KR20140143352A - 여과된 음극 아크 증착 장치 및 방법 - Google Patents

여과된 음극 아크 증착 장치 및 방법 Download PDF

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모즈미르 질렉 센.
모즈미르 질렉 준.
올리비에르 코데트
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플라티트 에이.에스.
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Abstract

본 발명은 기판 상의 코팅의 적용을 위한 음극 아크 소스를 포함하는 증기 증착 장치에 관한 것이다. 음극 아크 소스는 자기장을 발생시키기 위한 초점 자기 소스를 포함하고, 아크 음극은 물질과 양극을 형성하는 필름을 포함한다. 초점 자기 소스는 아크 음극과 기판 사이에 위치된다. 음극 기화 표면 상에 발생된 아크 스폿은 자기장 선이 음극 표면에 대해 수직인 위치에 자기장 선에 의해 유지된다.

Description

여과된 음극 아크 증착 장치 및 방법{FILTERED CATHODIC ARC DEPOSITION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 효율적인 이온 전송 및 매크로입자 여과가 요구되는 여과된 음극 아크 증착 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 음극 아크 증착 방법 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 기화된 물질의 응축에 의해 기판의 표면에 코팅하는 응용분야를 위해 전기적으로 도전되는 물질의 플라즈마를 발생시키는 음극 아크 증착 방법 및 장치에 관한 것이다. 이온 증기로부터 소스 물질 매크로입자를 분리하기 위한 수단을 포함하는 이러한 장치는 절삭 공구 상에 고품질의 내마모 코팅을 형성하고, 공구와 기계적 부품 및 그와 유사한 것을 형성하도록 사용될 수 있다.
음극 아크 증착은 증기 챔버에서 아크 방전에 의해 증발원(음극)으로부터 물질을 형성하는 필름의 증기 방출을 발생시키는 단계, 및 네거티브 바이어스 전압의 인가 하에 기판 상에 증기를 증착시키는 단계를 원칙적으로 포함한다. 아크 방전이 초점화되는 하나 이상의 아크 스폿이 아크 방전 회로에서 음극인, 증발원의 표면 상에 형성된다. 일반적인 아크 전류는 15 내지 50 볼트 사이의 전압을 갖는, 50 내지 500 암페어 사이의 범위에 있다. 아크 플라즈마 방전은 아크에 의해 타겟 물질의 기화 및 이온화에 의해 생성된 플라즈마를 통해 음극와 양극 사이에 전류를 도전시킨다. 타겟은 적어도 0.01 파스칼의 일반적인 배경 압력으로 진공화되는 진공 챔버에서 저전압 아크 플라즈마 방전에 의해 기화된다. 음극(네거티브 전극)은 공정 동안 적어도 부분적으로 소비되는 전기적으로 절연된 소스 구조이다. 음극의 소비할 수 있는 부분은 "타켓"으로 불리고 음극 바디로 불리는 냉각되고, 소비할 수 없는 부재에 클램프된 교체가능한 부재로서 제조된다. 양극(포지티브 전극)은 진공 챔버 내에 전기적으로 절연된 구조일 수 있거나 진공 챔버 그 자체일 수 있고, 그리고 공정 동안 소비되지 않는다.
아크 스폿으로부터, 이온, 중성 원자, 소스 물질의 매크로입자, 및 전자가 아크 스폿에서의 고온으로 인해 빔으로 방출된다. 이들 이온화된 입자는 음극 타켓 표면에 바람직하게 수직으로 방출된다. 방출된 전자와 함께 플라즈마를 형성하는, 소스 물질의 이온은 필름 증착에서 주된 주요 종류이다. 음극 아크 증착의 하나의 특성화된 특징은 입사 기화된 이온의 에너지가 탁월한 경도와 내마모성을 갖는 고밀도 필름을 생성하기에 충분할 만큼 높다는 것이다. 덱커의 US 제5,799,549호에 따른 탄소 기화의 경우에, 이 발명은 면도날의 매우 얇은 절삭날에 높은 종횡비의 매우 단단하고 경성인 코팅을 형성하기에 특히 유용하다. 그에 더해서, 그 기술의 신속한 필름 형성 및 높은 생산성은 산업적 응용성을 갖는다.
아크 스폿에서 타겟 물질 기화의 원치않는 부작용은 아크 스폿에서 증기의 팽창으로 인한 반력에 의해 타겟으로부터 배출된, 용융 타겟 물질의 작은 물방울의 발생이다. 종종 매크로입자로 불리는, 이들 작은 물방울은 일반적으로 직경에서 서브 미크론부터 수십 미크론까지의 범위에 있다. 작은 물방울은 코팅될 기판 상에 도달할 때 종종 코팅에 개재되는 그러한 속도에서 음극 표면으로부터 밖으로 이동한다. 따라서, 음극 아크 코팅은 종종 기판 표면에 부착되는 매크로입자로 오염되거나, 또는 일단 부착되지만 제거되기 때문에 그곳에 구멍을 남긴다. 부착 매크로입자는 코팅된 공작물 및 접촉 상대 사이의 마찰 계수를 증가시킨다. 결과적으로, 소프트 매크로입자는 구멍을 남기고 이들은 부식이 시작되거나 또는 균열이 전파되는 기점을 나타낸다.
따라서, 매크로입자의 증착을 방지하거나 감소시키는 한편 기판 표면 상에 균일하고, 점착성의 탄소 또는 금속 화합물 코팅을 형성하기 위한 산업적 방법 및 장치에 대한 현저하고 지속적인 요구가 있다.
코팅에 통합된 매크로입자의 수를 감소시키기 위한 다양한 전략이 전개되어왔다. 일반적으로 두 개의 다른 전략이 있다: 아크를 제어하고 가속화하도록 전자기장의 일부 형태를 사용하고, 따라서 매크로입자 발생을 감소시키는 장치의 제 1 카테고리, 및 기판에 이온화된 부분을 보내지만, 용융된 작은 물방울을 차단하도록 음극 소스와 기판 사이에 여과 장치를 사용하는 제 2 카테고리. 종래방식으로 플라즈마 유동을 향하거나 편향하는 전자기장을 사용하는 여과 장치가 구조화될 수 있다.
