KR100509666B1 - 벌크물질진공코팅장치 - Google Patents

벌크물질진공코팅장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100509666B1
KR100509666B1 KR10-1998-0707158A KR19980707158A KR100509666B1 KR 100509666 B1 KR100509666 B1 KR 100509666B1 KR 19980707158 A KR19980707158 A KR 19980707158A KR 100509666 B1 KR100509666 B1 KR 100509666B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bulk material
coating
rotating bucket
plasma
vacuum coating
Prior art date
Application number
KR10-1998-0707158A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990087693A (ko
Inventor
쿠르트 부르거
요하네스 포이그트
볼프강 레우터
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 로베르트 보쉬 게엠베하
Publication of KR19990087693A publication Critical patent/KR19990087693A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100509666B1 publication Critical patent/KR100509666B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/223—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating specially adapted for coating particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 벌크물질(1)의 진공 코팅 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 상기 벌크물질(1)을 수납하기 위한 회전 버킷(10)과, 상기 회전 버킷(10) 내부에 배치된 플라즈마-코팅 소스(20)와, 상기 코팅 버킷(10) 내부에 설치된 벌크물질 플라즈마 세척 장치(16,24)를 포함한다. 코팅중에 상기 회전 버킷(10)의 회전 속도는 상기 벌크 물질(1)을 회전 버킷 내벽에 고정시키기 위한 원심력을 발생시키는데 필요한 속도보다 느리다. 상기 플라즈마-코팅 소스(20)와 플라즈마 세척장치(16,24)들은 그 작동 영역들이 중첩되도록 배열되어 있다.

Description

벌크 물질 진공코팅 장치{Device for vaccum coating of bulk material}
본 발명은 DD-PS 25 75 54에 공지된 바와 같은 독립 청구항의 전제부에 따르는 장치에 관한 것이다.
여기에 공지된 벌크물질(bulk material) 코팅장치는 코팅대상 벌크물질을 수납하기 위한 회전버킷과 아울러 상기 회전버킷 내부에 설치된 플라즈마트론-스퍼터 소스를 포함한다. 후자는 아래를 향하도록 배치되어 코팅대상 벌크물질이 회전버킷의 회전운동동안에 계속적으로 그 작동영역내에 머물러 있게 된다. 상기 회전버킷의 내벽에는 제어장치가 있다. 이 제어장치는 회전운동시에 상기 벌크물질의 양호한 혼합을 보장한다. 상기 장치는 평균 접착력을 가진 단층 금속 코팅을 제조하기 위한 장치이다. 상기 장치는 사전 규정된 특정 특성들을 지닌 막들을 제조하기 위한 수단을 갖지 않는다. 그러므로 특히 적용된 막의 접착성을 높이기 위한 공정단계나 또는 다중막 시스템 제조에 대해서는 언급하지 않고 있다.
또다른 진공 벌크물질 코팅장치가 DE-PS 42 09 384에 공지된 바 있는데, 이 장치에서는 코팅대상 벌크물질이 회전버킷안에서 코팅소스 주위로 운동 하도록 구성되어 있다. 여기서 코팅소스로 사용되는 것은 원칙적으로 상향으로 작용하는 전자빔 증발기이다. 우수한 품질의 막들을 형성하기 위하여, 상기 회전버킷 내부에는 또 하나의 플라즈마 소스 또는 이온 소스가 있다. 이 소스들의 작동방향은 상기 전자빔 증발기의 작동방향에 대해 약 120°회전되어 있다. 코팅을 위해서 상기 회전버킷은 급속 회전하도록 설정되어 있다. 이때 발생하는 원심력이 코팅대상 벌크물질을 회전버킷의 내벽에 대해 유지시킨다. 이렇게 상기 회전버킷 내벽에 고정된 벌크물질은 상기 전자빔 증발기 및 플라즈마 소스/이온 소스의 작동영역을 통해 연속적으로 안내된다. 상기 회전버킷의 상부에 결합되는 스트립 장치가 벌크물질을 내벽으로부터 분리함으로써, 코팅대상 벌크물질의 위치를 계속적으로 변경시키는 작용을 하게 된다. 이 장치에 의해, 본 발명에 따른 서로 다른 특성을 지니는 막들을 제조할 수 있게 된다. 그러나, 상응하게 견고한 방식으로 결합하는 스트립 프로세스와 함께, 상기 회전 버킷에 요구되는 급속 회전은 코팅 대상 콤포넌트의 손상을 일으키기 쉽다. 따라서, 특히 다수의 모서리를 가진 콤포넌트의 경우에는 높은 불량율이 예견된다.
