專利名稱：對物體進行預(yù)處理和涂覆的裝置和方法
對物體進行預(yù)處理和涂覆的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于借助磁控霧化來對物體進行預(yù)處理和涂覆的裝置和方法。
已知的是，對物體或者物體的一部分設(shè)置表面涂層以改進機械特性。特別地， 在此等離子體支持的PVD方法，例如弧蒸發(fā)和磁控濺射(Magnetronsputtem)證明是合適 的，其中涂層材料借助等離子體作用被從所謂的靶上剝離并且隨后沉積到襯底上。
磁控管除了靶之外還包括冷卻裝置，必要時包括電屏蔽裝置以及尤其是包括用 于產(chǎn)生磁場的裝置，這些磁場提高了靶前的等離子體密度。在磁控管的工作中，靶被相 對于磁控管的屏蔽裝置和/或相對于室壁、或者相對于獨立的電極(其用作陽極)作為陰 極被連接。
相對于弧蒸發(fā)，磁控濺射具有優(yōu)點，因為避免了液相。由此，在層合金上的幾 乎不受限的間距是可能的，并且這些層沒有生長缺陷，所謂的小滴(Droplet)。
然而，涂層微粒的離子化程度在傳統(tǒng)的磁控濺射情況下最大為百分之幾。離子 化在靶前最大，并且?guī)缀醪谎由斓酵繉邮抑?。這可以通過在磁控管之后的非對稱的磁場 (所謂的不平衡磁控管(UBM))來略為改進，然而在大的涂層體積的情況下，如其在商業(yè) 設(shè)備中常見的那樣，是不夠的。此外，離子化主要由工作氣體的離子構(gòu)成，并且僅僅非 常小的部分由靶的離子化材料構(gòu)成。
金屬離子尤其具有的優(yōu)點是，這些金屬離子可以選擇為使得它們屬于涂層材料 的組成部分并且并不污染該層。此外，這些金屬離子具有比通常的工藝氣體更低的離子 化能量。
該方法的一個避免了該缺點的變形方案是所謂的“大功率脈沖磁控霧化”(英 語“High Power Puis Magnetron Sputtering” 或者縮寫為 HPPMS)。在此，通過電等離子體生成裝置的短的但是極為有能量的脈沖實現(xiàn)了在磁控管之前的涂層微粒的高的離子 化密度，其接近達到100%。在能量足夠高的脈沖的情況下，電流快速增大，使得快速經(jīng) 歷輝光放電和大電流弧光放電(Arc)的等離子體狀態(tài)，使得在磁控管之前可以形成具有 非常高的載流子密度的穩(wěn)定的等離子體。在一個脈沖期間最大輸送的功率在此可以達到 兆瓦的范圍，并且每平方厘米的靶表面輸送給靶的功率在千瓦范圍，使得必須將脈沖時 間選擇得相應(yīng)地短，以避免磁控管的損壞。
HPPMS提供了多種優(yōu)點。通過電場和磁場可以確定能量以及離子化的涂層微 粒(通常為離子)的方向或者軌跡。通過在磁控濺射時通常施加到襯底上的負(fù)電勢(偏 置)，現(xiàn)在也可以良好地到達空腔或者襯底的不在視線中的面。此外，偏置也確定了離 子的能量，多種層特性取決于該能量。在磁控管的側(cè)上通過高的離子轟擊而實現(xiàn)涂層材 料或者靶的明顯更好的利用。此外，防止了通過與反應(yīng)氣體的反應(yīng)導(dǎo)致的所謂的靶中毒 (Targetvergiftung)。在金屬靶在反應(yīng)氣體中的傳統(tǒng)的磁控濺射情況下，在磁控管上形成絕 緣的反應(yīng)層，它們妨礙金屬的有效霧化并且會導(dǎo)致絕緣的層和充電以及電弧。如果這通 過降低反應(yīng)氣體壓力來防止，則這些層具有過高的金屬成分和降低的硬度。而正是硬材 料層通常由具有金屬和非金屬的固定的化學(xué)計量學(xué)上的比例的化合物組成。必須分別從 層速率Mchichtrate)和反應(yīng)氣流中選擇折衷，在工藝期間必須嚴(yán)格地遵守該折衷。在具有高比例的靶離子、尤其是高比例的金屬離子的HPPMS情況下，金屬離子的一部分被朝 著靶向回加速，并且阻止靶中毒。于是，確切的工作點較不關(guān)鍵，并且在反應(yīng)工藝中可 以借助類似于傳統(tǒng)濺射的層速率來涂覆。
在純金屬層的情況下(其中不產(chǎn)生靶中毒的問題)，在HPPMS情況中的層速率 會落在傳統(tǒng)的磁控濺射的層速率之后。
高的離子化不僅涉及已有的濺射氣體和反應(yīng)氣體，而且還涉及由HPPMS靶釋放 的、靶的離子，優(yōu)選為金屬靶的離子。HPPMS工藝也可以在非常低的壓力情況下進行， 使得HPPMS電極可以幾乎僅僅用作金屬離子的源。金屬離子可以用于涂覆，然而也可以 用于預(yù)處理襯底，也稱為刻蝕。預(yù)處理尤其是通過將污物濺射掉或者通過將金屬離子注 入襯底中來進行。為此，將較高的偏置電壓施加到襯底上。
HPPMS的原理由庫茲涅佐夫尤其是在PCT申請W098/040532中給出。特定 電源的闡述在US6^6742中。EP1609882給出了不同的可能性來將離子根據(jù)脈沖朝向襯 底引導(dǎo)。D.J.Christie 在 J.Vac.Sci.Tech.A, 23 (2) (2005) 330 的"Target material pathways model for high power pulsed magnetron sputtering” 中闡述了導(dǎo)致在 HPPMS 中的速率損失的效應(yīng)。
本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種方法和一種裝置，借助其能夠有效地對襯底進行預(yù) 處理和涂覆。
該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的裝置、根據(jù)權(quán)利要求7的可替選的裝置和根據(jù)權(quán)利 要求17的方法來解決。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利的擴展方案。在此，對已知方 法的所提出的改進被劃分為上面提及的各方面，然而也可以在這些方面之間以任意方式組合。
