KR20170022744A

KR20170022744A - 금속관의 내벽 코팅 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170022744A
Application number: KR1020150118130A
Authority: KR
Inventors: 한승희; 안세훈; 이근혁; 송인설; 장성우
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-21
Also published as: US10337099B2; KR102037065B1; US20170051393A1

Abstract

본 발명은, 금속관 시료의 양쪽 개구부가 장착되고, 금속관 시료 내부의 진공 배기 및 사용 가스 인입에 의한 압력 조절이 가능하도록 금속관 시료 내부를 외기로부터 차단할 수 있는 장착대; 금속관 시료 내부에 금속관 시료와 동축으로 설치되는 스퍼터링 타겟용 금속관; 금속관 시료의 외경부에 금속관 시료와 동축으로 설치되어 금속관 시료의 축 방향으로 펄스 자기장이 인가되도록 하는 펄스 전자석; 상기 펄스 전자석에 펄스 전원을 인가하는 전자석 펄스 전원 장치; 상기 스퍼터링 타겟용 금속관에 음(-)의 고전압 펄스를 상기 펄스 전자석에서 발생하는 펄스 전원과 동기하여 인가하는 스퍼터링 펄스 전원 장치를 포함하는 금속관의 내벽 코팅 장치 및 방법을 제공한다.

Description

금속관의 내벽 코팅 장치 및 방법{APPARATUS FOR COATING INNER SURFACE OF METALLIC TUBE AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 금속관의 내벽 코팅 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 속이 빈 튜브 형태의 긴 금속관의 내벽에 보호 및 기능성 향상을 위하여 코팅층을 증착할 수 있는 금속관의 내벽 코팅 장치 및 방법에 관한 것이다.

금속관의 내부 표면 즉, 내벽을 부식(corrosion), 산화(oxidation), 침식(erosion), 마모(wear) 등으로부터 보호하고 기능성을 향상하기 위하여, 금속관 내벽에 코팅층을 증착할 필요성이 지속적으로 증가하고 있다. 예컨대, 현재 군용 무기의 포신 및 총신 내벽에 경질 크롬 도금을 사용하고 있으나, 내구성 향상 등을 위하여 코팅층을 증착할 수 있는 대체 기술이 요구되고 있다.

종래 시료의 표면에 코팅층을 증착하는 다양한 방법이 공지되어 상용화되어 있으나, 긴 금속관의 내벽 코팅을 수행할 수 있는 금속관의 내벽 코팅 장치 및 방법은 아직 상용화되어 있지 않다.

금속관의 내벽을 코팅하는 방법으로, 참조문헌("Protection of cylinders by ion-beam sputter deposition: corrosion of carbon-coated aluminium tubes"-O. Lensch et al., Surf. Coat. Technol. 158-159 (2002) 599-603)은, 원추 형태의 스퍼터링 타겟을 금속관 내부에 삽입한 후, 이온빔을 이 스퍼터링 타겟에 입사시켜 타겟 물질이 스퍼터링되어 금속관 내부를 코팅하게 하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 원리적으로는 금속관의 내벽을 코팅할 수 있으나, 상용적으로 이용하기에는 어려움이 있는 것으로 알려져 있다.

또한 금속관의 내벽을 코팅하는 다른 방법으로, 내벽 코팅을 수행하고자 하는 금속관 내부에 코팅층(막) 재료로 이루어진 봉 또는 튜브 형태의 금속(스퍼터팅 타겟)을 삽입하고 이 스퍼터링 타겟에 음(-) 전압을 인가하여 플라즈마 현상을 발생시키고 스퍼터링 현상이 일어나게 함으로써 금속관 내벽에 타겟 원소가 코팅되도록 하는 기술이 제안되어 있다. 그러나 공지된 이러한 금속관의 내벽 코팅 방법은, 자기장의 형성을 위하여 금속관 내부에 영구자석을 삽입해야 하는데, 금속관의 내경이 작을 경우 공간적인 제약으로 영구자석을 삽입하기 어려우므로 작은 내경을 가지는 금속관의 내벽 코팅에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은, 속이 빈 튜브 형태의 긴 금속관 내벽에 마그네트론 스퍼터링 코팅 공정을 이용하여 코팅층을 증착할 수 있는 금속관 내벽 코팅 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은, 마그네트론 스퍼터링 코팅 공정에 필요한 자기장을 금속관 외부에 장착한 펄스 전자석(pulsed electro-magnet)을 이용하여 펄스 자기장 형태로 발생시키고, 금속관 내부에 장착된 스퍼터링 타겟 금속관에 고전압의 음(-)의 펄스 전압을 펄스 전자석에 의해 발생된 펄스 자기장과 동기하여 인가함으로써, 금속관 내벽 주위에 플라즈마를 발생시켜 마그네트론 스퍼터링 코팅이 가능하도록 한 금속관의 내벽 코팅 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 금속관의 외부에 설치된 펄스 전자석을 금속관의 길이 방향을 따라 이동가능하게 형성함으로써 펄스 전자석의 크기를 최소화하면서도 긴 금속관의 내벽 코팅이 가능하게 하며, 전체 금속관 내부에 균일한 마그네트론 스퍼터링 코팅층을 증착할 수 있는 금속관의 내벽 코팅 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치는, 금속관 시료의 양쪽 개구부가 장착되고, 금속관 시료 내부의 진공 배기 및 사용 가스 인입에 의한 압력 조절이 가능하도록 금속관 시료 내부를 외기로부터 차단할 수 있는 장착대; 금속관 시료 내부에 금속관 시료와 동축으로 설치되는 스퍼터링 타겟용 금속관; 금속관 시료의 외경부에 금속관 시료와 동축으로 설치되어 금속관 시료의 축 방향으로 펄스 자기장이 인가되도록 하는 펄스 전자석; 상기 펄스 전자석에 펄스 전원을 인가하는 전자석 펄스 전원 장치; 상기 스퍼터링 타겟용 금속관에 음(-)의 고전압 펄스를 상기 펄스 전자석에서 발생하는 펄스 전원과 동기하여 인가하는 스퍼터링 펄스 전원 장치를 포함한다.

