KR0131473Y1 - Vacuum deposition plating apparatus - Google Patents

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KR0131473Y1 KR2019930028841U KR930028841U KR0131473Y1 KR 0131473 Y1 KR0131473 Y1 KR 0131473Y1 KR 2019930028841 U KR2019930028841 U KR 2019930028841U KR 930028841 U KR930028841 U KR 930028841U KR 0131473 Y1 KR0131473 Y1 KR 0131473Y1
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Abstract

아크이온 도금과 HCD이온 도금을 하나의 챔버에서 하게 됨과 아울러 스퍼터링 도금을 동시에 할 수 있게 한 진공증착 도금장치에 관한 것으로써,The present invention relates to a vacuum deposition plating apparatus in which arc ion plating and HCD ion plating are performed in one chamber, and sputtering plating can be simultaneously performed.

종래에 하나의 챔버에서 한 가지 도금만을 행할 때 발생되는 설비측면상의 문제점과 도금의 효과면에서 발생되는 기능적인 문제점을 개선하기 위한 것인 바,In order to improve the functional problems caused in the aspect of the installation and the effect of the plating that occurs when performing only one plating in a conventional chamber,

아크이온 도금과 HCD이온 도금을 병행하여 행할 수 있게 한 제1챔버(A)와 스퍼터링 도금을 할 수 있는 제2챔버(B)를 서로 동시에 할 수 있도록 하므로써, 기계설비로 인한 경제적 손실을 방지하고 피막의 부착력이 우수한 이온도금 장치를 제공하게 된 것이다.The first chamber (A) and the second chamber (B) for sputter plating can be performed at the same time by performing arc ion plating and HCD ion plating at the same time, thereby preventing economic losses due to mechanical equipment. It is to provide an ion plating apparatus excellent in the adhesion of the film.

Description

진공 증착 도금장치Vacuum Deposition Plating Equipment

제1도 (a)는 증착도금 원리를 도시한 개략도.Figure 1 (a) is a schematic diagram showing the deposition plating principle.

(b)는 아크이온도금 원리를 도시한 개략도.(b) is a schematic diagram showing the principle of arc charge.

(c)는 HCD 도금원리를 도시한 개략도.(c) is a schematic diagram showing the principle of HCD plating.

(d)는 스퍼터링 도금원리를 도시한 개략도.(d) is a schematic diagram showing the principle of sputtering plating.

제2도는 본 고안의 진공증착 도금장치의 동작원리를 도시한 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing the operation principle of the vacuum deposition plating apparatus of the present invention.

제3도는 본 고안의 진공증착 도금과정을 도시한 블록도.3 is a block diagram showing a vacuum deposition plating process of the present invention.

제4도 (a)는 본 고안의 진공증착 도금장치를 도시한 사시도.Figure 4 (a) is a perspective view showing a vacuum deposition plating apparatus of the present invention.

(b)는 본 고안의 장치를 도시한 평면도.(b) is a plan view showing the device of the present invention.

(c)는 본 고안의 장치를 도시한 정면도.(c) is a front view showing the device of the present invention.

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

1 : 아크소스 1a : 이온빔소스1: arc source 1a: ion beam source

2 : HCD 소스 3 : 용기2: HCD source 3: container

4 : 드로틀 밸브 5 : 마그네트론 소스4: throttle valve 5: magnetron source

6 : 보기창 7 : 진공펌프6: viewing window 7: vacuum pump

A : 제1챔버 B : 제2챔버A: first chamber B: second chamber

H : 가열기 I : 증착물질의 원자들H: heater I: atoms of deposited material

M : 증착물질의 분자들 P : 플라즈마 영역M: Molecules of the deposition material P: Plasma region

본 고안은 진공증착 도금장치에 관한 것으로서, 특히 아크이온도금(Arc Ion Plating)과 HCD(Hollow cathode Discharge)이온도금 및 스퍼터링(Sputtering) 도금을 동시에 행할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum deposition plating apparatus, and more particularly, to an apparatus capable of simultaneously performing arc ion plating and HCD (hollow cathode discharge) heating and sputtering plating.

진공증착 도금은 물리적 증착도금과 화학적 증착도금으로 분류되고, 물리적 증착도금은 다시 증착(Evaporation)도금, 이온도금(lon plating) 및 스터퍼링 도금으로 분류할 수 있다.Vacuum deposition plating is classified into physical vapor deposition and chemical vapor deposition, and physical vapor deposition may be further classified into evaporation plating, ion plating and stuffing plating.

이온도금은 다시 아크이온도금, HCD 이온도금, 다음극 이온도금 등으로 세분된다. 이들은 각기 다른 용도에 사용되고 그 장·단점들도 서로 다르다.Ion plating is further subdivided into arc ion plating, HCD ion plating and next electrode ion plating. They are used for different purposes and have different advantages and disadvantages.

