圆筒状蒸发源的制作方法

圆筒状蒸发源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种圆筒状蒸发源（1），所述蒸发源在圆筒外壁（2）处包括待蒸发的靶材（3）以及第一磁场源（401）和第二磁场源（402），所述第一磁场源和所述第二磁场源形成磁体系统（400）的至少一部分并且被布置在用于产生磁场的圆筒状蒸发源（1）的内部中。在这一方面，第一磁场源（401）和第二磁场源（402）被设置在载体系统（500）处，从而使得磁场的形状和/或强度能够根据预先定义的计划被设置在预先定义的空间区域中。根据本发明，所述载体系统（500）被构造用于设置所述载体系统（500）的所述磁场的形状和/或强度，从而使得所述第一磁场源（401）被布置在第一载体臂（501）处且能够相对于第一枢转轴线（5011）枢转预先定义的第一枢转角度（α1）。
【专利说明】圆筒状蒸发源
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种圆筒状(cylindrical)蒸发源，所述圆筒状蒸发源特别是用于溅射工艺中或真空蒸镀工艺中，优选地用于根据独立权利要求1的前序部分所述的阴极真空蒸镀工艺中。
【背景技术】
[0002]从向绝大多数各种各样的基体上施涂多层或者多个层体系的现有技术来看，整个系列的不同的化学、机械和物理技术是已公知的，这些技术中的每一种技术都是有效的并且根据需求和使用区域而具有对应的优点和缺点。
[0003]这些工艺对于施涂相对较薄的层或者膜层来说特别常见，其中靶的表面在电弧中被转化为蒸气的形式或者来自靶的表面的原子借助于电离粒子而被转化为蒸气的形式，由此形成的蒸气能够作为涂层而沉积在基体上面。
[0004]在阴极雾化的常规实施例中，靶在溅射工艺中被连接至非脉冲负直流电压源，或者例如被连接至单极或双极脉冲源，或者在HIPMs模式下工作，或者被连接至射频功率源。放电通常被磁体系统放大。随后磁控雾化被谈到。基体是待进行涂覆的材料并且基体例如被设置成与靶相对。基体可受到研磨、电浮动、偏压、加热、冷却等各种处理或其组合。工艺气体被引入到工艺腔室中，此外所述工艺腔室中含有工艺电极和基体，从而产生能够触发和保持辉光放电的气氛。根据具体应用，气体压力范围可从十分之几帕斯卡至数帕斯卡。氩是通常所使用的雾化气体。
[0005]当辉光放电 被触发时，正离子撞击靶的表面并且通过传输撞击力显著释放中性靶原子。中性靶原子冷凝在所述基体上面从而形成薄膜。另外，还存在通过靶产生的其他粒子和放射物并且他们都具有成膜特性(二次电子和离子以及光子)。电子和负离子朝向基体平台加速并且轰击基体平台并且生长出膜层。在一些情况下，偏压势被施加到基体保持器上面，从而使得正在生长的膜层暴露于正离子的轰击环境中。该工艺也被公知为偏压雾化(ion atomization)或者离子锻。
[0006]在一些情况下，不仅使用氩，还使用其他气体或者气体混合物。这典型地包括一些类型的反应雾化工艺，其中金属靶(例如B，Ti)在至少具有部分反应性的反应气体中发生雾化而合成组合物，从而形成金属和多种反应气体类型(例如氧化钛)的组合物。雾化产量被定义为对于每一个入射离子而言从靶表面上排出的原子个数。该概念是用于特征化雾化工艺的必要参数。
[0007]估算出入射到靶表面上面的能量的百分之一典型地会导致雾化粒子的排出；75%的入射能量会导致靶的加热且剩余的通过二次电子被消散，例如所述二次电子可轰击且加热所述基体。已公知为磁控雾化的经过改进的工艺利用磁场将电子导离基体表面，由此减小热效应。
[0008]对于给定靶材料而言，施涂率和均匀性特别地受到系统几何形状、靶电压、雾化气体、气体压力、和施加到工艺电极上面的电功率的影响，特别是还受到工艺中所使用的磁场的强度和几何形状的影响。
[0009]—种所使用的物理涂覆工艺是在许多实施例中已公知的电弧蒸镀法。
[0010]在电弧蒸镀法中，靶材料通过真空弧效应而被蒸发。靶源材料是弧电路中的阴极。已公知的电弧蒸镀系统的基本部件包括真空腔室、阴极和弧电流连接件、用于在阴极表面上面引弧的元件、阳极、基体和用于基体偏流电压的功率连接件。例如根据所使用的靶阴极材料，通过大小在15伏特-50伏特范围内的电压保持电弧。典型的弧电流大小在30A-400A的范围内。采用所属领域技术人员已公知的惯常的引弧工艺进行引弧。