借助根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法，原理上可以對任意物體進行預(yù)處 理并且施加任意的層。優(yōu)選的是在器件和工具(尤其是用于切削加工的工具)上的持久 的和/或堅硬的保護層。如下面尤其是結(jié)合優(yōu)選的實施例進一步闡述的那樣，特別優(yōu)選 的是，將帶有或者不帶中間層、過渡層和附著層的硬材料層施加到襯底上。硬材料層在 此理解為例如Ti-Al-N、Al2O3或者類似硬度的層。
根據(jù)本發(fā)明提出的根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求7的裝置分別設(shè)計用于通過磁控霧 化來對物體預(yù)處理和涂覆。它們包括具有金屬室壁的真空室。在真空室中設(shè)置有帶有濺 射靶(優(yōu)選為金屬靶)的磁控管。
磁控管的至少之一構(gòu)建為HPPMS磁控管，即其可以根據(jù)大功率脈沖的磁控霧化 來工作。為此，其與HPPMS電源相連。
可選的，此外也可以在真空室中設(shè)置傳統(tǒng)的磁控管。傳統(tǒng)的磁控管理解為并非 HPPMS磁控管的類型。在現(xiàn)有技術(shù)中，在此已知了不同的類型。于是例如可以是DC 驅(qū)動的、高頻驅(qū)動的、在中頻范圍中工作的、單極或者雙極脈沖驅(qū)動的磁控管。在雙極 脈沖驅(qū)動的磁控管情況下，脈沖頻率優(yōu)選在l-500kHz左右，進一步優(yōu)選在2-200kHz左 右，特別優(yōu)選在4-100kHz左右。
當(dāng)磁控管可以以HPPMS模式工作時，即連接到合適的HPPMS電源上時，在此 稱HPPMS磁控管。在此，理解為HPPMS的是，實現(xiàn)了庫茲涅佐夫在W098/040532中 所描述的離子化狀態(tài)，這可以根據(jù)電壓和電流密度來識別。6
此外，對于HPPMS工作而言，在脈沖持續(xù)時間和脈沖間歇之間的比例典型地在 0.1以下，即脈沖間歇大于脈沖持續(xù)時間的10倍。典型的脈沖時間例如為100 μ s。
作為針對HPPMS工作的附加的、可選的標(biāo)準(zhǔn)可以適用的是，功率密度比較均勻 地分布在靶上。
在文獻中，在HPPMS的情況下，通常提到在靶上的、在脈沖中超過1000W/cm2 的功率密度(計算為靶的電功率除以靶面積)。然而在實驗中表明的是，這種功率密度通 常并不可以實現(xiàn)，尤其是當(dāng)施加絕緣層例如氧化鋁時，然而HPPMS工作的特別的優(yōu)點在 低的功率密度情況下已經(jīng)出現(xiàn)。于是，在功率密度從僅僅600W/cm2開始的情況下已經(jīng) 表現(xiàn)出該優(yōu)點，而從僅僅300W/cm2開始也已經(jīng)表現(xiàn)。
所有磁控管優(yōu)選借助靶后的三個磁極來驅(qū)動。中間極優(yōu)選具有比外部極更強的 場。這些磁控管也稱為不平衡的磁控管(UBM)。
在根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的HPPMS磁控管的情況下，磁控管本身的實施可以是傳統(tǒng)的 類型。然而并不排除的是，借助HPPMS驅(qū)動的磁控管通過結(jié)構(gòu)上的措施來特別地與該工 作類型匹配。
在根據(jù)權(quán)利要求1的裝置中，將電脈沖輸送給HPPMS磁控管，其方式是將電容 元件通過開關(guān)元件與HPPMS磁控管的濺射靶電連接。根據(jù)本發(fā)明，在此將開關(guān)元件設(shè)置在室壁上。
根據(jù)在權(quán)利要求1中所要求保護的發(fā)明方案，要實現(xiàn)的是，將用于HPPMS脈沖 的開關(guān)元件盡可能接近關(guān)聯(lián)的HPPMS電極地安裝。用于對HPPMS電容器充電的電流是 適度的，而在電容元件放電時出現(xiàn)極高的和短的功率脈沖，其具有相應(yīng)的強烈的和寬帶 的干擾。根據(jù)本發(fā)明，開關(guān)元件直接固定在室壁的外側(cè)上，優(yōu)選接近用于連接到磁控管 的真空穿通部。
由于在HPPMS中極高的脈沖能量，出現(xiàn)高的電干擾和電磁干擾，它們會敏感 地干擾在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中的復(fù)雜的調(diào)節(jié)回路。在多陰極系統(tǒng)中以及在電極之間的大的距 離的情況下，如在下面描述的工作方式中，這些問題變得更為尖銳。在施加絕緣層的 情況下，這些問題進一步尖銳化，因為在這些情況中通常將多個電極以脈沖工作方式驅(qū) 動。充電和形成弧光放電一方面導(dǎo)致增強的電磁干擾，另一方面需要提高對調(diào)節(jié)回路的 開銷。在此，尤其是要稱作用于快速地識別和關(guān)斷電弧的電子電路。
通過根據(jù)權(quán)利要求1的根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)元件的布置，顯著降低了所切換的電 流的線路長度，尤其是在室外的線路長度。證明的是，借助根據(jù)本發(fā)明的裝置出現(xiàn)明顯 更小的電磁干擾。
根據(jù)權(quán)利要求1設(shè)計的HPPMS電源的主要元件是電容元件，其在脈沖間歇中 被優(yōu)選連續(xù)地再充電；以及開關(guān)元件，其為了產(chǎn)生脈沖而將被充電的電容元件排空。脈 沖時間的持續(xù)時間和序列可以通過控制裝置來確定。開關(guān)元件雖然原則上可以是機械開 關(guān)，然而優(yōu)選由IGBT (絕緣柵雙極性晶體管)功率半導(dǎo)體構(gòu)建。
電容元件必須提供高的電壓和電流。根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，將高耐壓強 度(優(yōu)選超過1000V，特別優(yōu)選為2000V的耐壓強度，或者更高)的各電容器以緊密的封 裝密度在電學(xué)上并聯(lián)地連接為電容器組。優(yōu)選的是，電容器組在串聯(lián)電路中包括多于5 個、特別優(yōu)選多于10個電容器。電容器組的總電容優(yōu)選為20-100 μ F，進一步優(yōu)選為大7于30 μ F，特別優(yōu)選為大于40 μ F。