종래의 진공증착을 도금장치들은 하나의 챔버내에서는 한가지 도금만을 할 수 있었다.In conventional vacuum deposition, plating apparatuses could only perform one plating in one chamber.

즉, 아크이온 도금장치와 HCD 이온 도금장치는 서로 별개로 작동된다.That is, the arc ion plating apparatus and the HCD ion plating apparatus are operated separately from each other.

따라서, 이미 행하던 것과 다른 도금을 하기 위해서는 그에 필요한 장치들을 새로 구입해야 하므로 설치비용이 과다하고, 또한 각 도금원리 면에서 본래 지니고 있는 문제점들로 인하여 피복 효과를 개선하기가 어려운 문제점들이 있었다.Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the coating effect due to excessive installation costs, and also inherent in each plating principle, because it is necessary to purchase a new device necessary for plating different from the one already performed.

아크이온도금 경우에는 코팅면이 매끄럽지 못하고, 모재의 수율이 나쁜 단점이 있다.In the case of arc heating, the coating surface is not smooth, and the yield of the base material is bad.

본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 개선한 것으로서, 본 고안의 제1목적은 2개 이상의 챔버(도금이 행해지는 저압, 고진공의 도금실)가 공유할 수 있는 진공펌프를 부설하고,양 챔버내의 압력을 서로 다르게 유지시킬수 있는 드로틀(throttle) 밸브를 부설함으로써, 제1챔버내에서 아크이온 도금과 HCD 이온도금을 동시에 행할 수 있는 진공증착 도금장치를 제공하는 것이며,The present invention improves the above problems of the prior art, the first object of the present invention is to install a vacuum pump which can be shared by two or more chambers (low pressure, high vacuum plating chamber to be plated), both chambers By providing a throttle valve that can maintain the pressure in the chamber differently, to provide a vacuum deposition plating apparatus capable of simultaneously performing arc ion plating and HCD ion plating in the first chamber,

본 고안의 제2목적은, 제2챔버내에서는 스퍼터링 도금을 제1챔버내의 도금과 동시에 행할 수 있는 진공증착 도금장치를 제공함에 있다.A second object of the present invention is to provide a vacuum evaporation plating apparatus capable of simultaneously performing sputter plating in the second chamber and plating in the first chamber.

본 고안의 제3목적은, 제1챔버내에 이온 빔(ion beam)발생장치를 부설함으로써 피막의 부착력이 우수한 이온도금 장치를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide an ion plating apparatus excellent in adhesion of a film by providing an ion beam generator in a first chamber.

이러한 본 고안은, 제1챔버내에서 아크이온 도금과 HCD이온 도금을 동시에 행할 수 있도록 아크소스(arc source; 아크 발생원)와 HCD 소스를 챔버내에 적절히 배치함과 아울러, 제2챔버에서는 스퍼터링 도금을 행할 수 있도록 하기 위한 하나의 진공펌프와 드로틀 밸브를 가지고 있다.The present invention provides an arrangement of an arc source and an HCD source in the chamber so that the arc ion plating and the HCD ion plating can be simultaneously performed in the first chamber, and the sputter plating is performed in the second chamber. It has one vacuum pump and throttle valve to make it work.

이 진공펌프는 아크이온도금과 HCD이온 도금을 동시에 할 수 있는 제1챔버와 스터퍼링 도금을 행하는 제2챔버가 공유한다. 제1챔버와 제2챔버 내에서 필요로 하는 압력은 서로 다를 수 있기 때문에 본 고안에서는 드로틀 밸브를 설치한다.The vacuum pump is shared by a first chamber capable of simultaneously performing arc charging and HCD ion plating, and a second chamber performing sputtering plating. Since the pressure required in the first chamber and the second chamber may be different from each other, the throttle valve is provided in the present invention.

일반적으로, 증착도금 원리는 챔버내에 피복할 물체(피코팅 물체)를 적당히 위치시키고, 피복물질(증착되는 재료)을 그보다 하방에 위치시키되 피복 물질을 가열하여 증발시킬 수 있는 가열장치를 모재 밑에 배치한다. 가열장치에 의해 모재는 융해상태로 되고, 그후 증발되기 시작한다. 피복물질이 증발할 때 피복물질의 분자들이 피복물질로부터 이탈되어 분자이동을 하게 되고, 이 분자운동 에너지에 의해 피코팅물체에 접근하여 부착됨으로써 피복이 되는 것이다.In general, the deposition plating principle is to place an object to be coated (the object to be coated) in the chamber appropriately, and to place the coating material (the material to be deposited) beneath it, and to place a heating device under the base material to heat and evaporate the coating material. do. The base material is melted by the heating device and then begins to evaporate. When the coating material evaporates, the molecules of the coating material are separated from the coating material to move the molecules, and the coating material is coated by approaching and attaching the object to be coated by the molecular kinetic energy.

