KR20130079334A - 코팅 소스 및 그 제조 방법 - Google Patents

코팅 소스 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130079334A
KR20130079334A KR1020127026654A KR20127026654A KR20130079334A KR 20130079334 A KR20130079334 A KR 20130079334A KR 1020127026654 A KR1020127026654 A KR 1020127026654A KR 20127026654 A KR20127026654 A KR 20127026654A KR 20130079334 A KR20130079334 A KR 20130079334A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
ferromagnetic
coating source
coating
region
Prior art date
Application number
KR1020127026654A
Other languages
English (en)
Inventor
페터 폴씩
콘라트 폴저
마티아스 페를
슈테판 슐리히테를레
게오르 슈트라우스
Original Assignee
플란제 에스이
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 플란제 에스이 filed Critical 플란제 에스이
Publication of KR20130079334A publication Critical patent/KR20130079334A/ko

Links

Images

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
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • 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
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • 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
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • 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
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation
    • 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
    • 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
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3426—Material
    • 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
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3426—Material
    • H01J37/3429—Plural materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 분말 출발 재료로부터 분말 야금 제조 공정으로 제조된 적어도 하나의 구성요소(2; 7), 및 구성요소 내에 매립된 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)을 구비하는, 물리 증착을 위한 코팅 소스(1)를 제공한다. 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)은 분말 야금 제조 공정 중 구성요소(2; 7) 내로 도입되고 구성요소에 고정되게 연결된다.

Description

코팅 소스 및 그 제조 방법{COATING SOURCE AND PROCESS FOR THE PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 물리 증착을 위한 코팅 소스 및 이러한 코팅 소스를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
물리 증착 방법이 크게 변화하는 층을 제조하기 위한 기술에 많이 사용된다. 응용은 크게 변화하는 기판 재료를 위한 내마모성 및 내식성 코팅의 제조로부터 특히 반도체 및 전자 산업에서 코팅된 재료 복합물의 제조까지 확장된다. 이러한 넓은 응용 스펙트럼으로 인해, 다양한 코팅 재료가 증착되어야 한다.
다양한 기술이 물리 증착, 예컨대 증착, 음극 스퍼터링(스퍼터 증착), 또는 전기 아크 증착(음극 아크 증착 또는 아크 소스 증착 기술)에 사용된다.
스퍼터 증착 방법에서, 작동 가스, 예컨대 아르곤에 의해 챔버 내에 플라즈마가 생성된다. 작동 가스의 이온이 코팅 재료로 형성된 표적을 향해 가속되고 코팅 재료의 입자에 충돌하여 표적으로부터 벗어나도록 하며, 이러한 입자는 기상으로 변화되고 그것으로부터 코팅될 기판 상에 증착된다. 공정을 돕기 위해 표적의 활성 표면에 걸쳐 자기장을 형성하는 것은 스퍼터 증착 방법에 공지되어 있다. 자기장은 표적의 활성 표면에 근접하여 플라즈마 밀도를 높여, 코팅 재료의 증가된 용발(ablation)을 유발한다. 이러한 방법은 마그네트론 음극 스퍼터링(마그네트론 스퍼터 증착)으로 지칭된다.
EP 1 744 347 A1은 강자성 코팅 재료의 스퍼터링을 허용할 목적으로, 자석이 표적의 활성 표면을 통과하는 자기장을 확장시키기 위해 표적의 후면 내에 배치되는, 마그네트론 스퍼터 증착을 위한 표적을 기술한다. 자석을 이것을 압입시킴으로써 또는 공지된 접합 기술에 의해 천공 구멍 내에 접합함으로써 표적 내에 배치하는 것이 기술된다.
음극 아크 증착 방법은 근본적으로 전술된 스퍼터 증착 방법과 상이하다. 음극 아크 증착은 특히 공구 및 기계 부품의 카바이드 코팅에 그리고 장식 응용 분야의 층에 사용된다. 음극 아크 증착에서, 표적으로서, 음극으로서 제공되는 코팅 재료와 양극 사이에서 점화되는 아크 방전이 활용된다. 생성된 고 전류-저 전압 아크(이하에서 아크)는 그 자체를 음극의 자유 전하 캐리어 및 보다 높은 부분 압력을 통해 생성하여, 고 진공 하에서도 아크 방전이 유지될 수 있다. 사용된 기술의 설계에 따라, 아크의 위치는 음극의 표면에 걸쳐 거의 랜덤하게(이른바 랜덤 아크 기술) 또는 제어 방식으로(이른바 조종 아크 기술) 이동되며, 이때 표적의 표면 내로의 고 에너지 도입이 아주 작은 영역에서[이른바 스폿(spot)에서] 일어난다. 이러한 고 에너지 도입은 국소적으로 표적의 표면에서 코팅 재료의 증발을 유발한다. 스폿의 영역은 코팅 재료의 액적, 코팅 재료 증기 및 코팅 재료의 생성된 이온으로 구성된다. 표적은 단지 아주 작은 영역에서 용융 상태로 변환되어, 비교적 높은 코팅 속도를 갖는 증착 소스로서 임의의 위치에서 작동될 수 있다. 코팅 재료 증기의 이온화는 코팅될 기판 상에 증착되는 코팅 재료로 제조되는 층의 결과적인 특성에 매우 중요하다. 높은 증기압을 갖는 코팅 재료의 경우, 전형적으로 증기 입자의 대략 25%가 이온화 상태에 있고, 낮은 증기압을 갖는 코팅 재료의 경우, 전형적으로 증기 입자의 50% 내지 100%가 이온화 상태에 있다. 따라서, 반응성 이온 도금을 위해 설비 내에 어떠한 추가의 이온화 장치도 요구되지 않는다. 음극 아크 증착의 기술에서 기본 파라미터는 특히 표적의 재료, 제공된 반응성 가스 및 주어진 작동 압력과 같은 다른 파라미터에 의해 영향받는 아크 전압 및 아크 전류이다. 음극 아크 증착에서 전형적인 작동 조건은 예를 들어 15 V 내지 30 V의 아크 전압 및 50 A 내지 150 A의 아크 전류이다.
음극 아크 증착에서, 표적의 표면 상에서의 아크의 운동 속도는 대응하는 스폿에서의 용융 재료의 양을 결정한다. 이 속도가 낮을수록, 코팅될 기판을 향해 스폿 밖으로 가속되는 코팅 재료의 양이 많아진다. 따라서, 낮은 속도는 기판 상에서 성장하는 층 내에 원하지 않는 스프레이 또는 거대 입자를 유발한다. 아크의 달성된 운동 속도는 표적의 코팅 재료의 함수이다. 코팅 재료의 감소된 전기 전도율이 아크의 속도의 감소를 유발한다. 표적의 표면 상에서의 아크의 속도가 과도하게 낮으면, 즉, 하나의 스폿 상에서 과도하게 긴 체류 시간이 있으면, 표적의 국소적 열 과부하 및 원하지 않는 스프레이 또는 거대 입자에 의한 기판 상에서 성장하는 층의 강한 오염이 유발된다. 표면의 거대 용융 영역으로 인해 표적을 조기에 사용할 수 없는 일이 또한 일어날 수 있다.
