스퍼터 전원의 전력값만을 조정하거나, 가스의 투입량을 조정하여 진공도의 컨덕턴스(Conductance)만을 조정하더라도 목적물의 표면에 형성되는 박막이온들의 충돌에너지가 변화되며 이온의 크기에 따라 리스퍼터링(Resputtering)되는 양이 달라져 마치 다층박막처럼 박막의 조성비가 변화된다. 이처럼 박막 조성의 변화량을 조정할 수 있고 다양한 재질로 이루어지는 목적물의 형상 및 특성에 적합한 최적의 박막을 형성할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다. On the other hand, the value of any one or more process variables of the bias voltage, the gas amount, the power value of the arc and sputter power source, independently or continuously, that is, to adjust only the bias voltage, or only the power value of the arc or sputter power source, Even if only the conductance of the vacuum degree is adjusted by adjusting the input amount of gas, the collision energy of thin film ions formed on the surface of the target is changed, and the amount of resputtering is changed according to the size of the ion, so that the composition ratio of the thin film is like a multilayer thin film. Is changed. As described above, the amount of change in the composition of the thin film can be adjusted, and the optimum thin film suitable for the shape and characteristics of the target material made of various materials can be obtained.

먼저, 수 내지 수십 마이크로미터(㎛) 두께의 박막을 증착할 수 있는 박막에 있어 그 용도 및 주변환경에 따라 고경도(高硬度)의 내마모성, 고인성(高靭性)의 내충격성 및 내열성 등의 다양한 조건을 만족하는 박막을 제조할 수 있는 것이 요구되고 있다.First, in the thin film capable of depositing a thin film of several to several tens of micrometers (μm), such as high hardness wear resistance, high toughness impact resistance and heat resistance, etc. It is desired to be able to manufacture thin films satisfying various conditions.

즉, 단원계의 금속타겟을 이용하여 수 내지 수십 마이크로미터(㎛)의 경질박 막을 코팅하는 경우, 동일한 두께의 단층 박막과 비교하여 고경도가 됨을 알 수 있고, 박막의 깊이방향으로 박막조성이 연속적으로 달라지는 보이지 않는 다층(多層)구조인 확산박막 조성비의 가,감 주기에 비례하여 고경도화 되었다. In other words, when a hard thin film of several to several tens of micrometers (μm) is coated using a single-type metal target, it can be seen that the hardness is higher than that of a single layer thin film having the same thickness. The diffusion film composition ratio, which is a continuously invisible multilayer structure, is increased in proportion to the period of decay.

그리고 확산박막의 층수는 박막 코팅시간 동안의 턴테이블의 로테이션횟수(RPM)와 비례하여 증가되었다. The number of layers of the diffusion thin film was increased in proportion to the rotation number (RPM) of the turntable during the thin film coating time.

도 2는 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 및 그에 따른 박막 증착율의 변화를 설명하기 위한 예시도이다.2 is an exemplary view for explaining a method of diffusing a thin film deposition according to the present invention and a change in the thin film deposition rate according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 확산 박막증착 방법에서는 아크, 스퍼터 혹은 이온화된 각종 박막물질(타겟 또는 증발원이라고도 함)이 기판 및 각종 조형물 등과 같은 목적물로 유도 및 증착되도록 하는 바이어스 전압만을 박막증착이 이루어지는 시간동안 혹은 박막증착이 이루어지는 시간 중 소정 시간동안 등과 같이, 사용자에 의해 설정된 소정 시간동안 연속하여 가변시킨다.As shown in FIG. 2, in the diffusion thin film deposition method according to the present invention, only a bias voltage for causing arc, sputter, or ionized various thin film materials (also called targets or evaporation sources) to be induced and deposited on a target such as a substrate and various sculptures. It continuously varies for a predetermined time set by the user, such as during a time for thin film deposition or for a predetermined time during thin film deposition.

예컨데, 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al)의 at% 비율이 5:5인 이온화된 박막물질과, 반응가스로서 질소가스가 공급되는 아크소스를 이용하여 각종 목적물에 박막을 코팅함에 있어, 바이어스 전압을 설정된 시간동안 연속적으로 가변시킴에 따라 진공챔버(50) 내에 존재하는 상기 이온 상태의 티타늄 및 알루미늄이 목적물에 증착되는 증착율(21b,21c)이 가변된다.For example, when the thin film is coated on various targets using an ionized thin film material having an at% ratio of titanium (Ti) and aluminum (Al) of 5: 5 and an arc source supplied with nitrogen gas as a reaction gas, a bias voltage By continuously varying for a predetermined time, the deposition rates 21b and 21c in which titanium and aluminum in the ion state existing in the vacuum chamber 50 are deposited on the target object are varied.

즉, 진공챔버(50) 내에 약 5:5의 비율로 존재하는 티타늄과 알루미늄 이온은 목적물 상에 역시 약 5:5의 비율로 증착되어야 할 것이나, 도시된 전압슬로 프(Vslope, 21a)와 같이 바이어스 전압을 높여 고전압이 인가되면 상대적으로 사이즈가 작은 알루미늄 입자가 티타늄 입자보다 더욱 큰 속도로 목적물과 부딪치며 증착이 일어나고, 그 위에 계속하여 알루미늄 입자와 티타늄 입자가 충돌 및 증착이 일어나게 되며, 이때 증착되었던 알루미늄 입자가 티타늄 입자보다 상대적으로 더 많이 튕겨져 나가게 되어(이하, 리스퍼터링 이라함), 바이어스 전압값의 크기에 따라 다소 차이가 있겠지만, 알루미늄의 증착율(21b)과 티타늄의 증착율(21c)은 약 4:6정도가 된다.That is, titanium and aluminum ions present in the vacuum chamber 50 at a ratio of about 5: 5 will have to be deposited on the target at a ratio of about 5: 5, as shown in the illustrated voltage slope (Vslope, 21a). When a high voltage is applied at a high bias voltage, relatively small aluminum particles collide with the target at a higher rate than titanium particles, and vapor deposition occurs, and subsequently aluminum particles and titanium particles collide and deposit. Since aluminum particles bounce off more than titanium particles (hereinafter referred to as resputtering), the deposition rate of aluminum 21b and the deposition rate of titanium 21c may be slightly different depending on the magnitude of the bias voltage value. = 6