또한, 아크이온 도금원리는 챔버내에 피코팅 물체를 적당히 위치시키고, 아크점화기(arc ignitor)에 피복물질을 설치한다. 본 고안에서는 제1챔버내에서 HCD 이온 도금을 동시에 행하기 위해 제1챔버내의 중간 이상의 공간에 이들을 설치하고, HCD이온 도금에 필요한 장치들은 중간이하의 공간에 배치한다.In addition, the arc ion plating principle is to properly position the object to be coated in the chamber and to install the coating material in the arc ignitor. In the present invention, in order to simultaneously perform HCD ion plating in the first chamber, they are placed in a space above the middle of the first chamber, and the devices required for HCD ion plating are placed in the space below the middle.

아크점화기는 피복물질에 아크를 발생시켜 피복물질상에서 아크가 연속적으로 발생되도록 한다. 즉 피복물질 자체가 아크소스 역할을 하는 것이다. 아크가 발생되면 피복물질은 순간적으로 녹아 이온화되어 챔버내를 운동하면서, 피코팅 물체의 표면에 강한 충격과 함께 부착되어 피막을 형성한다.An arc igniter generates an arc in the coating material such that the arc is continuously generated on the coating material. That is, the coating material itself serves as an arc source. When an arc is generated, the coating material melts instantaneously and ionizes to move through the chamber, attaching to the surface of the object to be coated with a strong impact to form a coating.

챔버는 불활성 가스로 채워지고, 압력은 10-2∼10-3토르(torr) 정도의 진공에 가까운 저압을 유지하고, 아크를 발생시킨다. 이때 아크의 온도는 약 4×103∼4×104°K의 고온이 된다.The chamber is filled with an inert gas, the pressure is maintained at a low pressure close to a vacuum of about 10 -2 to 10 -3 torr, and generates an arc. At this time, the temperature of the arc is a high temperature of about 4 × 10 3 ~ 4 × 10 4 ° K.

또한, 피코팅 물체에는 약 800V∼1000V의 전압을 걸어준다. 아크 점화기에 의해서 초기 발생된 아크 스폿(arc spot)은 약 100m/sec의 속도로 피복물질 표면을 이동하면서 피복물질을 녹여 이온화한다. 이 이온들이 피코팅 물체에 부착하여 코팅되는 것이다. 아크이온 도금의 특징은 피복물질이 아크점화기에 설치되므로써, HCD이온 도금과는 달리 피복물질을 담는 용기가 불필요하다는 것이다.In addition, a voltage of about 800V to 1000V is applied to the object to be coated. An arc spot, initially generated by an arc igniter, melts and ionizes the coating material as it moves over the coating surface at a rate of about 100 m / sec. These ions adhere to the coated object and are coated. A feature of arc ion plating is that, since the coating material is installed in the arc igniter, a container containing the coating material is unnecessary, unlike HCD ion plating.

HCD이온 도금 원리는 제1챔버내의 저면에 피복물질을 수용한 용기를 설치하고, 피코팅 물체는 챔버내의 중간 이하 적당한 위치에 배치하여, 아크이온 도금을 동시에 행할 수 있게 한다.The HCD ion plating principle installs a container containing a coating material on the bottom surface of the first chamber, and the object to be coated is placed at a suitable position below the middle of the chamber, so that the arc ion plating can be performed simultaneously.

HCD소스는 챔버 벽면의 하부에 설치하여 HCD 소스에서 방출된 열전자가 모재에 충돌될 수 있도록 한다.The HCD source is installed at the bottom of the chamber wall so that hot electrons emitted from the HCD source can collide with the substrate.

HCD소스는 한쪽 단부가 개방된 파이프내에 중공(hollow) 형상의 탄탈(Tantal:Ta)봉을 설치한 것으로, 탄탈봉과 파이프 사이의 공간내에는 제1챔버내에 주입된 불활성가스가 채워지고, 이것은 플라즈마 상태를 형성한다. 이 플라즈마는 제1챔버내에 형성된 다른 플라즈마 상태와 구별된다. 탄발봉을 음극으로 하여 전압을 걸어주면 플라즈마 상태인 가스와 반응한다. 즉, 플라즈마 상태인 아르곤 이온(Ar+)이 탄탈봉과 충돌하면, 탄탈봉은 2000℃ 이상의 고온이 되면서 열전자를 방출한다. 이 열전자들의 흐름을 피복물질이 담긴 용기로 편향시켜 열전자들이 피복물질과 충돌하게 하므로써 피복물질을 녹인다.In the HCD source, a hollow tantalum (Ta) rod is installed in a pipe in which one end is opened. The space between the tantalum rod and the pipe is filled with an inert gas injected into the first chamber. Form a state. This plasma is distinguished from other plasma states formed in the first chamber. When the voltage is applied with the carbon rod as the cathode, it reacts with the gas in the plasma state. That is, when argon ions (Ar + ) in the plasma state collide with the tantalum rods, the tantalum rods emit hot electrons at a high temperature of 2000 ° C or higher. The flow of these hot electrons is deflected into a container containing the coating material, causing the hot electrons to collide with the coating material, thereby melting the coating material.

