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WO2006099758A2 - Verfahren zum betreiben einer gepulsten arcquelle - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer gepulsten arcquelle Download PDF

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WO2006099758A2
WO2006099758A2 PCT/CH2006/000123 CH2006000123W WO2006099758A2 WO 2006099758 A2 WO2006099758 A2 WO 2006099758A2 CH 2006000123 W CH2006000123 W CH 2006000123W WO 2006099758 A2 WO2006099758 A2 WO 2006099758A2
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WO
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power supply
current
pulse
target
arc source
Prior art date
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PCT/CH2006/000123
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English (en)
French (fr)
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WO2006099758A3 (de
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Jürgen RAMM
Oliver Gstoehl
Beno Widrig
Daniel Lendi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
OC Oerlikon Balzers AG
Original Assignee
Oerlikon Trading AG Truebbach
Unaxis Balzers AG
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Publication date
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    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • F05D2230/313—Layer deposition by physical vapour deposition

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an arc source according to the preamble of claims 1, 8 and 9, and to an arc source according to the preamble of claims 34, 43 and 45.
  • WO 02/070776 very generally describes the pulsing of spark sources to produce various super hard layers, i.a. To deposit TiSiN.
  • a spark source in which the ignition of the spark via a pulsed high voltage power supply, the power supply of the spark via a pulsed high current supply.
  • the operation of the spark is discontinuous here.
  • Starting materials are metallically conductive cathodes, conductive alloys and additionally carbon or vaporizable semiconductors.
  • the arc source shown here is expensive to manufacture and difficult to process, especially in the case of difficult-to-process cathode materials
  • No. 6,361,663 describes an arc source with a cathode made of electrically conductive material, which is pulsed or modulated pulsed with peak currents of up to 5 kA and a base current of, for example, 100 A.
  • This source is due to their design with a magnetic tunnel and an anode completely surrounded by the anode complex to manufacture and expensive to operate.
  • the deposition of electrically insulating layers by means of cathodic spark evaporation is already known, so US 5,518,597 describes the preparation of such layers in a reactive process. In this case, the surfaces to be coated are arranged outside an optical connection to the active target surface, which is used here as a synonym for the evaporation surface of the cathode.
  • the sources may be located outside the optical connection line to the target surface, but this drastically limits the yield of the target material or the deposition rate. It can additionally
  • Another method of reducing spatter consists of momentarily interrupting the power supply, wherein the spark, for example controlled by a laser beam, is re-ignited at a different location of the active target surface. This method is especially used in the field of cathodic
  • a stable arc process can be operated even if the target surface is at least partially covered by a Isolierübegung.
  • an aluminum target could be incubated for several hours in a pure Sau- rs-tOirfai ⁇ itosp " korxe ⁇ b " e1: r ⁇ " eb “ en “ denve “ ; An increase in the voltage at the target was observed, but this increase stabilized within minutes and did not cause interruption or instability of the arc process.
  • the aluminum oxide layer deposited on a substrate positioned directly in front of the target showed a completely unexpected significant reduction in surface defects due to adhering droplets as compared to a metallic aluminum layer deposited under the same conditions.
  • the proportion of the reactive gas should be at least so high that the source voltage in comparison to operation without Isolierbegung by at least 10%, but preferably increased by at least 20%.
  • the increase in the source voltage is fundamentally dependent on the reactive gas used and the target material. The higher the insulating properties of the compound or compounds produced from the target material and the reactive gas at the target surface, the greater is usually the difference in the source voltage, even if here due to numerous surface and material-specific reaction patterns or -hemmieux_ . Not a direct mathematical relationship can be produced without further ado.
  • the following gases are suitable as reactive gases: oxygen, nitrogen, acetylene, methane, silanes such as tetramethylsilane, trimethylaluminum, diborane or in principle all oxygen, nitrogen, silicon, boron or carbon-containing gases.
  • This process is particularly suitable for processes with high reactive gas flows, in which the Proportion of the reactive gas is greater than that of the inert gas, for example, over 70% in particular over 90% is selected.
  • processes can also be advantageously carried out in a pure atmosphere, that is to say containing 100% of the reactive gas.
  • the target material which form insulating coatings for example of an oxide, nitride, boride, silicide, carbide or a mixture of the compounds mentioned, with the abovementioned gases on the surface of a target operated as described above.
  • the following materials are particularly suitable for the production of hard coatings, barrier layers or of decorative layers: transition metals of the IV, V, VI subgroup or aluminum, boron, carbon or silicon or an alloy or compound of the abovementioned materials, for example TiAl, CrAl, TiAlCr, TiSi, TaSi, NbSi, CrSi, WC.
  • pure materials with high melting points such as W, Ta, Nb and Mo can be evaporated more easily by this method.
  • the target material consists of a single crystallographic phase.
  • Another advantage of co-operating an arc source with a direct current and pulsed or alternating current is found in the coating of temperature-sensitive workpieces such as hardened steels, bronze and brass-based aging alloys, aluminum-magnesium alloys, plastics, and others.
  • temperature-sensitive workpieces such as hardened steels, bronze and brass-based aging alloys, aluminum-magnesium alloys, plastics, and others.
  • a DC operation of one or more arc sources in the vicinity of the holding current this is the smallest current at the still stable Operation of an electrically conductive arc source with a simple DC power supply is possible, the temperature load of the workpieces to be coated, although low, but at the same time the coating rate for industrial applications 5 unsatisfactory.
