JP2001516655A - Tool with protective layer system - Google Patents

Tool with protective layer system

Info

Publication number
JP2001516655A
JP2001516655A JP2000511928A JP2000511928A JP2001516655A JP 2001516655 A JP2001516655 A JP 2001516655A JP 2000511928 A JP2000511928 A JP 2000511928A JP 2000511928 A JP2000511928 A JP 2000511928A JP 2001516655 A JP2001516655 A JP 2001516655A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
layer
workpiece
value
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000511928A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ブレーンドル,ハンス
順彦 島
Original Assignee
ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト filed Critical ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト
Priority claimed from PCT/IB1997/001090 external-priority patent/WO1999014392A1/en
Publication of JP2001516655A publication Critical patent/JP2001516655A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/568Transferring the substrates through a series of coating stations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/548Controlling the composition

Abstract

There is proposed a tool with a tool body and a wear resistant layer system, which layer system comprises at least one layer of MeX. Me comprises titanium and aluminium and X is a nitrogen or carbon. Thereby, in the MeX layer the quotient QI as defined by the ratio of the diffraction intensity I(200) to I(111) assigned respectively to the (200) and (111) plains in the X ray diffraction of the material using the THETA - THETA 2 method is selected to be. QI has a value QI <= 2. A tool is a solid carbide end mill or a solid carbide ball nose mill or a cemented carbide gear cutting tool. Further, the I(111) is at least twenty times larger than the intensity average noise value, both measured with a well-defined equipment and setting thereof.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本明細書は、添付資料Aを有する。[0001] This specification has Attachment A.

【0002】 本発明は、工具本体および保護層システムを有する工具に関し、該層システム
は、少なくとも1層のMeX層を含み、 −Meはチタンおよびアルミニウムを含み、 −Xは窒素および炭素のうち少なくとも一方である。定義 ・用語QIは、(−2(法を使用する材料のX線回折において(200)面および (111)面にそれぞれ割当てられる、回折強度I(200)対I(111)の
比として規定される。したがって、有効値QI=I(200)/I(111)が 存在する。この強度値は、以下の機器を使用して以下の設定により測定された: シーメンス回折器D500 パワー: 動作電圧: 30kV 動作電流: 25mA 開口絞り: 絞り位置 I: 1° 絞り位置 II: 0.1° 検出器絞り: ソーラスリット 時定数: 4s 2θ角速度: 0.05°/分 放射: Cu−Kα(0.15406nm) 「MSに従って測定された」という表現は、これらの機器および設定を使用し
て測定がなされたことを意味する。本願を通じたQIおよびIのすべての量的な 結果は、MSによって測定されたものである。 ・「工具本体」とは、コーティングされていない工具である。 ・「硬質材料」とは、動作中に機械的および熱的に高い負荷がかけられる工具に
対して、耐摩耗性を付与するためにコーティングされる材料である。該材料の好
ましい例として、MeX材料が以下に言及される。
The present invention relates to a tool having a tool body and a protective layer system, the layer system comprising at least one layer of MeX,-Me comprising titanium and aluminum,-X comprising at least one of nitrogen and carbon. On the other hand. Definition and terms Q I is (- defined as the ratio of 2 (in X-ray diffraction of a material using the method (200) plane and (111) plane each assigned, the diffraction intensity I (200) vs. I (111) Therefore, there is a valid value Q I = I (200) / I (111), whose intensity value was measured using the following equipment with the following settings: Siemens diffractor D500 power: operation Voltage: 30 kV Operating current: 25 mA Aperture stop: Aperture position I: 1 ° Aperture position II: 0.1 ° Detector aperture: Solar slit Time constant: 4s 2θ Angular velocity: 0.05 ° / min Emission: Cu-Kα (0 .15406 nm) The expression “measured according to MS” means that measurements were made using these instruments and settings.All quantitative results of Q I and I throughout this application were , MS, measured by: "Tool body" is an uncoated tool "Hard material" is a tool that is subjected to high mechanical and thermal loads during operation On the other hand, MeX material is mentioned below as a preferred example of a material that is coated to provide abrasion resistance.

【0003】 工具保護の分野においては、MeXで規定されるような、硬質材料の層を少な
くとも1層含む、耐摩耗性層システムを提供することがよく知られている。
[0003] In the field of tool protection, it is well known to provide wear-resistant layer systems comprising at least one layer of hard material, as defined by MeX.

【0004】 本発明は、該工具の寿命を大いに改善するという目的を有する。この目的は、
上記少なくとも1つの層のために、その有効値が QI≦2 であるQI値を選択することによって達成される。該工具は、硬質炭化物エンド ミルまたは硬質炭化物ボールノーズミルまたは超硬合金歯切工具とする。さらに
、I(111)の値は、MSに従って測定されたノイズ強度平均レベルより少な
くとも20倍高い。
[0004] The invention has the object of greatly improving the life of the tool. The purpose is
For the at least one layer, the effective value is achieved by selecting the Q I value is a Q I ≦ 2. The tool may be a hard carbide end mill or a hard carbide ball nose mill or a cemented carbide cutting tool. Furthermore, the value of I (111) is at least 20 times higher than the average noise intensity level measured according to MS.

【0005】 本発明に従えば、このように特定されたQI値によって、耐摩耗性が驚くほど 改善され、かつしたがって、工具が特定された種類の物である場合、その工具の
寿命も飛躍的に増す。
According to The present invention, by thus specified Q I value, the wear resistance is surprisingly improved, and therefore, if it is of a type tool is identified, even the life of the tool leap Increase.

【0006】 現在まで、MeX硬質材料の耐摩耗性層システムは、工具本体の材料と、工具
に動作中にかけられる機械的および熱的負荷との間の相互作用に関係なく利用さ
れてきた。本発明においては、特定のQI値を特定の種類の工具と選択的に組合 せたときに耐摩耗性が驚くほど改善される、という事実に基づいて、MSに従っ
た測定において、平均ノイズ強度レベルより少なくとも20倍高い、I(111
)の値を達成する。
Until now, wear resistant layer systems of MeX hard material have been utilized irrespective of the interaction between the material of the tool body and the mechanical and thermal loads applied to the tool during operation. In the present invention, based on the fact that the wear resistance is surprisingly improved when a particular QI value is selectively combined with a particular type of tool, the average noise in the measurement according to MS is reduced. I (111) at least 20 times higher than the intensity level
) Value.

【0007】 本発明によって達成される改善は、QIが1以下に選択されればさらに増し、 また、QIを0.5以下に、またさらには0.2以下に選択することによって、 より一層の改善がなされる。改善の度合いが最大となるのは、QIを0.1以下 とした場合である。ただし、ゼロに近づく回折強度I(200)に従った特有の
結晶配向が層材料に与えられる場合には、QIはゼロに向かって低減すると考え られる。したがって、QIに下限はなく、それはただ実行可能性によってのみ設 定されるものである。
The improvement achieved by the present invention is further enhanced when Q I is selected to be less than or equal to one, and by choosing Q I to be less than or equal to 0.5 and even less than or equal to 0.2. Further improvements are made. The degree of improvement is maximum is a case where the Q I is 0.1 or less. However, if the specific crystal orientation in accordance with the diffraction intensity I (200) approaches zero is applied to the layer material, Q I is believed to reduce towards zero. Therefore, lower limit Q I rather, it is intended that only the set only by feasibility.

【0008】 当業者には知られているように、層の硬度とその応力との間には相互関係があ
る。応力が高くなるほど、硬度が増す。にもかかわらず、応力が増すにつれて、
工具本体への密着性は減少する傾向にある。
As known to those skilled in the art, there is a correlation between the hardness of a layer and its stress. The higher the stress, the higher the hardness. Nevertheless, as the stress increases,
Adhesion to the tool body tends to decrease.

【0009】 本発明に従った工具については、硬度の高さの方が、得られ得る最高の密着性
よりも、より重要である。したがって、MeX層における応力は、下に述べる応
力範囲の上方側で有利に選択される。これらの考慮事項によって、実際に利用で
きるQIの値は制限される。
For the tool according to the invention, the higher hardness is more important than the highest possible adhesion. Therefore, the stress in the MeX layer is advantageously selected above the stress range described below. These considerations limit the value of Q I that is actually available.

【0010】 本発明の工具の好ましい実施例においては、工具のMeX材料は、チタンアル
ミニウム窒化物、チタンアルミニウム炭窒化物、または、チタンアルミニウムボ
ロン窒化物であって、最初に述べた2つの材料が、今日においては、チタンアル
ミニウムボロン窒化物よりも好ましい。
In a preferred embodiment of the tool of the invention, the MeX material of the tool is titanium aluminum nitride, titanium aluminum carbonitride or titanium aluminum boron nitride, wherein the first two materials are Today, it is preferred over titanium aluminum boron nitride.

【0011】 本発明の工具のさらに別の実現例においては、層材料MeXのMeは、ボロン
、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、シリコン、タングステン、クロム
、のうち少なくとも1つの元素を付加的に含んでもよく、したがって、この群の
中から、イットリウムおよび/またはシリコンおよび/またはボロンを使用する
のが好ましい。チタンおよびアルミニウムに付加されるこのような元素は、Me
を100原子%として、好ましくは、有効値が 0.05原子%≦i≦60原子% である含有量iで、層材料に導入される。
In yet another implementation of the tool of the invention, the Me of the layer material MeX may additionally comprise at least one element of boron, zirconium, hafnium, yttrium, silicon, tungsten, chromium. It is therefore preferred to use yttrium and / or silicon and / or boron from this group. Such elements added to titanium and aluminum are Me
Is set to 100 atomic%, and is preferably introduced into the layer material at a content i where the effective value is 0.05 atomic% ≦ i ≦ 60 atomic%.

【0012】 該少なくとも1つのMeX層の種々の実施例すべてにおいて、有効値が 0.05μm≦d≦5μm である厚さdを有する窒化チタンの付加的な層を、MeX層と工具本体との間に
挿入することによって、さらなる改善が達成される。
[0012] In all the various embodiments of the at least one MeX layer, an additional layer of titanium nitride having a thickness d with an effective value of 0.05 μm ≦ d ≦ 5 μm is provided between the MeX layer and the tool body. Further improvements are achieved by interposition.

【0013】 できる限り低コストで、かつしたがって非常に経済的に製造が可能である新規
な工具を提供するという、本発明の包括的な目的に鑑みて、該工具が、MeX材
料の層を1層のみ有し、かつ、MeX層と工具本体との間に配される付加的な層
を有することが、さらに提案される。
In view of the comprehensive object of the present invention to provide a new tool which is as low-cost as possible and therefore very economical to manufacture, the tool comprises one layer of MeX material. It is further proposed to have only layers and to have additional layers arranged between the MeX layer and the tool body.

【0014】 また、MeXにおける応力σは、好ましくは 2GPa≦σ≦8GPa の範囲内で選択され、最も好ましくは 4GPa≦σ≦6GPa の範囲内で選択される。The stress σ in MeX is preferably selected within a range of 2 GPa ≦ σ ≦ 8 GPa, and most preferably selected within a range of 4 GPa ≦ σ ≦ 6 GPa.

【0015】 MeX層のMe成分におけるチタンの含有量xは、好ましくは 70原子%≧x≧40原子% の範囲内で選択され、さらに好ましい実施例においては 65原子%≧x≧55原子% の範囲内で選択される。The content x of titanium in the Me component of the MeX layer is preferably selected within a range of 70 atomic% ≧ x ≧ 40 atomic%, and in a further preferred embodiment, 65 atomic% ≧ x ≧ 55 atomic% Selected within the range.

【0016】 一方、MeX材料のMe成分におけるアルミニウムの含有量yは、好ましくは 30原子%≦y≦60原子% の範囲内で選択され、さらに好ましい実施例においては 35原子%≦y≦45原子% の範囲内で選択される。On the other hand, the aluminum content y in the Me component of the MeX material is preferably selected within the range of 30 at% ≦ y ≦ 60 at%, and in a more preferred embodiment, 35 at% ≦ y ≦ 45 at%. It is selected within the range of%.

【0017】 また別の好ましい実施例においては、チタンおよびアルミニウムに関するこれ
ら両方の範囲が達成される。
In another preferred embodiment, both ranges for titanium and aluminum are achieved.

【0018】 層、特にMeX層の蒸着(deposition)は、知られているいかなる真空蒸着(
deposition)技術によっても行なわれ得るが、特に、反応性陰極アーク蒸着(ev
aporation)または反応性スパッタリング等の、反応性PVDコーティング技術 によって行なわれ得る。コーティングの成長に影響を及ぼすプロセスパラメータ
を適切に制御することによって、本発明で利用されるQIの範囲が達成される。
The deposition of the layer, in particular the MeX layer, can be carried out by any known vacuum deposition (
deposition techniques, but in particular, reactive cathodic arc deposition (ev
It can be done by reactive PVD coating techniques, such as aporation or reactive sputtering. By appropriately controlling the influence process parameters for the coating of growth, the range of Q I utilized in the present invention are achieved.

【0019】 工具本体に対する層の優れた再生可能な密着性を達成するために、準備段階に
おいてプラズマエッチング技術を使用した。これは、添付資料Aに記載するよう
に、アルゴンプラズマに基づいて行なわれた。なお、添付資料Aは、このような
エッチングおよびその後のコーティングに関して、参考のために本明細書に統合
するものである。該文献は、本願と同じ発明者(2名)および出願人による、米
国特許出願番号08/710 095号に準ずる。例1 添付資料Aに記載した、磁気的に制御されるアーク源を用いるアークイオンプ
レーティング装置を、表1に示すように動作させて使用して、直径10mm、z
=6の硬質炭化物エンドミル上に、やはり表1に示すように、MeX層を蒸着(
deposit)させた。蒸着されたMeX層の厚さは常に3μmであった。ここで、 サンプル番号1から5においては、本発明に従って示されるQI値が達成され、 これに対し、比較のために、サンプル番号6から10においては、この条件は満
たされなかった。I(111)値は、MSに従った測定において、常に、ノイズ の平均値の20倍よりもはるかに大きかった。コーティングされたエンドミルは
、下に示す条件下でフライス削りするのに使用されて、平均幅0.20mmの逃
げ面磨耗が得られるまでに達成可能な、フライス削り距離が求められた。この工
具の寿命に従って結果として得られたフライス削り距離を、やはり表1に示す。
テスト切削条件: −工具: 硬質炭化物エンドミル 直径10mm、z=6 −切削対象となる材料 AISI D2 (DIN 1.2379) −切削パラメータ: vc=20m/分 ft=0.031mm ap=15mm ae=1mm 下向きフライス削り(climb milling)、乾式 本発明に従ってコーティングされたエンドミルが、比較条件に従ってコーティ
ングされたエンドミルよりも、層間剥離および磨耗に対してはるかによく保護さ
れることが、表1から明らかに理解される。
In order to achieve excellent reproducible adhesion of the layer to the tool body, a plasma etching technique was used in the preparation phase. This was performed based on an argon plasma as described in Appendix A. Attachment A is incorporated herein by reference for such etching and subsequent coating. This document is based on US Patent Application No. 08/710095 by the same inventor (two persons) and applicant as the present application. Example 1 An arc ion plating apparatus using a magnetically controlled arc source as described in Appendix A was used, operated as shown in Table 1, to obtain a 10 mm diameter, z
= 6, a MeX layer was deposited on the hard carbide end mill, also as shown in Table 1.
deposit). The thickness of the deposited MeX layer was always 3 μm. Here, in sample numbers 1 to 5, the QI values indicated according to the invention were achieved, whereas for comparison, in sample numbers 6 to 10, this condition was not fulfilled. The I (111) value was always much greater than 20 times the average value of the noise in measurements according to MS. The coated end mill was used to mill under the conditions indicated below to determine the milling distance achievable before flank wear with an average width of 0.20 mm was obtained. The resulting milling distance according to the tool life is also shown in Table 1.
Test cutting conditions: - Tool: Hard carbide end mill diameter 10 mm, z = 6 - material AISI D2 (DIN 1.2379) as a cutting target - Cutting parameters: v c = 20 m / min f t = 0.031mm a p = 15mm a e = 1 mm Downward milling, dry process End mills coated according to the invention are much better protected against delamination and abrasion than end mills coated according to comparative conditions. It is clearly understood from.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】例2 例1に従ったコーティングに使用された装置をやはり使用して、表2のサンプ
ル番号11から20までをコーティングした。コーティングされる工具およびテ
スト条件は、例1と同様とした。層の厚さは表2に示す。
Example 2 Samples 11 to 20 in Table 2 were coated, again using the equipment used for coating according to Example 1. The tools to be coated and the test conditions were the same as in Example 1. Table 2 shows the thickness of the layers.