피복물질이 녹기 시작하면 원자들이 이탈하여 증발되고, 이 원자들이 이온(ion)이 되어 피코팅 물체에 부착되기 위해서는 증발과정에서 챔버내의 분위기가 플라즈마 상태로 되어야 한다. 플라즈마 상태에 존재하는 전자들이 증발되는 피복물질의 원자와 충돌하여 피복물질의 원자를 이온상태로 만든다. 이 과정이 이온화 과정이며, 이렇게 하여 피복물질은 이온이 되고 이 이온이 피코팅물체에 부착되어 코팅이 된다.When the coating material begins to melt, the atoms escape and evaporate, and in order for these atoms to become ions and adhere to the coated object, the atmosphere in the chamber must be in a plasma state during the evaporation process. Electrons present in the plasma state collide with the atoms of the coating material to evaporate, causing the atoms of the coating material to become ionic. This process is an ionization process. In this way, the coating material becomes an ion and the ion is attached to the object to be coated and coated.

플라즈마 속에는 중성가스, 이온, 전자가 공존하며, 이온과 전자의 수가 거의 같아서 전체적으로는 중성상태이다.Neutral gases, ions, and electrons coexist in the plasma, and the total number of ions and electrons is almost the same, which is neutral.

여기서 플라즈마라 하면, 이온화된 기체를 의미한다.The term plasma means ionized gas.

탄탈봉과 파이프 사이 공간에서는, 불활성 기체가 플라즈마 상태를 형성하고, 피코팅물체 하방에는 피복물질 원자들이 플라즈마를 형성한다.In the space between the tantalum rod and the pipe, an inert gas forms a plasma state, and underneath the object to be coated, atoms of the coating material form a plasma.

본 고안에서 스퍼터링 도금은 제2챔버에서행한다.In the present invention, sputtering plating is performed in the second chamber.

제2챔버는 불활성가스를 주입하되 압력은 약 10-4torr로서, 제1챔버보다 낮은 압력을 유지할 수도 있다.The second chamber injects an inert gas, but the pressure is about 10 -4 torr, it may maintain a lower pressure than the first chamber.

제2챔버는 제1챔버와 마찬가지로 불활성 가스의 플라즈마 분위기를 만든다.The second chamber, like the first chamber, creates a plasma atmosphere of the inert gas.

피복물질에는 고전압을 걸어주고, 마그네트론(magnetron) 소스에 의해 원자들이 이탈되게 한다. 이탈된 원자들은 플라즈마 상태인 불활성 가스 이온들과 강하게 충돌하며, 별개의 플라즈마 영역을 형성한다.A high voltage is applied to the coating and the atoms are released by the magnetron source. The escaped atoms strongly collide with the inert gas ions in the plasma state, forming a separate plasma region.

피코팅 물체를 음극으로 하여 전압을 걸어주면 플라즈마에 의해 이온화된 피복물질이 부착되어 피막을 형성한다.When voltage is applied using the object to be coated as a cathode, a coating material ionized by plasma is attached to form a film.

종래 기술에서는 각 챔버내에서 한가지 도금만을 행할 수 밖에 없었으나, 본 고안은 하나의 챔버내에서 아크이온 도금과 HCD이온 도금을 동시에 할 수 있을 뿐 아니라, 다른 하나의 챔버내에서는 스퍼터링 도금을 동시에 행할 수 있다. 이를 위하여 챔버마다 독립된 진공펌프를 사용하던 것을 하나로 하고, 챔버내의 압력을 각기 다르게 할 필요가 있을 때를 대비하여 챔버의 배기구에서 인접한 부분에 드로틀 밸브를 부설하였다.In the prior art, only one plating can be performed in each chamber, but the present invention can simultaneously perform arc ion plating and HCD ion plating in one chamber, and simultaneously perform sputter plating in another chamber. Can be. For this purpose, a separate vacuum pump was used for each chamber, and a throttle valve was installed at a portion adjacent to the exhaust port of the chamber in case the pressure in the chamber needs to be different.