본 발명에 의하면 상기 펄스 전자석을 상기 금속관의 축 방향으로 왕복 이송시킬 수 있는 펄스 전자석 이송 장치를 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가되는 음(-)의 고전압 펄스는 상기 펄스 전자석에 인가되는 펄스 전원이 인가된 후 설정된 지연 시간 후에 인가되도록, 상기 전자석 펄스 전원 장치 및 상기 스터퍼링 펄스 전원 장치에 구동용 신호 펄스를 제공하는 펄스 지연 신호 발생장치를 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 스퍼터링 타겟용 금속관의 냉각을 위해, 상기 스퍼터링 타겟용 금속관의 내경부에 냉각수가 도입 및 배출되는 금속 냉각관을 포함한다.

본 발명에 의하면, 상기 금속 냉각관의 내부에 영구자석을 포함하는 영구자석 어셈블리가 축 방향으로 설치된다.

본 발명에 의한 금속관의 내벽 코팅 방법은, (a) 금속관 시료의 양쪽 개구부를 금속관 시료 내부의 진공 배기 및 공정 가스 인입에 의한 압력이 조절이 가능하도록 하는 장착대에 장착하는 단계; (b) 상기 금속관 시료의 내부에 동축으로 스퍼터링 타겟 금속관을 설치하는 단계; (c ) 상기 금속관 시료의 외경부에 상기 금속관 시료와 동축으로 펄스 전자석을 설치하는 단계; (d) 상기 금속관 시료 내부를 진공 배기하는 단계; (e) 상기 금속관 시료 내부에 공정 가스를 인입하여 공정 가스 압력을 세팅하는 단계; (f) 상기 펄스 전자석에 펄스 전원을 인가하여, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 상기 펄스 자기장을 형성시키는 단계; 및 (g) 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 상기 펄스 전자석에 인가되는 펄스 전원에 동기하여 음의 고전압 펄스를 인가하여 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 펄스 전자석에 의해 형성된 펄스 자기장과 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가되는 음의 고전압 펄스에 의해 코팅 공정이 시작되면, 상기 펄스 전자석을 상기 금속관 시료의 축 방향으로 왕복 이송시키면서 금속관 시료의 내벽 코팅을 수행한다.

본 발명에 의하면, 상기 금속관 시료 내부에 세팅되는 공정 가스 압력은, 1 mTorr ∼ 1 Torr 가 이용된다.

본 발명에 의하면, 상기 펄스 전자석 및 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가되는 펄스 전원의 펄스 주파수는 10 Hz ~ 1,000 Hz 가 이용된다.

본 발명에 의하면, 상기 펄스 전자석에 형성되는 펄스 자기장의 세기는 0.1 kG ~ 10 kG 가 이용된다.

본 발명에 의하면, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가하는, 음(-)의 펄스 고전압은, 500 V ~ 2,000 V의 펄스 전압이 이용되며, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가하는, 음(-)의 펄스 고전압의 펄스폭은, 10 ~ 1,000 usec 가 이용된다.

본 발명에 의하면, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가되는 음(-)의 고전압 펄스는, 펄스 전자석에 펄스 전원인 인가된 후 설정된 지연 시간 후에 인가되며, 상기 지연 시간은 50 usec ∼ 500 usec 가 이용된다.

본 발명에 의하면, 마그네트론 스퍼터링 코팅 공정에 반드시 필요한 자기장을, 금속관 외경부에 장착한 펄스 전자석(pulsed electro-magnet)을 이용하여 펄스 자기장 형태로 발생시키고, 금속관 내부에 장착된 코팅 물질로 이루어진 스퍼터링 타겟 금속관에 고전압의 음(-)의 펄스 전압을, 펄스 전자석에 의해 발생된 펄스 자기장과 동기하여 인가함으로써, 스퍼터링 타겟 금속관 주위에 플라즈마를 발생시켜 마그네트론 스퍼터링 코팅이 가능하도록 하고, 또한, 펄스 전자석을 금속관에 평행한 방향으로 왕복운동을 시켜 플라즈마를 이동하게 되면, 전체 금속관의 내부에 마그네트론 스퍼터링 코팅막을 증착할 수 있게 된다.

본 발명의 방법에 의하면, 다양한 산업 분야에 이용되고 있는, 속이 빈 튜브 형태의 긴 금속관 내부에 보호 및 기능성 향상 목적의 코팅을 효과적으로 수행할 수 있다.