반대로, 바이어스 전압을 낮춰 저전압이 인가되면 각 입자의 충돌속도도 역시 작아져 증착된 알루미늄 입자의 리스퍼터링이 감소하여 알루미늄의 증착율은 40%에서 50%로 증가하고, 티타늄의 증착율은 약 60%에서 50%로 감소하여 대략 5:5의 비율을 이루게 된다.On the contrary, when a low voltage is applied by lowering the bias voltage, the collision speed of each particle is also reduced, so that the resputtering of the deposited aluminum particles is reduced, and the deposition rate of aluminum increases from 40% to 50%, and the deposition rate of titanium is about 60%. It is reduced to 50%, which is about 5: 5.

따라서, 소정 시간동안 연속하여 바이어스 전압을 고전압에서 저전압 혹은 저전압에서 고전압으로 연속적으로 가변시키면 상술한 바와 같은 변화가 연속적으로 발생하게 되어, 알루미늄과 티타늄의 장점을 모두 구비할 수 있는 혼합 박막을 코팅할 수 있게 됨은 물론, 바이어스 전압의 변화를 천천히 연속적으로 변화시킴에 따라 박막에 분층이 발생하지 않게 되어, 즉 층간 분리된 부분이 발생하지 않는 물리적인 방법에 의한 확산박막이 되어 더욱더 박막 특성을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, if the bias voltage is continuously changed from high voltage to low voltage or from low voltage to high voltage continuously for a predetermined time, the above-described change occurs continuously, thereby coating a mixed thin film which can have all the advantages of aluminum and titanium. In addition, by slowly and continuously changing the change in the bias voltage, no thin film is formed in the thin film, that is, it is a diffusion thin film by a physical method that does not cause the separated parts between layers, thereby further improving the thin film properties. It becomes possible.

그리고 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 및 질소가스량을 가변하여 적용하는 경우에도 바이어스 전압을 인가할 때와 동일하게 리스퍼터링되는 효과 및 평균자유행로(Mean Free Path)가 달라져 박막의 조성비가 박막의 깊이방향으로 달라지는 확 산박막을 형성할 수 있다. In addition, even when the power value and nitrogen gas amount of the arc and sputter power supply are varied, the effect of resputtering and mean free path are different as in the case of applying the bias voltage. Diffusion thin film can be formed.

또한, 상기 바이어스전압, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 및 가스량의 공정 변수 중 1개 이상의 값을 연속적으로 가변시킬 경우에도 고경도의 내마모성, 고인성의 내충격성 및 내열성이 우수한 박막을 제조할 수 있다. In addition, even when continuously changing one or more of the process voltage and power value of the bias voltage, arc and sputter power source, it is possible to produce a thin film excellent in high wear resistance, high toughness impact resistance and heat resistance.

그리고 단, 다원계 타겟 이외에 두 개 이상의 반응가스를 동시에 유입할 경우에도 반응가스의 크기와 비례하여 조성별로 리스퍼터링되는 정도가 차이가 나게 되어 박막의 깊이방향으로 조성의 차이가 나타난다.In addition, even when two or more reaction gases are introduced at the same time in addition to the multi-target, the degree of resputtering for each composition is different in proportion to the size of the reaction gas, resulting in a difference in composition in the depth direction of the thin film.

한편, 목적물의 표면에 유도 및 증착되는 확산박막은 박막의 전체 또는 박막의 일부 두께에 있어 하나 이상의 조성비가 0.2 중량% ~ 35 중량% 이내로 박막의 깊이방향으로 1회 이상 연속적으로 증가 또는 감소되는 것이 바람직한데, 그 이유는 박막의 조성비가 0.2 중량% 미만인 경우에는 조성의 차이가 없는 경우와 비교하여 내마모성 및 내인성의 차이가 없게 되고, 박막의 조성비를 최대 35 중량% 이상으로 가변시킨 경우에는 박막의 스트레스가 높아져 10㎛ 이상의 후막을 코팅할 때 일부 박리가 발생되기 때문이다.On the other hand, the diffusion thin film guided and deposited on the surface of the target object is that one or more composition ratios in the depth direction of the thin film is continuously increased or decreased one or more times within the thickness of the thin film as a whole or a part of the thin film within 0.2% to 35% by weight. The reason is that when the composition ratio of the thin film is less than 0.2% by weight, there is no difference in abrasion resistance and endurance compared to the case where there is no difference in composition, and when the composition ratio of the thin film is changed to a maximum of 35% by weight or more, This is because some of the peeling occurs when the stress is increased to coat the thick film of 10㎛ or more.