드로틀 밸브는 도금을 시작하기전 챔버내의 압력을 진공에 가까운 저압으로 유지하는데 있어서 매우 중요한 역할을 한다.The throttle valve plays a very important role in maintaining the pressure in the chamber at low pressure close to vacuum before starting plating.

즉, 유체의 압력이 10-3토르 이상인 점성류(viscous flow) 상태에서는 배기량에 있어서, 진공펌프의 관의 길이가 중요한 변수가 되고, 또한 배기가 계속 진행되어 챔버내의 압력이 10-3토르 이하 즉, 고진공에 가까운 분자류(molecular flow) 상태에서는 관의 길이보다는 관의 지름이 배기량에 큰 영향을 미치게 된다. 따라서, 드로틀 밸브는 분자류 상태에서 관의 지름을 조절하기 위한 것이다.That is, in the viscous flow state in which the pressure of the fluid is 10 -3 Torr or more, the length of the tube of the vacuum pump becomes an important parameter in the displacement, and the evacuation continues and the pressure in the chamber is 10 -3 Torr or less. That is, in a molecular flow state close to high vacuum, the diameter of the tube has a greater influence on the displacement than the length of the tube. Thus, the throttle valve is for adjusting the diameter of the tube in the molecular flow state.

또한, 본 고안은 이온빔(ion beam) 발생장치를 제1챔버내에 설치하므로써 피복물질 이온의 분자운동에너지를 상승시켜 코팅된 피막의 부착력을 개선하였다.In addition, the present invention improves the adhesion of the coated film by increasing the molecular kinetic energy of the coating material ions by installing an ion beam generator in the first chamber.

이하 첨부한 도면에 도시한 실시예로서, 본 고안에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, as an embodiment shown in the accompanying drawings, the present invention will be described in more detail.

제1도 (a)는 증착 도금의 원리를 도시한 개략도이다.FIG. 1 (a) is a schematic diagram showing the principle of deposition plating.

제1도 (b)는 아크이온 도금의 원리를 도시한 개략도이다.FIG. 1B is a schematic diagram showing the principle of arc ion plating.

제1챔버(A)내에 피코팅 물체(M)를 적당한 위치에 설치하고 아크점화기(I)에 피복물질(T)를 부설한다. 본 고안에서는 제1챔버(A)내에서 HCD 이온 도금을 동시에 행하기 위해 제1챔버(A)의 중간부 이상의 공간에 설치한다. 아크점화기(I)는 피복물질(T)에 아크를 발생시켜 피복물질(T) 상에서 아크가 연속적으로 발생되도록 한다.The to-be-coated object M is installed in a suitable position in the 1st chamber A, and the coating material T is attached to the arc igniter I. In this invention, in order to perform HCD ion plating simultaneously in the 1st chamber A, it installs in the space more than the intermediate part of the 1st chamber A. As shown in FIG. The arc igniter I generates an arc in the coating material T such that the arc is continuously generated on the coating material T.

즉, 피복물질(T) 자체가 아크소스 역할을 하는 것이다. 아크가 발생되면 피복물질(T)은 순간적으로 녹아 이온화되어 제1챔버(A)내의 공간을 빠르게 운동하면서 피코팅 물체(M) 표면에 강한 충격과 함께 부착되어 피복되는 것이다.That is, the coating material T itself serves as an arc source. When the arc is generated, the coating material (T) is instantaneously melted and ionized so as to adhere to the surface of the object to be coated (M) with a strong impact while rapidly moving the space in the first chamber (A).

이때 제1챔버(A)는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스로 채워지고 압력은 10-2∼10-3토르 정도의 진공도를 유지하고, 온도는 약 450℃ 고온으로 유지한다. 피코팅물체(M)에는 약 800V∼1000V의 전압을 걸어준다. 아크점화기(I)에 의해 초기에 발생된 아크 스폿은 약 100m/sec의 속도로 모재(T) 표면을 이동하면서 피복물질(T)을 녹여 이온화한다. 이 이온들은 피코팅 물체(M)에 부착하여 피막을 형성한다. 아크이온 도금에서는 피복물질(T)이 아크점화기(I)와 함께 결합되어 있으므로, 이하 설명하는 HCD이온 도금과는 달리 피복물질(T)을 수용하기 위한 용기가 불필요하다.At this time, the first chamber A is filled with an inert gas such as argon (Ar), the pressure is maintained at a vacuum degree of about 10 -2 to 10 -3 Torr, and the temperature is maintained at about 450 ℃ high temperature. A voltage of about 800V to 1000V is applied to the object to be coated (M). The arc spot initially generated by the arc igniter I dissolves and ionizes the coating material T while moving the surface of the base material T at a speed of about 100 m / sec. These ions attach to the coated object M to form a film. In the arc ion plating, since the coating material T is combined with the arc igniter I, a container for accommodating the coating material T is unnecessary unlike the HCD ion plating described below.