[0011]由于在最简单的实例中阴极弧斑在阴极表面上面典型地以10m/s的速度无规则移动，因此产生形成靶的靶材从阴极的蒸发。然而在该方面，弧斑移动还能够借助于而适当的约束限制条件和/或磁场而受到控制。靶的阴极材料例如可以是金属或者金属合金。
[0012]电弧涂覆工艺明显地不同于其他的物理蒸气涂覆工艺。已公知的电弧工艺的核心是产生物料等离子体的弧斑。较高的百分比，例如30%-100%的通过阴极表面而蒸发的物料通常会被离子化，且所述离子能够在等离子体中以不同的荷电状态而存在，例如Ti+、Ti2+、Ti3+等。在这一方面，所述离子的动能可在例如IO-1OOeV的范围内。
[0013]这些特征会导致涂层非常高的质量并且相比于采用其他物理蒸气涂覆工艺施涂的那些涂层而言，可具有特殊的优势。
[0014]正如在上文中所述的溅射工艺中，所使用的磁场的强度和几何形状在电弧蒸镀工艺中也起到关键作用。他们在相当大的程度上还决定层的特性，特别是还有他们的质量。然而，例如无论是电弧工艺还是溅射工艺，磁场还可以一定会显著地影响蒸发工艺的成本，其原因在于，涂覆次 数得到优化或者靶的或者靶材的利用得到优化或者所施加的磁场对于所属领域的技术人员所熟悉的制备工艺或者涂覆工艺的其他参数而言有积极的效应。
[0015]采用电弧蒸镀法所施加的层通常会显示在较宽范围的涂层条件下具有的高质量。例如具有非常高的粘附力和高密度的化学计量化合物膜能够由此被制造出来，其在较宽范围的反应气体压力条件下为金属、合金和具有优秀涂覆均匀性的组合物提供较高的涂覆质量。其中的进一步的优势还在于:相对较低的基体温度和相对简单的化合物膜。
[0016]阴极电弧在由阴极表面释放的物料蒸气内产生等离子体放电。弧斑通常大小为数个微米并且具有大小为10安/平方微米的电流密度。这样的高电流密度会导致起始物料的快闪蒸发。所产生的蒸气由电子、离子、中性蒸气原子和微滴构成。电子朝向正离子云而得到加速。当阴极光斑被分为多个点时，阴极光斑的发射在较宽范围内是相对恒定的。每个点的平均电流取决于阴极材料的特性。
[0017]在该方面中，蒸发源的几何形状还通常起到明显的作用。因此，已公知使用矩形和圆筒状的蒸发源。在这方面对蒸发源的几何形状进行选择可依赖于多个参数和施涂特定涂层的边界条件。
[0018]根据W090/02216的涂覆设备和工艺的不利之处还在于:特别是不能保证涂层具有不变的质量。由于如果工艺参数不能够以复杂和/或昂贵的方式得到追踪而导致阴极的消耗增加，因此所施加的层的质量由此变化。如已公知地，这还特别是由于以下事实，即矩形电极显示出不规则的消耗，从而使得随着阴极受到的腐蚀增加，这样可能会导致移除速率的下降，进而对各层具有不利的效应，利用不变的工艺参数，涂覆蒸气变得越来越差。为了将这些不利的效应保持在一定限度内，阴极不得不过早地被更换，这是相对昂贵且复杂的。
[0019]除阴极发生不规则腐蚀之外的另一个不利之处在于:如果有可能的话，在阴极上面对电弧进行控制是非常困难且复杂的。
[0020]因此，通常更加有利的是使用圆筒状阴极，如已公知地，圆筒状阴极具有以下优势，即圆筒状阴极能够围绕其圆筒轴线旋转并且由此能够更好地处理靶材的消耗。之前在EP2159821中已经对这些问题进行了详细地讨论。通过使用根据EP2159821所述的蒸气源，所施加的层的质量并不随着阴极消耗量的增加而变化并且工艺参数并不是不得不要以复杂和/或昂贵的方式进行追踪。这一点特别是由于以下事实，即圆筒状阴极会被均匀地消耗，从而使得随着阴极的腐蚀，涂层蒸气的质量在相同的工艺参数下保持相同。由于根据EP2159821所述的蒸气源的使用使得这些负面效应几乎不再存在，因此不用再不得不过早地更换阴极，这样相应地会显著节省成本。
[0021]早先并没有得到满意解决的圆筒状阴极存在的一个问题是:相对于能够使用的工艺和/或特定工艺所需要的工艺参数而言，圆筒状阴极通常缺乏灵活性。因此，现在越来越需要使用一个或者 同一蒸发源例如在溅射工艺中作为雾化阴极或者在其他情况下如在阴极电弧蒸镀工艺中作为电弧蒸镀源。即便是当特定的蒸发源基本上仅应当被用作雾化阴极或者基本上仅被用作阴极电弧蒸镀源时，然而常常会需要根据涂覆工艺的特定要求而理想化地更改一个或者同一阴极。因此有可能的是，例如在使用不同的涂层材料的情况下，所使用的工艺参数例如工艺腔室压力、工艺气体、电压和/或电流也可发生改变，由此所使用的蒸发源应能够尽可能理想地进行设置。

【发明内容】