또한, 상기와 같이 하나 이상의 박막 조성비가 0.2 중량% ~ 35 중량% 이내로 형성되는 경우, 박막 조성비를 연속적으로 증가 또는 감소시키지 않고, 증가 후 감소시키거나 감소 후 증가시키는 횟수를 수백회 이상 반복하여 후막을 형성하였을 경우에도 박리가 없는 고품질의 박막을 형성할 수 있는데, 조성비 변화가 없는 박막과 비교하면 조성의 변화 주기가 많은 확산박막의 경우 응력 완화(stress relief)가 되어 수십 마이크로미터(㎛)의 박막을 쉽게 제조할 수 있는 장점이 있 다. In addition, when the one or more thin film composition ratio is formed within 0.2% by weight to 35% by weight as described above, the thick film may be repeated hundreds or more times by increasing or decreasing the film composition ratio without increasing or decreasing the film composition ratio continuously. Even in the case of forming a thin film of high quality without delamination, the diffusion thin film having a large change cycle of the composition becomes stress relief and has a tens of micrometers (μm). There is an advantage that the thin film can be easily manufactured.

이때, 바람직하게는 조성비가 20 중량% 이내로 증가 혹은 감소되었을 경우 경도 및 박막의 물성이 향상되었으며 더욱 바람직하게는 조성비가 10 중량% 이내로 증가 혹은 감소되었을 때 경도 및 박막의 물성이 최고치를 나타내게 된다. At this time, preferably, when the composition ratio is increased or decreased within 20% by weight, the hardness and physical properties of the thin film are improved, and more preferably, when the composition ratio is increased or decreased within 10% by weight, the hardness and the physical properties of the thin film are exhibited to the highest values.

그리고 일반적으로 절삭 공구에 경질코팅을 하는 경우, 그 용도에 따라 우선성장방향을 (111) 또는 (200) 면으로 성막시키고 내마모성을 향상시키기 위해 기존의 수 마이크로미터(㎛) 부터 수십 마이크로미터(㎛)까지 더욱더 후막으로 코팅을 한다. 그러나 이처럼 후막으로 코팅하는 경우 한 방향으로 주상정의 결정구조가 되어 박막의 잔류응력이 박막의 두께와 비례하여 증가되므로 쉽게 박리가 발생한다.In general, when hard coating is applied to the cutting tool, the preferred growth direction is deposited on the (111) or (200) plane according to the purpose of use, and in order to improve wear resistance, several micrometers (µm) to several tens of micrometers (µm) are used. To thicker film). However, in the case of coating with a thick film as described above, it becomes a crystal structure of columnar crystals in one direction, and thus peeling occurs easily because the residual stress of the thin film increases in proportion to the thickness of the thin film.

그러나 본 발명에서와 같이 확산박막을 형성하는 경우는 박막의 잔류응력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 바이어스 전압을 고전압에서부터 저전압으로 연속적으로 감소 후 증가를 여러 주기 반복하는 경우에는 우선성장방위가 전압에 비례하여 (111) 에서 (200)으로 다시 (111) 면으로 바뀌게 되어 박막이 한쪽 방향으로 주상정 구조의 박막이 성장되는 것을 억제하고 각각의 층마다 미세구조를 형성한다. However, in the case of forming the diffusion thin film as in the present invention, it is possible to control the residual stress of the thin film. For example, if the bias voltage is continuously decreased from high voltage to low voltage, and the increase is repeated several cycles, the preferential growth direction is changed from (111) to (200) back to (111) plane in proportion to the voltage so that the thin film is on one side. The growth of the columnar structure thin film in the direction is suppressed to form a microstructure for each layer.

또한, X-선 분석결과 확산박막의 결정립은 (111), (200)면의 반가폭(Full Width Half Maximum)이 0.7° ~ 2.0° 범위 내에서 아모포스상(결정성 피크의 브로드)화 되는 특징을 나타냈으며 절단시 파단면이 수직으로 짤리지 않고 저항을 갖는 경사면의 파단면으로 관찰된다.In addition, the X-ray analysis shows that the crystal grains of the diffusion thin film are formed into an amorphous phase (broadband of crystalline peaks) within a range of 0.7 ° to 2.0 ° in the full width half maximum of the (111) and (200) planes. When cutting, the fracture surface is not cut vertically but is observed as the fracture surface of the inclined surface with resistance.

도 3은 본 발명에 따른 확산 박막증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설 명하기 위한 제 1 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 확산 박막 증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설명하기 위한 제 2 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 확산 박막증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설명하기 위한 제 3예시도이다. FIG. 3 is a first exemplary view for explaining a method for depositing a thin film and a thin film deposited according to the present invention, Figure 4 is a first view for explaining a thin film deposited method and a thin film deposited according to the present invention 2 is an exemplary view, and FIG. 5 is a third exemplary view for describing a diffusion thin film deposition method and a thin film deposited according to the present invention.

먼저, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법은 도시된 아크전류슬로프 1(Arcslope_1,22a) 및 아크전류슬로프 2(Arcslope_2,22b)와 같이, 박막증착이 이루어지는 시간 동안 계속하여 또는 박막의 증착이 이루어지는 시간 중의 일부 시간동안 계속하여 아크전류값을 반복하여 증가 및 감소(고전류->저전류->고전류->저전류)시킨다. First, as shown in (a) of FIG. 3, the diffusion thin film deposition method according to the present invention, as shown in the arc current slope 1 (Arc slope_1 , 22a) and the arc current slope 2 (Arc slope_2 , 22b), The arc current value is repeatedly increased and decreased (high current-> low current-> high current-> low current) continuously during the deposition time or for some time during the deposition time of the thin film.

따라서, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 증착된 박막(22c)은 분층 구조를 보이지 않고, 확산구조로 이루어져 박막(22c)의 층간 분리를 방지할 수 있게 됨은 물론, 내인성, 내마모성, 및 내충격성 등 다양한 특성을 동시에 만족할 수 있게 된다.Therefore, as illustrated in FIG. 3B, the deposited thin film 22c does not exhibit a layered structure and is formed of a diffusion structure to prevent interlayer separation of the thin film 22c, as well as endogenous, abrasion resistance, And various characteristics such as impact resistance can be satisfied at the same time.