매크로입자가 중성이기 때문에, 그들은 전자기장에 의해 영향받지 않는다. 그것은 여과 방법이 기판을 음극 타겟 표면의 가시선을 벗어나도록 위치시킴으로써 효율적으로 동작하는 이유이고, 그래서 매크로입자는 기판 상에 직접적으로 도달하지 않지만 반면에 아크 스폿 가속 방법은 일반적으로 더 단순하지만 매크로입자 존재를 완벽하게 제거하지 않는다. 제 2 카테고리에 따른 여과 장치는 음극 챔버와 코팅 챔버 사이에 플라즈마 각이진 여과 덕트를 제공할 수 있고, 기판 홀더는 플라즈마 소스의 광학축선을 벗어나 설치된다. 따라서, 장치 주위의 초점 및 편향 전자기장은 플라즈마 유동이 기판을 향하게 하는 한편, 전자기장에 의해 영향받지 않는 매크로입자는 음극로부터 직선으로 이동하기를 계속한다. 그러나, 덕트내의 배플에서 떨어진 매크로입자의 튀어오름은 기판에 도달하도록 필터를 통해 그들 중 일부 부분을 전달하는 결과를 초래할 수 있다. 챔버 내의 매크로입자 방어벽으로도 불리는 배플은 앤더스의 US 제2009/0065350호 A1에서 언급된 바와 같은 아크 소스 및 필터 영역으로부터 방사하는 중성자 입자를 물리적으로 차단한다.
제 1 카테고리의 아크 스폿 가속 방법은 여과 방법보다 일반적으로 더 단순하지만, 매크로입자 발생을 완벽하게 제거하지 않는다. 여과 방법은 일반적으로 더 효과적일 수 있는 반면에, 그들은 추가적인 복잡성을 장치에 부가하고 그것의 수율을 현저히 감소시킨다. 방출된 입자의 충전된 이온화된 부분을 전달하고 중성자 입자를 차단하도록 음극 소스와 기판 사이에 일부 종류의 여과 장치를 사용함으로써 기판 상에 코팅으로 통합되는 매크로입자의 수를 감소시키려는 노력의 일예가 아래에 도시된다.
또 다른 실시예는 "여과된 음극 아크 증착 방법 및 장치(Filtered Cathodic Arc Deposition Method And Apparatus)"에 대한 고록호브스키(Gorokhovsky)에 의한 US 제5,435,900호 및 US 제2004/103845호 A1에 설명되고 도시된다. 이러한 기계적 여과 메커니즘은 기판을 향해 플라즈마 소스의 광학 축선을 벗어난 플라즈마 유동의 경로를 변경하고, 일반적으로 음극의 광학 축선을 따라 배치된 배플에서 매크로입자를 포획함으로써 매크로입자를 잡는다. 그러나 타겟 물질로부터 기판 홀더까지 향하는 어떠한 직접적인 가시선도 없다. 이러한 이유로, 장치는 플라즈마 소스의 광학 축선을 벗어난 코팅 챔버에 장착된 편향 자기 시스템, 플라즈마 소스 및 기판 홀더에 의해 둘러싸인 플라즈마 덕트를 통합하고, 플라즈마 소스 및 기판 홀더는 초점 전자석에 의해 둘러싸인다. 그러나 타겟 물질과 기판 홀더 사이의 거리는 지나치게 커서 충전된 입자의 상당 부분이 기판에 도달할 것임을 보장하지 못한다. 본 발명의 장치에서, 이 거리는 이러한 문제를 극복하고 시스템 수율을 개선하도록 최소화된다. 또한 본 장치는 위에 언급된 특허에서 제안된 바와 같이 고정된 평평한 음극의 사용과는 반대로 외부 실린더 재킷 상의 소비가능한 회전식 아크 음극의 사용을 도입한다.
WO 제2010/134 892호 A1에서 회전가능한 음극을 갖는 여과된 음극 아크 증착 장치가 개시되지만, 외부 실린더 재킷 상에 소비가능한 회전식 아크 음극을 사용하는 대신에, 실린더의 베이스 상에 소비된 아크 음극이 사용된다.
덕트를 통해 솔레노이드 자기장을 생성하도록 전자기 코일을 갖고, 덕트의 일단부에서 원형 아크 증발 음극 및 다른 단부에서 기판을 갖는 90도 벤드를 포함하는 원통형 플라즈마 덕트의 사용. 선행기술의 여과된 음극 아크 장치는 원형이고 평평하거나 원통형인 음극 및 필터 결합구조에 기반하고, 낮은 전송 때문에 일반적으로 응용분야가 제한된다. 연신된, 원통형 음극의 예가 핀크하소브(Pinkhasov)의 US 특허 제4,609,564호 및 제4,859,489호; 베르가손(Vergason)의 US 제5,037,522호; 및 웰티(Welty)의 US 제5,279,898호에 포함되고, 그들 모두는 실린더 또는 봉의 형태로 연신된 음극의 사용을 설명하고, 음극의 길이를 따라 이동에 힘을 가하도록 아크 전류의 자가 자기장을 이용한다. 웰티는 매크로입자 발생이 아크 이동을 가속하고 제어하도록 추가적인 축선 자기장 구성요소의 적용에 의해 감소될 수 있다는 것을 교시한다. 이것은 아크 종방향 이동을 제어하도록 타겟 주위로 둘레를 따라 자기장을 생성하는 타겟 물질을 통해 전류를 전달하고, 추가적인 파워 서플라이에 음극의 단부 모두를 연결하는 것에 의해 구현된다. 본 발명의 이점은 음극이 아크 케이블을 갖는 헤드에만 연결된다는 것이다. 그에 더해서, 아크 스폿 센서는 아크 스폿의 위치를 효율적으로 검출하고 음극 회전은 최적 위치에 아크 스폿을 유지하는 것을 돕는다.
타마가키(Tamagaki)의 US 제5,127,030호 및 트레글리오의 US 제5,317,235호는 어떠한 벤드도 갖지 않는 직선 원통형 여과 덕트, 덕트의 일 단부에 위치된 원형 음극, 덕트를 통해 솔레노이드 자기장을 발생시키고 부분적으로 음극로부터 기판으로 직접적인 가시선 증착을 차단하는 전자기 코일을 설명한다. 음극에 의해 방출된 플라즈마는 시스템 광학축선에서 전자기장에 의해 초점화된다. 아크를 안정화하기 위한 아크 한정 링(양극으로 불림)은 타겟 주위에 위치된다. 자기장을 초래하는 코일은 중심에서 타겟 표면에 수직이고, 기판을 향해 충전된 입자를 가져오도록 자기선을 압축한다. 아크 스폿은 높은 속도에서 둥글고 평평한 타겟 상에서(대개 여과 모드에서 외부 영역에) 연소한다. 중성자 매크로입자는 전자기장에 의해 편향되지 않고 코일 덕트에 의해 차단된다. 대면적에 대한 코팅이 요구될 때, 기판은 자기장을 따라 퍼지는 플라즈마 흐름을 사용하도록 코일로부터 상당히 떨어져 배열된다. 그러나 이것은 장치 성장률을 크게 감소시키고 그것의 사용을 제한한다. 핵심은 양극 위치다. 양극이 타겟 물질을 둘러싸는 앞서의 두 개의 참조와는 달리, 양극은 본 발명 케이스에서 자기장의 소스와 기판 사이에 위치된다.
