靶準備的制作方法
【專利說明】靶準備
[0001]本發明涉及基材涂覆方法。
[0002]本發明尤其涉及真空氣相沉積準備方法，其中，靶被用作材料源且微粒從靶表面飛向基材并沉積在基材上。通常，此時還采用反應氣體，該反應氣體的原子和/或分子與所述微粒反應，從而相應的化學化合物沉積在基材上。在此情況下存在反應涂覆工藝。
[0003]公開了一些這樣的涂覆工藝。例如在此僅僅提到磁控濺射和電火花氣化。相應的靶表面受到不同的周圍環境影響。例如為了涂覆室的裝卸料在許多情況下要打開室門，因而靶表面遇到正常室內氣氛。有時當因反應氣體而存在“靶毒化”時，靶表面也須專門接受機械處理如噴砂。所有這些都導致靶表面因不同環境影響而在涂覆過程之間是不同的。如果用這樣的靶表面馬上就開始涂覆，則出現不可再現的結果。因為尤其涂覆初始階段是不可再現的，故這尤其顯著影響到層膜附著性。但是，主要在耐磨保護范圍內，在附著性和其它層膜性能方面的這種不可估計的差異是不容忽視的。
[0004]為了應對這一點，在涂覆室關閉和排真空之后先如此開始涂覆，即借助蓋子在一定時間內阻止涂覆材料降落并沉積在基材上。這樣的過程被稱為靶修整(Targetkondit1nierung)。
[0005]在此，靶修整可能有時耗用半個小時或更長時間。圖1示出在此修整過程中在含鉻的靶之前點燃的等離子體的光學信號。能清楚看到，在約30分鐘后所述0ES信號才穩定，這是所述修整已完成且在靶表面上不會再有明顯變化的標志。為此所需的時間相應導致了涂覆時間(從涂覆設備裝料算起至涂覆之后卸料為止)的延長。
[0006]已經提到了對于許多應用來說需要良好的層膜附著性。為獲得良好的層膜附著性，基材例如須具有干凈的表面。在此，清理待涂覆基材原則上是在涂覆室外進行的。但一些基材表面準備處理步驟只在涂覆室封閉的情況下在室內真空下進行。尤其有利的是:基材表面在即將涂覆之前接受蝕刻法處理，尤其最好借助等離子體(即等離子體蝕刻法)處理。此時十分常見的是:從表面去除將近1 μm。通過這種方式，去除最近的污物顆粒，并且就某些基材材料而言，出現靠近表面的濃度稀薄化，由此一來，將在隨后涂覆步驟中施加的層膜材料的附著性被顯著提高。許多情況下，通過預處理且尤其通過等離子體蝕刻來活化基材表面，在這又有助于更好的附著。但此時不利的是該方法步驟也相當耗時，因而在涂覆室關閉且開始抽真空后，有時肯定要抽排1個小時，然后才能開始真正涂覆。漫長的等候時間直接影響到該方法的總持續時間，進而影響到這種層膜的制造成本。
[0007]因此值得期待的是:提供耗時明顯更少的方法，而產品質量且尤其是層膜在基材上的附著沒有變差。
[0008]本發明的任務基于這種期待。
[0009]本發明人在其研發工作中出乎意料地確定:可并行進行一些方法步驟，這些方法步驟涉及涂覆室內的基材預處理和靶修整。確切說，本發明人可以在涂覆室被排真空至所需程度后，啟動靶修整并同時開始基材預處理。雖然兩個處理過程一般需要在室內點燃的等離子體，但這兩個處理過程未產生不利影響。還更不可思議的是，這并非僅適用于一個基材部位，而是在涂覆室內一般被安放在回轉體上的基材的整個高度范圍內都適用。與此相應，圖2示出在基材預處理范圍內與基材位置相關地被去除的層的厚度；確切說，一個是沒有同時修整靶，一個是同時修整靶。基材去除量和回轉體(Karusell)被測量。如圖2所示，“是否同時修整靶”對等離子體蝕刻的效率和均勻性僅有微弱影響。