본 발명에 의하면, 작은 직경(내경)의 긴 금속관 내벽에 마그네트론 스퍼터링 증착이 가능하다. 또한, 펄스 전자석을 이용하므로, 자기장이 발생되는 동안에는 높은 전류를 인가하여 강한 자기장을 형성함으로써 마그네트론 스퍼터링을 효율적으로 수행하면서도, 전자석의 작동에 소요되는 평균 전력은 낮게 유지할 수 있으므로, 전자석의 발열 문제 및 그에 따른 냉각 문제를 효과적으로 해결할 수 있게 된다. 한편, 이러한 펄스 전자석을 금속관에 평행한 방향으로 왕복 운동을 시켜 플라즈마를 이동하게 되면, 긴 금속관 내부 전체면의 코팅을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치의 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치를 설명하기 위한 부분도로서
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치에 의한 코팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 금속관 내벽 코팅 방법의 펄스 전자석 및 스퍼터링 타겟 금속관에 인가하는 펄스 전압의 인가 시간에 대한 개념도이다.
도 5 는 본 발명의 실시예 1에서 금속관의 내벽 코팅 실험시의 펄스 전압 및 전류를 측정한 오실로스코프 펄스 파형도이다.
도 6 은 본 발명의 실시예 2의, 타겟 구리 금속관에 인가하는 고전압 펄스의 자기장 펄스에 대한 지연 시간 효과를 측정하는 실험 결과를 나타난 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시예 3의, 금속 냉각관 내부에 영구자석 어레이를 이용할 경우와 없는 경우, 펄스 전자석에 인가하는 전압을 변화시켜 가며, 스퍼터링 펄스 전원 장치의 평균 전류를 측정하여 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b 는 본 발명의 실시예 4와 관련하여, 길이 1 m의 시료 금속관 내벽 코팅 실험 1 시간 수행 후, 금속관 내부에 코팅된 구리 박막의 증착 속도를 측정한 실험 결과(도 8a), 증착된 구리 박막의 깊이 방향 조성 분포를 측정한 Auger 분석 결과(도 8b)를 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 실시예 5의, 길이 1 m의 시료 금속관 내벽 코팅 실험 1 시간 수행 후, 시료 금속관을 길이 방향으로 절개한 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치의 구성도이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치는, 내벽 코팅 공정을 수행하고자 하는 대상물인 금속관 시료(1)의 양쪽 개구부가 장착되는 장착대(20)와, 코팅하고자 하는 물질로 이루어진 스퍼터링 타겟 금속관(2)과, 펄스 전자석(4)과, 전자석 펄스 전원 장치(15)와, 스퍼터링 펄스 전원 장치(16)를 포함하며, 바람직하게는 펄스 지연 신호 발생장치(17)와, 펄스 전자석 이송 장치(18)를 더 포함한다.

내벽에 코팅이 수행될 대상물인 금속관 시료(1)는 속이 빈 튜브 형태로서 길이가 긴 금속관이 사용될 수 있다. 금속관 시료(1)는 장착대(20)에 장착되어 접지(19)된다.

장착대(20)는 금속관 시료(1)의 양쪽 개구부에 장착되어 금속관 시료(1) 내부에서 마그네트론 스퍼터링 증착이 가능하도록 금속관 시료(1) 내부를 외기로부터 격리시킨다. 금속관 시료(1)는 장착대(20)에서 장착된 상태에서 내부가 진공 배기되며, 공정 가스가 인입되어 마그네트론 스퍼터링 증착을 위한 공정 압력을 갖도록 세팅된다. 장착대(20)는 진공 실링이 가능하도록 하는 진공 커넥터(7)를 이용하여 금속관 시료(1)와 결합되며, 진공 커넥터(7)에 의해 금속관 시료(1)의 교환 및 장착이 신속하게 이루어질 수 있게 구성된다.

장착대(20)에는 진공펌프(11), 진공게이지(12) 및 가스인입장치(13)가 연결된다. 진공펌프(20)는, 장착대(20)에 연결되어 금속관 시료(1)의 내부를 진공 배기함으로써 금속관의 내부 진공도를 고진공 영역까지 배기한다. 진공 배기 후에는 가스인입장치(13)를 통해 금속관 시료(1) 내부로 공정 가스가 인입되어 금속관 내부의 압력이 조절된다. 가스인입장치(13)에는 가스공급부(14)가 연결되어 공정을 위한 사용가스가 금속관 시료(1) 내부로 공급되는 데, 공정 가스는 아르곤 등이 사용될 수 있다. 장착대(20)에 진공게이지(11)가 연결되어 금속관 시료(1) 내부의 진공 및 공정 가스에 의한 공정 압력을 측정할 수 있도록 한다.

금속관 시료(1)의 내부에는 코팅하고자 하는 물질로 이루어진 스퍼터링 타겟 금속관(2)이 금속관 시료(1)과 동축으로 금속관 시료(1)의 내벽과 이격하여 설치된다.

스퍼터링 타겟 금속관(2)의 내부에는 스퍼터링 타겟 금속관(2)의 냉각을 위한 냉각수 유로가 형성된다. 바람직하게는 스퍼터링 타겟 금속관(2)의 내부에 중공의 금속 냉각관(3)이 설치되고, 금속 냉각관(3)의 내부를 따라 스퍼터링 타겟 금속관(2)의 냉각을 위한 냉각수가 유동한다.

금속 냉각관(3)은 양쪽 장착대(20)를 지나 외부로 연장되며, 진공절연커넥터(8)를 통해 장착대(20)와 결합되어 금속관 시료(1) 내부의 진공 실링 및 금속관 시료(1)와의 전기적 절연이 가능하게 한다. 금속 냉각관(3)의 일측은 냉각수 도입부(9)와 연결되고, 타측은 냉각수 배출부(10)와 연결되어 금속 냉각관(3)의 내부를 따라 냉각수가 유동하면서 스퍼터링 타겟 금속관(2)을 냉각한다. 금속 냉각관(3)의 사용 없이 스퍼터링 타겟 금속관(2) 내부를 따라 냉각수가 직접 유동하도록 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 냉각수 도입부(9) 및 냉각수 배출부(10)가 연결될 수 있다.

스퍼터링 타겟 금속관(2)에는 음(-)의 펄스 고전압을 인가하여 마그네트론 스퍼터링 공정이 가능하도록 하는 스퍼터링 펄스 전원 장치(16)가 연결된다. 금속 냉각관(3)을 구비하는 경우 스퍼터링 펄스 전원 장치(16)는 금속 냉각관(3)을 매개로 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 음(-)의 펄스 고전압을 인가할 수 있다.

금속관 시료(1)의 외경부에는 펄스 전자석(4)이 설치된다. 펄스 전자석(4)은 금속관 시료(1)를 둘러싸고 금속관 시료(1)와 동축으로 설치되어, 금속관 시료(1)의 축 방향으로 펄스 자기장을 인가할 수 있다.

