[发明专利]真空电弧蒸发源及带有真空电弧蒸发源的电弧蒸发室

说明书

本发明申请是国际申请日为2008年3月11日、名称为“真空电弧蒸发源及带有真空电弧蒸发源的电弧蒸发室”、国家申请号为200880012612.5（国际申请号为PCT/EP2008/052844）的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及真空电弧蒸发源(Vakuum Lichtbogenverdampfungsquelle)及带有真空电弧蒸发源的电弧蒸发室(Lichtbogenverdampfungskammer)。

背景技术

从现有技术中可了解到许多真空电弧蒸发装置，在这些电弧蒸发装置中，电弧放电(Lichtbogenentladung)利用构造成阴极的蒸发材料在真空室内产生，由此，蒸发材料通过电弧的能量蒸发，并全部或部分电离，以便在基底上沉积薄的膜。

此处，以这种方式沉积的膜可实现完全不同的功能。其可以达到纯粹的装饰目的，防止磨损或腐蚀，或屏蔽工件的表面以防大的热影响。通常，借助于电弧蒸发而施加的层可同时完成两种或更多种通常不相同的功能。相应地，施加相同或不同成分的多层的层系统长期以来也是已知的。

因此，(例如)在文件DD 293 145中公开了用于制造多组分层的方法和设备，在这种方法和设备中使用包括多个工作面的阴极，可随位置及随时间变化的磁场被提供到该工作面处，从而相应于所需的层成分而将阴极焦点强制到不同的工作面上。

与之类似的方法及相应的设备示出在文件DD 285 463中，用于确保阴极更均匀地灼蚀(Abbrennen)，其例如地同样可在施加简单的单层的层系统时有利地被使用。

在DE 197 39 527 A1中描述了一种真空电弧－等离子体源，它具有磁体-颗粒过滤器，其中干扰性的颗粒被从所述等离子体中去除。为此建议一种补偿源以及一种过滤器线圈，所述补偿源位于阳极的本体的内部。此外在特殊的位置中建议一种聚焦－和/或一个或多个控制线圈。

不论是施加单层的还是多层的层系统，由现有技术中已知的所有这种及类似的真空电弧蒸发装置具有不同的重大的缺点。

那么，在已知的电弧蒸发器中，不可避免地形成直径达数微米或更大的熔化颗粒，其显著大于实际所需的蒸发及电离的小颗粒。这些显著更大的颗粒然后会混合到层或薄膜中，这会导致膜的表面结构、强度、粘附强度、摩擦特性等等的恶化，并对于单层或多层的层而言可能导致所施加的层中的非均匀的成分。

为了避免这一点，(例如)在文件JP 2 194 167中提出了，将相对于蒸发表面同轴的带有空气芯的线圈布置在蒸发表面与基底之间。由此，等离子体中的电子被强制绕着由线圈产生的磁力线并沿着力线流动(在其执行转动运动期间)，以使得等离子体到达基底。然而，该感应作用自然无法作用到中性的熔化颗粒上。该组件的另一个重大的缺点在于，线圈布置在基底与蒸发表面之间的中间位置中，这导致，由线圈产生的磁场相对于蒸发表面沿径向指向内。其结果是电弧被引导趋于更靠近阴极中心，从而使得阴极不均匀地消耗。此外，可能在特定的情况下(例如为了制造多层的层或复杂成分的层)附加地布置在室中的其它的蒸发源由于该磁线圈而受到不利影响，这当然会导致非所期望的效果。

为此，在欧洲专利申请EP 0 495 447中提出了在阴极体(Kathodenkoerper)后侧上设置附加的磁场源，该磁场源耦接在电机处，以使得由该附加的磁场源产生的磁场可随空间及时间变化，从而电弧可有针对性地在蒸发表面上被引导，并可由此(例如)确保阴极均匀地灼蚀。该组件的缺点是显然的，即，其设计在构造、运行及保养方面非常昂贵。此外，同样还产生漏磁场，该漏磁场此外也随空间和时间而变化，并可能使相邻的蒸发阴极受到非所期望的影响。

为了解决现有技术中已知的这些问题，在文件DE 600 19 821中提出了如此地布置环形的磁场发生源，即，环形的磁场发生源围绕着蒸发材料且蒸发表面设置于磁场发生源的北极与南极之间。为此，两个磁场发生源(一个内磁场发生源和一个外磁场发生源)围绕着电弧放电源编组。此处，磁场发生源的磁力线应当以相对于法线的+/- 30°的角度与蒸发表面相交。

在此优选在蒸发阴极的背离(abgewandeten)蒸发表面的一侧上在阴极体下侧在中心处设置盘形的磁场源，由此，环形磁场发生源的磁场线应当如此地改变，即，使得电弧如此地在蒸发表面上被引导，即，使得蒸发表面的非均匀的消蚀可被防止。然而，经验表明，磁体在中心中的定位会造成恰在阴极表面中心中的场增强。