또한, 코팅에 특정 물리적 특성을 부여하기 위해, 가변 농도의 반응가스를 첨가하면서 코팅공정을 수행하는 것도 공지되어 있다(DE-PS 42 39 843, DE-OS 43 43354), 그러나 이와 같은 종래의 코팅장치들은 고정상태에 있는 대상물들만을 코팅시킬 수 있으며 벌크물질의 코팅은 가능하지 않다는 제한점을 지니고 있다.
도 1은 벌크물질로서 제공된 콤포넌트들을 코팅하기 위한 진공코팅장치의 도면.
따라서 본 발명은 넓은 범주로 미리 주어질 수 있는 물리적 특성들을 가지는 코팅을 벌크물질로서의 작은 부품들에 전면적으로 제공하려는 목적을 갖고 있다.
상기한 목적은 독립 청구항의 특징을 가진 장치에 의해 달성된다. 본 발명에 따르는 장치에 의해, 콤포넌트들의 코팅의 경제적 효율이 현격하게 향상된다. 특히 이러한 장치는 여러 공정단계로 적용해야만 하는 막들을 코팅하여, 다중막 코팅을 제조하는데에 적합하다. 본 발명에 따르는 장치는 단일 장치에 의해 다수의 서로 다른 코팅을 제조할 수 있다. 회전버킷의 회전속도가 느리기 때문에, 회전시에 코팅대상 콤포넌트가 손상될 위험이 적다. 우수한 코팅품질을 얻기위하여 세척플라즈마 형성용 장치를 회전버킷 안으로 내장시키는 것이 바람직하다. 코팅이 시작되기 전에 이물질들을 떼어냄으로써, 적용된 코팅의 높은 접착성을 보장한다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 다른 구성들은 종속항에 제시된 방법들에 기재되어 있다.
세척플라즈마로서는 ECR(Electron Cyclotron-Resonance)-플라즈마를 사용하는 것이 효과적이다. 이를 발생시키기 위하여 회전버킷 내벽에는 자석장치 및 마이크로파 커플링장치가 배치되어 있다. 이 장치에서 방사되는 마이크로파들은 그 회전(gyration) 주파수가 마이크로파 주파수와 일치하는 자계내의 전자들과 상호 공진작용을 한다. 또한, 코팅공정이 시작되기 전에 코팅대상 콤포넌츠들을 아웃가스(outgasing)하는 가열장치가 회전버킷외부에 또는 진공장치 내부에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 소정의 전압을 상기 회전버킷에 인가한다. 이 전압에 의해 코팅대상 벌크물질은 부(-) 전위를 갖게된다. 이러한 방식으로, 상기 벌크물질 방향으로의 정(+) 이온들의 흐름이 증가되고 이로써 형성된 막들의 품질과 아울러 세정속도 및 코팅속도가 의도하는 바대로 조절될 수 있게 된다. 적절한 제한기(restrictor)에 의해, 상기 코팅영역을 코팅대상 콤포넌트의 표면으로 국한할 수 있기 때문에, 원하지 않는 회전버킷내부표면 코팅을 방지할 수 있게 된다.
특히 경질의 막을 얻기 위해서는 동시 버닝 ECR-플라즈마가 수반되는 상태로 막증착을 실시하는 것이 효과적인 것으로 밝혀진 바있다.
도면을 참조하여 이하에서 본 발명의 실시예에 대하여 상술하기로 한다.
도 1에 도시된 코팅장치는 수용기(14)를 포함한다. 상기 수용기 내부에서 좌측 및 우측으로 회전가능한 회전버킷(10)이 바람직한 방식으로 원추 형태로 진행하는 전방면을 가진 원통형 드럼형태로 설치되어있다. 상기 회전버킷(10)의 내부공간에는 두 개의 종래의 플라즈마 코팅소스(20), 하나의 자석장치(16)와 하나의 마이크로파 커플링장치(22)가 있다. 모든 구성유닛(16,20,22)들은 하나의 공통 지지체에 조립되어 있고 전체적으로 그 중심에 놓인 회전축(27)을 중심으로 회전가능하다. 상기 회전버킷(10)과 더불어, 상기 구성 유닛들이 상기 수용기(14)로부터 제거될 수 있거나, 상기 회전버킷(10)이 상기 구성유닛(16,20,22)으로부터 떼어내질 수 있다. 이를 위해, 상기 수용기(14)는 일측으로 진공플랜지(11)를 구비하고 있으며, 이 플랜지를 통하여 상기 회전버킷(10)은 상기 수용기(14)로부터 빠져나올 수 있다. 상기 회전버킷(10)은 그 내벽에 상기 코팅대상 벌크물질(1)을 회전시키는 역할을 하는 배플보드(19)를 구비하고 있다.
