KR20130118813A - 기판 상에 층 시스템을 증착하기 위한 코팅 방법 및 층 시스템을 가진 기판 - Google Patents

기판 상에 층 시스템을 증착하기 위한 코팅 방법 및 층 시스템을 가진 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판(1) 상에 경질 물질층으로부터 형성된 층 시스템(S)을 증착시키는 코팅 방법으로서, 다음과 같은 단계를 포함하는 코팅 방법에 관한 것이다: 증발 물질(M1)을 구비한 캐소드 아크 증발 소스(Q1)와, 방전 물질(M2)을 구비한 마그네트론 방전 소스(Q2)를 가진 배기가능한 공정 챔버를 제공하는 단계로서, 상기 마그네트론 방전 소스(Q2)는 HIPIMS 모드로 작동될 수 있다. 이어서, 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)에 의해서만 캐소드 진공 아크 증발 공정에서 기판(1)의 표면 상에 증발 물질(M1)을 포함하는 하나 이상의 컨택트층(S1)을 증착시키는 단계. 본 발명에 따르면, 상기 컨택트층(S1)의 증착 후, 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)와 마그네트론 방전 소스(Q2)의 병행 작업에 의해, 상기 증발 물질(M1)과 상기 방전 물질(M2)을 포함하는, 나노구조로 된 혼합층의 형태로, 특히 하이브리드 상 중의 나노층 중간층(S2)의 형태로, 또는 나노복합층으로서, 하나 이상의 중간층(S2)이 증착된다. 이와 관련하여, 상기 마그네트론 방전 소스(Q2)는 HIPIMS 모드로 가동되고, 상기 마그네트론 방전 소스(Q2)가 HIPIMS 모드로 가동되는 상태에서, 후속적으로 마그네트론 방전 소스(Q2)에 의해서만 상기 물질(M2)을 포함하는 하나 이상의 최상층(S3)이 증착된다. 또한, 본 발명은 층 시스템을 가진 기판에 관한 것이다.

Description

기판 상에 층 시스템을 증착하기 위한 코팅 방법 및 층 시스템을 가진 기판 {COATING METHOD FOR DEPOSITING A LAYER SYSTEM ON A SUBSTRATE AND SUBSTRATE HAVING A LAYER SYSTEM}
본 발명은 각 카테고리의 독립 청구항의 전제부에 따라, HIPIMS 모드로 가동될 수 있는, 아크 증발 소스 및 마그네트론 방전 소스(discharge source)를 이용한, 기판 상에 경질 물질층(hard material layer)의 층 시스템을 증착하기 위한 코팅 방법, 및 층 시스템을 가진 기판에 관한 것이다.
캐소드 진공 아크 증발(cathodic vacuum arc evaporation; CVAE) 기술을 이용하여 증착되는, 종래 기술에 공지되어 있는 PVD 층은 마모 보호 분야의 여러 가지 용도에서 우수한 마찰공학적(tribological) 거동을 나타낸다. 가장 다양한 공구(컷팅, 성형(shaping), 1차 성형, 플라스틱) 및 기계 부품(특히 집게(tong))뿐 아니라 엔진 부품(특히, 피스턴 링, 밸브)은 현재 질화물 층, 탄화물 층 및 산화물 층과 그것들의 혼합물에 의해 코팅된다. 알려져 있는 PVD 공정은 높은 코팅 속도, 증발된 물질의 높은 이온화로 인한 고밀도 층 구조 및 공정 안정성을 특징으로 한다. 그러나, 알려져 있는 캐소드 진공 아크 증발(CVAE) 기술은 반면에 몇 가지 단점도 가지고 있다.
한 가지 실질적 단점은, 실제로는 불가피한 액적 방출(droplet emission)인데, 이것은 선택된 어플리케이션에서 생성된 층에 부정적인 효과를 가질 수 있거나, 또는 코팅 후에 충분히 낮은 조도(roughness) 값을 맞추기 위해 표면 마감처리(finish)를 절대적으로 필수적인 처리로서 수반할 수 있는, nm 내지 ㎛ 범위의 작은 금속 스플래시(splash)의 방출이다. 또 다른 실질적 단점은 캐소드 진공 아크 증발(CVAE)에 의해 모든 캐소드 물질이 공업적으로 증발되지는 못하는 점이며; 여기에는, 예를 들면, Si, B, SiC, B4C 및 당업자에게 그 자체가 알려져 있는 다른 물질들이 포함된다.
이와 관련하여, 고전적 DC 마그네트론 스퍼터링은, 전형적으로 타겟에 대해 20W/㎠ 이하의 시간-적분형 파워 밀도(time-integrated power density)와, 전형적으로 타겟에 대해 0.1A/㎠ 미만의 전류 밀도로 가동될 때에는, 이러한 두 가지 열거된 단점을 실질적으로 가지고 있지 않다.
이와 관련하여 층 조도에 관하여, 각각의 경우, 특히 두께가 수 ㎛이고 공업적 조건 하에 제조되는 두꺼운 마모 보호층의 경우에, 브러싱(brushing), 블라스팅(blasting), 폴리싱(polishing), 그밖에 거슬리는 성장-유발형(growth-induced) 조도 피크를 제거하는 방법과 같은 기계적 가공 공정에 의해, 후속적인 평탄화(smoothing) 공정이 흔히 수행된다는 것을 알아야 한다.
고전적 DC 마그네트론 스퍼터링에서 사용될 수 있는 물질에 있어서는, CVAE 공정에서보다 더 다양하다. 예를 들면, 금속과 그의 합금에 추가하여, Si; B, SiC, B4C; MoS2, WS2 등과 같은 도전성이 낮은 물질 및 취성(brittle) 물질이 스퍼터링될 수 있다. 그 결과, 층 조성물의 제조 능력에 대한 가능성은 CVAE보다 상당히 더 다목적이다.
그러나, 고전적 DC 마그네트론 스퍼터링도 몇 가지 단점을 가진다. 따라서, 고전적 DC 마그네트론 스퍼터링은 공업적 플랜트에서, 캐소드 진공 아크 증발에 비해 낮은 코팅 속도를 특징으로 하며, 이것은 많은 다른 측면에서 당연히 경제적 단점이기도 하다. 또한, 고전적 DC 마그네트론 스퍼터링에서 제조된 층은 흔히, 스퍼터링된 물질의 비교적 낮은 이온화로 인해 두드러진 컬럼형 성장을 특징으로 하는데, 이것은 불행하게도 많은 응용분야에서 층의 기능성에 단점을 초래하는 경우가 흔하다.