아크의 위치의 속도 및 따라서 스폿 크기는 자기장에 의해 영향받을 수 있다. 자기장 강도가 높을수록, 아크가 더욱 빨리 이동한다. 음극 아크 증착을 위한 설비에서, 아크의 속도에 영향을 주기 위해, 전자석 또는 영구 자석을 표적을 위한 냉각식 지지부 뒤에 제공하는 것이 공지되어 있다.
DE 43 29 155 A1은 표적 재료의 더욱 균일한 침식을 달성하기 위해 코일 장치 및 표적 중심에 배치되는 영구 자석을 갖춘 아크 방전 증발기를 위한 자기장 음극을 기술한다.
본 발명의 목적은, 물리 증착을 위한 코팅 소스 및 그 제조 방법으로서, 이것을 사용하여 각각 마그네트론 스퍼터 증착에서 안정된 코팅 공정 또는 음극 아크 증착에서 아크 속도의 우수한 제어가 달성되고, 동시에 코팅 설비의 냉각식 지지부와의 최상의 가능한 열 결합, 적은 작업 단계를 갖는 코팅 소스의 효율적인 제조, 및 표적의 활성 표면에 공간적으로 근접한 거의 임의의 기하학적 구조 내의 강자성 재료의 배열이 단지 어렵게 기계적으로 가공될 수 있거나 전혀 기계적으로 가공될 수 없는 재료로도 가능하며, 코팅 소스를 통한 코팅 설비 내로의 오염 물질의 도입의 위험이 최소화되는 물리 증착을 위한 코팅 소스 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
이 목적은 특허청구범위 제1항에 따른 물리 증착을 위한 코팅 소스에 의해 달성된다. 유리한 개선이 종속항에 명시된다.
물리 증착을 위한 코팅 소스는 적어도 하나의 분말화된 출발 재료로부터 분말-야금 제조 공정으로 제조되는 적어도 하나의 구성요소 및 이 구성요소 내에 매립되는 적어도 하나의 강자성 영역을 구비한다. 적어도 하나의 강자성 영역은 분말-야금 제조 공정 중 구성요소 내로 도입되고 통합된다.
하나의 응집성 또는 복수의 강자성 영역이 제공될 수 있다. 강자성은 이 영역(또는 이들 영역)이 투자율 계수 >> 1을 가짐을 의미하는 것으로 이해된다. 적어도 하나의 강자성 영역은 영구 자석으로서 설계될 수 있거나, 하나 이상의 영구-자성 영역 및/또는 하나 이상의 비-자화 영역이 제공될 수 있다. 적어도 하나의 강자성 영역은 예를 들어 코팅 소스를 위한 제조 공정 중 분말 형태로 도입되는 강자성 분말을 가질 수 있다. 적어도 하나의 강자성 영역은 예컨대 또한 대안적으로 또는 추가적으로 제조 공정 중 도입되는 하나 이상의 거대(macroscopic) 강자성체를 가질 수 있다. 코팅 소스의 적어도 하나의 구성요소는 예컨대 실제 표적, 즉 코팅 소스의 증발될 코팅 재료에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 구성요소는 예컨대 또한 코팅 설비 내의 냉각식 지지부와의 열 결합을 위해 상이한 재료로 제조되는, 표적에 고정되게 연결되는 후판에 의해 형성될 수 있다. 실제 표적이 표적을 코팅 설비의 냉각식 지지부에 연결하기 위해 설계되는 마운트 상에 제거가능하게 체결되는 코팅 소스의 구성에서, 적어도 하나의 구성요소는 또한 예컨대 마운트에 의해 형성될 수 있다. 강자성 영역은 예컨대 각각 표적 및 후판 둘 모두 내에 또는 표적 및 마운트 둘 모두 내에 형성될 수 있다. 이들 경우 모두에서, 적어도 하나의 강자성 영역은 이것이 작동 중 코팅 설비의 냉각식 지지부와 표적의 활성 표면 사이에 배치되도록 배치된다. 이러한 배열로 인해, 표적의 활성 표면에 매우 근접하여서 활성인 자기장 기하학적 구조가 달성될 수 있어, 표적의 표면-근위 영역에 높은 자기장 밀도가 제공될 수 있다. 따라서, 사용되는 코팅 설비와는 관계없는, 각각의 코팅 재료 및 적용되는 공정에 맞추어지고 최적화될 수 있는 자기장 시스템이 제공된다. 또한, 이 방식으로, 표적의 표면의 규정된 영역이 선택 방식으로 차폐될 수 있다. 음극 아크 증착 중 과열 및 이에 기인하는 코팅 재료의 스프레이의 증가된 방출의 위험이 회피될 수 있다.
이와 관련하여, 구성요소 내에 매립되는 것은 구성요소에 고정되게 연결되는 것을 의미한다. 적어도 하나의 강자성 영역은 분말-야금 제조 공정 중 구성요소 내로 도입되었고 구성요소에 고정되게 연결되었으며, 즉 그것은 구성요소의 나머지에 영구적으로 연결되도록 분말-야금 제조 공정 중 구성요소와 함께 가공되었다.