상기 회전버킷(10)은 수용기(14)의 내부에 설치된 회전버킷 베어링(31) 위에서 운동한다. 상기 베어링은 지지장치(18)에 의해서 상기 수용기(14)에 고정되어 있다. 상기 회전버킷 베어링(31)은 그위에 베어링롤러(32)를 구비하고 있는 베이스기판(15)을 포함한다. 상기 베어링롤러는 상기 회전버킷(10)을 지지하고 있다. 베이스 기판(15), 베어링롤러(32) 및 회전버킷(10)은 상기 회전버킷(10)의 내부에 있는 코팅장치(16,20,22)는 물론 상기 수용기(14), 지지장치(18)에 대하여, 전기적으로 절연되어 있다. 수용기 내부공간에는 또한 마찬가지로 상기 베이스기판(15)에 대하여 전기적으로 절연된 구동장치(13)가 있다. 이 구동장치는 도시되지 않은 에너지전달장치를 통해, 회전버킷(10)이 회전운동하도록 회전버킷(10)에 작용한다. 상기 구동장치(13)는 수용기(14)로부터 수용기(14)외부에 설치된 마찬가지로 비도시된 모터로 안내된다. 상기 회전버킷(10)은 도전가능하도록 실시된 베어링롤러(32) 및 마찬가지로 도전가능한 베이스기판(15)을 통해 전원 유니트(28)와 연결되어 있다. 상기 전원 유니트는 바람직하게는 상기 수용기 외부에 배치되어 있다. 상기 전원 유니트(28)에 의해서 상기 회전버킷(10)이 각 용도에 맞추어 에너지를 공급받을 수 있다. 바람직하게는, 상기 전원 유니트(28)는 0 내지 1200V의 전기 직류전압전위와, -10kV 내지 +500V의 맥동 단극 내지 쌍극 직류전압전위와, -3000 V 내지 +3000V의 KHz 내지 MHz-범위의 고주파전압의 인가를 허용한다.
상기 수용기(14)의 내부에 또는 회전버킷(10)의 외부에 상기 벌크물질(1)을 가열하기 위한 가열장치(29)가 배치되어 있다. 상기 가열장치는 회전버킷(10)의 회전속도 및 코팅대상 콤포넌트들의 기하학적 형성에 조화되어, 회전버킷의 운동 및 콤포넌트 기하학적 형성으로 인해 회전운동 방향으로 운동하는 벌크물질(1) 아래에 놓이도록 설치되어 있다. 상기 회전버킷(10)이 양방향으로 운동하면 바람직하게는 도 1에는 도시되어 있지 않지만, 제 1 가열장치와 대칭으로 또하나의 가열장치가 반대편에 놓인 회전버킷의 반부 아래에 제공될 수 있다.
상기 코팅소스(20)의 개방측에는 각각 가동성 차폐판(17)이 있다. 이 차폐판은 필요한 경우에 상기 코팅소스(20)앞에서 선회가능하다. 이로써 어떠한 코팅물질도 상기 코팅소스(20)로부터 코팅대상 벌크물질(1)로 도달하지 않게된다.
코팅소스(20)로서는 바람직하게는 PVD-코팅시에 일반적으로 사용되는 종래의 플라즈마트론-스퍼터소스가 쓰인다. 상기 코팅소스들은 그 배출측에 캐소드플라즈마(23)를 발생시킨다. 상기 캐소드플라즈마는 타겟(26)으로 부터 스퍼터링되는 물질의 이온들을 함유하고 있다. 이온 흐름의 방향 및 강도를 제어하기 위하여 코팅소스(20)는 바람직하게는 불안정한 자계를 형성하는 적절한 제어장치들, 예를 들어 코일을 구비한다. 정(+) 전압에 의해 이온흐름에 영향을 주는 보조애노드(양극)도 제공될 수 있다. 플라즈마트론캐소드와 타겟(26)둘레에는 각 코팅소스들(20)마다에 가스유입구(25)가 형성되어 있어서, 이 가스유입구를 통해서 반응가스를 회전버킷(10)의 내부공간 안으로 유입가능하다. 상기 플라즈마트론-스퍼터소스(20)에 의해 형성된 캐소드플라즈마(23)높이에는 자석장치(16) 및 마이크로파 커플링장치(22)가 설치되어 있다. 상기 장치들은 함께, 자석장치(16)주위에 형성되는 ECR-플라즈마(24)형성용 ECR-장치를 이룬다. 벌크물질(1)과, ECR-장치를 가진 코팅소스(20)사이에는, 내부공간에 균일하게 분포된 코팅물질로 회전버킷 전체가 코팅되는 것을 방지하기 위하여 적절한 제한기(18)가 설치되어 있다.
전술한 설비는 대량 생산되는 컴포넌트들이 사방으로 균일하게 삼차원 코팅되도록 한다. 상기 대량 생산되는 콤포넌트들은 벌크물질과 마찬가지로 처리가능하다. 이하에서는 코팅과정의 기본적인 진행과정을 예를 들어 설명하기로 한다.
