KR100920725B1 - Thin film deposition apparatus, thin film deposition method, and high speed machining tool deposited thereon - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피증착물의 박막 증착 장치 및 박막 증착 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 피증착물의 박막 증착 방법은 진공 챔버 내부에 피증착물과 Ti계 타겟을 위치시키는 단계와, 상기 챔버 내부를 진공 배기하여 진공 상태를 형성하는 단계와, 상기 챔버 내부로 이온 소스를 통해 적어도 Si를 함유하는 공정 가스를 주입하는 단계 및 상기 Ti계 타겟, 상기 피증착물 및 상기 이온 소스 사이에 전압을 인가하여, 적어도 Ti와 Si를 피증착물에 증착시키는 단계를 포함한다.The present invention relates to a thin film deposition apparatus and a thin film deposition method of the deposit, the method for depositing a thin film of the deposit according to the present invention comprises the steps of placing the deposit and the Ti-based target in the vacuum chamber, and evacuating the inside of the chamber Forming a vacuum state, injecting a process gas containing at least Si into the chamber through an ion source, and applying a voltage between the Ti-based target, the deposit and the ion source, thereby providing at least Ti And depositing Si on the deposit.

본 발명에 따르면, 피증착물에 적정량의 Si의 첨가량으로 제어할 수 있으면서도, Si를 함유한 TiAlN(또는, TiN, TiAl)박막을 증착시킴으로써, 내산화성을 증가시키고 내마모성을 향상시키는 동시에 피증착물의 표면의 인성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by depositing a TiAlN (or TiN, TiAl) thin film containing Si while controlling the amount of Si added to the deposit, the surface of the deposit is increased while increasing oxidation resistance and abrasion resistance. It has the effect of improving the toughness.

Description

피증착물의 박막 증착 장치, 박막 증착 방법 및 이에 의해 증착된 고속 가공용 공구{Thin film deposition apparatus, thin film deposition process and coated tool thereof}Thin film deposition apparatus, thin film deposition process, and high speed processing tool deposited thereby Thin film deposition apparatus, thin film deposition process and coated tool

본 발명은 피증착물의 박막 증착 장치 및 박막 증착 방법에 관한 것으로서, 특히 절삭 가공 공구, 그 중에서도 고속 가공 공구의 박막 증착에 적합한 박막 증착 장치, 박막 증착 방법 및 이에 의해 증착된 고속 가공용 공구에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film deposition apparatus and a thin film deposition method of a deposit, and more particularly, to a thin film deposition apparatus, a thin film deposition method, and a high speed processing tool deposited thereon, suitable for thin film deposition of a cutting tool, inter alia, a high speed machining tool. .

절삭 가공 공구의 박막 증착 기술은 크게 물리 기상 증착 기술과 화학 기상 증착 기술로 나눠지며, 피막의 종류와 용도에 따라 적합한 기술을 채택하게 된다. 이러한 기술들은 고체, 기체, 액체 상태로 존재하는 물체에 전기적 에너지를 인가하여 플라즈마 상태로 만들어 주게 되는데, 플라즈마는 높은 에너지를 갖고 있어 화학적 반응을 유도하거나 증착 소재를 합성하는데 유리하다.Thin film deposition technology of the cutting tool is divided into physical vapor deposition technology and chemical vapor deposition technology, and adopts a suitable technology according to the type and application of the film. These technologies apply electrical energy to objects that exist in solid, gas, and liquid states to form a plasma state. Plasma has high energy, which is advantageous for inducing chemical reactions or synthesizing deposition materials.

TiN, TiC, TiCN, TiAlN 등의 절삭 가공 박막 증착에는 마그네트론 스퍼터링이나, 음극 아크 이온도금과 같은 물리 기상 증착 기술이 유리하며, DLC(diamond like carbon), C-BN(cubic-boron nitride) 등의 증착에는 화학 기상 증착 기술이 적합하다. Cutting thin film deposition such as TiN, TiC, TiCN, TiAlN is advantageous for physical vapor deposition techniques such as magnetron sputtering and cathodic arc ion plating, such as DLC (diamond like carbon) and C-BN (cubic-boron nitride) Chemical vapor deposition techniques are suitable for deposition.

절삭 가공 공구(피복 초경 공구)에는 각종의 강이나 주철 등의 피삭재의 선삭 가공이나 평삭 가공을 행할 때에 바이트의 선단부에 착탈 가능하게 부착되어 이용되는 스로어웨이 팁, 피삭재의 구멍 개방 절삭 가공 등에 이용되는 드릴이나 소형 드릴, 또한 피삭재의 면삭 가공이나 홈 가공 및 편 가공 등에 이용되는 솔리드 타입의 엔드 밀 등이 있다. 또한, 상기 슬로우웨이 팁을 착탈 가능하게 부착하여 솔리드 타입의 엔드 밀과 마찬가지로 절삭 가공을 행하는 스로우 웨이 엔드 밀 공구 등도 절삭 가공 공구로서 잘 알려져 있다.The cutting tool (coated carbide tool) is used for the removal of the throwaway tip and the hole opening cutting of the workpiece, which are detachably attached to the tip of the bite when turning or planarizing a workpiece such as various steel or cast iron. Drills, small drills, and solid type end mills used for surface machining, grooving and piece processing of workpieces. Moreover, the throwway end mill tool etc. which detachably attach the said slowway tip and perform cutting similarly to a solid type end mill are also known as a cutting tool.