샌더스(Sanders)의 US 제5,292,944호 및 사스룸(Sathrum)의 WO 제03/087425호 A1은 아치형 필드 결합구조에서 작동하는 원통형으로 대칭형 아크 소스를 도입한다. 방출된 이온은 방사상으로 표면을 떠나고 전자기장에 의해 반사된다. 제 1 참조에서, 방출된 입자는 이하에 설명된 직선 덕트만큼 필터 효율성에 대해 선호되지 않는 제 2 참조에서 90°그리고 심지어 180°에 의해 탄도를 편향해야만 한다.
선행기술의 참조 중 어느 것도 음극 표면 상의 아크의 이동을 제어하도록 내부 자기장에 더해서 대개 외부 자기장을 사용하고 원통형 형상의 기화가능한 표면을 갖는 회전식 아크 음극을 개시하지 않고, 매크로입자를 위한 충전된 입자 및 배플을 위한 추출기로서 사용된 진공 챔버로 외부 자기장 소스를 갖는 여과 덕트도 아니다. 양극 위치는 그것이 자기장 소스와 기판 사이에 위치되기 때문에 이러한 소스의 출력에서 중요한 역할을 한다.
여과된 음극 아크 소스는 기화와 스퍼터링과 같은 비 아크 기반 증착 방법과는 달리, 소스로부터 방출된 음극 물질의 증기 유동이 완전히 이온화되는 이점을 가진다. 원통형 음극로부터의 완전히 이온화된 증기 유동은 코팅 또는 이온 주입을 위해 기판에 도달하는 입자의 에너지는 물론 타겟 이용에 대한 더 큰 제어를 허용할 수 있고, 시스템에서 반응성 기체, 또는 직접적으로 기판으로 화합물을 형성하는데 있어서 증기의 반응성을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 높은 처리량을 갖는 여과된 음극 아크의 잇점(완전히 이온화된 증기 유동, 분산된 매크로입자의 제거) 및 원통형 회전 아크 음극의 잇점(선형 이동 및 아크 스폿 위치 검출을 사용하여 기판 상의 균일한 타겟 증발 및 균일한 증착)을 구현한다. 게다가 본 발명은 레귤러 원통형 회전 아크 음극(LARC®) 기술을 업그레이드할 수 있는 컴팩트한 시스템이다. 용이한 시스템 접근성 및 유지성은 본 발명을 사용자 친화적으로 만들고, 그것은 선행기술에 의해 달성될 수 없다.
본 발명의 목적은 매크로입자 여과 모드에서 적어도 부분적으로 작동하는 밀집한 평활한 코팅을 위해 매우 이온화된 금속 증기를 생산하는, 여과된 음극 진공 아크 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 채널을 따른 전자 확산을 최소화하는 것이고, 그래서 대부분의 이온은 기판 표면에 도달하고 높은 증착률을 보장한다.
본 발명의 또 다른 목적은 비 여과된 음극 진공 아크 증착 장치에 비해서 가능한 적은 양의 구조 변경을 갖는, 여과된 음극 진공 아크 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작은 변경 내에서 여과된 또는 여과되지 않은 음극 진공 아크 증착 장치로 사용될 수 있는 유연한 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 증착에 포함된 입자의 높은 이온화 정도와 증착된 층의 낮은 거칠기를 갖는 산화 및 질화 층 PVD 증착을 가능하게 하는 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 증착에 포함된 입자의 높은 이온화 정도와 증착된 층의 낮은 거칠기를 갖는 탄소층 PVD 증착을 가능하게 하는 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 실질적으로 물질을 형성하는 필름을 포함하는 원통형 형상을 갖는 회전식 아크 음극을 사용하는, 얇은 필름 증착을 위한 여과된 음극 진공 아크 소스를 포함한다. 언급된 회전식 아크 음극은 외부 실린더 재킷 상에 소비가능하다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 목적이 초점 자기장 소스를 포함하는 여과된 음극 진공 아크 소스, 물질을 형성하는 필름을 포함하는 원통형 형상을 실질적으로 갖는 소비가능한 회전식 아크 음극 및 양극을 제공하는 것에 의해 해결되고, 초점 자기장 소스는 아크 음극와 기판 홀더 사이에 위치되고, 타겟 표면 상에 발생된 아크 스폿은 자기장 선이 타겟 표면에 대해 수직인 위치에 자기장 선에 의해 유지되고, 자기장 선은 회전식 아크 음극와 기판 홀더 사이의 공간에서 제한되며, 자기장 선이 제한되는 공간은 배플에 의해 제한된다.
그것은 자기장 선이 가능한 많이 배플에서 제한될 때 유리하다.
그것은 또한 자기장 선이 가능한 많이 초점 자기장 소스의 중심으로부터 회전식 아크 음극를 향해 거리를 증가시키는 것과 함께 분기할 때 유리하다. 자기장 선의 분기는 음극에 위치되고 초점 자기장 소스에 대해 배향되는 추가적인 자기장 소스에 의해 영향받을 수 있다.
그것은 또한 자기장이 초점 자기장 소스와 타겟 표면 사이의 배향을 변경하지 않고, 그래서 추가적인 자기장 소스가 레벨로만 에너지화될 수 있을 때 유리하고, 그것은 자기장 선을 분기시키지만, 초점 자기장 소스와 타겟 표면 사이의 배향을 변경하지 않는다.
그것은 또한 초점 자기장 소스가 연신된 전자기장 코일로 구성되고 자기장의 최고 강도의 중심 영역이 회전식 아크 음극 축선과 실질적으로 평행하는 선 상에 위치될 때 유리하다.