  • the value of the holding current or the holding power depends on the target material, the type of arc source or the operation of the discharge, for example, whether it is operated under vacuum with or without the addition of inert or reactive gas. Sufficient conductivity to
  • Vor ⁇ e ⁇ haftgett is " ⁇ thereby the DC component at 100 to 300%, preferably between 100 to 200% of the holding current, and set the holding power.
  • Such a percentage of the holding current in the sources described in greater detail below corresponds to a DC component of the current flow in a range between 30 and 90 A, preferably between 30 and 60 A.
  • the arc source can in principle be without process gas, but preferably with one Process gas, which only reacts tivgas, only inert gas or a mixture of reactive gas and inert gas containing operated.
  • all conductive or semiconducting materials are suitable as the target material, but preferably those as mentioned above.
  • the creation or generation of the different current components can be done in a known manner.
  • the DC component by a DC generator the pulse or AC component by a pulse or AC power generator are generated, both generators are connected either in parallel or in series between the arc source and at least one anode or ground.
  • Another possibility is to generate the DC and pulse current component by means of two equally switched, superimposed and synchronized operated pulse or AC generators. Furthermore, it is finally also possible to generate the DC and pulse current component by a single current generator which is clocked secondarily or primarily.
  • Layer examples for which such processes are particularly suitable are aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, aluminum chromium oxide, aluminum chromium nitride, aluminum chromium oxynitride, aluminum chromium carbonitride, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon aluminum oxide, silicon aluminum nitride, silicon aluminum oxynitride, titanium silicon nitride , Ti titanium silicon oxynitride, tantalum silicon nitride, tantalum oxide, tantalum oxine tride, tungsten silicon nitride, niobium silicon nitride, titanium carbide, tungsten carbide, tungsten silicon carbide or alloys or compound of the abovementioned materials.
  • Said materials may be deposited as a single layer or as a sequence of two or more layers varied in elemental composition, stoichiometry or crystallographic orientation, wherein the layer thickness of the individual layer layers may be adjusted between a few nanometers and a few micrometers as required.
  • metallic or nitride adhesive layers or matching layers of different compounds for example, which allow a graded transition from the substrate material of the workpiece to the layer material, can be deposited before the above-mentioned layers.
  • Known adhesive layers are, for example, Cr, Ti, CrN or TiN. Adaptation layers are listed under Example 1.
  • Such methods may advantageously apply a DC, a pulse or an AC bias, which is synchronized as needed to the source's AC generator.
  • Babei-kann ⁇ n ⁇ known manner by alternately metering at least one inert and at least one reactive gas or by alternately metering at least two reactive gases perpendicular to the workpiece surface changes in the layer composition and thus two- or multi-layer systems with graded if necessary graded or stepped course of the layer composition ,
  • several sources can be operated with identical or different target material.
  • a method for operating an arc source as described above can be exploited if a source for etching workpiece surfaces is used, since in this case the surface is covered to a much lesser extent with droplets than is the case with metallic target surfaces .
  • a DC, a pulse or an AC current is applied to the workpieces, but this is usually much higher than the bias applied during the coating process.
  • substrate voltages of between -50 and -2000 V, preferably between -200 and -1500 V, can be set here.
  • an etching gas which contains, for example, the following components: He, Ar, Kr, oxygen, nitrogen, hydrogen, a halogen (eg chlorine, fluorine, bromine, iodine) or a halogen-containing compound.
  • a halogen eg chlorine, fluorine, bromine, iodine
  • the coating rate or the energy input into the workpiece can be adjusted or regulated by setting the pulse width, the current pulse, the level of the current pulse or by the duty cycle, or by a combination of these parameters.
  • Another possibility is to increase the DC source current, which, however, is less suitable for low-temperature processes, for example.
  • ⁇ -Head-gee gnetr ⁇ sxn "d are, in particular tools and construction parts of steels and structural metals such as copper and lead bronzes, brass and special alloys such as AlMg alloys, hard metals, ceramic materials such as boron nitride, in particular CBN, cermet compounds or corresponding Wer scholaren which are at least partially equipped with diamond or ceramic surfaces.
  • Another field of application for such processes is the coating of workpieces made of silicon or other semiconducting materials.
  • the coating in the pulse mode described is also suitable for insulating substrates in which no DC substrate bias or a DC pulsed substrate bias with smaller or medium frequencies is expedient.
  • spark gap can be carried out without additional magnetic field support.
  • Process control in reactive spark evaporation is independent of the target assignment by insulating or semiconducting layers. This allows a mixture of reactive gases and allows ramping in reactive processes, which is beneficial for both the intermediate layer and the functional layer.
  • the invention ensures that the plasma is not interrupted and thus a repeated or periodic re-ignition with the required complex technology is no longer required. 15.
  • a combination of the method with additional plasma sources is possible; Here, in particular, an additional excitation by means of a simultaneously operated low-voltage arc is mentioned, whereby an additional increase in the reactivity in the layer deposition on the substrate is achieved.
  • the treatment chamber is pumped down to a pressure of approx. 10 "4 mbar.
  • NVB low-voltage arc
  • the substrates were preferably switched as an anode for the low-voltage arc and preferably pulsed in unipolar or bipolar.
  • the etching is started.
  • the low-voltage arc is operated between the filament and the auxiliary anode.
  • a DC, a pulsed DC or an AC powered MF or RF supply between workpieces and ground can be switched.
  • the workpieces were subjected to a negative bias voltage.