뿐만 아니라, 아크전류값을 소정시간동안 연속적으로 가변시키되, 박막 경도 및 내마모성을 향상시키고자 하는 경우에는 아크전류슬로프 1(22a)과 같이 고전류부터 시작하여 저전류로 가변되도록 하고, 박막(22c)의 내인성을 향상시키고자 하는 경우에는 전류슬로프 2(22b)와 같이 저전류로부터 시작하여 고전류로 가변되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, when the arc current value is continuously changed for a predetermined time, and the thin film hardness and wear resistance are to be improved, the arc current slope 1 (22a) starts from a high current to be changed to a low current, and the thin film 22c. In order to improve the endogenous resistance, it is preferable to start from a low current and vary from a low current to a high current as in the current slope 2 (22b).

그리고 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 은 도시된 가스량슬로프 3(Gasslope_3,23a) 및 가스량슬로프 4(Gasslope_4,23b)와 같이 박막증착이 이루어지는 시간동안 계속하여 또는 박막증착이 이루어지는 시간 중의 일부 시간동안 계속하여 반응가스량을 반복하여 감소(고->저, 고->저) 또는 반복하여 증가(저->고, 저->고)시켜 공정(process)중의 진공 컨덕턴스를 변화시켰다.And, as shown in Figure 4 (a), the diffusion thin film deposition method according to the present invention is the time when the thin film deposition is performed, such as the gas slope 3 (Gas slope_3 , 23a) and the gas slope 4 (Gas slope_4 , 23b) shown Continuously or for some time during thin film deposition, the amount of reaction gas is repeatedly decreased (high-> low, high-> low) or repeatedly increased (low-> high, low-> high). The vacuum conductance during the process was changed.

따라서 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 증착된 박막은 다층박막의 복합층으로 형성되는데, 각 층마다 확산 구조로 이루어져 내인성, 내마모성 및 내충격성 등 다양한 특성을 동시에 만족할 수 있게 된다. 그러나, 박막(23c)의 층간 분리의 특성은 상기의 도 3보다 다소 저하되는 단점이 있을 수도 있다.Therefore, as shown in Figure 4 (b), the deposited thin film is formed of a composite layer of a multi-layer thin film, each layer is made of a diffusion structure to satisfy various characteristics such as endurance, wear resistance and impact resistance at the same time. However, the characteristics of the interlayer separation of the thin film 23c may have a disadvantage in that it is somewhat lower than that in FIG. 3.

나아가, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법은 도시된 전압슬로프 5(Vslope_5,24a) 및 아크전류슬로프 6(Arcslope_6,24b)과 같이 박막증착이 이루어지는 시간 동안 계속하여 또는 박막증착이 이루어지는 시간 중의 일부시간 동안 계속하여 바이어스 전압을 반복하여 감소 및 유지(고전압->저전압->저전압)시킴과 동시에 아크전류값을 반복하여 증가 및 유지(저전류->고전류->고전류)시킨다.Furthermore, as shown in FIG. 5A, the thin film deposition method according to the present invention has thin film deposition such as voltage slope 5 (V slope_5 , 24a) and arc current slope 6 (Arc slope_6 , 24b). The bias voltage is repeatedly decreased and maintained (high voltage-> low voltage-> low voltage) while the arc current value is continuously increased and maintained (low current- > High current-> high current).

따라서, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 증착된 박막은 분층 구조를 보이지 않고, 확산 구조로 이루어져 박막(24c)이 층간 분리를 방지할 수 있게 됨은 물론, 내인성, 내마모성, 및 내충격성 등 다양한 특성을 동시에 만족할 수 있게 된다. Therefore, as shown in (b) of FIG. 5, the deposited thin film does not exhibit a layered structure, and is formed of a diffusion structure to prevent the thin film 24c from interlayer separation, as well as endurance, abrasion resistance, and impact resistance. Various characteristics such as can be satisfied at the same time.

특히, 바이어스전압, 가스량, 아크 및 스퍼터전원의 전력값과 같은 공정 변 수값은 더욱더 천천히 증가 혹은 감소시킴에 따라 더욱더 박막 밀착력을 향상시킬 수 있게 된다.In particular, as process variables such as bias voltage, gas amount, arc and sputter power values increase or decrease more slowly, thin film adhesion can be further improved.

그리고, 전술한 바와 같이 확산박막은 단층 또는 다층박막의 복합층으로 형성시킬 수 있는데, 이러한 경우 고온경도값 및 내열성을 향상시키기 위해서 타겟의 조성은 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 구리(Cu), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 전이금속과 알루미늄(Al), 붕소(B), 실리콘(Si)과 같은 금속의 복수 개의 조성을 갖는 합금타겟을 사용한다.In addition, as described above, the diffusion thin film may be formed as a composite layer of a single layer or a multilayer thin film. In this case, in order to improve high temperature hardness and heat resistance, the target composition may include titanium (Ti), vanadium (V), and chromium (Cr). ), Transition metals such as copper (Cu), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), and metals such as aluminum (Al), boron (B), silicon (Si) An alloy target having a plurality of compositions is used.

또한, 상기 합금타겟과 반응하는 반응가스는 일반적으로 질소(N2)가 사용되지만 이외에도 메탄(CH4) 또는 아세틸렌(C2H2)과 같은 카본기(C), 또는 산소(O2) 등의 반응가스가 복합적으로 선택 사용될 수 있다. In addition, although the reaction gas reacting with the alloy target is generally nitrogen (N 2 ) is used, in addition to carbon groups (C) such as methane (CH 4 ) or acetylene (C 2 H 2 ), oxygen (O 2 ), etc. Reaction gas of may be selected and used in combination.