또한, 절삭 가공 공구로서, 일반적으로 Ti와 Al의 질화물(TiAlN)과 TiN 증착막으로 구성된다. 절삭 가공 공구를 구성하는 (TiAlN-Si) 증착막에 있어서, Al의 성분에는 고온 경도를 향상시키고, Ti 성분에는 고온 강도를 확보할 수 있으며, N의 성분에는 인장 강도 및 항복 강도를 확보할 수 있다. 또한, Si의 성분에 의해 경도와 인장 강도 및 내열성의 향상을 확보할 수 있어서 절삭 가공 공구의 수명을 향상시킬 수 있다.Moreover, as a cutting tool, it is generally comprised from nitride of Ti and Al (TiAlN) and a TiN vapor deposition film. In the (TiAlN-Si) deposited film constituting the cutting tool, high temperature hardness can be improved for the Al component, high temperature strength can be ensured for the Ti component, and tensile strength and yield strength can be secured for the N component. . In addition, improvement of hardness, tensile strength and heat resistance can be ensured by the components of Si, and the life of the cutting tool can be improved.

한편, 절삭 가공 공구의 고속도화, 고능률화가 절실히 요구되므로, 고속 가공 공구가 필요하다. 그러나 일반적인 고속 가공 시에는 공구의 빠른 회전 속도와 이송 속도로 인하여 고열에서도 견딜 수 있어야 하며(우수한 내산화성), 고속 가공에서 흔히 발생하는 정밀한 날 끝의 칩핑 현상이 발생하지 않아야 하며(인성이 매우 양호해야함), 또한 내마멸성이 향상된(우수한 경도) 박막의 증착이 필수적이다.On the other hand, since high speed and high efficiency of the cutting tool are urgently required, a high speed machining tool is required. In general high speed machining, however, the high rotational speed and feed rate of the tool must withstand high temperatures (excellent oxidation resistance), and the precise chip tip chipping that is common in high speed machining should not occur (very good toughness). The deposition of thin films with improved abrasion resistance (excellent hardness) is essential.

따라서, 절삭 가공 공구를 구성하는 박막의 성분이 절삭 가공 공구의 특성을 결정짓는다고 해도 과언이 아니며, 상기한 성분들을 적절히 첨가시키는 것이 중요 하다.Therefore, it is no exaggeration to say that the components of the thin film constituting the cutting tool determine the characteristics of the cutting tool, and it is important to properly add the above components.

그러나 일반적으로 Si를 첨가하는 방법으로, 대한민국 공개특허 제10-2006-91237호에 기재된 바와 같이 Ti 또는 TiAl에 Si가 첨가된 합금 타겟을 이용한다. 하지만, Si가 함유된 타겟의 사용시 스퍼터링의 제반조건(타겟, 전류, 공정 온도, 공정 압력 등)에 따라 타겟을 구성하고 있는 물질들의 스퍼터링 율(yield)이 다르기 때문에 Si의 첨가량을 제어하기가 쉽지 않다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-659643호에 기재된 바와 같이, Ti 또는 TiAl 타겟과 Si 타겟을 별도로 사용하는 경우에는 플라즈마 소스를 추가적으로 사용해야 하는 문제가 있었다. 또한 Si 타겟의 사용에 따라 스퍼터링 율(yield)이 변하고, Si 타겟의 사용량이 실제 타겟의 35%밖에 되지 않는다는 문제가 있었다.In general, however, as a method of adding Si, an alloy target in which Si is added to Ti or TiAl is used, as described in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-91237. However, when the target containing Si is used, it is easy to control the amount of Si added because the sputtering rate of the materials constituting the target differs according to the sputtering conditions (target, current, process temperature, process pressure, etc.). not. In addition, as described in the Republic of Korea Patent No. 10-659643, when using a Ti or TiAl target and Si target separately there was a problem that a plasma source must be additionally used. In addition, there was a problem that the sputtering rate was changed according to the use of the Si target, and the amount of the Si target used was only 35% of the actual target.

따라서, 본 발명은 적어도 Ti을 포함하는 타겟과 함께, 적어도 Si를 포함하는 가스를 공정 중에 주입하여, Si의 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 피증착물의 박막 증착 장치 및 박막 증착 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a thin film deposition apparatus and a thin film deposition method of a deposit which can be injected with a target containing at least Ti, at least a gas containing Si during the process, so that the concentration of Si can be kept constant. The purpose.

또한, 본 발명은 내산화성 및 내마멸성 및 인성을 향상시킨 박막이 증착된 고속 가공 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a high speed machining tool on which thin films having improved oxidation resistance, abrasion resistance and toughness are deposited.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 진공 챔버 내부에 피증착물과 Ti계 타겟을 위치시키는 단계와, 상기 챔버 내부를 진공 배기하여 진공 상태를 형성하는 단계와, 상기 챔버 내부로 이온 소스를 통해 적어도 Si를 함유하는 공정 가스를 주입하는 단계 및 상기 Ti계 타겟, 상기 피증착물 및 상기 이온 소스 사이에 플라즈마를 형성시켜, 적어도 Ti와 Si를 피증착물에 증착시키는 단계를 포함하는 피증착물의 박막 증착 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of placing the deposit and the Ti-based target in the vacuum chamber, and evacuating the inside of the chamber to form a vacuum state, the ion source into the chamber Injecting a process gas containing at least Si through and forming a plasma between the Ti-based target, the deposit, and the ion source to deposit at least Ti and Si on the deposit. Provided is a deposition method.

상기 Si를 함유하는 공정 가스는 실란 가스인 것이 바람직하다.It is preferable that the process gas containing Si is a silane gas.

또한, 상기 공정 가스는 질소 공정 가스를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the process gas preferably further comprises a nitrogen process gas.

또한, 상기 Ti계 타겟은 적어도 Al을 0 내지 80% 포함된 TiAl 합금 타겟인 것이 바람직하다.In addition, the Ti-based target is preferably a TiAl alloy target containing at least 0% to 80% Al.

또한, 적어도 상기 Ti와 Si를 피증착물에 증착시키는 단계는 피증착물에 TiN-Si 또는 TiAlN-Si를 증착시키는 것이 바람직하다.Further, at least the step of depositing Ti and Si on the deposit is preferably depositing TiN-Si or TiAlN-Si on the deposit.

