KR20210076171A - 기판 상에 금속-보로카바이드 층을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 미정질 금속성 보로카바이드 상을 포함하는 층을 구비한 기판을 코팅하기 위한 PVD 공정에 관한 것이다. PVD 공정 동안, 소스 출력은 펄스화되어, 반값 강도의 폭이 금속성 보로카바이드 층의 미정질상의 존재를 도시한다는 것을 나타내는 하나 이상의 피크가 600℃ 미만의 기판 온도에서 이러한 방식으로 생성된 층의 x-선 스펙트럼에서 식별될 수 있다.

Description

기판 상에 금속-보로카바이드 층을 제조하는 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A METAL-BOROCARBIDE LAYER ON A SUBSTRATE}
본 발명은 펄스 PVD 방법에 의해 기판 상에 금속-보로카바이드 층을 증착하는 것에 관련된다. 이에 의해, 바람직하게 음극으로부터 스퍼터되는 물질이 코팅 물질로서 기판 상에 기체 상으로 증착되는, 펄스 음극 스퍼터링 방법이 개시된다.
금속 보로카바이드-물질들(Metalborocarbide-materials)은 이들의 우수한 기계적 및 화학적 특성들로 인하여 기초 물질로 적용된다. 이와 같이 하기 위한 서로 다른 제조방법들이 알려져 있는데, 이들은 상세하게 설명되지 않는다. 그러나, 이러한 물질들은 제조 비용이 높고 작업하는데 있어서 문제가 있다.
하나의 가능한 접근은 부품들을 개선하는 것으로, 이들의 기체(base body)는 예를 들어, 서멧(Cermet), 스틸(Steel), 초경합금(Hardmetal) 또는 고속도강(High-Speed-Steel)과 같은 관용적 물질들이다. 이러한 개선은 이에 의해 또한 금속 보로카바이드 층으로 코팅되는 것을 포함할 수 있다. 이에 의해, 하나는 PVD 방법으로 되돌아갈 수 있다. 본 발명에서, PVD는 물리기상증착을 의미하고, 기체 상으로 증착하는 것을 언급한다. 쉬어(Schier)는 국제공개 WO2012/052437호에서 스퍼터링 PVD 방법 및 특히 HIPIMS 방법에 대하여 언급하였다. HIPIMS는 고전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링(High Power Impulse Magnetron Sputtering)을 의미하는데, 이는 마그네트론 및 고전류 밀도에 의해 음극으로부터의 스퍼터링이 수행되는 스퍼터링 방법이다. 쉬어는 스퍼터링의 단점을 언급하였는데, 필수적인 기체 유동 공정이 제어하기 어려운 것으로 고려되기 때문이다. 이러한 어려움들이 발생하는 것 이외에, 코팅에 대한 바람직한 결정상을 구현하는 것에 대하여, 쉬러는 산화알루미늄을 예로서 기재하였다.
따라서, 국제공개 WO2012/052437호에 이러한 층들을 증착하기 위한 아크 증발법(arc evaporation method)이 개시된다. 이러한 방법에서 아크가 지속되는데, 코팅 물질을 제공하는, 소위 타겟 상에서 이의 입사 지점은 타겟 물질이 증발하는 곳으로 이동한다. 타겟 물질로서, 타겟은 적어도 두 개의 서로 다른 금속들을 포함하는 것으로 사용되는데, 적어도 타겟의 가장 낮은 용융 온도를 갖는 금속은 세라믹 화합물 내에 존재한다. 이런 식으로, 자주 아크 PVD에서 접하게 되는 액적들(droplets)의 생성이 억제된다. 그럼에도 불구하고 이는 완전히 성공적이지 않다. 만일 실질적으로 액적-프리 방식(droplet-free manner)으로 코팅하는 것이 바람직한 경우, 아크 PVD 방법에서 관용적으로 어려운 여과 방법들을 사용하는 것이 필수적인데, 이는 코팅 속도를 명백하게 감소시키고 이러한 방법은 비경제적이다.