강자성 영역이 코팅 소스의 구성요소 내에 직접 매립되기 때문에, 그것은 코팅 소스의 작동 중 표적의 활성 표면에 근접하게 위치되어, 마그네트론 스퍼터 증착 중 안정된 코팅 공정을 또는 음극 아크 증착 중 아크 속도의 우수한 제어를 보장할 수 있다. 적어도 하나의 강자성 영역은 구성요소와 함께 프레싱, 단조, 열간-정수압 프레싱, 롤링, 열간 프레싱 및/또는 소결될 수 있다. 적어도 하나의 강자성 영역이 분말-야금 제조 공정 중 구성요소 내로 도입되고 이 공정에 의해 구성요소에 고정되게 연결되기 때문에, 그것은 갭 및 캐비티 없이 구성요소에 연결될 수 있어, 코팅 설비의 냉각식 지지부로의 우수한 열 전도율이 구현된다. 특히, 이 방식으로, 표적 표면으로부터 냉각식 지지부로의 방해받지 않는 열 흐름을 방해하는 캐비티가 구성요소 내에 형성되지 않는다. 또한, 분말-야금 제조 공정에서의 도입을 통해, 거의 임의의 기하학적 구조를 갖는 강자성 영역이 매립될 수 있고, 이것들은 또한 예를 들어 구성요소의 재료에 의해 완전히 둘러싸일 수 있다. 구성요소 내로의 도입은 구성요소의 재료와 관계없이 수행될 수 있어, 하나 이상의 강자성 영역은 또한 단지 어렵게 기계적으로 재가공될 수 있거나 전혀 기계적으로 재가공될 수 없는 구성요소 내에 배치될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 구성요소 내에 적어도 하나의 강자성 영역을 갖춘 코팅 소스는 또한 비용-효율적으로 그리고 적은 제조 단계로 제조될 수 있는데, 왜냐하면 강자성 영역을 위한 요홈이 기계적으로 제조될 필요가 없고, 강자성 영역이 구성요소의 제조 후 후속 단계에서 도입될 필요가 없기 때문이다. 분말-야금 제조 공정 중 적어도 하나의 강자성 영역의 도입 및 통합을 통해, 코팅 소스는 또한 오염 물질이 내부에 수집될 수 있어 코팅 공정 중 진공의 약화 또는 성장하는 층의 원하지 않는 오염을 초래할 수 있는 캐비티가 존재하지 않는 그 자체로 밀폐된 형태로 제공될 수 있다. 특히, 다음의 합금이 강자성 재료로서 사용될 수 있다: NdFeB, SmCo, AlNiCo, SrFe, BaFe, Fe, Co 및 Ni.
일 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 강자성 영역은 분말-야금 제조 공정에서 분말 형태로 도입되는 강자성 재료로 제조되는 적어도 하나의 영역을 구비한다. 이 경우에, 크게 변화하는 기하학적 구조를 갖는 강자성 영역이 간단한 방식으로 구성요소 내에 제공될 수 있다. 또한, 예컨대 강자성 재료의 상이한 조성을 갖는 복수의 강자성 영역이 간단한 방식으로 제공될 수 있어, 표적의 활성 표면 상에 달성되는 자기장이 표적화된 방식으로 형상화될 수 있다. 예컨대, 간단한 방식으로, 적어도 하나의 강자성 영역에 또한 강자성 재료의 조성의 위치-의존적 변화가 제공될 수 있다. 적어도 하나의 강자성 영역은 또한 예컨대 전적으로 분말 형태로 도입된 강자성 재료를 가질 수 있다. 이 경우에 특히 간단한 제조가 가능해진다.
일 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 강자성 영역은 적어도 하나의 영구-자성 영역을 구비한다. 영구-자성 영역은 예컨대 이전에 자화된 거대 물체의 도입에 의해 형성될 수 있거나, 예컨대 구성요소의 제조 중이나 후에 구성요소 내에 매립된 영역을 자화시키는 것이 또한 가능하다.
일 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 강자성 영역은 분말-야금 제조 공정에서 도입되는 적어도 하나의 강자성체를 구비한다. 하나 이상의 강자성 거대 물체의 도입을 통해, 달성된 자기장은 특히 자화된(영구-자성) 물체의 경우에 매우 정확하게 영향받을 수 있다. 특히, 예컨대 복수의 영구-자성체가 상이한 자화 배향을 갖고서 도입될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 코팅 소스는 표적을 구비하고, 적어도 하나의 강자성 영역은 표적 내에 배치된다. 이와 관련하여, 표적은 적용 중 침식되는, 코팅 재료로서 사용되는 재료로부터 제조되는 코팅 소스의 영역으로서 이해된다. 이 실시 형태에서, 적어도 하나의 강자성 영역은 표적의 활성 표면에 매우 근접하게 제공될 수 있어, 문제가 있는 코팅 재료도 제어 방식으로 증발될 수 있다. 이 실시 형태는 또한 특히 표적이 코팅 설비의 냉각식 지지부에 직접(다른 중간 구조물 없이) 결합되는 경우에 사용될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 코팅 소스는 표적 및 코팅 설비의 냉각식 지지부와의 열 결합을 위한, 표적에 고정되게 연결되는 후판을 구비하고, 적어도 하나의 강자성 영역은 표적 및/또는 후판 내에 배치된다. 따라서, 이러한 배열에서, 적어도 하나의 강자성 영역은 표적 내에, 후판 내에, 또는 둘 모두 내에 형성될 수 있다. 또한, 다양한 강자성 영역이 표적 및 후판 둘 모두 내에 형성될 수 있다. 표적 및 표적에 고정되게 연결되는 후판을 갖춘 실시 형태는 특히 코팅 재료가 꽤 낮은 열 전도율을 가져, 결과적인 과열 위험으로 인해, 큰 두께를 갖는 표적으로서 제공될 수 없지만, 냉각식 지지부로부터 표적의 활성 표면까지의 큰 전체 높이가 코팅 설비에 요구되는 경우에 적용될 수 있다. 표적 및 후판은 예컨대 상이한 재료로부터 공동 분말-야금 공정에 의한 제조에 의해 제조될 수 있다. 예컨대, 표적은 선택적으로 다른 성분(특히 Cr, B, C 또는 Si)을 갖는 TiAl로부터 형성될 수 있고, 후판은 Al 또는 Cu로부터 형성될 수 있다. 표적 및 후판의 재료는 예를 들어 제조 공정에서 분말 형태로 서로 적층된 다음에 함께 압축 및/또는 단조될 수 있다. 그러나, 예를 들어 표적 및 후판이 예를 들어 인듐으로 접합함으로써 또는 유사한 방식으로 서로 고정되게 연결되는 것도 또한 가능하다.
일 실시 형태에 따르면, 코팅 소스는 표적 및 표적을 코팅 설비의 냉각식 지지부에 연결하기 위한, 표적에 제거가능하게 연결되는 마운트를 구비하고, 적어도 하나의 강자성 영역은 마운트 내에 배치된다. 이 배열은 예컨대 단지 비교적 얇은 표적만이 편리하지만, 냉각식 지지부로부터 표적의 활성 표면까지의 비교적 큰 전체 높이가 코팅 설비에 구현되어야 하는 경우에 사용될 수 있다. 표적 및 마운트는 예컨대 기계적 체결부를 통해 서로 제거가능하게 연결될 수 있다. 이 실시 형태에서, 자기장은 마운트 내의 적어도 하나의 강자성 영역의 배열을 통해 설비와 관계없이 그리고 표적-특정 방식으로 제공될 수 있다. 교체가능한 표적은 강자성 영역과 함께 또는 강자성 영역 없이 비용-효율적으로 제공될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 코팅 소스는 마그네트론 스퍼터 증착 코팅 소스이다. 이 경우에, 표적의 활성 표면에 근접한 적어도 하나의 강자성 영역은 활성 표면에 대한 스퍼터링 공정을 표적화된 방식으로 제어하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 코팅 소스는 음극 아크 증착 코팅 소스이다. 이 경우에, 표적의 활성 표면에 근접한 적어도 하나의 강자성 영역은 표면 상에서의 전기 아크의 운동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 운동 또는 용발(ablation) 패턴이 선택적인 방식으로 설정될 수 있고, 코팅 소스의 중앙에서의 아크의 붕괴가 선택적인 방식으로 감소되거나 방지될 수 있으며, 코팅 소스의 원하는 영역 상으로의 아크의 제어식 자기 유도 변위가 유발될 수 있다.