【0022】 例1に従ったコーティングに加えて、MeX層と工具本体との間に、窒化チタ
ンの中間層が、また、最も外に、表2に示したそれぞれの材料の層が付与された
ことがわかるであろう。MSに従って測定される、I(111)および平均ノイ
ズレベルに関する条件はほぼ満たされた。
In addition to the coating according to Example 1, an intermediate layer of titanium nitride was applied between the MeX layer and the tool body, and the outermost layers of the respective materials shown in Table 2 You will see that. The conditions for I (111) and average noise level, measured according to MS, were almost satisfied.

【0023】 MeX層と工具本体との間に中間層を設けることによって、すでに、さらなる
改善がなされたことがわかるであろう。チタン炭窒化物、チタンアルミニウム酸
窒化物のうち一方の最外層を、また特に、酸化アルミニウムの最外層を設けるこ
とによって、さらに付加的な改善が達成された。また、比較サンプル番号16か
ら20に対して本発明で示されるQI値を達成することによって、大いに改善が なされることもまた、わかるであろう。
It will be seen that a further improvement has already been made by providing an intermediate layer between the MeX layer and the tool body. Additional improvements have been achieved by providing an outermost layer of one of titanium carbonitride and titanium aluminum oxynitride, and in particular, an outermost layer of aluminum oxide. It will also be seen that significant improvement is achieved by achieving the QI values shown in the present invention for comparative sample numbers 16 to 20.

【0024】 0.3μm厚さの酸化アルミニウムの最外層は、プラズマCVDで形成された
The outermost layer of 0.3 μm thick aluminum oxide was formed by plasma CVD.

【0025】 上述のように、コーティングされたエンドミルは、例1と同じ切削条件下でテ
ストされ、QIはMSに従って測定された。
As described above, the coated end mill was tested under the same cutting conditions as in Example 1, and Q I was measured according to MS.

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】例3 やはり、硬質炭化物エンドミルを、例1の装置を使用して、表3に示すMeX
層でコーティングした。本発明において示されたQI条件がやはり満たされ、ま たさらに、平均ノイズレベルに対するI(111)の条件が満たされた。これら
はMSに従って測定された。ここで、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム
、シリコンおよびクロムのうち1つが、Me内に上述の量で導入された。
EXAMPLE 3 Again, a hard carbide end mill was prepared using the equipment of Example 1 with the MeX shown in Table 3.
Coated with layers. The Q I condition presented in the present invention was still satisfied, and furthermore, the condition of I (111) for the average noise level was satisfied. These were measured according to MS. Here, one of zirconium, hafnium, yttrium, silicon and chromium was introduced into Me in the amounts described above.

【0028】 コーティングされたエンドミルは、750℃のエアオーブン内に、30分間保
持された。その後、酸化層の最終厚さが測定された。これらの結果もまた、表3
に示す。比較のために、MeX材料の異なるMe成分で本発明に従ってコーティ
ングされたエンドミルが同様にテストされた。サンプル21から30に従ったい
かなる元素をMeに付加しても、結果として得られる酸化膜の厚さが大いに減じ
られることが判る。酸化に対して最良の結果は、シリコンまたはイットリウムを
付加することによって得られた。
The coated end mill was kept in an air oven at 750 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the final thickness of the oxide layer was measured. These results are also shown in Table 3.
Shown in For comparison, end mills coated according to the invention with different Me components of the MeX material were also tested. It can be seen that adding any element according to Samples 21 to 30 to Me greatly reduces the thickness of the resulting oxide film. The best results for the oxidation were obtained by adding silicon or yttrium.

【0029】 当業者には知られていることだが、MeX材料の耐摩耗性層に関しては、有効
値があることを指摘しておかなければならない。すなわち、酸化抵抗が増し、か
つしたがって結果として得られる酸化膜が薄くなればなるほど、切削性能は向上
する。
As is known to those skilled in the art, it should be pointed out that there is an effective value for the wear resistant layer of MeX material. That is, the higher the oxidation resistance, and thus the thinner the resulting oxide film, the better the cutting performance.

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】例4: 例1に従った装置およびコーティング方法をやはり使用した。6歯の、直径1
0mmの硬質炭化物エンドミルを、3.0μmのMeX層でコーティングした。
MeX層と工具本体との間に、厚さ0.08μmの窒化チタンの中間層を設けた
。エンドミルのためのテスト条件は以下の通りとした: 工具: 硬質炭化物エンドミル、直径10mm z=6 材料: AISI D2(DIN 1.2379) 60 HRC 切削パラメータ: vc=20m/分 ft=0.031mm ap=15mm ae=1mm 下向きフライス削り、乾式。
Example 4 The equipment and coating method according to Example 1 were also used. 6 teeth, 1 diameter
A 0 mm hard carbide end mill was coated with a 3.0 μm layer of MeX.
An intermediate layer of titanium nitride having a thickness of 0.08 μm was provided between the MeX layer and the tool body. Test conditions for the end mills were as follows: Tool: Solid carbide end mill, diameter 10 mm z = 6 material: AISI D2 (DIN 1.2379) 60 HRC Cutting parameters: v c = 20 m / min f t = 0. 031mm a p = 15mm a e = 1mm downward milling, dry.

【0032】 硬質炭化物エンドミルは、0.20mmの平均幅の逃げ面摩耗が得られるまで
使用された。結果を表4に示す。やはり、MSで測定される、I(111)対ノ
イズの条件が、サンプル番号35については明らかに満たされ、サンプル番号3
4については、I(200)対ノイズの条件が満たされた。
The hard carbide end mill was used until a flank wear of 0.20 mm average width was obtained. Table 4 shows the results. Again, the I (111) -to-noise condition, as measured by MS, is clearly satisfied for sample number 35 and sample number 3
For 4, the I (200) to noise condition was satisfied.

【0033】[0033]

【表4】 [Table 4]

【0034】例5: 例1に従った装置およびコーティング方法を使用した。 Example 5 The equipment and coating method according to Example 1 were used.

【0035】 硬質炭化物ボールノーズミルを3.1μmのMeXでコーティングし、厚さ0
.07μmのTiN中間層を設けた。コーティングされた工具は、焼入れ硬化鋳
型鋼をフライス削りすることでテストした。 テスト条件: 工具: 硬質炭化物ボールノーズミル J97(ジャブロ、Jabro) R4(φ8x65mm) 材料: 鋳型鋼 H11(DIN 1.2343)、HRC 49.5 切削パラメータ: vc=220m/分 ap=0.5mm 冷却液なし 工具の寿命は、分単位で評価した。
A hard carbide ball nose mill was coated with 3.1 μm of MeX and had a thickness of 0 μm.
. A 07 μm TiN intermediate layer was provided. The coated tools were tested by milling a quench hardened mold steel. Test Conditions: Tool: Solid carbide ball nose mill J97 (Njabulo, Jabro) R4 (φ8x65mm) Materials: mold steel H11 (DIN 1.2343), HRC 49.5 Cutting parameters: v c = 220 m / min a p = 0. 5 mm No coolant The tool life was evaluated in minutes.

【0036】[0036]

【表5】 [Table 5]

【0037】 図1に、上に説明した例を実現するため使用された反応性PVD蒸着(deposi
tion)方法としての反応性陰極アーク蒸着(evaporation)のために適用された 、窒素分圧対工具本体のバイアス電圧の線形スケーリング(linear scaling)さ
れた図を示す。
FIG. 1 illustrates the reactive PVD deposition (deposi) used to implement the example described above.
Figure 3 shows a linear scaled plot of nitrogen partial pressure versus tool body bias voltage applied for reactive cathodic arc evaporation as a method.

【0038】 陰極アーク蒸着(evaporation)プロセスのすべてのプロセスパラメータ、す なわち、 アーク電流、 プロセス温度、 蒸着(deposition)速度、 蒸着(evaporation)される材料、 アーク源に隣接する磁場の強さおよび構成、 プロセス室および処理されるワークピース工具のジオメトリおよび寸法、 は一定に維持された。これ以外のプロセスパラメータ、すなわち、反応性ガスの
分圧、または全圧、およびワークピースとしてコーティングされるべき工具本体
の、室の壁の接地電位について、予め定められた基準電位に関してのバイアス電
圧は変えられた。
All the process parameters of the cathodic arc evaporation process, ie, arc current, process temperature, deposition rate, material to be evaporated, strength of the magnetic field adjacent to the arc source and The configuration, the geometry and dimensions of the process chamber and the workpiece tool being processed were kept constant. The other process parameters, i.e. the partial pressure or total pressure of the reactive gas, and the ground potential of the wall of the chamber of the tool body to be coated as a workpiece, the bias voltage with respect to a predetermined reference potential, Changed.

【0039】 こうして、チタンアルミニウム窒化物が蒸着(deposition)された。反応性ガ
スの分圧および工具本体のバイアス電圧に関しては、異なった、有効に作用する
点が確定され、蒸着(deposition)された硬質材料層におけるQI値がMSに従 って測定され、得られた。
Thus, titanium aluminum nitride was deposited. For the partial pressure and bias voltage of the tool body of the reactive gas, different, effectively that acts is determined, Q I value is measured I follow the MS in the vapor deposition (Deposition) has been hard material layer, obtained Was done.

【0040】 図1の図からは、図の座標の原点に少なくとも隣接する部分から線形に第1の
近似において延びる領域Pがあり、結果として得られる層が、I(200)およ
びI(111)の極めて低いXRD強度値となることがわかる。Pの境界を厳密
に決定するためには、多数の測定を行なわなければならないことは明らかである
。ここでは、MSに従って測定した場合、平均ノイズレベルの20倍もの大きさ
となる強度値I(200)およびI(111)は存在しない。
From the diagram of FIG. 1, there is a region P that extends in a first approximation linearly from at least a portion adjacent to the origin of the coordinates of the diagram, and the resulting layers are I (200) and I (111) It can be seen that the XRD intensity value is extremely low. Obviously, a large number of measurements must be taken to determine the exact bounds of P. Here, there are no intensity values I (200) and I (111) that are as large as 20 times the average noise level when measured according to MS.

【0041】 図1に示すようにこの領域Pの一方側では、QIは1よりも大きく、Pに関し て他方の領域においては、QIは1よりも小さい。これらのいずれの領域におい ても、MSに従って測定した場合、値I(200)、I(111)の少なくとも
1つが平均ノイズレベルの20倍よりも大きい。
As shown in FIG. 1, on one side of this region P, Q I is larger than 1, and in the other region with respect to P, Q I is smaller than 1. In any of these regions, at least one of the values I (200) and I (111) is greater than 20 times the average noise level when measured according to MS.

【0042】 図1の矢印で示すように、反応性ガスの分圧の低下、または前記分圧と実質的
に等しいのであれば全圧の低下および/またはコーティングされる工具本体のバ
イアス電圧の増加によって、QIが減少する。このように、工具本体と、少なく とも1つの硬質材料層を含む耐摩耗性層システムとを含む工具を製造するための
この発明の方法は、真空室内で少なくとも1つの硬質材料層を反応性PVD蒸着
(deposition)するステップと、それによって、反応性ガスの分圧および工具本
体のバイアス電圧という2つのプロセスパラメータのいずれか一方または両方に
加えてPVD蒸着(deposition)プロセスステップ用のプロセスパラメータ値を
予め選択するステップとを含む。そして所望のQI値を実現するためにこれらの 2つのパラメータのいずれか一方または両方が調節され、この発明により、バイ
アス電圧が増加されるおよび/または反応性ガスの分圧が減少されて、上に説明
したように2以下であり、好ましくは1以下であり、さらには0.5以下であり
またさらには0.2以下であるQI値を得る。最も好ましくは、QI≦0.1であ
る。Pに関しての「右手」領域におけるこの発明により利用されるQI値に加え 、MSに従って測定した場合、I(111)は強度平均ノイズレベルの20倍よ
りも大きく、多くは20倍よりもはるかに大きい。
As indicated by the arrows in FIG. 1, the partial pressure of the reactive gas is reduced, or, if substantially equal to said partial pressure, the total pressure is reduced and / or the bias voltage of the tool body to be coated is increased. As a result, Q I decreases. Thus, the method of the present invention for manufacturing a tool that includes a tool body and a wear-resistant layer system that includes at least one layer of hard material includes the steps of forming at least one layer of hard material in a vacuum chamber by reactive PVD. The step of depositing and thereby the process parameter values for the PVD deposition process step in addition to one or both of the two process parameters of the reactive gas partial pressure and the tool body bias voltage. Pre-selecting. And either or both of these two parameters in order to achieve a desired Q I value is adjusted, by the present invention, the partial pressure and / or reactive gases bias voltage is increased is reduced, 2 or less as described above, preferably 1 or less, further still also be 0.5 or less to obtain a Q I value of 0.2 or less. Most preferably, Q I ≦ 0.1. In addition to the Q I value to be used by the invention in the "right" region of regard When the P, measured according to MS, I (111) is greater than 20 times the intensity average noise level, often much more than 20 times large.

【0043】 図2に、図1のQI≧1領域内にチタンアルミニウム窒化物硬質材料層を蒸着 (deposition)し、QI値、5.4を得た場合の典型的な強度対角度2θの図を 示す。平均ノイズレベルN*は、I(200)/20よりも著しく低い。測定は MSによって行なう。FIG. 2 shows a typical strength versus angle 2θ when a titanium aluminum nitride hard material layer is deposited in the region of Q I ≧ 1 in FIG. 1 to obtain a Q I value of 5.4. The figure of is shown. The average noise level N * is significantly lower than I (200) / 20. The measurement is performed by MS.

【0044】 図3に、図2と類似するが、チタンアルミニウム窒化物の蒸着(deposition)
がバイアス電圧および窒素分圧によって制御されQI≦1を発明によって得た図 を示す。得られたQI値は0.03である。ここで再び、MSに従って測定した 、I(111)値は、強度平均ノイズレベルの20倍よりも大きい。
FIG. 3 is similar to FIG. 2, but with the deposition of titanium aluminum nitride.
Is controlled by the bias voltage and the nitrogen partial pressure, and Q I ≦ 1 is obtained by the invention. The resulting Q I value is 0.03. Here again, the I (111) value, measured according to MS, is greater than 20 times the intensity average noise level.