따라서, 고전적 DC 마그네트론 스퍼터링은 과거 수년 동안 지속적으로 더욱 개발되고 개선되었다. 이와 관련하여, 높은 전류 또는 전류 밀도를 사용하여 마그네트론을 펄스 모드(pulsed mode)로 가동함으로써 상당한 진전을 이루었는데, 특히 스퍼터링된 물질의 향상된 이온화로 인해, 조밀한 층의 형태로 향상된 층 구조가 얻어진다. 그 결과, 컬럼형 성장이 미리 정할 수 있을 정도로 억제되거나, 또는 완전히 방지될 수도 있다. 이러한 높은 전류 또는 전류 밀도를 사용한, 펄스 모드의 마그네트론 스퍼터링 공정은 흔히 "고도 이온화 충격 마그네트론 스퍼터링(high ionized impulse magnetron sputtering)" 또는 줄여서 HIPIMS로 지칭되기도 한다. HIPIMS에 있어서 타겟에서의 전류 밀도는 전형적으로 고전적 DC 마그네트론 스퍼터링의 경우보다 높아서, 즉 0.1A/㎠ 내지 수 A/㎠이므로, 100W/㎠ 내지 MW/㎠의 파워 밀도가 짧은 시간에 타겟에 적용될 수 있다.
마그네트론 스퍼터링과 캐소드 진공 아크 증발(CVAE)에서 층을 증착시키는 공정 조건은 전형적으로 상이하다.
마그네트론 스퍼터링에서는 스퍼터링 가스로서 Ar이 보통 사용된다. 질화물, 탄화물, 또는 산화물 층 및 그것들의 혼합물의 반응성 증착을 위해서는 대응하는 반응성 가스가 첨가된다. 실제로는 층 증착용 반응성 가스의 유량보다 많은 아르곤의 가스 유량을 사용하여 종종 작업이 수행된다. 코팅 압력은 보통 0.1∼1Pa 범위이다.
보통은 CVAE에 있어서 Ar 없이, 즉 100% 반응성 가스를 사용하여 작업이 수행된다. 질화물 층의 증착을 위해서는 순수한 질소가 종종 사용된다. 층의 반응성 증착은 0.05∼1Pa의 압력 범위에서 흔히 수행된다. Al 비율이 높은 분말 야금 캐소드가 사용될 때, 상대적으로 높은 압력이 이와 관련하여 그 자체로 입증되었다. 그 경우, 2∼10Pa 범위의 반응성 가스 압력이 전형적으로 사용된다. 따라서, 압력 범위와 사용되는 가스에 관해 상용성이 상충되는 상황을 예상할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다층 시스템을 제조하는 향상된 코팅 방법을 제공하고, 그 결과 종래 기술에 알려져 있는 단점을 해소하는 향상된 층 시스템을 가진 기판을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 충족시키는 본 발명의 주제는 특허청구범위의 각각의 독립항의 구성을 특징으로 한다.
종속항들은 본 발명의 특히 유리한 구현예에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 경질 물질층으로부터 형성된 층 시스템을 기판 상에 증착시키는 코팅 방법으로서, 다음과 같은 단계를 포함하는 코팅 방법에 관한 것이다: 증발 물질(M1)을 구비한 캐소드 아크 증발 소스와, 방전 물질을 구비한 마그네트론 방전 소스를 가진 배기가능한(evacuable) 공정 챔버를 제공하는데, 상기 마그네트론 방전 소스는 HIPIMS 모드로 작동될 수 있는, 단계. 이어서, 캐소드 진공 아크 증발 소스에 의해서만 캐소드 진공 아크 증발 공정에서 기판의 표면 상에 증발 물질을 포함하는 하나 이상의 컨택트층(contact layer)을 증착시키는 단계. 본 발명에 따르면, 상기 컨택트층의 증착 후, 캐소드 진공 아크 증발 소스와 마그네트론 방전 소스의 병행 작업(parallel operation)에 의해, 상기 증발 물질과 상기 방전 물질을 포함하는, 나노구조로 된 혼합층의 형태로, 특히 하이브리드 상(hybrid phase) 중의 나노층 중간층의 형태로, 또는 나노복합층(nanocomposite layer)으로서, 하나 이상의 중간층이 증착된다. 이와 관련하여, 상기 마그네트론 방전 소스는 HIPIMS 모드로 가동되고, 상기 마그네트론 방전 소스가 HIPIMS 모드로 가동되는 상태에서, 후속적으로 마그네트론 방전 소스에 의해서만 상기 물질을 포함하는 하나 이상의 커버층이 증착된다.
이렇게 해서, 본 발명에 의하면 놀랍게도, 자체 내에 두 가지 코팅 방법, 즉 캐소드 진공 아크 증발(CVAE)과 마그네트론 방전 공정의 이점이 조합되어 있는 혁신적인 다층 시스템을 HIPIMS 모드로 생성할 수 있게 되었다.
이하에서 개략적인 도면과 추가적 특정 구현예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 의하면, 다층 시스템을 제조하는 향상된 코팅 방법 및 종래 기술의 단점을 해소하는 향상된 층 시스템을 가진 기판이 제공된다.
도 1a는 캐소드 진공 아크 증발 소스(CVAE 소스) 및 HIPIMS 모드로 가동될 수 있는 마그네트론 방전 소스(HIPIMS 스퍼터링 소스)를 가진 공정 챔버의 개략도이다.
도 1b는 복수 개의 증발 소스와 방전 소스를 가진 공정 챔버의 개략도이다.
도 1c는 복수 개의 증발 소스와 셔터(shutter)가 없는 방전 소스를 가진 공정 챔버의 개략도이다.
도 1d는 복수 개의 증발 소스와 개방된 셔터를 구비한 방전 소스를 가진 공정 챔버의 개략도이다.
도 2는 3층 층 시스템을 가진 본 발명에 따른 기판의 개략도이다.
도 3a는 폐쇄-필드 불균형 마그네트론(closed-field unbalanced magnetron) HIPIMS 장치의 개략도이다.
