KR20190022054A - Equipment and Method for Doped Coating Using Filtered Cathodic Vacuum Arc - Google Patents

Equipment and Method for Doped Coating Using Filtered Cathodic Vacuum Arc Download PDF

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KR20190022054A
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인정환
최주현
이의삼
한명수
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한국광기술원
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Abstract

A disclosed apparatus for coating a doped thin film by using a filtered cathode vacuum arc source includes: a coating chamber provided as a deposition space; a filtered cathode vacuum arc source unit provided on one side of the coating chamber and supplying a carbon ion into the coating chamber; an ion beam sputter unit provided on the other side of the coating chamber and supplying a doping atom into the coating chamber independently of the carbon ion; and a holder which is provided inside the coating chamber, wherein a body to be coated on which the carbon ion and the doping atom are deposited is arranged.

Description

자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치 및 방법{Equipment and Method for Doped Coating Using Filtered Cathodic Vacuum Arc}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for coating a doped thin film using a magnetic field filtering arc source,

본 발명(Disclsoure)은, 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 수소함유를 배제하여 고경도 Ta-C(tetrahedarally-bonded hydrogen-free coatings)을 구현하며, 도핑물질 및 농도의 조절이 자유로운 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치 및 방법에 관한 것이다. Disclosure of the Invention Disclosure relates to an apparatus and a method for coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source, and more particularly, to a method of manufacturing a high-hardness Ta-C (tetrahedrally-bonded hydrogen-free coatings) And an apparatus and a method for coating a doped thin film using a doping material and a magnetic field filtration arc source capable of adjusting the concentration.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Herein, the background art relating to the present invention is provided, and they are not necessarily referred to as known arts.

다이아몬드상 카본(Diamomd-like carbon, 이하 DLC라 한다)은 높은 경도, 내마모성, 윤활성, 표면조도 등의 뛰어난 기계적 특성과 전기절연성, 화학적 안정성 및 높은 광학적 투과성을 갖고 있어 산업적으로 다양하게 사용되고 있다.Diamond-like carbon (hereinafter referred to as DLC) is widely used industrially because of its excellent mechanical properties such as high hardness, abrasion resistance, lubricity and surface roughness, electrical insulation, chemical stability and high optical transparency.

현재까지 대부분의 탄소계 박막은 반응기체로서 탄화수소계를 사용하는 RF-CVD 및 이온빔 증착 공정이 주를 이루고 있고, 아르곤과 아세틸렌 가스를 이용하여 DLC를 코팅하는 장치가 국내 공개특허 제10-2011-0115291호에 개시되어 있다.Most of the carbon-based thin films have been mainly composed of RF-CVD and ion beam deposition processes using a hydrocarbon as a reactive gas. A device for coating DLC using argon and acetylene gas is disclosed in Korean Patent Laid- 0115291.

그런데, 이러한 DLC 증착 방식은 증착시 수소의 영향에 의한 박막의 물성변화로, 최근에는 고체상의 카본을 이용한 하여 마그네트론 스퍼터링, 진공 아크법 등 다양한 방법이 보고되고 있다.However, in the DLC deposition method, a variety of methods such as magnetron sputtering and a vacuum arc method have been reported using solid carbon in recent years due to changes in physical properties of thin films due to the influence of hydrogen during deposition.

한편, 진공 아크법의 경우 진공 아크 증착에 의해 발생된 이온은 큰 고유 에너지를 가짐으로써 고밀도화가 가능하고, 경도가 다이아몬드의 60 내지 80%에 이르는 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, in the case of the vacuum arc method, the ions generated by the vacuum arc deposition have a large intrinsic energy, which makes it possible to form a thin film having a hardness of 60 to 80% of the diamond.

다만, 아크 발생시 이온화된 입자 이외에도 비이온화된 거대 입자 중 일부가 코팅막으로 들어가 막질을 저하시키는 문제점이 있다.However, in addition to the ionized particles, some of the non-ionized macroparticles enter the coating film to deteriorate the film quality.