  • the following etching parameters were set: argon flow 60 sccm
  • NCB-assisted process steps either use a hot, conductive auxiliary anode or switch a pulsed high-current supply between auxiliary anode and ground.
  • an approximately 300 nm thick CrN layer is applied by means of spark evaporation, which can still be supported by the plasma of the low-voltage arc if required for additional ionization.
  • the aluminum arc sources are switched on with a DC source current of 60 A, whereby the positive pole of the DC source is connected to the anode ring and ground.
  • an overlay with unipolar DC pulses of a second, parallel-connected power supply which is operated at 50 kHz.
  • a symmetrical duty / pause ratio of 10 ⁇ s pulse / 10 ⁇ s pause was used and currents of up to 150 A were generated in the pulses.
  • the oxygen is introduced at 300 sccm, or according to the parameters given in the table.
  • the source current at the Cr Target is ramped down to zero over a ramp in approx. 10 min and at the same time the N 2 flow is reduced. Subsequently, the Ar River is driven to zero.
  • the coating of the substrates with the actual functional layer takes place in pure reactive gas (in this case oxygen). Since alumina is an insulating layer, either a pulsed or AC bias supply is used.
  • the essential functional layer parameters were set as follows:
  • Substrate bias remains pulsed to -40 V DC or AC (50 to 350 kHz each)
  • Substrate temperature approx. 500 ° C Process time 60 to 120 min, individual tests with 360 min
  • the coating can also be carried out simultaneously with ignited low-voltage arc. In this case, a higher reactivity is achieved.
  • the simultaneous use of the low-voltage arc during coating also has the advantage that the DC component of the sources can be further reduced, depending on the size of the NVB current.
  • the coating process is stable over several hours.
  • the target covers itself with a thin, smooth oxide layer.
  • the spark is quieter than in an operation without additional pulse signal and is divided into several smaller sparks. The number of spatters is significantly reduced.
  • Arc sources used for the adhesive layer as well as for the functional layer were Arczers from Balzers with a target diameter of 160 mm and a thickness of 6 mm, with a standard MAG 6 magnet system. In principle, however, any known source can be run with such a process, provided that a corresponding power supply unit is connected.
  • the described process is the preferred version because it minimizes the requirements for the pulsed power supply.
  • the preferred frequency range in which the arc source is operated is between 5 and 50 kHz. If necessary, the
  • Source can also be operated at lower frequencies, for example, up to 0.5 kHz, or at high frequencies up to 1 MHz. At even lower frequencies, operation becomes unstable in the deposition of insulating layers, at higher frequencies the generator costs increase extremely.
  • additional matching layers are desired or necessary, they may be used instead of the CrN or other adhesive layers or be applied between the adhesive layer and functional layer.
  • these which may be advantageous in addition to those already mentioned, also include the oxycarbides of titanium and chromium, as well as the oxynitrides, oxysilicides, oxysiliconitrides, or silicon nitrides of aluminum, chromium, titanium, tantalum, niobium or Zr.
  • Fig.l a vacuum treatment plant with arc source Fig.2 parallel DC & pulse power supply Fig.3 target surfaces
  • the vacuum treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 comparatively shows an arrangement known from the prior art for operating an arc source with a DC power supply 13.
  • the installation 1 is equipped with a pumping station 2 for creating the vacuum, substrate holders 3 for recording and electrical Contacting the workpieces not shown here, as well as a bias power supply 4, equipped for applying a so-called substrate voltage to the workpieces.
  • the latter can be a DC, an AC or a bipolar or unipolar substrate voltage supply.
  • About a process gas inlet 11 can be a DC, an AC or a bipolar or unipolar substrate voltage supply.
  • Inert or reactive gas are admitted to control process pressure and gas composition in the treatment chamber.
  • Components of the arc source itself are a target 5 with underlying cooling plate 12, a detonator 7 and an anode comprising the target 6.
  • a switch 14 between a floating operation of the anode and the positive pole of the power supply 13 and a defined operation Zero or ground potential can be selected.
  • an additional plasma source 9 in this case a source for generating a NVB with hot cathode, with inert gas inlet 8, an auxiliary anode 10, and a further power supply not shown here for operating the low-voltage arc between plasma source 9 and auxiliary anode 10, and, if required, coils 17 for magnetically bundling the low-voltage arc plasma.
  • FIG. 2 shows an arc source which is operated with two parallel-connected power supplies, namely a DC power supply 13 'and a pulsed high-power supply 18, in order to supply the direct current with a unipolar or bipolar current Superimpose pulse signal.
  • This wiring allows a stable operation of a reactive spark evaporation also for insulating layers in which the inside of the system I 1 occupy the auxiliary anode 10 and the substrate holders 3 with substrates with an insulating layer over time.
  • FIG. 4 shows the parallel connection of two preferably synchronized pulsed DC power supplies 18 'and 18''.
  • This arrangement has, for example, in unipolar operation a number of advantages.
  • the time between two pulses can be chosen very short, which also means a correspondingly large duty cycle or a very short cycle time is adjustable. Due to the associated possibility to limit the energy input per pulse, for example, in coordination with the specific target material, a solid burning of the spark can be very effectively avoided and a spatter formation can be further counteracted.
  • pulsed DC power supplies can also be replaced by cheaper AC power supplies.
  • AC power supplies it is more difficult to achieve signals of a certain shape and slope.
  • FIG. 6 shows an arc source which is represented by two in
  • the other embodiments relate to power supplies in which the pulse current or the DC component is generated by means of switched mode power supply technology.
