KR20130106575A - 진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치 - Google Patents

진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치 Download PDF

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KR20130106575A
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Abstract

본 발명은 진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치에 관한 것으로, 상기 진공 아크 증발 유닛은 진공 아크 방전에 의해 증발 물질이 발생되는 증발 소스체와, 상기 증발 소스체의 전방에 배치된 제1 자석과, 해당 제1 자석의 자력선과 상호 연결되지 않도록 상기 증발 소스체의 배면 측에 배치된 제2 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치{VACUUM ARC EVAPORATION UNIT AND ARC ION PLATING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아크 이온 플레이팅 공정 중에 진공 아크 방전에 의해 증발 물질의 증발면에서 발생하는 조대 용융 입자의 크기 및 수를 억제하고 아울러 증발 물질의 균일한 소모를 촉진할 목적으로 아크 스폿의 속도를 증대시키고 임의로 궤도 반경을 제어할 수 있는 진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치에 관한 것이다.
종래 공지된 아크 이온 플레이팅 장치는 진공 챔버 벽면에 부착된 아크 증발원, 즉 진공 아크 증발 유닛으로부터 금속 증기를 발생시키고 이를 기판상에 증착하여 피막을 형성시키는 장치이다. 통상적으로, 아크 증발원의 구조는 증발 물질을 포함하는 증발 소스체, 증발 소스체의 표면에서 아크 스폿(arc spot)의 운동을 제어하기 위한 자장 발생원 (영구 자석 혹은 전자석), 아크 스폿이 증발 소스체를 벗어나 유지되는 것을 방지하기 위한 절연 물질, 및 기타 자성체 등으로 이루어져 있다.
코팅되는 피막의 조성은 증발 소스체의 성분에 의존하며, 통상 10-5~10-2 Torr의 진공 분위기하에서 증발 소스체의 표면에 진공 아크 방전을 일으켜 금속을 증발시킨다. 아크 방전 중에 증발 소스체의 증발면에는 전술한 소위 아크 스폿이라 불리는 발광 현상이 나타나며 이 아크 스폿은 증발면 위를 이리저리 무질서하게 옮겨다닌다. 이 아크 스폿 직하의 증발면에는 소위 미세한 용융풀(micro molten pool)이 형성되며 용융풀로부터 증발된 금속 증기는 대부분 이온화되어 있고 아울러 수 ㎛ 크기의 조대 입자의 방출이 일어난다.
이러한 조대 입자의 방출은 아크 이온 플레이팅 공정에서 피할 수 없으며, 따라서 이 조대 입자가 증착 과정 중 피막에 포함됨으로써 피막의 면조도 등 최종 품질에 악영향을 주는 것으로 알려져 있다.
증발면 상에서 자장 발생원으로부터 발생한 자력선의 분포와 크기는 각각 아크 스폿의 운동 궤적 및 속도에 큰 영향을 미친다. 증발면에 평행한 자기장의 크기가 증가하면 아크 스폿의 속도가 증가하게 되고 결국 순간적으로 용융풀에 공급되는 에너지 크기가 감소하게 되어 용융풀의 크기가 감소하게 되어, 발생되는 조대 입자의 크기가 감소하게 된다고 알려져 있다.
