用於火花蒸發的具有火花擴散的空間限制的靶的製作方法

2023-07-31 10:38:46 1

專利名稱：用於火花蒸發的具有火花擴散的空間限制的靶的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求I的前序部分的用於火花蒸發源的靶，以及一種與此相對應的火花蒸發源和一種藉助於火花蒸發來製造層的方法。
背景技術：
在下文中應將火花蒸發理解為在真空下藉助於蒸發的 物理塗層方法，其中陰極燃燒點從為此設置的表面使材料蒸發。在其中提供要蒸發的材料的裝置在下文中稱作靶。所述靶與用於火花點火的點火裝置以及用於維持火花的電壓源一起構成ARC源。在下文中將對陰極燃燒點的擴散的限制稱為ARC約束。ARC源主要用所施加的磁場來運行。在此在靶處設置磁裝置，該磁裝置尤其是在靶外的要蒸發的靶材料之上、也就是至少在該要蒸發的靶材料附近但是在該靶材料表面的附近導致這樣的磁力線分布，該磁力線分布影響陰極燃燒點在靶表面上的移動速度以及例如放電電壓的放電條件。在產生磁場時的問題是，在在中心處不同於零的軸對稱場中，磁力線在中心處總是垂直於表面地從靶射出。這對於圓形靶來說示意性地在圖I中示出並且對於矩形靶來說示意性地在圖2中示出。在磁力線基本上垂直於靶表面的區域中，陰極燃燒點的移動速度劇烈降低。該效應可以稱作為陰極燃燒點在中心處的萎陷(Kollabieren)。這導致在該區域中在數量以及大小方面具有加劇的微滴形成的加劇的材料損害。微滴從靶的表面被拋出地基本上是液態的，也就是祀材料的非蒸發的密集體(Konglomerat),其作為宏觀顆粒沉澱在要塗層的襯底上。在反應的塗層過程中這常常導緻密集體不能與反應氣體完全地充分反應。為了對抗陰極燃燒點在靶中心處的萎陷，主要已知兩種措施。一方面可以嘗試通過巧妙地選擇磁系統來避免所述萎陷。這例如通過發散狀的磁力線來實現。但是已知的是，通過使磁場聚焦可以將所蒸發的材料強化地引導到要塗層的襯底並且由此提高材料使用的效率。通過使用發散狀的磁力線必須放棄該優點。另一方面已知採取儘管存在垂直射出的磁力線仍將陰極燃燒點從靶的中心區域排除、即將陰極燃燒點限制到中心區域以外的靶的區域上的措施。因此，根據WO 0016373，通過如下方式來減輕陰極燃燒點在中心區域中萎陷的問題，即在靶的中心區域中設置其材料具有較小的二次電子輸出量的遮擋板。作為遮擋板材料在那裡例如使用氮化硼。但是在這種方案中所顯示出的問題是，通過遮擋板表面的塗層該遮擋板表面變得導電，陰極燃燒點可以移動到該遮擋板表面上並且因此導致要構造的層中的不期望的組成部分。

發明內容
本發明所基於的任務是，至少部分克服現有技術的缺點。在此，在所採取的措施的情況下還確保了在來料塗層車間(Lohnbeschichtungsbetrieb)的生產環境中的適宜性。相應的情況適用對低成本、過程穩定性和維護友好性的要求。
根據本發明，該任務與權力要求I的特徵部分相對應地解決。從屬權利要求構成其他有利的實施方式。發明人已經認識到，WO 0016373中的問題在於，由於遮擋板和具有增加的塗層的蒸發材料之間的接觸構造了導電連接，該導電連接使得即使二次電子輸出量較小也能夠在遮擋板表面上火花放電。因此根據本發明，陰極燃燒點非常高效地從靶表面的中心區域被排除，所通過方式是，在該區域中電子供應在塗層過程期間持續地被禁止，即火花放電由於缺乏載流量而是不可能的。這例如可以通過如下方式來實現，即中心區域持續隔離並且設置在電懸浮電位上。於是令人驚訝的可以是，所述電子供應在靶的中心區域中持久地禁止，作為遮擋板材料甚至使用與其餘靶表面相同的材料。因此，使用具有較小的二次電子輸出量的材料不再是前提條件。如果陰極燃燒點隨機地短時漂移到遮擋板上，則這在這種情況下導致層的汙染。