이를 개선하기 위해 이온화된 입자가 이송되는 이송관 외부에서 이송관 내부로 자장을 인가하여 비이온화된 입자를 여과시키는 자장여과 아크 플라즈마를 이용하는 방식이 이용되고 있다.In order to improve this, a method using a magnetic field filtration arc plasma for filtering non-ionized particles by applying a magnetic field to the inside of the transfer tube outside the transfer tube to which ionized particles are transferred is used.

한편, DLC 코팅에는 여러 가지 특성을 부여하거나 응력을 제어하기 위하여 DLC 박막에 다양한 물질을 도핑하는 기술이 개시된 바 있다.On the other hand, techniques for doping various materials into the DLC thin film have been disclosed in order to impart various properties or control stress to the DLC coating.

특히 Si-DLC는 내열성이 우수하여 유리렌즈 성형 몰드에 적용이 기대되고 있다.In particular, Si-DLC has excellent heat resistance and is expected to be applied to glass lens molding molds.

그러나 기존 Si이 도핑된 DLC코팅은 주로 PECVD(Plasma-enhanced chemical vapor deposition) 방식을 사용하였는데, 자장 여과 아크 소스 방식에 비하여 기계적인 특성이 낮으며, 수소가 함유된 박막이 얻어지는 문제가 있다.However, the conventional Si-doped DLC coating mainly uses a PECVD (Plasma-enhanced chemical vapor deposition) method, which has a lower mechanical characteristic than a magnetic field filtration arc source method and has a problem that a thin film containing hydrogen can be obtained.

한편, 자장 여과 아크 소스 방식에 의하더라도, 스퍼터 소스와 아크 소스를 같이 사용하는 경우에 스퍼터 소스를 가동하는 압력에서는 아크 소스의 이온에너지가 낮아져서 DLC 경도가 낮아지는 문제가 있다. On the other hand, even with the magnetic field filtration arc source method, there is a problem that the ion energy of the arc source is lowered at the pressure for operating the sputter source when the sputter source and the arc source are used together, and the DLC hardness is lowered.

이와 달리, 증발 증착 방식을 사용하여 도핑할 경우 도핑물질이 제한되며, 도핑 농도 제어가 어려운 문제가 있다.On the contrary, when doping using the evaporation deposition method, the doping material is limited and the doping concentration control is difficult.