펄스 전자석(4)에는 전자석 펄스 전원 장치(15)가 연결되어 펄스 전자석(4)의 코일에 펄스 전류를 인가하여 펄스 자기장을 발생시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 펄스 전자석(4)은 금속관 시료(1)의 축 방향으로 왕복 이동가능하게 설치된다. 펄스 전자석(4)이 금속관 시료(1)의 축 방향으로 왕복 이송하면서 금속관 시료(1) 내벽에 타겟 금속의 증착이 이루어지므로, 펄스 전자석(4)의 길이를 최소화면서도 길이가 긴 금속관 시료(1)의 내벽 전체에 걸쳐 코팅층 증착이 가능하며, 내벽에 균일한 코팅층 형성을 가능하게 한다.

펄스 전자석 이송 장치(18)는 펄스 전자석(4)을 지지하면서 금속관 시료(1)의 축 방향으로 평행하게 펄스 전자석(4)을 왕복 이동시킨다.

전자석 펄스 전원 장치(15) 및 스퍼터링 펄스 전원 장치(16)는 펄스 지연 신호 발생장치(17)로부터 구동용 신호 펄스를 제공받아 펄스 전원을 펄스 전자석 및 스퍼터링 타겟 금속에 인가하다. 펄스 지연 신호 발생장치(17)는 펄스 전자석(4) 및 스퍼터팅 타겟 금속관(2)에 인가되는 전원의 주파수, 펄스 시간 및 지연 시간 제어를 수행하기 위한 것으로, 펄스 지연 신호 발생장치(17)에 의해 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가되는 음(-)의 고전압 펄스는 펄스 전자석(4)에 구동용 펄스가 인가된 후 소정의 지연 시간 후에 인가되도록 제어된다. 펄스 전자석(4)에 펄스 자기장이 형성되는 시간 지연을 고려하여 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가되는 음(-)의 고전압 펄스를 소정의 지연 시간 후에 인가되도록 제어함으로써 펄스 자기장의 크기가 최대가 되었을 때 마그네트론 방전을 수행하도록 하여 코팅막의 증착 속도를 최대화할 수 있다.

도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치를 설명하기 위한 부분도로서, 금속 냉각관(3)의 내부에 영구자석 어셈블리(30)가 설치된 상태를 도시하고 있다. 도 1 에 도시된 본 발명의 일 실시예와 비교하여 영구자석 어셈블리(30)를 설치한 것을 제외하고는 동일하며, 나머지 구성을 생략되어 있다.

도 2를 참조하면, 금속 냉각관(3)의 내부에는 금속관 시료(1)와 동축으로 영구자석 어셈블리(30)가 설치된다. 영구자석 어셈블리(30)는 환형의 영구자석(32)과 영구자석(32) 사이에 설치된 스페이서(34)를 포함하며, 스페이서(34)는 스텐레스 재질 등 비자성체 재질로 제조된다. 스페이서(34)는 영구자석 어셈블리(30)에서 누설 자기장이 발생될 수 있도록 한다. 금속관의 내벽 코팅 장치에서 펄스 자기장의 크기는 펄스 플라즈마 발생에 매우 큰 영향을 미치는 데, 금속 냉각관(3) 내부에 설치된 영구자적 어셈블리(30)는 펄스 자기장의 크기를 더욱 증가시키는 역할을 한다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치에 의한 코팅 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 도 3을 참조하여 금속관의 내벽 코팅 장치의 작동과 그 원리를 설명한다.

도 3을 참조하면, 먼저, 코팅 공정을 수행하고자 하는 대상물인 금속관 시료(1)를 장착대(20)에 장착하는 공정이 수행된다(S10).

장착대(20)는 금속관 시료(1) 내부의 진공 배기 및 공정 가스 인입에 의한 금속관 시료(1) 내부의 공정 압력 조절이 가능하도록 금속관 시료(1) 내부를 외기로부터 격리시킨다. 금속관 시료(1)의 양쪽 개구부를 진공 커넥터(7)를 매개로 장착대(20)에 결합하여 장착한다. 금속관 시료(1)은 전기적으로 접지된다.

이후 금속관 시료(1)의 내부에 동축으로 스퍼터링 타겟 금속관(2)을 설치한다(S20).

스퍼터링 타겟 금속관(2)의 내경부에 금속 냉각관(1)을 구비하는 경우, 금속관 시료(1)의 내부에 동일 축상으로 금속 냉각관(3)을 설치하고, 금속 냉각관(3)의 외경부에 스퍼터링 타겟 금속관(2) 설치하는 방식으로 스퍼터링 타겟 금속관(2)을 금속관 시료(1) 내부에 용이하게 설치할 수 있다.

스퍼터링 타겟 금속관(2)은 장착대(20) 외부로 연장되지 않는 길이를 갖는다. 금속 냉각관(3) 및 그 외경부에 배치되는 스퍼터링 타겟 금속관(2)을 금속관 시료(1) 내부에 설치한 후, 진공 절연커넥터(8)를 이용하여 금속 냉각관(3) 및 이와 연결된 스퍼터링 타겟 금속관(2)이 금속관 시료(1)와 전기적 절연을 이루도록 하며 장착대(20) 및 금속관 시료(1) 내부가 진공 배기가 가능하도록 진공 실링이 이루어지도록 한다.

이후, 금속관 시료(1)의 외경부에 펄스 자기장 형성을 위한 펄스 전자석(4)을, 금속관 시료(1)를 둘러싸고 금속관 시료(1)와 동축으로 설치한다(S30).

이후, 진공 펌프(11)를 이용하여 금속관 시료(1)의 내부 진공도를 고진공 영역까지 배기한다(S40).

이후 가스인입장치(13)를 이용하여 아르곤 등의 공정 가스(14)의 유량을 조절하면서 인입시켜 금속관 시료(1) 내부의 공정 압력을 세팅한다(S50).