【0045】 図1においてはそれぞれの領域内のそれぞれのQI値は、(MSに従って)測 定された各々の有効に作用する点において示されることに注意されたい。Note that in FIG. 1 each Q I value within each region is shown at each effective point measured (according to MS).

【0046】 図4に、図2および図3と類似する、図1の有効に作用する点P1に関しての 図を示す。Pの外側の領域内と比較すると、強度I(200)およびI(111
)が著しく減じられていることがわかるであろう。ノイズ平均レベルN*の20 倍の値に達する値I(200)およびI(111)は存在しない。
FIG. 4 shows a diagram similar to FIGS. 2 and 3 with respect to the effectively acting point P 1 of FIG. When compared to the region outside P, the intensities I (200) and I (111)
) Can be seen to be significantly reduced. There are no values I (200) and I (111) that reach 20 times the noise average level N * .

【0047】 このように、2つのQI制御反応PVDプロセスパラメータ、すなわち反応性 ガスの分圧およびワークピースのバイアス電圧の少なくとも一方を調節するだけ
で、この発明の利用するQI値が制御される。
Thus, by simply adjusting at least one of the two Q I control reactive PVD process parameters, ie, the reactive gas partial pressure and the workpiece bias voltage, the Q I value utilized by the present invention is controlled. You.

【0048】 図1には、∂Q1<0で、QIを減ずるための調節方向が概略的に示され、2つ
の制御プロセスパラメータの逆の調節方向においては、QIが増加されることは 明らかである。
FIG. 1 schematically shows the adjustment direction for reducing Q I when ΔQ 1 <0, where Q I is increased in the opposite adjustment direction of the two control process parameters. Is clear.

【0049】 「添付資料A」 ワークピースコーティングのためのプロセスおよび装置 この発明は、請求項1の概括的な記述によるコーティング構成と、請求項14
の概括的な記述によるワークピースをコーティングするためのプロセスとに関す
る。
Appendix A Process and Apparatus for Workpiece Coating The present invention relates to a coating arrangement according to the general description of claim 1 and claim 14
For coating a workpiece according to the general description of the invention.

【0050】 多くの公知の真空処理プロセスにおいて、ワークピース表面の掃除は真空コー
ティング(被覆)の前に行なわれる。さらに、ワークピースは掃除のステップの
前または後に所望の温度に加熱されることがある。このようなステップは主に、
堆積されるコーティングの十分な結合力を確実にするため必要である。これは特
に、ワークピースおよび特に工具に耐摩耗コーティングが施される応用において
重要である。ドリル、フライス、ブローチおよびフォーミングダイなどの工具で
は、このようなコーティングは非常に高い機械的およびアブレシブ(abrasive)
応力を受ける。このため、有効かつ経済的な使用のために基板との非常に良好な
結合が不可欠である。このような工具を前処理する確かな方法としては、電子衝
撃により加熱し、たとえばスパッタエッチングなどのイオンエッチングによりエ
ッチングすることが挙げられる。プラズマ放電からの電子衝撃による加熱はたと
えばDE33 30 144から公知である。
In many known vacuum processing processes, cleaning of the workpiece surface is performed before vacuum coating. Further, the workpiece may be heated to a desired temperature before or after the cleaning step. These steps are mainly
Necessary to ensure sufficient cohesion of the coating to be deposited. This is especially important in applications where the workpiece and especially the tool are provided with a wear resistant coating. For tools such as drills, mills, broaches and forming dies, such coatings can have very high mechanical and abrasive
Subject to stress. For this reason, a very good connection with the substrate is essential for effective and economical use. As a reliable method for pre-treating such a tool, heating by electron impact and etching by ion etching such as sputter etching can be cited. Heating by electron bombardment from a plasma discharge is known, for example, from DE 33 30 144.

【0051】 プラズマ放電経路はたとえばアルゴンイオンなどの重い希ガスイオンを生じる
のに用いてもよく、この重い希ガスイオンはこのプラズマからワークピースまた
は基板に向けて加速され、ワークピースまたは基板上にスパッタエッチングを施
す。これはDE28 23 876に記載される。
The plasma discharge path may be used to generate heavy noble gas ions, such as argon ions, which are accelerated from the plasma toward the workpiece or substrate and onto the workpiece or substrate. Sputter etching is performed. This is described in DE 28 23 876.

【0052】 スパッタエッチング以外に、別の公知の技術では、さらなる反応性ガスでプラ
ズマ放電を行ない、ワークピースを化学的にエッチングする。しかしながら、反
応性エッチングとスパッタエッチングを組合せるプロセス技術も実行可能である
。これらすべての前処理プロセスの目的は、後に堆積されるコーティングが基板
に良好に付着するような態様でワークピース表面を準備することである。
In addition to sputter etching, another known technique involves performing a plasma discharge with an additional reactive gas to chemically etch the workpiece. However, a process technique combining reactive etching and sputter etching is also feasible. The purpose of all these pretreatment processes is to prepare the workpiece surface in such a way that the subsequently deposited coating adheres well to the substrate.

【0053】 プラズマ発生のため、前述の構成では低電圧アーク放電を用い、低電圧アーク
放電は装置の中心軸において配置されるが、ワークピースは円筒形表面に沿って
このアークのまわりにある距離をおいて配置される。コーティングはその後、熱
蒸着またはスパッタリングによって堆積される。プロセス管理に応じて、コーテ
ィングの間に対応の基板バイアスからさらなるイオン衝撃が発生されるが、この
技術はイオンプレーティングとして公知である。この構成の利点は低電圧アーク
から小さい粒子エネルギを有する大きなイオン流を引出すことができ、これによ
りワークピースに優しい処理が行なわれる。しかしながら、均一かつ再現性のあ
る結果を達成するためには、ワークピースを放電に対して径方向に規定されるゾ
ーンに配置しなければならず、大抵、ワークピースを中心軸およびワークピース
自体の軸について回転させなければならないという不利な点がある。
For the generation of plasma, the above arrangement uses a low voltage arc discharge, which is located at the central axis of the device, but the workpiece is at a distance around this arc along the cylindrical surface. It is arranged at. The coating is then deposited by thermal evaporation or sputtering. Depending on the process control, additional ion bombardment is generated from the corresponding substrate bias during coating, a technique known as ion plating. The advantage of this configuration is that a large ion stream with low particle energy can be extracted from the low voltage arc, thereby providing a workpiece-friendly process. However, in order to achieve uniform and reproducible results, the workpiece must be located in a zone defined radially to the discharge, and often the workpiece is positioned on the center axis and the workpiece itself. The disadvantage is that it has to be rotated about an axis.

【0054】 別の不利な点としては、許容可能な円筒形処理帯域幅が比較的狭いため、処理
可能なワークピースの大きさが制限されるか、または多数の小さいワークピース
に関してバッチサイズが限られるため、公知の構成の原価効率が著しく制限され
ることである。これは、処理室の中央を貫通する低電圧アーク放電自体がある程
度の広さを必要とすることに起因する。良好な再現性のある結果を生じるために
は、ワークピースは放電から適当な距離を有していなければならず、これは中央
処理室の空間の大きな部分を利用できないことを意味する。
Another disadvantage is that the relatively narrow acceptable cylindrical processing bandwidth limits the size of workpieces that can be processed or limits the batch size for many small workpieces. This significantly limits the cost efficiency of known configurations. This is due to the fact that the low-voltage arc discharge that passes through the center of the processing chamber itself requires a certain size. In order to produce a good reproducible result, the workpiece must have a suitable distance from the discharge, which means that a large part of the space in the central processing chamber cannot be used.

【0055】 また、いわゆるダイオード放電を備えたスパッタリング構成も公知である。こ
のようなダイオード放電は1000ボルトまでの、および1000ボルトより高
いこともある高電圧で動作する。ダイオードエッチング装置は要件の厳しい応用
には不適当であることがわかっている。一方、達成可能なエッチングレートが低
く、よって効率も低く、他方ではこうした高電圧は敏感な基板に欠陥を生じるこ
とがある。特に、工具などの3次元処理を必要とするワークピースはこのような
構成では容易に処理することができない。たとえば、工具はいくつかの微細な刃
先を備えるよう設計されており、このような放電はその微細な刃先に集中する傾
向があるため、結果としてこのような微細なエッジおよび先端において過熱およ
び機能エッジの破壊などの制御できない影響が生じ得る。
Further, a sputtering configuration provided with a so-called diode discharge is also known. Such diode discharges operate at high voltages up to 1000 volts and sometimes higher. Diode etchers have been found to be unsuitable for demanding applications. On the one hand, the achievable etch rates are low and thus the efficiency is low, on the other hand such high voltages can cause defects in sensitive substrates. In particular, workpieces that require three-dimensional processing, such as tools, cannot be easily processed with such a configuration. For example, tools are designed with several fine cutting edges, and such discharges tend to concentrate on those fine cutting edges, resulting in overheating and functional edges at such fine edges and tips. Uncontrollable effects, such as destruction, can occur.

【0056】 DE 41 25 365の特許出願において、前述の問題を解決するアプロ
ーチが記載される。そのアプローチではいわゆるアーク蒸着プロセスによりコー
ティングが堆積されることを想定している。そのような蒸着装置によって良好に
結合するコーティングを生成するため、蒸着装置自体のアークを実際のコーティ
ングの前に用いて、特に金属イオンなど、アークにおいて生じるイオンを蒸発タ
ーゲットからワークピースに向けて、典型的には500ボルトより高いが、多く
の場合800ボルトから1000ボルトの範囲内である負の加速電圧により加速
させ、堆積される材料よりも量の多い材料がワークピースからスパッタリングに
より取り除かれるようにする。このエッチングプロセスの後、蒸着装置はコーテ
ィング源として動作する。この記述では、アークコーティング技術に基づく通常
のプロセスではアーク蒸着プロセスにより良好に付着するコーティングを生成す
るためにこのような高電圧が不可欠であると述べている。
In the patent application DE 41 25 365, an approach which solves the above-mentioned problem is described. The approach assumes that the coating is deposited by a so-called arc deposition process. To produce a coating that bonds well with such a deposition apparatus, the arc of the deposition apparatus itself is used prior to the actual coating, and ions that occur in the arc, such as metal ions, are directed from the evaporation target to the workpiece. Accelerate with a negative accelerating voltage, typically higher than 500 volts, but often in the range of 800 to 1000 volts, so that more material is sputtered away from the workpiece than is deposited. To After this etching process, the deposition apparatus operates as a coating source. The description states that such a high voltage is essential in order to produce a coating that adheres better to the arc deposition process in normal processes based on arc coating technology.

【0057】 不均一な質量分布または微細なワークピースジオメトリに対する過熱またはエ
ッチングの問題を防ぐため、その記述ではアークプラズマに加えて、蒸着アーク
に結合される補足のイオン化を生じる高電圧によって補助放電経路を動作させる
ことを提案している。さらなるDC源によりプラズマからイオンが抽出され、ワ
ークピースに向けて加速させられ、これによって所望のエッチング効果を得るよ
うにする。この効果を増すために、別個の電源から動作する別の放電経路を伴う
さらなるアノードについても考慮される。エッチングプロセスの間、アーク蒸着
装置をシャッタを閉じた状態で動作させるため、基板は蒸着装置の直接の影響か
ら遮蔽され、これにより基板上にいわゆる小さい粒が生じるのを防ぐ。
In order to prevent problems of overheating or etching for non-uniform mass distributions or fine workpiece geometries, the description describes in addition to the arc plasma, the auxiliary discharge path due to the high voltage that causes additional ionization coupled to the deposition arc. It is suggested to work. The ions are extracted from the plasma by a further DC source and accelerated towards the workpiece, thereby obtaining the desired etching effect. To increase this effect, additional anodes with alternative discharge paths operating from separate power sources are also considered. During the etching process, the substrate is shielded from the direct influence of the vapor deposition device in order to operate the arc vapor deposition device with the shutter closed, thereby preventing the formation of so-called small grains on the substrate.

【0058】 上記の構成の不利な点は、これも高電圧を必要とし、限られた処理均質性しか
達成できず、異なるプラズマ経路の結合により動作環境の調整能力もまた制限さ
れることである。さらに、この構成は非常に複雑であり、よって製造し動作させ
るのに高い費用がかかるため、製造システムの経済性をひどく損なうことになる
。1000ボルトを超える電圧の利用にはさらに安全上の注意が必要となる。
The disadvantages of the above arrangement are that it also requires high voltages, achieves only a limited processing homogeneity, and the coupling of the different plasma paths also limits the ability to adjust the operating environment. . Furthermore, this arrangement is very complex and therefore expensive to manufacture and operate, which severely impairs the economics of the manufacturing system. Use of voltages above 1000 volts requires additional safety precautions.

【0059】 現在の技術に基づくシステムは、高い処理品質も必要となる場合には高いスル
ープットにさほど適してはいない。1000mmまでの、またそれ以上のコーテ
ィング幅に対応するシステムが製造できるとすれば、これは非常な困難を伴う。
Systems based on current technology are not well suited for high throughput where high processing quality is also required. This is very challenging if systems capable of handling coating widths up to 1000 mm and beyond can be manufactured.

【0060】 この発明の目的は、特に、コーティング構成をもたらし、多数のワークピース
または質量分布が不均一である個別の大きいワークピースに対して良好に付着す
るコーティングを堆積するのに適したプロセスを提案することによって、微細構
造を損なうことなく所望の均質性および必要とされる非常に経済的な処理速度を
実現しつつ、現在の技術の前述の不利な点をなくすことである。
It is an object of the present invention to provide a process which is particularly suitable for providing a coating configuration and depositing a coating which adheres well to a large number of workpieces or individual large workpieces having a non-uniform mass distribution. The proposal is to eliminate the aforementioned disadvantages of the current technology while achieving the desired homogeneity and the required very economical processing speed without compromising the microstructure.

【0061】 これは、請求項1の特徴部分による冒頭で言及したプロセス構成の設計および
請求項14の特徴部分に従って設計されるコーティングプロセスによって達成さ
れる。
This is achieved by the design of the process arrangement mentioned at the outset according to the characterizing part of claim 1 and by the coating process designed according to the characterizing part of claim 14.

【0062】 したがって、コーティングすべきワークピース表面は熱カソード低電圧アーク
放電構成として設計されるプラズマ源に、これを後者の放電経路の線状の広がり
に対して横方向に運搬することによってさらされる。ワークピースは負の電圧に
接続されているため、イオンがアーク放電から抽出され、ワークピースに対して
加速され、後者がスパッタエッチングされるようにする。この後、ワークピース
は低電圧アーク放電が有効であった側と同じ側からコーティングされる。
Thus, the workpiece surface to be coated is exposed to a plasma source designed as a hot-cathode low-voltage arc discharge arrangement by transporting it transversely to the linear extent of the latter discharge path. . Because the workpiece is connected to a negative voltage, ions are extracted from the arc discharge and accelerated relative to the workpiece, causing the latter to be sputter etched. After this, the workpiece is coated from the same side where the low voltage arc discharge was effective.

【0063】 この発明に従ったコーティング構成の好ましい設計変形例は従属請求項2から
13に記載されており、プロセスの好ましい設計変形例は請求項14から17に
記載される。
Preferred design variants of the coating arrangement according to the invention are defined in dependent claims 2 to 13, and preferred design variants of the process are defined in claims 14 to 17.