즉, 다원계의 조성을 갖는 합금타겟과 복수 개의 반응가스의 화합물로 이루어지는 경질박막은 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값중 어느 1개 이상의 공정 변수의 값을 연속적으로 가변함에 따라 상기 조성의 금속 혹은 가스 이온의 크기에 비례하여 박막의 깊이방향으로 조성비가 변화하고 이 변화폭이 0.2 ~ 35 중량% 이내로 1회 이상 순차적으로 가변되는 확산박막이 형성된다.That is, a hard thin film composed of an alloy target having a composition of a multi-system and a compound of a plurality of reaction gases has the composition according to continuously varying values of one or more process variables among bias voltage, gas amount, arc and sputter power. The composition ratio is changed in the depth direction of the thin film in proportion to the size of the metal or gas ions, and a diffusion thin film is formed in which the change range is sequentially changed one or more times within 0.2 to 35 wt%.

이와 같은 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중에 어느 1개 이상의 공정 변수의 값이 설정된 시간 동안 연속적으로 가변함으로써 조성비의 변화량이 박막의 깊이방향으로 상기 사용자에 의해 설정된 시간동안 적어도 1회 이상 증가 또는 감소되거나, 적어도 1회 이상 증가 또는 감소시켜 주어, 확산 박막을 형성할 수 있고 이는 마치 보이지 않는 수백층 이상의 슈퍼 멀티 레이어로서의 역할을 함으로써 고경도의 내마모성, 내인성 및 내충격성을 향상시킬 수 있고, 그 용도에 따라 조성의 가감의 시작 포인트를 선택하여 박막을 증착시킴에 따라 형상 및 특성에 맞는 박막을 목적물의 표면에 형성할 수 있게 된다.The value of any one or more process variables among the bias voltage, gas amount, arc and sputter power values are continuously varied for a set time, so that the amount of change in composition ratio is at least once during the time set by the user in the depth direction of the thin film. By increasing or decreasing abnormally or increasing or decreasing at least one or more times, a diffusion thin film can be formed, which can serve as a super multilayer of more than a few hundred layers invisible, thereby improving high wear resistance, endurance and impact resistance. According to the purpose of use, the starting point of the addition or subtraction of the composition is selected and the thin film is deposited to form a thin film that matches the shape and characteristics on the surface of the target object.

이하, 도 6을 참고로 본 발명에 따른 확산 박막 증착 방법에 의한 박막 증착에 과정에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a process of thin film deposition by the diffusion thin film deposition method according to the present invention will be described with reference to FIG. 6.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막증착은 먼저 기존에 설정되어 있던 바이어스 전압, 아크전류, 반응가스량의 최대값, 최소값, 및 그 변화량 등의 환경을 당해 박막 증착에 그대로 사용할지의 여부를 판별(S31)하여, 만약 사용자에 의해 기 설정된 환경을 사용하고자 하는 것으로 선택되면, 상기 기 설정된 환경에 따라 박막증착을 시작(S35)한다.As shown in FIG. 6, the thin film deposition according to the present invention first determines whether or not an environment such as a bias voltage, an arc current, a maximum value, a minimum value, and a change amount of a previously set bias voltage is used as it is for the thin film deposition. If it is determined whether or not to use the predetermined environment by the user (S31), the thin film deposition is started according to the predetermined environment (S35).

반면, 새로운 환경을 설정하여 박막증착을 하고자 하는 경우에는 사용자의 키 입력에 의해 바이어스전압, 아크전류, 반응가스량의 최대값, 최소값 및 그 변화량 등의 환경을 각각 설정(S32a, S32b, S32c)한다.On the other hand, when a thin film is deposited by setting a new environment, the environment such as the bias voltage, the arc current, the maximum value of the reaction gas amount, the minimum value, and the change amount thereof is set by the user's key input (S32a, S32b, S32c). .

환경이 설정(S32a, S32b, S32c)되면, 박막의 용도에 따라 바이어스 전압, 아크전류, 반응가스량의 초기 시작값을 선택(S33)한다. 즉, 바이어스 전압에 대해서는 저전압으로부터 시작하여 고전압으로 가변시킬 것인지 또는 고전압으로부터 시작하여 저전압으로 가변시킬 것인지 여부에 대해 선택하고, 타겟에 인가되는 아크전류도 저전류로부터 시작하여 고전류로 가변시킬 것인지 또는 고전류로부터 시작하여 저전류로 가변시킬 것인지 여부에 대해 선택하고, 반응가스량을 선택(S33)한 다.When the environment is set (S32a, S32b, S32c), the initial starting value of the bias voltage, the arc current, and the reaction gas amount is selected according to the use of the thin film (S33). That is, the bias voltage is selected whether to change from high voltage to high voltage or start from high voltage to low voltage, and whether the arc current applied to the target is also changed from high current to high current or high current. Starting from and selecting whether or not to vary to a low current, the amount of reaction gas is selected (S33).

초기 시작값이 선택(S33)되면 후속 조건 예를 들어 전압슬로프, 전류슬로프, 반응가스 투입량에 대한 슬로프를 선택(S34)한다. 예컨대, 슬로프의 경우 도 3 내지 도 5에서 설명한 바와 같은 다양한 슬로프(22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b)들 중 어느 하나를 선택한다. 또한, 슬로프는 위에서 예시한 것 이외에 다양한 경사구배를 갖는 연속적으로 가변되는 형태 역시 설정 및 선택이 가능함은 당업자 수준에서 자명할 것이다.When the initial starting value is selected (S33), the slope for the subsequent conditions, for example, the voltage slope, the current slope, and the reaction gas input amount is selected (S34). For example, in the case of a slope, one of the various slopes 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, and 24b as described with reference to FIGS. 3 to 5 is selected. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that the slope can be set and selected also in the form of continuously varying shapes having various gradients in addition to those illustrated above.