금속관 시료(1) 내부의 압력은 1 mTorr ∼ 1 Torr의 압력으로 조절하는 것이 바람직하다. 그 이유는 금속관 시료(1) 내부의 가스 압력이 1 mTorr 미만의 낮은 압력에서는 마그네트론 스퍼터링 작동이 어려우며, 1 Torr 초과의 높은 압력에서는 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가되는 고전압으로 인하여, 금속관 시료(1)과 스퍼터링 타겟 금속관(2) 사이에서 아크 발생이 심하게 일어나므로 증착 공정을 수행하기 어렵기 때문이다. 더 바람직하게는, 마그네트론 스퍼터링 공정의 효율성과 금속관 시료(1)과 스퍼터링 타겟 금속관(2) 사이에서 아크 발생이 방지되면서 증착 공정이 수행되도록, 금속관 시료(1) 내부의 압력은 30 ∼ 300 mTorr 로 설정된다.

가스 인입 후, 금속관 시료(1) 내부의 압력이 안정화 되면, 금속 냉각관(3)에 냉각수를 순환시켜 스퍼터링 타겟 금속관(2)을 냉각한다. 냉각수는 진공 배기 후부터 금속 냉각관(3)을 따라 순환되도록 도입할 수 있다.

이후, 펄스 지연 신호 발생장치(17)로부터 발생된 구동용 펄스 신호를 전자석 펄스 전원 장치(15)에 입력시켜 펄스 전자석(4)에 펄스 전류를 인가함으로써 금속관 시료(1)의 축 방향으로 펄스 자기장을 형성한다(S60).

전자석 펄스 전원 장치(15)의 작동은, 펄스 주파수는 10 ~ 1,000 Hz, 펄스폭은 100 ~ 1,000 usec, 펄스 전류는 10 ~ 500 A 의 값을 이용하는 것이 바람직하다. 펄스 주파수의 경우, 10 Hz 이하의 낮은 작동 주파수를 이용할 경우, 낮은 증착 속도로 인하여 효율적인 증착이 이루어지지 않으며, 1,000 Hz 이상의 높은 주파수는 펄스 전자석에서의 소모 전력이 높아 펄스 전자석의 과열 현상을 야기하게 된다. 또한, 100 usec 이하의 펄스폭을 이용할 경우, 펄스 전자석의 인덕턴스로 인한 자기장 발생 지연 효과로 적절한 자기장 발생이 어려우며, 1,000 usec 이상의 펄스폭을 이용할 경우, 펄스 전자석에서의 소모 전력이 높아 펄스 전자석의 과열 현상을 야기하게 된다. 또한 펄스 전류는 10 A 이하의 펄스 전류를 이용할 경우, 자기장 세기가 약하여 효과적인 마그네트론 증착이 이루어질 수 없으며, 500 A 이상의 펄스 전류를 이용하게 되면, 펄스 전자석에서의 소모 전력이 높아 펄스 전자석의 과열 현상을 야기하게 된다.

이러한 펄스 전류를 이용하여 발생되는 펄스 자기장의 세기로는, 0.1 kG ~ 10 kG의 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 0.1 kG 이하의 낮은 자기장 하에서는 마그네트론 스퍼터링 방전을 유지하기 어려우며, 10 kG 이상의 자기장을 발생시키기 위해서는, 펄스 전자석의 소모 전력이 높아 펄스 전자석의 과열 현상을 야기하게 되기 때문이다.

상기의 방법으로 펄스 자기장(5) 형성 후, 스퍼터링 타겟 금속관(2)에, 스퍼터링 펄스 전원 장치(16) 및 이를 구동하기 위한 펄스 지연 신호 발생장치(17)를 이용하여 음(-)의 고전압 펄스 전압을 인가함으로써, 마그네트론 스퍼터링 코팅 공정을 수행되도록 한다(S70).

스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가하는 음(-)의 고전압 펄스는, 상기의 펄스 전자석과 동일한 주파수로 동기되어야 하는데, 이는 펄스 자기장이 형성될 때, 음(-)의 고전압 펄스를 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가하여야만 효과적인 마그네트론 스퍼터링 방전이 발생할 수 있기 때문이다.

본 발명에 의하면 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가하는 음(-)의 고전압 펄스의 주파수는 10 ~ 1,000 Hz로 펄스 자기장의 주파수와 동일하도록 인가하여야 하며, 펄스폭은 10 ~ 1,000 usec, 펄스 전압은 500 ~ 2,000 V의 값을 이용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 10 usec 이하의 펄스폭을 이용할 경우, 효과적인 마그네트론 증착이 이루어질 수 없는 반면, 1,000 usec 이상의 긴 펄스폭을 이용할 경우, 고전압으로 인한 아크가 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 500 V 이하의 낮은 전압을 이용할 경우, 마그네트론 플라즈마 방전이 어려운 반면, 2,000 V 이상의 높은 전압을 이용하게 되면, 스퍼터링 타겟 금속관과 금속관 시료(1)와의 사이에서 아크 발생이 심하게 일어나므로, 증착 공정을 수행하기 어렵고, 2,000 V 이상의 고전압 펄스 발생장치의 제작 또한 기술적으로 어려워지는 단점이 있다.

본 발명에 의하면, 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가하는 음(-)의 고전압 펄스는, 도 4 에 도식적으로 나타낸 것처럼, 지연 시간을 갖고 인가되는 것이 바람직하다. 펄스 전자석에 펄스 자기장이 형성되는 시간 지연 때문에 소정의 시간 지연을 갖고 음(-)의 고전압 펄스를 인가하는 경우, 최적의 마그네트론 방전을 일으킬 수 있게 된다.