開關(guān)元件和/或電容器組也可以與真空穿通部一同形成一個單元。該單元例如 可以設(shè)置在共同的殼體中。
此外，也可以將冷卻裝置用于開關(guān)元件，該冷卻裝置已經(jīng)設(shè)置在穿通部上或者 室壁上。相同的措施對于雙磁控管工作的開關(guān)元件也是有利的。
在一個優(yōu)選的帶有電極對的實施形式中(其電極以比較大的距離設(shè)置)，通過相 應(yīng)長的饋電線提高了電磁干擾的危險。在一個優(yōu)選的實施形式中，線路因此在金屬涂層 室內(nèi)引導(dǎo)并且由此減少了在外室中的電磁干擾。在另一優(yōu)選的實施形式中，相對電極或 者陽極的饋電線以與至電極本身的饋電裝置相同的真空穿通部引導(dǎo)至室內(nèi)。
根據(jù)權(quán)利要求7的根據(jù)本發(fā)明的裝置基于的基本考慮是，借助已知的裝置和方 法雖然實現(xiàn)了在磁控管之前的高的離子密度，然而其離子密度在涂層體積中、即在要涂 覆的襯底的位置處并不可以連續(xù)地使用。這尤其是適用于HPPMS以及適用于商業(yè)的設(shè) 備，這些設(shè)備具有大的涂覆體積以及襯底和磁控管之間更大的距離。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)借 助磁控濺射對襯底的預(yù)處理和涂層，其中在整個涂覆體積中可以實現(xiàn)高的金屬離子密度 以及高的氣體離子密度。由于優(yōu)選在真空室中一方面設(shè)置傳統(tǒng)的例如DC的磁控管并且 另一方面設(shè)置HPPMS磁控管，所以可以通過相應(yīng)地選擇相應(yīng)磁控管的電功率來預(yù)先給定 金屬離子以及氣體離子的量。
高的離子密度通過電極的特別的連接來實現(xiàn)。在真空室中設(shè)置有至少一個產(chǎn)生 等離子體的電極對。該電極對包括HPPMS磁控管作為第一電極。第二電極可以如下面 進一步闡述的那樣是第二 HPPMS磁控管、傳統(tǒng)的磁控管或者陽極。
根據(jù)本發(fā)明，第一電極和第二電極設(shè)置為使得容納在襯底臺上的物體設(shè)置在電 極對的有源面之間，或者通過電極對的有源面的間隙來移動。
由此，優(yōu)選將一個或者多個磁控管的相對極設(shè)置為使得有效的電極面的直視連 接線Michtverbindungslinien)至少部分地或者暫時地與要處理的襯底相交。這通常也稱 為，在電極對的兩個關(guān)聯(lián)的電極之間的電場線至少部分地并且暫時地與襯底相交并且襯 底表面借助載流子、尤其是借助金屬離子和氣體離子來處理。這在最簡單的情況中通過 如下方式來進行襯底被置于電極對之間或者穿過電極對的間隙運動。
在此，磁控管可以作為正常的磁控管或者作為HPPMS磁控管來工作。
在本文中，電極對理解為兩個電極以及電源，其中電極通過電源彼此連接。連 接不必一定是直接的。該連接可以通過去干擾網(wǎng)絡(luò)或者適配網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)元件和或其他電 元件來引導(dǎo)。重要的是，輸送給電極的電能主要由關(guān)聯(lián)的電源來提供。電極也可以是多 個電極對的一部分。當(dāng)至少一個電極是磁控管電極時，稱為磁控管電極對。
當(dāng)電極對的一個電極相對于第二電極主要位于正電勢上時，該電極對的該電極 稱為陽極。而當(dāng)電極對的一個電極相對于第二電極主要位于負(fù)電勢上時，該電極對的該 電極稱為陰極。
其中使用兩個磁控管作為電極，這些電極相互交替地施加極性(雙極性)，使得 電極交替地為陽極和陰極，這種電極對也稱為雙磁控管，相應(yīng)的工作方式稱為雙磁控管工作。
室優(yōu)選具有濺射裝置的通常的裝置，如用于工作氣體和反應(yīng)氣體的受調(diào)節(jié)的氣8體入口，以及被抽送的氣體出口。襯底臺優(yōu)選位于該裝置的中部。電極、尤其是磁控 管優(yōu)選位于壁附近并且圍繞襯底臺設(shè)置，優(yōu)選均勻地設(shè)置。在此，靶朝著襯底的方向取 向。臺優(yōu)選可旋轉(zhuǎn)，使得襯底可以運動經(jīng)過磁控管。在旋轉(zhuǎn)臺上也可以存在其他的轉(zhuǎn)動 軸，使得多個襯底可以以行星轉(zhuǎn)動方式從所有側(cè)面被涂覆。其中對襯底預(yù)處理以及涂覆 的室也被稱為涂覆體積，所有襯底連同關(guān)聯(lián)的保持裝置的全部稱為爐料(Charge)。在至 少一個磁控管電極對的情況下，在有源的電極面之間的至少一個視線至少部分地并且暫 時地與襯底相交。
通過這種比較大的距離，在整個室中產(chǎn)生高的離子化，因為電子從陰極朝著陽 極運動，并且在此在整個路徑上引起附加的離子化。如果該室用工作氣體和/或反應(yīng)氣 體填充，則通過這種方式產(chǎn)生了高的氣體離子化。
根據(jù)本發(fā)明的HPPMS磁控管尤其是負(fù)責(zé)高的金屬離子密度。已證明的是，當(dāng)設(shè) 置陽極，該陽極相對于室壁被保持在確定的正電勢上時，提高了離子化并且在涂覆體積 中進一步擴展。為此，優(yōu)選在陽極和室壁之間連接優(yōu)選被電壓調(diào)節(jié)的電源。
根據(jù)權(quán)利要求17的方法設(shè)置了一種特別類型的在刻蝕和涂覆之間的過渡。
在對襯底涂覆以及預(yù)處理時，襯底通常被施加以負(fù)電勢。該電勢通常也被稱為 偏置電勢并且將離子拖拽到襯底表面上。這在涂覆的情況下尤其是導(dǎo)致層增厚并且減少 拉伸應(yīng)力，并且于是提高了層質(zhì)量和層附著?？涛g理解為去除污物，然而也理解為去除 襯底的組成部分。與涂覆相對，在此進行材料的去除。在離子刻蝕的情況下，偏置電勢 通常被更強地負(fù)地調(diào)節(jié)。通過該強烈的轟擊，將襯底表面凈化并且活化。在HPPMS工 作中借助金屬離子轟擊以及高的偏置電壓的情況下，金屬離子也可以在表面附近地被注 入。這改進了隨后的涂層生長。通過改變偏置電壓，可以在刻蝕和涂覆之間并且由此在 襯底和層之間產(chǎn)生連續(xù)的過渡。