코팅을 위하여, 이하에서는 간단하게 벌크물질로 표시되는 코팅대상 콤포넌트들을 회전버킷(10)안에 도입한다, 수용기(14)는 약 10-5mbar의 압력으로 진공처리한다.
제 1 처리공정에서 기존의, 증발가능한 이물질을 아웃가스하기 위해 가열장치(29)에 의해 상기 벌크물질(1)을 가열한다.
그리고 나서, 공정 가스, 일반적으로 아르곤을 소정 유량으로 공급하기 시작한다. 따라서 10-3 mbar의 전형적인 구동압력이 설정된다. 그 다음에 상기 회전버킷(10)은 회전운동한다. 회전중에 배플보드(16)는 상기 벌크물질(1)을 계속적으로 재배치하는 동작을 한다. 따라서, 체류시간이 충분히 주어지면 상기 벌크물질을 이루는 콤포넌트의 모든 측면은 균일하게 오랫동안 회전버킷 내부공간 방향을 향하게 된다.
사전 열세척에 이어 스퍼터링에 의한 타겟(26)의 세척 단계가 수행된다. 이를 위해, 코팅소스(20)가 예비선회된 차폐판(17)에서 먼저 작동하게 된다. 이로써 상기 코팅소스(20) 위에 또는 내부에 존재하던 이물질이 상기 벌크물질위에 떨어져 내려앉지 않게 된다. 공정가스가 분해됨으로써 예를 들면, 타겟(26)위에 이물질이 형성된다. 이로 인해 상기 타겟(26)들은 공정종료시에 예를 들어 탄소로 덮힌다. 코팅된 벌크물질(1)을 꺼내기 위해서 수용기(14)를 개방할 때 대기산소와함께 산화막이 형성된다. 그러나 이러한 산화막은 후속 코팅을 위해서는 바람직하지 않은 것이다. 사실상 이미 존재하는 이물질들은 이와 같은 방법으로 제 1 처리단계에서 상기 차폐판(17)들 위로 떨어지게 된다.
다음 공정단계에서는 상기 벌크물질(1)의 플라즈마 정밀세척이 이를 위해 형성된 ECR-플라즈마(24) 내에서 수행된다. 우수한 효율을 얻기 위하여 상기 ECR-장치(16,24)는 회전버킷(10)의 회전방향에 따라 조정되는 벌크물질(1)의 위치의 방향으로 회전축(27)둘레에 정렬된다. 그 다음에 마이크로파 커플링장치(22)에 의해서 마이크로파들이 회전버킷(10)내부공간 안으로 결합된다. 이 마이크로파들은 상기 자석장치(16)의 자계에서 운동하는 이온들 및 전자들과 상호작용 한다. 이 때 상기 마이크로파 필드의 주파수와 일치하는 회전(gyration) 주파수를 가진 전자들과의 공진 상호작용이 일어난다. 이와 같은 공진 상호작용에 의해 상기 자석장치(16)주위에는 ECR-플라즈마(24)가 형성된다. 그 안에 포함된 이온들은 부딪칠 때 생기는 스퍼터작용으로 인해 상기 벌크물질(1)을 세척하게 된다. 상기 세척율을 높이고 세척속도를 향상시키기 위하여 상기 회전버킷(10)에는 전위가 인가된다. 이 전위는 상기 벌크물질(1)이 전기적으로 부(-) 충전되게 한다. 상기 벌크물질이 도전 콤포넌트로 이루어져 있을 경우에 상기 회전버킷(10)에는 간단한 방식으로 예를 들어 -1000 V의 부(-)전압이 인가된다. 대안으로는, 보다 높은 예를 들어 -10kV에 달하는 맥동 직류전압이 될 수 있다. 벌크물질(1)이 절연물질로 구성된 상기 콤포넌트이면, 상기 회전버킷(10)에는 바람직하게는 3000V에 달하는 진폭을 가진 KHz- 내지 MHz-범위의 고주파 교류전압이 인가된다.
벌크물질세척이 종료된 후에 상기 ECR-장치(16,24)는 스위치오프되고 코팅소스(20)에 의해서 상기 벌크물질(1)에 막증착이 시작된다. 이를 위해, 세척된 코팅소스(20)는 스위치온되고 상기 차폐판(17)은 코팅소스(20)의 배출개구로부터 선회되어 나온다.