1. 한국 공개특허공보 제10-2011-0115291호1. Korean Patent Publication No. 10-2011-0115291

본 발명(Discloure)은, 수소함유를 배제하여 고경도 Ta-C(tetrahedarally-bonded hydrogen-free coatings)을 구현하며, 도핑물질 및 농도의 조절이 자유로운 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치 및 방법의 제공을 일 목적으로 한다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a method of forming a thin film by coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source capable of realizing high hardness Ta-C (tetrahedrally-bonded hydrogen-free coatings) And an object of the present invention is to provide an apparatus and a method.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).The present invention is not intended to be exhaustive or to limit the scope of the present invention to the full scope of the present invention. of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치는, 증착 공간으로 제공되는 코팅 챔버; 상기 코팅 챔버의 일 측에 구비되며, 상기 코팅 챔버 내부로 카본 이온을 공급하는 자장 여과 아크 소스 유닛; 상기 코팅 챔버의 타 측에 구비되며, 상기 코팅 챔버 내부로 상기 카본 이온과 독립적으로 도핑 원자를 공급하는 이온빔 스퍼터 유닛; 및 상기 코팅 챔버의 내부에 구비되며, 상기 카본 이온 및 상기 도핑 원자가 증착되는 피코팅체가 배치되는 홀더;를 포함한다.In order to solve the above-mentioned problems, an apparatus for coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to an aspect of the present invention includes: a coating chamber provided in a deposition space; A magnetic field filtering arc source unit provided at one side of the coating chamber and supplying carbon ions into the coating chamber; An ion beam sputtering unit provided on the other side of the coating chamber to supply doping atoms independently of the carbon ions into the coating chamber; And a holder disposed inside the coating chamber, wherein the coating material on which the carbon ions and the doping atoms are deposited is disposed.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치에 있어서, 상기 홀더는, 원통형으로 구비되고, 상기 피코팅체가 상기 자장 여과 아크 소스 유닛 및 상기 이온빔 스퍼터 유닛를 순차로 향하도록 축 회전 가능하게 구비되는 것을 특징으로 한다. There is provided an apparatus for coating a doped thin film using a magnetic field filtering arc source according to an aspect of the present invention, wherein the holder is provided in a cylindrical shape, and the coating material is coated on the magnetic field filtration arc source unit and the ion beam sputter The unit being rotatable in an axial direction so as to be sequentially directed.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치에 있어서, 상기 이온빔 스퍼터 유닛은, 비활성 가스 이온을 조사하는 이온빔 소스; 및 상기 이온빔 소스에서 조사되는 상기 비활성 가스 이온에 의해 도핑 원자를 발생시키는 도핑물질타켓;을 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for coating a doped thin film using a magnetic field filtering arc source according to an aspect of the present invention, the ion beam sputtering unit comprising: an ion beam source for irradiating inert gas ions; And a doping material target which generates a doping atom by the inert gas ions irradiated from the ion beam source.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치에 있어서, 상기 이온빔 소스의 에너지와 전류를 조절하여 도핑 원자의 농도를 제어하는 것을 특징으로 한다.In an apparatus for coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to an aspect of the present invention, the concentration of doping atoms is controlled by controlling energy and current of the ion beam source.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치에 있어서, 상기 자장 여과 아크 소스 유닛은, 장착된 흑연소재의 타켓에 스파크를 발생시켜 플라즈마화된 상기 카본 이온을 생성하는 카본 아크 소스; 상기 카본 아크 소스로부터 생성된 상기 카본 이온을 상기 피코팅체로 이송하는 이송관; 및 상기 이송관을 통해 이송되는 물질 중 비이온화된 입자를 자력에 의해 내벽측에 집속되게 하는 자장 필터;를 포함한다.In an apparatus for coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to an aspect of the present invention, the magnetic field filtration arc source unit is configured to generate a spark on a target of a mounted graphite material, A carbon arc source for generating carbon ions; A transfer tube for transferring the carbon ions generated from the carbon arc source to the coated body; And a magnetic field filter that concentrates the non-ionized particles among the substances transferred through the transfer tube by the magnetic force on the inner wall side.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법은, 증착 공간으로 제공되는 코팅 챔버의 내부에 구비되며, 원통형으로 구비되고, 그 길이방향을 축으로 회전하도록 구비되는 홀더에 피코팅체를 배치하는 단계(S10); 상기 코팅 챔버의 일 측에 구비되며, 상기 코팅 챔버 내부로 카본 이온을 공급하는 자장 여과 아크 소스 유닛을 가동하여, 상기 카본 이온을 상기 코팅 챔버의 내부로 공급하는 단계(S20); 상기 코팅 챔버의 타 측에 구비되며, 상기 코팅 챔버 내부로 상기 카본 이온과 독립적으로 도핑 원자를 공급하는 이온빔 스퍼터 유닛을 가동하여, 상기 도핑 원자를 상기 코팅 챔버의 내부로 공급하는 단계(S30); 및 상기 피코팅체가 상기 자장 여과 아크 소스 유닛 및 상기 이온빔 스퍼터 유닛를 순차로 향하도록 상기 홀더를 회전시켜 상기 도핑 원자와 상기 탄소 이온이 균일하게 증착시키는 단계(S40);을 포함한다.A method of coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to an aspect of the present invention is provided in a coating chamber provided in a deposition space and is provided in a cylindrical shape, (S10) placing a coating material on a holder provided for rotation; (S20) operating a magnetic field filtration arc source unit provided at one side of the coating chamber to supply carbon ions into the coating chamber and supplying the carbon ions into the coating chamber; Operating the ion beam sputter unit provided on the other side of the coating chamber to supply doping atoms independently of the carbon ions into the coating chamber and supplying the doping atoms into the coating chamber (S30); And a step (S40) of uniformly depositing the doping atoms and the carbon ions by rotating the holder such that the coating body faces the magnetic field filtration arc source unit and the ion beam sputter unit in sequence.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법에 있어서, 상기 코팅 챔버 내의 압력은 10-5 ~ 10-6 Torr인 것을 특징으로 한다.In a method of coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to an aspect of the present invention, the pressure in the coating chamber is in the range of 10 -5 to 10 -6 Torr.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법에 있어서, 상기 이온빔 스퍼터 유닛은, 비활성 가스 이온을 조사하는 이온빔 소스; 및 상기 이온빔 소스에서 조사되는 상기 비활성 가스 이온에 의해 도핑 원자를 발생시키는 도핑물질타켓;을 포함하며, 상기 이온빔 소스의 에너지와 전류를 조절하여 도핑 원자의 농도를 제어하는 것을 특징으로 한다.A method of coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to an aspect of the present invention, the ion beam sputtering unit comprising: an ion beam source for irradiating inert gas ions; And a doping material target for generating doping atoms by the inert gas ions irradiated from the ion beam source, wherein the concentration of the doping atoms is controlled by controlling the energy and current of the ion beam source.