通過自由地選擇金屬靶，優(yōu)選自由地選擇HPPMS金屬靶，可以多方面地構(gòu)建襯 底和層之間的過渡。因為可以借助相同的金屬進行刻蝕和涂覆，所以可以建立分級的界 面和非常好的附著，其方式是首先在刻蝕步驟中在襯底上施加例如1000V的高的負(fù)偏置 電壓，并且該偏置電壓隨后連續(xù)地降低。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選的實施形式中，首先將金屬原子注入襯底中， 其方式是在HPPMS靶運行中在例如-1200V的高的負(fù)的襯底偏置情況下將金屬離子朝向 襯底加速。隨后，產(chǎn)生由相同材料構(gòu)成的薄的金屬中間層，其方式是降低偏置電壓。隨 后，可以通過添加反應(yīng)氣體在考慮相同金屬的情況下施加同樣薄的硬材料中間層。最 后，施加實際的硬材料層。在此，可以區(qū)分三種情況其一，中間層的金屬不同于硬材 料層的金屬；其二，中間層的至少一個金屬也在硬材料層中；以及其三，中間層和硬材 料層中的金屬基本上相同。在硬材料層的多種應(yīng)用情況中，可以通過實驗分別確定最有 利的情況。金屬Ti和Cr已證明是特別適于作為中間層的元素。
優(yōu)選的是，中間層和硬材料中間層可以分別具有l(wèi)-200nm的厚度，特別優(yōu)選為 IO-IOOnm的厚度。
通過合適地調(diào)節(jié)氣體離子和金屬離子密度，可以附加地在界面區(qū)域中產(chǎn)生最優(yōu) 的過渡。在此特別有利的是，在HPPMS刻蝕期間同時也借助氣體離子進行充分的轟擊。 此外已表明的是，在HPPMS之前的純的氣體刻蝕進一步改進了附著。9
偏置電壓可以施加在襯底臺和室之間。然而優(yōu)選的是，偏置電源施加在襯底臺 和陽極之間。優(yōu)選的是，室僅僅具有如下陽極電勢該陽極電勢是所有對于襯底處理和 襯底涂覆所需的電極的最正(positivst)的電勢。然而可以將多個空間上分離的陽極彼此 連接，并且于是置于該電勢上。
氣體離子密度和金屬離子密度的優(yōu)選的調(diào)節(jié)可能性能夠?qū)崿F(xiàn)進一步優(yōu)化各種特 性，例如層質(zhì)量、層速率、層組分、層結(jié)構(gòu)和層應(yīng)力。在多層情況中的各種變形也是可 能的。
在一個優(yōu)選的變形方案中，HPPMS磁控管相對于遠(yuǎn)離的陽極來連接。如果襯底 覆蓋在HPPMS靶和關(guān)聯(lián)的相對電極之間的視線，則在襯底附近實現(xiàn)高的金屬離子密度和 氣體離子密度。電子在其朝向相對電極的路徑上產(chǎn)生氣體離子化；此外被濺射的或者復(fù) 合的金屬原子也重新離子化或者簡單離子化的金屬離子被多重離子化。
意想不到的是，該方法證明適合于絕緣層的涂覆，優(yōu)選為氧化的、特別優(yōu)選為 氧化鋁的涂覆。這些工藝進行更為穩(wěn)定，因為較少出現(xiàn)充電和電弧。而當(dāng)傳統(tǒng)的磁控管 對以雙磁控管模式工作時，而同時也驅(qū)動HPPMS磁控管時，相同也適用。層速率在這些 情況中甚至高于僅僅以傳統(tǒng)的磁控管工作的情況。
下面將借助附圖進一步闡述本發(fā)明的實施形式。其中


圖1在原理圖中示出了通過涂覆裝置的第一實施形式的水平橫截面，該涂覆裝 置帶有兩個HPPMS磁控管和兩個傳統(tǒng)的磁控管，
圖2在原理圖中示出了根據(jù)圖1的涂覆裝置的電源的布線，
圖3在原理圖中示出了通過涂覆裝置的第二實施形式的水平橫截面，該涂覆裝 置帶有四個HPPMS磁控管，
圖4在原理圖中示出了根據(jù)圖3的涂覆裝置的電源的布線，
圖5在原理圖中示出了通過涂覆裝置的第三實施形式的水平橫截面，該涂覆裝 置帶有兩個HPPMS磁控管和兩個傳統(tǒng)的磁控管，它們以雙磁控管運行方式工作，
圖6在原理圖中示出了通過涂覆裝置的第四實施形式的水平橫截面，該涂覆裝 置帶有兩個HPPMS磁控管和兩個傳統(tǒng)的磁控管，其中所有磁控管相對于共同的陽極連 接，
圖7在原理圖中示出了通過涂覆裝置的第五實施形式的水平橫截面，該涂覆裝 置帶有四個HPPMS磁控管，它們相對于共同的陽極連接，
圖8在原理圖中示出了通過涂覆裝置的第六實施形式的水平橫截面，該涂覆裝 置帶有電路裝置，借助該電路裝置將兩個HPPMS磁控管雙極性地彼此脈沖驅(qū)動，
圖9示出了用于激勵HPPMS磁控管的開關(guān)元件的電路圖，以及
圖10在原理圖中示出了通過室壁以及安裝在該室壁上的HPPMS電源的垂直橫 截面。
在圖1-8中分別示出了 PVD濺射裝置的涂覆室，其具有四個磁控管和可旋轉(zhuǎn)的 襯底臺4。磁控管包括用陰影示出的后部區(qū)域，該后部區(qū)域帶有屏蔽裝置、冷卻裝置和磁 系統(tǒng)，以及分別具有(未被陰影示出的)要濺射的材料構(gòu)成的靶。在所示的例子中，靶 分別構(gòu)建為矩形的板，其正面朝向襯底臺4。
在所示的實施形式中，分別將磁控管的至少之一構(gòu)建為HPPMS磁控管，并且在附圖中通過在靶上的符號“H”表示。在此，“HPPMS磁控管”的名稱首先涉及一 種連接，即HPPMS磁控管連接到HPPMS電源上，而傳統(tǒng)的UBM磁控管連接到傳統(tǒng)的 DC電源上，或者可替選地連接到傳統(tǒng)的脈沖電源上，該脈沖電源具有常見能量的電壓脈 沖。磁控管本身在所示的例子中從其結(jié)構(gòu)來看、即從靶的大小和形狀、磁系統(tǒng)、冷卻等 等來看是相同的?？商孢x地也可能的是，磁控管裝置根據(jù)作為HPPMS磁控管或者傳統(tǒng)的 UBM磁控管的應(yīng)用來匹配，或者在磁場的強度或者形式、冷卻的設(shè)計方面進行匹配。