  • the otherwise unwanted ripple of the resulting DC signal can be amplified such that a described above signal is applied to the output of the power supply.
  • a secondary-clocked power supply can be used as an up-converter 21 or, as in FIG. 8, a secondary-clocked power supply can also be used as a down converter 21 '. 9, however, shows a primary clocked power supply 22 for generating the desired signal.
  • the supply shown in FIG. 8 is the one which can be realized with the least technical outlay and is therefore preferably used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Arcverfahren zum Abscheiden isolierender Schichten sowie ein Arcverfahren zum Tieftemperaturbeschichten, wobei eine elektrische Funkenentladung die auf einer Oberfläche eines Targets (5) einer Arcquelle gezündet bzw. betrieben wird gleichzeitig mit einem Gleichstrom als auch mit einem Puls- bzw. Wechselstrom gespeist wird. Weiters betrifft die Erfindung eine Arcquelle bei der das Target (5) an eine Stromversorgungseinheit (13) angeschlossen ist, die entweder, zumindest eine erste gepulste Hochstromversorgung 18, 18' sowie eine weitere Stromversorgung 13', 18' ', oder eine in Schaltnetzteiltechnik ausgeführte Stromversorung 21, 21', 22 angeschlossen ist.

Description

^
VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER GEPULSTEN ARCQUELLE
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Arcquelle gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1, 8 und 9, sowie eine Arcquelle gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 34, 43 und 45.
Stand der Technik
Das Pulsen von Arcquellen ist aus dem Stand der Technik schon länger bekannt, so beispielsweise beschreibt WO 02/070776 sehr allgemein das Pulsen von Funkenquellen, um verschiedene Superhartschichten u.a. TiSiN abzuscheiden.
In WO 03/057939 ist eine Funkenquelle beschrieben, bei der das Zünden des Funkens über eine gepulste Hochspannungsversorgung, die Speisung des Funkens über eine gepulste Hochstromver- sorgung erfolgt. Der Betrieb des Funkens erfolgt hier diskontinuierlich. Ausgangsmaterialien sind metallisch leitenden Kathoden, leitfähige Legierungen und zusätzlich Kohlenstoff, beziehungsweise verdampfbare Halbleiter. Die hier gezeigte Arcquelle ist jedoch auf Grund der sehr komplexen Geometrie des Targetkörpers, besonders für schwer zu bearbeitende Kathoden- materialien aufwändig zu fertigen und tenp.r im R^i-HeK
in US 6,361,663 wird eine Arcquelle mit einer Kathode aus e- lektrisch leitfähigem Material beschrieben, die gepulst bzw. moduliert gepulst mit Spitzenströmen von bis zu 5 kA und einem Basisstrom von beispielsweise 100 A betrieben wird. Auch diese Quelle ist auf Grund ihrer Bauweise mit magnetischem Tunnel und einer von der Kathode vollständig umgebenen Anode aufwändig zu fertigen und teuer im Betrieb. Auch die Abscheidung von elektrisch isolierenden Schichten mittels kathodischer Funkenverdampfung ist bereits bekannt, so beschreibt US 5,518,597 die Herstellung solcher Schichten in einem reaktiven Prozess . Dabei werden die zu beschichtenden 5 Oberflächen ausserhalb einer optischen Verbindung zur aktiven Targetoberfläche, die hier als Synomym zur Verdampfungsoberfläche der Kathode gebraucht wird, angeordnet. Nach Abpumpen wird der Prozessdruck mit Inertgas eingestellt. Während der Beschichtung wird der Sauerstoff in unmittelbarer Nähe der zu beschichtenden Oberfläche und zwar nur mit einer solchen Rate eingelassen, dass es während der Operation verbraucht wird und ein stabiler Druck aufrechterhalten werden kann. Dies deckt sich mit der auch aus anderen Dokumenten des Standes der Technik bekannten Ansicht, dass der Einlass des Reaktivgases in
15 der Nähe des Substrates wichtig ist, um die Oxidation des Targets zu reduzieren und die Funkenentladung zu stabilisieren. Als zusätzliche Massnahme, um Prozessunterbrechungen durch einen unerwünschten Aufbau isolierender Schichten auf der Anode zu vermeiden, wird diese in US 5,518,597 bevorzugt auf einer
20 Temperatur bei ca. 12000C gehalten und muss, d.h. aufwendig, aus teurem Refraktärmetall gefertigt werden.
All diesen Verfahren ist gemeinsam, dass bei Verwendung von Reaktivgasen, die mit dem bzw. den verdampften Materialien rasch unter Bildung einer isolierenden Schicht reagieren, be-
3-ondere—Massnahmerr^zü treffen sincf) um einerseits die aktive Oberfläche des Targets bzw. der Anode nicht zu vergiften, andererseits die Bildung von unerwünschten Droplets zu vermeiden. Solche Massnahmen umfassen, neben dem erwähnten Beheizen der Anode und der Zufuhr und genauen Dosierung des Reaktivga- 30 ses in unmittelbare Nähe der zu beschichtenden Oberfläche, eine Verdünnung des Reaktivgases mit einem hohen Anteil an Inertgas . Insbesondere ist dabei darauf zu achten, dass die Oberfläche des Targets metallisch blank oder zumindest eine einem Halbleiter entsprechende Leitfähigkeit behält. Durch den positiven Temperaturgradienten von Halbleitern ist im Bereich des 5 Arcspots zwar eine ausreichend gute Leitfähigkeit vorhanden, um den Funken brennen zu lassen, jedoch kommt es durch die damit einhergehende erhöhte Neigung zum Festbrennen des Funkens üblicherweise zu einer höheren Spritzerbildung als bei metallisch leitenden Targetoberflächen. Auch dazu sind aus dem
10 Stand der Technik eine Reihe von Möglichkeiten bekannt. Beispielsweise können die Quellen wie oben erwähnt ausserhalb der optischen Verbindungslinie zur Targetoberfläche angeordnet werden, was jedoch die Ausbeute des Targetmaterials bzw. die Beschichtungsrate drastisch einschränkt. Es können zusätzlich
15 oder allein magnetische Felder angelegt werden, die nur den ionisierten Dampfanteil auf die zu beschichtenden Oberflächen leiten, während elektrisch neutrale Droplets auf Prallflächen abgefangen werden. Beispiele dafür sind gekrümmte Magnetfilter, magnetische Linsen und ähnliches.