이상과 같은 조건이 선택(S34)되면, 박막증착을 시작(S35)하고, 계속하여 증착이 완료되었는지를 판별하여, 만약 증착이 완료되었다면 종료하고, 증착이 완료되지 않았다면 전술한 바와 같은 루틴(routine)이 반복되도록 한다.When the above conditions are selected (S34), the thin film deposition is started (S35), and it is determined whether the deposition is completed, and if the deposition is completed, it is terminated, if the deposition is not completed, the routine as described above (routine) ) Is repeated.

이와 같이, 사용자의 선택에 따라 바이어스 전압, 아크전류, 반응가스량을 설정함에 따라 다양한 종류의 목적물의 표면에 박막을 형성할 수 있고, 그와 같이 확산 구조로 이루어져 박막의 층간 분리를 방지할 수 있고, 내인성, 내마모성, 및 내충격성 등 다양한 특성을 동시에 만족할 수 있음은 물론, 그 용도에 적합한 박막을 제조할 수 있게 된다.In this way, according to the user's selection, by setting the bias voltage, arc current, the amount of reaction gas can be formed on the surface of the various kinds of targets, as such a diffusion structure can prevent the separation between the thin film In addition to satisfying various properties such as endurance, wear resistance, and impact resistance, it is possible to manufacture a thin film suitable for the purpose.

다음으로, 본 발명에 따른 확산박막 증착 장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.Next, a diffusion thin film deposition apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 7은 본 발명에 따른 확산박막 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 확산박막 증착 장치의 일실시예를 설명하기 위한 구성도이다.7 is a schematic configuration diagram for explaining a diffusion thin film deposition apparatus according to the present invention, Figure 8 is a configuration diagram for explaining an embodiment of the diffusion thin film deposition apparatus according to the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 확산박막 증착 장치는, 크게는 목적물(혹은, 기판)(56)에 확산박막을 증착시키기 위한 진공챔버(혹은, 시스템)(50)와 MFC(Mass Flow Controller)를 이용하여 상기 진공챔버(50)의 내부로 반응가스를 유입시키기 위한 가스공급부(46)와, 상기 진공챔버(50)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(41)와, 상기 진공챔버(50)의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프(48) 및 상기 진공챔버(50)에 공급되는 전원의 크기를 가변시키도록 제어하는 제어부(43)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 7, the diffusion thin film deposition apparatus generally includes a vacuum chamber (or system) 50 and a mass flow controller (MFC) for depositing the diffusion thin film on a target object (or substrate) 56. A gas supply unit 46 for introducing a reaction gas into the vacuum chamber 50 by using the power supply unit 41, a power supply unit 41 for supplying power to the vacuum chamber 50, and a vacuum chamber 50 of the vacuum chamber 50. It includes a vacuum pump 48 for making the interior of the vacuum state and a control unit 43 for controlling to vary the size of the power supplied to the vacuum chamber 50.

이때, 상기 확산박막 증착 장치로는 PVD법 중에 이온플레이팅, 스퍼터링 및 혼합 타입 등과 같이 다양한 박막증착 장치들이 사용될 수 있는데 이하에서는 그 중 아크소스를 이용한 이온 플레이팅 장치를 예로 들어 설명하기로 하겠다.In this case, as the diffusion thin film deposition apparatus, various thin film deposition apparatuses such as ion plating, sputtering, and mixing type may be used in the PVD method. Hereinafter, an ion plating apparatus using an arc source will be described as an example.

도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 진공챔버(50)는 상부에 상기 MFC(미도시)를 이용하여 가스공급부(46)로부터 반응가스를 진공챔버(50)의 내부로 유입시킬 수 있도록 하는 반응가스 유입구(53)가 형성되고, 하부에는 상기 진공펌프(48)에 의해 반응챔버(50)의 내부를 진공상태로 만들거나 반응가스를 유출시킬 수 있도록 하는 반응가스 유출구(54)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 8, the vacuum chamber 50 has a reaction gas inlet through which the reaction gas can be introduced into the vacuum chamber 50 from the gas supply unit 46 by using the MFC (not shown) at the top. A 53 is formed, and a reaction gas outlet 54 is formed at the lower portion to allow the inside of the reaction chamber 50 to be vacuumed or to allow the reaction gas to flow out by the vacuum pump 48.

또한, 상기 진공챔버(50)는 일측에 적어도 한 개 이상의 복수로 장착되어 있는 음극인 타겟 또는 증발원(52)과 상기 타겟 또는 증발원(52)을 아크 방전에 의해 용융 및 증발시키는 아크증발원(51)이 설치되고, 이온증착시키고자 하는 기판(혹은, 목적물)(56) 등을 지지하고 타겟 또는 증발원(52)에서 이온화된 미세 입자를 끌어당기도록 바이어스 전압이 인가되는 기판홀더(55) 등을 포함하여 구성된다.In addition, the vacuum chamber 50 is an arc evaporation source 51 for melting and evaporating the target or evaporation source 52 and the target or evaporation source 52 which are cathodes mounted on at least one or more sides on one side by arc discharge. And a substrate holder 55 for supporting a substrate (or target object) 56 or the like to be ion-deposited and applying a bias voltage to attract fine particles ionized from the target or evaporation source 52. It is configured by.

물론, 상기 진공챔버(50)의 반응가스 유출구(54)는 진공펌프(48)와 연결되어 진공챔버(50) 내부의 진공상태를 유지하도록 제어하게 된다.Of course, the reaction gas outlet 54 of the vacuum chamber 50 is connected to the vacuum pump 48 to control to maintain the vacuum state inside the vacuum chamber 50.