HPPMS磁控管的靶分別以獨立的HPPMS電源驅(qū)動。如針對各實施形式分別說 明的那樣，處于相同的電勢的靶的屏蔽裝置和/或室壁用作陽極，或者遠(yuǎn)離的陽極用作 陽極。HPPMS磁控管的靶在濺射工作中產(chǎn)生金屬離子，這些金屬離子用于將通過襯底臺 引導(dǎo)的襯底進行預(yù)處理和涂層。遠(yuǎn)離的陽極在涂覆時通過電源相對于室壁優(yōu)選保持在正 電勢Vc上。
在第一實施例中(圖1)，在大小為大約0.7m3的金屬涂覆室中在室壁附近有兩個 HPPMS磁控管1和兩個傳統(tǒng)的UBM磁控管2。其間有旋轉(zhuǎn)的襯底臺4。襯底臺4具有 轉(zhuǎn)盤13，襯底11在這些轉(zhuǎn)盤上固定在支架上并且導(dǎo)電連接。襯底是要涂覆的物體，其形 狀對應(yīng)于相應(yīng)的應(yīng)用目的，或者襯底是切削工具。襯底在轉(zhuǎn)盤上在行星轉(zhuǎn)動中以變化的 距離經(jīng)過磁控管盤。在與襯底導(dǎo)電連接的襯底臺4上施加有相對于陽極3的襯底偏置電 壓VB。
傳統(tǒng)的磁控管2在涂覆時與陽極3相對地工作，該陽極位于襯底臺4的另一側(cè) 上。為此，與磁控管2關(guān)聯(lián)的各電源分別產(chǎn)生電壓Vmi *VM2，借助這些電壓將磁控管2 作為陰極置于與陽極3相對的負(fù)電勢上。通過在磁控管2和陽極3之間的大的距離，在陰 極2上和在空間中產(chǎn)生的電子經(jīng)過長的路徑橫向穿過室，并且產(chǎn)生進一步的離子化。在 襯底11上于是在整個涂覆體積中有高的氣體離子密度可用。
兩個HPPMS磁控管1的靶在此同時主要提供金屬離子。它們在該例子中在預(yù)處 理和涂覆時相對于在該情況中用作陽極的磁控管的被接地的屏蔽裝置工作。通過相對于 純粹的僅僅傳統(tǒng)的磁控管由于HPPMS磁控管1的工作而提高的金屬離子成分，得到了明 顯改進的層質(zhì)量和附著。
在圖2中示出了涂覆裝置的HPPMS電源14的示意性電路圖，其中HPPMS電源 14僅僅示例性地針對HPPMS磁控管1而在左下方示出，并且對于另外的HPPMS磁控管 關(guān)聯(lián)有另外的、相同的HPPMS電源(未示出)。HPPMS電源14包括開關(guān)元件5、電容 元件6和直流電源7。
圖9示出了開關(guān)元件5的電路圖。該開關(guān)元件包括功率晶體管16，其實施為 IGBT并且串聯(lián)地設(shè)置在電容元件6和HPPMS磁控管1之間。IGBT 16通過控制單元20 來激勵。此外，控制單元20具有激勵接口 M，通過該接口預(yù)先給定開關(guān)元件的狀態(tài)。 外部的控制計算機相應(yīng)地激勵控制單元20，該控制計算機預(yù)先給定脈沖的持續(xù)時間和定 時。
電容元件6設(shè)計為電容器組，即設(shè)計為各電容器的并聯(lián)電路。在一個優(yōu)選的例 子中，使用分別具有2000伏特的耐壓強度的各電容器。在該優(yōu)選的實施形式中，將所需 的這種單個的電容器并聯(lián)，以便實現(xiàn)電容器組6的例如30 μ F或者50 μ F的合適的總電容。
如在圖2中首先示意性地示出的那樣，開關(guān)元件5和電容器組6緊鄰陰極地位于 室壁外側(cè)上的關(guān)聯(lián)的電真空穿通部8上。開關(guān)元件的冷卻可以通過室壁的冷卻循環(huán)來進 行，可替選地也可以進行空氣冷卻。
在脈沖間歇中對電容器組6的電容器充電的直流電源7與脈沖功率相比具有僅僅 小的功率要求并且位于更遠(yuǎn)的開關(guān)柜中。
在圖10中在原理圖中示出了在室壁沈上的開關(guān)元件5和電容器組6的布置。它 們設(shè)置在殼體觀中，該殼體直接安裝在室壁26上。
對于設(shè)置在室內(nèi)的HPPMS磁控管1設(shè)置有水冷裝置，其具有冷卻劑流入部30a 和冷卻劑回流部30b。冷卻劑供給裝置首先通過管道輸送給殼體觀。冷卻劑至HPPMS 磁控管1的進一步的引入和引出通過銅管36、38進行，這些銅管穿過室壁沈的真空隔離 裝置32。
銅管36、38也用作電線路，以便將HPPMS電流脈沖從開關(guān)元件3引導(dǎo)至磁控管 1。為此，開關(guān)元件3的電輸出端通過套管34與兩個管36、38電連接。隔離元件32負(fù) 責(zé)相對于室壁沈的電絕緣。
于是，一方面得到在穿通部8上的非常簡單的結(jié)構(gòu)。另一方面，管36、38可以 用作導(dǎo)體，其具有比較大的橫截面用于良好地引導(dǎo)非常大的電流。由于管36、38本身引 導(dǎo)冷卻劑，所以在沒有附加開銷的情況下得到了電線路的冷卻。
電容器組6和開關(guān)元件5由此直接并排地布置，即例如彼此相距小于80cm，優(yōu) 選甚至小于20cm，以便將電流脈沖通過其引導(dǎo)的線路路徑保持為盡可能短。電容器組6 和開關(guān)元件5也安裝在HPPMS磁控管1附近，其設(shè)置在室壁沈的另一側(cè)上，使得在此也 將電流路徑保持為較短，優(yōu)選的是從開關(guān)元件5至HPPMS磁控管1小于50cm，特別優(yōu)選 小于30cm。
此外，該布置實現(xiàn)為使得在真空室之外僅僅設(shè)置最小的線路長度，HPPMS脈沖 的電流通過該線路長度引導(dǎo)。金屬真空室用作法拉第籠，使得將該裝置之外的電磁干擾 最小化并且實現(xiàn)了高的工作可靠性。
在根據(jù)第一實施形式的涂覆裝置的一個示例性的裝配中，所有靶(除了第一 HPPMS靶，其僅僅由鈦構(gòu)成)由鈦板構(gòu)成，鋁栓被引入其中(Ti-Al靶)。
下面將示例性地描述根據(jù)第一實施形式的對填裝到襯底臺4上的物體(襯 底)11 (例如切削工具)進行預(yù)處理和涂層的涂覆裝置的工作。