특히 간단한 구현예에 있어서, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 기본은, 예를 들면, 도 1에 따른 플랜트 구성에 의해 주어지는데, 도 1은 약칭하여 CVAE 소스(Q1)로도 지칭되는 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)와, 본 발명에 따른 방법에서 HIPIMS 모드로 가동되고, 약칭하여 HIPIMS 스퍼터링 소스(Q2) 또는 더 줄인 형태로 HIPIMS 소스로도 지칭되는 마그네트론 방전 소스(Q2)를 구비한 공정 챔버(2)를 매우 개략적으로 나타낸다.
이하에서, 예를 들면 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 기판(1) 상의 다층 시스템(S)의 제조 공정을 간단한 구현예에 의해 먼저 설명하기로 한다. 이와 관련하여 도 2에 제시된 본 발명에 따른 층 시스템은 가능한 한 적은 성장 방해(growth disturbance)를 가지며, 동시에 목표로 하는 조밀한 층 구조를 가진다. 도 2의 발명에 따른 층 시스템은, 도 1에 따른 하나 이상의 제1 소스(Q1)에 의해 미립자화되어(atomized) 기판(1)에 도포되는, 미립자화시킬 제1 증발 물질(M1)에 의해 제조되는 컨택트층(S1)을 포함한다. 상기 층 시스템은 상기 컨택트층(S1) 상에 위치하고 증발 물질(M1)과 추가의 방전 물질(M2)을 포함하는 나노구조로 된 중간층(S2)을 추가로 포함하는데, 미립자화시킬 상기 방전 물질(M2)은 하나 이상의 마그네트론 방전 소스(Q2)뿐 아니라 물질(M2)을 함유하는 커버층(S3)에 의해 제공된다. 대응하는 반응성 가스는, 그 자체 공지된 방식으로 각각의 층(S1-S3)에 증착시키는 동안 층들에 AlTiXN, AlCrXN, CrON(및 이것들의 혼합물)과 같은 질화물, 탄화물 또는 산화물 부분을 경화시키기 위해, 공정 챔버(2)에서 사용된다.
2개의 캐소드 진공 아크 방전 소스(Q1)(CVAE 소스) 및 HIPIMS 모드(HIPIMS 소스)로 가동될 수 있는 하나 이상의 마그네트론 방전 소스(Q2)가 도 2에 따른 기판(1)의 코팅을 위해 공정 챔버(2)에 설치된다.
이와 관련하여, 도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e에 개략적으로 제시된 바와 같이, 코팅 소스의 보다 복잡한 배열도 공정 챔버(2)에 가능하다.
예를 들어, 도 1b는 본 발명에 따른 층을 제조하기 위한 더욱 특수한 작업에 사용되는 공정 챔버(2)의 절개도를 나타낸다. 도 2에 따르면, 방전 물질(M2)을 구비한 2개의 마그네트론 방전 소스(Q2)가 공정 챔버(2) 내에 2개의 마주보고 배치된 플랜지에 설치되어 있다. 증발 물질(M1)을 구비한 복수 개의 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)가 마그네트론 방전 소스(Q2)에 대해 90°만큼 오프셋된, 마주보고 배치된 플랜지 상에 위치한다. 이와 관련하여, 챔버 높이에 대해 서로 중첩되게 배열되고, 도 1b의 절개도에는 그중 한 쌍만이 보이는 2쌍의 진공 아크 증발 소스(Q1)가 바람직하게 사용된다. 도 1b의 실시예에서, 마그네트론 방전 소스(Q2)는, 예를 들면, 2극성(bipolar) HIPIMS 모드로 가동될 수 있다. 폐쇄되거나 개방될 수 있는 각각의 셔터(SC11, SC12, SC21, SC22)가 바람직하게는 소스의 전방에 위치한다.
이하에서, 종래에 캐소드 진공 아크 증발 방법을 이용하여 불충분한 품질로 밖에는 제조될 수 없었던 것을 예로 들어 제1 층 시스템을 설명하기로 한다.
AlTiN 층은 그 자체가 절삭 및 성형과 같은 여러 가지 용도에서 입증되었다. 특히, 이와 관련하여 캐소드 진공 아크 증발에 의해 증착된 층은 높은 접착 강도를 가진다. 반명에, 바나듐을 기재로 하는 층은 적용 온도가 약 600℃이상일 때 우수한 마찰 특성을 가진다는 특별한 이점을 가진다.
이러한 조합은 대응하는 작업 온도에서 우수한 마찰 특성과 마모 특성을 모두 가진 층 시퀀스(sequence)를 가능하게 하는 층의 설계에 이용될 수 있다.
이를 위해, 캐소드 진공 증발 소스(Q1)와, HIPIMS 모드에서 하나 이상의 마그네트론 방전 소스(Q2)가, 예를 들면 도 1a에 개략적으로 나타낸 바와 같이 공정 챔버(2)에 설치되었다.
또 다른 특별한 가동 모드에 있어서, 마그네트론 방전 소스(Q2)는 도 1b에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 2극성 HIPIMS 모드로 가동되었다. 두 가지 경우 모두에 있어서, 도 2에 따른 층 시퀀스는 증발 물질(M1)의 컨택트 층(S1), 증발 물질(M1)과 방전 물질(M2)의 중간층(S2), 및 방전 물질(M2)의 최상층(top layer)(S3)을 가지고 증착되었다. 조도(roughness)는 놀랍게도, 중간층(S2) 및/또는 최상층(S2) 없이 순수한 컨택트층(S1)의 조도보다 낮은 조도가 얻어졌다.
본 발명에 따른 층 시스템의 증착에 있어서 추가적 시험 결과와 공정을 이하에서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로, 증발 물질(M1)로서 AlTi로 된 AlTiN 컨택트층(S1) 및 질소 함유 공정 가스를 가진, 도 2에 따른 층 시스템(S)을 제조했다. 나노구조로 된 혼합층의 형태로 AlTiN-VZrN 중간층을 상기 AlTiN 컨택트층에 적용했다. 이것은, 증발 물질(M1)로서 AlTi와, 방전 물질(M2) 및 질소 함유 공정 가스로서 VZr로부터 중간층이 제조되었음을 의미한다. 최종적으로, VZr을 포함하고 질소 함유 공정 가스로부터의 방전 물질(M2)의 VZrN 최상층이 형성되고 중간층 상에 증착된다. 비교를 위해, 순수한 AlTiN 층과 2개의 다층 시스템은 오로지 캐소드 진공 아크 증발에 의해 증착되었다. 그 시험 결과는, 중요한 층 파라미터 및 시험 파라미터뿐 아니라 얻어진 여러 가지 층의 조도와 함께 표 1에 수록되어 있다. 목표로 한 층 두께는 약 4㎛였고, 개별적 공정들간, 그리고 층 시스템 내의 층 두께의 변동률은 층 두께의 약 ±10%였다.