상기한 목적은 또한 특허청구범위 제10항에 따른 물리 증착을 위한 코팅 소스를 제조하기 위한 방법에 의해 달성된다. 유리한 개선이 종속항에 명시된다.
이 방법은 다음의 단계를 갖는다: 코팅 소스의 적어도 하나의 구성요소를 위한 적어도 하나의 분말화된 출발 재료를 몰드 내에 배치하는 단계; 강자성 분말 및/또는 적어도 하나의 강자성체를 이것이 분말화된 출발 재료의 적어도 하나의 영역 내에 배치되도록 몰드 내로 도입하는 단계; 및 이렇게 형성된 구성요소를 압밀하는 단계. 이 방식으로, 코팅 소스와 관련하여 전술된 이점이 달성된다. 특히, 이 방법을 사용하여, 단지 어렵게 기계적으로 가공될 수 있거나 전혀 기계적으로 가공될 수 없는 재료의 경우에도, 강자성 영역이 표적의 활성 표면에 근접하여 간단한 방식으로 그리고 적은 방법 단계로 구현될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 강자성 영역이 간단한 방식으로 그리고 거의 임의의 기하학적 구조로 구성요소의 재료 내에 매립될 수 있고, 이들 영역을 예컨대 재료로 완전히 둘러싸는 것이 간단한 방식으로 또한 가능하다. 이는 크게 변화하는 재료로 가능하다. 강자성 영역 또는 영역들은 예컨대 이번에도 표적 및/또는 표적에 고정되게 연결되는 후판 및/또는 마운트 내에 배치될 수 있다. 예컨대 우선 구성요소를 위한 분말화된 출발 재료에 이어서 각각 강자성 분말 또는 적어도 하나의 강자성체를 몰드 내에 배치하는 것이 가능하다. 그러나, 우선 각각 강자성 분말 또는 적어도 하나의 강자성체에 이어서 분말화된 출발 재료를 몰드 내로 도입하는 것도 또한 가능하다. 압밀에 더하여, 형성된 구성요소의 형상화가 또한 수행될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 도입은 적어도 코팅 소스 내에 표적을 형성하는 출발 재료의 하나의 영역에서 수행된다. 다른 실시 형태에 따르면, 도입은 적어도 코팅 설비의 냉각식 지지부와의 열 결합을 위한, 표적에 고정되게 연결되는 후판을 코팅 소스 내에 형성하는 출발 재료의 하나의 영역에서 수행된다. 다른 실시 형태에 따르면, 도입은 표적을 코팅 설비의 냉각식 지지부에 연결하기 위한, 표적에 제거가능하게 연결되는 마운트를 코팅 소스 내에 형성하는 출발 재료의 영역에서 수행된다.
다른 이점 및 개선이 첨부 도면을 참조하여 하기의 예시적인 실시 형태의 설명으로부터 도출된다.
본 발명에 의하면, 물리 증착을 위한 코팅 소스 및 그 제조 방법으로서, 이것을 사용하여 각각 마그네트론 스퍼터 증착에서 안정된 코팅 공정 또는 음극 아크 증착에서 아크 속도의 우수한 제어가 달성되고, 동시에 코팅 설비의 냉각식 지지부와의 최상의 가능한 열 결합, 적은 작업 단계를 갖는 코팅 소스의 효율적인 제조, 및 표적의 활성 표면에 공간적으로 근접한 거의 임의의 기하학적 구조 내의 강자성 재료의 배열이 단지 어렵게 기계적으로 가공될 수 있거나 전혀 기계적으로 가공될 수 없는 재료로도 가능하며, 코팅 소스를 통한 코팅 설비 내로의 오염 물질의 도입의 위험이 최소화되는 물리 증착을 위한 코팅 소스 및 그 제조 방법이 제공된다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 코팅 소스를 평면도로 개략적으로 도시한다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 코팅 소스의 일 실시예를 측단면도로 개략적으로 도시한다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 코팅 소스의 제2 실시예를 측단면도로 개략적으로 도시한다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 코팅 소스의 제3 실시예를 측단면도로 개략적으로 도시한다.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 코팅 소스의 제4 실시예를 측단면도로 개략적으로 도시한다.
도 6은 제2 실시 형태에 따른 코팅 소스의 제1 실시예를 측단면도로 개략적으로 도시한다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 코팅 소스의 제2 실시예를 측단면도로 개략적으로 도시한다.
도 8은 표적 및 마운트를 갖춘 코팅 소스를 평면도로 개략적으로 도시한다.
도 9는 마운트를 갖춘 코팅 소스를 측단면도로 개략적으로 도시한다.
도 10은 마운트를 갖춘 다른 코팅 소스를 측단면도로 개략적으로 도시한다.
도 11은 코팅 소스의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다.
제1 실시 형태
이하에서는 제1 실시 형태가 도 1 내지 도 5를 참조하여 기술된다. 예시된 실시 형태에서, 코팅 소스(1)는 음극 아크 증착 방법을 위한 표적(2)에 의해 형성된다. 표적(2)은 이 실시 형태에서 코팅 설비의 냉각식 지지부 상에 직접 체결되도록 설계된다. 원형 단면을 갖는 코팅 소스(1)가 도 1에 도시되지만, 다른 형상, 예컨대 타원형, 직사각형 등도 또한 가능하다. 이는 또한 이하에 기술되는 다른 실시 형태 및 그 변형에 적용된다. 본 경우에는 단지 코팅 소스(1)가 각각 음극 아크 증착을 위해 설계되는 실시 형태 및 변형만이 기술되지만, 각각 마그네트론 스퍼터 증착을 위한 코팅 소스를 설계하는 것도 또한 가능하다.