首先將襯底加熱到大約500°C。在第一刻蝕步驟中，將氬氣引入室內(nèi)，并且兩個 傳統(tǒng)的磁控管2作為陽極共同地相對于大約45cm遠(yuǎn)的電極3工作，該電極在刻蝕時用作 陰極。在此，襯底處于負(fù)電勢上。這樣在襯底附近產(chǎn)生的高的氣體離子密度在第一刻蝕 步驟中導(dǎo)致襯底表面的第一凈化和活化。
在第二步驟中，在其余與第一刻蝕步驟相同的工作中，第一 HPPMS磁控管 1(其靶僅僅由鈦構(gòu)成)附加地在低的氬壓力下工作。襯底通過合適地調(diào)節(jié)電壓Vb和Vc而 到相對于室壁的、-1100V的新的更高的負(fù)電勢上。金屬離子將襯底表面凈化和刻蝕。離 子的小部分在表面附近被注入。由于始終存在的氬壓力，同時同樣以氬離子進行轟擊。
在數(shù)分鐘的過渡時間間隔內(nèi)(在一個例子中為5分鐘)，將襯底偏置連續(xù)地 從-1100V降低到-100V。在此，形成Ti構(gòu)成的薄的界面。12
接著，引入氮氣數(shù)分鐘長。形成由TiN構(gòu)成的薄的硬材料層。隨后，提高氬氣 流和反應(yīng)氣流，并且接通第二 HPPMS磁控管(帶有Ti-Al靶)。此外，傳統(tǒng)的磁控管2 現(xiàn)在在直流工作中作為相對于電極3 (其現(xiàn)在用作陽極)的陰極工作。
三個附加的磁控管釋放Al原子和Ti原子以及Al離子和Ti離子。通過至各磁控 管的功率，可以調(diào)節(jié)硬材料層的化學(xué)計量。
在磁控管2之前產(chǎn)生的電子在電場中朝著陽極3運動并且通過這種方式在襯底附 加產(chǎn)生其他的載流子。電場在圖1中并且在隨后的附圖中示意性地通過虛線表明。該線 大致對應(yīng)于電場線，其與電極對的兩個電極的中部相遇。由于在室內(nèi)的其他電極，會出 現(xiàn)場線的扭曲。
特別是通過旋轉(zhuǎn)的襯底會暫時出現(xiàn)明顯的偏差。然而在時間平均上，場線大致 具有所示的走向。在活化的電極面之間的視線在較大的距離情況下僅僅略微偏離場線。 在轉(zhuǎn)動經(jīng)過的襯底至少部分地并且暫時地與該視線相交。這樣產(chǎn)生的氣體離子于是以高 的濃度供襯底使用。離子在涂覆期間由于襯底偏SVb而朝著襯底加速。濺射氣體的離 子在此使得層變密，而反應(yīng)氣體的離子可以與被濺射的金屬離子和金屬原子反應(yīng)成為所 希望的涂覆材料TiAIN。金屬原子主要來自傳統(tǒng)的UBM磁控管，而這些金屬離子主要來 自HPPMS磁控管。通過該結(jié)合，以良好的層速率形成特別硬的并且附著牢固的層。
如果另一方面層在另外相同的試驗結(jié)構(gòu)中僅僅借助傳統(tǒng)的UBM磁控管來制造， 則得到具有比較低的硬度和附著強度以及提高的粗糙度的層。
在處理在1400MRI硬化的、X38CrMoV51構(gòu)成的扁鋼的情況下，可以在IOmm的半徑銑刀上實現(xiàn)提高21 %的壽命。
在一個比較例子中，雖然除了傳統(tǒng)的UBM磁控管之外還使用HPPMS磁控管， 然而所有磁控管分別相對于被接地的屏蔽裝置來驅(qū)動。在該比較例子中，相對于僅僅借 助傳統(tǒng)的UBM磁控管的涂覆部分地同樣出現(xiàn)附著強度和硬度的改進。然而，層特性并不 能夠均勻地在整個襯底上固定。
在根據(jù)圖3的第二實施例中，設(shè)置有四個HPPMS磁控管，該第二實施例其余方 面與第一實施例一致。HPPMS磁控管的兩個相對于遠(yuǎn)離的陽極來工作，使得電子在此也 經(jīng)過長的路徑并且同樣引起在整個涂覆體積中的高的氣體離子化。
圖4針對第二實施形式示例性地并且參照圖3地示出了 HPPMS磁控管和關(guān)聯(lián)的 相對電極的布線。在襯底臺的另一側(cè)上至陽極3的饋電線9在真空室內(nèi)沿著室壁在屏蔽 片(未示出)之后走向。通過該布置，將涂覆裝置之外的電磁干擾最小化，并且實現(xiàn)了 高的工作可靠性。
在借助根據(jù)第二實施例的裝置對襯底涂覆時，在其他相同的結(jié)構(gòu)和工藝過程的 情況下產(chǎn)生具有更高硬度、然而具有高的壓力的層。這種層特別適于硬切削，并且優(yōu)選 僅僅施加以小的層厚度。與第一實施形式的應(yīng)用例子相比，得到進一步提高16%的壽 命，即相對于傳統(tǒng)的涂覆總計改進了 37%。
在圖5中示出了涂覆裝置的第三實施例，其優(yōu)選可以用于預(yù)處理襯底和/或用于 將襯底以不導(dǎo)電的層、例如氧化層如氧化鋁來涂覆。涂覆裝置(其除了所示的和這里所 討論的針對布線的細(xì)節(jié)之外與上述實施形式一致)包括兩個HPPMS磁控管和兩個傳統(tǒng)磁 控管。HPPMS磁控管之一裝備有鉻構(gòu)成的靶，并且僅僅使用在預(yù)處理和中間層的施加中。另一磁控管的靶由鋁構(gòu)成。在此，兩個傳統(tǒng)的UBM磁控管在涂覆時以雙磁控管工 作方式運行。
隨后，示例性地描述根據(jù)第三實施形式的涂覆裝置的用于產(chǎn)生氧化層的運行
首先，類似于第一實施形式的示例性運行來執(zhí)行刻蝕處理，然而其中替代 HPPMS鈦靶使用了 HPPMS鉻靶。如在第一例子中那樣，制造硬材料中間層，其方式是 首先沉積靶材料的金屬層，并且隨后引入反應(yīng)氣體。在第三實施形式的示例性運行中， 產(chǎn)生CrN硬材料中間層，其方式是首先沉積Cr層并且隨后引入氮氣作為反應(yīng)氣體。
在進一步的涂覆運行中，反應(yīng)氣體氮氣通過氧氣來替代，使得首先形成非常薄 的Cr-N-O過渡層，并且隨后形成Cr2O3硬材料中間層。
隨后將Cr磁控管的功率返回，而AHHPPMS磁控管和兩個傳統(tǒng)的AHHPPMS被輸送有提高的電功率，以便形成實際的Al2O3硬材料層。
Al-HPPMS磁控管在此與室壁相對地工作。兩個傳統(tǒng)的磁控管在45cm的距離且 50kHz的情況下以雙磁控管運行方式工作。
由于與裝備有Al靶的兩個傳統(tǒng)磁控管一同使用HPPMS磁控管，實現(xiàn)了高的 層質(zhì)量。此外已表明的是，工藝穩(wěn)定性和層均勻性非常好，并且極少出現(xiàn)充電和電弧 (Arc) ο