그러나, 수평한 성분의 자기장의 크기가 크면 클수록 아크 스폿의 궤적이 증발면에 골고루 형성되지 않고 국부적 위치에 제한되어 방전 중 증발 물질의 편마모 현상을 일으키게 되며, 결국 증발 물질의 수명이 제한된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국 등록특허 제10-0343033호 공보에는 두 개의 링형 영구자석 혹은 전자석과 자성체를 이용하여 자기장의 방향을 증발원 표면의 법선 방향으로 배열하고 그 편차를 30°이내, 더욱 바람직하게 10°이내로 하는 것에 의해 조대 입자의 감소 및 증발 소스체의 균일한 마모를 이루도록 하는 구성이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래 기술은 자기장 방향이 법선 방향으로 배열되기 때문에 상기의 자기장의 평행한 성분이 크지 않아 아크 스폿의 속도에 미치는 영향을 극대화 시키지 못하는 단점이 있고, 다른 한편으로 자기장 성분 중 증발 소스체의 표면에 평행한 성분을 크게 하면 전술한 바와 같이 증발 소스체에 불균일한 마모를 초래하는 단점이 있으므로, 가능한 한 평행한 성분의 자력선을 이용하면서도 증발 소스체가 균일하게 마모될 수 있는 구조에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 두 개의 자장 발생원을 이용하여 자기장의 성분 중 증발 소스체의 증발면에 대해 수평한 수평 방향 성분의 자력선의 크기를 증가시켜 아크 스폿의 속도를 증대시킴으로써 조대 입자의 크기를 감소시킴과 동시에 자력선의 방향을 시간에 따라 연속적으로 변화시켜 증발 소스체가 균일하게 마모될 수 있도록 하는 진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치를 제안하는 것을 주목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 일 측면에 따른 진공 아크 증발 유닛을 제공하며, 해당 진공 아크 증발 유닛은 진공 아크 방전에 의해 증발 물질이 발생되는 증발 소스체와, 상기 증발 소스체의 전방에 배치된 제1 자석과, 해당 제1 자석의 자력선과 상호 연결되지 않도록 상기 증발 소스체의 배면 측에 배치된 제2 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 증발 소스체의 외주부에 간극을 두고 배치된 자성체를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 자석은 영구 자석이고, 상기 제2 자석은 상기 제1 자석에 대해 왕복동하도록 왕복동 액츄에이터에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 왕복동 이동 속도는 일정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 자석 중 적어도 하나는 전자석일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 자석은 링형 영구 자석이고, 상기 제2 자석은 전자석일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전자석으로의 시간에 따른 전류 공급을 제어하는 제어 수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 자석은 NdFeB 자석일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 진공 아크 증발 유닛을 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치가 제공된다.
전술한 구성에 따르면, 두 개의 자장 발생원을 이용하여 자기장의 성분 중 증발 소스체의 증발면에 대해 수평한 수평 방향 성분의 자력선의 크기를 증가시켜 아크 스폿의 속도를 증대시킴으로써 조대 입자의 크기를 감소시킴과 동시에 자력선의 방향을 시간에 따라 연속적으로 변화시켜 증발 소스체가 균일하게 마모될 수 있다.
도 1은 진공아크 장치의 대략적인 구성도이고,
도 2는 통상적인 아크 증발원의 구조이고,
도 3은 자력선을 법선 방향으로 배열시킨 아크 증발원 구조도이고,
도 4는 방전중 아크 스폿의 궤적을 나타내는 개략도이고,
도 5는 자력선의 방향에 따라 아크 스폿이 받는 힘을 나타내는 개략도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 진공 아크 증발 유닛에서 시간에 따른 자력선 분포의 변화를 보여주는 개략도이고,
도 7은 본 발명의 진공 아크 증발 유닛의 전자석에 흐르는 전류 파형을 예시한 도면이고,
도 8a 및 도 8b는 도 2에 도시된 바와 같은 통상의 아크 증발 유닛을 사용하여 합성시킨 TiN 코팅층의 표면 조직과 단면 조직을 각각 예시한 사진이고,
도 9a 및 도 9b는 도 6에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 진공 아크 증발 유닛을 사용하여 합성시킨 TiN 코팅층의 표면 조직과 단면 조직을 각각 예시한 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.
참고로 도면의 설명과 관련하여 도면에 도시된 구성은 본 발명의 특유의 구성은 물론, 통상의 이온 플레이팅 장치에 공통인 요소를 같이 포함하고 있으며, 이러한 공통의 요소도 본 발명의 일 요소에 속하는 것임을 유의하여야 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 진공 아크 증발 유닛은 도 1에 도시된 바와 같이 아크 이온 플레이팅 장치(100)에 적용되어, 진공 아크 방전시 기판(170)에 증착되는 증착 물질을 발생시키는 장치이다.
도 1에 도시된 아크 이온 플레이팅 장치(100)는 진공 용기(110)와, 진공 용기 내에 배치된 진공 아크 증발 유닛 및 기판(170)과, 진공 용기 외부에 배치되어 아크 방전을 유발하는 전원 장치(120)를 포함한다.