상기 코팅효율을 증대시키기 위해서 다시 적절한 전위를 회전버킷(10)에 인가시킴으로써 코팅대상 벌크물질(1)은 전기적으로 부(-) 충전된다. 플라즈마 이온들이 벌크물질에 스퍼터링작용을 했던 이전의 세척단계와는 달리, 플라즈마 이온들이 벌크물질(1)에 축적되어야 하고, 동시에 운동 이온에너지의 공급에 의해 벌크물질 표면의 화학적 활성화가 이루어져야 하며, 또한, 상기 벌크물질의 표면이 컴팩트되어야 한다. 상기 회전버킷(10)에 인가된 전압들은 일반적으로 세척단계에서보다 작은 진폭으로 조정되도록 하는데 적합해야한다. 예를 들어 세척단계에서는 -1000V의 부전압이 인가되었다면 코팅하는 데에는 -500V의 직류전압이면 족하다. 각각의 적합한 공정가스들, 예를 들어 Ar, N, C2H2, CH4, O2, H2와 같은 공정가스들을 가스유입구(25)를 통해 교대로 첨가하면서, 각기 물리적 특성이 다른 막들이 자유로운 순서로 원하는 두께와 수로 적용된다. 이 때 가열장치(29)를 사용함으로써, 공정온도, 특히 200°보다 낮은 공정온도가 필요에 따라 변경되며 일시적으로 상승된다.
다수의 코팅소스(20)들을 이용함으로써 타겟(26)들을 여러 물질로 구성가능하다. 이로써 이에 상응하게 가변적인 막구조를 벌크물질(1)에 적용할 수 있다. 예를 들어 제 1 코팅소스(20)에는 벌크물질(1)에 접착막을 형성하는 타겟(26)이 설치되어 있으며, 제 2 코팅소스(26)에는 기능성 막을 형성하는 타켓(26)이 설치될 수 있다. 상기 코팅소스(20)는 이 경우에 서로 멀어지는 방향으로 경사를 이루고 있다. 상기 코팅은 연속적으로 수행하면 바람직하다. 상기 회전버킷(10)은 각각의 능동적인 코팅소스(20)에 따라 왼쪽으로 또는 오른쪽으로 회전되기 때문에. 상기 벌크물질(1)은 현재 능동적인 코팅소스(20) 앞에 놓이게 된다. 막 적용은 예를 들어 ECR-플라즈마(24)를 ECR-장치(16,22)를 사용하여 제공함으로써 중간세척단계를 수행하기 위하여 언제라도 중단될 수 있다. 상기 벌크물질을 이루는 콤포넌트들 간의 충격이나 마찰운동으로 인하여 생기는 오염을 방지하기 위하여 회전버킷(10)의 회전운동을 시작-중지-작동의 형태로 실시하는 것도 바람직할 수 있다. 이 때 상기 회전버킷(10)은 규칙적인 간격으로 정지된다.
전술한 장치에 의해, 벌크물질 형태로 존재하는 콤포넌트들에, 특히 다중막 코팅이 제공될 수 있다. 다중막 코팅의 기본구조의 예는 DE-OS 43 43 354에서 티탄질화물에 기초하는 막시스템에 대해 기술되어 있다. 상기 기본 구조는 특수한 소정 특성, 예를 들어 큰경도와 같은 특성을 지닌 기능성막을 포함한다. 이 기능성막은 하나 또는 복수개의 중간막에 의해서 콤포넌트와 결합되어 있다. 상기 중간막은 용도에 따라 콤포넌트와 기능성막 간의 접착 촉진을 위해, 지지작용을 유도하기 위해, 평활을 위해, 확산 방지를 위해, 또는 콤포넌트와 기능성막의 기계적 특성들, 예를 들어 열팽창, 내부 응력, 또는 탄성과 같은 기계적 특성들에 적합하도록 하기 위해 사용된다. 부분 중간막 각각은 다른 기능들을 충족시킬 수도 있다.
도 1에 따른 장치에 의해, 복수개의 다른형태의 기능성막들이 구현될 수도 있다. 그러한 몇가지 구현예를 이하에서 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 코팅 장치는 특히 금속함유 탄소막들로 저렴한 벌크물질 코팅을 가능케 하는 것으로 나타났다.
따라서 특히 기능성막은 화학양론 또는 비화학양론 탄화물, 질화물, 산화물, 붕화물, 황화물, 규화물 또는 그 혼합물들 예를 들어 MexCy, MexCyNz, MexCy, MexOy, MexONz, MexSiy, SixNy, SixOy와 같은 물질로 이루어지도록 구현되어 있다. 이러한 기능성막은 금속함유 내지는 금속탄화물함유 탄화수소 i-C(Me) 또는 i-C(MeC)로 이루어져 있으며, 여기서 금속탄화물 결정들은 탄소매트릭스 또는 탄화수소 매트릭스내에 존재하고, 상기 매트릭스내로 부가적으로 다른 원소들, 예를 들어 질소, 산소, 붕소, 실리콘 또는 거기서 유도된 질화물, 산화물, 붕화물, 황화물, 규화물 또는 그 혼합물이 0 내지 60 Vol% 첨가되도록 구성되어 있다.