또한, 상기 Ti와 Si가 증착된 피증착물의 박막은 1 내지 20at%의 Si를 함유하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the thin film of the deposit on which Ti and Si are deposited contains 1 to 20 at% of Si.

또한, 상기 피증착물에 -50 내지 -600V 및 100 내지 350 kHz의 펄스 전압 또는 AC 전압을 인가하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to apply a pulse voltage or an AC voltage of -50 to -600 V and 100 to 350 kHz to the deposit.

또한, 상기 진공 챔버의 온도는, 200 내지 400℃를 유지하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to maintain the temperature of the said vacuum chamber at 200-400 degreeC.

또한, 상기 챔버 내부의 압력은, 0.5 내지 20 mtorr인 것이 바람직하다.In addition, the pressure in the chamber is preferably 0.5 to 20 mtorr.

또한, 상기 챔버 내부를 진공 배기하여 진공 상태를 형성하는 단계 이후에, Ar 분위기 하에서 상기 피증착물의 표면을 세정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include cleaning the surface of the deposit under Ar atmosphere after evacuating the inside of the chamber to form a vacuum state.

또한, 상기 Ti와 Si를 피증착물에 증착시키는 단계 이전에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include forming a buffer layer before depositing the Ti and Si on the deposit.

또한, 상기 버퍼층을 형성하는 단계는, W, Ti 및 Cr 을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 물질을 증착하는 것이 바람직하다.In the forming of the buffer layer, it is preferable to deposit at least one material selected from the group consisting of W, Ti, and Cr.

또한, 상기 버퍼층의 두께는 0.01 내지 3㎛ 인 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the buffer layer is preferably 0.01 to 3㎛.

또한, 상기한 증착 방법들에 의해 박막이 증착된 고속 가공용 공구를 제공하는 것이 바람직하다.It is also desirable to provide a tool for high speed processing in which thin films are deposited by the above deposition methods.

상기와 같은 목적은 박막을 형성하기 위한 챔버와, 상기 챔버 내에 위치한, 적어도 Ti을 포함하는 Ti계 타겟과, 상기 챔버 내에 적어도 Si를 포함하는 공정가스를 공급하는 이온 소스 및 상기 피증착물, 상기 Ti계 타겟 및 상기 이온 소스에 펄스 또는 AC 전압을 인가하는 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피증착물의 박막 증착 장치에 의해 달성된다.The above object is to provide a chamber for forming a thin film, a Ti-based target including at least Ti, located in the chamber, an ion source for supplying a process gas containing at least Si in the chamber, and the deposit, the Ti And a power supply for applying a pulse or an AC voltage to the system target and the ion source.

또한, 상기 전원 공급부의 상기 펄스 또는 AC 전압은 100 내지 350kHz의 주파수이며, -50 내지 -600V의 전압인 것이 바람직하다.In addition, the pulse or AC voltage of the power supply is a frequency of 100 to 350kHz, preferably a voltage of -50 to -600V.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 피증착물에 Si를 함유한 TiAlN(또는, TiN, TiAl) 박막층을 증착시킴으로써, 내산화성을 증가시키고 내마모성을 향상시키는 동시에 피증착물의 표면의 인성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by depositing a TiAlN (or TiN, TiAl) thin film layer containing Si on the deposit, the effect of increasing the oxidation resistance and abrasion resistance while improving the toughness of the surface of the deposit There is.

또한, 본 발명에 따르면, 종래 Si의 첨가량을 제어하기 어려웠던 문제를, 타겟의 추가 또는 독립적으로 사용하지 않고도, 일정 농도의 Si 가스 분위기를 만들어 줌으로써, Si가 증착되어 경도와 인장 강도 및 내열성의 확보에 유리한 효과가 있다. In addition, according to the present invention, the problem that it was difficult to control the amount of conventional addition of Si, by making a Si gas atmosphere of a constant concentration without adding or independently using a target, by depositing Si to secure hardness, tensile strength and heat resistance Has a beneficial effect.

또한, 본 발명을 절삭 공구 및 고속 가공용 공구 등에 적용하여도, 상기와 같은 효과를 가짐은 물론, 공구의 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, even if the present invention is applied to a cutting tool, a tool for high-speed machining and the like, not only has the above effects, but also has the effect of improving the life of the tool.

이하, 도면을 참고로 하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 피증착물(6)의 박막 증착 장치(100)를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따라 피증착물(6)에 박막이 증착된 코팅 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view showing a thin film deposition apparatus 100 of a deposit 6 according to the present invention, Figure 4 is a schematic view showing a cross section of a coating film is deposited on the deposit 6 according to the present invention. to be.

본 발명에 따른 피증착물(6)의 박막 증착 장치(100)는 진공 챔버(10), 증착부(8), Ti계 타겟(4), 이온 소스부(11), 진공 펌프(9) 및 전원 공급부(2)를 포함한다.The thin film deposition apparatus 100 of the deposit 6 according to the present invention includes a vacuum chamber 10, a deposition unit 8, a Ti-based target 4, an ion source unit 11, a vacuum pump 9, and a power source. And a supply part 2.