표적(2)은 코팅 공정 중 그것 상에서 표적(2)의 재료가 침식되는 활성 표면(3)을 구비한다. 예시된 실시 형태에서, 표적(2)은 활성 표면(3)으로부터 멀어지는 쪽을 향하는 후면 내에, 코팅 설비의 냉각식 지지부 상에 체결하기 위한 보어(4)를 구비한다. 그러나, 냉각식 지지부 상에 다른 유형의 체결부를 제공하는 것도 또한 가능하다. 도 2에 도시된 실시 형태에서, 코팅 소스(1)는 코팅 방법 동안 증발될 코팅 재료에 의해 완전히 형성되어, 표적(2)은 코팅 소스(1)의 단일 구성요소를 형성한다. 표적(2)은 적어도 하나의 출발 재료로부터 분말-야금 제조 공정으로 형성된다. 예컨대, 그것은 분말 출발 재료 또는 다양한 분말 출발 재료로 제조되는 혼합물로부터 형성될 수 있다.
제1 실시 형태에서, 적어도 하나의 강자성 영역이 표적(2)의 재료 내에 매립된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 2개의 강자성 영역(5a, 5b)이 표적(2)의 재료 내에 형성된다. 강자성 영역(5a, 5b)은 도 2의 실시예에서 표적(2)의 재료 내에 매립되는 2개의 거대(macroscopic) 영구-자성체에 의해 형성된다. 강자성 영역(5a, 5b)은 표적(2)을 제조하기 위한 분말-야금 제조 공정 중 분말화된 출발 재료 내로 도입되었고, 표적(2)의 재료에 연결되었다. 그것들은 분말화된 출발 재료와 함께 압밀되고 형상화되었으며, 따라서 그것들은 표적(2)의 재료에 영구적으로 연결된다. 2개의 그러한 물체가 도 2에 예로서 도시되지만, 단지 하나의 그러한 물체 또는 2개 초과의 그러한 물체가 또한 도입될 수 있다. 도입된 물체는 임의의 다른 형상을 가질 수 있다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 코팅 소스(1)의 제2 실시예를 도시한다. 제2 실시예는 적어도 하나의 강자성 영역(6)이 도입된 거대 물체에 의해서가 아니라 표적(2)의 출발 재료 내로 도입된 강자성 분말에 의해 형성된다는 점에서 도 2에 기초하여 기술된 실시예와 상이하다. 강자성 분말은 표적(2)을 제조하기 위한 분말-야금 제조 공정 중 분말화된 출발 재료 내로 도입되고, 공동 가공에 의해 제1 실시예에서와 같이 표적(2)의 재료에 연결된다. 특정 요크형 형상의 강자성 영역(6)이 도 3에 도시되지만, 많은 다른 배열도 또한 가능하다. 이번에도 단일 강자성 영역(6) 또는 복수의 강자성 영역이 형성될 수 있다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 코팅 소스(1)의 제3 실시예를 도시한다. 제3 실시예에서, 도입된 거대 물체에 의해 형성되는 양쪽 강자성 영역(5a, 5b)과, 도입된 강자성 분말에 의해 형성되는 강자성 영역(6)이 제공된다. 따라서, 이는 제1 실시예 및 제2 실시예의 조합이다. 도 5는 강자성 분말에 의해 형성되는 강자성 영역(6)의 형상에서 도 4에 도시된 실시예와 상이한 다른 실시예를 도시한다.
따라서, 제1 실시 형태에서, 코팅 소스(1)는 코팅 설비의 냉각될 지지부에 직접 연결되기 위해 설계되는 표적(2)을 구비한다. 각각 분말-야금 제조 공정 중 도입되는 강자성체 또는 강자성 분말에 의해 형성되는 하나 이상의 강자성 영역(5a, 5b, 6)이 표적(2) 내에 형성된다. 강자성 영역은 예컨대 도입된 영구-자성체를 통해 또는 강자성 분말을 외부 자기장에서 퀴리 온도(Curie temperature) 아래로 냉각시킴으로써 영구 자석으로서 설계될 수 있다.
이하에서는 제1 실시 형태에 따른 코팅 소스(1)를 제조하기 위한 방법이 도 11을 참조하여 기술될 것이다.
단계 S1에서, 표적(2)을 위한 분말화된 출발 재료(하나 이상의 분말)가 몰드 내로 도입된다. 단계 S2에서, 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 및/또는 6)이 분말화된 출발 재료 내로 도입된다. 이는 예컨대 적어도 하나의 거대 강자성체를 도입함으로써 또는 강자성 분말을 도입함으로써 수행될 수 있다. 단계 S3에서, 분말화된 출발 재료가 도입된 강자성 영역과 함께 압밀되고, 선택적으로 형상화된다. 이는 예컨대 프레스로 고압 하에서 가압시킨 다음에 단조함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어 롤링, 열간-정수압 프레싱(hot-isostatic pressing)[히핑(hipping)], 열간 프레싱 등에 의한 가공이 또한 수행될 수 있다. 방법 단계 S1 및 S2가 예컨대 또한 반대 순서로 수행될 수 있음에 주목하여야 한다.
강자성 영역(5a, 5b, 6)이 각각 도 2 내지 도 5에서 표적(2)의 재료의 에지 상에 위치되지만, 예컨대 그것들을 모든 측면에서 표적(2)의 재료에 의해 둘러싸이도록 형성하는 것도 또한 가능하다. 도입된 강자성 분말에 의해 형성되는 강자성 영역 및 도입된 강자성체에 의해 형성되는 강자성 영역 둘 모두가 제공되는 경우에 대해, 도입된 분말에 의해 형성되는 영역은 강자성체에 의해 형성되는 영역에 대해 임의의 배열로 형성될 수 있다. 특히, 예컨대 도입된 강자성 분말에 의해 형성되는 영역은 도입된 강자성체에 의해 형성되는 영역보다 표적의 활성 표면에 더욱 근접하게 또는 그것으로부터 더욱 멀리 떨어져 형성될 수 있다.
제2 실시 형태
이하에서는 제2 실시 형태가 도 6 및 도 7을 참조하여 기술된다. 반복을 피하기 위해, 단지 제1 실시 형태와의 차이만이 기술되고, 동일한 도면 부호가 대응하는 구성요소에 사용된다.