또한 금속- 또는 금속규화물함유 실리콘막, i-Si(Me) 또는 i-Si(MeSi) 형태의 기능성막들이 구현되어 있는데, 상기 금속 규화물 결정은 실리콘 또는 규화수소 매트릭스내에 존재하며, 상기 매트릭스내로 부가적으로 다른 원소들, 예를 등어 질소, 산소, 붕소, 탄소 또는 거기서 유도된 질화물, 산화물, 붕화물, 황화물, 탄화물 또는 그혼합물이 0 내지 60 Vol% 함량으로 첨가되었다.
다른 기능성막들은 N, O, B, Si, F, Ce와 같은 원소들이 0 내지 60 Vol.% 함량으로 첨가된 탄소(a-C) 또는 탄화수소(a-C:H)로 이루어진 비정질 막시스템으로서 구현된다.
유사한 방법으로, 기능성막은 규소(a-Si) 또는 규화규소(a-Si:H)를 기본으로 하여 형성된 비정질 막시스템으로서 구현된다.
금속함유 탄소막 이외에도 또한 탄화물, 질화물, 산화물, 붕화물, 황화물, 규화물 또는 그 혼합물들이 0 내지 50 Vol.%의 함량으로 첨가된 플라즈마폴리머막 형태의 기능성막이 구현된다.
MoS2 토대위에 황화물 막시스템 형태의 기능성 막이 구현되는데, 거기에도 안정화 첨가물이 첨가된다.
특정 기능성막들이 서로 조합되어 다중막 시스템을 형성할 수 있다. 막경도와 관련해서, 동시 버닝 ECR 플라즈마(24)가 수반되는 상태로 코팅소스(20)에 의해 벌크물질(1)상에 막 증착이 수행될 때, 특히 양호한 결과를 얻을 수 있다.
기본개념을 유지하는 가운데, 전술한 장치의 많은 변형예가 가능하다. 따라서 상기 코팅소스(20)가 아크-캐소드 또는 공진-캐소드로서도 구현될 수 있으며, 또는 두 개의 코팅소스사용시, 마그네트론필드가 반대방향으로 또는 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 도면에 도시된 타겟(26)을 병렬로 배치하는 방법 이외에도 상호 등지도록 배치하거나 나란히 마주보도록 배치하는 방법도 있다. 하나의 공진캐소드아크에 의해 형성된 아크플라즈마는 ECR-장치 대신에 벌크물질(1)을 플라즈마 세척하기 위해 사용될 수도 있다. 플라즈마 세척을 위한 또다른 대안으로서 ECR-장치(16,24)대신에 코팅소스(20)를 사용할 수 있는데, 이 때 고유의 코팅과정에 비해 적은 전력으로 작동된다.

Claims (17)

  1. 벌크물질(1)수납용 회전버킷(10)과, 상기 회전버킷(10)의 내부에 설치된 플라즈마 코팅소스(20)를 포함하며, 상기 회전버킷(10)의 회전속도가 벌크물질(1)을 회전버킷 내벽에 고정시키기 위한 원심력을 발생시키는데 필요한 속도보다 느려서, 상기 벌크물질의 대부분이 중력의 작용하에 상기 회전버킷의 하부에서 공간적으로 작은 구역내에 머무르게 구성되어 있는 벌크물질(1) 진공코팅 장치에 있어서,
    상기 회전버킷(10)의 내부에는 상기 벌크물질(1)의 세척 플라즈마(24)의 발생을 위한 장치(16)가 설치되어 있으며,
    상기 세척플라즈마(24)의 발생을 위한 장치(16)는 회전버킷(10)의 회전축(27)에 관하여, 벌크물질(1)의 위치쪽으로 배치됨으로써, 플라즈마 코팅소스(20)와 상기 세척플라즈마(24)의 발생을 위한 장치(16)의 작용영역들이 상호 중첩되는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 세척플라즈마(24)의 발생을 위한 장치(16)는 마이크로파 커플링장치(22)와, 상기 마이크로파 커플링 장치와 상호작용하여 ECR-플라즈마를 형성하도록 구성되어 있는 자석장치(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 회전버킷(10)의 외부면에는 가열장치(29)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 회전버킷(10)에는 전압이 인가되고, 이 전압은 코팅대상 벌크물질(1)이 전기적으로 부(-) 전위를 갖게하는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 회전버킷(10) 내부에는 가스유입구(25)가 있으며, 이 가스유입구를 통하여 반응가스가 회전버킷(10)의 내부공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 회전버킷(10)은 코팅소스(20) 및 세척 플라즈마(24)의 발생을 위한 장치(16)로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공 코팅 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 회전버킷(10)내에는 두 개 이상의 코팅소스(20)가 있으며, 이 소스들은 상이한 코팅물질들을 증착하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 회전버킷(10) 내부에는 두 개 이상의 코팅소스(20)가 있으며, 이 소스들은 서로 멀어지는 방향으로 경사짐으로써 그 작용영역들이 상호 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 벌크물질(1)을 금속함유 또는 금속탄화물함유 탄소막으로 코팅하기 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 벌크물질(1)을 각각 N, Si, O, B, Si 원소들 중 하나 또는 상기 원소중 2개이상을 포함하는 화합물 또는 상기 원소중 하나이상과 탄소를 포함하는 화합물을 함유하는 탈금속(metal-free) 비정질 탄소막으로 코팅하기 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 벌크물질(1)을 C, N, Si, O, B 요소들 중의 하나 또는 그 혼합물들을 함유하고 있는 경질 재료 막들로 코팅하기 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 벌크물질(1)을 탄화물, 산화물, 붕소화물, 황화물, 규화물 또는 그 혼합물이 0 Vol.% 초과 내지 50 Vol.% 이하 첨가된 플라즈마 폴리머막으로 코팅하기 위해 사용하는 것을 특징으로 하는 벌크물질 진공코팅 장치.