AlTiN 층의 제조:
먼저, 공지되어 있는 기판을 전처리한 후(예를 들면, 500℃로 가열 및 AEGD 공정에 의한 Ar 이온 클리닝), 6Pa의 반응성 가스 압력 및 150A의 증발기 전류 하에, 순수한 질소 중에서 폴리싱된 시편 상에 AlTiN 층을 증착했다. 시편에 인가된 바이어스 전압은 코팅시 50V였다. 약 0.21㎛의 전형적인 조도가 얻어졌다.
오직 캐소드 진공 증발 공정에 의한, AlTiN과 최상층 VZrN:
컨택트층을 위한 AlTiN 조합 중의 CVAE에 의해 상기 층을 증착했고, 마찬가지로 CVAE에 의해 최상층에 VZrN을 증착했다. AlTiN에 대해 150A의 증발기 전류와 6Pa의 압력이 사용되었고; 대응하는 전처리 후, VZrN에 대해 3Pa의 압력이 사용되었다. 그 결과, 조도의 상당한 증가가 초래되었다. 이것은, VZr 캐소드의 높은 액적 방출에 기인한다. 0.42㎛의 조도가 생성되었다.
컨택트층 AlTiN을 위한 단일 캐소드 진공 증발 공정 및 병행 작업 AlTiN/VZrN과 최상층 VZrN:
동일한 전처리 후, 그리고 동일한 공정 파라미터를 사용하여, AlTi 및 VZr 캐소드 진공 아크 증발의 병행 작업에 의해, 컨택트층과 최상층 사이에 나노구조의 중간층을 증착시켰다. 그 결과, Ra 0.55㎛까지 조도의 추가적 증가가 초래되었다. 이것은 CVAE에 의한 VZr 캐소드의 증발 공정의 상대적으로 긴 가동 시간에 기인하는 것으로 생각된다.
본 발명에 따른 층 시스템(S). AlTiN 컨택트층(S1)용 CVAE, HIPIMS 모드의 마그네트론 방전에 의한 병행 작업에서의 AlTiN의 CVAE, HIPIMS 모드의 마그네트론 방전에 의한 중간층(S2) 및 VZrN 최상층(S3)용 VZrN의 CVAE:
CVAE에 의해 층(S1)을 증착시켰다. 다음 단계에서, 층(S1)과 층(S3) 사이에 CVAE와 HIPIMS의 조합에 의해 나노구조의 층(S2)을 제조했다. 놀랍게도, 상기 공정은 스프터링 공정에 대해 일반적이 아닌 수 Pa의 압력에서 작업을 수행했어도 안정적이었다. 동시에, 지배적인 가스가 질소였음에도 불구하고 타겟으로부터 VZr의 스퍼터링이 발견되었다. 상기 스퍼터링 공정은, 질소 분자의 여기(excitation) 또는 미립자화(atomization) 또는 심지어 CVAE의 동시 가동으로 인한 매우 높은 질소 원자의 이온화에 의해 도움을 받는 것으로 추정된다. 또한, 스퍼터링 타겟에서의 높은 바이어스 전압(1,000V 이하)에 의해, CVAE에 의해 제조되는 금속 이온(Al 또는 Ti)도 스퍼터링 공정에 기여할 수 있다. 예상밖으로, 순수한 Si 층의 조도보다 낮은 Ra = 0.13㎛로 매우 낮은 조도가 얻어졌다.
표 1로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 층 시퀀스(S1, S2, S3)를 가지는 층 시스템은, 종래 기술로부터 공지된 방법을 이용하여 제조된, 주된 화학 조성이 동일한 층보다 상당히 낮은 조도를 가진 층 시스템으로서 본 발명에 따른 코팅 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
표 1: 종래 기술의 비교예 1 내지 3과 본 발명에 따른 실시예 4로부터의 층의 비교
실
시
예		 층
S1		 층
S2		 층
S3		 조도
Ra
(㎛)		 압력
S1+
S2		 압력
S3		 가스
S1		 가스
S2		 가스
S3
1 AlTiN/CVAE
4㎛		 없음 없음 0.21 6Pa - 100% N2 100% N2 100% N2
2 AlTiN/CVAE
3㎛		 없음 VZrN/CVAE
1㎛		 0.42 6Pa 3Pa 100% N2 100% N2 100% N2
3 AlTiN/CVAE
1.5㎛		 AlTi/CVAE
VZrN/CVAE
1.5㎛		 VZrN/CVAE
1㎛		 0.55 6Pa 3Pa 100% N2 100% N2 100% N2
4 AlTiN/CVAE
1.5㎛		 AlTiN/CVAE
VZrN/CVAE
1.5㎛		 VZrN/
HIPIMS
1㎛		 0.13 6Pa 0.8Pa 100% N2 90% N2
10% Ar		 50% Ar/
50% N2
예로서 AlTiN/VZrN 층에 대한 하기 실시예를 이용하여, 본 발명에 따른 코팅 방법의 구현예를 상세히 설명하기로 한다.
마그네트론 방전 소스는 도 3a에 따른 2극성 모드로 가동된다. 도 3a의 구현예에 있어서, 마그네트론 방전 소스(Q2)는 폐쇄-필드 배열에 있어서 그 자체로 공지되어 있는 불균형 마그네트론(UBM 마그네트론)으로서 가동된다.
이와 관련하여, HIPIMS 모드에서 다음과 같은 방식으로 2개의 마주보고 배치된 마그네트론 방전 소스(Q2)가 가동된다: 제1 펄스(P1)에 대해 다이어그램의 상부에서 마그네트론 방전 소스가 스퍼터링되고, 다이어그램의 저부에서 마그네트론 방전 소스(Q2)가 제1 펄스(P1)에 대한 애노드로서 접속된다. 이어지는 제2 펄스(P2)에 대해, 다이어그램의 저부에서 마그네트론 방전 소스(Q2)가 스퍼터링되고, 다이어그램의 상부에서 마그네트론 방전 소스(Q2)가 제2 펄스(P1)에 대한 애노드로서 접속된다.