오늘날 희토류의 보로카바이드는 흥미로운 초전도성(supra conductive) 물질로 알려져 있다. 2000년 드레스덴(Dresden)에서 개최된 나토 워크샵(NATO workshops)에서 출판된 논문 "보로카바이드 박막 및 터널링 측정(Borocarbide Thin Films and Tunneling Measurement)"에서 이아바론 등(Iavarone et al.)은 Re-Ni2B2C를 제조하기 위한 방법으로 마그네트론-스퍼터링을 개시하였는데, 여기서 Re는 Y,Er,Lu로 형성된 그룹에 속하는 원소를 나타낸다. 스퍼터링 방법은 약 800℃에서 적용되고 다이아몬드-기판들(diamante-substrates)이 사용되어야 한다.
따라서, 온건한 온도에서 경제적으로 기판들 상에 금속 보로카바이드의 층들을 증착하는 것이 가능한 방법이 바람직한데, 상기 층들은 적어도 중요한 일부로서 바람직하게 미세(micro)- 및/또는 나노-결정상들을 포함하여야 한다. 따라서, 본 발명의 목적은 이러한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 목적은 펄스 PVD 방법을 적용하는 것에 의해 해결된다. 아크 PVD 방법에서, 펄스화(pulsating)는 공정 안정성을 증가시키고 액적들의 형성을 현저히 감소시킨다.
도 1은 기판 온도 300℃, 450℃, 550℃, 650℃ 및 700℃에서 각각 코팅된 표면의 x-선 회절 스펙트럼(2세타)을 도시한 도면이다.
도 2는 기판 온도 560℃ 및 580℃에서 각각 코팅된 표면의 x-선 회절 스펙트럼(2세타)을 도시한 도면이다.
도 3은 HIPMS를 적용한, 580℃의 기판 온도에서 결정상임을 보여주는 x-선 회절 스펙트럼(2세타)을 도시한 도면이다.
도 4는 560℃ 내지 580℃의 기판 온도들에서 x-선 회절 스펙트럼(2세타)을 도시한 도면이다.
본 발명에 의하면, 상기 목적은 펄스 PVD 방법을 적용하는 것에 의해 해결된다. 아크 PVD 방법에서, 펄스화는 공정 안정성을 증가시키고 액적들의 형성을 현저히 감소시킨다. 스퍼터링에서, 이온화도(degree of ionization)는 종래의 스퍼터링과 비교하여 현저히 증가된다. 본 발명자들은 놀랍게도 펄스에 의해 금속보로카바이드의 미세결정상들이 600℃ 이하의 기판 온도에서 형성될 수 있다는 것을 인지하였다. 이는 만일 타겟이 금속이 세라믹 화합물 내에 존재하는 곳에 적용되는 경우에, 사건이 전류 밀도들을 100W/cm2 이하로 낮추도록 유도하는 펄스 스퍼터 전력에서 이미 특정 온도까지 도달하는 것이다.
그럼에도 불구하고, 바람직하게 타겟 표면에서 100W/cm2 이상의 전류 밀도들이 인가되는 소위 HIPIMS 방법이 적용된다. 이러한 전류 밀도들은 또한, 펄스가 타겟을 지나치게 가열하지 않도록 적용된다. HIPIMS 방법에 의해, 본 발명자들이 인지하는 바와 같이, 금속 보로카바이드들의 결정질 상은 또한 금속이 세라믹 화합물의 형태에 존재하지 않는 타겟들로부터 구현될 수 있다. 바람직하게, 또한 HIPIMS 방법들이 적용되는 경우, 금속이 세라믹 화합물 내에 존재하는, 특히 금속-보로카바이드 타겟으로부터 스퍼터된다.
본 발명의 특히 바람직한 구현예에 의하면, HIPIMS가 작동하는 동안 네거티브 바이어스(negative bias)가 기판에 적용된다. 이러한 바이어스는 약 -30V 과 -400V 사이이고, 다른 고려사항들을 제외하면, 절대값 상한선은 바이어스 값이 증가함에 따라 기판 표면의 온도에 의해 결정되는데, 이는 에너지 증가를 유도하는 가속되는 이온들로 인한 것이다.