  13. 코팅대상 벌크물질(1)은 소정막을 적용하기 전에 세척 플라즈마에 노출되어 그 안에서 스퍼터링 에칭공정을 통해 정밀세척되는 것을 특징으로 하는 제 1항에 따른 벌크물질 진공코팅 장치의 작동방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 코팅될 벌크물질은 소정 막을 적용하기 전에 기존 방해물질들을 아웃가스하기 위해 가열장치(29)의 작용에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 코팅대상 벌크물질(1)은 정밀세척 동안에 또는 코팅 동안에 전기적으로 부(-) 전압을 인가에 의해 충전되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 상기 코팅소스(20)는 코팅을 위해 차례로 사용되는 것을 특징으로 하는 제 7항에 따른 벌크물질 진공코팅 장치의 작동 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 코팅대상 벌크물질(1)은 정밀세척 동안에 및 코팅 동안에 전기적으로 부(-) 전압의 인가에 의해 충전되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR10-1998-0707158A 1996-03-13 1997-02-27 벌크물질진공코팅장치 KR100509666B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19609804.1 1996-03-13
DE19609804A DE19609804C1 (de) 1996-03-13 1996-03-13 Einrichtung, ihre Verwendung und ihr Betrieb zum Vakuumbeschichten von Schüttgut

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990087693A KR19990087693A (ko) 1999-12-27
KR100509666B1 true KR100509666B1 (ko) 2005-11-24

Family

ID=7788126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0707158A KR100509666B1 (ko) 1996-03-13 1997-02-27 벌크물질진공코팅장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6220203B1 (ko)
EP (1) EP0888463B1 (ko)
JP (1) JP3989553B2 (ko)
KR (1) KR100509666B1 (ko)
BR (1) BR9708183A (ko)
DE (2) DE19609804C1 (ko)
WO (1) WO1997034024A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049901A (ko) * 2015-07-22 2020-05-08 가부시키가이샤 후루야긴조쿠 분말 코팅 장치

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6372303B1 (en) * 1997-06-16 2002-04-16 Robert Bosch Gmbh Method and device for vacuum-coating a substrate
DE10100517B4 (de) * 2000-02-11 2015-03-05 Magna Powertrain Bad Homburg GmbH Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung und Verfahren zum Herstellen von Flügeln und/oder Rollen für Pumpen
IL140034A0 (en) * 2000-12-01 2002-02-10 M P I Metal Powders Ind Ltd Method and apparatus for the production of metal powder granules
DE10115394B4 (de) * 2001-03-29 2005-03-24 Christof Diener Maschinenbauteil und/oder verfahrenstechnische Anlage mit einem Hohlraum und Reinigungsverfahren hierfür
JP3620842B2 (ja) * 2002-12-25 2005-02-16 孝之 阿部 多角バレルスパッタ装置、多角バレルスパッタ方法及びそれにより形成された被覆微粒子、被覆微粒子の製造方法
FR2853670A1 (fr) * 2003-04-09 2004-10-15 Metatherm Installation et procede pour la realisation d'un revetement fonctionnel sur des pieces en vrac
US7244493B2 (en) 2004-11-12 2007-07-17 Delphi Technologies, Inc. Coated article
JP4899717B2 (ja) * 2006-08-21 2012-03-21 ソニー株式会社 複合粉体の製造方法、及び複合粉体の製造装置
ITRM20110237A1 (it) * 2011-05-13 2012-11-14 Romana Film Sottili S R L Rotobarile a sorgente interna per deposizione sottovuoto di film sottili con ion plating
JP6048287B2 (ja) * 2013-04-10 2016-12-21 株式会社豊田自動織機 粒子状物質の製造方法
DE102013011072A1 (de) 2013-07-03 2015-01-08 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Targetpräparation
DE102013225608A1 (de) 2013-12-11 2015-06-11 Apo Gmbh Massenkleinteilbeschichtung Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Kleinteilen mittels Plasma
JP6039766B1 (ja) * 2015-07-30 2016-12-07 株式会社フルヤ金属 粉末コーティング装置及びその使用方法
KR102199328B1 (ko) * 2017-06-05 2021-01-06 한국생산기술연구원 분말코팅장치
JPWO2021167067A1 (ko) * 2020-02-21 2021-08-26