[0022]因此，本发明的目标是要提供一种特别是在雾化工艺中使用的，具体而言在溅射工艺中或在真空电弧蒸镀工艺中使用的，特别是在阴极真空电弧蒸镀工艺中使用的，经过改进的蒸发源，与现有技术相比，所述蒸发源相对于所使用的工艺且相对于变化的工艺参数例如在涂覆工艺中所使用的电流、电压、所使用的涂层材料、所使用的工艺气体及其他工艺参数而言具有明显增强的灵活性。本发明的进一步的目标是要提供一种蒸发源，所述蒸发源使得有可能基于特定工艺要求的更加灵活的修正可能性来提供更高质量的涂层并且除了更强的灵活性以外，还允许在实践中更加高效地使用靶材，其中另外要实现蒸发源的更长的工作寿命并且由此最终还要能降低涂覆工艺的成本。
[0023]满足这些目标的本发明的主题由独立权利要求1中的特征进行限定。
[0024]从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施方式。
[0025]由此，本发明涉及一种圆筒状蒸发源，所述蒸发源在圆筒外壁处包括待蒸发的靶材以及第一磁场源和第二磁场源，所述第一磁场源和所述第二磁场源形成磁体系统的至少一部分并且被布置在用于产生磁场的圆筒状蒸发源的内部中。在这一方面，所述第一磁场源和所述第二磁场源被设置在载体系统处，从而使得所述磁场的形状和/或强度能够根据预先定义的计划被设置在预先定义的空间区域中。根据本发明，所述载体系统被构造用于设置所述磁场的形状和/或强度，从而使得所述第一磁场源被布置在第一载体臂处且能够相对于第一枢转轴线枢转预先定义的第一枢转角度。
[0026]由于至少所述第一磁场源被布置在第一载体臂处且能够相对于第一枢转轴线枢转预先定义的第一枢转角度，从而使得总体上由所述磁体系统所产生的磁场相对于磁场强度和/或所述磁体产生的空间磁场几何形状而言能够极其灵活地被设置，因此使得首次有可能提供这样一种蒸发源，所述蒸发源相对于所述蒸发源能够采用的涂覆工艺而言且相对于待使用的工艺参数而言具有以前未知的灵活性。
[0027]现有技术圆筒状蒸发源在缺乏对于变化工艺条件的适应性方面所存在的问题首次通过本发明的蒸发源得到了令人满意的解决。根据本发明的一个或同一蒸发源能够以之前不可能的灵活性应用于非常不同的涂覆工艺中，无论是在雾化工艺中还是在电弧蒸镀工艺中，并且蒸发源能够相对于特定工艺所需要的工艺参数而言非常灵活地进行设置，适应于在一定程度下，例如早先由现有技术可知不可能使用蒸发源的情况，所能够意识到的绝大多数变化的工艺参数的变化幅度。
[0028]本发明的另一显著优势在于:根据本发明的蒸发源有可能省掉第二磁体系统，这是由于在定位根据本发明的蒸发源的磁体系统时存在大量可得的空间自由度，因此所述磁体系统能够简单地移动至现有技术中所要求的第二磁体系统的位置。在特定实例中，甚至有可能简单地在根据本发明的单个磁体系统的帮助下由两个不同的磁体系统构造磁场，这是因为根据本发明的磁体系统的各部件能够非常灵活地进行设置。
[0029]当前对例如在溅射工艺中使用一个和同一蒸发源作为雾化阴极或者在另一实例在阴极或阳极电弧蒸镀工艺中使用一个和同一蒸发源作为电弧蒸发源的持续增加的需求由此通过本发明首次得到充分地满足。
[0030]即便是当根据本发明的特定蒸发源通常应仅被用作雾化阴极或者通常应仅被用作阴极或阳极电弧蒸发源时，根据本发明的一个和同一蒸发源可以理想地适应于涂覆工艺的特定要求。由此使得有可能例如在采用不同的涂层材料时，所使用的例如工艺腔室压力、工艺气体、所使用 的电压和/或电流等工艺参数也可以改变，由此能够简单地设置蒸发源而不出现通过简单调节磁场所存在的问题。
[0031]根据本发明的蒸发源甚至可以极其灵活的方式进行设置以在一个和同一涂覆工艺中改变需求。比如，在涂覆工艺中，例如由于存在改变磁体系统所产生的磁场的各种可能性，因此在新的工艺参数下存在反应的完全自由。具有变化性质(例如变化的化学组成、硬度、粘附强度、摩擦特性等)的复杂层系统，能够由此在一个和同一涂覆工艺中产生，这是因为根据本发明的蒸发源通过改变磁场强度或空间磁场几何形状从而几乎能够适应于任何所要求的工艺技术边界条件。
[0032]在根据本发明的蒸发源的实施例中，对于实践而言特别重要的是，第二磁场源被布置在第二载体臂处且类似地能够相对于第二枢转轴线枢转预先定义的第二枢转角度。
[0033]在这一方面中，所述磁体系统可以特别有利地另外包括第一磁性元件和/或另外包括第二磁性元件，其中所述第一磁场源和/或所述第二磁场源和/或所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件和/或所述载体系统可被构造成在预先定义的空间方向上是可线性移动的。