아크의 플라즈마 채널은 아크 스폿이 연소하는 위치(자기장 선이 타겟 표면에 수직인 타겟에 진입하는 위치)에서 시작하여, 배플의 중심(초점 자기장 소스의 중심에 위치됨)을 통해 더, 기판을 통해 더, 자기장 선을 따라 전파하고 그런 후에 플라즈마 채널이 양극의 표면에서 종료된다. 그것은 양극이 아크 스폿으로서 동일한 자기장 상에 위치될 때 유리하다. 이러한 최적 위치로부터 더 양극을 위치시킬 때, 아크 전압은 급속하게 증가한다.
위에 설명된 바와 같은 양극의 포지셔닝과 관련해서 위에 설명된 형상의 자기장은 타겟 표면 상에 연소하는 아크의 안정적인 영역은 자기장 선이 표면에 수직인 타겟에 진입하는 위치임을 보장한다. 이러한 안정적인 아크 연소의 위치는 대개 타겟 표면 상의 선이고, 그래서 음극 주위의 균일한 타겟 부식을 갖도록 외부 실린더 자켓 상에 소비가능한 실질적으로 원통형 형상을 갖는 회전식 아크 음극을 사용하는 것은 매우 유리하다. 위에 설명된 방법에 따른 알루미늄 음극 상의 안정적인 아크 연소의 위치의 실시예를 살펴본다.
자기장 선에 의해 플라즈마 채널의 위에 설명된 안내를 사용할 때, 아크는 잘 규정된 좁은 공간에서 연소하고 그러므로 초점 자기장 소스의 중심에 위치된 배플의 좁힘에 의해 매우 효과적으로 매크로입자의 여과를 보장하는 것이 가능하다.
초점 자기장 소스의 중심에서뿐만 아니라, 회전식 아크 음극과 초점 자기장 소스 사이의 전체 영역에서도 높은 자기장 강도를 갖는 것에 의해, 여과의 효율성이 현저하게 증가한다.
그것은 또한 초점 자기장 소스가 비자성 물질(코팅 챔버에 직접적으로 위치될 수 있고 그것은 또한 배플의 역할을 할 수 있다)로 구성된 수냉식 하우징에 위치된 연신된 전자기 코일에 의해 생성될 때 유리하다.
그것은 연신된 전자기 코일이 가능한 하우징의 중심에 가깝고, 그래서 자기장 선의 좁힘과 하우징의 중심에서 자기장 강도가 최대인 방식으로 위치된다면 유리하다. 초점 자기장 소스가 이 방식으로 구성될 때, 연신된 자기장 코일에 의해 발생된 자기장의 강도를 급속하게 증가시키고 그것의 크기를 감소시키는 것이 가능하다. 초점 자기장 소스 크기를 감소시키는 것에 의해, 크기에서 현저한 변경 없이 표준 코팅 디바이스에서 연신된 전자기 코일을 위치시키는 것이 가능하다.
낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 흑연)에 있어서, 아크 스폿을 자기장 선이 타겟 표면에 수직인 타겟에 진입하는 위치로부터 그 타겟을 회전시키는 것에 의해 타겟 표면에 접하는 더 높은 자기장 구성요소의 위치로 이동시키는 것이 가능하다. 이러한 방식으로 수직 방향으로 아크 스폿을 규정할 수 있게 가속화하는 것이 가능하고, 그래서 회전 속도의 변경에 의해 전체 타겟 길이를 따라 기화의 균일성을 효과적으로 제어하는 것이 가능하다.
이 시스템은 다양한 모드에서 사용될 수 있다:
-아크는 타겟의 회전에 의해, 타겟의 제 1 단부에서 아크 발생기에 의해 점화되고, 아크 스폿은 타겟의 제 2 단부로 이동하기 시작한다. 그 순간에 아크 스폿이 타겟의 제 2 단부에 도달할 때, 아크 위치 센서와 아크에 의해 평가된 그 위치는 스위치 오프된다. 이후에 아크는 다시 타겟의 제 1 단부에서 아크 발생기에 의해 재점화된다.
-아크는 타겟의 회전에 의해 타겟의 제 1 단부에서 아크 발생기에 의해 점화되고, 아크 스폿은 타겟의 제 2 단부로 이동하기 시작한다. 그 순간에 아크 스폿이 타겟의 제 2 단부에 도달할 때, 그 위치는 아크 위치 센서에 의해 평가되고 타겟 회전의 방향은 반전되며, 그래서 음극 스폿은 반대 방향으로 움직이기 시작한다. 이러한 방법을 반복하는 것에 의해, 계속적인 아크 연소를 제공하는 것이 가능하다. 그것은 또한 시작에서 그리고 회전 변경 후에 타겟의 회전 속도가 살짝 달라지고, 그래서 균일한 타겟 부식이 제공될 수 있을 때 유리하다.
-아크는 타겟의 제 1 단부에서 아크 발생기에 의해 그리고 타겟의 회전에 의해 점화되고, 아크 스폿은 타겟의 제 2 단부로 이동하기 시작한다. 그 순간에 아크 스폿이 타겟의 제 2 단부에 도달할 때, 그 위치는 아크 위치 센서에 의해 평가되고 자기장의 방향은 반전되며, 그래서 음극 스폿은 반대 방향으로 이동하기 시작한다. 초점 자기장 소스와 추가적인 자기장 소스 모두 동시에 반전되어야만 한다. 이러한 방법을 반복하는 것에 의해, 계속적인 아크 연소를 제공하는 것이 가능하다.
높은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 Ti, Al)에 있어서, 표준 타겟 회전 속도로 위에 설명된 바와 같은 타겟 회전에 의해 아크 스폿을 이동시키는 것은 가능하지 않다. 항상 기술적으로 적합하지 않은 더 높은 타겟 회전 속도를 사용하는 것이 필요하다. 이러한 경우에 다음의 방법 중 하나가 사용될 수 있다:
-더 높은 아크 전류(1000A 크기)를 사용할 때, 아크 스폿 연소 영역은 타겟 길이를 지나 확장한다. 이 경우에 아크 전류 소스의 펄스 영역에 작동하는 것이 유리하다. 펄스의 파라미터는 예를 들어: 펄스 기간 10ms, 펄스 전류 1000A(펄스의 활성 부분), 펄스 기간 100ms, 펄스 전류 50A(펄스의 수동 부분).
-추가적인 자기장 소스와 같이 타겟의 전체 길이의 부분으로만 제한되는 강자성 코어를 갖는 연신된 전자기 코일을 사용할 때, 연신된 전자기 코일에서 수직으로 자기성 코어를 이동시키는 것에 의해 아크 스폿의 수직 위치를 제어할 수 있고, 아크 스폿은 실제 자기성 코어 위치에서 연소한다.