진공 챔버(10)는 피증착물(6)에 원하는 물질의 박막층(40)을 형성하기 위한 공간으로서, 내부에는 피증착물(6)이 증착부(8) 상에 장착되어 있다. 바람직하게는 증착부(8)에 회전 지그(7)가 설치되어 있어서, 피증착물(6)이 회전 지그(7)에 의해 회전되면서 피증착물(6)의 표면(20) 상에 박막층(40)이 고르게 증착될 수 있다. 또한, 진공 챔버(10)에는 스퍼터 타겟(5)이 위치되어 있으며, 스퍼터 타겟(5)은 버퍼층으로 사용될 물질로서, Ti, W, Cr등의 타겟이 될 수 있다.The vacuum chamber 10 is a space for forming the thin film layer 40 of a desired substance in the deposit 6, and the deposit 6 is mounted on the deposition unit 8 therein. Preferably, the rotary jig 7 is provided in the deposition unit 8, so that the thin film layer 40 on the surface 20 of the deposit 6 is rotated by the rotary jig 7. This can be deposited evenly. In addition, the sputter target 5 is positioned in the vacuum chamber 10, and the sputter target 5 is a material to be used as a buffer layer and may be a target such as Ti, W, Cr, or the like.

또한, 진공 챔버(10) 내에는 이온 소스부(11)가 위치되어 있다. 이온 소스부(11)는 필라멘트 이온 소스(3)와 아크 소스(4)로 구성되어 있으며, 각각 진공 챔버(10) 내로 공정 가스(1)를 공급한다. 공정 가스(1)는 Ar(아르곤) 공정 가스(12), Si계 가스(13), N2(질소) 공정 가스(14)를 포함한다. 필라멘트 이온 소스(3)는 모든 증착 공정을 수행하기 이전에 세정용으로 사용되기 위해, 진공 챔버(10) 내로 Ar 공정 가스(12)를 공급하고, 아크 소스(4)는 고전류 저전압에 의해 아크 방전을 발생시키는 용으로 사용되기 위해 Si계 공정 가스(13)와 N2 공정 가스(14)를 공급하는 것이 바람직하다. 한편, 아크 소스(4)의 내부에는 적어도 Ti을 포함하는 Ti계 타겟이 위치되어 있으며, Ti계 타겟은 바람직하게는 Ti, TiAl, TiN, TiAlN 중 어느 하나의 타겟이다.In addition, the ion source part 11 is located in the vacuum chamber 10. The ion source portion 11 is composed of a filament ion source 3 and an arc source 4, and supplies the process gas 1 into the vacuum chamber 10, respectively. The process gas 1 includes an Ar (argon) process gas 12, a Si-based gas 13, and an N 2 (nitrogen) process gas 14. The filament ion source 3 supplies an Ar process gas 12 into the vacuum chamber 10 to be used for cleaning prior to performing all deposition processes, and the arc source 4 is arc discharged by a high current low voltage. It is preferable to supply the Si-based process gas 13 and the N 2 process gas 14 to be used for generating the On the other hand, a Ti-based target including at least Ti is located inside the arc source 4, and the Ti-based target is preferably any one of Ti, TiAl, TiN, and TiAlN.

진공 펌프(9)는 진공 챔버(10)의 내부가 진공 상태에 도달하도록 진공 챔버(10)내의 공정 가스(1)들을 외부로 배출시킨다.The vacuum pump 9 discharges the process gases 1 in the vacuum chamber 10 to the outside so that the interior of the vacuum chamber 10 reaches a vacuum state.

전원 공급부(2)는 박막의 접합 및 증착 특성을 향상시키기 위하여, 피증착물(6), Ti계 타겟(4) 및 이온 소스부(11)에 100 내지 350kHz의 AC 전압과, -50 내지 -600V의 펄스 전압을 공급한다. 바람직하게는, AC 전압은 펄스 전압을 포함한다. 여기에서, 이온 소스부(11)는 필라멘트 이온 소스(3)와 아크 소스(4)를 포함하여 구성된다.In order to improve the bonding and deposition characteristics of the thin film, the power supply unit 2 has an AC voltage of 100 to 350 kHz and -50 to -600 V on the deposit 6, the Ti-based target 4, and the ion source unit 11. Supply the pulse voltage of. Preferably, the AC voltage comprises a pulse voltage. Here, the ion source portion 11 includes a filament ion source 3 and an arc source 4.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 피증착물의 박막 증착 장치, 박막 증착 방법 및 이에 의해 증착된 고속 가공 공구를 설명한다.Hereinafter, a thin film deposition apparatus, a thin film deposition method, and a high speed processing tool deposited by the vapor deposition of the present invention will be described through examples.

(실시예 1)(Example 1)

도 2 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예 1을 설명한다.2 and 4, Embodiment 1 of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 피증착물(6)의 박막 증착 방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시예1에 따른 박막층(40)이 증착된 피증착물(6)의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a thin film deposition method of the deposit 6 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart of the deposit 6 on which the thin film layer 40 according to the first embodiment of the present invention is deposited. Figure is a schematic cross-sectional view.

본 발명의 실시예 1에 따른 피증착물(6)의 박막 증착 장치(100)는 크게 세 부분, 즉, 이온 소스부(11), 전원 공급부(2), Ti계 박막이 증착되는 증착부(8)로 이루어져 있으며, 도 1에 도시된 바와 같다.The thin film deposition apparatus 100 of the vapor deposition material 6 according to the first embodiment of the present invention is largely divided into three parts, that is, the ion source portion 11, the power supply portion 2, the deposition portion 8 is deposited Ti-based thin film (8) ), As shown in FIG.

상기와 같은 박막 증착 장치(100)를 이용한, 실시예 1의 피증착물(6)의 박막 증착 방법은 진공 챔버(10) 내부에 피증착물(6)과 Ti계 타겟(4), 바람직하게는 적 어도 Al을 0 내지 80%를 포함하는 TiAl 합금 타겟(4)을 위치시킨다(S1). In the thin film deposition method of the deposit 6 of Example 1 using the thin film deposition apparatus 100 as described above, the deposit 6 and the Ti-based target 4 in the vacuum chamber 10 are preferably formed. The TiAl alloy target 4 containing 0 to 80% of Al is positioned (S1).

진공 챔버(10) 내부를 진공 배기하여, 진공 챔버(10)내의 온도는 200 내지 400℃를, 압력은 0.5 내지 20mtorr를 유지하도록 진공 상태를 형성한다(S2). 진공 배기한 이후에는, 진공 챔버(10) 내부로 이온 소스부(11), 그 중에서도, 필라멘트 이온 소스(3)를 통해 Ar 공정 가스(12)를 주입하고, Ar 분위기 하에서, 피증착물(6)의 표면(20)을 세정한다.The inside of the vacuum chamber 10 is evacuated to form a vacuum state such that the temperature in the vacuum chamber 10 is maintained at 200 to 400 ° C. and the pressure is 0.5 to 20 mtorr (S2). After evacuating, the Ar process gas 12 is injected into the vacuum chamber 10 through the ion source portion 11, and inter alia, the filament ion source 3. Clean the surface 20 of the.

이후, 진공 챔버(10) 내부로 이온 소스부(11) 중 아크 소스(4)를 통해 적어도 Si계 공정 가스(13)를 주입한다(S3). 이때, 아크 소스(4)로, Si계 공정 가스(13) 이외에도 N2 공정 가스(14)를 주입할 수 있다. Thereafter, at least the Si-based process gas 13 is injected into the vacuum chamber 10 through the arc source 4 of the ion source unit 11 (S3). At this time, in addition to the Si-based process gas 13, the N 2 process gas 14 may be injected into the arc source 4.

TiAl 합금 타겟(4), 상기 피증착물(6) 및 상기 이온 소스부(11) 사이에 -50 내지 -600V 및 100 내지 350kHz의 펄스 전압 또는 AC 전압을 인가하여, 적어도 Ti와 Si를 포함하는 TiN-Si, TiAl-Si, TiAlN-Si 중 어느 하나의 박막층(40)을 증착부(8)에 위치한 피증착물(6)에 증착시킨다(S4). 이때, Ti계 박막층(40)은 1 내지 20at%의 Si를 함유한다.TiN containing at least Ti and Si by applying a pulse voltage or AC voltage of -50 to -600 V and 100 to 350 kHz between the TiAl alloy target 4, the deposit 6, and the ion source portion 11 The thin film layer 40 of any one of -Si, TiAl-Si, and TiAlN-Si is deposited on the deposit 6 positioned in the deposition unit 8 (S4). At this time, the Ti-based thin film layer 40 contains 1 to 20 at% of Si.

상기한 방법들에 의해, 고속 가공용 공구(6)의 표면(20) 상에, TiAlN(또는, TiN, TiAl) 박막층(40)이 순차적으로 형성됨을 알 수 있으며, 이는 도 4에 도시되어 있다.By the above methods, it can be seen that the TiAlN (or TiN, TiAl) thin film layer 40 is sequentially formed on the surface 20 of the tool for high speed machining 6, which is shown in FIG. 4.

(실시예 2)(Example 2)

도 3 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예 2를 설명한다.3 and 5, a second embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 피증착물(6)의 박막 증착 장치(100)에 의한 증착 방법을 상세히 도시한 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 피증착물에 박막이 증착된 증착 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a flowchart illustrating a deposition method by the thin film deposition apparatus 100 of the deposit 6 according to the second embodiment of the present invention in detail, Figure 5 is a thin film in the deposit according to the second embodiment of the present invention A schematic view of the deposited deposition cross section.

본 발명의 실시예 2에 따른 피증착물(6)의 박막 증착 장치(100)는, 실시예 1과 동일한 장치를 사용하며, 이에 의한 증착 방법을 상세히 설명한다.The thin film deposition apparatus 100 of the vapor-deposited body 6 which concerns on Example 2 of this invention uses the same apparatus as Example 1, and the vapor deposition method by this is demonstrated in detail.

먼저, 공정이 이루어지는 진공 챔버(10) 내의 증착부(8)에 피증착물(6)(이하, 고속 가공용 공구(6))을 장착시킨 후, 플라즈마 공정을 위하여 초기 진공도 10-6torr에 도달하도록 진공 펌프(2)를 가동하여 진공 챔버(10) 내의 잔여 공정 가스들을 배출시켜 진공 상태로 배기시킨다(S 11).First, the deposition object 8 (hereinafter, referred to as the high speed machining tool 6) is mounted on the deposition unit 8 in the vacuum chamber 10 where the process is performed, and then the initial vacuum degree 10 -6 torr is reached for the plasma process. The vacuum pump 2 is operated to discharge residual process gases in the vacuum chamber 10 to be evacuated in a vacuum state (S 11).

이 진공도에 도달한 후, 고속 가공용 공구(6) 표면상에 합성물질을 증착하기 전, 고속 가공용 공구(6)의 표면(20)의 산화막 또는 여타의 오염 물질을 제거하기 위하여, Ar(아르곤) 가스(12)를 필라멘트 소스(3) 또는 진공 챔버(10)를 통해 주입한다. 필라멘트에 필라멘트 전류를 흘려(수십A, 수백V), 필라멘트에서 발생한 열전자가 Ar 가스(12)를 이온화시킨다. 이온화된 Ar 가스(12)에 의해 고속 가공용 공구(6)의 표면(20)을 Ar 이온 세정한다(S 12).After reaching this degree of vacuum, Ar (argon) is used to remove the oxide film or other contaminants on the surface 20 of the high speed machining tool 6 before depositing the composite on the surface of the high speed machining tool 6. Gas 12 is injected through filament source 3 or vacuum chamber 10. The filament current flows through the filament (several A, several hundred V), and the hot electrons generated in the filament ionize the Ar gas 12. The surface 20 of the tool 6 for high speed machining is Ar-ion-cleaned by the ionized Ar gas 12 (S12).