제1도(c)는 HCD 이온 도금의 원리를 도시한 개략도이다.FIG. 1C is a schematic diagram showing the principle of HCD ion plating.

제1챔버(A)의 저면 바닥에 피복물질(T)를 담은 용기(3)를 설치하고, 피코팅 물체(M)는 챔버내의 제1챔버내의 중간 이하 공간내의 적당한 위치에 배치한다. 따라서, 본 고안의 제1챔버(A)는 중간 이상의 공간에서는 아크이온 도금을 행하고, 중간 이하의 공간에서는 HCD이온 도금을 행할 수 있게 설계되어 있다.The container 3 containing the coating material T is installed at the bottom of the bottom surface of the first chamber A, and the object to be coated M is disposed at an appropriate position in the intermediate or lower space in the first chamber in the chamber. Therefore, the first chamber A of the present invention is designed to perform arc ion plating in a space above the middle and to perform HCD ion plating in a space below the middle.

HCD소스(H)는 제1챔버(A) 벽면의 하단부에 설치하고, HCD소스(H)에서 방출된 열전자들이 용기(3)내에 있는 피복물질(T)에 충돌될 수 있도록 자기장을 걸어 열전자 흐름을 편향시킨다.The HCD source (H) is installed at the lower end of the wall of the first chamber (A), and the hot electrons flow through the magnetic field so that the hot electrons emitted from the HCD source (H) can collide with the coating material (T) in the container (3). Deflect.

피복물질(T)은 열전자에 의해 순간적으로 녹아 원자상태로 되므로서 피복물질(T)을 이탈하여 제1챔버(A)내를 분자운동하게 된다. 이 원자들은 제1챔버(A)내의 플라즈마속의 전자와 충돌함으로써 이온화되고, 피코팅 물체 하방의 임의의 공간에서 플라즈마 영역을 형성한다. 피복물질(T)의 이온들은 양이온되며, 피코팅물체(M)은 음극이 되도록 전압을 걸어주면, 플라즈마 상태의 피복물질(T) 이온을 피코팅 물체(M) 표면에 충돌 부착되어 피막이 형성되는 것이다.The coating material (T) is melted instantaneously by hot electrons and becomes an atomic state, thereby leaving the coating material (T) and causing molecular movement in the first chamber (A). These atoms are ionized by colliding with electrons in the plasma in the first chamber A, and form a plasma region in any space below the object to be coated. The ions of the coating material (T) are cations, and if the voltage of the coating object (M) is applied to the cathode, the coating material (T) ions in a plasma state collide with the surface of the coating object (M) to form a film. will be.

제1도(d)는 제2챔버(B) 내에서 행해지는 스퍼터링 도금 원리를 도시한 개략도이다.FIG. 1D is a schematic diagram showing the sputtering plating principle performed in the second chamber B. As shown in FIG.

피코팅물체(M)는 제2챔버내의 상부에 배치하고, 피복물질(T)은 하부에 배치한다. 제2챔버 내에는 아르곤과 같은 불활성 가스를 주입하고, 플라즈마 상태를 유지한다 챔버내 압력은 10-4torr 정도를 유지하나, 이온 도금을 행하는 제1챔버와 같은 고온은 아니다. 피복물질(T)에는 전압을 걸어 챔버내 분위기로 인하여 피복물질이 원자상태로 이탈된다.The object to be coated M is disposed above the second chamber, and the coating material T is disposed below. An inert gas such as argon is injected into the second chamber to maintain a plasma state. The pressure in the chamber is maintained at about 10 −4 torr, but is not at the same high temperature as that of the first chamber which performs ion plating. The coating material T is energized so that the coating material leaves the atomic state due to the atmosphere in the chamber.

이탈된 원자들은 피코팅 물체(M)에 인접한 공간에서 플라즈마 상태로 되고, 이러한 이온들은 피코팅 물체(M)에 부착되어 피막을 형성하는 것이다.The dissociated atoms are in a plasma state in a space adjacent to the coated object M, and these ions are attached to the coated object M to form a film.

제1챔버(A)와 제2챔버(B)는 하나의 진공펌프와 연결되어 있다. 양 챔버내의 압력을 서로 상이하게 할 필요가 있는 경우를 대비하여 본 고안에서는 양 챔버의 배기구에 인접한 부분에 드로틀 밸브(4)를 설치하므로써 관의 지름을 조절할 수 있게 하였다.The first chamber A and the second chamber B are connected to one vacuum pump. In case the pressure in both chambers needs to be different from each other, in the present invention, the diameter of the pipe can be adjusted by installing the throttle valve 4 at a portion adjacent to the exhaust ports of both chambers.