상기 진공 아크 증발 유닛은 진공 용기(110)의 측면에 부착된 증발 소스체(130)와, 상기 증발 소스체(130)의 증발면(131) 전방으로, 즉 상기 기판(170)을 향하는 방향으로 배치된 제1 자석(140)과, 상기 증발 소스체(130)의 후방으로 배치된 제2 자석(160)을 포함한다.
이때, 일 실시예에서, 전원 장치(120)는 그 음극을 증발 소스체(130)에 연결하고 몰리브덴 선을 양극으로 연결한 후 아크 방전을 일으켜 증발 소스체(130)로부터 증발 물질을 증발시켜 발생된 금속 증기를 기판(170)에 피복시키게 된다.
상기 진공 아크 증발 유닛은 아크 방전 중 안정적인 작동을 위해 예컨대 수냉과 같은 냉각 처리가 이루어진다. 또한, 피처리물, 즉 기판(170)에 균일한 피막을 형성하기 위하여 피처리물은 통상 공자전되고, 아크 증발 유닛은 피처리물을 둘러싸도록 대칭형 혹은 나선형으로 아크 이온 플레이팅 장치의 측벽에 부착된다.
서두에 언급하고 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 아크 방전시 증발면(131) 위의 아크 스폿의 궤적은 증발면에서의 자력선 분포에 의해 큰 영향을 받게 된다.
예컨대, 도 2에 나타낸 바와 같이, 증발 소스체(130) 외주에 절연 간극을 두고 1개의 봉형 자석(150)을 배치하고, 증발 소스체(130)의 후면 측에 자성체(MB)를 배치하여 사용하는 경우, 봉형 자석(150)의 일단으로부터 동심원 형태로 증발 소스체(130)의 증발면(131)으로 들어가는 자력선(M)은 증발 소스체(130)의 후방에 배치된 자성체(MB)에 의해 영향을 받아 해당 자성체 측으로 유도됨으로써 증발 소스체의 외주부에서 자력선이 왜곡되어 아크 스폿(AS)은 외주부에 주로 머물게 된다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 증발 소스체(130)의 외주부 측에 절연 간극을 두고 링형의 자석(140)을 배치한 경우, 해당 자석(140)을 증발면(131) 전방 측(또는 상부측)에 배치하면 자력선(M)의 영향으로 아크 스폿(AS)은 증발면(131) 중심으로 편향되고, 상기 링형의 자석(140)을 증발면(131)의 후방 측(또는 하부측)에 배치하면 자력선(M)의 영향으로 아크 스폿(AS)은 증발면(131)의 외주부로 편향된다.
이때, 아크 스폿(AS)은 대략적으로 원궤도를 나타내며, 아크 방전의 분위기 가스가 Ar등 불활성 가스이면 이 원궤도는 더욱 명확해진다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 아크 스폿(AS)은 자성체(MB)에 의한 자력선(M)의 변화에 따라 그 궤도가 대응하여 변화되는데, 아크 스폿(AS)이 주로 머무르는 안정한 궤도는 자력선(M)이 증발면(131)에 접하는 위치가 된다고 알려져 있다. 이는 도 4의 우측 도면에 나타낸 바와 같이 아크 스폿은 운동중 궤도를 이탈할 때 자력선(M)과 증발면(131)이 이루는 예각방향으로 힘을 받기 때문이다.
본 발명에서 아크 스폿(AS)의 궤도는 Ar 분위기하에서는 주어진 자기장의 자력선 분포에 따라 정해진 일정한 반경을 나타내지만 질소 등과 같은 반응성 가스 분위기하에서는 평형 위치로부터 약간 이탈할 수 있으나 아크 스폿의 소멸 등은 발생하지 않는다. 이는 아크 스폿의 이동 경로가 자기장의 영향이 미약하거나 없을 때는 완전히 랜덤하며, 오염 물질 혹은 스크래치 등에 머무르려는 경향이 있기 때문이다. 질소와 같은 반응성 가스를 주입하면 증발 소스체 표면에 질화물이 순간적으로 형성될 수 있으므로 상기의 현상이 자력선 분포 효과와 더불어 나타날 수 있다.