圖6示出了涂覆裝置的第四實施形式的視圖。在第四實施形式中(其在其他方面 又與前面提及的實施形式一致)，涂覆裝置包含四個HPPMS磁控管和兩個傳統(tǒng)磁控管， 其中所有磁控管相對于共同的陽極來連接，以便實現(xiàn)在共同的涂覆體積中的金屬離子的 尚笛、度。
圖7示出了涂覆裝置的第五實施形式的視圖。在第五實施形式中(其在其他方 面又與前面提及的實施形式一致)，涂覆裝置包括四個HPPMS磁控管，它們都相對于共 同的陽極來連接，以便在共同的涂層空間中產(chǎn)生金屬離子的高密度。
在根據(jù)第五實施形式的涂覆裝置的工作中，可以通過前面的借助金屬離子的刻 蝕來實現(xiàn)附著特別牢固的層。層質(zhì)量同樣非常好。此外，也在凹入的幾何結(jié)構(gòu)情況下實 現(xiàn)了高的層厚度均勻性。然而，與其他例子相比，略為降低了層速率。HPPMS磁控管 的電源如前面的例子那樣構(gòu)建。
在另外的、圖8示出的涂覆裝置的第六實施形式中(其在其他方面與前面提及的 實施形式一致)，兩個HPPMS磁控管相對彼此雙極性地以脈沖驅(qū)動。
在第六實施形式中，兩個HPPMS磁控管連接到共同的HPPMS電源40。電源 40包括兩個DC電源7、7a，它們對稱地連接到中間抽頭42上。與DC電源7、7a并聯(lián) 地連接有電容元件6、6a,它們優(yōu)選二者構(gòu)建為電容器組，如結(jié)合第一實施形式所闡述的 那樣。每個電容元件6、虹的各負(fù)的極通過串聯(lián)的開關(guān)元件5、5a與相應(yīng)的磁控管1、Ia 的靶電連接。
借助兩個附加的開關(guān)10、IOa(它們由控制單元12控制)，可以將HPPMS電源 40的兩個對稱的每個短路。開關(guān)10、IOa在磁控管1、Ia(其中靶分別彼此交替地用作陽 極和陰極)的雙極性的脈沖驅(qū)動中分別將在下一個脈沖情況下應(yīng)當(dāng)作為陽極起作用的靶 和關(guān)聯(lián)的HPPMS電源的正極相連。另一開關(guān)保持?jǐn)嚅_。這樣，在每個脈沖的情況下， 兩個HPPMS磁控管之一用作陽極，而另一個用作關(guān)聯(lián)的陰極。14
對開關(guān)10、IOa的要求較低，因為它們在脈沖間歇中并且不是在電流影響下 (unter Stromfluss)切換。控制單元12負(fù)責(zé)開關(guān)元件5、5a、10、IOa的同步。在此，開關(guān)元件也共同地固定在室后壁上，并且借助電線路連接到HPPMS磁控管上，這些線路 通過共同的真空穿通部8引導(dǎo)至室內(nèi)。于是，電線路盡可能地在室內(nèi)走向，優(yōu)選在引導(dǎo) HPPMS脈沖的整個長度方面主要在室內(nèi)走向。
在一個可替選的實施形式中(未示出)，設(shè)置了充電裝置，其連接為使得其在脈 沖間歇中將兩個電容器組6、虹充電。
借助根據(jù)圖8中所示的例子的裝置，在工作中產(chǎn)生較少的充電，并且層變得平 坦。兩個另外的磁控管同樣可以是HPPMS磁控管，并且以相同的方式工作。也可能 的是，相對于地或者共同的相對電極3來工作?？商孢x地，兩個另外的磁控管也可以是 傳統(tǒng)的磁控管。它們例如可以以雙磁控管工作方式或者同樣相對于地和共同的電極來工 作。
權(quán)利要求
1.一種用于通過磁控霧化來對物體進行預(yù)處理和涂覆的裝置，具有-真空室，其帶有金屬室壁(26)和設(shè)置在真空室中的帶有濺射靶的磁控管(1，2)， -其中磁控管的至少之一構(gòu)建為HPPMS磁控管(1)，用于根據(jù)大功率脈沖磁控霧化 來工作，-其中通過電容元件(6)經(jīng)由開關(guān)元件(5)與HPPMS磁控管(1)的濺射靶相連來將 電脈沖輸送給HPPMS磁控管(1)， 其特征在于，-開關(guān)元件(5)設(shè)置在室壁(26)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中-電容元件(6)構(gòu)建為并聯(lián)連接的電容器構(gòu)成的電容器組，以及 -開關(guān)元件(5)和電容元件(6)設(shè)置在室壁(26)上。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中-在室壁(26)上設(shè)置有真空穿通部(8)用于對HPPMS磁控管供電， _其中電容元件(6)、開關(guān)元件(5)和真空穿通部(8)形成一個單元。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中-設(shè)置有用于HPPMS磁控管(1)的冷卻裝置，其中冷卻劑通過管(36，38)引導(dǎo)至 HPPMS磁控管(1)，-其中管(36，38)通過真空穿通部(8)穿過室壁(26)，以及 _其中管(36，38)用作電導(dǎo)體，借助所述電導(dǎo)體將電流從開關(guān)元件(5)引導(dǎo)至 HPPMS磁控管(1)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中-冷卻裝置設(shè)計用于室壁和/或其上的真空穿通部， -其中冷卻裝置也構(gòu)建用于冷卻開關(guān)元件。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中-設(shè)置有至少一個電極對，其中至少一個電極是HPPMS磁控管(1)， _其中設(shè)置有至電極對的電極的饋電裝置，以及-其中至兩個電極的饋電裝置通過共同的真空穿通部(8)或者兩個相鄰的真空穿通部 引導(dǎo)至涂覆室中，并且饋電裝置在室內(nèi)延伸直到電極。