여기서, 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)는 각각 50 at%의 Al과 50 at%의 Ti를 포함하고, 각각 3개의 증발기를 가진 한 쌍의 2개의 플랜지는 서로 중첩되어 능동적으로 배열된다.
2개의 마주보고 배치된 마그네트론 방전 소스(Q2)에 사용되는 고전류 펄싱(HIPIMS)용 타겟은 98.5 at%의 V와 1.5 at%의 Zr을 포함하고, 각각의 at%는 본 명세서의 체계 내에서 원자%를 의미한다.
명료한 표시를 위해 도 3a에는 도시되지 않았지만, 코팅할 시편을 코팅 소스 이전에 공지된 방식으로 3회 회전시켰다.
이와 관련하여, 시편의 코팅은 본 발명에 따라 다음과 같이 수행되었다:
1. 복사 히터(radiant heater)에 의해 기판을 약 500℃로 가열함.
2. 기판에서의 200V의 바이어스 전압에서 AEGD 공정에 의해 Ar 이온으로 기판을 이온 세정함.
3. 150A, 1,000sccm의 100% 반응성 가스 질소 유량 하에, 6Pa, 50V에서 캐소드 진공 아크 증발 공정을 이용하여, 약 900nm 이하의 층 두께로 컨택트층(S1)을 증착시킴.
4. 예를 들면 900sccm N2 및 100sccm Ar의 유량으로 가스 혼합물에 Ar을 첨가함.
5. 셔텨(도 3a에 도시되지 않음) 후방에 마그네트론 방전 소스(Q2)의 2개의 VZr 타겟(폭 70mm, 길이 700mm)을 2극성 펄스 모드로 점화함. 펄스 파라미터: 펄스 길이 200㎲ 온(on), 펄스 브레이크 800㎲ 오프(off). 파워는 1KW로부터 10KW로 증가됨. 타겟에서의 최대 전류 밀도 약 0.4A/㎠. 층 두께 약 0.9㎛.
6. 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)을 스위치 오프하고, 0.8Pa, 100sccm Ar, 100sccm N2, 바이어스 전압 50V 및 펄스 길이 150㎲ 온, 펄스 브레이크 1000㎲ 오프에서, VZrN 층을 증착하여, 층 두께 330nm인 타겟에 대해 0.75A/㎠의 최대 전류 밀도를 얻음.
컨택트층(S1)과 중간층(S2)에서의 층 성장 속도는 약 2,300nm/h로 거의 동일했다. 최상층(S3)의 층 성장 속도는 약 170nm/h에 달했다.
중간층(S2)에서의 EDX 측정에 의해 5 at% 미만의 V 함량이 측정되었는데, 이것은 다른 경우에 원소 Al, Ti 및 N을 포함한다. Zr은 타겟에서 농도가 낮기 때문에 검출하기가 매우 어려운 것으로 생각될 수 있다. 마그네트론 방전 소스(Q2)에 의해 도입된 이러한 적은 양의 원소는, 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)과 마그네트론 방전 소스(Q2)의 HIPIMS 마그네트론 사이의 층 성장 속도의 비가 약 1:14인 결과이다. 또한, 중간층(S2)에서의 스퍼터링 속도가 최상층(S3)에서보다 낮은 것으로 판명될 수도 있다.
본 발명에 따라 제조된 층 시스템(S)의 REM 브레이크(break) 구조는 컨택트층(S1)이 컬럼 형태로 성장한다는 것을 나타낸다. 인접한 중간층(S2)은 거의 동일한 컬럼형 구조를 가진다. HIPIMS에 의해 증착된 최상층(S3)도 매우 조밀하고 미세한 컬럼형 구조를 가진다. 따라서, 컬럼형 성장은 층 시스템(S)의 모든 층(S1, S2, S3)에 유지된다.
실제로 중요한 또 다른 부류의 층 시스템은 SiBNC 타입의 고도로 내산화성(oxidation resistant)인 층으로 표시된다. 이러한 층은 비정질(amorphous) 방식으로 성장되고, 산화 방지용 최상층으로 이용된다. 또한, Si 및 B와 같은 합금 원소를 AlTiN 베이스층에 도입하면 산화에 대한 내성이 증가되는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유에서, 여기서 층 시퀀스(S1, S2, S3)의 공정도 선택되었다. 타겟과 함께 단극 모드(unipolar mode)를 이용하여 본 발명에 따라 그러한 층을 제조하는 방법을 이하에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
캐소드 진공 아크 증발 소스(Q2)를 서로 중첩되어 활성인 3개의 증발기를 가진 2개의 플랜지에 각각 다음과 같은 타겟과 맞추어 끼웠다: 55 at% Al 및 45 at% Ti.
마그네트론 방전 소스(Q2)(HIPIMS)는 세라믹 성분과, 다음과 같은 조성을 가지는 결합부(binding portion)의 혼합물을 구비했다: 66 at% Si, 20 at% B 및 14 at% C.
시편은 코팅시 2중 회전으로 상기 소스들 이전에 위치시켰다.
이와 관련하여, 시편의 코팅은 본 발명에 따라 다음과 같이 수행되었다:
1. 복사 히터에 의해 기판을 약 500℃로 가열함.
2. AEGD 공정에서 기판에 200V 바이어스 전압을 인가하여 Ar 이온으로 기판을 이온 세정함.
3. 예를 들면, 150A, 5Pa의 반응성 가스 질소(1000sccm), 50V의 조건으로 캐소드 진공 아크 증발을 이용하여 2㎛ 이하의 층 두께로 제1 층을 증착시킴.
4. 850sccm N2, 75sccm Ar의 일정한 압력으로, 가스 혼합물에 Ar을 첨가함.
5. 셔터 후방에서 SiBC 타겟을 점화시킴. 펄스 파라미터: 펄스 길이 50㎲ 온, 펄스 브레이크 950㎲ 오프, 파워는 1kW에서 2.5kW로 상승됨. 타겟에 얻어지는 전류 밀도는 약 0.2A/㎠에 달했다.