한편 도 5에 나타낸 것처럼 아크 스폿은 질소 분압등 적정 조건이 만족되면 (J x B), 즉 전류 밀도 J와 자기장 B의 크로스 프로덕트의 반대 방향으로 힘을 받게 되어 증발 소스체(130)의 표면(131) 위를 원운동하게 되고, 자기장의 크기가 클수록 더욱 정확히는 자기장의 수평 성분이 클수록 더 큰 힘을 받게 되어 속도가 빨라지게 된다. 아크 스폿(AS)의 속도가 빠를수록 용융 풀에 가해지는 에너지가 작아지므로 용융풀 크기 감소 및 그에 따른 조대 입자 방출이 작아지는 것이다.
전술한 바로부터 응용되는 바와 같이, 본 발명에 따른 아크 증발 유닛은 아크 스폿(AS)이 증발 소스체(130)의 외주부 밖으로 벗어나서 소멸되는 것을 방지하도록 상기 외주부로부터 절연 간극을 두고 배치되는 소정의 자성체(150; 도 6 참조, 도 2의 봉형 자석과 기능이 동일하므로 동일한 도면 부호를 사용함에 유의)를 포함할 수 있다.
이러한 구성의 일례가 도 6에 도시되어 있다.
예시된 실시예에서, 본 발명의 아크 증발 유닛은 증발 소스체(130)의 증발면(131) 전방측(또는 상부측)에 링형 영구 자석(140) 또는 코일이 배치되고, 증발면(131)의 후방측(또는 배면측)에 환봉의 영구 자석 혹은 전자석 코일(160)이 배치될 수 있으며, 아크 스폿(AS)이 증발 소스체(130)의 외주부 외측으로 이동하여 소멸되지 않도록 증발 소스체(130)와 절연 간극을 두고 링형의 자성체(150)가 배치될 수 있다.
이때, 증발 소스체(130)의 전후방에 배치되는 자석은 공히 영구자석을 사용할 수 있으나, 적용 가능한 코팅 물질이 제한될 수 있으므로 증발면(131) 전방 측으로 훼라이트나 희토류 등 영구자석을 사용하고, 후방측으로는 전자석 코일을 사용하는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 증발 유닛의 경우, 전자석에 흐르는 전류가 없게 되면 아크 스폿은 증발 소스체(130)의 중심부로 이동하게 된다. 또한, 전자석에 흐르는 전류를 점차 증가시키게 되면, 전자석에서 발산하는 자력선이 영구 자석으로부터 발산된 자력선을 밀고 올라가게 되며 아크 스폿의 안정 궤도가 점차 증발 물질 중심부로부터 멀어지게 된다. 이때, 전자석으로부터 발산되는 자력선도 영구자석으로부터 발산되는 자력선에 의해 눌리는 효과를 받게 되므로 결국 증발 소스체(130)의 표면(131)에 자기장의 평행 성분이 커지게 된다.
전자석에 의한 자력선(M1, M2)이 너무 커지게 되면 아크 스폿(AS)의 궤도가 증발 소스체(130)의 표면을 이탈하여 아크 스폿이 소멸됨으로써 재점화해야 하는 문제점이 발생하므로 이를 방지할 필요가 있다. 이를 위하여 증발 소스체(130)의 측면에 자성체(150)를 두어 상기의 영구자석으로부터 발산되는 자력석(M1, M2)을 끌어 당김으로써 증발 소스체(130)의 표면(131)에 증발 소스체(130)의 중심부를 향해 매우 작은 예각의 자력선을 형성시킬 수 있게 된다. 따라서, 아크 스폿(AS)은 이 지점에서 매우 큰 힘을 받아 중심부로 복귀하려는 힘을 받아 아크 스폿의 소멸을 예방할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 전자석에 흐르는 전류의 형상은 시간에 따른 삼각파의 형태를 취함으로써 아크 스폿의 궤도를 심장박동처럼 거동하게 하여야 한다. 그 주기는 증발 소스체의 종류에 따라 마모 상태에 따라 조정할 수 있다. 아울러 인가하는 전류의 상한치와 하한치는 아크 방전중 아크 스폿의 궤도 반경에 따라 조정이 가능하다.