바람직하게는, 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가하는 음(-)의 고전압 펄스는, 펄스 전자석 구동용 펄스가 인가된 후, 50 usec ∼ 500 usec의 지연 시간 후에 인가하는 것이 바람직하다. 펄스 자기장의 크기가 최대가 되었을 때 마그네트론 방전을 수행하도록 하여 코팅막의 증착 속도를 최대화할 수 있기 때문이다. 50 usec 이하의 짧은 지연 시간, 또는 500 usec 이상의 긴 지연시간을 이용할 경우, 최대의 펄스 자기장이 형성된 상태가 아니므로 마그네트론 스퍼터링 방전 효율이 저하된다. 더 바람직하게는 150 usec ~ 400 use 의 펄스 지연 시간을 가지며, 이 경우 마그네트론 스퍼터링의 효율을 최대화하는 것이 가능하다.

상기의 방법으로, 펄스 전자석(4)을 이용한 펄스 자기장과 스퍼터링 타겟 금속관(2)에 인가하는 음(-)의 고전압 펄스를 이용하여 마그네트론 스퍼터링 코팅이 시작되면, 펄스 전자석 이송 장치(18)를 이용하여, 금속관 시료(1)의 축 방향으로 평행하게 펄스 전자석(4)을 왕복 이송 시킨다. 이를 통해 펄스 전자석(4) 보다 길이가 긴 금속관 시료(1)의 내벽을 전체적으로 코팅하는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 마그네트론 스퍼터링 코팅 공정에 반드시 필요한 자기장을 금속관 주위 외부에 장착한 펄스 전자석(pulsed electro-magnet)을 이용하여 펄스 자기장 형태로 발생시키고, 금속관 내부에 장착된 코팅막 재료로 이루어진 스퍼터링 타겟 금속관에 고전압의 음(-)의 펄스 전압을, 펄스 전자석에 의해 발생된 펄스 자기장과 동기하여 인가함으로써, 스퍼터링 타겟 금속관(2)과 주위에 마그네트론 펄스 플라즈마(6)를 발생시켜 마그네트론 스퍼터링 코팅이 가능하도록 한다.

또한, 펄스 전자석(4)을 금속관 시료(1)에 길이 방향을 따라 평행하게 왕복운동을 시켜 플라즈마를 이동하면, 펄스 전자석(4) 보다 긴 길이를 갖는 금속관 시료(1)의 내부 전체에 대해 효과적으로 마그네트론 스퍼터링 코팅막을 증착할 수 있다.

실시예 1

본 발명에 따른 금속관의 내벽 코팅 장치를 이용하여 다음과 같이 금속관 내벽 코팅 실험을 수행하였다.

코팅하고자 하는 금속관 시료(1)는 외경 25.4 mm, 내경 22 mm, 길이 1 m의 스텐레스 재질의 금속관을 이용하였다. 우선, 상기의 시료 금속관 시료(1)을 진공 커넥터(7)를 이용하여 장착한 후, 외경 10 mm, 내경 9 mm, 길이 1.4 m의 스텐레스 재질로 제작된 금속 냉각관(3)을 진공 절연커넥터(8)를 이용하여 시료 금속관 시료(1)의 내부에 장착하였다. 이때 금속 냉각관(3) 외경에 외경 12 mm, 내경 10.2 mm, 길이 1 m의 구리관을 설치하여, 스퍼터링 타겟 금속관(2)으로 이용하였다.

본 실시예를 수행하기 위한 펄스 전자석(4)은 다음과 같이 제작하였다. 즉, 외경 34 mm, 내경 30 mm, 길이 100 mm의 양극 산화된 알루미늄으로 제작된 코일 보빈을 이용하였으며, 펄스 전자석 코일로는 0.12/250 규격의 Litz wire를 이용하였다. 펄스 전자석 코일은 6 층으로 감아, 전체 코일 회전수는 300 turn으로 제작하였으며, 제작 후 측정한 코일의 인덕턴스 값은 1,500 uH로 측정되었다. 이와 같이 제작된 펄스 전자석(4)을, 시료 금속관 시료(1) 주위에 설치하여, 스퍼터링 타겟 금속관(2)인 구리 금속관에 축 방향의 펄스 자기장이 형성되도록 하였다.

상기의 시료 금속관 시료(1), 스퍼터링 타겟 금속관(2)인 구리 금속관, 펄스 전자석 (4)등의 장착이 완료된 후, 시료 금속관 시료(1) 내부의 진공 배기를 위하여 진공 펌프를 작동시켜, 진공도 5x10^-6 Torr의 고진공에 도달하도록 하였으며, 냉각수를 순환시켜, 스퍼터링 타겟 금속관(2)인 구리 금속관의 냉각을 하도록 하였다. 이후, 스퍼터링에 이용되는 아르곤(Ar) 가스를 50 sccm의 유량으로 인입시켜, 시료 금속관 내부의 공정 압력을 150 mTorr가 되도록 유지하였다.

시료 금속관 시료(1) 내부의 압력이 150 mTorr로 안정화된 후, 펄스 전자석(4)의 코일에 주파수 200 Hz, 펄스폭 150 usec, 펄스 전압 150 V, 펄스 전류 60 A의 펄스 전압을 인가하여, 스퍼터링 타겟 금속관(2)인 구리 금속관 주위에 2.26 kG의 펄스 자기장을 형성하였다. 이와 동시에, 타겟 구리 금속관에, 펄스 지연신호 발생장치(17)와 스퍼터링 펄스 전원 장치(16)를 이용하여, 주파수 200 Hz, 펄스폭 500 usec, 펄스 전압 -1.3 kV, 펄스 전류 3.5 A의 고전압 펄스를 인가하여 펄스 플라즈마를 발생시킴으로써, 마그네트론 스퍼터링 공정을 수행하였다. 한편, 구리 금속관에 인가하는 고전압 펄스는, 자기장 펄스와 150 usec의 지연 시간을 갖도록 하여, 펄스 자기장의 크기가 최대로 되었을 때, 타겟 구리 금속관에 고전압 펄스가 인가되도록 하였다.

