涂层源及其生产方法技术

提供一种用于物理气相沉积的涂层源1，所述涂层源具有在粉末冶金生产过程中由至少一种粉状起始材料制成的至少一个组件2；7以及嵌入在所述组件中的至少一个铁磁区域5a、5b、6。所述至少一个铁磁区域5a、5b、6是在所述粉末冶金生产过程中被引入到所述组件2；7中并且固定地连接到所述组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于物理气相沉积的涂层源以及此种涂层源的生产方法。
技术介绍
物理气相沉积法在用于生产多个变化很大的层的技术中大量使用。应用从用于多种变化很大的衬底材料的耐磨且抗腐蚀涂层的生产一直到有涂层的材料复合物的生产，尤其是在半导体以及电子产业中。由于此广泛应用范围，必须沉积各种涂层材料。在物理气相沉积中使用各种技术，例如气相沉积、阴极溅射(溅射沉积)，或电弧气相沉积(阴极电弧沉积或电弧源气相沉积技术)。在溅射沉积法中，借助于例如氩等工作气体来在腔室中产生等离子体。工作气体的离子朝由涂层材料形成的标靶加速并且将涂层材料的微粒从标靶撞出，这些微粒变成气相并且由此沉积在待涂布的衬底上。在溅射沉积法中已知在标靶的作用表面上形成磁场以促进所述过程。磁场提高了标靶的作用表面附近的等离子体密度，并且因此导致对涂层材料的烧蚀增加。此种方法被称为磁控阴极溅射(磁控溅射沉积)。EP 1744347A1描述了一种用于磁控溅射沉积的标靶，其中为了允许铁磁涂层材料溅射，将磁体布置在标靶的后侧以放大穿过标靶的作用表面的磁场。描述了通过将磁体压在钻孔中或者通过借助于已知的结合技术将磁体结合在钻孔中来将磁体布置在标靶中的情况。阴极电弧沉积法从根本上不同于上述的溅射沉积法。阴极电弧沉积尤其用于工具和机器零件的碳化物涂层以及用于装潢应用领域中的层。在阴极电弧沉积中，利用电弧放电，所述电弧放电是在作为标靶、阴极以及阳极提供的涂层材料之间点燃。所得的高电流低电压电弧(下文为电弧)经由阴极的自由电荷载流子以及较高的分压力来产生自身，使得甚至在高度真空下电弧放电也能维持。取决于所用技术的设计，电弧的位置在阴极的表面上或多或少随机地(所谓的随机电弧技术)移动或者以受控方式(所谓的操控电弧技术) 移动，标靶表面中的高能量引入发生在极小的区域中(在所谓的点中)。此高能量引入局部导致标靶表面处涂层材料的汽化。点的区域由涂层材料的液滴、涂层材料蒸汽以及涂层材料的所产生离子组成。标靶只在极小的区域中转变成熔融状态，并且因此可以在任何位置中作为具有相对较高涂布率的气相沉积源来操作。涂层材料蒸汽的离子化对由沉积在待涂布的衬底上的涂层材料制成的层的所得性质很重要。在涂层材料具有高蒸汽压力的情况下，通常大约25 %的蒸汽微粒处于电离状态，而在涂层材料具有低蒸汽压力的情况下，通常在50%与100%之间的蒸汽微粒处于电离状态。因此，在设备中不需要额外的离子化装置也能进行反应性离子电镀。阴极电弧沉积技术中的基本参数是电弧电压以及电弧电流，所述电弧电压以及电弧电流受到其他参数的影响，这些参数具体是例如标靶的材料、所提供的反应性气体，以及所给出的工作压力。例如，阴极电弧沉积中典型的操作条件是在15V与 30V之间的电弧电压以及在50A与150A之间的电弧电流。在阴极电弧沉积中，电弧在标靶表面上的移动速度决定了对应点中熔融材料的量。这个速度越低，从点离开朝待涂布的衬底加速的涂层材料的量就越大。低速度因此导致了在衬底上的层生长中非所要的喷雾或大微粒。所实现的电弧移动速度是随标靶的涂层材料而变。涂层材料的电导率减少会导致电弧速度减小。如果标靶表面上的电弧速度过低，即，停留在一个点上的时间过长，那么结果是标靶的局部热过载以及非所要的喷雾或大微粒对衬底上的层生长的强度污染。标靶过早不能用也可能是由表面上肉眼可见的熔化区域引起。电弧位置的速度并且因此点大小可能受到磁场影响。磁场强度越高，电弧移动得越快。在用于阴极电弧沉积的设备中，已知在用于标靶的冷支撑件之后设置电磁体或永久磁体以便影响电弧的速度。