-아크 스폿 이동에 대해 더 많은 제어를 제공하기 위해, 추가적인 양극이 제공된다. 전류의 일부분은 중심 양극으로부터 추가적인 양극으로 분기될 수 있다. 이것에 의해, 폐곡선에서 이동하도록 아크 스폿에 힘을 가할 수 있다. 또한 플라즈마 채널이 샘플 주위의 초점 자기장 소스를 통해 흐를 뿐만 아니라, 플라즈마 채널의 일부분은 또한 추가적인 양극으로 분기되기 때문에 일부 이온을 잃는다. 이러한 전류를 분기시키기 위해 요구되는 전압은 표준 양극에 대해 아크를 연소하기 위해 요구되는 전압보다 현저하게 더 높다는 것이 강조되어야 한다.
증발이 초점 자기장 소스 앞의 타겟 상의 좁은 위치로부터만 발생하기 때문에, 시스템의 수율을 증가시키는 것을 돕도록 타겟과 초점 자기장 소스 사이의 거리를 실질적으로 감소시킬 수 있다.
게다가 100% 여과가 플라즈마 채널 벤딩의 도움으로 요구된다면, 그것은 이러한 플라즈마 채널의 최소 벤딩으로 구현될 수 있다.
또 다른 이점은 자기장의 강도가 전체 플라즈마 채널을 따라 매우 높고, 그래서 실질적인 전자 및 결과적으로 이온 손실이 발생할 수 있는, 낮은 자기장 강도를 갖는 플라즈마 채널을 따른 공간이 없다는 것이다.
또 다른 이점은 잘 설계된 수냉식 하우징에서 연신된 전자기 코일이 초점 자기장 소스로서 사용된다면, 크기가 최소화될 수 있고 그러므로 이러한 매크로입자 부가물이 작은 양의 구조 변경만을 갖는 기존 비여과된 음극 진공 아크 증착 장치에 설치될 수 있다. 그런 후에 요청된 코팅 어플리케이션에 따라, 여과된 그리고 여과되지 않은 영역 모두에서 이러한 장치를 사용하는 것이 가능하다.
도 1은 실질적으로 원통형 형상을 갖는 하나의 소비가능한 회전식 아크 음극을 사용하는 본 발명의 여과된 음극 진공 아크 소스의 개략적인 도면이고, 초점 자기장 소스는 연신된 전자기 코일에 의해 구성되고, 플라즈마 채널은 측면으로 굽혀진다.
도 2는 흑연 상의 아크 스폿 트랙 방향 및 아크 위치 센서의 위치를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 3은 실질적으로 원통형 형상을 갖는 하나의 소비가능한 회전식 아크 음극을 사용하는 본 발명의 여과된 음극 진공 아크 소스의 개략적인 도면이고, 초점 자기장 소스는 연신된 전자기 코일에 의해 구성되며, 직선 플라즈마 채널은 기판 홀더로 출발된다.
도 4는 실질적으로 원통형 형상을 갖는 두 개의 소비가능한 회전식 아크 음극를 사용하는 본 발명의 듀얼 여과된 음극 진공 아크 소스의 개략적인 도면이고, 초점 자기장 소스는 연신된 전자기 코일에 의해 구성되며, 하나의 초점 자기장 소스는 음극 모두에 대해 사용된다.
도 5는 실질적으로 원통형 형상을 갖는 하나의 소비가능한 회전식 아크 음극을 사용하는 본 발명의 여과된 음극 진공 아크 소스의 개략적인 도면이고, 초점 자기장 소스는 두 개의 연신된 전자기 코일에 의해 구성되고, 플라즈마 채널은 측면으로 굽혀진다.
도 6a는 아크 스폿이 강자성 코어 없이 스위치 오프되는 추가적인 자기장 소스를 가질 때 연소하는 자기장 선 및 위치를 도시하는 개략적인 도면이다. 아크로의 전류는 실질적으로 높다.
도 6b는 아크 스폿이 강자성 코어를 갖는 스위치 온된 추가적인 자기장 소스를 가질때 연소하는 자기장 선 및 위치를 도시하는 개략적인 도면이다. 그것은 어떻게 회전식 아크 음극 내부의 강자성 코어의 수직 이동의 도움으로 아크 스폿이 연소하는 위치를 제어할 수 있는지를 도시한다.
도 6c는 아크 스폿이 덜 연신된 전자기 코일로 구성되는 초점 자기장 소스를 가질때 연소하는 자기장 선 및 위치를 도시하는 개략적인 도면이다. 그것은 어떻게 초점 자기장 소스의 수직 이동의 도움으로 아크 스폿이 연소하는 위치를 제어할 수 있는가를 도시한다.
도 7은 실질적으로 원통형 형상을 갖는 하나의 소비가능한 회전식 아크 음극을 사용하는 본 발명의 여과된 음극 진공 아크 소스의 개략적인 도면이고, 초점 자기장 소스는 전자 전류의 일부를 드레인하는 것에 의해, 아크 스폿이 연소하는 위치를 변경하는, 연신된 전자기 코일과 추가적인 양극에 의해 구성된다.
도 8은 도 6에 대한 아크 스폿이 연소하는 위치를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 9는 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질에 대한 증착 방법의 제 1 스테이지-아크 발생기에 의한 아크의 점화를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 10은 타겟의 회전에 의해 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질에 대한 증착 방법의 제 2 스테이지를 도시하는 개략적인 도면이고, 아크 스폿은 타겟의 제 2 단부로 이동하기 시작한다.
도 11은 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질에 관한 증착 방법의 제 3 스테이지를 도시하는 개략적인 도면이고-그것은 증착의 모드를 말하며, 아크는 스위치 오프되고, 이후에 아크는 타겟의 제 1 단부에서 아크 발생기에 의해 재점화된다.
도 12는 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질에 대한 증착 방법의 제 3 스테이지를 도시하는 개략적인 도면이고-그것은 증착의 모드를 말하며, 타겟의 회전은 반전되고, 그래서 음극은 반대 방향으로 이동하기 시작한다.
도 13은 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질에 대한 증착 방법의 제 3 스테이지를 도시하는 개략적인 도면이고-그것은 증착의 모드를 말하고, 자기장의 방향은 반전되고, 그래서 음극 스폿은 반대 방향으로 이동하기 시작한다.