RU2767099C1 (ru) * 2021-05-28 2022-03-16 Общество с ограниченной ответственностью «ФЕРРИ ВАТТ» Устройство для нанесения покрытий на порошковые материалы
DE102021114452A1 (de) * 2021-06-04 2022-12-08 Aixacct Mechatronics Gmbh Plasmareinigungsanlage für Kleinteile
DE202022105657U1 (de) 2021-10-11 2023-02-14 Schneider Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Beschichtung mindestens eines Substrats

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH611938A5 (ko) * 1976-05-19 1979-06-29 Battelle Memorial Institute
DD257554A3 (de) * 1986-01-20 1988-06-22 Ardenne Forschungsinst Einrichtung zur statistischen beschichtung von schuettgut durch plasmatronsputtern
DE4209384C1 (ko) * 1992-03-23 1993-04-22 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De
JP3076663B2 (ja) * 1992-03-25 2000-08-14 日新製鋼株式会社 粉末コーティング装置
DE4239843A1 (de) * 1992-11-27 1994-06-01 Leybold Ag Vorrichtung für die Erzeugung von Plasma, insbesondere zum Beschichten von Substraten
DE4343354C2 (de) * 1993-12-18 2002-11-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Herstellung einer Hartstoffschicht
GB9405442D0 (en) * 1994-03-19 1994-05-04 Applied Vision Ltd Apparatus for coating substrates
DE4422688A1 (de) 1994-06-29 1996-01-04 Ardenne Anlagentech Gmbh Einrichtung zur Behandlung von Schüttgut im Vakuum

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200049901A (ko) * 2015-07-22 2020-05-08 가부시키가이샤 후루야긴조쿠 분말 코팅 장치
KR102285897B1 (ko) 2015-07-22 2021-08-04 가부시키가이샤 후루야긴조쿠 분말 코팅 장치

Also Published As

Publication number Publication date
DE19609804C1 (de) 1997-07-31
WO1997034024A1 (de) 1997-09-18
BR9708183A (pt) 1999-07-27
EP0888463B1 (de) 2003-05-07
JP2000506226A (ja) 2000-05-23
EP0888463A1 (de) 1999-01-07
KR19990087693A (ko) 1999-12-27
JP3989553B2 (ja) 2007-10-10
DE59710051D1 (de) 2003-06-12
US6220203B1 (en) 2001-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100509666B1 (ko) 벌크물질진공코팅장치
US7411352B2 (en) Dual plasma beam sources and method
JP4452333B2 (ja) スパッタ電極を備えた装置による表面被覆方法
US7327089B2 (en) Beam plasma source
US4619748A (en) Method and apparatus for the reactive vapor deposition of layers of oxides, nitrides, oxynitrides and carbides on a substrate
US20060196766A1 (en) Plasma deposition apparatus and method
NZ197232A (en) Vacuum plating a substrate using rf field and dc ion accelerating potential
JP2006511715A (ja) アノードガス供給装置を備えたマグネトロンスパッタリング装置
US8192597B2 (en) Coating apparatus
JPH09170080A (ja) 基板を被覆する装置
JPH04323375A (ja) 難剥性被覆層を有する工作材料とその製造方法
US5690796A (en) Method and apparatus for layer depositions
KR102595151B1 (ko) 연료전지용 금속분리판 및 그 제조방법
JP2001190948A (ja) 表面をプラズマ処理する方法及び装置
JP2003041371A (ja) 電子サイクロトロン共鳴を利用した常温化学蒸着システム及びこれを利用した複合金属膜の製造方法
US20040099216A1 (en) Apparatus for modifying surface of material using ion beam
US4279216A (en) Cathode shielded coating apparatus
JP3810132B2 (ja) スパッタリング装置
JP3229251B2 (ja) Ｃｖｄ装置
EP0778608A2 (en) Plasma generators and methods of generating plasmas
JP2000096250A (ja) プラズマｃｖｄ装置
JP2871619B2 (ja) ダイヤモンド様炭素薄膜堆積装置
KR20040088650A (ko) 박막 합성 장치
WO1987005637A1 (en) Continuous ion plating device for rapidly moving film
JP2004035935A (ja) 成膜装置および成膜方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090806

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee