KR101091594B1 - 표면코팅을 위한 모듈형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물품을 코팅하기 위한 것으로 물리적 기상증착 (PVD) 이 수행되는 진공 챔버 (10) 에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 모듈 음극이 제공될 수 있는 전술한 종류의 진공 챔버를 만드는 것이다. 이러한 목적을 위해, 진공 챔버에는 여러 개의 음극 각각이 배치될 수 있는 여러 개의 수용 장치가 제공된다. 하나 이상의 음극 (40, 42, 44, 46) 을 수용하는 제 1 수용 장치 (30) 가 실질적으로 진공 챔버 (20) 의 중심에 제공되고, 적어도 하나의 음극 (48, 50, 52, 54) 각각을 수용하는 두 개의 부가적 수용 장치 (32, 34) 가 도어형으로 진공 챔버 (20) 의 가장자리에 제공된다.
물리적 기상증착, PVD, 음극, 진공 챔버

Description

표면코팅을 위한 모듈형 장치{MODULAR DEVICE FOR COATING SURFACES}
본 발명은 여러 가지 방법으로 수개의 층으로 코팅(이후 "모듈식 전용 코팅" 이라고 한다)하는 것을 포함하여, 하나의 아크 또는 수개의 아크로 진공 상태에서 재료의 물리적 기상증착 (PVD) 에 의해 물품 (기재) 의 표면을 코팅하는 모듈 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그와 같은 모듈형 장치를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
WO-A-02/50865 에는, 전반적으로 대략적으로 원통형인 두 개의 타겟의 증착의 결과로 작업물에 코팅을 하는 장치가 알려져 있는데, 재료가 작업물에 석출되어 층을 형성하게 된다. WO-A-02/50865 에서는, 상기 타겟이 자기장 장치로 되어 있어 방향성 재료 기화 (volatilisation) 가 일어날 수 있고, 그리하여 특별한 효과가 달성될 수 있다.
EP-A-135577 에는, 선택적 코팅의 최적 효과를 얻는 방법이 공지되었다.
이를 위해, 하나 이상의 실질적으로 원통형 음극 (cathode) 이 코팅 챔버 안에 배치되고, 자기장 발생 수단에 의해 재료의 증착이 제어된다. 이러한 구성에 있어서, 자기장 발생 수단은 바람직하게 음극에 배치되고, 음극은 자기장 발생 수단에 대하여 회전되거나, 자기장 발생 수단이 음극에 대하여 회전하게 되며, 이 렇게 해서 타겟으로부터 재료가 고르게 제거된다. 그런 다음 이 재료는 기재에 증착된다.
위와 같은 챔버에서, 통상적으로 기재는 회전 테이블에 위치되어 테이블이 회전하는 동안 연속적으로 코팅된다. 음극을 예를 들어 회전 테이블의 중심부에 위치시켜 하나의 챔버에서 수 개의 물품을 코팅할 수 있도록 하는 것이 종래 기술에 알려져 있다.
상기 언급한 두 특허 명세서의 내용은 본 특허 명세서의 일부를 이룬다.
WO-A-02/50865 에 따른 장치는 만일 대략 막대 형태의 물품을 코팅하는 경우에 성공적인 장치라고 생각할 수 있다. 이러한 경우, 대응하는 코팅 챔버가 선택될 것이다. 그러나, 매우 다양한 코팅 대상 물품에 대하여 적절해야 하는 코팅 챔버는 좀 더 용도가 넓어야 한다.
따라서 무엇보다도 본 발명의 목적은, 코팅될 다른 물품에 대하여도 적절한 가변적인 코팅 챔버 또는 코팅 수단의 가변적인 구성에 대한 것으로, 코팅 챔버는 공지의 기술에 따른 경우에 비하여 더 용도가 넓어진다.
본 발명은 청구범위 제 1 항에 따른 배치에 의해 이러한 목적을 만족시킨다. 이러한 구성에서, 본 발명은 무엇보다도 많은 코팅 상황을 모듈형 구성으로 처리할 수 있다.
상기 장치는 본 발명의 일부를 또한 이루는 코팅 시스템을 수용하는데 사용된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 청구범위의 종속청구항에서 설명하였다.
문제점을 해결하기 위한 대응하는 시스템은 청구범위 제 6 항에서 개시하였다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는, 그리고 다음의 실시예에서 설명된, 상술한 그리고 청구된 공정 단계들 및 관련된 요소들은 그 크기, 디자인, 사용 재료 및 기술적 개념에 관한한 어떤 특별한 예외적 조건을 필요로 하지 않아, 출원의 개별적 기술분야에서 알려진 선택 기준이 어떠한 제한 없이 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 목적의 다른 상세, 특성 및 이점은 첨부된 도면의 다음의 설명에서 포함되어, 본 발명에 따른 모듈형 장치가 예로써 설명되었다.
도 1 은 본 발명에 따른 장치가 구현되는 코팅 챔버의 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 따른 물품의 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 모듈형 장치의 제 1 실시형태의 사시도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 모듈형 장치의 제 2 실시형태의 사시도이다.