이러한 Ar 이온에 의한 세정은 오염물의 제거와 함께 고속 가공용 공구(6)의 표면(20)의 분자를 여기 상태로 활성화시켜 증착 공정시 증착 물질(박막)의 접합력(증착)을 향상시키는 효과가 있다. 이때 0.5 내지 5mTorr 압력의 Ar 분위기에서 고속 가공용 공구(6) 형상에 따라 고속 가공용 공구(6)(피증착물(6), 피증착재)에 가해지는 펄스 전압은 100 내지 350 kHz 펄스 전압 또는 AC 전압이 -50 내지 -600V로 인가되며, 이온 세정 공정 시간은 10 내지 100분 동안 수행한다.The cleaning by Ar ions, along with the removal of contaminants, activates the molecules on the surface 20 of the high speed machining tool 6 in an excited state, thereby improving the adhesion (deposition) of the deposition material (thin film) during the deposition process. . At this time, the pulse voltage applied to the high-speed processing tool 6 (deposited material 6, the material to be deposited) according to the shape of the high-speed processing tool 6 in an Ar atmosphere of 0.5 to 5 mTorr pressure is 100 to 350 kHz pulse voltage or AC voltage. Is applied at -50 to -600V, and the ion cleaning process time is performed for 10 to 100 minutes.

이온 세정 공정 후, 고속 가공용 공구(6)의 표면(20)의 물성을 개질하고, 표면(20)과 증착 물질과의 접합력(결합성)증진을 위한 버퍼층(30)을 고속 가공용 공구(6)의 표면(20)에 증착 형성시킨다(S 13). 버퍼층(30) 증착을 위해서는 마그네트론 스퍼터 타겟(5)을 사용하며, 증착 물질로는 W, Ti, Cr 등의 타겟을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 스퍼터 타겟(5)으로 Ti 타겟(5)을 사용하였다. Ti 타겟(5)을 진공 챔버(10)내에 장착한다. Ti 타겟(5)에 수A, 수백V의 전압을 인가하여 플라즈마를 형성시키고, 진공 챔버(10) 또는 필라멘트 이온 소스(3)를 통해 진공 챔버(10) 내부로 주입된 Ar 공정 가스(12)가 Ti 타겟(5)에 충돌하여 고속 가공용 공구(6) 표면에 Ti 버퍼층(30)을 형성하였다.After the ion cleaning process, the physical properties of the surface 20 of the high speed machining tool 6 are modified, and the buffer layer 30 for increasing the bonding force (bondability) between the surface 20 and the deposition material is provided. The deposition is formed on the surface 20 (S 13). The magnetron sputter target 5 is used to deposit the buffer layer 30, and targets such as W, Ti, and Cr may be used as the deposition material. In the present embodiment, the Ti target 5 is used as the sputter target 5. The Ti target 5 is mounted in the vacuum chamber 10. An Ar process gas 12 injected into the vacuum chamber 10 through the vacuum chamber 10 or the filament ion source 3 is formed by applying a voltage of several A and several hundred V to the Ti target 5. Hit the Ti target 5 to form a Ti buffer layer 30 on the surface of the tool 6 for high speed machining.

증착 속도는 시간당 0.1 내지 10㎛로 하며, 고속 가공용 공구(6)의 표면(20) 위에 증착된 버퍼층(30)은 0.01 내지 3㎛의 두께로 증착시킨다. 버퍼층(30) 형성 공정에서 고속 가공용 공구(6)에 가해지는 펄스 전압은 100 내지 350 kHz의 펄스 전압 또는 -50 내지 -600V의 AC 전압이다.The deposition rate is 0.1 to 10 탆 per hour, and the buffer layer 30 deposited on the surface 20 of the high speed tool 6 is deposited to a thickness of 0.01 to 3 탆. The pulse voltage applied to the tool 6 for high speed machining in the buffer layer 30 formation process is a pulse voltage of 100-350 kHz or an AC voltage of -50-600V.

버퍼층(30) 형성 공정 후, Si가 첨가된 TiN-Si 또는 TiAlN-Si 또는 TiAl-Si를 증착하기 위한 플라즈마 소스로는 아크 소스(4)를 사용한다. 아크 소스(4)로 Si계 가스(13)를 진공 챔버(10) 내로 주입한다(S 14). 이때 전원으로는 고전류 저전압(DC 전압)을 사용하여 아크 방전에 의한 아크 플라즈마를 발생시킨다. 아크 소 스(4)의 내부에는 Al이 0 내지 80%가 포함된 TiAl 합금 타겟(4)이 장착되어 있어서, 아크 방전에 의해 이온화된 Ti 및/또는 Al 이온이 TiAl 합금 타겟(4)으로부터 튀어져 나와 버퍼층(30) 상에 박막층(40)을 형성하도록 하였다. After the buffer layer 30 forming process, an arc source 4 is used as a plasma source for depositing TiN-Si or TiAlN-Si or TiAl-Si to which Si is added. Si-based gas 13 is injected into the vacuum chamber 10 into the arc source 4 (S 14). At this time, a high current low voltage (DC voltage) is used as a power source to generate arc plasma by arc discharge. The inside of the arc source 4 is equipped with a TiAl alloy target 4 containing 0 to 80% of Al, so that Ti and / or Al ions ionized by the arc discharge bounce off the TiAl alloy target 4. The thin film layer 40 was formed on the buffer layer 30.