증발 소스체(130)의 후방 측에 사용하는 전자석 대신에 영구 자석을 고려해볼 수 있다. 영구 자석을 사용하는 경우에는 해당 연구 자석에 시간에 따라 일정 거리를 왕복동시킬 수 있는 액츄에이터, 예를 들어 유압 또는 공압 실린더가 연결되며, 그에 따라 영구자석의 왕복동 이동에 따라 전술한 아크 스폿의 속도, 범위 및 배향 등을 조절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 전술한 실시예의 아크 증발 유닛을 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치(100)에 관한 것이기도 하며, 해당 구성은 전술한 아크 증발 유닛의 특징 모두를 포함할 수 있으며, 상기 아크 증발 유닛 이외의 구성은 통상의 이온 플레이팅 장치의 요소와 유사하므로, 그 구성의 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치에 의해 기판에 증착을 행한 실시예를 하기에 하기에 설명하고 그에 따른 효과를 살펴본다.
실시예
본 발명에 따른 아크 이온 플레이팅 장치는 스테인레스 외벽에 수냉이 되는 구조를 가지고 있으며, 그 벽면에 총 6개의 아크 소스가 부착되었고 그 외 히터, 제품 회전 장치 및 진공 배기를 위한 터보 분자 펌프로 구성된 장치를 사용하였다.
실험 과정은 먼저 테스트 시편을 회전 지그에 조립한 후 진공로 도어를 닫고 2 x 10-5 Torr 이하의 진공도와 400 oC의 온도에 도달할 때까지 진공 배기 및 가열을 실시하였다.
원하는 수준의 진공도와 온도에 도달한 후 기존의 아크 소스를 이용한 시험에서는 5분간 Ti 타겟 3개를 번갈아 사용하여 타겟 전류 60A, 바이어스 전압 -800V로서 이온 에칭을 실시하였다. 다음 6개의 타겟을 모두 60A로 가동하고 질소 가스를 투입하여 1.0 x 10-2 Torr의 작업 압력으로 -80V의 바이어스 전압을 인가한 상태로 120분간 TiN 코팅을 실시하였다.
코팅된 제품의 표면과 코팅층 수직 방향으로 제품을 파단하여 주사전자현미경으로 관찰한 TiN 코팅막의 표면 및 단면 조직을 도 8에 나타내었다(도 8a; 표면 조직, 도 8b; 단면 조직).
사진에 나타난 것처럼 코팅층의 표면 조직은 조대 입자가 많이 부착되어 있고, 치밀하지 못한 주상정 조직으로 발달해 있음을 알 수 있었다.
한편, 본 발명에 따른 구조의 아크 증발 유닛을 사용한 실험에서는 기존과 동일한 거의 동일한 조건으로 실험이 진행되었으나, 타겟 전면에 수냉이 되고 있는 NdFeB 자석으로 이루어진 링형의 영구자석을 장착하고 타겟 후면에 전자석을 장착하고 전자석의 세기를 시간에 따라 변화시킨 점이 다르다.
전자석에 공급되는 전류는 도 7에 나타난 것과 동일한 형태로 공급되었고, 이때 200V, 10A의 크기로 주기를 0.1초 이상으로 조절할 수 있는 전원 장치를 사용하였다. 특징적으로, 이온 에칭 단계에서는 소량의 Ar 불활성 가스를 투입하였는데, 이 경우 아크 스폿의 궤적은 명확하게 거의 원형에 가까운 궤도를 유지하면서 그 반경이 전자석에 흐르는 전류의 주기에 따라 변화가 됨을 알 수 있었다. 아울러, 질소 가스를 투입하는 본 코팅 중에서도 아크 궤적은 유사한 거동을 나타내었다. 위 두 경우 모두, 아크 스폿의 속도는 기존 아크 소스와는 달리 매우 빨라지게 됨을 확인하였고, 이에 따라 아크 스폿이 타겟 표면 위에 순간적으로 머무르는 시간이 매우 짧아져서 공급되는 에너지가 작게 되고 이어서 타겟 표면에 형성되는 미소한 용융풀의 크기가 작게 되고 결국 융용풀로부터 압력을 받아 튀어나오는 용융액적의 크기가 대단히 미소해져 타겟 표면에 부착되는 조대 입자의 양이 대단히 감소할 것으로 예상되었다.