DE 4329155A1描述了一种用于电弧放电汽化器的磁场阴极，所述磁场阴极具有线圈布置以及布置在标靶中心的永久磁体以便实现对标靶材料更均匀的侵蚀。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种用于物理气相沉积的涂层源以及其生产方法，使用所述涂层源以及其生产方法，分别在磁控溅射沉积中实现稳定的涂布工艺或在阴极电弧沉积中实现对电弧速度的良好控制，并且同时可以实现到涂布设备的冷支撑件的最好的可能热耦合、用很少工作步骤有效地生产涂层源，以及将铁磁材料以几乎任意的几何形状在空间上布置成接近于标靶的作用表面，甚至材料很难才能进行机械加工或根本不能进行机械加工也是如此，并且污染物经由涂层源引入到涂布设备中的风险也降至最低。这个目标是通过根据权利要求I的用于物理气相沉积的涂层源来实现。在从属权利要求中指明了有利的改进。所述用于物理气相沉积的涂层源具有在粉末冶金生产过程中由至少一种粉状起始材料制成的至少一个组件以及嵌入在所述组件中的至少一个铁磁区域。所述至少一个铁磁区域是在粉末冶金生产过程期间被引入并且并在所述组件中。可以设置一个相连铁磁区域或多个铁磁区域。铁磁被视为表示这个区域(或这些区域)的导磁系数>> I。所述至少一个铁磁区域可以设计为一个永久磁体，或者可以设置一个或多个永久磁区域和/或一个或多个非磁化区域。所述至少一个铁磁区域可以具有铁磁粉末，例如，所述铁磁粉末是在用于涂层源的生产过程期间以粉末状引入的。替代地或除此之外，所述至少一个铁磁区域也可以(例如)具有在生产过程期间引入的一个或多个肉眼可见的铁磁体。涂层源的至少一个组件可以(例如)由实际标靶，即，涂层源的待汽化的涂层材料，来形成。然而，所述至少一个组件也可以(例如)由用不同材料制成的背板形成， 所述背板固定地连接到标靶，用于实现到涂布设备中的冷支撑件的热耦合。在实际标靶是可卸除式地系固在底座上的涂层源的构造中，所述至少一个组件也可以(例如)由所述底座形成，其中所述底座是设计成用于将标靶连接到涂布设备的冷支撑件。例如，分别地，铁磁区域可以形成在标靶中并且也形成在背板中，或者形成在标靶中并且也形成在底座中。 在所有这些情况中，所述至少一个铁磁区域按某方式布置，使得其在操作中布置在涂布设备的冷支撑件与标靶的作用表面之间。由于这种布置，可以实现一种磁场几何形状，其在极接近于标靶的作用表面处起作用，使得在标靶的近表面区域中，可以提供高的磁场密度。因此提供了独立于所使用的涂布设备的磁场系统，可以针对相应的涂层材料以及所应用的工艺来对所述磁场系统进行调适以及优化。此外，照这样，可以按照选定的方式来遮蔽标靶表面的限定区域。可以避免在阴极电弧沉积期间过热以及由此导致的涂层材料喷雾喷出增加造成的损害。在此上下文中，嵌入在组件中表示固定地连接到组件。所述至少一个铁磁区域在粉末冶金生产过程期间被引入到组件中并且固定地连接到组件，即，所述至少一个铁磁区域已在粉末冶金生产过程期间与组件一起进行加工，使得所述至少一个铁磁区域永久地连接到组件的剩余部分。由于铁磁区域直接嵌入在涂层源的组件中，因此铁磁区域在涂层源的操作中位于标靶的作用表面附近，并且因此可以确保在磁控溅射沉积期间的稳定涂布工艺或在阴极电弧沉积期间对电弧速度的良好控制。所述至少一个铁磁区域可以与组件一起被按压、锻造、 热等静压、碾压、热压，和/或烧结。由于所述至少一个铁磁区域是在粉末冶金生产过程期间被引入到组件中并且通过这个过程固定地连接到组件，因此所述至少一个铁磁区域可以连接到组件并且之间无间隙和空穴，使得实施了到涂布设备的冷支撑件的良好导热性。具体来说，照这样，在组件中不会形成阻断从标靶表面到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·博尔西克，C·博尔车，M·贝利，S·席利西特勒，G·斯特劳斯，
申请(专利权)人：攀时欧洲公司，
类型：
国别省市：