[0010]這樣，根據本發明的工件涂覆方法可以包括以下步驟:
[0011]-在涂覆室內裝入待涂覆工件，
[0012]-關閉涂覆室并將涂覆室抽真空至預定的工藝過程壓力，
[0013]-啟動涂覆源，該涂覆源包括靶作為材料源，來自靶面的顆粒由此被朝向基材加速，
[0014]其特征是，在靶表面和基材之間一直設置屏蔽，直到該靶被修整，在此期間內所述待涂覆的基材至少部分接受預處理。
[0015]基材預處理可以包括蝕刻法。
[0016]根據另一個實施方式，該預處理可以包括基材表面氮化，作為一個方法步驟。例如為此可在腔室中注入由氮氣、氬氣和氫氣構成的氣體混合物。
[0017]靶的修整例如可結束于當由顆粒發出的光學信號基本不再變化之時。該光學信號可借助0ES測量來測得。
[0018]該方法尤其適用于涂覆源如磁控濺射源。
[0019]該涂覆室可以包括多個磁控濺射源，它們在彼此交叉的時間區間被依次周期性地連接至具有高功率輸出的直流功率發生器，從而在時間上周期性地在靶表面上出現超過
0.2A/cm2的電流密度。
[0020]但在本發明的方法中也可采用電弧蒸發源作為涂覆源。
【主權項】
1.一種工件涂覆方法，其包括以下步驟: -將待涂覆工件裝入涂覆室， -關閉該涂覆室并將該涂覆室抽真空至預定的工藝過程壓力， -啟動涂覆源，其包括靶作為材料源，由此使得來自靶表面的微粒朝向基材被加速， 其特征是， 在靶表面和基材之間一直設置屏蔽直到該靶被修整，在此期間內待涂覆的基材至少部分接受預處理。2.根據權利要求1的方法，其特征是，該基材的預處理包括蝕刻法。3.根據權利要求1至3之一的方法，其特征是，所述靶的修整結束于微粒發出的光學信號基本不再變化之時。4.根據權利要求3的方法，其特征是，該光學信號借助OES測量來測得。5.根據前述權利要求之一的方法，其特征是，該涂覆源是磁控濺射源。6.根據權利要求5的方法，其特征是，該涂覆室包括多個涂覆源，這些涂覆源在彼此交叉的時間區間內依次周期性地被連接至具有高功率輸出的直流功率發生器，從而在時間上周期性地在該靶表面上出現超過0.2A/cm2的電流密度。7.根據權利要求1至4之一的方法，其特征是，該涂覆源是電弧蒸發源。8.根據前述權利要求之一的方法，其特征是，該預處理包括下列方法步驟，工件在所述方法步驟中被氮化。9.根據權利要求8的方法，其特征是，為了氮化而在該腔室中注入氣體混合物，該氣體混合物包含元素氮、氬和氫。
【專利摘要】本發明涉及一種工件涂覆方法，包括以下步驟：給涂覆室裝入待涂覆工件；關閉該涂覆室并將該涂覆室抽真空至預定的工藝過程壓力；啟動包括靶作為材料源的涂覆源且來自靶表面的微粒由此被朝向該基材加速，其特征是，在靶表面和基材之間一直設置屏蔽直到該靶被修整，在此期間內所述待涂覆基材至少部分接受預處理。
【IPC分類】C23C14/35, H01J37/34, H01L21/02, C23C14/02, C23C14/32
【公開號】CN105392912
【申請號】CN201480038031
【發明人】徳尼斯·庫拉珀夫, 西格弗里德·克拉斯尼策爾
【申請人】歐瑞康表面處理解決方案股份公司特魯巴赫
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2014年6月30日
【公告號】CA2916773A1, DE102013011072A1, EP3017081A1, US20160186310, WO2015000578A1