실험을 종료한 후 제품을 기존의 아크 소스를 사용한 실험에서와 동일한 방법으로 조사하였고, 그 결과, 도 9(도 9a; 표면 조직, 도 9b; 단면 조직)에서 볼 수 있듯이 표면에 조대 입자의 부착량이 대폭 감소되어 매우 평활한 코팅층이 얻어졌으며 코팅층의 단면 조직도 중성 원자 대비 이온의 비율이 증가되어 매우 치밀한 주상정 구조를 나타내었다.
즉, 도 2와 같은 아크 증발 유닛을 사용하는 종래 기술의 경우, 아크 스폿이 중앙부에 집중되거나 가장자리에 머물게 되어 타겟 즉 증발 물질의 사용 효율이 작게 되고, 표면에 수평한 자기장의 크기에 제한을 받게 되어 아크 스폿의 속도가 제한되고 결국 과도한 조대 입자의 방출을 피할 수 없으므로, 도 8과 같이 표면에 많은 조대 입자가 부착되게 되어 표면 거칠기가 증대한다. 아울러, 아크로부터 방출된 조대 입자는 비행중 많은 중성 원자를 방출하게 되고 결국 코팅 중 이온 충돌 효과가 작게 되어 코팅층의 밀도가 도 8과 같이 저하한다.
반면, 본 발명의 경우, 두 개의 자석을 사용하여 자력선들끼리 서로 배척하는 성질을 이용하여 자력선들이 가능한 한 증발 물질 표면과 평행하게 배열하도록 하고(도 6), 이때 고정되는 아크 스폿 궤도를 배면의 전자석 코일에 흐르는 전류를 조절하여 임의로 제어함으로써(도 7), 증발 물질의 소모 효율을 증대시키고 조대 입자의 방출을 저감시킨다. 따라서, 코팅층 표면의 조대 입자의 부착이 크게 감소한 것을 도 9에서 확인할 수 있고, 코팅층 단면 조직도 매우 치밀해져 있음을 알 수 있었다.
이상의 설명으로부터, 본 발명의 진공 아크 증발 유닛 및 이를 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치에 따르면, 두 개의 자장 발생원을 이용하여 자기장의 성분 중 증발 소스체의 증발면에 대해 수평한 수평 방향 성분의 자력선의 크기를 증가시켜 아크 스폿의 속도를 증대시킴으로써 조대 입자의 크기를 감소시킴과 동시에 자력선의 방향을 시간에 따라 연속적으로 변화시켜 증발 소스체가 균일하게 마모될 수 있도록 하는 효과가 얻어진다.

Claims (9)

  1. 진공 아크 증발 유닛으로서:
    진공 아크 방전에 의해 증발 물질이 발생되는 증발 소스체와;
    상기 증발 소스체의 전방에 배치된 제1 자석과;
    해당 제1 자석의 자력선과 상호 연결되지 않도록 상기 증발 소스체의 배면 측에 배치된 제2 자석
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 아크 증발 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 증발 소스체의 외주부에 절연 간극을 두고 배치된 자성체를 포함하는 진공 아크 증발 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 자석은 영구 자석이고, 상기 제2 자석은 상기 제1 자석에 대해 왕복동하도록 왕복동 액츄에이터에 연결된 진공 아크 증발 유닛.
  4. 제3항에 있어서, 상기 왕복동 액츄에이터의 이동 속도는 일정한 진공 아크 증발 유닛.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 자석 중 적어도 하나는 전자석인 진공 아크 증발 유닛.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 자석은 링형 영구 자석이고, 상기 제2 자석은 전자석인 진공 아크 증발 유닛.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전자석으로의 시간에 따른 전류 공급을 제어하는 제어 수단을 포함하는 진공 아크 증발 유닛.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 자석은 NdFeB 자석인 진공 아크 증발 유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 진공 아크 증발 유닛을 포함하는 아크 이온 플레이팅 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150008494A (ko) * 2012-06-20 2015-01-22 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 아크식 증발원
EP4368742A1 (en) * 2022-11-07 2024-05-15 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Arc evaporation source

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