도 5 는 도 4 에 따른 실시형태의 상면도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 모듈형 장치의 제 3 실시형태의 사시도이다.
도 7 은 도 6 에 따른 실시형태의 상면도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 모듈형 장치의 제 4 실시형태의 상면도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 모듈형 장치의 제 5 실시형태의 상면도이다.
도 10a 는 수평 음극이 있는 실시형태 (제 6 실시형태) 의 사시도이다.
도 11a 는 도 10 에 따른 수평 음극이 있는 실시형태의 측면도이다.
도 12a 는 도 10 에 따른 수평 음극이 있는 실시형태의 상면도이다.
도 13a 는 평면 음극을 제외한 도 1 에 따른 실시형태 (제 7 실시형태) 의 사시도이다.
도 14a 는 도 13 에 따른 실시형태의 측면도이다.
도 15a 는 본 발명에 따른 시스템에 대한 음극 배치이다.
도 1 은 관련된 전자장비 (200) 를 갖는 전체 시스템 (100) 으로서 코팅 셋업을 보여준다.
시스템의 핵심 요소는 도 2 에서 특히 명백한 바와 같이 두 개 이상의 도어식 장치 (32, 34) 를 측면에서 포함하는 코팅 챔버이다. 음극을 위한 내부 수용 장치 외에 상기 장치에도 음극이 수용될 수 있고, 그 수용 장치는 주로 다양한 형태로 이미 공지되어 있고, 그것들 중 일부는 주로 아래에서 설명하겠다.
제 1 실시형태로서, 도 3 은 여기서 설명되는 실시예에 따른 모듈형 장치의 전체 구성을 나타낸다. 진입문 (110) 이 있는 챔버 (100) 의 중심부에는 4 개의 회전 음극 (40, 42, 44, 46) 이 배치되어 있다. 또한, 상술한 도어식 장치 (32, 34) 측에는 다른 두 개의 음극 (48, 50, 52, 54) 이 들어있다. 중심부에 배치된 음극들 주위에는 회전 테이블 형태의 기재 홀더가 배치되어 그 기재 홀더위에 여러 개의 기재가 수용된다. 이러한 구성에서 코팅이 이루어질 때, 모든 음극은 가능하다면 동일한 재료로 만들어지는데, 하지만 이는 필수적인 것을 아니다. 이러한 구성에서, 최상의 증착속도 또는 코팅속도를 얻을 수 있다.
완벽을 기하기 위해 언급하고자 하는 바는 회전 음극은 종래 기술에서 제안된 방법으로, 다시 말해 방향성 아크의 형성을 위한 장치로 바람직하게 작동된다는 것이다.
도 4 및 도 5 에 따른 제 2 실시형태가 상술한 바와 같이 내부 영역에 있는 4 개의 음극 (40, 42, 44, 46) 외에도 두 개의 외부 스테이션 (32, 34) 각각에 음극 (50, 52) 이 하나씩만 장착되어 있는 점에서만 상술한 제 1 실시형태와 상이하다. 이러한 구성에서, 내부 영역에서 고속의 증착시에 외부 음극 (50, 52) 은 특별한 역할, 예를 들어 이온 에칭용 또는 교대층 (alternative layers) 을 증착하는데 사용된다. 그와 같은 교대층은 다이아몬드 코팅 또는 예를 들어 윤활 코팅이 될 수 있다. 특별한 코팅 임무에 따라 외부 음극은 내부 음극과 동시에 또는 다른 시간에 작동하거나 또는 서로 관련되어 작동할 수 있다.
제 2 실시형태의 다른 특성은 제 1 실시형태의 것들과 같다.
도 6 및 도 7 에 따른 제 3 실시형태에서, 예를 들어 밖으로부터 큰 부품 (10) (단조 다이 또는 원형 톱날 등) 을 코팅하기 위해 단지 두 개의 외부 스테이션 (32, 34) 에만 두 개의 음극이 각각 제공되어 있다. 이러한 실시형태에서, 내부 스테이션 (30) 은 비어있게 된다. 제 3 실시형태의 다른 특징은 제 2 실시형태의 것들과 동일하다.
도 8 에 따른 제 4 실시형태는 외부 영역에 있는 4 개의 음극 (48, 50, 52, 54) 외에도 내부 스테이션 (30) 에서 단지 두 개의 음극, 즉 외부 스테이션으로부터 멀리 떨어져 배치된 음극 (40, 46) 이 제공되는 점에서 상술한 제 1 실시형태와 차이가 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 외부 스테이션 (32, 34) 의 음극과 내부 스테이션 (30) 의 음극 사이의 플라즈마에 영향을 미치는 것은 불가능하다.
도 9 에 따른 제 5 실시형태는 단지 두 개의 음극 (48, 52) 이 외부 영역에 제공되고 단지 두 개의 음극, 즉 외부 스테이션로부터 멀리 떨어져 배치된 음극 (40, 46) 이 내부 스테이션 (30) 에 제공되는 점에서 상술한 제 1 실시형태와 차이가 있다. 이는 교대코팅을 위한 다른 일반적인 구성으로서, 외부 스테이션과 내부 스테이션의 음극들이 일반적으로 서로 다른 재료로 구성된다.