6. 나노층 복합층을 4㎛의 두께로 증착시킴.
7. 캐소드 진공 아크 증발의 전원을 차단하고, 0.8Pa의 압력, 100sccm Ar, 100sccm N2, 50V의 바이어스 전압 및 5kW의 파워에서 펄스 길이 100㎲ 온, 펄스 브레이크 900㎲ 오프의 펄스 파라미터, 얻어지는 최대 전류 밀도 0.4A/㎠에서 타겟 상에 SiBNC 층을 4.3nm의 층 두께로 증착시킴. 컨택트층(S1)과 중간층(S2)에서의 층 성장 속도는 4,400nm/h로 거의 동일했다. 최상층(S3)의 층 성장 속도는 약 300nm/h였다.
중간층(S2)에서의 EDX 측정에 의해 2 at% 미만의 Si 함량이 측정되었는데, 이것은 다른 경우에 원소 Al, Ti 및 N을 포함한다. B와 C도, 가령 1 at% 미만의 소량이더라도 적합한 측정 방법을 이용하여 검출될 수 있는 것으로 추정된다. 마그네트론 방전 소스(Q2)에 의해 도입되는 원소의 이러한 낮은 함량은, 진공 아크 증발 소스(Q1)의 캐소드 진공 아크 증발과 HIPIMS 마그네트론의 마그네트론 방전 소스(Q2) 사이의 층 성장 속도의 비가 약 1:15인 결과이다. 또한, 중간층(S2)을 증착시키는 상에서의 스퍼터링 속도는 추가로 최상층(S3)을 증착시키는 상에서의 스퍼터링 속도보다 낮게 나타날 수 있다.
층의 브레이크에 대한 REM 이미지는 다음 세 영역을 명확히 나타낸다:
1. CVAE에 의해 제조된 컬럼형 컨택트층(S1).
2. CVAE/HIPIMS에 의해 제조된 혼성층의 형태로 된 중간층(S2). 미세-그레인(fine-grain) 성장이 개시되고, 이 영역은 극도의 나노층 특성도 가질 것으로 생각되지만, 상기 검사에서 이용할 수 없었던 초고해상도 검사 HRTEM을 이용해서만 검출될 수 있을 것이다.
3. HIPIMS에 의해 증착된 비정질 최상층.
이 시점에서, 컨택트층(S1)의 컬럼형 성장으로부터 미세-그레인 중간층(S2)으로의 전환은 진공 아크 증발 소스(Q1)와 마그네트론 방전 소스(Q2)의 혼성 작업에 의해 이루어지는 것을 알아야 한다. 이와 관련하여, Si, B, C와 같은 원소들의 통합은 AlTiN 층에서의 그레인 정제를 가져온다. 그러나, SiBNC 베이스 상의 최상층(S3)은 비정질 구조로 성장하는 경향이 있다.
중간층(S2)의 층 엘리먼트 조성은, 일정한 물질인 증발 물질(M1)과 방전 물질(M2), 및 일정한 바이어스 전압과, 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)과 마그네트론 방전 소스(Q2)의 플랜지에 체결되는 여러 가지 물질 소스의 층형성 입자의 유량비에 의한 일정한 다른 공정 파라미터에 따라 변동될 수 있다. 이것은 CVAE의 증발기 전류, HIPIMS 타겟에서의 파워 또는 단순히 평면에 있는 여러 가지 활성 소스들의 수일 수도 있다.
마그네트론 방전 소스(Q2)가 매우 높은 파워에서 가동되고, 및/또는 복수 개의 그것이 하나의 평면에 설치되는 경우에, 이들 소스에 의해 생성되는 층 엘리먼트가 지배적일 수 있다.
또한, 나노층 시스템에 의해 개별적 층 두께를 변동시킬 수도 있는데, 이것은 챔버 내 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)와 마그네트론 방전 소스(Q2)의 배열에 의해 영향을 받을 수 있다. 자연히, 복수 개의 물질(M1, M2)은 그에 따라 더 복잡한 층을 생성하기 위한 상이한 소스 상에 사용될 수 있다.
또한, 적어도 타입(Q1 타입의 소스와 Q2 타입의 소스를 적시에 교대로 가동하는 것은 물질(M1, M2)의 전체 층 내에 통합 부분(integral portion)을 맞추는 방법이다.
각각의 상이한 물질을 사용한 복수의 소스(Q1, Q2)가 존재할 때, 소스(Q1, Q2)를 가동하는 시간 시퀀스(time sequence)도 일어날 수 있다.
이와 관련하여, 시험적 실행시 상이한 접근법이 유리한 것으로 입증되었다. 그러한 접근법을 이하에 간략히 설명하기로 한다. 전술한 도 1b는 소스를 구비한 4개의 플랜지, 2개의 각각의 캐소드 진공 증발 소스(Q1)와 2개의 마그네트론 방전 소스(Q2)를 가진 공정 챔버(2)를 나타내고; 상호간의 코팅을 피하기 위해, 상기 소스(Q1, Q2)의 위치는 셔터(SC11, SC12, SC21, SC22)에 의해 마스킹(masking)될 수 있다.
컨택트층(S1) 제조에 대한 제1 방법예에 있어서, 셔터(SC11, SC12)는 하나 이상의 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)(CVAE)의 전방에 개방되어 있다. 마그네트론 방전 소스(Q2)의 전방에 있는 셔터(SC21, SC22)는 이 소스의 코팅을 피하도록 닫혀있다. 중간층(s2)을 증착시키는 단계에 있어서, 마그네트론 방전 소스(Q2)(HIPIMS)의 전방에 있는 셔터(SC21, SC22)도 개방되어 있다. 최상층(S3)을 증착시키는 단계에 있어서, 셔터(SC11, SC12)는 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1) 전방에서는 닫혀있고, 마그네트론 방전 소스(Q2)의 전방에서는 개방되어 있다.