20 Eine weitere Methode Spritzer zu reduzieren, besteht aus einem kurzzeitigen Unterbrechen der Stromzufuhr, wobei der Funken, beispielsweise über einen Laserstrahl gesteuert, jeweils an einem anderen Ort der aktiven Targetoberfläche wieder gezündet wird. Diese Methode wird vor allem im Gebiet der kathodischen
-2-5 Funkenverdamptung von Kohlenstoff aber auch für Legierungen aus Metall angewendet.
All diesen Massnahmen, bzw. den ebenso bekannten Kombinationen dieser Massnahmen, ist ein zusätzlicher beträchtlicher technischer Aufwand und/oder eine wesentliche Verringerung der Be- 30 Schichtungsrate gemein. Kommt es jedoch auf der Targetoberfläche zur Ausbildung einer Isolierbelegung, so konnte bis jetzt auch mit oben angegebenen Massnahmen kein stabiler Prozess gefahren werden.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem auch isolierende Schichten mit üblichen Arcquellen ohne aufwendige zusätzliche Massnahmen unter stabilen Prozessbedingungen hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, 8 und 9 mit einer Arcquelle gemäss Anspruch 34, 43 und 45.
Weitere erfinderische Ausbildungen sind beschrieben in den Unteransprüchen, die einzeln oder gemeinsam, soweit technisch sinnvoll, kombinierbar sind.
Überraschenderweise konnte gezeigt werden, dass bei gleichzei- tigern Anlagen eines Gleichstroms, der mit einem Puls- bzw.
Wechselstrom überlagert ist, ein stabiler Arcprozess auch dann betrieben werden kann, wenn die Targetoberfläche zumindest teilweise durch eine Isolierbelegung bedeckt ist.
Beispielsweise konnte so ohne weitere zusätzliche Massnahmen ein Aluminiumtarget mehrere Stunden lang in einer reinen Sau- «r-s-tOirfaiπitosp"häxe~b"e1:rϊ"eb"en"Λve"rdenr; Dabei wurde ein Anstieg der Spannung am Target beobachtet, dieser Anstieg stabilisierte sich aber innerhalb Minuten und führte nicht zum Unterbruch oder zur Instabilität des Arcprozesses . Die dabei auf einem direkt vor dem Target positioniertem Substrat abgeschiedene Aluminiumoxidschicht zeigte eine gegenüber einer unter gleichen Bedingungen abgeschiedenen metallischen Aluminiumschicht völlig unerwartete deutliche Reduktion der Oberflächenfehler durch anhaftende Droplets. Zu ähnlichen Ergebnissen führte auch der Betrieb von Chrom- bzw. Titantargets bzw. von metallischen Targets dieser Materialien mit hohem Siliziumanteil, sogar über 50%, in reiner Sauerstoff- oder reiner Stickstoffatmosphäre. In allen Fällen konnten die Targets nach einer vollständigen Isolierbelegung der Oberfläche auch nach Prozessunterbrechungen problemlos unter Reaktivgasatmosphäre wieder gezündet und mit verringerter Dropletbildung betrieben werden. Der Betrieb in reiner Reaktivgasatmosphäre bzw. mit der Belegung der Targetoberfläche durch das Reaktivgas bzw. dessen Reaktion mit der Targetoberfläche, führten in diesem
Pulsmode zu erhöhter Schichtqualität mit verminderter Dropletbildung.
Gegenüber dem Betrieb der Targets ohne Isolierbelegung, konnte festgestellt werden, dass der Anteil des Reaktivgases zumin- dest so hoch gewählt werden sollte, dass die Quellenspannung im Vergleich zum Betrieb ohne Isolierbelegung um mindestens 10%, bevorzugt jedoch um mindestens 20% zunimmt. Der Anstieg der Quellenspannung ist grundsätzlich vom verwendeten Reaktivgas und dem Targetmaterial abhängig. Je höher die Isolierei- genschaften der aus dem Targetmaterial und dem Reaktivgas an der Targetoberfläche hergestellten Verbindung bzw. Verbindungen ist, desto grösser wird üblicherweise die Differenz der Quellenspannung, auch wenn hier auf Grund zahlreicher Oberflächen- und materialspezifischer Reaktionsmuster bzw. -hemmungen_. nicht ohne Weiteres ein direkter mathematischer Zusammenhang herstellbar ist.