상기의 방법으로 마그네트론 코팅 공정이 시작된 후, 펄스 전자석(4)을, 펄스 전자석 이송 장치(18)를 이용하여, 시료 금속관 시료(1)의 길이 방향을 따라 평행하게, 2.2 cm/sec의 이동 속도로 왕복 운동을 시켜, 1 시간 동안 시료 금속관 시료(1) 내부의 코팅 공정을 수행하였다.

도 5 는 실시예 1의 방법으로 금속관의 내벽 코팅 실험 중에 측정한, 펄스 전자석 및 타겟 구리 금속관에 인가한 펄스 전압 및 전류를 오실로스코프를 이용하여 측정한 펄스 파형을 나타내고 있다.

도 5 로부터 알 수 있듯이, 펄스 전자석에 인가하는 150 V의 펄스 전압에 의하여 60 A의 펄스 전류가 펄스 전자석 코일에 인가됨을 볼 수 있으며, 이는 전자석을 펄스 방식이 아닌 직류 전류를 이용할 경우, 약 9 kW의 전력이 필요한 것을 알 수 있다. 이러한 높은 전력은 전자석의 심각한 발열 문제를 초래하며, 전자석 내부의 냉각수 순환을 반드시 필요로 하여 전자석이 크고 무거워지는 단점이 있다. 따라서, 본 발명에 의한 펄스 전자석 이용의 장점을 쉽게 알 수 있다.

또한, 타겟 구리 금속관에 인가되는 최대 전력 밀도는 120 W/cm²로, 통상적으로 이용되는 마그네트론 스퍼터링 방식(10 W/cm² 이하)에 비하여 매우 높은 전력 밀도를 이용하므로, 스퍼터링되는 구리의 이온화율이 매우 높아, 시료 금속관 시료(1) 내부에 코팅되는 증착막의 우수한 막질을 예상할 수 있다.

실시예 2

타겟 구리 금속관에 인가하는 고전압 펄스의 자기장 펄스에 대한 지연 시간 효과를 측정하기 위하여, 고전압 펄스가 소정의 지연 시간을 가지면서 인가되는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 실험을 수행하였다.

즉, 타겟 구리 금속관에 인가하는 고전압 펄스의 지연 시간을, 자기장 펄스 발생 이후, 0 ~ 1000 usec 까지 지연시켜 가며, 스퍼터링 펄스 전원 장치의 평균 전류를 측정하였다. 도 6 에서 알 수 있듯이, 펄스 지연 시간이 너무 적을 경우, 펄스 자기장의 크기가 최대에 도달하기 전에 고전압 펄스가 인가되므로, 플라즈마 전류의 크기가 낮음을 알 수 있다. 또한, 펄스 지연 시간이 너무 클 경우에도, 펄스 자기장의 크기가 감소하여 플라즈마 전류의 크기가 낮게 측정됨을 알 수 있다. 따라서, 마그네트론 스퍼터링의 효율을 최대화하기 위한 펄스 지연 시간은, 150 usec ~ 400 use가 가장 바람직함을 알 수 있다.

실시예 3

본 실시예에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따라 펄스 플라즈마 발생에 중요한 영향을 미치는 펄스 자기장의 크기를 더욱 증가시키고자, 금속 냉각관(3)의 내부에 영구자석 어레이를 삽입하는 실험을 수행하였다.

본 실시예에 이용된 영구자석은, 외경 6.35 mm, 내경 3.2 mm, 높이 3.2 mm의 Nd-Fe-B (N45 재료)를 이용하였으며, 영구자석과 영구자석 사이에는 4 mm의 스텐레스 스페이서를 설치하여 누설 자기장이 발생되도록 하였다. 도 7 은 상기의 영구자석 어레이를 이용할 경우와 없는 경우에서, 펄스 전자석(4)에 인가하는 전압을 변화시켜 가며, 스퍼터링 펄스 전원 장치의 평균 전류를 측정하여 나타낸 도면이다.

도 7 에서 알 수 있듯이, 영구자석이 없을 경우, 100 V 이하의 펄스 전자석 인가 전압에서는 마그네트론 방전이 발생하지 않지만, 영구자석 어레이를 삽입할 경우, 90 V 까지 펄스 전자석 인가 전압을 낮출 수 있음을 알 수 있다. 또한, 영구자석 어레이를 이용하게 되면, 스퍼터링 펄스 전원 장치의 평균 전류가 30 % 증가하므로, 증착 속도 또한 비례적으로 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.

실시예 4

본 실시예에서는, 상기 실시예 1의 방법으로 금속관의 내벽 코팅을 1 시간 수행 후, 길이 1 m의 시료 금속관 내부에 코팅된 구리 박막의 두께를 측정하여, 증착 속도를 측정한 실험이다.

도 8a 에서 보듯이, 시료 금속관 내벽의 구리 박막 증착 속도는 40 nm/분에 달함을 알 수 있으며, 증착 속도의 균일도는 ~ ㅁ 5% 이내로, 길이 1 m의 시료 금속관 전체에 걸쳐 매우 균일한 박막을 증착할 수 있음을 보여주고 있다. 또한, 시료 금속관 내부에 코팅된 구리 박막의 불순물 등의 조성을 알아보고자 시료 금속관 내부에 실리콘 웨이퍼 샘플을 삽입/코팅하여 Auger 표면 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 8b 에 나타내었다. 도 8b 에서 보듯이, 시료 금속관 내부에 코팅된 구리 박막은, 펄스 전자석의 왕복 운동 방법을 이용함에도 불구하고, 산소나 탄소 등의 불순물이 거의 포함되지 않은 순수한 구리 박막이 증착되었음을 알 수 있으며, 따라서, 본 발명에 의한 방법은 금속관 내벽 코팅을 위하여 매우 효과적인 방법임을 알 수 있다.