도 1c에 따른 제2 방법예에 있어서, 셔터가 전혀 없는 구성, 즉 화살표 PS에 따라 컨택트층(S1)을 증착시키는 단계에서, 마그네트론 방전 소스(Q2)가 활성이 아닐 때, 마그네트론 방전 소스(Q2)가 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)에 의해 약 10nm 내지 약 100nm 두께의 컨택트층(S1)의 층 물질(M1)로 코팅되는 구성을 나타낸다. 이것은, 예를 들면, 구현예 1과 2의 상부에 수록된 AlTiN 층 시스템에 적용된다. 마그네트론 방전 소스(Q2)에 적용되는 이 층은 마그네트론 방전 소스(Q2)(HIPIMS)의 시작점에서 먼저 제거됨으로써, 상기 층들(S1, S2) 사이의 2개의 상이한 코팅 소스의 병행 작업으로 인해 층 성질(예; 구조)의 이상적 구배(gradient)가 이루어진다. 상기 층(S2)의 증착이 생략되면, S1과 S3 사이에 이상적 전환이 이루어진다.
도 1d에 따른 제3 방법예에 있어서, 컨택트층(S1)이 증착될 때 마그네트론 방전 소스(S2)의 전방에 의도적으로 개방된 셔터(SC21, SC22)를 구비한 구성이 도시되어 있다. 셔터(SC21, SC22)의 형상과, 컨택트층(S1)의 층 증착시 셔터 개구부의 길이가, 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)에 의해 제조되는 층 물질의 증착 두께를 결정하고; 따라서, 층 성질(예; 구조)의 구배는 상이한 코팅 공정과 코팅 엘리먼트의 병행 작업으로 인해 맞추어질 수 있다. 이것은, 예를 들면, 전술한 구현예 1과 2에서 저부에 제시된 AlTiN 층 시스템의 경우이다. 상기 층(S2)의 증착이 생략되면, S1과 S3 사이에 이상적 전환이 이루어진다.
컨택트층(S1)은, 복수 개의 플랜지, 예컨대 2개의 플랜지가 챔버에 위치하는 경우에 자연히 하나의 층 물질에 국한되지 않는다. AlTi 캐소드는 예를 들면 하나의 플랜지 상에 설치될 수 있고, TiSi 캐소드는 다른 하나의 플랜지 상에 설치될 수 있다. 그러면, 대응하는 다층 또는 나노층 층 시스템이 증착될 수 있다. 중간층(S2)에 대해서도 동일하게 적용된다.
특수한 경우에, 층 시퀀스(S2/S3)가 생성되도록 층(S1)의 생략에 의해 하이브리드 방법이 즉시 시작될 수 있다. 이어서, 층들은 다중 형태로 서로 적층될 수 있다.
HIPIMS 스퍼터링 소스용으로 바람직한 마그네트론 구성은 이미 언급한 바와 같이, 불균형 마그네트론(UBM 자기장)이다. 그러나, 이것은 반드시 사용되어야 하는 것은 아니고; 자연스럽게 균형 마그네트론(BM 자기장)이 사용될 수도 있다. 또한, 2개의 마주보고 배치된 마그네트론의 2극성 작업의 경우에는 폐쇄-필드 구성이 특별히 기재되었다. 그러나, 폐쇄-필드 모드로 가동되지 않는 구성도 제한없이 사용될 수 있다.
HIPIMS 마그네트론의 중간층(S2)과 최상층(S3)을 증착시키는 단계에서 추가적 특수한 작업 모드는, 마그네트론과 동일한 펄스의 동시 출발, 마그네트론에 대해 상이한 펄스의 동시 출발, 또는 동일하거나 상이한 펄스의 시간-변위 출발(time-displaced starting)이다.
모든 통상적 공정은, 대체로 일정한 값을 가진 DC, 저전류 값과 고전류 값 사이의 펄스형 DC, 고전류 펄싱과 같은, 소스(Q1)에 의한 CVAE의 가동 모드에 적합하다.
이와 관련하여, 마그네트론의 HIPIMS 가동은 본 명세서의 체계 내에서, 상이한 가동 모드가 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 타겟에서의 방전은 플라즈마 방전(예컨대, 방전을 위한 타겟에서의 양 전압)을 제어하거나, 또는 고전류 펄싱 이전에 예비-이온화를 맞추기 위해 펄스 브레이크에서 가동될 수 있다. 추가적 방전도, 예를 들면, 타겟 오염을 최소화하기 위해, 작은 방전 파워로 펄스 브레이크에서 스퍼터링용으로 이용될 수 있다. 이러한 추가적 스퍼터링은 DC 방전, NF, MF 및 RF에 의한 것일 수 있고; 이와 관련하여, 실제 고전류 펄싱을 이용한 MF의 수퍼임포지션(superimposition)의 가동 모드가 바람직하게 사용된다.
소스(Q1, Q2)의 구성 형태는 미립자화될 원형, 원통형 또는 사각형 표면(타겟, 캐소드)을 활용할 수 있도록 상이하게 선택될 수 있고; 이와 관련하여 또 다른 형상을 생각할 수 있다. 원통형 타겟이 사용될 경우, 이상적 타겟 활용을 보장하도록 회전 형태로 가동될 수도 있다.
CVAE의 소스(Q1)와 HIPIMS 방전용 소스(Q2)의 배열 및 수는, 본 발명에 따른 목표가 실현될 수 있는 정도로 원하는 바와 같이 선택될 수 있다. 상기 소스들은 예를 들면 서로 마주보아야 하는 것은 아니고, 서로간에 임의의 원하는 각도를 가질 수 있다.
이와 관련하여, 필터 처리된 아크 소스도 소스(Q1)로서 사용될 수 있다. 또한 필터와 함께 HIPIMS 방전의 소스(Q2)를 제공하는 것도 기술적으로 실현될 수 있다.
경질 탄소층은, 예를 들면, 먼저 CVAE의 Q1을 사용하여 Cr/CrN 층(S1)이 증착되므로 재조될 수 있다. 여기에 이어서, 흑연 타겟에 의한 Cr 및 Q2를 이용한 Q1의 오퍼레이션으로서 S2가 뒤따른다. 가동 모드도 단속 시간(time interruption)을 가질 수 있다. CrxCy 부분을 가진 S2가 생성된다. 이어서, C 타입의 경질 탄소층이 소스(Q2)에 의해 그 표면 상에 증착된다. 이 단계가 수행되는 동안, PA-CVD 공정과의 조합을 생각할 수도 있는데, 이것은 C:H 층이 생성되도록 탄화수소 함유 가스를 통해 층 부분을 전달한다.