이미 600℃ 미만에서의 미세결정상의 형성으로 인하여 본 발명에 의한 방법은 경제적으로 적용될 수 있는데 이는 고온(>600℃)을 유지하기 위한 코팅 공정을 구현하는 부가적인 기술 방식들을 준비할 필요가 없기 때문이다. 특히 언급된 방법은 고온에 노출되지 않는 코팅 기판들의 경우에 유리하게 적용될 수 있다. 잘 알려진 예는 HSS 스틸이다.
금속 보로카바이드 물질들의 군에서, 이들은 반-금속(메탈로이드)를 형성한다는 것이 특히 흥미롭다. 초전도성 물질에 대하여, 이들 금속 보로카바이드들은 하나 이상의 희토류가 존재할 때 흥미롭다. 마모 보호를 제공하고/제공하거나 낮은 마찰값을 갖는 표면을 유도하는 가전 제품들의 개선을 위하여, 전이 금속들, 특히 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 원소들의 보로카바이드들이 특히 적합하다는 것이 알려졌다. 바람직하게, Mo, Zr 및/또는 Cr가 사용된다. 이러한 취급 개선은 특히 글라이딩 표면들(gliding surfaces)을 갖는 자동차 공학의 공구들 및 부품들에 유리하게 적용될 수 있다.
본 발명은 Mo2BC에 대하여 도면을 참조하여 예시적으로 상세하게 설명될 것이다.
먼저, 비교 목적으로 Mo2BC가 DC 스퍼터링에 의해 작은 코팅 챔버 내에서 증착되었다. 반응성 코팅 파라미터들은 다음과 같다:
제너레이터(Generator) DC
전력 50W
타겟 50mm 화합물 타겟
기판 온도 300-700℃
기초 압력 x 10 -5 mbar
기판 온도 효과, 거칠기, 경도 및 탄성율이 고려되었다. 코팅들은 서로 다른 온도들에서 적용되었다. 도 1은 기판 온도 300℃, 450℃, 550℃, 650℃ 및 700℃에서 각각 코팅된 표면의 x-선 회절 스펙트럼(2세타)을 도시한 도면이다. 600℃ 이상에서만 결정상들이 존재한다는 것이 명백하다. 550℃ 미만에서는 Ts 비정질 또는 나노-결정상들이 존재한다. 탄성율 및 경도는 기판 온도가 감소함에 따라 증가한다.
이와 반대로, 도 2에 비교되게 도시된 바와 같이, 펄스 전력에 의한 증착이 적용되면 이미 580℃에서 명백한 피크가 측정되었다. 적용된 방법은 펄스 마그네트론 스퍼터링이다. 증가된 이온 충격(ion bombardment) 및 증가된 흡착 원자들의 이동성을 펄싱할 때 증가된 플라즈마 밀도는 증가된 상 형성도(degree of phase formation)를 유도한다.
두드러진 특징은 도 3에 명백히 도시된 바와 같이 HIPMS를 적용하면, 580℃의 기판 온도에서 이미 결정상이라는 것이다. HPPMS 및 HIPIMS에 동일한 기술이 적용된다. 이는 높은 결정화도 및 텍스처화된 구조(texturized structure)를 유도한다. 도 4에, 유사한 기판 온도들(560℃ 내지 580℃)에서 x-선 스펙트럼의 상이한 접근들이 도시된다. HIPIMS 코팅은 두 개의 서로 다른 상업적으로 이용가능한 원료들에 의해 구현된다. 코팅 강판(coating steel substrates)일 때 동일한 온도 거동이 나타난다. 따라서, 기판의 선택은 이 경우 영향을 주지 않는다.
600℃ 미만의 기판 온도에서 -100V의 기판 바이어스를 적용하는 것은 펄스화 되지 않은 DC 스퍼터링에서 상의 형성에 명백한 영향을 주지 않는다. 따라서 반대로, 만일 HIPIMS 방법이 적용되고 동시에 예를 들어, -100V의 네거티브 바이어스가 기판에 적용되면, 적어도 이미 480℃의 기판 온도에서 Mo2BC의 결정상들이 나타난다.