제2 실시 형태에서, 코팅 소스(1)는 구성요소로서 활성 표면(3)을 갖춘 표적(2) 및 표적(2)에 고정되게 연결되는 후판(7)을 구비한다. 후판(7)은 예컨대 일례로서 도시된 보어(4)에 의해 달성될 수 있는, 코팅 설비의 냉각식 지지부 상에 체결되기 위해 설계된다. 후판(7)은 표적(2)으로부터의 우수한 방열을 보장하기 위해, 냉각식 지지부와 표적(2)의 우수한 열 결합을 제공할 목적으로 설계된다. 예시적인 실시 형태에서, 표적(2) 및 후판(7) 둘 모두는 분말화된 출발 재료로부터 공동 분말-야금 제조 공정으로 제조된다. 예컨대, 표적(2)의 재료는 낮은 열 전도율을 갖는 코팅 재료, 예컨대 선택적으로 다른 성분을 갖는 TixAly일 수 있고, 후판(7)의 재료는 높은 열 전도율을 갖는 재료, 예컨대 Al 또는 Cu일 수 있다. 예컨대 표적(2)을 위한 분말화된 출발 재료 및 후판을 위한 분말화된 출발 재료가 공유 몰드 내에서 서로 적층되었고 압밀되었으며 이어서 선택적으로 단조, 열간 정수압 프레싱, 롤링, 열간 프레싱 및/또는 소결되었다는 점에서 코팅 소스(1)의 두 구성요소, 즉 표적(2)과 후판(7) 사이의 고정 연결이 유발될 수 있다.
제2 실시 형태에서, 적어도 하나의 강자성 영역이 표적(2) 및/또는 후판(7) 내에 매립된다. 하나 이상의 강자성 영역이 표적(2) 내에 형성될 수 있거나, 하나 이상의 강자성 영역이 후판(7) 내에 형성될 수 있거나, 각각 하나 이상의 강자성 영역이 표적(2) 및 후판(7) 둘 모두 내에 형성될 수 있다. 개별 강자성 영역은 이번에도 예컨대 도입된 거대 물체에 의해 또는 도입된 강자성 분말에 의해 형성될 수 있다. 그것들은 표적(2) 및/또는 후판(7)의 분말화된 출발 재료와 함께 압밀되었고 형상화되었으며, 따라서 그것들은 표적(2) 및/또는 후판(7)의 재료에 영구적으로 접합되었다. 하나 이상의 강자성 영역은 이번에도 영구 자석으로서 설계될 수 있다. 이들 많은 다양한 가능한 구현예 중 두 실시예가 이하에 기술된다.
도 6에 도시된 실시예에서, 2개의 강자성 영역(5a, 5b)이 후판(7) 내에 매립된다. 2개의 강자성 영역(5a, 5b)은 후판(7)의 출발 재료에서 분말-야금 제조 공정 중 후판(7)의 재료 내로 도입된 그리고 후판(7)의 재료에 고정되게 연결된 거대 영구-자성체에 의해 형성된다. 도 7에 도시된 실시예에서, 다른 강자성 영역(6)이 코팅 소스(1) 내에 추가로 제공된다. 강자성 영역(6)은 분말-야금 제조 공정에서 표적(2) 및 후판(7)의 각각의 분말화된 출발 재료 내로 도입되는 강자성 분말에 의해 형성된다.
이하에서는 제2 실시 형태에 따른 코팅 소스를 제조하기 위한 방법이 도 11을 참조하여 간단히 기술된다.
단계 S11에서, 표적(2)을 위한 분말화된 출발 재료 및 후판(7)을 위한 분말화된 출발 재료가 몰드 내에 순차적으로 배치된다. 예컨대, 우선 후판(7)을 위한 출발 재료에 이어서 표적(2)을 위한 출발 재료가 도입될 수 있거나 그 역순으로 도입될 수 있다. 단계 S12에서, 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b 및/또는 6)이 표적(2) 및/또는 후판(7)을 위한 분말화된 출발 재료의 적어도 하나의 영역 내로 강자성 분말 및/또는 적어도 하나의 강자성체를 도입함으로써 형성된다. 후속 단계 S13에서, 분말화된 출발 재료가 도입된 강자성 영역과 함께 압밀되고 형상화된다. 단계 S11 및 S12는 이번에도 또한 예를 들어 이 경우에 반대 순서로 수행될 수 있다.
제3 실시 형태
이하에서는 제3 실시 형태가 도 8 내지 도 10을 참조하여 기술된다. 이번에도, 단지 제1 및 제2 실시 형태와의 차이만이 기술되고, 동일한 도면 부호가 대응하는 구성요소에 사용된다.
제3 실시 형태에서, 코팅 소스(1)는 구성요소로서 활성 표면(3)을 갖춘 표적(2) 및 표적(2)을 위한 마운트(8)를 구비한다. 마운트(8)는 표적(2)을 제거가능하게 수용하고 그것을 코팅 설비의 냉각식 지지부 상에 체결하기 위해 설계된다. 마운트(8)는 냉각식 지지부와 표적(2)의 우수한 열 결합을 보장하기 위해 설계된다. 냉각식 지지부로의 연결은 이번에도 예컨대 일례로서 도시된 보어(4)에 의해 달성될 수 있다. 도 9에 도시된 실시 형태에서, 마운트(8)는 형태맞춤(formfitting) 방식으로 표적(2)을 유지할 목적으로 설계되는 제1 마운트 요소(8a) 및 제2 마운트 요소(8b)를 구비한다. 제1 마운트 요소(8a) 및 제2 마운트 요소(8b)는 표적(2)을 형태맞춤 방식으로 둘러싸기 위해 예컨대 나사부(8c)를 통해 서로 제거가능하게 연결될 수 있다.
제3 실시 형태에서, 적어도 하나의 강자성 영역이 마운트(8) 및/또는 표적(2) 내에 매립된다. 하나 이상의 강자성 영역이 표적(2) 내에 형성될 수 있거나, 하나 이상의 강자성 영역이 마운트(8) 내에 형성될 수 있거나, 각각 하나 이상의 강자성 영역이 표적(2) 및 마운트(8) 둘 모두 내에 형성될 수 있다. 개별 강자성 영역은 이번에도 예컨대 도입된 거대 물체에 의해 또는 도입된 강자성 분말에 의해 형성될 수 있다. 그것들은 표적(2)의 분말화된 출발 재료 및/또는 후판(8)의 분말화된 출발 재료와 함께 압밀되었고 형상화되었으며, 따라서 그것들은 표적(2) 및/또는 마운트(8)의 재료에 영구적으로 접합된다. 하나 이상의 강자성 영역은 이번에도 영구 자석으로서 설계될 수 있다. 이번에도 이들 많은 다양한 가능한 구현예 중 두 실시예가 이하에 기술된다.
도 9에 도시된 실시예에서, 매립된 거대 영구-자성체에 의해 형성되는 두 강자성 영역(5a, 5b)과, 마운트(8)를 위해 분말-야금 제조 공정에서 분말 형태로 도입된 강자성 분말에 의해 형성되는 하나의 강자성 영역(6)이 마운트(8) 내에 제공된다. 이 실시예에서, 어떠한 강자성 영역도 표적(2) 내에 제공되지 않는다. 도 10에 도시된 다른 실시예에서, 매립된 거대 영구-자성체에 의해 형성되는 두 강자성 영역(5a, 5b)이 마운트(8) 내에 제공되고, 표적(2)을 위해 분말-야금 제조 공정에서 분말 형태로 도입된 강자성 분말에 의해 형성되는 다른 강자성 영역(6)이 표적(2) 내에 제공된다.