現在根據實施例和附圖詳細地示例性地說明本發明。在此
圖3示出具有非磁性地實施的片的靶的本發明實施方式並且示意性示出磁力線分布圖4示出具有利用軟磁材料磁性地實施的片的靶的本發明實施方式並且示意性示出磁力線分布。
具體實施例方式根據第一實施例，如在圖3中所示的靶I包括靶材料3、例如鈦，在中心區域中具有用於容納電絕緣地安裝的片7的凹陷5，該片7藉助於卡環11保持在絕緣銷9處。例如陶瓷的不導電材料適用於絕緣銷9。靶材料3與片7之間的距離為大致I. 5mm至3. 5mm之間。如果距離再大，則存在陰極燃燒點破壞處於懸浮電位上的片7的危險。如果距離再小於I. 5_，則存在通過塗層材料的生長而導致靶材料3與片7之間的電接觸的危險。為了製造靶優選首先將由靶材料構成的板施加到載體板(未示出)上，該載體板既用於冷卻又用於電接觸。然後才完全地機械鎖定絕緣銷9、片7和卡環11。在許多應用中，靶I設置在塗層室的側壁上。這對於圓形靶來說意味著，靶I的對稱軸處於水平。片7在示例中包括孔，利用該孔所述片7被推移到絕緣銷9上。優選地，孔的直徑被選擇為比絕緣銷9的通過孔被推移的部分的直徑至少大十分之幾毫米。因此，由於重力所述片7在一條直線上放在絕緣銷9的上外罩部分上。卡環11如在圖3中所示那樣下沉到片7的中心凹陷中。由此,支承線(Auflagelinie)進一步減小並且在不利的情況下片的重心處於這樣的位置，使得片7由於公差而傾斜地放置在絕緣銷9的外罩上。為了避免這種情況，片7根據該實施方式的有創造性的擴展包括一個或多個凹陷13。這些凹陷13引起，片7的重心在軸上被推離卡環11並且因此片7不被傾斜地放置。片7根據本實施方式由導電的、例如金屬材料構成。根據特別有利的實施方式，懸浮的片7還可以實施為軟磁材料，藉此可以實現磁力線在片的外邊緣處垂直射出並且因此基本上平行於靶表面，如在圖4中藉助於虛線在右側示出的那樣。因此確保了陰極燃燒點在整個剩餘靶區域上的快速的移動速度。
在本說明書中公開了一種用於ARC源的靶，具有由要蒸發的材料構成的第一本體3，該第一本體3基本上在平面中包括被設置用於蒸發的表面，其中平面中的該表面包圍中心區域，其特徵是，在中心區域中設置與第一本體3設計為電絕緣的、優選被構造為片狀的第二本體7，使得第二本體7基本上不能提供用於維持火花的電子。優選地，第一本體3在中心區域中包括凹陷5，第二本體7下沉到該凹陷5中並且藉助於絕緣銷9固定，其中第一本體3與第二本體9之間的距離取閉集合I. 5mm至3. 5mm之間的一個或多個值，其中在一個特別優選的實施方式中，本體7至少在從凹陷5突出的表面處具有對應於本體3的材料的材料。第二本體7可以設計為包括一個或多個凹陷13，使得第二本體7的位於軸上的重心處於孔的外罩的高度。

在另一特別優選的實施方式中，第二本體7由軟磁材料實施。
權利要求
1.用於ARC源的革E,具有由要蒸發的材料構成的第一本體(3),該第一本體(3)基本上在平面中包括被設置用於蒸發的表面，其中平面中的該表面包圍中心區域，其特徵是，在中心區域中設置與第一本體(3)設計為電絕緣的、優選被構造為片狀的第二本體(7)，使得第ニ本體(7)基本上不能提供用於維持火花的電子。
2.根據權利要求I的靶，其特徵是，第一本體(3)在中心區域中包括凹陷(5)，第二本體(7)下沉到該凹陷(5)中並且藉助於絕緣銷(9)固定，其中第一本體(3)與第二本體(9)之間的距離取閉集合I. 5mm至3. 5mm之間的ー個或多個值。
3.根據權利要求2的靶，其特徵是，本體(7)至少在從凹陷(5)突出的表面處具有對應於本體(3)的材料的材料。
4.根據權利要求2或3之一的靶，其特徵是，第二本體(7)設計為包括至少ー個凹陷13，使得第二本體(7)的位於軸上的重心處於孔的外罩的高度。
5.根據前述權利要求之ー的靶，其特徵是，第二本體由軟磁材料實施。
全文摘要
本發明涉及一種用於ARC源的靶，具有由要蒸發的材料構成的第一本體(3)，該第一本體(3)基本上在平面中具有被設置用於蒸發的表面，其中平面中的該表面包圍中心區域，其特徵是，在中心區域中設置與第一本體(3)設計為電絕緣的、優選被構造為片狀的第二本體(7)，使得第二本體(7)基本上不能提供用於維持火花的電子。
文檔編號H01J37/12GK102822938SQ201180019323
公開日2012年12月12日 申請日期2011年1月10日 優先權日2010年4月16日
發明者S.克拉斯尼策, J.哈格曼 申請人:歐瑞康貿易股份公司(特呂巴赫)