【0064】 イオン源としての熱カソード低電圧アーク放電構成によりエッチングすること
は、このようなアーク放電を200ボルトより低い放電電圧で動作させることが
でき、すなわちこのプロセスが高電圧エッチングの不利な点に悩まされることは
ないため特に有利である。また低電圧アーク放電によるエッチングは特にワーク
ピースに対して害を及ぼさない。すなわち、より大きいワークピースの刃先など
の微細構造に熱過負荷による悪影響が生じることもなく、また高エネルギイオン
衝撃によってエッジが丸められることもない。
Etching with a hot cathode low voltage arc discharge configuration as an ion source allows such arc discharges to operate at discharge voltages below 200 volts, ie, the process has the disadvantage of high voltage etching. It is particularly advantageous because it does not bother you. Also, etching by low voltage arc discharge does not harm the workpiece in particular. That is, there is no adverse effect of thermal overload on microstructures such as the edges of larger workpieces, and no edges are rounded by high energy ion bombardment.

【0065】 30ボルトDCから200ボルトDCの動作範囲、好ましくは30ボルトから
120ボルトの範囲内の比較的低い放電電圧にもかかわらず、数十から数百アン
ペア、好ましくは100アンペアから300アンペアの非常に高い放電電流が実
行可能である。このことは、このタイプの放電では低エネルギで非常に高いイオ
ン流を生成できることを意味する。高いイオン流が利用可能であることから、比
較的低い加速電圧で基板上の高いエッチングレートが達成でき、上にも述べたよ
うに、ワークピースに優しい処理が行なわれる。基板上の抽出電圧または加速電
圧は−50ボルトから−300ボルトの範囲内であり、好ましくは−100ボル
トから−200ボルトの範囲内である。ワークピースに導かれるイオン流の値は
5アンペアから20アンペアに達し、好ましい動作範囲は8アンペアから16ア
ンペアである。ワークピースの処理幅は最大1000mmであってもよい。さら
に幾分か精巧な装置設計では、より大きい処理幅も実行可能である。この達成可
能な値はアーク放電の動作値のみに依存するのではなく、ワークピースに対する
それらの幾何学的構成および選択される使用圧力にも依存する。典型的な使用圧
力は10-3mbarのオーダのものである。アーク放電を動作させるのに使用ガ
スとして希ガスが用いられ、好ましくはアルゴンなどの重い希ガスが用いられる
[0065] Despite the relatively low discharge voltage in the operating range of 30 volts DC to 200 volts DC, preferably in the range of 30 volts to 120 volts, tens to hundreds of amps, preferably 100 to 300 amps. Very high discharge currents are feasible. This means that this type of discharge can produce very high ion flows at low energy. Due to the availability of high ion currents, high etch rates on the substrate can be achieved at relatively low accelerating voltages, and, as noted above, workpiece-friendly processing. The extraction or acceleration voltage on the substrate is in the range of -50 volts to -300 volts, preferably in the range of -100 volts to -200 volts. The value of the ion flow directed to the workpiece can range from 5 to 20 amps, with a preferred operating range of 8 to 16 amps. The processing width of the workpiece may be up to 1000 mm. With somewhat more sophisticated device designs, larger process widths are also feasible. This achievable value depends not only on the operating value of the arc discharge, but also on their geometry for the workpieces and the working pressure selected. Typical working pressures are of the order of 10 -3 mbar. A rare gas is used as a working gas for operating the arc discharge, and a heavy rare gas such as argon is preferably used.

【0066】 これまでは、低電圧アーク放電構成は回転対称のものであり、すなわち、アー
ク放電が中心に配置され、ワークピースを中心軸に位置付けられるこのアーク放
電のまわりで回転させていた。ここでは、中央に配置されるアーク放電を備えた
回転対称形構成によって、均一性およびエッチング動作の速度に関して可能であ
る最良の結果がもたらされるはずであると仮定されていた。しかしながら、驚い
たことに、この発明により提案される非対称の構成の方が全体的に前述の回転対
称構成よりはるかに有利であることがわかった。アーク放電が中心軸に設けられ
た回転対称形構成では、体積の大きいワークピースの配置はアーク放電自体によ
り中心方向に制限される。さらに、このようなワークピースは中心軸についてだ
けではなくそれらの自体の軸についても回転させなければならず、これによって
エッチングプロセスの後にエッチングされたワークピース表面が室の壁上に配置
されるコーティング源によりすぐにコーティングできるようにしなければならな
い。このようなやり方でしかエッチングプロセスおよびコーティング厚さの十分
な分布を確実にすることができない。
Heretofore, low voltage arc discharge configurations have been rotationally symmetric, that is, the arc discharge is centered and the workpiece is rotated around this arc located at a central axis. It was assumed here that a rotationally symmetric configuration with a centrally located arc discharge should yield the best possible result with regard to uniformity and the speed of the etching operation. However, it has surprisingly been found that the asymmetric configuration proposed by the present invention is generally much more advantageous than the rotationally symmetric configuration described above. In a rotationally symmetric configuration in which the arc discharge is provided on a central axis, the placement of a large volume workpiece is limited in the center direction by the arc discharge itself. In addition, such workpieces must be rotated not only about the central axis, but also about their own axis, whereby the etched workpiece surface is placed on the walls of the chamber after the etching process. The source must be ready for coating. Only in this way can a sufficient distribution of the etching process and of the coating thickness be ensured.

【0067】 また、ワークピースがアーク放電に向かう片側からしかアーク放電にさらされ
ることのない非対称の構成と比べて回転対称構成の方がアーク放電からのワーク
ピースの距離がより重要なものとなることがわかった。
Also, the distance of the workpiece from the arc discharge is more important in a rotationally symmetric configuration than in an asymmetric configuration where the workpiece is only exposed to the arc discharge from one side towards the arc discharge. I understand.

【0068】 この発明による装置では、体積の大きいワークピースをさらに回転させること
なくアーク放電の前を通過させることが可能であり、これにより処理室の大きさ
を妥当な範囲内に抑えることができ、重いワークピースの取扱いが非常に簡単に
なる。このことは製造システムの経済性に重要な影響を及ぼす。この発明による
構成は体積の大きいワークピースに対してのみ有利なのではなく、対応する多数
のより小さいワークピースを収容し同時に処理することも可能である。
In the apparatus according to the present invention, it is possible to pass a workpiece having a large volume before the arc discharge without further rotation, whereby the size of the processing chamber can be suppressed within a reasonable range. The handling of heavy workpieces becomes very simple. This has a significant effect on the economics of the manufacturing system. The arrangement according to the invention is not only advantageous for large-volume workpieces, but it is also possible to accommodate a corresponding large number of smaller workpieces and process them simultaneously.

【0069】 この発明による構成の別の利点は、もはやエッチング装置を処理室の一体化さ
れた部分として構成する必要がないことであり、これはエッチング装置を処理室
の壁の領域内に配置するだけでよく、すなわち後者の外壁上に細長いより小さい
放電室として配置することができるためであり、これによって処理室の設計にお
いてはるかに大きな自由度がもたらされる。この構成ではアーク放電とワークピ
ース表面との間の距離がさほど重要ではなく、より大きいワークピースで典型的
に生じるより大きい間隔変動に対しても結果のより高い再現性が達成できること
がわかった。アーク放電から抽出できる全体のイオン流も依然として有利に高い
値に達しておりワークピースに十分に集中させることができるため、所望の高い
エッチングレートがもたらされる。処理室または処理ゾーンから低電圧アーク放
電またはプラズマ源が実際に分離されていることから、この源の設計により高い
自由度がもたらされ、したがって、放電が装置の中央軸に設けられる一体型回転
対称構成の場合と比べて、源設計をプロセス要件にかなり柔軟に適合させること
ができる。
Another advantage of the arrangement according to the invention is that it is no longer necessary to configure the etching apparatus as an integral part of the processing chamber, which places the etching apparatus in the region of the walls of the processing chamber. Only, i.e. it can be arranged as an elongated smaller discharge chamber on the latter outer wall, which provides much greater freedom in the design of the processing chamber. It has been found that in this configuration, the distance between the arc discharge and the workpiece surface is less critical, and higher reproducibility of the results can be achieved for the larger spacing variations typically encountered with larger workpieces. The overall ion flow that can be extracted from the arc discharge also advantageously reaches a high value and can be sufficiently concentrated on the workpiece, resulting in the desired high etching rate. Since the low voltage arc discharge or plasma source is actually separated from the processing chamber or zone, the design of this source provides a high degree of freedom, and therefore an integrated rotary where the discharge is provided on the central axis of the device The source design can be adapted much more flexibly to the process requirements than in a symmetric configuration.

【0070】 エッチングプロセスの後に良好に結合するコーティングを堆積するため、処理
室の壁上に同じ側から作用する1つ以上のさらなる蒸発源が配置される。特に適
しているのは、細長い低電圧放電のように、対応する細長い領域にわたって源の
前を運ばれるワークピースをコーティングするような態様で配置することができ
る源である。スパッタリング源またはアーク蒸発源などが適した源である。実施
によりいわゆるカソードスパーク蒸着装置またはアーク蒸着装置が特に適してい
ることがわかっているが、これは、これらおよび前述のエッチングプロセスによ
り良好に結合するコーティングを経済的に生成できるためである。この構成によ
り処理された試験工具では、前述の高電圧エッチングを伴う公知のアーク蒸着の
コーティングにより達成される有効寿命よりもかなり長くかつ再現性のある長い
有効寿命が達成された。たとえば、フライスなどの切削工具の有効寿命は少なく
とも1.5倍に向上し、特に好ましい場合では従来技術に対して倍にさえなった
。さらに、非常に均質なエッチング分布が達成され、これは従来と比べてワーク
ピースジオメトリにほとんど依存しておらず、また、バッチにおいて異なる基板
を混ぜることも可能となる。
To deposit a well-bonded coating after the etching process, one or more additional evaporation sources acting from the same side are arranged on the walls of the processing chamber. Particularly suitable are sources which can be arranged in such a way as to coat a workpiece carried in front of the source over a corresponding elongated area, such as an elongated low-voltage discharge. A suitable source is a sputtering source or an arc evaporation source. Implementations have shown that so-called cathodic spark or arc deposition devices have proved to be particularly suitable, since these and the above-mentioned etching processes can be economically produced with better bonding coatings. Test tools treated with this configuration have achieved much longer and more reproducible service lives than can be achieved with the known arc deposition coatings with high voltage etching described above. For example, the useful life of cutting tools such as milling cutters has been increased at least 1.5 times, and even doubled in the particularly preferred case over the prior art. In addition, a very homogeneous etch distribution is achieved, which is less dependent on the workpiece geometry than before, and also allows mixing different substrates in a batch.

【0071】 提案される構成では、希ガスだけではなく化学的活性ガスをも用いてプロセス
を実現することが容易に可能であり、これは低電圧アーク放電がN2およびH2
どのガスを非常に良好に活性化させるためである。絶縁表面に生じる望ましくな
い寄生放電は低電圧放電によって容易に制御できる。低電圧アーク放電は好まし
くは、熱カソードを収容しかつ小さな開口部を通してのみ放電室または処理室と
連通する別個のカソード室またはイオン化室によって動作される。ガスは好まし
くはこのカソード室を介して入れられる。この結果、処理室とコーティング源と
の間でガスがある程度分離されることとなり、このことによりターゲットの汚染
の問題が減少または除去される。この構成ではまた、実際のコーティング段階に
おいて異なった処理ガスによってワークピースに対し活性化を行なうことができ
る。所望の動作条件はワークピースに対し、対応する負のまたは正であってもよ
い電圧を選択することによって設定できる。
In the proposed arrangement, it is easily possible to implement the process using a chemically active gas as well as a noble gas, which means that the low-voltage arc discharge reduces gases such as N 2 and H 2. This is for activating very well. Unwanted parasitic discharges occurring on insulating surfaces can be easily controlled by low voltage discharges. The low voltage arc discharge is preferably operated by a separate cathode or ionization chamber containing the hot cathode and communicating with the discharge or processing chamber only through a small opening. Gas is preferably admitted via this cathode compartment. This results in some gas separation between the processing chamber and the coating source, which reduces or eliminates the problem of target contamination. This arrangement also allows activation of the workpiece by different process gases during the actual coating stage. The desired operating conditions can be set by selecting a corresponding negative or positive voltage for the workpiece.

【0072】 一般的にワークピースは、必要なエッチング深さまたはコーティング深さおよ
び均一かつ再現性のある処理を達成するために処理ステップにおいて源の前を数
回通過させなければならないため、ワークピースを中心軸について回転できるよ
うにし、かつ源がすべて外側から内側に向かって作用するような態様で源を室の
壁上に配置するように装置を設計することが有利である。この場合、非常に大き
いワークピースを処理するために、これがその中心軸について回転するような態
様で配置してもよい。しかしながら、同じ空間において、大きさが異なっていて
もよい多数の小さいワークピースをホルダ上に配置してこの中心軸について回転
させながら源を横切るように通過させ、均質な結果を得るようにしてもよい。こ
のような構成は特に小型であり容易に製造することができるが、これは経済的な
プロセスには不可欠である。
In general, the workpiece must be passed several times before the source in the processing steps in order to achieve the required etch or coating depth and uniform and reproducible processing, It is advantageous to design the device so that the source can be rotated about a central axis and the source is arranged on the wall of the chamber in such a way that the source acts all inwards from the outside. In this case, in order to process a very large workpiece, it may be arranged in such a way that it rotates about its central axis. However, in the same space, a number of small workpieces, which may be different in size, may be placed on a holder and passed across the source while rotating about this central axis to obtain a homogeneous result. Good. Although such an arrangement is particularly small and easy to manufacture, it is essential for an economical process.

【0073】 プラズマ源または低電圧アーク放電は好ましくは処理室壁上に運搬方向に対し
て横方向に配置される。好ましくは、低電圧アーク放電装置はたとえば、箱形の
付属物内に配置されてもよく、ここではこれは放電室の形であり、これは低電圧
アークがワークピースまたは処理すべきゾーンの正反対の側に配置されるような
態様で長い狭い開口部によって処理室と接続されている。低電圧アーク放電はあ
る距離をおいて配置される電気的加熱または熱電子放出カソードとアノードとに
より発生される。対応する放電電圧がこのアノードに印加されアーク電流を引出
させる。この放電では、使用ガスとともにアーク放電が供給されるガス入口ポー
トを特徴とする。この構成は好ましくはアルゴンなどの希ガスで動作するが、上
述のように反応性ガスを加えてもよい。放電経路の大きさは処理ゾーン幅の少な
くとも80%でなければならず、所望の処理分布または均質性が得られるような
態様で処理ゾーンに対して位置付ける必要がある。ワークピース上に対応するス
パッタエッチングを行なうには、後者またはワークピースホルダをアーク放電構
成に関して負の電圧で動作させる。コーティングの際の反応性プロセスなど、プ
ロセスによっては、そのような電圧を用いずにこの構成を動作させてもよく、ま
たは正の電圧すなわち電子衝撃を用いてこの構成を動作させることさえできる。
DC電圧以外に中間または高周波AC電圧を用いてもよく、また、DCのACに
対する重ね合せも実行可能である。DC電圧はまたパルス状に与えられてもよく
、その一部分のみをAC供給に重ね合せることも可能である。そのような供給を
用いることで、ある特定の反応性プロセスを制御することが可能となる。また、
特に、装置およびワークピースの表面に誘電ゾーンが存在するまたは形成されて
いる場合に寄生アークを防ぐこともできる。
The plasma source or low voltage arc discharge is preferably arranged on the processing chamber wall transverse to the transport direction. Preferably, the low-voltage arc discharge device may be arranged, for example, in a box-shaped appendage, where it is in the form of a discharge chamber, where the low-voltage arc is diametrically opposed to the workpiece or the zone to be processed. Is connected to the processing chamber by a long narrow opening in such a manner as to be arranged on the side of the processing chamber. Low voltage arcing is generated by an electrically heated or thermionic emitting cathode and anode located at a distance. A corresponding discharge voltage is applied to this anode to draw an arc current. This discharge is characterized by a gas inlet port to which the arc discharge is supplied together with the working gas. This arrangement preferably operates with a noble gas such as argon, but a reactive gas may be added as described above. The size of the discharge path must be at least 80% of the width of the processing zone and must be positioned relative to the processing zone in such a way as to obtain the desired processing distribution or homogeneity. To perform a corresponding sputter etch on the workpiece, the latter or the workpiece holder is operated at a negative voltage with respect to the arc discharge configuration. Some processes, such as reactive processes during coating, may operate this configuration without such a voltage, or may even operate this configuration using a positive voltage or electron bombardment.
Intermediate or high frequency AC voltages other than DC voltages may be used, and superposition of DC on AC is also feasible. The DC voltage may also be applied in pulses, with only a portion of it being superimposed on the AC supply. With such a supply, it is possible to control certain reactive processes. Also,
In particular, parasitic arcs can be prevented if dielectric zones are present or formed on the surface of the device and workpiece.