놀랍게도, 도 10 내지 도 12 에 따른 실시형태는 본 발명에 따른 배치로 특히 잘 만들어지고 작동될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 두 개의 외부 스테이션 (32, 34) 은 수평적으로 배치된 두 개의 회전 음극을 각각 포함한다. 이러한 경우, 유효 수평면이 예를 들어 띠톱 (bandsaw) 및 다른 평평한 물품에 유용하게 형성된다. 본 실시형태에서, 두 개의 음극 각각은 도 10 에서 도시된 바와 같이 전부 4 개의 표면을 코팅하는데 사용된다. 이러한 실시형태는 큰 직경의 물품이 장착될 수 있고, 코팅 두께의 어떠한 해로운 변동도 없이 유효 표면에서의 균일한 코팅, 예를 들어 몰드 및 다이의 전면 또는 띠톱의 자유 표면에 균일한 코팅이 가능하다는 특별한 이점을 제공한다.
도 13 및 도 14 에 따른 제 7 실시형태는, 내부 영역에 있는 상술한 네 개의 음극 (40, 42, 44, 46) 외에도 하나의 외부 스테이션 (32) 만이 두 개의 회전 음극 (48, 50) 을 포함하는 점에서 상술한 제 1 실시형태와는 다르다. 다른 외부 스 테이션 (34) 에는 하나 이상의 통상적인 평면 음극(들)이 장착된다.
도 15 는 음극 배치를 보여준다.
당업자는 상술한 실시형태들이 단지 당업자들에게 첨부된 청구범위 이내의 예시적 설명을 제공하기 위한 것임을 인식할 것이다.

Claims (9)

  1. 물리적 기상증착 (PVD) 방법이 수행될 수 있는 진공 챔버 (20) 가 있는 물품 (10) 의 표면을 코팅하기 위한 모듈형 장치로서,
    상기 진공 챔버는 적어도 하나의 양극 수단, 및 음극 (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54) 을 위한 여러 개의 수용 장치를 포함하고, 그 진공 챔버에서 적어도 하나의 양극 수단과 음극 (40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54) 들 사이에 수개의 아크가 발생되며
    적어도 하나의 음극 (40, 42, 44, 46) 을 수용하는 제 1 수용 장치 (30) 가 실질적으로 진공 챔버 (20) 의 중심부에 제공되며, 진공 챔버 (20) 의 가장자리에서 적어도 하나의 음극 (48, 50, 52, 54) 을 수용하는 적어도 하나의 제 2 수용 장치 (32, 34) 가 제공되며, 이 제 2 수용 장치는 진공 챔버 (20) 의 분리가능형 및/또는 회전개방형 도어로 되어 있는 상기 모듈형 장치에 있어서,
    상기 제 2 수용 장치 (32, 34) 는 수 개의 음극을 수용하도록 되어 있고, 상기 음극은 원통형이며, 각각의 음극이 코팅될 하나의 물품 (10) 의 위 또는 아래에서 진공 챔버 (20) 안의 공간으로 돌출하도록 실질적으로 하나가 다른 하나의 위에 있는 식으로 실질적으로 수평하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 물품 (10) 의 표면 코팅을 위한 모듈형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 수용 장치 (32, 34) 는 진공 챔버 (20) 의 분리가능형 및/또는 회전개방형 도어로서 진공 챔버 (20) 의 가장자리에서 적어도 두 개의 음극 (48, 50, 52, 54) 각각을 수용하는 것을 특징으로 하는 물품 (10) 의 표면 코팅을 위한 모듈형 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    진공 챔버 (20) 의 중심부에서 음극 (40, 42, 44, 46) 을 수용하기 위한 상기 제 1 수용 장치 (30) 는, 실질적으로 수직하게 배치되고 원통형인 하나 내지 네 개의 음극을 선택적으로 수용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 물품 (10) 의 표면 코팅을 위한 모듈형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    음극 (40, 42, 44, 46) 을 수용하기 위한 상기 제 1 수용 장치 (30) 는 하나 내지 네 개의 회전 음극을 선택적으로 수용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 물품 (10) 의 표면 코팅을 위한 모듈형 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    코팅될 하나 이상의 물품 (10) 을 수용하는 기재 배치 수단 (60) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 (10) 의 표면 코팅을 위한 모듈형 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 챔버 (20) 는 양극 수단인 것을 특징으로 하는 물품 (10) 의 표면 코팅을 위한 모듈형 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기재 배치 수단 (60) 은 회전식 원형 컨베이어이고, 이 회전식 원형 컨베이어는 제 1 수용 장치 (30) 의 주위에 있는 것을 특징으로 하는 물품 (10) 의 표면 코팅을 위한 모듈형 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전식 원형 컨베이어에는, 코팅될 물품 (10) 의 수용, 및/또는 코팅될 물품을 수용하기 위한 부속수단의 수용을 위한 회전 트롤리(trolley)가 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 물품 (10) 의 표면 코팅을 위한 모듈형 장치.
  9. 삭제
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