KR0143473B1 - 증착두께가 일정한 아연 진공증착 피막 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공증착 방법으로 강판상에 아연을 피복시키는 방법에 관한 것으로, 기판상에 아연 피막을 진공증착시 증발원으로 망사형의 덮개가 구비된 흑연재질의 저항가열 증발원을 사용하고 기판의 공자전비 및 공전수를 적절히 제어하므로서 균일한 두께를 가지는 아연 진공증착 피막을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판 공자전 장치 및 저항 가열증발원을 포함하여 구성되는 진공증착장치를 이용하여 기판상에 아연 진공증착 피막을 형성시키는 방법에 있어서, 상기 저항가열 증발원으로 망사형의 덮개가 구비된 증발원을 사용하고, 상기 기판 공자전 장치에 장착된 기판의 공전비가 1:6.5 이고, 공전수가 분당 15-30의 회전수가 범위가 되도록 기판을 공전시키는 것을 포함하여 이루어지는 증착두께가 일정한 아연 진공증착 피막 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

증착두께가 일정한 아연 진공증착 피막 제조방법

제1도는 본 발명의 방법에 부합되는 저항가열 증발원 및 덮개의 사시도

제2도는 본 발명의 방법에 부합되는 아연피막 진공증착 장치의 개략도

제3도는 본 발명의 방법의 일실시예에 의한 기판표면의 거리 변화에 따른 아연 피막두께 분포를 나타낸 그래프

제4도는 종래의 방법에 의한 기판표면의 거리 변화에 따른 아연 피막두께 분포를 나타낸 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:공전축 기어 2:서보 모터

3:진공실링 4:내치 기어 고정대

5:기판가열 장치 6:내치기어

7:공전축 8:자전기어

9:기판 10:기판홀더

11:셔터 12:두께 측정장치

13:덮개 14:증발원

15:증발물질(아연 덩어리) 16:전류공급단자

17:진공조 18:증발원 지지대

A:기판 공자전장치

본 발명은 진공증착방법으로 강판상에 아연을 피복시키는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 저항 가열원을 이용하여 아연을 증착시키되 덮개가 있는 증발원을 사용하고 기판을 공 자전시킴으로써 피막의 두께가 일정한 아연진공층착 피막을 제조하는 방법에 관한 것이다.

진공증착방법은 전기도금이나 용융도금법에 비하여 소재 및 도금물질의 선택폭이 넓고 도금부착량의 제어범위가 커서 점차 그 용도가 확대되고 있다. 그러나 우수한 성질의 피막을 얻기 위하여서는 증발물질의 특성에 알맞는 증발원의 선택이 중요하며, 균일한 도금부착량을 얻기 위하여서는 기판의 적절한 온도 및 적절한 이송장치가 필요하다.

현재 진공증착용 증발원으로써는 전자빔 증발원과 저항 가열 증발원이 주로 사용되고 있다. 이중, 전자빔 증발원은 고 융점 물질의 증발에 유리하며, 증착율이 높고 제어가 간판하다는 장점이 있으나, 가격이 바싸며, 증기압이 높은 물질을 증착시키는 경우 필라멘트의 수명이 단축되는 등의 문제점이 있다.

따라서 아연과 같이 융점이 낮고 증기압이 높은 물질을 단속적으로 증발시킬 때에는 용기모양의 저항체에 직접 전류를 흘려 가열하여 당겨진 증발물질을 증발시키는 저항 가열 증발원을 주로 사용한다.

그러나, 이 경우에도 증발물질인 아연의 특성에 알맞은 저항 가열 증발원을 사용하지 않으면 피막의 특성이 저하되며, 고정된 기판 홀더를 사용할 경우 피막의 두께가 두꺼워지면 피막층의 두께 분포가 고르지 못하여 균일한 피막이 형성되지 못한다는 단점이 있으므로 회전식 기판 홀더를 주로 사용한다.

기판 회전장치로는 자전만이 가능한 것과 공자전이 함께 가능한 것 등이 있는데, 기판에 증발물질을 균일하게 코팅하려면 공전과 자전이 동시에 가능한 것이 바람직하다. 그러나 기존의 공,자전 장치는 기계적구조가 복잡하며, 수직방향으로 이동이 용이하지 않을 뿐만 아니라 공전과 자전의 회전비 및 회전수가 적절하지 않아 피막의 두께 분포가 균일하지 못한 단점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기한 단점들을 해결하여 기판상에 균일한 증착두께를 갖는 아연피막을 진공증착시키기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것이다.