본 발명에 따르면, 자장 여과 아크 소스와 이온빔 스퍼터를 동시에 적용함으로써, 수소함유를 배제하여 고경도 Ta-C(tetrahedarally-bonded hydrogen-free coatings)을 구현할 수 있다.According to the present invention, high-hardness Ta-C (tetrahedrally-bonded hydrogen-free coatings) can be realized by excluding a hydrogen content by simultaneously applying a magnetic field filtration arc source and an ion beam sputter.

본 발명에 따르면, 이온빔 스퍼터의 이온빔 에너지와 전류를 조절하여 도핑농도의 정확한 제어 및 도핑물질의 선택이 자유롭다.According to the present invention, the ion beam energy and the current of the ion beam sputter can be controlled to precisely control the doping concentration and to select the doping material.

본 발명에 따르면, 홀더를 이용하여 피코팅체를 회전하여 도핑 원자와 탄소 이온을 순차로 거치므로 도핑 농도의 균일도 및 코팅막 두께의 균일도를 얻을 수 있다.According to the present invention, uniformity of the doping concentration and uniformity of the coating film thickness can be obtained since the doping atoms and the carbon ions are sequentially transferred by rotating the coating body using the holder.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법을 보인 도면.1 illustrates an apparatus for coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a method of coating a doped thin film using a magnetic field filtering arc source according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 본 발명에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치 및 방법을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an apparatus and method for coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

다만, 본 발명의 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 본 개시와 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시 형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨을 밝힌다.It is to be understood, however, that the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below, and those skilled in the art of the present invention, other than the scope of the present invention, It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 기술적 내용을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다. In addition, the terms used below are selected for convenience of explanation. Therefore, the technical meaning of the present invention should not be limited to the prior meaning, but should be properly interpreted in accordance with the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치를 보인 도면이다.1 is a view showing an apparatus for coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치(100)는, 코팅 챔버(110), 자장 여과 아크 소스 유닛(120), 이온빔 스퍼터 유닛(130), 피코팅체(140)가 배치되는 홀더(150)를 포함한다.1, an apparatus 100 for coating a doped thin film using a magnetic field filtering arc source according to the present embodiment includes a coating chamber 110, a magnetic field filtration arc source unit 120, an ion beam sputtering unit 130 And a holder 150 on which a coating material 140 is disposed.

코팅 챔버(110)는, 증착 공간으로 제공되는 구성이다.The coating chamber 110 is a structure provided to the deposition space.

코팅 챔버(110)의 내부 압력은, 10-5 ~ 10-6 Torr로 마련되는 것이 바람직하다.The internal pressure of the coating chamber 110 is preferably set to 10 -5 to 10 -6 Torr.

본 실시형태에서, 코팅 챔버(110)에는 자장 여과 아크 소스 유닛(120)과 이온빔 스퍼터 유닛(130)이 각각 구비되는데, 이들이 서로 영향을 주고 받지 않도록 구성되는 점에서 특징이 있다. 이에 의해 도핑된 Ta-C 코팅이 가능해진다. In the present embodiment, the coating chamber 110 is provided with a magnetic field filtration arc source unit 120 and an ion beam sputter unit 130, respectively, which are characterized in that they are configured so as not to be influenced by each other. This enables doped Ta-C coating.

자장 여과 아크 소스 유닛(120)은, 코팅 챔버(110)의 일 측에 구비되며, 코팅 챔버(110) 내부로 카본 이온을 공급하는 구성이다.The magnetic field filtration arc source unit 120 is provided on one side of the coating chamber 110 and supplies carbon ions into the coating chamber 110.