Als Reaktivgase sind dabei beispielsweise folgende Gase geeignet: Sauerstoff, Stickstoff, Acethylen, Methan, Silane wie z.B. Tetramethylsilan, Trimethylaluminium, Diboran bzw. grund- sätzlich alle Sauerstoff-, Stickstoff-, silizium-, bor- oder kohlenstoffhaltige Gase. Besonders geeignet ist dieses Verfahren für Prozesse mit hohen Reaktivgasflüssen, bei denen der Anteil des Reaktivgases grösser als der des Inertgases beispielsweise über 70% insbesondere über 90% gewählt wird. Doch können auch wie oben erwähnt Prozesse in reiner, also 100% Reaktivgas enthaltender Atmosphäre vorteilhaft gefahren werden.
Als Targetmatetrial kommen dabei grundsätzlich alle Materialien in Frage, die mit obengenannten Gasen auf der Oberfläche eines wie oben betriebenen Targets entsprechende Isolierbelegungen beispielsweise aus einem Oxid, Nitrid, Borid, Silizid, Carbid oder einer Mischung der erwähnten Verbindungen ausbil- den. Für die Herstellung von Hartschichten, Barriereschichten, bzw. von dekorativen Schichten sind jedoch folgende Materialien besonders geeignet: Übergangsmetalle der IV, V, VI Nebengruppe bzw. Aluminium, Bor, Kohlenstoff oder Silizium bzw. eine Legierung oder Verbindung der vorgenannten Materialien, wie zum Beispiel TiAl, CrAl, TiAlCr, TiSi, TaSi, NbSi, CrSi, WC. Aber auch reine Materialien mit hohen Schmelzpunkten wie W, Ta, Nb und Mo lassen sich nach dieser Methode einfacher verdampfen.
Zur weiteren Verminderung der Spritzer, insbesondere beim Be- trieb eines Targets unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre, kann es, wie in US 6,602,390 offenbart, von Vorteil sein, dass das Targetmaterial aus einer einzigen kristallographischen Phase besteht.
Ein weiterer Vorteil aus dem gleichzeitigen Betreiben einer Arcquelle mit einem Gleichstrom sowie mit einem Puls- bzw. Wechselstrom ergibt sich beim Beschichten von temperaturempfindlichen Werkstücken, wie zum Beispiel gehärteten Stählen, Auslagerungslegierungen auf Bronze und Messingbasis, Alumini- um-Magnesiumlegierungen, Kunststoffen und anderen. Bei einem DC-Betrieb einer oder mehrerer Arcquellen in der Nähe des Haltestroms, das ist der kleinste Strom bei dem noch ein stabiles Betreiben einer elektrisch leitenden Arcquelle mit einer einfachen DC-Stromversorgung möglich ist, ist die Temperaturbelastung der zu beschichtenden Werkstücke zwar gering, gleichzeitig aber die Beschichtungsrate für industrielle Anwendungen 5 wenig befriedigend. Der Wert des Haltestroms bzw. der Halteleistung hängt dabei vom Targetmaterial, von der Bauart der Arcquelle bzw. vom Betrieb der Entladung ab, beispielsweise ob diese unter Vakuum mit oder ohne Zugabe von Inert- bzw. Reaktivgas betrieben wird. Eine ausreichende Leitfähigkeit, um ei-
10 nen stabilen Betrieb bei kleinen Strömen zu gewährleisten, haben beispielsweise metallisch blanke Oberflächen aber auch Verbindungen wie WC, TiN oder CrN. Graphit- bzw. Siliziumtargets bilden hier einen Grenzfall, da einerseits deren Leitfähigkeit zwar noch ausreicht um sie mittels DC-Arc zu verdamp-
15 fen, andererseits dabei aber eine starke Tendenz zu einem lokalen Einbrennen des Funkens festzustellen ist, wodurch es zu Plasmaschwankungen und starker Dropletbildung kommt, weshalb beispielsweise Graphittargets heute bevorzugt gepulst betrieben werden.
20 Wird eine Quelle hingegen in der Nähe des DC-HaItestroms betrieben und gleichzeitig mit einem Pulsstrom überlagert, konnte überraschenderweise nicht nur die Rate wesentlich erhöht werden sondern auch die Temperaturbelastung gegenüber einer DC-Beschichtung mit vergleichbarer Rate gering gehalten wer-
~2~5 den~ VorΕeϊϊhafterweise wird"~dabei der DC-Anteil bei 100 bis 300%, bevorzugt zwischen 100 bis 200% des Haltestroms, bzw. der Halteleistung eingestellt.
Ein solcher Prozentsatz des Haltestroms entspricht bei den wie unten näher beschriebenen Quellen einem DC-Anteil des Strom- 30 flusses in einem Bereich zwischen 30 und 90 A, bevorzugt zwischen 30 und 60 A. Dabei kann die Arcquelle prinzipiell ohne Prozessgas, bevorzugt aber mit einem Prozessgas, das nur Reak- tivgas, nur Inertgas oder eine Mischung aus Reaktivgas und Inertgas enthält betrieben werden.
Als Targetmatetrial kommen dabei grundsätzlich alle leitenden oder halbleitenden Materialien in Frage, bevorzugt aber die wie oben erwähnten.
Das Anlegen bzw. Erzeugen der verschiedenen Stromanteile kann dabei in bekannter Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann der Gleichstromanteil durch einen Gleichstromgenerator, der Puls- bzw. Wechselstromanteil durch eine Puls- bzw. Wechsel- Stromgenerator erzeugt werden, wobei beide Generatoren entweder parallel oder in Serie zwischen Arcquelle und zumindest einer Anode bzw. Masse geschaltet werden.