[0034]在这一方面尤其特别优选的是在垂直于所述载体系统的纵向轴线的方向上按照可线性移动的方式布置所述第一磁场源和/或所述第二磁场源和/或所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件和/或所述载体系统，且特别是同时将其按照可线性移动的方式在垂直于纵向轴线的方向上和在平行于总枢转角的等分线的方向上进行布置，从而导致总角位于所述第一磁场源与所述第二磁场源之间。
[0035]另外地或者另一种可选方式是，通过使用根据本发明的蒸发源，可在平行于所述载体系统的纵向轴线的方向上按照可线性移动的方式布置所述第一磁场源和/或所述第二磁场源和/或所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件和/或所述载体系统。
[0036]在实践中，通过使用根据本发明的蒸发源，所述第一磁场源和/或所述第二磁场源和/或所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件和/或所述载体系统还可备选地或另外可选择地被布置成能够围绕旋转轴线旋转预先定义的旋转角度，所述旋转轴线优选平行于所述载体系统的纵向轴线。
[0037]在根据本发明的另一特定实施例中，所述第一磁场源和/或所述第二磁场源和/或所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件和/或所述载体系统还可备选地或另外可选择地被布置成围绕倾斜轴线是可倾斜的。
[0038]由此，根据本发明的蒸发源相对于全部可想象到的空间自由度而言还可以具有一定的灵活性，也就是说，相对于存在于所述磁体系统中的所有部件的朝向或相对于彼此的移动、倾斜、旋转、和枢转而言，使得首次有可能改变由所述磁体系统所产生的磁场的强度和几何形状以适应几乎任何能够想象到的工艺参数组合。
[0039]这一方面，对于其实现和/或其在所述磁体系统中的定位而言，所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件在实践中能够非常不同地进行构造。
[0040]由此，所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件能够例如相对于总枢转角的等分线被布置呈与所述载体系统的纵向轴线相隔预先定义的间距，优选地但不是必须地，被布置在磁轭处，具体而言被布置在铁氧体(ferritic)材料的磁轭处。和/或所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件也可以是另外的磁体或者也可以是磁轭本身。
[0041]在这一方面能够自圆其说的是，所述第一磁场源和/或所述第二磁场源和/或所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件是永磁磁体，例如钕或钐型永磁磁体，和/或铁氧体，和/或电磁体，且所述第一磁场源和/或所述第二磁场源和/或所述第一磁性元件和/或所述第二磁性元件的磁场强度能够得到控制或调节。
[0042]所属领域的技术人员在这一方面容易理解:根据需求，本发明的磁体系统还可以包括能够适当地进行布置的甚至是进一步的磁场源或者甚至是进一步的磁性元件，从而使得对所述磁场的磁场强度或空间设计的灵活性或者可调节性能够得到进一步地改进。
[0043]在这一方面，所属领域的技术人员清楚的是:所述磁体系统原则上可以适合于形成具有所需强度或者任何所需空间几何形状的磁场，并且例如可以形成均衡的磁控管或者不均衡的磁控管。
[0044] 在这一方面，在溅射中典型的磁场强度例如在10mT-500mT的范围内，优选地在25mT-100mT的范围内，例如处于均衡的或者不均衡的工作模式下，其中在实践中磁场的绝对强度在空间上能够或多或少较强地自然变化并且还能够自然地具有明显高于或者低于指示数值的场强度。
[0045]电弧蒸镀中的典型的磁场强度在这一方面例如处于0.lmT-50mT的范围内，优选地在lmT-20mT的范围内，其中在实践中磁场的绝对强度在空间上能够或多或少较强地自然变化并且还能够自然地具有明显高于或者低于指示数值的场强度。