【0074】 処理ゾーンに関する所望の分布は放電の長さおよびその位置を介して設定する
ことができる。分布を制御する別のパラメータはアーク放電に沿ったプラズマ密
度分布である。この分布にはたとえば、放電室の領域内に配置されるさらなる磁
界を用いることによって影響を与えることができる。プロセスパラメータの設定
および修正のため、放電室に沿って永久磁石が置かれる。しかしながら、分布要
件に従って放電経路に沿って配置される別々の電源が供給されるさらなるアノー
ドによって放電経路を動作させるとより良好な結果が得られる。このような構成
では、分布曲線でさえもある程度は影響を与えることができる。このため、修正
磁石(correction magnets)を備えておらず放電経路に沿って2つ以上のアノー
ドを備えた構成が好ましい。しかしながら、この好ましい構成をさらなる修正磁
石と組合せることも可能である。さらなるアノードは単一のカソードと組合せて
容易に動作させることができる。しかしながら、放出カソードを各アノードの反
対側に設け、これらの回路の結合を最適な態様で外し、これによって制御性を向
上させることが有利である。
The desired distribution for the treatment zone can be set via the length of the discharge and its location. Another parameter that controls the distribution is the plasma density distribution along the arc discharge. This distribution can be influenced, for example, by using an additional magnetic field located in the region of the discharge chamber. A permanent magnet is placed along the discharge chamber for setting and modifying process parameters. However, better results are obtained by operating the discharge path with a separate powered anode provided along the discharge path according to the distribution requirements. In such a configuration, even the distribution curve can influence to some extent. For this reason, a configuration that does not include correction magnets and includes two or more anodes along the discharge path is preferable. However, it is also possible to combine this preferred configuration with further correction magnets. Additional anodes can be easily operated in combination with a single cathode. However, it is advantageous to provide an emission cathode on the opposite side of each anode and to decouple these circuits in an optimal manner, thereby improving controllability.

【0075】 熱電子放出カソードは好ましくは、小さい開口部を通して放電室と連通する別
個の小さいカソード室内に配置される。このカソード室は好ましくは、希ガスの
ための入口ポートを備える。所望であれば、このガス入口を介して反応性ガスを
入れてもよい。好ましくは反応性ガスはカソード室には入れられることがないが
、たとえば放電室には入れられる。カソード室の開口部を介して電子がアノード
に引きつけられるため、少なくとも部分的にイオン化されたガスがこの開口部か
ら現われる。処理室は好ましくは、ワークピースが回転する中心軸が垂直方向に
配置されるような態様で設計される。カソードまたはカソード室は好ましくはア
ノードの上方に配置される。カソード室において、出口開口部は好ましくは下向
きに配置される。こうした構成によりシステムの全体の取扱いが簡略化され、微
粒子生成によって生じ得る問題を回避することができる。
The thermionic emission cathode is preferably located in a separate small cathode chamber that communicates with the discharge chamber through a small opening. The cathode compartment preferably has an inlet port for the noble gas. If desired, a reactive gas may be introduced through this gas inlet. Preferably, the reactive gas is not introduced into the cathode compartment, but is eg introduced into the discharge compartment. At least partially ionized gas emerges from this opening as electrons are attracted to the anode through the opening in the cathode compartment. The processing chamber is preferably designed in such a way that the central axis about which the workpiece rotates is arranged vertically. The cathode or cathode compartment is preferably located above the anode. In the cathode compartment, the outlet opening is preferably arranged downward. Such an arrangement simplifies the overall handling of the system and avoids any problems that may arise from particulate generation.

【0076】 低電圧アーク放電構成に加えて、処理室は好ましくはアーク蒸着装置の形であ
る少なくとも1つのさらなる源を備える。これらの源は外側から中心軸または処
理ゾーンに向かう同じ方向において径方向に作用する。低電圧アーク放電が運搬
方向に関してコーティング源の前に配置されるのが有利である。アーク放電構成
と同様に、通常アーク蒸着装置は線状の広がりを有し、これは運搬方向に対し横
方向であるため、処理ゾーン全体が所望の均質性をもってコーティングできる。
提案されるコーティング構成では、好ましくはいくつかの丸いアーク蒸着装置が
用いられ、これらは所望の均質性が達成されるような態様で室の壁に沿って分配
される。その利点は、蒸着装置の高い消費電力を分割することができ、コーティ
ング厚さ分布をより良好に制御したりまたはこれを電源によってある程度まで調
整することさえできることである。このように、非常に高いコーティング速度を
達成することができ、この結果経済性が向上する。たとえば、特にフォーミング
ダイなどの工具のためのプロセスは以下のように構成される。
In addition to the low voltage arc discharge configuration, the processing chamber is provided with at least one further source, preferably in the form of an arc evaporation device. These sources act radially in the same direction from the outside toward the central axis or processing zone. Advantageously, the low-voltage arc discharge is arranged in front of the coating source in the direction of transport. As with the arc discharge configuration, the arc deposition apparatus usually has a linear extent, which is transverse to the transport direction, so that the entire processing zone can be coated with the desired homogeneity.
In the proposed coating configuration, preferably several round arc evaporation devices are used, which are distributed along the walls of the chamber in such a way that the desired homogeneity is achieved. The advantage is that the high power consumption of the deposition apparatus can be divided and the coating thickness distribution can be better controlled or even adjusted to some extent by the power supply. In this way, very high coating speeds can be achieved, resulting in increased economics. For example, a process for a tool, especially a forming die, is configured as follows.

【0077】 プロセスの例 システム構成は図2および図3に対応する。工具はそれ自体の軸について回転
させるのではなく、ただワークピースホルダをその中心軸について回転させるこ
とによって源の前を通過させる。幅bが1000mmで直径dが700mmであ
るコーティングゾーンが形成され、この中にワークピースが配置される。処理室
は直径が1200mmであり高さが1300mmである。 エッチングパラメータ: 低電圧アーク電流 ILVA=200 A アーク放電電圧 ULVA=50 V アルゴン圧力 PAr=2.0×10-3mbar エッチング電流 Isub=12A エッチング時間 t=30分 エッチング深さ 200 nm コーティング: 各アーク蒸着装置に対する電流 IARC=200 A (8個の蒸着装置と直径150mmのチタンターゲット) アーク放電電圧 UARC=20 V 窒素圧力 PN2=1.0×10-2mbar バイアス圧力 UBias=-100 V コーティング時間 t=45分 コーティング厚さTiN 6μm 加熱および冷却を含む、1バッチに対するプロセスサイクル時間は150分で
ある。
Example of Process The system configuration corresponds to FIG. 2 and FIG. The tool does not rotate about its own axis, but passes in front of the source simply by rotating the workpiece holder about its central axis. A coating zone having a width b of 1000 mm and a diameter d of 700 mm is formed in which the workpiece is placed. The processing chamber has a diameter of 1200 mm and a height of 1300 mm. Etching parameters: Low voltage arc current I LVA = 200 A Arc discharge voltage U LVA = 50 V Argon pressure P Ar = 2.0 × 10 -3 mbar Etching current I sub = 12 A Etching time t = 30 min Etching depth 200 nm Coating: Current for each arc vapor deposition device I ARC = 200 A (8 vapor deposition devices and 150 mm diameter titanium target) Arc discharge voltage U ARC = 20 V Nitrogen pressure P N2 = 1.0 × 10 -2 mbar Bias pressure U Bias = -100 V Coating time t = 45 minutes Coating thickness TiN 6 μm The process cycle time for one batch, including heating and cooling, is 150 minutes.

【0078】 ワークピースに対する負の加速電圧のための電圧生成装置は通常最大300ボ
ルトDCの電圧で動作するが、ワークピースを保護するために電圧は好ましくは
100ボルトから200ボルトの範囲内に抑えられ、この範囲であっても欠陥を
生じることなく良好なエッチングレートが実行できる。低電圧アーク構成はワー
クピースから少なくとも10cm離して動作させなければならないが、この距離
は好ましくは15cmより大きいか、または好ましくは15cmから25cmの
範囲内であるとよく、この際に分布の良好な高いレートが達成できる。
The voltage generator for the negative accelerating voltage on the workpiece normally operates at a voltage of up to 300 volts DC, but to protect the workpiece, the voltage is preferably kept in the range of 100 volts to 200 volts. Thus, even in this range, a good etching rate can be performed without causing defects. The low voltage arc configuration must be operated at least 10 cm away from the workpiece, but this distance is preferably greater than 15 cm or preferably in the range 15 cm to 25 cm, with good distribution High rates can be achieved.

【0079】 この発明によるコーティングシステムは、ドリル、フライスおよびフォーミン
グダイなどの工具を処理するのに特に適している。ホルダおよび運搬装置はこの
タイプの工具に対して特定的に設計される。この発明のコーティング構成では一
般的に、コーティングすべきワークピースを装置を中心軸についてのみ回転させ
る場合でも良好な結果を達成できる。特に重大な場合またはシステム内に非常に
多数の小さい部品が装填される場合、この設計概念においては、中心軸のまわり
を回転するさらなる回転軸を加えることによって中心軸についての回転を容易に
補うことができる。
The coating system according to the invention is particularly suitable for processing tools such as drills, milling and forming dies. The holder and the transport device are specifically designed for this type of tool. In general, good results can be achieved with the coating arrangement according to the invention even when the workpiece to be coated is rotated only about the central axis of the device. Especially in critical situations or when a very large number of small parts are loaded in the system, this design concept makes it easy to supplement the rotation about the central axis by adding a further axis of rotation about the central axis. Can be.

【0080】 以下の図面を用いてこの発明を例示し、概略的に説明する。 図1は、従来の技術に従った低電圧放電を備えたコーティング構成である(最
新技術)。
The present invention is illustrated and schematically described with reference to the following drawings. FIG. 1 is a coating configuration with a low voltage discharge according to the prior art (state of the art).

【0081】 図2は、低電圧放電のための周辺放電室を備えた、この発明による典型的なコ
ーティングシステムの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a typical coating system according to the present invention with a peripheral discharge chamber for low voltage discharge.

【0082】 図3は、図2に示されるシステムの水平断面図である。 図4aは、低電圧アーク放電のための放電室および室の内部に配置される複数
のアノードを備えた構成の一部分の断面図である。
FIG. 3 is a horizontal sectional view of the system shown in FIG. FIG. 4a is a cross-sectional view of a portion of an arrangement with a discharge chamber for low voltage arc discharge and a plurality of anodes located inside the chamber.

【0083】 図4bは、図4aと同様であるが、カソードが別個のカソード室に配置される
別個のカソード−アノード放電経路をさらに示す図である。
FIG. 4 b is similar to FIG. 4 a, but further illustrates a separate cathode-anode discharge path in which the cathode is located in a separate cathode compartment.

【0084】 図4cは、図4aおよび図4bと同様に、別個のカソード−アノード放電経路
を有するが、カソードが共通のカソード室内に配置されているのを示す図である
FIG. 4c shows, similar to FIGS. 4a and 4b, a separate cathode-anode discharge path, but with the cathode located in a common cathode chamber.

【0085】 図5は、従来技術およびこの発明による技術によってコーティングされる工具
の実用寿命の比較曲線である。
FIG. 5 is a comparative curve of the service life of tools coated by the prior art and the technology according to the invention.

【0086】 図1は、公知のワークピースコーティング構成を示す。真空室が低電圧アーク
放電18を収容するための処理室1の役割を果たし、低電圧アーク放電18は真
空室1の中央を後者の中心軸16に沿って走っており、マグネトロンスパッタリ
ング源14が処理室1の室の壁に外側から周縁においてフランジとして付けられ
る。処理室1の頂部には、熱電子熱カソード3を保持するカソード室2があり、
これにガス入口5を介して、典型的にはアルゴンのような希ガスである使用ガス
を供給できる。反応性プロセスでは活性ガスもまた添加できる。カソード室2は
シャッタ4の小さい孔を介して処理室1と連通する。カソード室は通常、絶縁体
6によって処理室から絶縁される。シャッタ4はさらに、絶縁体6を介してカソ
ード室からも絶縁されているため、シャッタ4を必要に応じてフローティング電
位または補助電位で動作させることができる。アノード7は中心軸16の方向の
カソード室2の反対側に配置される。アノード7はるつぼの形態であってもよく
、低電圧アーク放電によって蒸発すべき材料を保持する。エッチングプロセスの
間、この蒸発オプションは用いられず、ただイオンが低電圧アーク放電から抽出
されワークピースに向けて加速され、後者がスパッタエッチングされるようにす
る。低電圧アーク放電18を動作させるため、カソード3はヒータ供給ユニット
で加熱され、カソード3が電子を放出するようにする。カソード3とアノード7
との間にはアーク放電を動作させるためのさらなる電源8がある。これは通常低
電圧アーク18を維持するためにアノード7に正のDC電圧を生じる。アーク放
電18と処理室1の壁との間には、ワークピース11を保持するワークピースホ
ルダが配置され、十分な処理品質性を達成するためにこれらをその垂直中心軸1
7について回転させてもよい。ワークピースホルダ10は、回転ドライブを備え
たさらなるワークピースホルダ構成12上に支持され、この回転ドライブによっ
てワークピースホルダ10を中心軸16について回転させる。このタイプの装置
において、さらに、たとえばヘルツホルムコイルの形であるさらなるコイル13
を介して低電圧アーク放電18を集中させることが必要となる。ワークピース1
1を低電圧アーク放電18によって処理できることと、イオン衝撃が基板に負の
電圧を印加した際に生じることと、正の基板電圧を印加することによって電子衝
撃が可能になることとは明らかである。このようにワークピースは、加熱により
誘導される電子衝撃によってまたはスパッタエッチングを伴うイオン衝撃によっ
て、低電圧アーク放電の助けにより前処理することができる。その後、低電圧ア
ークによるるつぼ7からの材料の蒸発を介して、または電源15により供給され
るマグネトロンスパッタ源14によるスパッタリングを介してワークピース11
をコーティングできる。
FIG. 1 shows a known workpiece coating configuration. The vacuum chamber plays the role of the processing chamber 1 for accommodating the low-voltage arc discharge 18, which runs in the center of the vacuum chamber 1 along the latter central axis 16 and the magnetron sputtering source 14 It is attached to the wall of the processing chamber 1 as a flange at the periphery from the outside. At the top of the processing chamber 1 is a cathode chamber 2 that holds a thermionic thermal cathode 3;
A working gas, typically a noble gas such as argon, can be supplied to this via a gas inlet 5. Active gas can also be added in a reactive process. The cathode chamber 2 communicates with the processing chamber 1 through a small hole of the shutter 4. The cathode chamber is usually insulated from the processing chamber by an insulator 6. Since the shutter 4 is further insulated from the cathode chamber via the insulator 6, the shutter 4 can be operated at a floating potential or an auxiliary potential as required. The anode 7 is arranged on the opposite side of the cathode chamber 2 in the direction of the central axis 16. The anode 7 may be in the form of a crucible and holds the material to be evaporated by a low voltage arc discharge. During the etching process, this evaporation option is not used, just the ions are extracted from the low voltage arc discharge and accelerated towards the workpiece, so that the latter is sputter etched. To operate the low voltage arc discharge 18, the cathode 3 is heated by a heater supply unit so that the cathode 3 emits electrons. Cathode 3 and anode 7
There is a further power supply 8 for operating the arc discharge. This usually produces a positive DC voltage at the anode 7 to maintain the low voltage arc 18. Between the arc discharge 18 and the wall of the processing chamber 1 there is arranged a workpiece holder which holds the workpiece 11 and, in order to achieve sufficient processing quality, disposes them on its vertical central axis 1.
7 may be rotated. The workpiece holder 10 is supported on a further workpiece holder arrangement 12 with a rotary drive, which rotates the workpiece holder 10 about a central axis 16. In a device of this type, a further coil 13, for example in the form of a Hertzholm coil,
It is necessary to concentrate the low-voltage arc discharge 18 via the. Workpiece 1
It is clear that 1 can be treated by a low voltage arc discharge 18, that ion bombardment occurs when a negative voltage is applied to the substrate, and that applying a positive substrate voltage enables electron bombardment. . In this way, the workpiece can be pretreated with the aid of low-voltage arcing, either by heating-induced electron bombardment or by ion bombardment with sputter etching. Thereafter, the workpiece 11 may be evaporated via evaporation of material from the crucible 7 by a low voltage arc, or via sputtering by a magnetron sputter source 14 supplied by a power supply 15.
Can be coated.