7.一種用于通過磁控霧化對物體進行預(yù)處理和涂覆的裝置，具有-真空室，其具有金屬室壁(26)和設(shè)置在該真空室中的帶有濺射靶的磁控管(1，2) 以及用于容納要涂覆的物體的襯底臺(4)，以及-產(chǎn)生等離子體的至少一個電極對，所述電極對具有第一電極(1)和第二電極(3)， -其中至少第一電極是HPPMS磁控管(1)，該HPPMS磁控管按照大功率脈沖磁控霧 化來工作，其中在第一電極和第二電極之間設(shè)置有HPPMS電源，以及-其中第一電極和第二電極設(shè)置為使得容納在襯底臺(4)上的物體設(shè)置在電極對的活 化面之間，或者通過電極對的活化面的間隙運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中-至少一個另外的電極對設(shè)置在真空室中，-其中至少一個電極構(gòu)建為磁控管(2)，該磁控管與直流電源或者傳統(tǒng)的脈沖電源連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其中在電極對的至少之一的活化面之間的距離超 過20cm，優(yōu)選超過40cm，特別優(yōu)選超過60cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9之一所述的裝置，其中 -第二電極是陽極(3)，以及-其中設(shè)置有偏置電壓供給(Vb)用于在陽極(3)和襯底臺⑷之間產(chǎn)生偏置電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要10所述的裝置，其中_在涂覆時陽極(3)的暴露于等離子體的面小于第一電極(1)的暴露于等離子體的
12.根據(jù)權(quán)利要10或11所述的裝置，其中-在陽極和室壁之間設(shè)置有電源(Vc)，以便在涂覆時將陽極保持在相對于室壁正的 電勢上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12之一所述的裝置，其中-在涂覆時將至少兩個磁控管相對于共同的陽極(3)來連接。
14.根據(jù)權(quán)利要8或9所述的裝置，其中 -第二電極是HPPMS磁控管(Ia)，以及-在第一電極和第二電極之間設(shè)置有HPPMS電源(40)，借助該HPPMS電源可以將 電極(1，la)彼此以雙極方式脈沖地驅(qū)動。
15.根據(jù)權(quán)利要14所述的裝置，其中-HPPMS電源(40)包括兩個電容元件(6，6a)，其中一個極分別通過開關(guān)元件(5， 5a)與HPPMS磁控管(1)相連，-其中另一極通過另外的開關(guān)元件(10，IOa)與另外的HPPMS磁控管相連。
16.根據(jù)權(quán)利要15所述的裝置，其中-設(shè)置有控制裝置(12)，以便交替地分別將電容器元件(6，6a)之一通過開關(guān)元件 (5，5a)與兩個磁控管(1，la)相連，而所述另外的電容器元件(6，6a)至少在一極上與 磁控管(1，la)電分離。
17.一種用于借助磁控霧化來對物體進行預(yù)處理和涂層的方法，其中-物體設(shè)置在真空室中，該真空室具有金屬室壁(26)和設(shè)置在真空室中的帶有濺射 靶的磁控管，-在真空室中產(chǎn)生等離子體，其中濺射靶的至少之一被霧化，以及 -其中磁控管的至少之一作為HPPMS磁控管(1)根據(jù)大功率脈沖磁控霧化來工作， 其特征在于，-在刻蝕步驟中將負(fù)的偏壓(Vb)施加在物體(11)上并且通過用金屬離子轟擊來對物 體(11)刻蝕，以及-隨后連續(xù)地降低偏壓(Vb)，使得從濺射靶濺射出的材料引起在物體(11)上的層構(gòu)建。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中 -隨后施加硬材料層。
19.根據(jù)權(quán)利要求17、18所述的方法，其中“按照至涂層的連續(xù)過渡首先施加金屬的中間層。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19之一所述的方法，其中-首先施加硬材料中間層并且隨后施加硬材料層。
21.根據(jù)權(quán)利要求17-20之一所述的方法，其中 -首先施加金屬中間層，-隨后施加硬材料中間層，以及 -隨后施加硬材料層。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21之一所述的方法，其中-濺射靶的至少之一的材料包括金屬，該金屬用于刻蝕襯底、用于施加金屬中間層， 和/或用于產(chǎn)生硬材料中間層，-其中金屬從周期表的4-6副族的金屬中進行選擇， -其中優(yōu)選的是金屬為Ti或者Cr。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-22之一所述的方法，其中 -在刻蝕步驟中首先以氣體離子進行刻蝕，以及 -隨后借助金屬離子進行刻蝕。
24.根據(jù)權(quán)利要求17-23之一所述的方法，其中-在刻蝕步驟中借助金屬離子進行刻蝕，其中金屬離子被注入到物體的表面中。
25.根據(jù)權(quán)利要求17-24之一所述的方法，其中-至少一個方法步驟在同時金屬離子轟擊和氣體離子轟擊時進行。
26.根據(jù)權(quán)利要求17-25之一所述的方法，其中 -施加氧化鋁構(gòu)成的硬材料層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過磁控霧化來對物體進行預(yù)處理和涂層的裝置和方法。在具有金屬室壁(26)的真空室中設(shè)置有帶有濺射靶的磁控管，其中至少之一是HPPMS磁控管，通過電容元件(6)經(jīng)由開關(guān)元件(5)與HPPMS磁控管的濺射靶相連來將電脈沖輸送給該磁控管。為了實現(xiàn)對襯底的有效預(yù)處理和涂覆，根據(jù)第一方面設(shè)計了，開關(guān)元件設(shè)置在室壁上。
文檔編號C23C14/02GK102027564SQ200980115777
公開日2011年4月20日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者沃爾特·馬伊, 雷納·克雷默 申請人:塞梅孔公司