[0046]在这一方面，如已经多次提到地，根据本发明的蒸发源可被构造成蒸发阴极或者蒸发阳极，从而使得蒸发阴极可被用作雾化阴极和电弧蒸镀源，特别是被用作电弧阴极。
[0047]应当理解的是，在实践中可提供进一步的部件，所述进一步的部件在实践中是根据本发明的蒸发源所需要的并且对于所属领域的技术人员而言是公知的。本质上已公知的冷却系统能够例如特别是对于所属领域的技术人员而言是公知的，其中所述蒸发源出于其设计原因也可以通常完全地省掉附加的冷却系统，具体而言，这是本发明的另一优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0048]下面结合附图对本发明进行更加详细地描述。在所述附图中:
图1a是根据本发明的蒸发源的第一简化实施例的透视图；
图1b示出了图1a所示的蒸发源，其中磁场源显著相对于彼此进行枢转；
图1c是图1a所示的蒸发源的磁体系统的透视图；
图2a是根据本发明的蒸发源的第二实施例的平面图，所述蒸发源具有两个附加的磁性元件；
图2b示出了图2a所示的蒸发源,其中第二磁性元件被构造成铁氧体(ferrite)磁轭的形式；
图3示出了可倾斜的 磁场源的第三实施例；
图4a是被设定为非常均衡的磁控管的呈溅射源形式的第四实施例；
图4b是被设定为均衡的磁控管的图4a所示的实施例；
图4c是被设定为不均衡的磁控管的图4a所示的实施例；
图5a是图4a所示的实施例，呈电弧蒸镀源的形式；和 图5b是图5a所示的实施例，用于在相对设置的侧面上面使用电弧。
【具体实施方式】
[0049]图1a是根据本发明的蒸发源的第一简化实施例的示意性透视图，其中根据本发明的蒸发源被整体设计，如附图标记I所示。在该方面，图1b示出了图1a所示的蒸发源1，其中磁场源401，402主要相对于彼此进行枢转。
[0050]如图1a和图1b所示的根据本发明的蒸发源I被特别地设计用于溅射工艺中或真空蒸镀工艺，优选用于阴极真空蒸镀工艺。圆筒状蒸发源I被为清楚起见图1a和图1b中未视出的圆筒外壁2环绕，圆筒外壁2包括如在图2a和图2b的相似实施例中清楚示出且由现有技术本质上已公知的待蒸发的靶材3。
[0051]根据本发明的蒸发源进一步包括作为中心部件的各自在纵向L上延伸的呈条状的第一磁场源401和呈条状的第二磁场源402，所述第一磁场源401和所述第二磁场源402形成整个磁体系统400的至少一部分并且被布置在用于产生磁场的圆筒状蒸发源I的内部中平行于纵向L。在这一方面，所述第一磁场源401和所述第二磁场源402被设置在载体系统500处，从而使得所述磁场的形状和/或强度能够根据预先定义的计划被设置在预先定义的空间区域中。根据本发明，所述载体系统500被构造用于设置所述磁场的形状和/或强度，从而使得所述第一磁场源401被布置在第一活动载体臂501处且能够相对于第一枢转轴线5011枢转预先定义的第一枢转角度alt)所述第二磁场源402被等同地布置在第二活动载体臂502处且能够相对于第二枢转轴线枢转预先定义的第二枢转角度a 2。[0052]另外，所述磁体系统400包括第一磁性元件403，所述第一磁性元件同样地沿纵向被设置在载体系统处位于呈条状的第一磁场源401与呈条状的第二磁场源402之间。
[0053]在图1a或图1b所示的当前具体实施例中，第一磁场源401、第二磁场源402和第一磁性兀件403各自形成条形磁体。在类似实施例中，第一磁场源401或第二磁场源402或第一磁性元件403也可以由多个沿纵向布置的相应的个体永磁磁体形成，这在原则上也由现有技术本质已公知。在这一方面，能够自圆其说的是:第一磁场源401或第二磁场源402或第一磁性元件403也可以包括铁氧体或者可由电磁体形成或者可通过另一种本质已公知的磁性元件来实现。
[0054]从图1a或图1b中以及从图2a和图2b中可以清楚地看到:中心磁体排的铁氧体磁轭410具有拱形变动部分，所述拱形变动部分允许枢转翼501，502的几何形状能够伸入自身到中，从而使得能够在围绕枢转轴线5011,5012进行的总枢转运动过程中在磁场源401，402和/或载体臂501，502与磁轭410之间的总枢转运动过程中确保在较宽的角范围a uα 2内磁路尽可能理想。