Si가 첨가된 TiAlN(또는, TiN, TiAl) 박막층(40)의 합성 방법을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 아크 소스(4)에 N2 공정 가스(14)와 Si계 공정 가스(13), 그 중에서도 실란(SiH4) 공정 가스(13)의 혼합 공정 가스를 공급한다. 아크 소스(4)에 DC 전압을 인가하여, 고전류 아크 방전에 의해 직접 이온화된 Ti 및/또는 Al이 TiAl 합금 타겟(4)으로부터 튀어져 나오며, 높은 에너지를 갖는 아크 방전에 의해 N2 공정 가스(14)와 Si계 공정 가스(13)가 이온화되어 Ti 이온 및/또는 Al 이온, N 이온, 그리고 실란 내의 Si 이온이 피증착물(6)의 표면(20)에서 화합물을 형성하여 증착되도록 한다. The synthesis method of the TiAlN (or TiN, TiAl) thin film layer 40 added with Si will be described in more detail as follows. The mixed process gas of the N 2 process gas 14 and the Si-based process gas 13, and the silane (SiH 4) process gas 13 is supplied to the arc source 4. By applying a DC voltage to the arc source 4, Ti and / or Al directly ionized by the high current arc discharge pop out from the TiAl alloy target 4, and the N 2 process gas ( 14) and the Si-based process gas 13 are ionized such that Ti ions and / or Al ions, N ions, and Si ions in the silane form a compound on the surface 20 of the deposit 6 to be deposited.

이때 진공 챔버(10) 내의 공정 온도는 200 내지 400℃를 유지하였고, 진공 챔버(10) 내의 공정 압력은 0.5 내지 20mTorr가 되도록 하였다. 또한, 증착면과 고속 가공용 공구(6) 표면(20)에 입사하는 이온들의 에너지를 제어하고, 축적되는 전하를 방전시키기 위하여 100 내지 350 kHz 펄스 전압 또는 AC 전압을 -50 내지 -600V로 피증착물(6)인 고속 가공용 공구(6)에 인가한다. Si 첨가량의 제어는 Si계 공정 가스(13)와 N2 공정 가스(14)의 분압 비로 조정하며, 이때 공정 가스(1)의 분압 비에 따라 TiAlN(또는, TiN, TiAl) 박막층(40)에 Si의 함유량은 1 내지 20 at%가 된다. In this case, the process temperature in the vacuum chamber 10 was maintained at 200 to 400 ° C., and the process pressure in the vacuum chamber 10 was 0.5 to 20 mTorr. In addition, in order to control the energy of ions incident on the deposition surface and the surface 20 of the tool 6 for high-speed machining, and to discharge the accumulated charges, the deposits can be deposited at 100 to 350 kHz or AC voltage at -50 to -600 V. (6) is applied to the tool 6 for high speed machining. The amount of Si added is controlled by the partial pressure ratio of the Si-based process gas 13 and the N 2 process gas 14, wherein the TiAlN (or TiN, TiAl) thin film layer 40 is controlled according to the partial pressure ratio of the process gas 1. The content of Si is 1 to 20 at%.

이와 같은 공정에 의해 Si를 함유한 TiAlN(또는, TiN, TiAl) 박막층(40)을 고속 가공용 공구(6)의 표면(20)에 증착시킨다(S 15). 본 실시예 2에서는 Si를 함유한 TiAlN(또는, TiN, TiAl) 박막층(40)의 합성 속도를 시간당 0.2 내지 5㎛로 하여, 고속 가공용 공구(6) 표면(20) 상에 Si를 함유한 TiAlN(또는, TiN, TiAl) 박막층(40)을 0.1 내지 5㎛의 두께로 증착시킨다. 이때, 박막층(40) 내 Si의 함유량은 1 내지 20at%가 된다. By such a process, the TiAlN (or TiN, TiAl) thin film layer 40 containing Si is deposited on the surface 20 of the tool 6 for high speed machining (S15). In the second embodiment, the TiAlN-containing TiAlN (or TiN, TiAl) thin film layer 40 has a synthesis rate of 0.2 to 5 탆 per hour, and the TiAlN containing Si on the surface 20 of the tool 6 for high speed machining. (Or, TiN, TiAl) thin film layer 40 is deposited to a thickness of 0.1 to 5㎛. At this time, the content of Si in the thin film layer 40 is 1 to 20 at%.

상기한 방법에 의해, 고속 가공용 공구(6) 표면(20), Si 버퍼층(30), TiAlN(또는, TiN, TiAl) 박막층(40)이 순차적으로 형성되며, 이는 도 5에 도시되어있다.By the above method, the surface 20 of the tool 6 for high speed machining, the Si buffer layer 30, and the TiAlN (or TiN, TiAl) thin film layer 40 are sequentially formed, which is shown in FIG.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 피증착물의 박막 증착 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a thin film deposition apparatus of a deposit according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피증착물의 박막 증착 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a thin film deposition method of a deposit according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 피증착물의 박막 증착 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a thin film deposition method of a deposit according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피증착물에 박막이 증착된 증착 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically illustrating a deposition cross section in which a thin film is deposited on a deposit according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피증착물에 박막이 증착된 증착 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view schematically illustrating a deposition cross section in which a thin film is deposited on a deposit according to a second embodiment of the present invention.

※ 도면의 주요 부분에 대한 설명※ Description of the main parts of the drawings

1: 공정 가스1: process gas

2: 전원 공급부2: power supply

3: 필라멘트 이온 소스3: filament ion source

4: 아크 소스(Ti계 타겟, TiAl 합금 타겟)4: arc source (Ti-based target, TiAl alloy target)

5: 스퍼터 타겟(Ti 타겟)5: Sputter target (Ti target)

6: 피증착물(고속 가공용 공구)6: Deposition (Tool for high speed machining)

7: 회전지그7: rotating jig

8: 증착부8: deposition unit

9: 진공 펌프9: vacuum pump

10: 진공 챔버10: vacuum chamber

11: 이온 소스부11: ion source section

12: Ar 공정 가스12: Ar process gas

13: Si계 공정 가스13: Si-based process gas

14: N2 공정 가스14: N 2 process gas

20: 피증착물(고속 가공 공구)의 표면20: Surface of the deposit (high speed machining tool)

30: 버퍼층30: buffer layer

40: 박막층40: thin film layer

100: 박막 증착 장치100: thin film deposition apparatus

Claims (15)