【0087】 基板移動のための機械的組立体および低電圧アーク放電の構成がこのレイアウ
トでは比較的複雑であるのが容易に理解されるであろう。他方では、中央に位置
付けられる低電圧アーク放電と室の外側の壁との間にしかワークピースを配置で
きないため自由度が著しく制限される。このタイプのシステムはワークピースが
大きい場合またはバッチの量が多い場合には動作が不経済である。
It will be readily appreciated that the mechanical assembly for moving the substrate and the configuration of the low voltage arc discharge are relatively complex in this layout. On the other hand, the degree of freedom is severely limited since the workpiece can only be arranged between the centrally located low-voltage arc discharge and the outer wall of the chamber. This type of system is uneconomical to operate on large workpieces or large batches.

【0088】 この発明による好ましいコーティング構成の一例が図2の断面図として示され
る。処理室1はワークピースホルダ11を含み、ワークピースホルダ11はワー
クピースが処理室の中心軸16について回転できるような態様で配置される。室
は通常処理ステップに必要となる使用圧力を維持する真空ポンプ19により減圧
される。提案される構成では、中心軸16を越えて延在する大きいワークピース
11を、たとえば処理室の壁上に配置される源によって処理できるような態様で
処理室1内に配置できる。ワークピースを装填するのに利用可能なゾーンは処理
室1をほぼ完全に埋めつくしている。このような構成では、単一の大きいワーク
ピース11または室の容積をほぼ埋める多数のより小さいワークピースのいずれ
かを位置付けることができる。
One example of a preferred coating configuration according to the present invention is shown as a cross-sectional view in FIG. The processing chamber 1 includes a workpiece holder 11, which is arranged in such a way that the workpiece can rotate about a central axis 16 of the processing chamber. The chamber is normally depressurized by a vacuum pump 19 which maintains the working pressure required for the processing steps. In the proposed arrangement, a large workpiece 11 extending beyond the central axis 16 can be arranged in the processing chamber 1 in such a way that it can be processed by a source arranged, for example, on the wall of the processing chamber. The zone available for loading the workpiece almost completely fills the processing chamber 1. In such a configuration, either a single large workpiece 11 or a number of smaller workpieces that substantially fill the volume of the chamber can be positioned.

【0089】 ワークピース11を中心軸16について回転させるワークピースホルダは回転
方向に対して横方向にコーティング幅bにわたって存在する。この発明によるシ
ステムでは、大きいコーティング幅bにわたって、または中心軸16からコーテ
ィング幅の周囲まで延びる大きい深さ範囲、すなわち直径D全体の範囲内にわた
って均一かつ再現性のあるコーティング結果を達成できることが特に有利である
。このような条件が重要であった従来技術による公知の同心構成によれば、この
発明による偏心構成がより良好な結果を生じることは期待されていなかった。熱
応力または望ましくないアークの発生に関する問題を起こすことなく、この大き
い領域において微細エッジおよび刃先を備えた多様なワークピースジオメトリに
対処することができる。
The workpiece holder for rotating the workpiece 11 about the central axis 16 extends transversely to the direction of rotation over the coating width b. With the system according to the invention, it is particularly advantageous to be able to achieve a uniform and reproducible coating result over a large coating width b or over a large depth range extending from the central axis 16 to the periphery of the coating width, ie over the entire diameter D. It is. According to the known concentric arrangement according to the prior art, where such conditions are important, the eccentric arrangement according to the invention was not expected to produce better results. A variety of workpiece geometries with fine edges and cutting edges can be accommodated in this large area without causing problems with thermal stresses or undesirable arcing.

【0090】 処理室の外壁上にエッチング源およびコーティング源が配置されており、いず
れも外側からワークピースに向かって作用する。重要な予備のスパッタエッチン
グプロセスのため、室の壁にはスロット形の開口部が設けられ、その長さは少な
くとも処理幅bに対応する。この開口部26の背後に箱形放電室21があり、こ
の中で低電圧アーク放電18が生成される。この低電圧アーク放電18は処理幅
bにほぼ平行に走っており、処理幅bの少なくとも80%となる有効長さを有す
る。好ましくは、放電の長さは処理幅bと同等であるか、またはこれを超えて延
びているとよい。
An etching source and a coating source are arranged on the outer wall of the processing chamber, and both act from the outside toward the workpiece. Due to the important preliminary sputter etching process, the walls of the chamber are provided with slot-shaped openings, the length of which corresponds at least to the processing width b. Behind this opening 26 is a box-shaped discharge chamber 21 in which a low-voltage arc discharge 18 is generated. This low voltage arc discharge 18 runs substantially parallel to the processing width b and has an effective length that is at least 80% of the processing width b. Preferably, the length of the discharge is equal to or extends beyond the treatment width b.

【0091】 アーク放電18の軸は最も近い処理ゾーン、すなわち次のワークピースセクシ
ョンから距離d離れている。この距離dは少なくとも10cmであり、好ましく
は15cmから25cmである。これにより、良好な処理均質性が得られ、高い
スパッタリング速度を維持できる。放電室21の下部において、カソード室2が
フランジで付けられ、これはオリフィス4を介して放電室21と連通する。カソ
ード室2は加熱力供給ユニット9を介して供給される熱カソード3を含む。この
供給はACまたはDCで動作させることができる。カソード室2は、通常アルゴ
ンなどの希ガスである使用ガス、または、ある特定の反応性プロセスに対しては
希ガス−活性ガス混合物である使用ガスを供給するためのガス入口ポート5を特
徴とする。補助のガス入口22によって処理室1を介して使用ガスを入れること
も可能である。活性ガスは好ましくはガス入口22を介して処理室1に直接入れ
られる。
The axis of the arc discharge 18 is at a distance d from the nearest processing zone, ie the next workpiece section. This distance d is at least 10 cm, preferably 15 cm to 25 cm. Thereby, good processing homogeneity is obtained, and a high sputtering rate can be maintained. At the lower part of the discharge chamber 21, the cathode chamber 2 is flanged, which communicates with the discharge chamber 21 via the orifice 4. The cathode chamber 2 includes a hot cathode 3 supplied via a heating power supply unit 9. This supply can be operated with AC or DC. The cathode chamber 2 features a gas inlet port 5 for supplying a working gas, usually a noble gas such as argon, or a rare gas-active gas mixture for certain reactive processes. I do. An auxiliary gas inlet 22 allows the use gas to be introduced via the processing chamber 1. The active gas is preferably introduced directly into the processing chamber 1 via the gas inlet 22.

【0092】 放電室21の上部には、アノードとして設計される電極7がある。DC供給8
はカソード3とアノード7との間に接続され、陽極がアノード7上にあり低電圧
アーク放電を引出すことができるようにする。低電圧アーク放電構成とワークピ
ース11との間の電圧発生器によりワークピースホルダまたはワークピース11
に負の電圧を印加することによって、アルゴンイオンがワークピースに向けて加
速され、表面がスパッタエッチングされる。これは、最大300ボルトDCの加
速電圧によって達成できるが、ワークピース11の優しい処理を確実にするため
好ましくは100ボルトから200ボルトの範囲内の電圧で行なわれる。プロセ
スの均質性はカソード室2を適当に配置することと、プロセス仕様に従って処理
すべきワークピースの処理幅bに関連してアノード7を配置することによって設
定することができる。別の要因はアノード7の形状である。後者はたとえば平坦
な形、皿状に窪んだ形または矩形のものであってもよく、または管状の冷却され
たアノードとして設計されてもよい。
[0092] Above the discharge chamber 21, there is an electrode 7 designed as an anode. DC supply 8
Is connected between the cathode 3 and the anode 7 so that the anode is on the anode 7 so that a low voltage arc discharge can be extracted. A voltage generator between the low voltage arcing arrangement and the workpiece 11 causes the workpiece holder or workpiece 11
By applying a negative voltage to, the argon ions are accelerated towards the workpiece and the surface is sputter etched. This can be achieved with an accelerating voltage of up to 300 volts DC, but is preferably performed at a voltage in the range of 100 to 200 volts to ensure gentle processing of the workpiece 11. The homogeneity of the process can be set by appropriately arranging the cathode chamber 2 and arranging the anode 7 in relation to the processing width b of the workpiece to be processed according to the process specifications. Another factor is the shape of the anode 7. The latter may be, for example, flat, dished or rectangular, or may be designed as a tubular cooled anode.

【0093】 図3は、図2に基づくシステムの水平断面図を示す。スロット開口部26を通
じて処理ゾーンと連通する処理室1の外側の壁上の箱形の放電室21が再び示さ
れる。無論、必要に応じて、たとえば処理効果をさらに高めるためにシステムに
いくつかのこうした放電室を配置してもよい。また、室の壁にフランジとして付
けられる蒸発源23が示される。たとえば、マグネトロンスパッタ源を蒸発源2
3として用いてもよいが、低コストで高い処理速度を達成するにはいわゆるアー
ク蒸発源を用いるのが好ましい。この構成の利点は、複数の源の分配された構成
によって所望のコーティング均質性を設定でき、高いコーティング速度を維持で
きるような態様でアーク蒸発源23を外側から自由に配置できることである。単
一の矩形の蒸発源を用いるのではなく、プロセス要件に従ってシステムの周囲に
配置されるいくつかのより小さい丸形の源を用いることがより有利であることが
わかっている。
FIG. 3 shows a horizontal sectional view of the system according to FIG. The box-shaped discharge chamber 21 on the outer wall of the processing chamber 1 communicating with the processing zone through the slot opening 26 is again shown. Of course, if desired, several such discharge chambers may be arranged in the system, for example, to further enhance the processing effect. Also shown is an evaporation source 23 attached as a flange to the chamber wall. For example, the magnetron sputtering source is changed to the evaporation source 2
Although it may be used as 3, it is preferable to use a so-called arc evaporation source to achieve a high processing speed at low cost. The advantage of this arrangement is that the arc evaporation source 23 can be freely arranged from the outside in such a way that the desired coating homogeneity can be set by means of the distributed arrangement of the sources and a high coating speed can be maintained. Rather than using a single rectangular evaporation source, it has been found more advantageous to use several smaller round sources located around the system according to process requirements.

【0094】 図4aは、カソード室2が放電室21の頂部に位置付けられる、この発明によ
る構成の別の有利な変形例を示す。その利点は、このようなコーティングシステ
ムでは必ず生じる粒子による放電経路の動作への干渉が最も少ないことである。
また、いくつかのアノード−カソード回路を用い、放電1に沿った強さを調整可
能なものにすることによって放電経路をさらに分割する可能性が示される。主な
放電はメインアノード7とカソード室2との間の電源8によって発生させる。補
助アノード24および補助電源25によってさらなる補助の放電を発生させても
よい。このように、放電の電力密度を、局所的にアノード7とカソード2との間
の放電経路全体に沿って、かつワークピースの均質性要件に対する強さに関して
調整することが可能となる。
FIG. 4 a shows another advantageous variant of the arrangement according to the invention, in which the cathode chamber 2 is located on top of the discharge chamber 21. The advantage is that such coating systems have the least interference with the operation of the discharge path by the particles that are necessarily generated.
It also shows the possibility of further dividing the discharge path by using several anode-cathode circuits and making the intensity along discharge 1 adjustable. The main discharge is generated by a power supply 8 between the main anode 7 and the cathode chamber 2. Further auxiliary discharge may be generated by the auxiliary anode 24 and the auxiliary power supply 25. In this way, it is possible to adjust the power density of the discharge locally along the entire discharge path between the anode 7 and the cathode 2 and with respect to the strength for the homogeneity requirements of the workpiece.

【0095】 図4bは別の構成を示す。アノード−カソード経路は完全に離すことができ、
または別個のアノード7および24、別個のカソード3および3′ならびに別個
のカソード室2および2′を用いて結合を外すこともできる。図4cに示される
別のものでは2つの別個のアノード7および24と、2つの熱カソード3および
3′を備えた共通のカソード室2とが用いられている。
FIG. 4b shows another configuration. The anode-cathode path can be completely separated,
Alternatively, the decoupling can be effected using separate anodes 7 and 24, separate cathodes 3 and 3 'and separate cathode compartments 2 and 2'. The alternative shown in FIG. 4c uses two separate anodes 7 and 24 and a common cathode chamber 2 with two hot cathodes 3 and 3 '.

【0096】 図5は、この発明(曲線b)および従来の技術(曲線a)に従って処理された
HSS仕上げのフライスのテスト結果を示す。いずれの場合にも、フライスには
3.5μm TiNコーティングが与えられた。従来技術(曲線a)によるフラ
イスでは、まず高電圧エッチングが従来の態様で行なわれたが、曲線bにより表
わされるフライスではこの発明によるプロセスが用いられた。テスト条件は以下
のとおりである。
FIG. 5 shows the test results of an HSS-finished milling mill treated according to the invention (curve b) and the prior art (curve a). In each case, the mill was provided with a 3.5 μm TiN coating. In the milling according to the prior art (curve a), the high voltage etching was first performed in a conventional manner, whereas the milling represented by the curve b used the process according to the invention. The test conditions are as follows.