코팅 소스(1)를 위한 제조 방법 중에, 하나의 단계에서, 마운트(8) 및/또는 표적(2)을 위한 분말화된 출발 재료가 몰드 내에 충전된다. 후속 단계에서, 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b 및/또는 6)이 강자성 분말 및/또는 적어도 하나의 강자성체를 분말화된 출발 재료의 적어도 하나의 영역 내로 도입함으로써 형성된다. 후속 단계에서, 분말화된 출발 재료가 도입된 강자성 영역과 함께 압밀되고 형상화된다.
따라서, 그것을 사용하여 각각의 경우 매우 높은 자기장 밀도를 코팅 소스의 표적의 표면상에 제공할 수 있는 실시 형태가 기술되었다. 음극 아크 증착의 경우에, 이 방식으로, 코팅 공정 중 아크의 점화 특성 및 안정성이 현저히 개선된다. 금속 표적의 경우, 스프레이 및 액적의 방출의 감소가 이 방식으로 달성된다. 금속-세라믹 재료 또는 세라믹 재료로 제조된 표적의 경우, 전기 아크의 보다 높은 달성된 운동 속도와 운동 및 따라서 코팅 재료의 침식을 원하는 경로로 조종할 수 있는 가능성으로 인해, 스폿 내로의 국소적 에너지 도입이 감소되고, 표적 재료의 낮은 전기 전도율 및 낮은 열 충격 저항으로 인해 단점이 상쇄된다. 도입된 강자성 또는 자성 구성요소는 코팅 재료의 침식 절차 또는 침식 프로파일이 제어될 수 있도록 배치될 수 있다. 또한, 음극 아크 증착에 의한 강자성 코팅 재료의 직접적인 증착이 또한 기술된 장치를 사용하여 가능해진다.
자성 영역 또는 영역들은 예컨대 표적의 표면-근위 영역에서 코팅 설비 내에 제공되는 외부 자기장과 협동하여, 원하는 자기장이 높은 정확도로 설정되도록 최적화될 수 있다. 국소적 분해능을 갖는 설비측 자기장의 선택적 감쇠 및/또는 증폭이 제공될 수 있다. 자성 영역은 예컨대 특정 영역이 코팅 공정에 대해 차폐되어 그 내부에서 어떠한 뚜렷한 침식도 일어나지 않도록 또한 형성될 수 있다. 또한, 예컨대 생성된 자기장의 선택적 형성을 통해, 예컨대 세라믹 질화물 또는 산화물 층에 의한 표적의 원하지 않는 코팅이 회피된다는 점에서 표적의 특정 영역이 기술된 실시 형태를 통해 피독(poisoning)으로부터 보호될 수 있다. 음극 아크 증착 공정을 위한 코팅 소스에서, 표적의 활성 표면 상에서의 아크의 운동 경로가 사전규정될 수 있다. 이는 예컨대 원하는 화학 조성을 갖는 층을 증착하기 위해 다양한 영역에서 상이한 재료 조성을 갖는 분절된(segmented) 표적의 사용을 허용한다.
각각 표적 및 고정 연결된 후판을 갖춘 또는 표적 및 마운트를 갖춘 코팅 소스의 실시 형태는 특히 표적이 단지 어렵게 기계가공될 수 있거나 전혀 기계가공될 수 없는 재료, 예컨대 세라믹으로 구성되어 표적 재료 내로의 나사형성된 보어 또는 클램핑 단차부의 후속 도입이 가능하지 않은 경우 또한 사용될 수 있다.
1: 코팅 소스 2: 표적
5a, 5b, 6: 강자성 영역
7: 후판 8: 마운트

Claims (13)

  1. 물리 증착을 위한 코팅 소스(1)로서,
    적어도 하나의 분말 출발 재료로부터 분말-야금 제조 공정으로 제조되는 적어도 하나의 구성요소(2; 7; 8), 및
    구성요소 내에 매립되는 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)
    을 구비하고,
    적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)은 분말-야금 제조 공정에서 구성요소(2; 7; 8) 내로 도입되고 구성요소에 고정되게 연결되는 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)은 분말-야금 제조 공정에서 분말 형태로 도입되는 강자성 재료로 제조되는 적어도 하나의 영역(6)을 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)은 적어도 하나의 영구-자성 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)은 분말-야금 제조 공정에서 도입되는 적어도 하나의 강자성체(5a, 5b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 소스(1)는 표적(2)을 포함하고, 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)은 표적 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 소스(1)는 표적(2) 및 코팅 설비의 냉각식 지지부와의 열 결합을 위한, 표적에 고정되게 연결되는 후판(7)을 포함하고, 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)은 표적(2) 및/또는 후판(7) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 소스(1)는 표적(2) 및 표적을 코팅 설비의 냉각식 지지부에 연결하기 위한, 표적에 제거가능하게 연결되는 마운트(8)를 포함하고, 적어도 하나의 강자성 영역(5a, 5b, 6)은 마운트(8) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 소스(1)는 마그네트론 스퍼터 증착 코팅 소스인 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅 소스(1)는 음극 아크 증착 코팅 소스인 것을 특징으로 하는 코팅 소스.
  10. 물리 증착을 위한 코팅 소스(1)를 제조하기 위한 방법으로서,
    코팅 소스의 적어도 하나의 구성요소(2; 7; 8)를 위한 적어도 하나의 분말 출발 재료를 몰드 내에 배치하는 단계;
    강자성 분말(6) 및/또는 적어도 하나의 강자성체(5a, 5b)를 이것이 분말 출발 재료의 적어도 하나의 영역 내에 배치되도록 몰드 내로 도입하는 단계; 및
    이렇게 형성된 구성요소를 압밀하는 단계
    를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 소스 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    도입은 적어도 코팅 소스(1) 내에 표적(2)을 형성하는 출발 재료의 하나의 영역에서 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅 소스 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    도입은 적어도 코팅 설비의 냉각식 지지부와의 열 결합을 위한, 표적(2)에 고정되게 연결되는 후판(7)을 코팅 소스(1) 내에 형성하는 출발 재료의 하나의 영역에서 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅 소스 제조 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    도입은 표적(2)을 코팅 설비의 냉각식 지지부에 연결하기 위한, 표적(2)에 제거가능하게 연결되는 마운트(8)를 코팅 소스(1) 내에 형성하는 출발 재료의 영역에서 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅 소스 제조 방법.