본 발명은 기판상에 아연 피막을 진공증착시 증발원으로 망사형의 덮개가 구비된 흑연재질의 저항가열 증발원을 사용하고 기판의 공자전비 및 공전수를 적절히 제어하므로서 균일한 두께를 가지는 아연 진공증착 피막을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 기판 공자전 장치 및 저항 가열증발원을 포함하여 구성되는 진공증착장치를 이용하여 기판상에 아연 진공증착 피막을 형성시키는 방법에 있어서, 상기 저항가열 증발원으로 망사형의 덮개가 구비된 증발원을 사용하고, 상기 기판공자전 장치에 장착된 기판의 공자전비가 1:6.5이고, 공전수가 분당 15-30의 회전수 범위가 되도록 기판을 공전시키는 것을 포함하여 이루어지는 증착두께가 일정한 아연진공 증착 피막을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 증발원으로는 제1도에 나타낸 바와같은 망사형 덮개가 구비된 흑연재질의 저항가열 증발원을 사용함이 바람직하다.

이때 증발원의 용적을 700g/㎡ 이상의 아연도금이 가능하도록 350cc 이상으로 하였으며, 벽의 두께는 전력을 고려하여 1-2mm 범위로 함이 보다 바람직하다.

증발원으로 망사형 덮개가 구비된 것을 사용하는 이유는 증착율을 높여 후막을 제조할 경우 증발물질 표면의 산화물이 튀어 증발물질과 동시에 기판상에 증착되므로써 피막의 표면에 결함이 발생되는 현상을 막고 증착기체의 분포를 균일하게 하기위해서이며, 그 재질은 스테인레스가 바람직하다.

본 발명에서는 기판 회전장치로 제2도에 나타낸 바와같은 기판 공자전장치를 사용하고, 이때, 기판(9)의 공자전비는 1:6.5 및 공전수는 분당 15-30의 회전수 범위를 만족하도록 함이 바람직하며 그 이유는 다음과 같다.

공자전전비가 1:6.5가 되도록 한 것은 증발된 아연증기 입자의 기판(9)에의 궤적이 전체 증착시간동안 고르게 기판(9) 위를 휩쓸고 지나가게 하며, 기어 상호간의 간섭의 영향이 없도록 고려하였기 때문이다.

그리고 공전회전수를 분당 15-30 회전수 범위로 제한한 것은 공전회전수가 분당 15회 미만으로 회전속도가 늦을 경우에는 증착두께가 균일하지 못하여 두께 편차가 심해질 우려가 있으며, 30회 이상으로 회전속도가 빠를 경우에는 증발기체들이 기판(9)의 표면에 원할한 부착이 어려워 증착율이 저하될 우려가 있기 때문이다.

한편, 본 발명에서 기판(9)은 제2도에 나타낸 바와같이, 코팅층의 성장이 가능한한 수직 방향으로 이루어지고 최대의 증착속도를 낼 수 있도록 증발원(14) 방향으로 소정의 각도로 경사지게 설치된다.

이하, 본 발명에 의한 기판(9)상에 아연 진공증착 피막을 제조하는 방법을 제2도를 참고하여 설명한다.

본 발명에 있어서 증발원(14)과 기판 공자전 장치(A)를 이용하여 아연피막을 제조하기 위해서는 증발원(14)과 덮개(13)를 대기중에서 충분히 청정 및 건조시킨 후, 진공조(17)내에 설치되어 있는 수냉이 되는 증발원 지지대(18)에 고정시키고 기판(9)은 통상의 방법에 의하여 탈지 및 세정후, 기판 홀더(10)에 부착시킨다.

증발원(14)에는 증발물질인 각형의 금속 아연덩어리(15)를 넣고 덮개(13)를 씌운후, 셔터(11)를 닫고 유회전 펌프(도면에 미도시)와 부스터 펌프(도면에 미도시)를 사용하여 진공조(17)내의 진공도가 10^-2Torr 까지 되도록 배기한 후, 유확산 펌프(도면에 미도시) 또는 터보펌프(도면에 미도시)를 사용하여 진공조(17)내의 진공도가 10^-4Torr 이하가 될때까지 배기시킨다.