【0097】 HSS仕上げフライス: 直径16 mm 歯の数 4 テスト材料: 42 CrMo4(DIN 1.7225) 硬度: HRC 38.5 送り込まれるもの(infeed): 15 mm×2.5 mm 切削速度 40 m/分 歯1つ当りの送り量 0.088 mm 送り量 280 mm/分 寿命の終り:スピンドルトルク80(任意単位) この結果から、この発明にしたがって処理された工具の寿命に明らかな向上が
見られる。1.5倍以上の向上が容易に達成できる。重要なのは、工具寿命の延
長だけではなく、工具寿命の終りに近づくにつれての工具の品質劣化を示すトル
ク曲線の進行がより平坦であることである。図5による例では、このことは15
mの全フライス削り深さにおいてはっきりと認識される。従来技術を表わす曲線
aは15mの全フライス削り深さにおいて工具品質の急な劣化を示している。こ
のことは、従来技術で達成できる切削の品質には工具寿命全体にわたって大きな
ばらつきがあり、すなわちさほど一定ではないことを意味する。
HSS finishing mill: 16 mm diameter Number of teeth 4 Test material: 42 CrMo4 (DIN 1.7225) Hardness: HRC 38.5 Infeed: 15 mm × 2.5 mm Cutting speed 40 m / min per tooth Feed rate 0.088 mm Feed rate 280 mm / min End of life: spindle torque 80 (arbitrary unit) This result shows a clear improvement in the life of the tool treated according to the invention. An improvement of 1.5 times or more can be easily achieved. What is important is not only the extension of the tool life, but also a flatter progression of the torque curve, which indicates the deterioration of the quality of the tool towards the end of the tool life. In the example according to FIG.
at a total milling depth of m. Curve a representing the prior art shows a sharp deterioration of the tool quality at a total milling depth of 15 m. This means that the cutting quality achievable with the prior art varies widely over the tool life, ie is not very constant.

【0098】 図2から図4に示されるこの発明に従って製造されたシステムは従来技術に対
応するシステム1と比較してはるかに大きいスループットと上に述べた高品質を
もたらす。スループットは容易に倍増でき、または3倍から5倍に増加すること
ができるため、経済性が著しく向上する。
The system manufactured according to the present invention shown in FIGS. 2 to 4 provides a much higher throughput and the above-mentioned high quality compared to the system 1 corresponding to the prior art. Throughput can be easily doubled, or can be increased by a factor of three to five, thus significantly improving economics.

【0099】 要約 コーティングの前にスパッタエッチングすべき高性能工具に硬質コーティング
を堆積するために、この発明ではその工具を低電圧アーク放電によってスパッタ
エッチングし、その後にエッチングされた方向から工具をコーティングすること
を提案する。
SUMMARY In order to deposit a hard coating on a high performance tool to be sputter etched prior to coating, the present invention sputter etches the tool by a low voltage arc discharge and then coats the tool from the etched direction. Propose that.

【0100】 請求の範囲 1.真空処理室(1)および室上に配置されるプラズマ源(18)を備えた、ワ
ークピース(11)を処理するためのコーティング構成であって、コーティング
源(23)が前記室内に配置されており、前記室は、ワークピース(11)を源
の前に位置付けるまたは源の前を通過させるための処理ゾーン(b)を規定する
保持および/または運搬装置を備えており、前記源はワークピースに対してある
程度の距離のところに配置され同じ方向から作用し、前記コーティング構成は、
熱カソード低電圧放電構成として設計されるプラズマ源(18)を特徴としてお
り、ワークピース運搬方向に対して横方向における線状の広がり(1)は処理ゾ
ーンの幅(b)に実質的に対応し、前記コーティング構成はアーク放電(18)
とワークピース(11)との間に電界(20)を発生するための装置を含む、コ
ーティング構成。 2.ワークピース(11)のための保持および運搬装置は処理室(1)の中心軸
(16)について回転可能に配置され、源(18、23)はいずれも中心軸(1
6)の方向において外側から径方向に作用するような態様で室の壁上に配置され
る、請求項1に記載の構成。 3.放電室(21)のプラズマ源は室(1)の外側の壁上に配置され、放電室(
21)の内側またはその上に熱電子放出カソード(3)が設けられ、処理ゾーン
幅の少なくとも80%が処理ゾーン幅(b)から離れかつ沿っており、低電圧ア
ーク放電(18)を発生するためのアノード(7)が位置付けられ、前記構成に
おいて、電圧発生器(20)を備えた放電室(21)内の希ガスポート(5)は
、陰極がワークピース(11)上にある態様でアノード−カソード回路とワーク
ピース(11)の間に位置付けられ、プラズマ源構成(2、7、18、21)が
スパッタエッチング装置として機能するようにする、請求項1または2に記載の
構成。 4.前記プラズマ経路からある距離のところでプラズマ経路に沿って延在する少
なくとも1つのさらなるアノード(24)が、アーク放電(18)に沿ったプラ
ズマ密度分布を調整するために放出カソード(3)とアノード(7)との間に配
置される、請求項1から3のいずれかに記載の構成。 5.アノード(7)とさらなるアノード(24)とは別々の調整可能な電源(2
5)に接続され、好ましくは各アノード(7、25)に対して反対のカソード(
3)が設けられており、これは対応するアノード(7、25)および別個の電源
(8、25)とともにそれ自体の調整可能な電源回路を形成する、請求項1から
4のいずれかに記載の構成。 6.放出カソード(3)は放電室(21)とは別のカソード室2内に配置され、
前記カソード室(2)は、開口部(4)を介して放電室(21)と連通しており
、開口部(4)を通して電子が現われることができ、希ガス入口ポート(5)が
好ましくはこのカソード室(2)上に配置される、請求項1から5のいずれかに
記載の構成。 7.処理室(1)およびその中心軸(16)は垂直方向に配置され、カソード(
3)またはカソード室(2)がアノード(7、24)の上方に配置され、カソー
ド室(2)の開口部(4)が好ましくは下方を向いている、請求項2から6のい
ずれかに記載の構成。 8.好ましくは少なくとも1つのアーク蒸着装置(23)からなる少なくとも1
つのコーティング源(23)がプラズマ源(18)の隣の処理室壁上に配置され
、プラズマ源(18)は運搬方向においてさらに前方に位置付けられる、請求項
1から7のいずれかに記載の構成。 9.電圧発生器(20)は300V DCまでの電圧、好ましくは100Vから
200Vの電圧に対して設計される、請求項1から8のいずれかに記載の構成。 10.低電圧アーク放電構成(18)はワークピース(11)から少なくとも1
0cm、好ましくは15cmから25cm離れて位置付けられる、請求項1から
9のいずれかに記載の構成。 11.保持および運搬装置は、特にドリル、フライスおよびフォーミングダイの
ための工具ホルダとして設計される、請求項1から10のいずれかに記載の構成
。 12.少なくとも1つの磁界発生器がプラズマ密度分布を調整するため放電室(
21)の中または上に配置される、請求項1から11のいずれかに記載の構成。 13.放電室(21)は処理ゾーンの全幅(b)に沿った開口部を有し、開口部
は後者に面しており処理ゾーンがアーク放電にさらされるようにする、請求項1
から12のいずれかに記載の構成。 14.真空処理室(1)内でワークピース(11)を少なくとも部分的にコーテ
ィングするためのプロセスであって、処理室上に配置されるプラズマ源(18)
とコーティング源(23)とを備え、保持および/または運搬装置が室(1)内
に配置され、前記装置がワークピース(11)を源(18、23)の前に位置付
けるまたはその前を通過させるための処理ゾーン(b)を定めており、源は同じ
側から作用し、ワークピース(11)からある距離のところに配置されており、
前記プロセスにおいて、プラズマ源(18)は、実質的に少なくとも処理ゾーン
の幅(b)の80%にわたって、ワークピースの運搬方向に対して横方向におい
て熱カソード低電圧アーク(18)を発生し、前記プロセスにおいて、電圧がア
ーク放電とワークピースとの間に印加され、プラズマから電荷担体を抽出してこ
れらを基板に向けて加速させることができるようにする、プロセス。 15.ワークピースは好ましくは処理室の中心軸(16)について連続的に回転
し、源(18、23)の前を通過し、プラズマ処理が第1のステップにおいて電
荷担体衝撃を介して生じ、ワークピース(11)のコーティングが第2のステッ
プにおいて行なわれる、請求項14に記載のプロセス。 16.電荷担体は、負のワークピース電圧の助けにより直接アーク放電(18)
から抽出されワークピース(11)をスパッタエッチングするイオンからなる、
請求項14または15に記載のプロセス。 17.コーティングゾーン(b)にわたるエッチ分布の均質性は、アーク長さ、
アークとワークピースとの間の距離(d)およびワークピースに対するアークの
位置を選択し、かつアークに沿ったプラズマ密度分布を調整することによって予
め定められた値に設定することができる、請求項14から16のいずれかに記載
のプロセス。
Claims 1. A coating arrangement for processing a workpiece (11), comprising a vacuum processing chamber (1) and a plasma source (18) arranged on the chamber, wherein a coating source (23) is arranged in said chamber. Said chamber comprises a holding and / or conveying device defining a processing zone (b) for positioning or passing the workpiece (11) in front of the source, said source comprising: Acting at the same distance from the same direction, the coating configuration comprises:
Featuring a plasma source (18) designed as a hot cathode low voltage discharge arrangement, the linear extent (1) in the direction transverse to the workpiece transport direction substantially corresponds to the width (b) of the processing zone And wherein the coating configuration comprises an arc discharge (18).
A coating arrangement including a device for generating an electric field (20) between the workpiece and the workpiece (11). 2. The holding and conveying device for the workpiece (11) is arranged rotatably about the central axis (16) of the processing chamber (1), and the sources (18, 23) are both central axis (1).
2. The arrangement according to claim 1, wherein the arrangement is arranged on the wall of the chamber in such a way that it acts radially from the outside in the direction of 6). 3. The plasma source of the discharge chamber (21) is arranged on the outer wall of the chamber (1),
Inside or above 21) a thermionic emission cathode (3) is provided, at least 80% of the processing zone width being away from and along the processing zone width (b), producing a low voltage arc discharge (18). A noble gas port (5) in a discharge chamber (21) with a voltage generator (20) in such a configuration that the cathode is on the workpiece (11). The arrangement according to claim 1 or 2, wherein the arrangement is located between the anode-cathode circuit and the workpiece (11), such that the plasma source arrangement (2, 7, 18, 21) functions as a sputter etching apparatus. 4. At least one further anode (24) extending along the plasma path at a distance from the plasma path comprises an emitting cathode (3) and an anode (3) for adjusting the plasma density distribution along the arc discharge (18). 7) The arrangement according to any one of claims 1 to 3, wherein the arrangement is arranged between the first and second embodiments. 5. The anode (7) and the further anode (24) are separate adjustable power supplies (2
5), and preferably the opposite cathode (7, 25) for each anode (7, 25)
3) is provided, which together with the corresponding anode (7, 25) and a separate power supply (8, 25) forms its own adjustable power supply circuit. Configuration. 6. The emission cathode (3) is arranged in the cathode chamber 2 separate from the discharge chamber (21),
The cathode chamber (2) communicates with the discharge chamber (21) through the opening (4), through which electrons can appear, and the rare gas inlet port (5) is preferably provided. The arrangement according to any of the preceding claims, arranged on this cathode chamber (2). 7. The processing chamber (1) and its central axis (16) are arranged vertically and the cathode (
3) The cathode compartment (2) according to any of claims 2 to 6, wherein the cathode compartment (2) is arranged above the anode (7, 24) and the opening (4) of the cathode compartment (2) is preferably facing downward. The configuration described. 8. Preferably at least one comprising at least one arc evaporation device (23)
Arrangement according to any of the preceding claims, wherein one coating source (23) is arranged on the processing chamber wall next to the plasma source (18), the plasma source (18) being located further forward in the transport direction. . 9. Arrangement according to any of the preceding claims, wherein the voltage generator (20) is designed for voltages up to 300V DC, preferably between 100V and 200V. 10. The low voltage arcing arrangement (18) is at least one piece away from the workpiece (11).
Arrangement according to any of the preceding claims, located at 0 cm, preferably 15 cm to 25 cm apart. 11. 11. The arrangement according to claim 1, wherein the holding and conveying device is designed in particular as a tool holder for drills, milling and forming dies. 12. At least one magnetic field generator for adjusting the plasma density distribution in the discharge chamber (
Arrangement according to any of the preceding claims, arranged in or on 21). 13. The discharge chamber (21) has an opening along the entire width (b) of the processing zone, the opening facing the latter so that the processing zone is exposed to an arc discharge.
13. The configuration according to any one of items 1 to 12. 14. A process for at least partially coating a workpiece (11) in a vacuum processing chamber (1), comprising a plasma source (18) disposed on the processing chamber.
And a coating source (23), wherein a holding and / or conveying device is arranged in the chamber (1), said device positioning or passing the workpiece (11) in front of the source (18, 23). A processing zone (b) for causing the source to work from the same side and being located at a distance from the workpiece (11);
In said process, the plasma source (18) generates a hot cathode low voltage arc (18) substantially across at least 80% of the width (b) of the processing zone in a direction transverse to the direction of workpiece transport; In the process, a voltage is applied between the arc discharge and the workpiece to allow charge carriers to be extracted from the plasma and accelerated toward the substrate. 15. The workpiece preferably rotates continuously about the central axis (16) of the processing chamber, passes in front of the source (18, 23), and plasma processing occurs in the first step via charge carrier bombardment, The process according to claim 14, wherein the coating of (11) is performed in a second step. 16. The charge carriers are directly arced (18) with the help of a negative workpiece voltage.
Consisting of ions extracted from and sputter-etching the workpiece (11),
A process according to claim 14 or claim 15. 17. The homogeneity of the etch distribution over the coating zone (b) depends on the arc length,
The distance (d) between the arc and the workpiece and the position of the arc relative to the workpiece can be set to a predetermined value by selecting and adjusting a plasma density distribution along the arc. 17. The process according to any of 14 to 16.

【0101】 図5 スピンドルトルク[a.u.] 工具寿命の終り 高電圧エッチング、3.5μm TiN(アークコーティング) 低電圧アークコーティング、3.5μm TiN(アークコーティング)、(
発明) 全フライス削り深さ[m]
FIG. 5 Spindle torque [a. u. End of tool life High voltage etching, 3.5 μm TiN (arc coating) Low voltage arc coating, 3.5 μm TiN (arc coating), (
Invention) Total milling depth [m]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 窒素分圧対工具本体のバイアス電圧の線形スケーリング(linear scaling)された図である。FIG. 1 is a linearly scaled view of nitrogen partial pressure versus tool body bias voltage.

【図2】 図1のQI≧1領域内にチタンアルミニウム窒化物硬質材料層を 蒸着(deposition)し、QI値、5.4を得た場合の典型的な強度対角度2θの 図である。FIG. 2 is a typical intensity versus angle 2θ diagram when a titanium aluminum nitride hard material layer is deposited in the region of Q I ≧ 1 in FIG. 1 to obtain a Q I value of 5.4. is there.

【図3】 図2と類似するが、チタンアルミニウム窒化物の蒸着(depositi
on)がバイアス電圧および窒素分圧によって制御されQI≦1を発明によって得 た図である。
FIG. 3 is similar to FIG. 2 except that titanium aluminum nitride is deposited.
on) is a diagram obtained by the invention a Q I ≦ 1 is controlled by a bias voltage and nitrogen partial pressure.