도 14는 스위치 온되는 회전식 아크 음극 회전으로 흑연 타겟의 외부 실린더 재킷 상의 아크 스폿 트랙을 나타내는 도면이다.
도 15는 스위치 오프되는 회전식 아크 음극 회전으로 알루미늄 타겟의 외부 실린더 재킷 상의 아크 스폿 트랙을 나타내는 도면이다.
도 16a는 전체 플라즈마 채널을 따라 높은 강도의 자기장이 없는 평면 아크 음극을 갖는 여과 장비를 사용할 때 어떻게 전자가 소실되는지를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 16b는 전체 플라즈마 채널을 따라 높은 강도의 자기장이 없는 회전식 아크 음극을 갖는 여과 장비를 사용할 때 어떻게 전자가 소실되는지를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 17은 전체 플라즈마 채널을 따라 높은 강도의 자기장이 있는 회전식 아크 음극을 갖는 여과 장비를 사용할 때 어떻게 전자가 소실되지 않는지를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 1 및 도 2에서 흑연 타겟에 주로 적합한 본 발명의 기본적인 구성을 나타내는 개략적인 도면이 도시된다. 코팅될 공작물을 갖는 기판 홀더(1)는 코팅 챔버(2) 내에 위치되고, 펌핑 시스템(3)으로의 연결에 의해 진공화된다. 도어(4) 내에 위치된 여과된 음극 진공 아크 소스는 실질적으로 원통형 형상을 갖는 소비가능한 회전식 아크 음극(타겟(5)에 의해 생성됨, 추가적인 자기장 소스는 연신된 전자기 코일(6) 및 강자성 코어(7)에 의해 구성됨), 초점 자기장 소스(수냉식 배플(9) 내에 위치된 연신된 전자기 코일(8)에 의해 구성됨), 수냉식 양극(10), 아크 발생기(11), 전류 소스(12) 및 저항(14)으로 구성된다.
타겟 물질은 플라즈마 채널(14) 내에 타겟(5) 표면 상에 위치된 아크 스폿에서 기화된다. 플라즈마 채널(14) 내의 전자 유동은 배플(9)을 통해 포지티브하게 충전된 기화된 물질을 안내한다. 배플은 플라즈마 채널 내의 충전된 물질을 유지하도록 돕는 포지티브 포텐셜로의 저항(13)에 의해 충전된다. 플라즈마 채널(14)이 기판에 의해 또는 그것을 통해 통과함에 따라 포지티브하게 충전된 기화된 물질은 기판 바이어스 소스(15)에 의해 구성된 네거티브 물질에 의해 끌어당겨지고 기판 상에 코팅을 생성한다.
상기 회전식 아크 음극 회전(16)은 플라즈마 채널(14) 내의 타겟(5) 표면 상에 연소하는 아크 스폿을 자기장 선(17)이 타겟(5) 표면에 수직이 아닌 측면으로 이동시킨다. 자기장은 아크 스폿을 자기장 선(17)이 타겟(5) 표면에 수직인 위치로 뒤로 그리고 타겟(5)의 바닥으로 아크 스폿 트랙(18) 상의 타겟 길이를 따라 이동시킨다.
아크 스폿은 타겟(5)의 상부 부분에서 아크 발생기(11)에 의해 점화된다. 아크 스폿이 바닥 부분에 도달할 때, 전압은 아크 위치 센서(19) 상에 증가하고 아크는 스위치 오프된다. 그런 후에 아크는 다시 상부 부분에서 점화되고 공정은 계속적으로 반복된다.
흑연 타겟에 대한 최적 조건
-배플 내부(21)의 자기장 강도는 100mT이다
-아크 스폿 위치(22)에서 자기장 강도는 15mT이다
-배플 갭 폭은 10mm이다
-회전식 아크 음극 회전 속도 1,5RPM
-아크 전류 80A
도 3에서 대안적인 해법의 개략적인 도면이 도시된다. 아크 스폿 속도가 너무 빠르면(예를 들어 Ti, Al 타겟 물질) 회전의 도움으로 측면으로 아크 스폿을 적당히 이동시키는 것은 불가능하다. 그런 후에 아크 스폿은 자기장 선(17)이 음극 표면에 수직인 위치에 항상 유지된다. 플라즈마 채널 내에 자기장 선(17)은 직선이고 그것은 도 3에 도시된 바와 같이 배플 및 회전식 아크 음극이 이동된다면 유리하다.
도 4에서 대안적인 해법의 개략적인 도면이 도시된다. 여과된 음극 진공 아크 소스는 2개의 음극(7a, 6a, 5a로부터 각각 구성된 7b, 6b, 5b) 및 더 큰 초점 자기장 소스(수냉식 배플(9) 내에 위치된 연신된 전자기 코일(8)에 의해 생성됨), 두 개의 양극(10a, 10b) 및 양호한 여과를 제공하기 위한 추가적인 배플(23)로 구성된다. 자기장 강도는 이전의 해법에 비해 대략 두 배 더 높다. 시스템은 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 흑연) 및 높은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 Ti, Al)에도 적합하다.
도 5에서 대안적인 해법의 개략적인 도면이 도시된다. 초점 자기장 소스는 두 개의 연신된 전자기 코일을 포함하고 배플은 구부러진 플라즈마 채널을 생성한다. 시스템은 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 흑연) 및 높은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 Ti, Al)에도 적합하다.
도 6b에서 대안적인 해법의 개략적인 도면이 도시된다. 아크 스폿의 수직 위치의 제어를 제공하도록, 강자성 코어(7)는 추가적인 자기장 소스의 완전한 길이에 걸쳐 위치되지 않고, 타겟(5)의 전체 길이의 일부로 제한된다. 길이 40cm의 타겟에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이 7cm 길이의 강자성 코어(6)가 적합하다. 코어의 기계적인 수직 이동에 의해 아크 스폿 이동을 제어할 수 있다. 아크 스폿은 강자성 코어의 위치를 뒤따른다.
도 6c에서 대안적인 해법의 개략적인 도면이 도시된다. 아크 스폿의 수직 위치의 제어를 제공하도록, 덜 연신된 전자기 코일로 구성된 초점 자기장 소스가 사용된다. 초점 자기장 소스의 기계적 수직 이동에 의해 아크 스폿 이동을 제어할 수 있다. 아크 스폿은 초점 자기장 소스의 수직 위치를 따른다.