[0055]在这一方面，所述第一磁场源401和/或所述第二磁场源402和/或所述第一磁性元件403和/或所述第二磁性元件404和/或所述载体系统500被布置成能够围绕旋转轴线D旋转预先定义的旋转角度β，所述旋转轴线D优选平行于所述载体系统500的纵向轴线L。在这一方面，转动旋转角度β可以满足多项功能。通过转动旋转角度β，例如整个(总)磁体系统400能够相对于待涂覆的基体进行设置。另外，如果存在的话，朝向第二蒸发源的相对位置也能够被自然地设置。磁体系统400能够通过转动大约180度通过转动旋转角度β而自然地被所谓的翻过来，这可以例如相对于第一磁性元件403而言在预先定义的区域中自由地溅射所述表面方面得到有利地使用。 [0056]在这一方面，图1b与图1a的不同之处仅在于:在图1b中，所述第一磁场源401和所述第二磁场源402彼此间枢转达到非常大的程度，几乎达到最大程度；而在图1a所示的实例中，所述第一磁场源401和所述第二磁场源402彼此间不枢转，但是彼此间形成总共180度的伸展角。
[0057]另外，载体系统500能够围绕旋转轴线D转动旋转角度β，从而使得靶材3能够通过转动载体系统500由此通过转动磁体系统400而从图1a或图1b中未示出的圆筒壁上面的圆筒壁2的表面的不同区域连续地被蒸发出来。
[0058]例如有可能在这一方面，所述表面的不同区域被逐步蒸发，从而使得例如产生更均匀地靶材3移除和/或蒸发源的工作寿命得到增长和/或通过蒸镀工艺被施加到基体上面的涂层的涂覆质量得到改进。所述磁体系统例如还可以呈摆动运动地围绕旋转轴线D交替地枢转或者靶材3在有利工艺中能够以另一种适合的方式从圆筒壁2的表面蒸发出来。
[0059]图1c再一次示出了图1a所示的蒸发源I的磁体系统400的透视图，该图中更好地示出了第一磁场源401、第二磁场源402和第一磁性元件403之间的相互布置。能够清楚地意识到:在该具体实施例中，第一磁性元件403由多个相互间成排布置的个体永磁磁体4031形成。
[0060]图2a是根据本发明的蒸发源I的第二实施例的平面图，所述蒸发源具有两个附加的磁性元件403，404，其中图2b所示的实施例与图2a所示的蒸发源不同之处在于:第二磁性元件404被成形为铁氧体磁轭410的形式，从而使得如图2a所示的实施例的情况而不需要附加的磁体404。
[0061]在具有设置了待蒸发的靶材3的圆筒外壁2的圆筒状蒸发源I中，第一磁场源401和第二磁场源402相对于第一枢转轴线5011各自相互枢转第一枢转角度a i,或者相对于第二枢转轴线5021各自相互枢转第二枢转角度α2，其中在当前实施例中，第一枢转角度α:和第二枢转角度α 2是相同的。这也就是说，第一磁场源401和第二磁场源402相对于等分线WH相互对称地进行枢转。能够自圆其说的是，在另一实施例中，第一磁场源401和第二磁场源402也可以相互不对称地进行枢转，这也就是说，第一枢转角度α !和第二枢转角度α2不一定是相同的。第一枢转角度\和第二枢转角度α 2的典型数值大小位于O° -大约130°的范围内，即第一枢转角度α 1和第二枢转角度％也能够自然地采用大于90°的数值。在这一方面，优选的枢转角度位于大约60° -110°的范围内，并且也能够自然地采用与仅通过实例的上面所述的角度 数值完全不同的数值。
[0062]如双箭头线RS所示地，图2a和图2b所示实施例中的磁体系统400能够在垂直于所述载体系统500的纵向轴线L的方向RS上线性移动，用于改变由磁体系统400产生的磁场的强度和/或空间几何形状，并且特别是能够同时垂直于所述纵向轴线L和平行于总枢转角α 12的等分线WH线性移动。
[0063]在这一方面，沿方向RS移动可以满足不同的功能。例如，它可将相对于蒸发器表面的第一磁性元件403的磁场强度设置成从在第一磁性元件403位于所述表面附近时的非常高的数值到在第一磁性元件403远离所述表面时的较低的数值，例如用以将磁控管模式改变为电弧模式。此外，利用减小蒸发器表面处的靶厚度，通过沿方向RS移动也可以保持磁场强度恒定。最后，通过沿方向RS移动也可以被用于沿着朝向蒸发器表面I的后部功能表面移动第二磁性元件404。
[0064]在这一方面，可以使用本质上已公知的简单的机械装置和手段使载体系统或者载体系统的个体部件的移动发生。磁体系统400或者个体部件的线性移动和/或倾斜或枢转或旋转运动由此可单独产生，例如，可能与链驱动相结合的磁轭410经由适当设置的螺纹芯轴的移动。在这一方面，该驱动可自然地简单地通过操作人员手动产生，也可以设置适当的致动马达，从而使得可产生电动驱动，具体而言甚至是借助于计算机控制的完全自动的驱动。
[0065]在这一方面，如已经提到地，磁体系统400还可以借助于倾斜运动而相对于纵向轴线L得到调节，如下面结合示意图图3所示的第三实施例所解释地。