또한 필요에 따라서는 상기 기판(56)에 박막을 증착시키기 이전에, 상기 기판(56)의 표면을 이온 세척하여 박막의 밀착력 및 균일도를 높일 수 있도록 각각 음(-) 전위와 양(+) 전위가 걸리는 HCD(Hollow Cathode Discharge) 건(57a) 및 허어스(hearth, 57b)는 물론, 허어스(57b)와 기판(56) 사이에 보조 양극(미도시)을 더 포함하기도 한다.In addition, prior to depositing the thin film on the substrate 56, the negative potential and the positive potential may be increased by ion cleaning the surface of the substrate 56 to increase the adhesion and uniformity of the thin film. In addition to the HCD (Hollow Cathode Discharge) gun 57a and Hearth 57b, an auxiliary anode (not shown) is further included between the Hers 57b and the substrate 56.

그리고, 상기 전원공급부(41)는 설정된 환경값에 따라 상기 진공챔버(50)에 바이어스 전압, 아크전류와 같은 전원을 공급하는 역할을 한다.The power supply unit 41 supplies power such as a bias voltage and an arc current to the vacuum chamber 50 according to a set environmental value.

한편, 상기 제어부(43)에는 키입력부(45), 메모리(42) 및 디스플레이부(44)가 부가 설치될 수도 있는데, 상기 키입력부(45)는 전술한 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 등의 환경설정 및 박막의 증착 시작 등과 같은 사용자 명령을 입력할 수 있도록 하는 역할을 하고, 상기 메모리(42)는 상기 키입력부(45)에 의해 설정된 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 등의 정보데이터를 저장하는 역할을 하며, 상기 디스플레이부(44)는 상기 키입력부(45)를 통해 입력되는 환경설정값과, 기 설정된 환경설정값 및 박막증착 진행도 등을 외부에 표시하는 역할을 한다.Meanwhile, the control unit 43 may further include a key input unit 45, a memory 42, and a display unit 44. The key input unit 45 may include the above-described bias voltage, gas amount, arc, and sputter power. It serves to input a user command such as environment setting such as power value and start deposition of the thin film, and the memory 42 is the power of the voltage, gas amount, arc and sputter power set by the key input unit 45. It serves to store information data such as a value, and the display unit 44 for displaying the environmental setting value, the predetermined environmental setting value and the thin film deposition progress, etc. inputted through the key input unit 45 to the outside. Play a role.

따라서, 상기 제어부(43)는 상기 키입력부(45)를 통해 입력된 환경설정값 등을 메모리(42)에 저장하거나, 상기 메모리(42)로부터 읽어들일 수 있도록 데이터를 처리함은 물론, 설정된 환경설정값에 따라 전원공급부(41)의 출력을 제어하는 역할을 하게 되는 것이다.Therefore, the control unit 43 stores the environment setting values inputted through the key input unit 45 in the memory 42 or processes data to be read from the memory 42 as well as the set environment. It is to serve to control the output of the power supply unit 41 according to the set value.

전술한 바와 같은 바이어스 전압, 가스량, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정 변수의 값을 연속적으로 가변 조정함에 따라 증착된 확산박막은 분층 구조를 보이지 않고, 확산 구조로 이루어져 박막의 층간 분리를 방지할 수 있게 됨은 물론, 내인성, 내마모성 및 내충격성 등 다양한 특성을 동시에 만족할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 시작 전압을 선택하는 것이 가능하여 그 용도에 적합한 박막의 증착이 가능하며, TiN, TiCN, TiSiN, TiAlN, AlTiN, AlCrN, TiAlSiCrN 등과 같은 단일박막 이외에 TiN/TiAlN, CrN/TiAlCrN, TiN/TiSiN, TiAlN/TiCrAlN, TiAlN/TiAlSiN 등과 같은 복합다층박막을 형성시에도 하나 이상의 박막을 확산박막으로 증착하고 그 조성비가 0.2 ~ 35 중량% 이내로 1회 이상 순차적으로 가변시키는 것이 가능하다.As continuously varying the values of one or more process variables among the bias voltage, gas amount, arc, and sputter power values as described above, the deposited thin film does not exhibit a layered structure, and has a diffused structure, which forms a thin film between layers. As well as preventing separation, various characteristics such as endurance, wear resistance and impact resistance can be satisfied at the same time. In addition, it is possible to select a starting voltage to deposit a thin film suitable for the purpose, and in addition to a single thin film such as TiN, TiCN, TiSiN, TiAlN, AlTiN, AlCrN, TiAlSiCrN, etc. Even when forming a composite multilayer thin film such as TiSiN, TiAlN / TiCrAlN, TiAlN / TiAlSiN, or the like, it is possible to deposit one or more thin films with a diffusion thin film and to vary the composition ratio one or more times within 0.2 to 35% by weight.

이상에서 본 발명에 의한 확산 박막 증착 방법에 대해 설명하였으나, 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the diffusion thin film deposition method according to the present invention has been described above, the technical configuration of the present invention may be implemented in other specific forms by those skilled in the art without changing the technical spirit or essential features of the present invention. I can understand that you can.

특히, 이상에서는 각종 목적물의 코팅을 위한 박막증착을 구체적인 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하는 것이 아니며 게이트(gate), 비트 라인(bit line), 절연층(혹은 스페이서), 및 비아(via) 등 박막증착 공정이 요구되는 반도체의 제조시에도 상술한 바와 같은 본 발명에 적용될 수 있음은 당업자 수준에서 자명할 것이다.In particular, the above-described thin film deposition for coating various objects has been described as a specific example, but the present invention is not limited thereto, and a gate, a bit line, an insulating layer (or a spacer), and a via are provided. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be applied to the present invention as described above, even when manufacturing a semiconductor requiring a thin film deposition process.