미정질 금속 보로카바이드 상(microcrystalline metalborocarbide phase)을 적어도 포함하는 층을 구비한 기판을 PVD 방법으로 코팅하는 것이 개시되는데, 방법은 PVD 공정에서 소스 전력(source power)을 펄스화하여(pulsating), 600℃ 미만의 기판 온도에서 증착되어, 층의 x-선 스펙트럼 내에서 하나 이상의 피크가 반값폭(half-value width)으로 식별되어 금속 보로카바이드의 미세결정상(microcrystalline phase)이 존재하는 것을 나타낸다.
방법은 펄스 아크 PVD 방법일 수 있으며, 바람직하게 펄스 스퍼터링 방법이다.
본 발명에 의한 스퍼터링 방법은 HIPIMS 방법으로, 적어도 부분적으로 100W/cm2 이상의 전류 밀도로 작동된다.
본 발명에 의한 PVD 방법은 타겟에 의해 작동되는데, 금속은 예를 들어, 금속 보로카바이드와 같은 세라믹 화합물의 형태로 존재한다.
본 발명의 방법에 의하면, 금속 보로카바이드는 화학식 Me2BC 로 표시되는 물질일 수 있고, 상기 화학식에서 Me는 Cr, Zr 및 Mo로 구성된 군으로부터 선택되는 원소이다.
방법은 하나 이상의 피크가 측정값의 가장 큰 고도에 대하여 적어도 두 배의 고도를 갖도록 구현될 수 있는데, 이는 20°내지 70°의 2세타 x-선 스펙트럼에서 나노-결정상 및/또는 비정질상의 존재를 지시한다. 이것은 도면들에 도시된 바와 같이 예를 들어, HIPMS 방법에서 각각의 선택된 기판 바이어스에 의해 달성될 수 있다.
새로운 방법에 의해, 하나 이상의 피크가 식별되는 코팅의 x-선 스펙트럼 내에서 이의 반값폭이 금속 보로카바이드의 미세결정상의 존재를 지시하는, 금속 보로카바이드 코팅을 구비한 작업편이 제조될 수 있다.
금속 보로카바이드는 화학식 Me2BC 로 표시되는 물질일 수 있고, 상기 화학식에서 Me는 Cr, Zr 및 Mo로 구성된 군으로부터 선택되는 원소이다.

Claims (11)

  1. 미정질 금속 보로카바이드 상(microcrystalline metalborocarbide phase)을 적어도 포함하는 코팅을 구비한 기판을 코팅하기 위한 HIPIMS 방법으로서, 상기 금속은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Zr 및 Cr 로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 HIPIMS 방법에서, 소스 전력(source power)이 펄스화되어, 600℃ 미만의 기판 온도에서 증착된 층의 x-선 스펙트럼 내에서 하나 이상의 피크(peak)가 반값폭(half-value width)으로 식별되어 금속 보로카바이드의 미세결정상(microcrystalline phase)이 존재하는 것을 나타내는 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 HIPIMS 방법은 적어도 부분적으로 100W/cm2 이상의 전류 밀도로 작동되는 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 HIPIMS 방법은 금속이 세라믹 화합물의 형태로 존재하는 타겟에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 세라믹 화합물은 금속 보로카바이드인 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 HIPIMS 방법의 적어도 일부가 진행되는 동안, 네거티브 바이어스(negative bias)가 코팅된 기판에 인가되는 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 금속 보로카바이드는 화학식 Me2BC 로 표시되는 물질이고, 상기 화학식에서 Me는 Cr, Zr 및 Mo로 구성된 군으로부터 선택되는 원소인 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 HIPIMS 방법은 하나 이상의 피크가 측정값의 가장 큰 고도에 대하여 적어도 두 배의 고도를 갖도록 작동되고, 이는 20°내지 70°의 2세타 x-선 스펙트럼에서 나노-결정상(nano-crystalline) 및 비정질상(amorphous-phase)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 존재를 지시하는 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
  8. 제 1항에 따른 HIPIMS 방법에 의해 제조된 금속 보로카바이드 코팅을 구비한 작업편(workpiece).