[0066]图4a_图4c示意性地示出了本发明的蒸发源I的第四实施例。在这一方面，图4a，图4b，图4c示出了作为溅射源的处于三种不同的工作模式下的一个相同的蒸发源1，从而非常深刻地显示出本发明的蒸发源I的巨大的灵活性。
[0067]图4a示出了呈溅射源形式的一个实施例，其中个体磁性元件被选择并且磁体系统400被设置成总枢转角α 12小于180度，从而使得磁体系统在均衡的磁控管的工作模式条件下工作。
[0068]在图4b中，图4a所示的溅射源的总枢转角α 12被选择为大约180度，这就导致图4所示实施例现在在非常均衡的磁控管的工作模式条件下工作。
[0069]在图4c中，图4a所示的溅射源的总枢转角α 12被选择为大于180度，从而使得溅射源在不均衡的磁控管的工作模式条件下工作。[0070]然而如图5a和图5b所示，图4a所示的蒸发源I也可被设置为电弧蒸镀源。对于图5a而言特别是如此，其原因在于图5a所示的溅射源的总枢转角α 12被选择为大大小于180度。在图5b中，磁体系统400以线性方式在图示的侧面相对的方向(in the directionof side disposed opposite)上进行移动。蒸发源I由此依然可作为电弧蒸镀源工作；然而，靶材3现在在蒸发源I的相对设置的侧面上面无起弧或无溅射，且遮挡板，例如管状遮挡板，具有相应的切口，所述切口能够以本质公知的方式进行设置，从而使得根据需要能够盖住第一磁性元件403或者第二磁性元件404。通过该手段或者通过本质已公知的其它手段特别是可以实现更均匀地移除，由此特别是可以使蒸发源I具有更长的工作寿命。
[0071]可以自圆其说的是，本发明的蒸发源I能够工作的特定工作模式不是仅仅取决于位于第一磁场源401与第二磁场源402之间的总枢转角α 12大于还是小于还是等于180度。其它参数例如磁体系统的个体部件的磁性强度，他们彼此间的间距等同样地自然对特定实例中的工作模式也有显著地影响，所属领域的技术人员自然容易意识到这种影响并且自然还知道如何不得不设置磁体系统400的总体几何形状从而保持所需的工作模式。
[0072]本发明首次提出了一种得到明显改进的蒸发源，特别是用于雾化工艺中，具体而言用于溅射工艺或真空蒸镀工艺中，特别是用于阴极或阳极真空蒸镀工艺中，的蒸发源，与现有技术的相比，相对于所采用的涂覆工艺而言且相对于变化的工艺参数例如在涂覆工艺中所使用的电流、电压、所使用的涂层材料、所使用的工艺气体及其他工艺参数而言，具有显著增加的灵活性。另外，基于对于提供非常高质量的涂层的特定工艺需求的更加灵活的修正(适应)可能性，本发明的蒸发源还允许在实践中更加高效地使用靶材，另外实现了蒸发源的更长的工作寿命并且由此最终能够显著地降低涂覆工艺的成本。
[0073] 在这一方面可以自圆其说的是，之前所描述的且同时在附图中示意性地示出的实施例变型还可以有利地彼此间相互组合，以构成进一步的实施例，从而满足实践中的特定需求。对于所属领域的技术人员而言简单的进一步研发自然同样落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种圆筒状蒸发源，所述蒸发源在圆筒外壁(2)处包括待蒸发的靶材(3)以及第一磁场源(401)和第二磁场源(402 )，所述第一磁场源和所述第二磁场源形成磁体系统(400 )的至少一部分并且被布置在用于产生磁场的圆筒状蒸发源(I)的内部中，其中，所述第一磁场源(401)和所述第二磁场源(402)被设置在载体系统(500)处，从而使得所述磁场的形状和/或强度能够根据预先定义的计划被设置在预先定义的空间区域中，其特征在于，所述载体系统(500)被构造用于设置所述磁场的形状和/或强度，从而使得所述第一磁场源(410)被布置在第一载体臂(501)处且能够相对于第一枢转轴线(5011)枢转预先定义的第一枢转角度U1X
2.如权利要求1所述的蒸发源，其中所述第二磁场源(402)被布置在第二载体臂(502)处且能够相对于第二枢转轴线(5021)枢转预先定义的第二角度(α2)。
3.如权利要求1或权利要求2所述的蒸发源，其中所述磁体系统(400)另外包括第一磁性元件(403)。
4.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中所述磁体系统(400)另外包括第二磁性元件(401)。