제2도는 본 고안의 진공증착 도금 장치의 동작원리를 도시한 개략도이다.2 is a schematic view showing the operation principle of the vacuum deposition plating apparatus of the present invention.

제1챔버(A) 내에는 아크소스(1)와 HCD소스(2)가 제1챔버(A)의 벽면에 상하로 분리설치되어 있다. 아크소스(1)의 위치와 인접한 거리에 아크이온 도금을 위한 피코팅 물체(M)를 배치하고, 그 하방에는 HCD 이온 도금을 위한 피코팅 물체(M)을 설치한다.In the first chamber A, the arc source 1 and the HCD source 2 are disposed on the wall surface of the first chamber A in the vertical direction. The object to be coated M for arc ion plating is disposed at a distance adjacent to the position of the arc source 1, and the object to be coated M for HCD ion plating is provided below.

챔버내의 저면에는 HCD이온 도금을 위한 피복물질(T)을 담는 용기(3)를 설치한다.At the bottom of the chamber, a container 3 containing a coating material T for plating HCD ions is installed.

본 고안의 선택된 실시예에서는 아크소스, HCD소스 및 용기를 각기 2개씩 부설하였으나, 여기에 한정되지는 않는다.In selected embodiments of the present invention, two arc sources, two HCD sources, and two containers are provided, but the present invention is not limited thereto.

제3도는 진공증착 도금 공정의 순서를 도시한 순서도이다.3 is a flowchart showing the sequence of the vacuum deposition plating process.

먼저, 피코팅물체를 세정하여 피코팅물체 표면에 붙어 있는 불순물을 제거한 후, 제1챔버(A) 또는 제2챔버(B) 내에 피코팅 물체를 세팅한다. 제1챔버(A) 또는 제2챔버(B) 내에 남아 있던 폐가스를 압력이 5×10-6토르 정도 될 때까지 배기한다. 이렇게 하는 이유는 챔버내에 피복물질외의 다른 불순물을 제거하기 위함이다.First, the object to be coated is cleaned to remove impurities on the surface of the object to be coated, and then the object to be coated is set in the first chamber A or the second chamber B. The waste gas remaining in the first chamber A or the second chamber B is exhausted until the pressure is about 5 × 10 −6 Torr. The reason for this is to remove impurities other than the coating material in the chamber.

그리고, 피코팅물체를 약 500℃로 가열하여 피코팅 물체 표면에 남아 있는 산화물이나 기타 유해물을 제거한다. 이 과정에서도 배기를 계속하여 폐기물을 제거한다.The object to be coated is heated to about 500 ° C. to remove oxides or other harmful substances remaining on the surface of the object to be coated. In this process, the exhaust continues to remove waste.

이와 같은 과정을 거친 후에는 챔버내에 아르곤과 같은 불활성가스를 주입하여 플라즈마 세정을 한다.After this process, an inert gas such as argon is injected into the chamber to perform plasma cleaning.

아크소스, HCD소스 또는 마그네트론 소스를 작동시켜 증착도금을 실행한다. 이때 도금되는 피막의 두께는 약 3 내지 5㎛ 정도이다. 도금시에, 피막의 부착력을 강화시키기 위하여 피코팅물체 표면에 중간층을 형성한다. 즉, 최종피막을 형성하기 전에 최종피막을 형성하는 일부원소로서 초기피막을 입히는 것이다.The deposition plating is performed by operating the arc source, the HCD source or the magnetron source. At this time, the thickness of the coating film is about 3 to 5㎛. During plating, an intermediate layer is formed on the surface of the object to be coated in order to enhance the adhesion of the film. In other words, the initial coating is applied as a part of forming the final coating before forming the final coating.

예를 들면, 질화티타늄(Ti N) 피복을 하기 전에 티타늄(Ti)으로 초기에 피복을 행하는 것이다.For example, coating is performed initially with titanium (Ti) before coating with titanium nitride (Ti N).

본 고안에서는 동일챔버내에서 아크이온 도금과 HCD이온 도금을 동시에 행할 수 있기 때문에 중간층 형성이 매우 유리하다.In the present invention, since the arc ion plating and the HCD ion plating can be performed simultaneously in the same chamber, the formation of the intermediate layer is very advantageous.

코팅이 최종적으로 완료되면 피코팅 물체를 냉각시킨다.When the coating is finally completed, the coated object is cooled.

제4도 (a)는 본 고안의 진공증착 도금 장치를 도시한 사시도이다.Figure 4 (a) is a perspective view showing a vacuum deposition plating apparatus of the present invention.