이온빔 스퍼터 유닛(130)은, 코팅 챔버(110)의 타 측에 구비되며, 코팅 챔버(110) 내부로 카본 이온과 독립적으로 도핑 원자를 공급하는 구성이다.The ion beam sputtering unit 130 is provided on the other side of the coating chamber 110 and supplies a doping atom independently of the carbon ions into the coating chamber 110.

한편, 홀더(150)는 코팅 챔버(110)의 내부에 구비되며, 카본 이온 및 도핑 원자가 증착되는 피코팅체(140)(기판)가 배치되는 구성이다.Meanwhile, the holder 150 is disposed inside the coating chamber 110, and a coating material 140 (substrate) on which carbon ions and doping atoms are deposited is disposed.

홀더(150)는, 원통형으로 구비되고, 피코팅체(140)가 자장 여과 아크 소스 유닛(120) 및 이온빔 스퍼터 유닛(130)를 순차로 향하도록 축 회전 가능하게 구비된다.The holder 150 is provided in a cylindrical shape and is rotatably provided so that the coating material 140 is sequentially directed to the magnetic field filtering arc source unit 120 and the ion beam sputtering unit 130.

본 실시형태에서, 자장 여과 아크 소스 유닛(120)은, 카본 아크 소스(121)와 이송관(122), 자장 필터(123)를 포함한다.In the present embodiment, the magnetic field filtration arc source unit 120 includes a carbon arc source 121, a transfer pipe 122, and a magnetic field filter 123.

카본 아크 소스(121)는, 장착된 흑연소재의 타켓에 스파크를 발생시켜 플라즈마화된 카본 이온을 생성한다.The carbon arc source 121 generates spark in the target of the mounted graphite material to generate plasmaized carbon ions.

이송관(122)은, 카본 아크 소스(121)로부터 생성된 카본 이온을 피코팅체(140)로 이송하는 구성이다.The transfer pipe 122 is configured to transfer the carbon ions generated from the carbon arc source 121 to the coating material 140.

자장 필터(123)는, 이송관(122)을 통해 이송되는 물질 중 비이온화된 입자를 자력에 의해 내벽측에 집속되게 하는 구성이다. 이에 의해 박막 표면이 울퉁불퉁하게 되는 것을 방지할 수 있다.The magnetic field filter 123 has a structure in which non-ionized particles among materials transferred through the transfer tube 122 are concentrated on the inner wall side by a magnetic force. As a result, it is possible to prevent the surface of the thin film from being rugged.

한편, 본 실시형태에서, 이온빔 스퍼터 유닛(130)은, 이온빔 소스(131), 도핑물질타겟(132)을 포함한다.On the other hand, in the present embodiment, the ion beam sputtering unit 130 includes an ion beam source 131 and a doping material target 132.

이온빔 소스(131)는, 비활성 가스 이온을 조사하는 구성이다.The ion beam source 131 is configured to irradiate inert gas ions.

도핑물질타겟(132)은, 이온빔 소스(131)에서 조사되는 비활성 가스 이온에 의해 도핑 원자를 발생시키는 구성이다.The doping material target 132 is configured to generate doping atoms by the inert gas ions irradiated from the ion beam source 131.

또한, 본 실시형태에서, 이온빔 소스(131)의 에너지와 전류를 조절하여 도핑 원자의 농도를 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present embodiment, the concentration of the doping atoms is controlled by adjusting the energy and current of the ion beam source 131. [