Eine andere Möglichkeit ist es, den Gleich- und Pulsstromanteil durch zwei ebenso geschaltete, überlagert und synchroni- siert betriebene Puls- bzw. Wechselstromgeneratoren zu erzeugen. Weiters ist es schliesslich auch möglich den Gleich- und Pulsstromanteil durch einen einzelnen Stromgenerator zu erzeugen, der sekundär oder primär getaktet wird.
Für industrielle Anwendungen ist ein solches Vorgehen beson- ders interessant, wenn beispielsweise Werkstücke, an die besondere Anforderungen betreffs Verschleissbeständigkeit ge- -s-fee-1-l-t—we-r-d-en-7—bzwr—Werks-tücke—deren~Obe"r"fTäche isoTierende oder dekorative Eigenschaften aufweisen sollen, zu beschichten sind. Schichtbeispiele für die sich solche Verfahren besonders eignen sind Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxi- nitrid, Chromoxid, Chromnitrid, Chromoxinitrid, Aluminiumchromoxid, Aluminiumchromnitrid, Aluminiumchromoxinitrid, AIu- miniumchromoxicarbonitrid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Si- liziumoxinitrid, Siliziumaluminiumoxid, Siliziumaluminium- nitrid, Siliziumaluminiumoxinitrid, Titansiliziumnitrid, Ti- tansiliziumoxinitrid, Tantalsiliziumnitrid, Tantaloxid, Tanta- loxintrid, Wolframsiliziumnitrid, Niobsiliziumnitrid, Titan- carbid, Wolframkarbid, Wolframsiliziumkarbid bzw. Legierungen oder Verbindung der vorgenannten Materialien.
Die genannten Materialien können als Einzelschicht oder als eine Abfolge von zwei oder mehreren bezüglich der elementaren Zusammensetzung, der Stöchiometrie oder der kristallographi- schen Ausrichtung variierten Schichten abgeschieden werden, wobei die Schichtdicke der einzelnen Schichtlagen nach Bedarf zwischen wenigen Nanometern und einigen Mikrometern eingestellt werden kann. Zusätzlich können, wie dem Fachmann bekannt, beispielsweise metallische oder nitridische Haftschichten oder Anpassungschichten aus unterschiedlichen Verbindungen, die beispielsweise einen gradierten Übergang vom Sub- stratmaterial des Werkstücks zum Schichtmaterial ermöglichen, vor den oben angeführten Schichten abgeschieden werden. Bekannte Haftschichten sind beispielsweise Cr, Ti, CrN oder TiN. Anpassungsschichten werden unter Beispiel 1 aufgeführt.
Zusätzlich kann bei solchen Verfahren vorteilhaft ein DC-, ein Puls- oder ein Wechselstrombias angelegt werden, der bei Bedarf mit dem Puls- bzw. Wechselstromgenerator der Quelle synchronisiert wird.
Babei—könnenττ:n~bekannter Weise durch abwechselndes Zudosieren zumindest eines Inert-und zumindest eines Reaktivgases oder durch abwechselndes Zudosieren zumindest zweier Reaktivgase senkrecht zur Werkstückoberfläche Änderungen in der Schichtzusammensetzung und somit Zwei- oder Mehrschichtsysteme mit bei Bedarf gradiertem oder stufenförmigem Verlauf der Schichtzusammensetzung abgeschieden werden. Dazu können mehrere Quellen mit identischem oder unterschiedlichem Targetmaterial betrieben werden. In ähnlich vorteilhafte Weise lässt sich ein wie oben beschriebenes Verfahren zum Betreiben eine Arcquelle ausnutzen, wenn eine Quelle zum Ätzen von Werkstückoberflächen verwendet wird, da hierbei die Oberfläche in wesentlich geringerem Aus- mass mit Droplets belegt wird, als dies bei metallischen Targetoberflächen der Fall ist. Auch dabei wird ein DC-, ein Puls- oder ein Wechselstrombias an die Werkstücke angelegt, der allerdings meist deutlich höher als der bei der Beschich- tung angelegte Bias ist. Beispielsweise können hier Sub- stratSpannungen zwischen -50 und -2000 V, bevorzugt zwischen - 200 und -1500 V eingestellt werden. Zur Verstärkung des Ätzabtrags kann zusätzlich ein Ätzgas eingelassen werden, das beispielsweise folgende Komponenten enthält: He, Ar, Kr, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, ein Halogen (z.B. Chlor, FIu- or, Brom, Jod) oder eine halogenhaltige Verbindung.
Bei allen oben angeführten Verfahren kann die Beschichtungsra- te bzw. der Energieeintrag in das Werkstück durch die Einstellung der Pulsbreite, des Strompulses, der Höhe des Strompulses oder durch das Tastverhältnis, bzw. durch eine Kombination dieser Parameter angepasst bzw. geregelt werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Erhöhung des DC-Quellenstroms, die jedoch beispielsweise für Tieftemperaturprozesse wenig geeignet ist.
Als Werkstücke die für ein solches Beschichtungs- bzw. Ätzver-
-fahren—gee±gnetr~sxn"d kommen insbesondere Werkzeuge und Bau- teile aus Stählen und Konstruktionsmetallen wie Kupfer- & Bleibronzen, Messing und Sonderlegierungen wie z.B. AlMg- Legierungen, Hartmetallen, aus keramischen Werkstoffen wie Bornitrid, insbesondere CBN, Cermet-Verbindungen bzw. entsprechende Werstücken die zumindest teilweise mit Diamant- oder Keramikoberflächen bestückt sind. Ein weiteres Anwendungsfeld für solche Verfahren ist die Be- schichtung von Werkstücken aus Silizium oder anderen halbleitenden Materialen.