KR1020127026654A 2010-04-14 2011-04-12 코팅 소스 및 그 제조 방법 KR20130079334A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATGM239/2010 2010-04-14
AT0023910U AT12021U1 (de) 2010-04-14 2010-04-14 Beschichtungsquelle und verfahren zu deren herstellung
PCT/AT2011/000175 WO2011127504A1 (de) 2010-04-14 2011-04-12 Beschichtungsquelle und verfahren zu deren herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130079334A true KR20130079334A (ko) 2013-07-10

Family

ID=44257246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127026654A KR20130079334A (ko) 2010-04-14 2011-04-12 코팅 소스 및 그 제조 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20130199929A1 (ko)
EP (2) EP2754729B1 (ko)
JP (2) JP5596850B2 (ko)
KR (1) KR20130079334A (ko)
CN (1) CN102939403B (ko)
AT (1) AT12021U1 (ko)
CA (1) CA2793736C (ko)
IL (1) IL222377A (ko)
RU (1) RU2564642C2 (ko)
WO (1) WO2011127504A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102859027A (zh) * 2010-05-04 2013-01-02 欧瑞康贸易股份公司(特吕巴赫) 用于借助陶瓷靶进行电弧气相沉积的方法
AT13830U1 (de) 2013-04-22 2014-09-15 Plansee Se Lichtbogenverdampfungs-Beschichtungsquelle
US9992917B2 (en) 2014-03-10 2018-06-05 Vulcan GMS 3-D printing method for producing tungsten-based shielding parts
JP6861160B2 (ja) * 2015-02-13 2021-04-21 エリコン・サーフェス・ソリューションズ・アクチェンゲゼルシャフト，プフェフィコーンＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ａｇ， Ｐｆａｅｆｆｉｋｏｎ 回転対称処理対象物を保持するための磁気手段を含む固定具

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60102248U (ja) * 1983-12-15 1985-07-12 日本真空技術株式会社 スパツタリング用タ−ゲツト装置
DE4017111C2 (de) * 1990-05-28 1998-01-29 Hauzer Holding Lichtbogen-Magnetron-Vorrichtung
US5298136A (en) * 1987-08-18 1994-03-29 Regents Of The University Of Minnesota Steered arc coating with thick targets
JPH0480304A (ja) * 1990-07-23 1992-03-13 Shin Etsu Chem Co Ltd 希土類金属焼結体の製造方法
JPH04354868A (ja) * 1991-05-29 1992-12-09 Vacuum Metallurgical Co Ltd マグネトロン型スパッタ装置用ターゲット
JPH05222524A (ja) * 1992-02-07 1993-08-31 Toshiba Corp スパッタ装置
US5286361A (en) * 1992-10-19 1994-02-15 Regents Of The University Of California Magnetically attached sputter targets
DE4329155A1 (de) 1993-08-30 1995-03-02 Bloesch W Ag Magnetfeldkathode
JPH07113165A (ja) * 1993-10-14 1995-05-02 Mitsubishi Materials Corp 成膜速度の速いマグネトロンスパッタリング用焼結ターゲット材
JP2000328240A (ja) * 1999-05-21 2000-11-28 Mitsubishi Materials Corp 光磁気記録媒体膜形成用スパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP2001020066A (ja) * 1999-07-02 2001-01-23 Toshiba Corp マグネトロンスパッタ用ターゲット
AT4240U1 (de) * 2000-11-20 2001-04-25 Plansee Ag Verfahren zur herstellung einer verdampfungsquelle
US20020139662A1 (en) * 2001-02-21 2002-10-03 Lee Brent W. Thin-film deposition of low conductivity targets using cathodic ARC plasma process
RU2271409C2 (ru) * 2001-12-06 2006-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" Установка для нанесения покрытий в вакууме
SE0203851D0 (sv) * 2002-12-23 2002-12-23 Hoeganaes Ab Iron-Based Powder
US20070007130A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-11 Heraeus, Inc. Enhanced magnetron sputtering target
EP2119808B1 (en) * 2007-02-09 2014-09-17 JX Nippon Mining & Metals Corporation Target formed of sintering-resistant material of high-melting point metal alloy, high-melting point metal silicide, high-melting point metal carbide, high-melting point metal nitride, or high-melting point metal boride, process for producing the target, assembly of the sputtering target-backing plate, and process for producing the same
DE102007032443A1 (de) * 2007-07-10 2009-01-15 Voith Patent Gmbh Hybridlager und Verfahren zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
IL222377A0 (en) 2012-12-31
JP2014237894A (ja) 2014-12-18
EP2754729A3 (de) 2014-08-13
IL222377A (en) 2017-06-29
JP5997212B2 (ja) 2016-09-28
EP2558608A1 (de) 2013-02-20
EP2754729B1 (de) 2015-06-03
CA2793736A1 (en) 2011-10-20
EP2558608B1 (de) 2014-06-18
CN102939403B (zh) 2015-02-11
EP2754729A2 (de) 2014-07-16
JP5596850B2 (ja) 2014-09-24
RU2564642C2 (ru) 2015-10-10
CN102939403A (zh) 2013-02-20
WO2011127504A1 (de) 2011-10-20
JP2013527315A (ja) 2013-06-27
RU2012141139A (ru) 2014-05-20
CA2793736C (en) 2015-01-06
US20130199929A1 (en) 2013-08-08
AT12021U1 (de) 2011-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2116630B1 (en) Arc evaporation source
ZA200306259B (en) Rejuvination of refractory metal products.
JP5997212B2 (ja) コーティングソース及びその製法
KR101344085B1 (ko) 성막 방법 및 성막 장치
US20170084434A1 (en) Diffusion-bonded sputter target assembly and method of manufacturing
JP6374948B2 (ja) 永久磁石を有するアーク蒸着源
US5407548A (en) Method for coating a substrate of low resistance to corrosion
CN101570851B (zh) 一种给溅射镀膜阴极施加磁场的方法
KR20130106575A (ko) 진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치
US20130087454A1 (en) Magnetic Material Sputtering Target Provided with Groove in Rear Face of Target
US20090127107A1 (en) Magnetron sputtering cathode mechanism
CN108588659A (zh) 高效低耗的镀膜设备
DE10003827A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Stranggießkokille mit verschleißfester Schicht
RU2210620C1 (ru) Способ ионно-плазменного нанесения многокомпонентных пленочных покрытий, мозаичная мишень для его осуществления и способ изготовления мишени
US20060118407A1 (en) Methods for making low silicon content ni-si sputtering targets and targets made thereby
JP2004244687A (ja) スパッタリング装置
KR19990010712A (ko) 스퍼터링 타켓 및 그 제조방법
KR20120072072A (ko) 고효율 이형상 스퍼터링 타겟

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application