또한 이상에서는 아크 및 스퍼터 전원의 전력값으로서 직류파형 및 펄스파형의 전력값만을 예시하였으나, 상술한 바와 같은 가변 전압값, 최대값, 최소값, 및 최대값과 최소값의 차이값, 주기 등의 수치 한정을 제외하면, 고주파(RF)를 포함한 교류(AC)타입의 전력값 에서도 소정 시간동안 연속하여 증가 혹은 감소시키면서 박막을 증착시킬 수 있음은 당업자 수준에서 자명할 것이다.In the above, only power values of the DC waveform and the pulse waveform are illustrated as the power values of the arc and sputter power sources, but the numerical values such as the variable voltage value, the maximum value, the minimum value, the difference between the maximum value and the minimum value, and the period as described above are limited. Except for the above, it will be apparent to those skilled in the art that a thin film can be deposited while continuously increasing or decreasing a predetermined time even in a power value of an AC type including a high frequency (RF).

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 적이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments described above are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, and the meaning of the claims And all changes or modifications derived from the scope and equivalent concepts thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

본 발명은 반도체의 제조 및 각종 절삭 공구 등의 표면 코팅에 사용되는 확산 박막 증착 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학증착법(CVD)이 아닌 물리증착법(PVD)으로 박막증착시 이온충돌에너지에 따른 리스퍼터링을 이용하여 박막의 조성비를 박막의 깊이방향으로 연속적으로 가변시킴은 물론, 그 용도에 따라 그 조성비를 선택하여 박막을 증착시켜 박막 및 증착의 특성을 향상시킬 수 있는 박막 증착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diffusion thin film deposition method used in the manufacture of semiconductors and surface coating of various cutting tools, and more particularly, according to the ion collision energy during thin film deposition by physical vapor deposition (PVD) rather than chemical vapor deposition (CVD). The present invention relates to a thin film deposition method capable of continuously changing the composition ratio of a thin film in the depth direction of the thin film using resputtering, as well as selecting the composition ratio according to the use thereof to deposit the thin film to improve the thin film and the characteristics of the deposition. .

도 1은 종래 기술에 따른 박막증착 장치 및 방법에 의한 박막을 설명하기 위한 예시도.1 is an exemplary view for explaining a thin film by a thin film deposition apparatus and method according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 및 그에 따른 박막증착율의 변화를 설명하기 위한 예시도. Figure 2 is an exemplary view for explaining a change in the diffusion thin film deposition method and the thin film deposition rate according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설명하기 위한 제 1 예시도. Figure 3 is a first exemplary view for explaining a diffusion thin film deposition method and a thin film deposited according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설명하기 위한 제 2 예시도. Figure 4 is a second exemplary view for explaining a diffusion thin film deposition method and a thin film deposited according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법 및 그에 따라 증착된 박막을 설명하기 위한 제 3 예시도.5 is a third exemplary view for explaining a diffusion thin film deposition method and a thin film deposited according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 확산박막 증착 방법을 설명하기 위한 블록도. Figure 6 is a block diagram for explaining a diffusion thin film deposition method according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 확산박막 증착 장치를 설명하기 위한 개략 구성도. 7 is a schematic configuration diagram for explaining a diffusion thin film deposition apparatus according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 확산 박막증착 장치의 일실시예를 설명하기 위한 구성도.Figure 8 is a block diagram for explaining an embodiment of a diffusion thin film deposition apparatus according to the present invention.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

21a: 전압슬로프 21b: 알루미늄 증착율21a: voltage slope 21b: aluminum deposition rate

21c: 티타늄 증착율 22c, 23c, 24c: 박막21c: titanium deposition rate 22c, 23c, 24c: thin film

41: 전원공급부 42: 메모리41: power supply 42: memory

43: 제어부 44: 디스플레이부43: control unit 44: display unit

45: 키입력부 46: 가스공급부45: key input unit 46: gas supply unit

48: 진공펌프48: vacuum pump

50: 진공챔버(시스템) 52: 음극50: vacuum chamber (system) 52: cathode

53: 반응가스 유입구 54: 반응가스 유출구53: reaction gas inlet 54: reaction gas outlet

55: 기판홀더 56: 기판55: substrate holder 56: substrate

57a: HCD 건 57b: 허어스57a: HCD Gun 57b: Hurs

Claims (7)

목적물의 표면에 물리증착법(PVD)을 이용하여 박막을 증착시키는 박막증착 방법에 있어서,In the thin film deposition method of depositing a thin film on the surface of the target object using physical vapor deposition (PVD), 한 개 이상의 박막물질이 목적물로 유도 및 증착되도록 하는 바이어스 전압, 아크 및 스퍼터 전원의 전력값 중 어느 1개 이상의 공정변수의 값을 증가와 감소 또는 감소와 증가가 반복되도록 연속적으로 가변되게 인가하여 목적물의 표면에 이온충돌에너지를 가변시킴으로써 박막조성의 리스퍼터링에 따른 확산박막을 형성하되,By applying a variable value of one or more process variables among bias voltage, arc, and sputter power value that causes one or more thin film materials to be induced and deposited into the target, the variable is continuously changed to repeat the increase and decrease or the increase and decrease. By varying the ion bombardment energy on the surface of the film to form a diffusion thin film according to the re-sputtering of the thin film composition, 상기 목적물의 표면에 박막을 형성하는 과정에 사용되는 반응가스의 가스량을 반복적으로 감소시키거나 반복적으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 확산박막 증착 방법.Diffusion film deposition method, characterized in that to reduce or repeatedly increase the amount of gas of the reaction gas used in the process of forming a thin film on the surface of the target. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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