실시예 5

본 실시예에서는, 상기 실시예 1의 방법으로 금속관 내벽 코팅 실험을 1 시간 수행 후, 길이 1 m의 시료 금속관을 길이 방향으로 절개하여, 시료 금속관 내부의 구리 박막 코팅 상태를 직접 확인하였다. 도 9의 사진에서 알 수 있듯이, 시료 금속관의 내부에 구리 박막이 균일하게 코팅되어 있음을 볼 수 있으며, 이에 본 발명에 의한 방법을 이용하게 되면 금속관 내벽의 코팅을 효과적으로 수행할 수 있음을 알 수 있다.

1. 금속관 시료 2. 스퍼터링 타겟용 금속관
3. 금속 냉각관 4. 펄스 전자석
5. 펄스 자기장 6. 펄스 플라즈마
7. 진공 커넥터 8. 진공 절연 커넥터
11. 진공 펌프 12. 진공 게이지
13. 가스인입장치 14. 사용가스
15. 전자석 펄스 전원장치 16. 스퍼터링 펄스 전원장치
17. 펄스 지연신호 발생장치 18. 전자석 이송장치
19. 금속관 접지 20. 장착대
30: 영구자석 에셈블리 32: 영구자석
34: 스페이서

Claims

금속관 시료의 양쪽 개구부가 장착되고, 금속관 시료 내부의 진공 배기 및 사용 가스 인입에 의한 압력 조절이 가능하도록 금속관 시료 내부를 외기로부터 차단할 수 있는 장착대;
금속관 시료 내부에 금속관 시료와 동축으로 설치되는 스퍼터링 타겟용 금속관;
금속관 시료의 외경부에 금속관 시료와 동축으로 설치되어 금속관 시료의 축 방향으로 펄스 자기장이 인가되도록 하는 펄스 전자석;
상기 펄스 전자석에 펄스 전원을 인가하는 전자석 펄스 전원 장치;
상기 스퍼터링 타겟용 금속관에 음(-)의 고전압 펄스를 상기 펄스 전자석에서 발생하는 펄스 전원과 동기하여 인가하는 스퍼터링 펄스 전원 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 펄스 전자석을 상기 금속관의 축 방향으로 왕복 이송시킬 수 있는 펄스 전자석 이송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가되는 음(-)의 고전압 펄스는 상기 펄스 전자석에 인가되는 펄스 전원이 인가된 후 설정된 지연 시간 후에 인가되도록, 상기 전자석 펄스 전원 장치 및 상기 스터퍼링 펄스 전원 장치에 구동용 신호 펄스를 제공하는 펄스 지연 신호 발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟용 금속관의 냉각을 위해, 상기 스퍼터링 타겟용 금속관의 내경부에 냉각수가 도입 및 배출되는 금속 냉각관을 설치한 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 장치.
제4항에 있어서,
상기 금속 냉각관의 내부에 영구자석을 포함하는 영구자석 어셈블리가 축 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 장치.
(a) 금속관 시료의 양쪽 개구부를 금속관 시료 내부의 진공 배기 및 공정 가스 인입에 의한 압력이 조절이 가능하도록 하는 장착대에 장착하는 단계;
(b) 상기 금속관 시료의 내부에 동축으로 스퍼터링 타겟 금속관을 설치하는 단계;
(c) 상기 금속관 시료의 외경부에 상기 금속관 시료와 동축으로 펄스 전자석을 설치하는 단계;
(d) 상기 금속관 시료 내부를 진공 배기하는 단계;
(e) 상기 금속관 시료 내부에 공정 가스를 인입하여 공정 가스 압력을 세팅하는 단계;
(f) 상기 펄스 전자석에 펄스 전원을 인가하여, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 상기 펄스 자기장을 형성시키는 단계; 및
(g) 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 상기 펄스 전자석에 인가되는 펄스 전원에 동기하여 음의 고전압 펄스를 인가하여 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제6항에 있어서,
상기 스퍼터링 타겟 금속관의 내경부에는 냉각수가 도입 및 배출되는 금속 냉각관을 구비하는 것을 특징으로 금속관의 내벽 코팅 방법.
제6항에 있어서,
펄스 전자석에 의해 형성된 펄스 자기장과 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가되는 음의 고전압 펄스에 의해 코팅 공정이 시작되면, 상기 펄스 전자석을 상기 금속관 시료의 축 방향으로 왕복 이송시키면서 금속관 시료의 내벽 코팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제6항에 있어서,
상기 금속관 시료 내부에 세팅되는 공정 가스 압력은, 1 mTorr ∼ 1 Torr 인 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제6항에 있어서, 상기 펄스 전자석 및 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가되는 펄스 전원의 펄스 주파수는 10 Hz ~ 1,000 Hz 인 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제6항에 있어서, 상기 펄스 전자석에 형성되는 펄스 자기장의 세기는 0.1 kG ~ 10 kG의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제6항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가하는, 음(-)의 펄스 고전압은, 500 V ~ 2,000 V의 펄스 전압인 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제 6 항 또는 제12항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가하는, 음(-)의 펄스 고전압의 펄스폭은, 10 ~ 1,000 usec 인 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제6항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟 금속관에 인가되는 음(-)의 고전압 펄스는, 펄스 전자석에 펄스 전원인 인가된 후 설정된 지연 시간 후에 인가되는 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제14항에 있어서, 상기 지연 시간은 50 usec ∼ 500 usec 인 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.
제7항에 있어서,
상기 금속 냉각관의 내부에는 펄스 자기장의 세기를 증가시키기 위한 영구 자석이 배치된 것을 특징으로 하는 금속관의 내벽 코팅 방법.