피증착물의 박막 증착 방법에 있어서,In the thin film deposition method of a deposit, 진공 챔버 내부에 상기 피증착물과, W, Ti 및 Cr로 이루어지는 군 중에서 하나 이상을 포함하는 스퍼터 타겟을 위치시키는 단계;Positioning a sputter target including at least one of the deposits and W, Ti, and Cr in a vacuum chamber; 상기 진공 챔버 내부를 진공 배기하여 진공 상태를 형성하는 단계; Evacuating the inside of the vacuum chamber to form a vacuum state; 상기 스퍼터 타겟에 전압을 인가하여 상기 피증착물에 버퍼층을 형성하는 단계; 및Applying a voltage to the sputter target to form a buffer layer on the deposit; And 상기 버퍼층 상에 TiN-Si 박막, TiAl-Si 박막, 및 TiAlN-Si 박막 중 어느 하나의 박막층을 형성하는 단계를 포함하고,Forming a thin film layer of any one of a TiN-Si thin film, a TiAl-Si thin film, and a TiAlN-Si thin film on the buffer layer, 상기 박막층을 형성하는 단계는, Forming the thin film layer, 0~80중량%의 Al을 포함하는 Ti계 타켓이 위치한 이온 소스를 통해 Si계 공정가스 또는 Si계 공정가스 및 N2 공정가스의 혼합 공정 가스를 주입하는 공정과,Injecting a Si-based process gas or a mixed process gas of an Si-based process gas and an N 2 process gas through an ion source having a Ti-based target including 0 to 80% by weight of Al; 상기 이온 소스에 직류 전압을 인가하여 아크 방전을 발생시키고, 상기 아크 방전에 의해 Ti계 타겟으로부터 이온화된 Ti 이온 또는 Ti 이온 및 Al 이온과, 상기 공정가스로부터 이온화된 Si 이온 또는 Si 이온 및 N 이온을 생성하는 공정과,An arc discharge is generated by applying a DC voltage to the ion source, and Ti ions or Ti ions and Al ions ionized from the Ti-based target by the arc discharge, and Si ions or Si ions and N ions ionized from the process gas. To generate a; 상기 피증착물에 100 내지 350KHz의 주파수를 갖는 펄스전압 또는 AC전압을 인가하여 상기 이온화된 Ti 이온 또는 Ti 이온 및 Al 이온과, Si 이온 또는 Si 이온 및 N 이온을 상기 버퍼층에 증착하는 공정을 구비하는 피증착물의 박막 증착 방법.And depositing the ionized Ti ions or Ti ions and Al ions and Si ions or Si ions and N ions in the buffer layer by applying a pulse voltage or an AC voltage having a frequency of 100 to 350 KHz to the deposit. Thin film deposition method of the deposit. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 박막층은 1 내지 20at%의 Si를 함유하는 것을 특징으로 하는 피증착물의 박막 증착 방법.And the thin film layer contains 1 to 20 at% of Si. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 진공 챔버의 온도는, 200 내지 400℃를 유지하는 것을 특징으로 하는 피증착물의 박막 증착 방법.The temperature of the vacuum chamber is maintained at 200 to 400 ℃ a thin film deposition method of the deposit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진공 챔버 내부의 압력은, 0.5 내지 20 mtorr인 것을 특징으로 하는 피증착물의 박막 증착 방법.The pressure inside the vacuum chamber is 0.5 to 20 mtorr, the thin film deposition method of the deposit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진공 챔버 내부를 진공 배기하여 진공 상태를 형성하는 단계 이후에, Ar 분위기 하에서 상기 피증착물의 표면을 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피증착물의 박막 증착 방법.And vacuuming the inside of the vacuum chamber to form a vacuum state, further comprising: cleaning the surface of the deposit under an Ar atmosphere. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 버퍼층의 두께는 0.01 내지 3㎛ 인 것을 특징으로 하는 피증착물의 박막 증착 방법.The method of claim 1, wherein the buffer layer has a thickness of 0.01 μm to 3 μm. 제1항, 제5항, 제7항 내지 제9항 또는 제12항 중 어느 한 항의 증착 방법에 의해 박막 증착된 고속 가공용 공구.The tool for high speed processing by which the thin film was deposited by the vapor deposition method of any one of Claims 1, 5, 7-9, or 12. 삭제delete 삭제delete
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101637945B1 (en) * 2013-12-26 2016-07-11 재단법인 포항산업과학연구원 Nitride coating layer and the method thereof
CN107385393B (en) * 2017-07-19 2019-04-02 江苏大学 A kind of preparation method of aerometal surface refractory high-damping composite coating

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4883574A (en) * 1987-08-11 1989-11-28 Hartec Gesellschaft Fur Hartstoffe Und Dunnschichttechnik Mbh & Co. Kg Method for applying coatings to objects by means of magnetic field supported reactive cathode sputtering
JPH0280556A (en) * 1988-09-16 1990-03-20 Seiko Instr Inc Manufacture of film of composite material
KR20050007953A (en) * 2003-07-12 2005-01-21 두산중공업 주식회사 Titanium nitrite coating method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4883574A (en) * 1987-08-11 1989-11-28 Hartec Gesellschaft Fur Hartstoffe Und Dunnschichttechnik Mbh & Co. Kg Method for applying coatings to objects by means of magnetic field supported reactive cathode sputtering
JPH0280556A (en) * 1988-09-16 1990-03-20 Seiko Instr Inc Manufacture of film of composite material
KR20050007953A (en) * 2003-07-12 2005-01-21 두산중공업 주식회사 Titanium nitrite coating method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Thin Solid film, 504, pp.218-222, 2005.10.21.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019147022A1 (en) * 2018-01-23 2019-08-01 엘지전자 주식회사 Ti alloy nano composite coating-film and manufacturing method therefor

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