아크 스폿 이동의 제어에 대해 이들 추가적인 수단을 사용할 때, 아크 스폿이 경계 위치에 도달한다면 상부 전압 센서(20)와 바닥 전압 센서(19) 모두를 사용할 수 있다. 이러한 시스템은 높은 아크 스폿 속도 타겟 물질에 대해 주로 전개되었지만(예를 들어 Ti, Al), 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 흑연)에도 적합하다.
도 7 및 도 8에서 대안적인 해법의 개략적인 도면이 도시된다. 아크 스폿 이동에 대해 더 많은 제어를 제공하도록, 추가적인 양극(24)이 제공된다. 전류의 부분이 메인 양극(10)으로부터 추가적인 양극(24)으로 우회될 수 있다. 이것에 의해, 도 8에 개략적으로 도시된 폐곡선(18)에서 아크 스폿을 이동하도록 힘을 가할 수 있다. 이 시스템은 높은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 Ti, Al)에 대해 주로 전개되었지만, 그것은 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 흑연)에도 적합하다.
도 9, 10, 11, 12 및 13에서 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 흑연)에 대해 사용된 증착 방법의 개략적인 도면이 도시된다. 낮은 아크 스폿 속도 타겟 물질(예를 들어 흑연)에 있어서, 아크 스폿이 수직 방향으로 가속화되는 위치로 타겟 회전의 도움으로 아크 스폿을 이동시키는 것이 가능하다. 이러한 시스템은 위에 언급된 도면에 나타난 다양한 모드에서 작동할 수 있다. 그에 대한 설명은 다음과 같다:
-아크는 타겟(5)의 회전에 의해 타겟(5)의 제 1 단부(도 9 참조)에서 아크 발생기(11)에 의해 점화되고, 아크 스폿은 타겟(5)의 제 2 단부(도 10 참조)로 이동하기 시작한다. 그 순간에 아크 스폿은 타겟(5)의 제 2 단부에 도달할 때, 그 위치는 아크 위치 센서(19)에 의해 평가되고 아크는 스위치 오프된다. 이후에 아크는 타겟의 제 1 단부에서 아크 발생기(11)에 의해 재점화된다(도 11a 참조). 그런 후에 도 10에서 이전의 것과 평행한 새로운 트랙이 생성된다(도 11b 참조).
흑연 타겟 상의 아크 스폿 이동을 도시하는 사진이 도 14에 도시된다.
-아크는 타겟(5)의 회전에 의해 타겟(5)의 제 1 단부에서 아크 발생기(11)에 의해 점화되고(도 9 참조), 아크 스폿은 타겟(5)의 제 2 단부로 이동하기 시작한다(도 10 참조). 그 순간에 아크 스폿이 타겟(5)의 제 2 단부에 도달할 때, 아크 위치 센서(19)에 의해 평가된 위치 및 타겟(5)의 회전의 방향이 반전되고, 그래서 음극 스폿은 반대 방향으로 이동하기 시작한다. 이러한 방법을 반복하는 것에 의해, 계속적인 아크 연소를 제공하는 것이 가능하다. 그것은 또한 타겟(5)의 회전 속도가 시작과 반전된 회전 후 사이에 약간 다르고, 그래서 균일한 타겟(5) 부식이 제공될 수 있을 때 유리하다(도 12 참조).
-아크는 타겟(5)의 회전에 의해 타겟(5)의 제 1 단부(도 9 참조)에서 아크 발생기(11)에 의해 점화되고, 아크 스폿은 타겟(5)의 제 2 단부(도 10 참조)로 이동하기 시작한다. 그 순간에 아크 스폿이 타겟(5)의 제 2 단부에 도달할 때, 그 위치는 아크 위치 센서(19)에 의해 평가되고 자기장의 방향은 전자기 코일 발생 자기장에서 코일 전류 배향(26)의 반전에 의해 반전되고, 그래서 음극 스폿은 반대 방향으로 이동하기 시작한다. 초점 자기장 소스(8)와 추가적인 자기장 소스(6) 모두는 동시에 반전되어야만 한다. 이 방법을 반복하는 것에 의해, 계속적인 아크 연소를 제공하는 것이 가능하다(도 13 참조).
센서(19, 20)에 의해 타겟의 단부에 도달하는 아크 스폿의 평가 대신에, 공지된 음극 스폿 속도로부터 아크 스폿을 타겟(5)의 하나의 단부로부터 타겟의 또 다른 단부로 이동하는데 요구되는 시간 역시 계산할 수 있다. 이 시간이 경과한 후에, 음극 스폿이 타겟의 요구되는 단부에 도달한다는 것을 가정할 수 있고 위에 언급된 작업 중 하나를 할 수 있다.
본 발명의 이점은 도 16a, 16b, 및 도 17에 도시된다.
도 16a에서, 매우 낮은 자기장(29)과의 거리로 인해, 자기장에 의해 규정된 아크 스폿 트랙(18)이 폐쇄된 평면 아크 음극용 매크로입자 여과에 대한 본래 접근은 이온이 샘플들로 안내되는 플라즈마 채널(27) 뿐만 아니라 시스템의 수율을 실질적으로 감소시키는 전자를 위한 출구 경로(28)에도 존재한다. 도 16b에서 회전식 아크 음극을 위한 유사한 접근이 구체화된다. 도 17에서 본 발명은 전자가 출구 경로를 찾는 것을 막고, 그래서 시스템의 수율은 실질적으로 더 높다.