【図4】 図2および図3と類似する、図1の有効に作用する点P1に関し ての図である。FIG. 4 is a view similar to FIGS. 2 and 3 but with respect to the effective point P 1 of FIG. 1 ;

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment of the Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成12年3月10日(2000.3.10)[Submission date] March 10, 2000 (2000.3.10)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All figures

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【図2】 FIG. 2

【図3】 FIG. 3

【図4】 FIG. 4

【添付資料A図1】 [Attachment A Figure 1]

【添付資料A図2】 [Attachment A Figure 2]

【添付資料A図3】 [Attachment A Fig. 3]

【添付資料A図5】 [Attachment A Figure 5]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG ,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT ,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA, CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,F I,GB,GE,GH,HU,ID,IL,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW) , EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR , LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZW

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工具本体および耐摩耗性層システムを備える工具であって、
前記層システムはMeXの少なくとも1つの層を含み、 Meはチタンおよびアルミニウムを含み、 Xは窒素および炭素の少なくとも1つであり、 前記層は、 QI≦2 のQI値を有し、前記工具は、 硬質炭化物エンドミル、 硬質炭化物ボールノーズミル、 超硬合金歯切工具の1つであり、I(111)および強度平均ノイズ値をMS
に従って測定した場合、I(111)の値は強度平均ノイズ値の少なくとも20
倍である、工具。
1. A tool comprising a tool body and a wear-resistant layer system,
The layer system comprises at least one layer of MeX, Me comprises titanium and aluminum, X is at least one of nitrogen and carbon, the layer has a Q I value of Q I ≦ 2, wherein The tool is one of a hard carbide end mill, a hard carbide ball nose mill, and a cemented carbide hobbing tool.
The value of I (111) is at least 20% of the intensity average noise value when measured according to
Double, tool.
【請求項2】 前記QIの有効範囲は、 QI≦1であり、好ましくは、 QI≦0.5であり、さらに好ましくは、 QI≦0.2であり、特に好ましくは、 QI≦0.1 である、請求項1に記載の工具。Wherein the effective range of the Q I is Q I ≦ 1, preferably a Q I ≦ 0.5, more preferably a Q I ≦ 0.2, particularly preferably, Q The tool according to claim 1, wherein I ≦ 0.1. 【請求項3】 前記MeX材料は、チタンアルミニウム窒化物、チタンアル
ミニウム炭窒化物、チタンアルミニウムボロン窒化物の1つであり、好ましくは
チタンアルミニウム窒化物およびチタンアルミニウム炭窒化物の1つである、請
求項1または2のいずれか1項に記載の工具。
3. The MeX material is one of titanium aluminum nitride, titanium aluminum carbonitride, titanium aluminum boron nitride, and preferably one of titanium aluminum nitride and titanium aluminum carbonitride. The tool according to claim 1.
【請求項4】 Meは、ボロン、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム
、シリコン、タングステン、クロムからなるグループの少なくとも1つのさらな
る元素をさらに含み、好ましくは、イットリウムおよびシリコンおよびボロンの
少なくとも1つを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の工具。
4. The Me further comprises at least one further element of the group consisting of boron, zirconium, hafnium, yttrium, silicon, tungsten, chromium, preferably comprising at least one of yttrium and silicon and boron. Item 4. The tool according to any one of Items 1 to 3.
【請求項5】 Me内に含有される前記さらなる元素の含有量iは、Tiの
含有量を100原子%とした場合、 0.05原子%≦i≦60原子% である、請求項4に記載の工具。
5. The element according to claim 4, wherein the content i of the further element contained in Me is 0.05 atomic% ≦ i ≦ 60 atomic% when the content of Ti is 100 atomic%. The described tool.
【請求項6】 前記少なくとも1つの層と前記工具本体との間に窒化チタン
のさらなる層をさらに含み、前記さらなる層は厚さdを有し、dの有効範囲は、 0.05μm≦d≦5.0μm である、請求項1から5のいずれか1項に記載の工具。
6. The method according to claim 1, further comprising a further layer of titanium nitride between the at least one layer and the tool body, wherein the further layer has a thickness d, and the effective range of d is 0.05 μm ≦ d ≦ The tool according to any one of claims 1 to 5, which has a thickness of 5.0 µm.
【請求項7】 前記層システムは、前記少なくとも1つの層および前記さら
なる層によって形成される、請求項6に記載の工具。
7. The tool according to claim 6, wherein the layer system is formed by the at least one layer and the further layer.
【請求項8】 前記少なくとも1つの層内の応力σは、 2GPa≦σ≦8GPaであり、好ましくは、 4GPa≦σ≦6GPa である、請求項1から7のいずれか1項に記載の工具。8. The tool according to claim 1, wherein the stress σ in the at least one layer is 2 GPa ≦ σ ≦ 8 GPa, preferably 4 GPa ≦ σ ≦ 6 GPa. 【請求項9】 Me内のチタンの含有量xは、 70原子%≧x≧40原子%であり、好ましくは、 65原子%≧x≧55原子% である、請求項1から8のいずれか1項に記載の工具。9. The method according to claim 1, wherein the content x of titanium in Me is 70 atomic% ≧ x ≧ 40 atomic%, preferably 65 atomic% ≧ x ≧ 55 atomic%. The tool according to item 1. 【請求項10】 前記Me内のアルミニウムの含有量yは、 30原子%≦y≦60原子%であり、好ましくは、 35原子%≦y≦45原子% である、請求項1から9のいずれか1項に記載の工具。10. The method according to claim 1, wherein the content y of aluminum in Me is 30 at% ≦ y ≦ 60 at%, preferably 35 at% ≦ y ≦ 45 at%. Or the tool according to item 1. 【請求項11】 工具本体および耐摩耗性層システムを含む工具の製造方法
であって、耐摩耗性層システムは少なくとも1つの硬質材料層を含み、前記方法
は、 真空室内で前記少なくとも1つの層に反応性PVD蒸着(deposition)を行な
うステップと、 前記真空室内の反応性ガスの分圧および予め定められた基準電位に対しての工
具本体のバイアス電圧からなる2つのパラメータの少なくとも1つに加えて、前
記PVD蒸着(deposition)のための予め定められたプロセスパラメータ値を選
択するステップと、 所望のQI値を備え、I(200)およびI(111)の少なくとも1つおよ び平均強度ノイズ値をMSに従って測定した場合の、I(200)およびI(1
11)の少なくとも1つの値が平均強度ノイズ値の少なくとも20倍よりも大き
くなる、前記層を実現するため前記分圧および前記バイアス電圧の少なくとも1
つを調節するステップを含む、工具の製造方法。
11. A method of manufacturing a tool including a tool body and a wear-resistant layer system, wherein the wear-resistant layer system includes at least one layer of hard material, the method comprising: Performing reactive PVD deposition on at least one of two parameters consisting of a partial pressure of a reactive gas in the vacuum chamber and a bias voltage of the tool body with respect to a predetermined reference potential. Te, previously selecting a process parameter values determined, with the desired Q I values, at least one and average intensity of I (200) and I (111) for said PVD deposition (deposition) I (200) and I (1) when the noise value was measured according to MS.
11) at least one of said partial pressure and said bias voltage to realize said layer, wherein at least one value of said at least one is greater than at least 20 times the average intensity noise value.
A method for manufacturing a tool, comprising the step of adjusting one.
【請求項12】 前記QI値を減じるため前記分圧を減少させるステップお よび増加させるステップをさらに含む、請求項11に記載の工具の製造方法。12. The method of claim 11, wherein Q To reduce the I value further comprises the step of increasing and contact step of decreasing the partial pressure, method for producing tool according to claim 11. 【請求項13】 前記QI値を減じるため前記バイアス電圧を増加させるス テップおよび減少させるステップを含む、請求項11または請求項12に記載の
工具の製造方法。
Wherein said Q I comprising the step of steps and reduction increases the bias voltage to reduce the value, method for producing a tool according to claim 11 or claim 12.
【請求項14】 反応性陰極アーク蒸着(evaporation)によって前記反応 性PVD蒸着(deposition)を行なうステップをさらに含む、請求項11から1
3のいずれか1項に記載の工具の製造方法。
14. The method of claim 11, further comprising performing said reactive PVD deposition by reactive cathodic arc evaporation.
4. The method for manufacturing a tool according to any one of items 3 to 5.
【請求項15】 前記アーク蒸着(evaporation)を磁気的に制御するステ ップをさらに含む、請求項14に記載の工具の製造方法。15. The method of claim 14, further comprising the step of magnetically controlling the evaporation. 【請求項16】 前記工具本体上にMeX層を蒸着(deposition)するステ
ップをさらに含み、Meはチタンおよびアルミニウムを含み、Xは窒素および炭
素の少なくとも1つであり反応性ガスによって前記PVD蒸着(deposition)に
導入される、請求項11から15のいずれか1項に記載の工具の製造方法。
16. The method further comprising the step of depositing a layer of MeX on the tool body, wherein Me comprises titanium and aluminum, X is at least one of nitrogen and carbon and the reactive gas is used for the PVD deposition ( The method of manufacturing a tool according to any one of claims 11 to 15, which is introduced into deposition).
【請求項17】 前記工具は、 硬質炭化物エンドミル、 硬質炭化物ボールノーズミル、 超硬合金歯切工具 の1つであり、これによって前記QI値は、 QI≦2 が、前記反応性PVD蒸着(deposition)の前記反応性圧力および前記バイアス
電圧の少なくとも1つを調節することで、選択される、請求項11から16のい
ずれか1項に記載の工具の製造方法。
17. The tool is one of a hard carbide end mill, a hard carbide ball nose mill, and a cemented carbide hob, whereby the Q I value is Q I ≦ 2 and the reactive PVD deposition is 17. The method of manufacturing a tool according to any one of claims 11 to 16, wherein the method is selected by adjusting at least one of the reactive pressure of the deposition and the bias voltage.
【請求項18】 前記QI値は、 QI≦1、好ましくはQI≦0.5、さらに好ましくはQI≦0.2が選択され る、請求項17に記載の工具の製造方法。18. The method according to claim 17, wherein the Q I value is selected such that Q I ≦ 1, preferably Q I ≦ 0.5, and more preferably Q I ≦ 0.2. 【請求項19】 前記QI値は、 QI≦0.1 が選択される、請求項18に記載の工具の製造方法。19. The method according to claim 18, wherein the Q I value is selected as Q I ≦ 0.1.
JP2000511928A 1997-09-12 1997-09-12 Tool with protective layer system Withdrawn JP2001516655A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB1997/001090 WO1999014392A1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having a protective layer system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001516655A true JP2001516655A (en) 2001-10-02

Family

ID=11004604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000511928A Withdrawn JP2001516655A (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool with protective layer system

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JP2001516655A (en)
KR (1) KR100470826B1 (en)
AT (1) ATE226647T1 (en)
CA (1) CA2303124C (en)
CZ (1) CZ301431B6 (en)
DE (1) DE69716651T2 (en)
SK (1) SK287369B6 (en)
TR (1) TR200000710T2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005319570A (en) * 2004-04-08 2005-11-17 Mitsubishi Materials Corp Cutting tool made of surface coated cubic boron nitride sintered material with hard coating layer exhibiting excellent chipping resistance and heat-resistant plastic deformability in high-speed intermittent cutting of high hardness steel
JP2005319568A (en) * 2004-04-09 2005-11-17 Mitsubishi Materials Corp Cutting tool made of surface coated cubic boron nitride sintered material exhibiting excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting of hard-to-cut material
JP2007532783A (en) * 2004-04-19 2007-11-15 ピヴォット アー.エス. Hard wear-resistant coating based on aluminum nitride
CN109128391A (en) * 2018-11-22 2019-01-04 上海电气集团股份有限公司 A kind of gear working method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005319570A (en) * 2004-04-08 2005-11-17 Mitsubishi Materials Corp Cutting tool made of surface coated cubic boron nitride sintered material with hard coating layer exhibiting excellent chipping resistance and heat-resistant plastic deformability in high-speed intermittent cutting of high hardness steel
JP4711107B2 (en) * 2004-04-08 2011-06-29 三菱マテリアル株式会社 Cutting tool made of surface-coated cubic boron nitride-based sintered material that exhibits excellent chipping resistance and heat-resistant plastic deformation in high-speed intermittent cutting of hardened steel
JP2005319568A (en) * 2004-04-09 2005-11-17 Mitsubishi Materials Corp Cutting tool made of surface coated cubic boron nitride sintered material exhibiting excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting of hard-to-cut material
JP4711106B2 (en) * 2004-04-09 2011-06-29 三菱マテリアル株式会社 Cutting tool made of surface-coated cubic boron nitride-based sintered material that exhibits excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting of difficult-to-cut materials
JP2007532783A (en) * 2004-04-19 2007-11-15 ピヴォット アー.エス. Hard wear-resistant coating based on aluminum nitride
CN109128391A (en) * 2018-11-22 2019-01-04 上海电气集团股份有限公司 A kind of gear working method

Also Published As

Publication number Publication date
DE69716651T2 (en) 2003-06-18
SK287369B6 (en) 2010-08-09
CA2303124C (en) 2007-09-25
CZ301431B6 (en) 2010-03-03
SK3472000A3 (en) 2001-07-10
CA2303124A1 (en) 1999-03-25
KR20010030596A (en) 2001-04-16
ATE226647T1 (en) 2002-11-15
CZ2000904A3 (en) 2001-01-17
KR100470826B1 (en) 2005-03-07
DE69716651D1 (en) 2002-11-28
TR200000710T2 (en) 2000-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1017870A1 (en) Tool having a protective layer system
US5709784A (en) Process and apparatus for workpiece coating
US4871434A (en) Process for equipment to coat tools for machining and forming techniques with mechanically resistant layers
US6258217B1 (en) Rotating magnet array and sputter source
US5114556A (en) Deposition apparatus and method for enhancing step coverage and planarization on semiconductor wafers
TWI411696B (en) Method for depositing electrical isulating layers
EP0975818B1 (en) Method and device for pvd coating
US20100276283A1 (en) Vacuum coating unit for homogeneous PVD coating
US4478703A (en) Sputtering system
MX2011005039A (en) Method for pretreating substrates for pvd methods.
JP2001516654A (en) Tool with protective layer system
JPS61201769A (en) Reactive vapor deposition of oxide, nitride and oxide nitride
JP5118381B2 (en) Tool with protective layer system
JP2003034858A (en) Hard coating for cutting tool, manufacturing method therefor, and target for forming hard coating
WO2020097815A1 (en) Tilted magnetron in a pvd sputtering deposition chamber
Semenov et al. An apparatus for vacuum deposition of composite TiN− Cu coatings using coupled vacuum-arc and ion-plasma processes
JP2001516655A (en) Tool with protective layer system
KR100470824B1 (en) Tool with protective layer system
JP4792571B2 (en) PVD coating equipment
MXPA00002589A (en) Tool having a protective layer system
MXPA00002590A (en) Tool with protective layer system
JP2023515754A (en) Plasma Chamber Targets for Reducing Workpiece Defects During Dielectric Sputtering
JPH10204618A (en) Cubic boron nitride-coated composite material and its production
Prabhakara Plasma Assisted Physical Vapour Deposition
JPH06246521A (en) Machining tool coated with cubic boron nitride film

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20041207