5.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中所述第一磁场源(401)和/或所述第二磁场源(402)和/或所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)和/或所述载体系统(500)能够在预先定义的空间方向上线性移动。
6.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中在垂直于所述载体系统(500)的纵向轴线(L)的方向(RS)上 按照可线性移动的方式布置所述第一磁场源(401)和/或所述第二磁场源(402)和/或所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)和/或所述载体系统(500)，特别是同时将其按照可线性移动的方式垂直于纵向轴线(L)且在平行于总枢转角U 12)的等分线(WH)地进行布置。
7.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中在平行于所述载体系统(500)的纵向轴线(L)的方向(RP)上按照可线性移动的方式布置所述第一磁场源(401)和/或所述第二磁场源(402)和/或所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)和/或所述载体系统(500)。
8.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中所述第一磁场源(401)和/或所述第二磁场源(402)和/或所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)和/或所述载体系统(500)被布置成能够围绕旋转轴线(D)旋转预先定义的旋转角度(β )，所述旋转轴线(D)优选平行于所述载体系统(500)的纵向轴线(L)。
9.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中所述第一磁场源(401)和/或所述第二磁场源(402)和/或所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)和/或所述载体系统(500)被布置成围绕倾斜轴线(K)是可倾斜的。
10.如前述权利要求3-9中任一项所述的蒸发源，其中所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)相对于总枢转角(α 12)的等分线(WH)被布置呈与所述载体系统(500)的纵向轴线(L)相隔预先定义的间距，优选地被布置在磁轭(410)处，具体而言被布置在铁氧体材料的磁轭(410)处。
11.如前述权利要求3-10中任一项所述的蒸发源，其中所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)是另外的磁体或者是磁轭(410)。
12.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中所述第一磁场源(401)和/或所述第二磁场源(402)和/或所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)是永磁磁体，和/或铁氧体，和/或电磁体。
13.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中所述第一磁场源(401)和/或所述第二磁场源(402)和/或所述第一磁性元件(403)和/或所述第二磁性元件(404)的磁场强度能够得到控制或调节。
14.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中所述磁体系统(400)形成均衡的磁控管或者不均衡的磁控管。
15.如前述权利要求中任一项所述的蒸发源，其中所述蒸发源被构造成蒸发阴极或者蒸发阳极，从而使得蒸发 阴极可被用作雾化阴极和电弧蒸镀源，特别是被用作电弧阴极。
【文档编号】C23C14/32GK104004997SQ201410063566
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2013年2月26日
【发明者】J.维特, S.埃斯塞, J.米勒, G.埃肯斯 申请人:苏舍梅塔普拉斯有限责任公司