다음으로, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법을 보인 도면이다.Next, FIG. 2 illustrates a method of coating a doped thin film using a magnetic field filtration arc source according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법은, 증착 공간으로 제공되는 코팅 챔버(110)의 내부에 구비되며, 원통형으로 구비되고, 그 길이방향을 축으로 회전하도록 구비되는 홀더(150)에 피코팅체(140)를 배치하는 단계(S10), 코팅 챔버(110)의 일 측에 구비되며, 코팅 챔버(110) 내부로 카본 이온을 공급하는 자장 여과 아크 소스 유닛(120)을 가동하여, 카본 이온을 코팅 챔버(110)의 내부로 공급하는 단계(S20), 코팅 챔버(110)의 타 측에 구비되며, 코팅 챔버(110) 내부로 카본 이온과 독립적으로 도핑 원자를 공급하는 이온빔 스퍼터 유닛(130)을 가동하여, 도핑 원자를 상기 코팅 챔버의 내부로 공급하는 단계(S30) 및 피코팅체(140)가 자장 여과 아크 소스 유닛(120) 및 상기 이온빔 스퍼터 유닛를 순차로 향하도록 상기 홀더를 회전시켜 상기 도핑 원자와 탄소 이온이 균일하게 증착시키는 단계(S40)을 포함한다.Referring to FIG. 2, a method of coating a doped thin film using a magnetic field filtering arc source according to another embodiment of the present invention is provided in a coating chamber 110 provided as a deposition space, (S10) of placing a coating body (140) on a holder (150) provided to rotate about the longitudinal direction of the coating chamber (110) (S20) of supplying carbon ions into the interior of the coating chamber 110 by operating the magnetic field filtration arc source unit 120 for supplying ions to the interior of the coating chamber 110, (S30) of supplying doping atoms to the inside of the coating chamber by operating an ion beam sputtering unit 130 for supplying doping atoms independently of carbon ions into the coating chamber 140, Unit 120 and the ion beam sputtering unit sequentially By rotating the holder so as to include a step (S40) of said doping atoms and carbon ions uniformly deposited.

여기서, 이온빔 스퍼터 유닛(130)은, 비활성 가스 이온을 조사하는 이온빔 소스(131)와, 이온빔 소스(131)에서 조사되는 비활성 가스 이온에 의해 도핑 원자를 발생시키는 도핑물질타겟(132)을 포함하며, 이온빔 소스(131)의 에너지와 전류를 조절하여 도핑 원자의 농도를 제어하는 것을 특징으로 한다.Here, the ion beam sputtering unit 130 includes an ion beam source 131 for irradiating inert gas ions and a doping material target 132 for generating doping atoms by inert gas ions irradiated from the ion beam source 131 , And controls the concentration of the doping atoms by controlling the energy and current of the ion beam source (131).

Claims (8)