제1챔버 및 제2챔버의 전면부에는 보기창(view port)이 2개씩 설치하여 도금 진행과정을 관찰할 수 있다.Two viewing ports are installed on the front side of the first chamber and the second chamber to observe the progress of plating.

제4도 (b)는 (a)의 평면도이다. 도면을 참조하면, 드로틀 밸브가 제1챔버와 제2챔버의 배기구 부근에 설치되어 있음을 알 수 있다.(B) is a top view of (a). Referring to the drawings, it can be seen that the throttle valve is installed near the exhaust ports of the first chamber and the second chamber.

제4도 (c)는 (a)의 정면도이다.(C) is a front view of (a).

이상 본 고안의 선택된 실시예를 도시한 도면에 따라 본 고안을 설명하였으나, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진자라면 상기 실시예에 한하지 않는 다양한 실시예도 가능함을 알 수 있을 것이다.While the present invention has been described according to the drawings showing selected embodiments of the present invention, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are not limited to the above embodiments.

상기와 같은 본 고안은 두 개의 챔버가 공유할 수 있는 진공펌프를 부설하고, 양 챔버내의 압력을 서로 다르게 유지시킬 수 있는 드로틀 밸브를 부설함으로써, 제1챔버내에서 아크이온 도금과 HCD이온 도금을 동시에 행할 수 있고, 제2챔버 내에서는 스퍼터링 도금을 동시에 할 수 있게 하여, 아크이온 도금의 단점과, HCD이온 도금의 단점만을 개선하여 양질의 도금을 행할 수 있다. 아울러 다층막 코팅을 용이하게 하는 동시에 생산성을 향상시키고, 코스트를 대폭 감속하는 효과가 있다.The present invention as described above by installing a vacuum pump that can be shared between the two chambers, and by installing a throttle valve that can maintain the pressure in both chambers differently, arc ion plating and HCD ion plating in the first chamber Simultaneously, the second chamber can be sputtered at the same time, thereby improving only the disadvantages of arc ion plating and the disadvantages of HCD ion plating, thereby achieving high quality plating. In addition, there is an effect of facilitating the coating of the multilayer film while improving productivity and greatly reducing the cost.

Claims (4)

아크이온 도금과 HCD이온 도금을 동시에 또는 선택적으로 할 수 있게 된 제1챔버(A)와, 스퍼터링 도금을 전용으로 수행할 수 있게 된 제2챔버(B)와, 상기 양 챔버가 공유할 수 있게 설치된 진공펌프(7)와, 상기 양 챔버내의 압력을 서로 다르게 유지시킬 수 있게 드로틀 밸브(4)가 설치된 구성을 특징으로 하는 진공증착 도금장치.The first chamber (A) capable of simultaneously or selectively performing arc ion plating and HCD ion plating, the second chamber (B) capable of performing sputter plating exclusively, and the both chambers can be shared. Vacuum deposition plating apparatus, characterized in that the vacuum pump (7) is installed, and the throttle valve (4) is installed to maintain the pressure in both chambers differently. 제1항에 있어서, 제1챔버(A)내에 아크소스(1)와 HCD소스(2)가 상하로 분리하여 위치하고 각 소스(1)(2)에 인접되게 피코팅 물체(M)가 배치되며, 챔버내의 바닥면에는 HCD이온 도금을 위한 피복물질(T)이 담겨진 용기(3)를 설치한 것을 특징으로 하는 진공증착 도금장치.According to claim 1, wherein the arc source (1) and the HCD source (2) is located in the first chamber (A) up and down separately and the object to be coated (M) is disposed adjacent to each source (1) (2) , The vacuum deposition plating apparatus, characterized in that the bottom surface in the chamber is installed a container (3) containing the coating material (T) for plating HCD ions. 제1항에 있어서, 제2챔버(B)에 불활성 가스를 주입하여 플라즈마 상태를 유지되게 한 후 내부압력이 10-4토르 정도에서 피복물질(T)에 전압을 걸어 스퍼터링 도금을 할 수 있게 됨을 특징으로 하는 진공증착 도금장치.The method of claim 1, wherein the inert gas is injected into the second chamber B to maintain the plasma state, and the sputter plating can be applied by applying a voltage to the coating material T at an internal pressure of about 10 -4 Torr. Vacuum deposition plating apparatus characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 각 챔버(A)(B)에 세팅된 피코팅물체에 진공증착을 하는 과정에서 가열후 이온세정을 거친 피코팅 물체에 약 3∼5μ 정도의 중간층을 형성하여 됨을 특징으로 하는 진공증착 도금장치.According to claim 1, wherein the intermediate layer of about 3 ~ 5μ is formed on the coated object subjected to ion washing after heating in the process of vacuum deposition on the coated object set in each chamber (A) (B). Vacuum deposition plating apparatus.
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