본 발명에 따른 기판을 사용함으로써, 이와 관련하여 컨택트층은 바람직하게는 0∼50,000nm의 두께를 가지고, 중간층(S2)은 바람직하게는 50nm∼10,000nm의 두께를 가지며, 최상층(S3)은 바람직하게는 10nm∼10,000nm의 두께를 가진다.

Claims (15)

  1. 경질(hard) 물질층으로부터 형성된 층 시스템(S)을 기판(1) 상에 증착시키는 코팅 방법으로서,
    증발 물질(M1)을 구비한 캐소드 아크 증발 소스(Q1)와, 방전(discharge) 물질(M2)을 구비한 마그네트론 방전 소스(Q2)를 가진 배기가능한(evacuable) 공정 챔버(2)를 제공하는 단계로서, 상기 마그네트론 방전 소스는 HIPIMS 모드로 작동될 수 있는, 단계; 및
    캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)에 의해서만 캐소드 진공 아크 증발 공정에서 상기 기판(1)의 표면 상에 증발 물질(M1)을 포함하는 하나 이상의 컨택트층(S1)을 증착시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 컨택트층(S1)의 증착 후, 상기 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)와 상기 마그네트론 방전 소스(Q2)의 병행 작업(parallel operation)에 의해, 상기 증발 물질(M1)과 상기 방전 물질(M2)을 포함하는, 나노구조로 된 혼합층의 형태로, 특히 하이브리드 상(hybrid phase) 중의 나노층 중간층의 형태로, 또는 나노복합층(nanocomposite layer)으로서, 하나 이상의 중간층(S2)이 증착되는데, 상기 마그네트론 방전 소스(Q2)는 HIPIMS 모드로 가동되고;
    상기 마그네트론 방전 소스(Q2)가 HIPIMS 모드로 가동되는 상태에서, 후속적으로 상기 마그네트론 방전 소스(S2)에 의해서만 상기 물질(M2)을 포함하는 하나 이상의 최상층(S3)이 증착되는 것을 특징으로 하는,
    코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐소드 진공 아크 증발 방법에 의한 반응성 증착에 있어서, 상기 컨택트층(S1)은 질화물 컨택트층(S1)으로서 형성되고, 및/또는 상기 중간층(S2)은 질화물 중간층(S2)으로서 형성되는, 코팅 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 캐소드 진공 아크 증발 방법에 의한 반응성 증착에 있어서, 상기 컨택트층(S1)은 탄화물 컨택트층(S1)으로서 형성되고, 및/또는 상기 중간층(S2)은 탄화물 중간층(S2)으로서 형성되는, 코팅 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드 진공 아크 증발 방법에 의한 반응성 증착에 있어서, 상기 컨택트층(S1)은 붕소화물 컨택트층(S1)으로서 형성되고, 및/또는 상기 중간층(S2)은 붕소화물 중간층(S2)으로서 형성되는, 코팅 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드 진공 아크 증발 방법에 의한 반응성 증착에 있어서, 상기 컨택트층(S1)은 산화물 컨택트층(S1)으로서 형성되고, 및/또는 상기 중간층(S2)은 산화물 중간층(S2)으로서 형성되는, 코팅 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드 진공 아크 증발 방법에 의한 반응성 증착에 있어서, 상기 컨택트층(S1) 및/또는 상기 중간층(S2)은 Ti 베이스층, Zr 베이스층, WC 베이스층으로서, 또는 AlTi 베이스층, Cr 베이스층, TiSi 베이스층, 또는 AlCr 베이스층으로서 형성되는, 코팅 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론 방전 소스(Q2)에 의한 코팅 상에, 상기 중간층(S2) 및/또는 상기 최상층(S3)은 VMe 질화물 층으로서 형성되고, 여기서 Me는 금속인, 코팅 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론 방전 소스(Q2)에 의한 코팅 상에, 상기 중간층(S2) 및/또는 상기 최상층(S3)은 VZrN 스퍼터링에 의한 VZrN 층으로서 형성되고, 상기 중간층(S2) 및/또는 상기 최상층(S3)에 있어서, VZr은 특히 V=98.5 at% 및 Zr=1.5 at%의 조성으로 형성되는, 코팅 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론 방전 소스(Q2)에 의한 코팅 상에, 상기 중간층(S2) 및/또는 상기 최상층(S3)은 MeSiBNCO 층으로서 형성되고, 여기서 Me는 금속인, 코팅 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론 방전 소스(Q2)에 의한 코팅 상에, 상기 중간층(S2) 및/또는 상기 최상층(S3)은 SiBNC 스퍼터링에 의한 SiBNC 층으로서 형성되고, 상기 중간층(S2) 및/또는 상기 최상층(S3)에 있어서, SiBC는 특히 Si=66 at%, B=20 at% 및 C=14 at%의 조성으로 형성되는, 코팅 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)와 상기 마그네트론 방전 소스(Q2)의 병행 작업에 있어서, 코팅 압력은 0.5Pa 내지 20Pa, 바람직하게는 1Pa 내지 10Pa 범위로 선택되는, 코팅 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론 방전 소스(Q2)는 특히 상기 중간층(S2) 및/또는 상기 최상층(S3)을 증착시키기 위해, 펄스 피크가 0.1A/㎠ 이상, 바람직하게는 0.3A/㎠ 이상의 전류 밀도에 도달하도록, 상기 HIPIMS 모드의 스퍼터링에 맞추어지는, 코팅 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론 방전 소스(Q2)는 특히 상기 중간층(S2) 및/또는 상기 최상층(S3)을 증착시키기 위해, 10㎲ 내지 5,000㎲의 펄스 길이와 100㎲ 내지 10,000㎲의 펄스 브레이크(break)에 도달하고, 특히 펄스 길이:펄스 브레이크의 비가 1:3 내지 1:20의 범위가 되도록, 상기 HIPIMS 모드의 스퍼터링에 맞추어지는, 코팅 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론 방전 소스(Q2)가 증발 물질(M1)과 함께 상기 캐소드 진공 아크 증발 소스(Q1)에 의해 코팅되는, 코팅 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따라 형성된 층 시스템(S)을 가진 기판으로서,
    상기 컨택트층(S1)이 바람직하게는 0∼50,000nm의 두께를 가지고, 상기 중간층이 바람직하게는 50nm∼10,000nm의 두께를 가지며, 상기 최상층이 바람직하게는 10nm∼10,000nm의 두께를 가지는,
    기판.
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