1: 기판 홀더
2: 코팅 챔버
3: 펌핑 시스템으로의 연결부
4: 도어
5: 타켓
6: EM 코일
7: 강자성 코어
8: EM 코일
9: 수냉식 배플
10: 수냉식 양극
11: 아크 발생기
12: 전류 소스
13: 저항
14: 플라즈마 채널
15: 기판 바이어스 소스
16: 음극 회전
17: MF 선
18: 음극 스폿 트랙
19: 바닥 전압 센서
20: 상부 전압 센서
21: 배플 내부의 MF
22: 아크 스폿 위치에서 MF
23: 추가적인 배플
24: 추가적인 양극
25: 아크 스폿이 연소하는 위치
26: EM 코일 전류 배향
27: 전자를 위한 메인 채널
28: 출구 채널
29: 제로 자기장을 갖는 위치

Claims (11)

  1. 진공으로 기판 상에 코팅의 적용을 위한 여과된 음극 진공 아크 증착 장치로서,
    -진공 코팅 챔버(2), 상기 진공 코팅 챔버(2) 내에 위치된 기판 홀더(1),
    -전류 소스(12)의 음극에 연결된 실질적으로 원통형 형상을 갖는 적어도 하나의 소비가능한 회전식 아크 음극,
    -상기 전류 소스(12)의 양극에 연결된 상기 회전식 아크 음극과 연관된 적어도 하나의 양극(10),
    -상기 회전식 아크 음극과 상기 기판 홀더(1) 사이에 위치된 자기장을 발생시키기 위한 적어도 하나의 수냉식 전자기 코일(8)을 포함하고,
    -상기 회전식 아크 음극은 외부 원통형 재킷 상에서 소비가능하고,
    -상기 수냉식 전자기 코일(8)은 연신되고 상기 수냉식 전자기 코일(8)의 상기 자기장의 최고 강도의 상기 중심 영역은 상기 회전식 아크 음극 축선과 실질적으로 평행한 선 상에 위치되며,
    -상기 수냉식 전자기 코일(8)에 의해 발생된 자기장 선(17)은 상기 회전식 아크 음극와 상기 기판 홀더(1) 사이의 공간에서 실질적으로 제한되고,
    -상기 양극(10)은 상기 아크 방전이 상기 회전식 아크 음극으로부터 상기 수냉식 전자기 코일(8)을 통해 상기 양극(10)으로 연소하는 방식으로 위치되는 것을 특징으로 하는 여과된 음극 진공 아크 증착 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수냉식 전자기 코일(8)의 상기 내부 측면에 매크로입자를 반사하는 배플(9)이 구비되는 것을 특징으로 하는 여과된 음극 진공 아크 증착 장치.
  3. 제 1항 및 제 2항에 있어서,
    상기 수냉식 전자기 코일(8)은 상기 회전식 아크 음극의 상기 회전 축선을 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 여과된 음극 진공 아크 증착 장치.
  4. 제 1항 및 제 2항에 있어서,
    상기 자기장과 반대로 배향된 추가적인 자기장 소스(6)가 상기 회전식 아크 음극 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 여과된 음극 진공 아크 증착 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 추가적인 자기장 소스(6)의 적어도 부분은 상기 회전식 아크 음극의 상기 회전 축선을 이동할 수 있는 강자성 코어(7)인 것을 특징으로 하는 여과된 음극 진공 아크 증착 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항에 있어서,
    추가적인 양극(24)은 상기 회전식 아크 음극과 상기 수냉식 전자기 코일(8) 사이에 위치되고, 상기 전류 소스(12)에 의해 발생된 상기 아크 전류는 상기 추가적인 양극(24)과 상기 양극(10)으로 나누어지고, 상기 추가적인 양극(24)에 대한 아크 전류 연소 대 상기 양극(10)에 대한 아크 전류 연소의 비는 0,1-10의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 여과된 음극 진공 아크 증착 장치.
  7. -진공 코팅 챔버(2), 상기 진공 코팅 챔버(2) 내에 위치된 기판 홀더(1),
    -전류 소스(12)의 음극에 연결된 실질적으로 원통형 형상을 갖는 적어도 하나의 소비가능한 회전식 아크 음극,
    -상기 전류 소스(12)의 양극에 연결된 상기 회전식 아크 음극와 연관된 적어도 하나의 양극(10),
    -상기 회전식 아크 음극은 외부 원통형 재킷 상에서 소비가능하고,
    -상기 회전식 아크 음극과 상기 기판 홀더(1) 사이에 위치된 자기장을 발생시키기 위한 적어도 하나의 수냉식 전자기 코일(8),
    -상기 수냉식 전자기 코일(8)은 연신되고 상기 수냉식 전자기 코일(8)의 상기 자기장의 최고 강도의 상기 중심 영역은 상기 회전식 아크 음극 축선과 실질적으로 평행한 선 상에 위치되며,
    -상기 수냉식 전자기 코일(8)에 의해 발생된 자기장 선(17)은 상기 회전식 아크 음극과 상기 기판 홀더(1) 사이의 공간에서 실질적으로 제한되고,
    -상기 양극(10)은 상기 아크 방전이 상기 회전식 아크 음극으로부터 상기 수냉식 전자기 코일(8)을 통해 상기 양극(10)으로 연소하는 방식으로 위치되고,
    -아크 발생기(11)를 포함하는 코팅 장치에서 기판 상에 코팅을 적용하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은
    -상기 자기장 선(17)이 상기 아크 스폿이 이동하는, 상기 회전식 아크 음극 표면, 즉, 상기 외부 원통형 재킷에 실질적으로 수직인(22) 상기 위치 부근에 상기 플라즈마를 생성하도록 상기 회전식 아크 음극과 연관된 양극(10) 사이에 상기 아크를 발생시키는 단계를 포함하고,
    -음극 회전(16)은 상기 아크 스폿을 상기 자기장 선(17)이 상기 회전식 아크 음극 외부 실린더 재킷에 수직인 상기 회전식 아크 음극에 진입하는 위치로부터 상기 타켓을 회전시키는 것에 의해 상기 회전식 아크 음극 외부 실린더 재킷에 접한 더 높은 자기장 구성요소의 위치로 이동시키고, 그로써 상기 회전식 아크 음극의 상기 회전 축선의 방향으로 상기 회전식 아크 음극 외부 실린더 재킷 상의 상기 아크 스폿의 이동을 가속시키며,
    -상기 아크 스폿은 상기 소비가능한 회전식 아크 음극의 단부 위치 중 하나에 도달할 때,
    -아크가 스위치 오프되고 재점화되거나
    -또는 상기 아크 스폿 이동 방향이 반전되는, 이들 작동 중 하나가 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 아크 스폿이 상기 단부 위치 중 하나에 도달할 때, 이러한 상태가 아크 발생으로부터 경과된 시간의 도움으로 상기 아크 스폿의 공지된 속도에 기반해서 지시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 아크 스폿은 상기 단부 위치 중 하나에 도달할 때, 이러한 상태는 상기 아크 스폿이 상기 단부 위치 중 하나에 도달할 때 상기 플라즈마 채널(14)에 의해 점유된 위치 가까이에 위치된 센서(19, 20)에 의해 지시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7항 내지 제 9항에 있어서,
    상기 아크 스폿 이동 방향은 상기 회전식 아크 음극(16)의 회전 방향을 변경하는 것에 의해 반전되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7항 내지 제 9항에 있어서,
    상기 아크 스폿 이동 방향은 상기 수냉식 전자기 코일 전류(26)의 배향을 변경하는 것에 의해 반전되는 것을 특징으로 하는 방법.
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