  9. 제 8항에 있어서, 상기 금속 보로카바이드는 화학식 Me2BC 로 표시되는 물질이고, 상기 화학식에서 Me는 Cr, Zr 및 Mo로 구성된 군으로부터 선택되는 원소인 것을 특징으로 하는 작업편.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, HIPIMS 기술이 적용되어, 타겟 표면에서 전류 밀도가 100W/cm2보다 큰 펄스가 적용되는 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, HIPIMS 공정 동안, 상기 금속은, 금속 보로카바이드 유형의 세라믹 화합물에 상기 금속이 존재하는 타겟으로부터 스퍼터링되는 것을 특징으로 하는 HIPIMS 방법.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102615728B1 (ko) * 2015-09-18 2023-12-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 등각적 bcn 막들을 증착하기 위한 방법들
KR20180070597A (ko) * 2015-10-16 2018-06-26 오를리콘 서피스 솔루션스 아크티엔게젤샤프트, 페피콘 Hf-B-C의 삼원상을 포함하는 신규한 코팅 재료
US10957519B2 (en) 2015-12-21 2021-03-23 Ionquest Corp. Magnetically enhanced high density plasma-chemical vapor deposition plasma source for depositing diamond and diamond-like films
US11823859B2 (en) 2016-09-09 2023-11-21 Ionquest Corp. Sputtering a layer on a substrate using a high-energy density plasma magnetron
US11482404B2 (en) * 2015-12-21 2022-10-25 Ionquest Corp. Electrically and magnetically enhanced ionized physical vapor deposition unbalanced sputtering source
US10480063B2 (en) 2015-12-21 2019-11-19 Ionquest Corp. Capacitive coupled plasma source for sputtering and resputtering
US11359274B2 (en) 2015-12-21 2022-06-14 IonQuestCorp. Electrically and magnetically enhanced ionized physical vapor deposition unbalanced sputtering source
CN105441890B (zh) * 2015-12-22 2018-04-17 西安交通大学 一种高温低摩擦系数硬质涂层及其制备方法
EP3835452B1 (fr) * 2019-12-09 2024-01-31 The Swatch Group Research and Development Ltd Methode de fabrication d'une surface decorative
TW202140426A (zh) 2020-02-14 2021-11-01 日商大鵬藥品工業股份有限公司 醯基硫脲化合物的製造方法
CN114560714A (zh) * 2022-03-14 2022-05-31 宁波杭州湾新材料研究院 一种纤维增韧陶瓷基复合材料及其制备方法与应用

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19826259A1 (de) * 1997-06-16 1998-12-17 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Einrichtung zum Vakuumbeschichten eines Substrates
JP4112836B2 (ja) * 2001-06-19 2008-07-02 株式会社神戸製鋼所 切削工具用硬質皮膜を形成するためのターゲット
JP4614546B2 (ja) * 2001-01-19 2011-01-19 畑 朋延 化合物薄膜の堆積方法とその装置
WO2007121954A1 (de) * 2006-04-21 2007-11-01 Cemecon Ag Beschichteter körper
SE533395C2 (sv) * 2007-06-08 2010-09-14 Sandvik Intellectual Property Sätt att göra PVD-beläggningar
DE102007030735A1 (de) * 2007-07-02 2009-01-08 Walter Ag Werkzeug mit mehrlagiger Metalloxidbeschichtung
JP4916021B2 (ja) * 2007-09-26 2012-04-11 日立ツール株式会社 皮膜
DE102008009487B4 (de) * 2008-02-15 2022-09-22 Walter Ag Strahlbehandelter Schneideinsatz und Verfahren
DE102008020163A1 (de) * 2008-04-22 2009-10-29 Siemens Aktiengesellschaft Kathode
DE102009001675A1 (de) * 2009-03-19 2010-09-23 Eberhard-Karls-Universität Tübingen Schneidwerkzeug
JP5222764B2 (ja) * 2009-03-24 2013-06-26 株式会社神戸製鋼所 積層皮膜および積層皮膜被覆部材
DE102010028558A1 (de) * 2010-05-04 2011-11-10 Walter Ag PVD-Hybridverfahren zum Abscheiden von Mischkristallschichten
DE102010042828A1 (de) * 2010-10-22 2012-04-26 Walter Ag Target für Lichtbogenverfahren

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