기판(9)과 피막과의 밀착성이 중요시되는 경우, 글로우 방전 또는 고진공 스퍼터링에 의해 기판 청정을 행한 후 기판(9)을 회전시키며 가열을 시작한다.

상기한 기판(9)의 온도가 150-180℃ 범위에 달하면 증발원(14)에 전류를 가하여 증발시의 전력의 약 80% 전력에서 충분히 탈개스 시킨다. 탈개스 공정중에는 증발원(14)의 표면과 증발물질(15)에 잔류하는 불순물들이 제거되게 된다. 탈개스 공정이 끝나면 원하는 온도와 증발율의 전력으로 맞춘후 셔터(11)를 열고 기판(9)에 증착시킨다.

상기와 같이 행해지는 아연 진공증착 피막의 제조시 본 발명에서는 기판 홀더(10)에 기판(9)을 2개 이상 설치하여 동일한 두께를 가지는 아연피막을 동시에 2개 이상 제조할 수도 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

본 발명의 저항 가열 증발원과 기판 공자전 장치를 사용하여 아연을 진공증착하였다. 소재로는 두께 0.9mmt 의 냉연강판을 사용하였으며, 증발율은 2g/㎡/min, 기판의 온도는 150℃ 를 유지하였으며 내치와 외치의 기어비를 196:30으로 하여 공전과 자전의 비가 약 1:6.5가 되도록 하여 시료의 공전 주기는 20rev/min 자전 주기는 130rev/min 으로 하였다. 그리고 기판은 증발원 방향으로 20°각도를 가지고 기울어지도록 하였다. 피막의 두께를 무게차 측정방법으로 측정한 결과 제3도에 나타낸 바와같이 +/-0.2%/cm 이내에서 균일하게 증착되었음이 확인되었다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 같은 방법으로 아연을 진공 증착하였으며, 기판 홀더에 2개의 기판을 고정하였다. 증착후 무게차 측정방법으로 두 기판의 두께차를 비교한 결과 +/-1% 오차 범위에서 균일하게 증착되었음이 확인되었다.

[비교예 1]

상기 실시예 1과 같은 방법으로 아연을 증착하였으나 시료의 공전 주기를 5rev/min 으로 하고 자전 주기를 32.5rev/min 으로 하여 증착후 피막의 위치별 두께차를 비교한 결과 +/-2%/cm 의 두께편차를 보여 균일하지 않음을 알 수 있다.

[비교예 2]

상기 실시예 1과 같은 방법으로 아연을 증착하였으나 시료의 공전 주기를 40rev/min 으로 하고 자전 주기를 260rev/min 으로 하였을 경우, 증착률이 현저히 감소하는 문제점이 발생하여 원하는 두께의 피막을 얻을 수가 없었다.

[비교예 3]

저항 가열증발원을 종래 사용하던 통상의 증발원을 사용하여 진공 증착하였다. 덮개를 사용하지 않았으며, 기판은 고정한 후 증착하고 기판의 부위별 두께를 무게차 방법에 의해 측정하여 그 결과를 제4도에 나타내었다. 제3도에서 알 수 있는 바와 같이, 두께 편차가 최대 35% 까지 나고 있음을 확인할 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명에서는 저항 가열 증발원으로 망사형의 덮개가 구비된 흑연재질의 증발원을 사용하고, 시편 공자전 장치의 공자전비 및 회전수를 적절히 제어하므로서 증착 두께가 2% 이내에서 균일한 피막을 얻을 수 있었으며 동일한 두께의 증착 강판을 다수개 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 기판 공자전 장치 및 저항 가열증발원을 포함하여 구성되는 진공증착장치를 이용하여 기판상에 아연 진공증착 피막을 형성시키는 방법에 있어서, 상기 저항가열 증발원으로 망사형의 덮개가 구비된 증발원을 사용하고, 상기 기판 공자전 장치에 장착된 기판의 공자전비가 1:6.5이고, 공전수가 분당 15-30의 회전수 범위가 되도록 기판을 공전시키는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 증착두께가 일정한 아연 진공증착 피막 제조방법