증착 공간으로 제공되는 코팅 챔버;
상기 코팅 챔버의 일 측에 구비되며, 상기 코팅 챔버 내부로 카본 이온을 공급하는 자장 여과 아크 소스 유닛;
상기 코팅 챔버의 타 측에 구비되며, 상기 코팅 챔버 내부로 상기 카본 이온과 독립적으로 도핑 원자를 공급하는 이온빔 스퍼터 유닛; 및
상기 코팅 챔버의 내부에 구비되며, 상기 카본 이온 및 상기 도핑 원자가 증착되는 피코팅체가 배치되는 홀더;를 포함하는 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치.A coating chamber provided in the deposition space;
A magnetic field filtering arc source unit provided at one side of the coating chamber and supplying carbon ions into the coating chamber;
An ion beam sputtering unit provided on the other side of the coating chamber to supply doping atoms independently of the carbon ions into the coating chamber; And
And a holder disposed inside the coating chamber and in which a coating material on which the carbon ions and the doping atoms are deposited is disposed. 청구항 1에 있어서,
상기 홀더는, 원통형으로 구비되고, 상기 피코팅체가 상기 자장 여과 아크 소스 유닛 및 상기 이온빔 스퍼터 유닛를 순차로 향하도록 축 회전 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the holder is provided in a cylindrical shape and is rotatably pivotable so that the coated body is sequentially rotated in such a manner that the magnetic field filtration arc source unit and the ion beam sputter unit are sequentially rotated. In this magnetic field filtration arc source, . 청구항 2에 있어서,
상기 이온빔 스퍼터 유닛은,
비활성 가스 이온을 조사하는 이온빔 소스; 및
상기 이온빔 소스에서 조사되는 상기 비활성 가스 이온에 의해 도핑 원자를 발생시키는 도핑물질타켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치.The method of claim 2,
The ion beam sputtering unit includes:
An ion beam source for irradiating inert gas ions; And
And a doping material target which generates doping atoms by the inert gas ions irradiated from the ion beam source. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 청구항 3에 있어서,
상기 이온빔 소스의 에너지와 전류를 조절하여 도핑 원자의 농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치.The method of claim 3,
Wherein the concentration of the doping atoms is controlled by controlling the energy and the current of the ion beam source. 청구항 2에 있어서,
상기 자장 여과 아크 소스 유닛은,
장착된 흑연소재의 타켓에 스파크를 발생시켜 플라즈마화된 상기 카본 이온을 생성하는 카본 아크 소스;
상기 카본 아크 소스로부터 생성된 상기 카본 이온을 상기 피코팅체로 이송하는 이송관; 및
상기 이송관을 통해 이송되는 물질 중 비이온화된 입자를 자력에 의해 내벽측에 집속되게 하는 자장 필터;를 포함하는 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 장치.The method of claim 2,
Wherein the magnetic field filtration arc source unit comprises:
A carbon arc source generating a plasma ionized carbon ion by generating a spark in a target of a mounted graphite material;
A transfer tube for transferring the carbon ions generated from the carbon arc source to the coated body; And
And a magnetic field filter for magnetizing non-ionized particles among the substances to be transferred through the transfer tube by a magnetic force on the inner wall side of the transfer tube. 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법으로서,
증착 공간으로 제공되는 코팅 챔버의 내부에 구비되며, 원통형으로 구비되고, 그 길이방향을 축으로 회전하도록 구비되는 홀더에 피코팅체를 배치하는 단계(S10);
상기 코팅 챔버의 일 측에 구비되며, 상기 코팅 챔버 내부로 카본 이온을 공급하는 자장 여과 아크 소스 유닛을 가동하여, 상기 카본 이온을 상기 코팅 챔버의 내부로 공급하는 단계(S20);
상기 코팅 챔버의 타 측에 구비되며, 상기 코팅 챔버 내부로 상기 카본 이온과 독립적으로 도핑 원자를 공급하는 이온빔 스퍼터 유닛을 가동하여, 상기 도핑 원자를 상기 코팅 챔버의 내부로 공급하는 단계(S30); 및
상기 피코팅체가 상기 자장 여과 아크 소스 유닛 및 상기 이온빔 스퍼터 유닛를 순차로 향하도록 상기 홀더를 회전시켜 상기 도핑 원자와 상기 탄소 이온이 균일하게 증착시키는 단계(S40);을 포함하는 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법.A method of coating a doped thin film using a magnetic field filtering arc source,
(S10) placing a coating material on a holder provided inside the coating chamber provided in the deposition space, the coating material being provided in a cylindrical shape and adapted to rotate about its longitudinal direction;
(S20) operating a magnetic field filtration arc source unit provided at one side of the coating chamber to supply carbon ions into the coating chamber and supplying the carbon ions into the coating chamber;
Operating the ion beam sputter unit provided on the other side of the coating chamber to supply doping atoms independently of the carbon ions into the coating chamber and supplying the doping atoms into the coating chamber (S30); And
And a step (S40) of uniformly depositing the doping atoms and the carbon ions by rotating the holder such that the coating body faces the magnetic field filtration arc source unit and the ion beam sputter unit sequentially (S40). To form a doped thin film. 청구항 6에 있어서,
상기 코팅 챔버 내의 압력은 10-5 ~ 10-6 Torr인 것을 특징으로 하는 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법.The method of claim 6,
Wherein the pressure in the coating chamber is 10 < -5 > to 10 < -6 > Torr. 청구항 6에 있어서,
상기 이온빔 스퍼터 유닛은, 비활성 가스 이온을 조사하는 이온빔 소스; 및
상기 이온빔 소스에서 조사되는 상기 비활성 가스 이온에 의해 도핑 원자를 발생시키는 도핑물질타켓;을 포함하며,
상기 이온빔 소스의 에너지와 전류를 조절하여 도핑 원자의 농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 자장여과 아크 소스를 이용하여 도핑된 박막을 코팅하는 방법.
The method of claim 6,
The ion beam sputtering unit includes an ion beam source for irradiating inert gas ions; And
And a doping material target that generates a doping atom by the inert gas ions irradiated from the ion beam source,
Wherein the concentration of the doping atoms is controlled by controlling the energy and current of the ion beam source.
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