Es hat sich gezeigt, dass die Beschichtung im beschriebenen Pulsmode auch für isolierende Substrate geeignet ist, bei denen kein DC Substratbias bzw. ein DC gepulster Substratbias mit kleineren oder mittleren Frequenzen sinnvoll ist.
Mit einem wie oben beschriebenen Verfahren können schlagwortartig zusammengefasst folgende weitere vorteilhafte Wirkungen erzielt werden:
1. Ein stabiler Prozess zur Herstellung isolierender
Schichten mittels Funkenverdampfung ohne dass es zu einer Spritzerbildung kommt, die eine Durchoxidation/-reaktion der Schicht verhindert. 2. Erstmals ist ein Arbeiten mit einem vollständig vergifteten Funkentarget möglich. Die Reaktivität, d.h. das Angebot der reaktiven Komponente, z.B. Sauerstoff bei der Abscheidung von Aluminiumoxid, kann durch das Arbeiten im voll vergifteten Mode bzw. in reiner Reaktivgasatmosphäre erhöht und damit einhergehend ein grosseres Schichtwachstum erzielt werden.
3. Es ist weder eine örtliche oder__JliaxcJcs-buf-en-fe-r-en-n-u-ner—'von- Target und Reaktionsraum noch eine aufwendige Trennung von Spritzern und ionisiertem Dampf notwendig. 4. Die Funkenführung kann ohne zusätzliche Magnetfeldunterstützung erfolgen.
5. Eine Reduktion der Zahl und Grosse der Spritzer auch bei vergiftetem Target . 6. Durch den modulierten Pulsbetrieb wird das Arbeiten mit höheren Strömen möglich, was zu einer grosseren Ionisierung bei gleichbleibender oder sogar verringerter thermischen Belastung des Targets führt. 7. Kohlenstoff und halbleitende Materialien können ohne
Neuzündung und aufwendige Funkenführung quasi spritzerfrei verdampft werden.
8. Ein gleichmässigerer Abtrag von leitenden, halbleitenden und nichtleitenden Targetoberflächen. 9. Eine feinere Aufteilung des Funkens, d.h. viele kleine und schnell über die Oberfläche laufende Arcspots .
10. Die Erzielung einer höheren Ionisierung durch Anwendung von Hochstrompulsen und damit verbundene Erhöhung des Substratstroms . 11. Die Prozessführung bei der reaktiven Funkenverdampfung wird unabhängig von der Targetbelegung durch isolierende oder halbleitende Schichten. Das erlaubt eine Mischung von Reaktivgasen und erlaubt das Fahren von Rampen bei reaktiven Prozessen, was sowohl bei der Zwischenschicht wie der Funktionsschicht von Vorteil ist.
12. Eine Erhöhung der Prozessstabilität und breiteres Prozessfenster .
13. Die Verwendung von bekannten Stromversorgungen, die einen weiten Bereich von Spezifikationen in Strom und Span- nung zulassen (vielfältige ökonomische Kombinationen möglich, bspw. billige DC-Stromversorgung für Grundlast) .
14. Die Erfindung stellt sicher, dass das Plasma nicht unterbrochen wird und damit das ein wiederholtes bzw. periodisches Neuzünden mit der erforderlich aufwendigen Tech- nik nicht mehr erforderlich ist. 15. Eine Kombination des Verfahrens mit zusätzlichen Plasmaquellen ist möglich; hier sei insbesondere eine zusätzliche Anregung durch einen gleichzeitig betriebenen Nie- dervoltbogen erwähnt, womit eine zusätzliche Erhöhung der Reaktivität bei der Schichtabscheidung am Substrat erreicht wird.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Im Folgenden wird ein typischer Ablauf eines erfindungsge- mässen BeschichtungsVerfahrens mit einem reaktiven Funkenbe- schichtungsprozess geschildert. Auf diese Weise wurden in einer industriellen Beschichtungsanläge vom Typ RCS der Firma Balzers, wie beispielsweise in EP 1 186 681 in Fig. 3 bis 6, Beschreibung Spalte 7, Zeile 18, bis Spalte 9, Zeile 25, be- schrieben, entsprechend dem folgenden im Detail beschriebenen Beispiel Aluminiumoxid auf verschiedenen Werkstücken abgeschieden.
Neben dem eigentlichen Beschichtungsprozess wird, wo notwen- dig, auch kurz auf weitere Prozessschritte eingegangen, die die Vor- und Nachbehandlung der Substrate betreffen. Viele dieser Schritte, wie beispielsweise die Reinigung der Substrate, die je nach Material und Vorbehandlung verschieden durch- geführt wird, lassen, wie dem Fachmann bekannt, breite Varia- tionen zu, einige können unter bestimmten Bedingungen auch weggelassen, verkürzt, verlängert oder anders kombiniert werden. Beispiel 1
Nach Einlegen der Werkstücke in dafür vorgesehenen zwei- oder dreifach rotierbare Halterungen und Einbringen der Halterungen in die Vakuumbehandlungsanlage, wird die Behandlungskammer auf einen Druck von ca. 10"4 mbar abgepumpt.
Zur Einstellung der Prozesstemperatur wurde ein durch Strahlungsheizungen unterstütztes Niedervoltbogen (NVB) plasma zwi- sehen einer durch eine Blende abgetrennte Kathodenkammer mit Heisskathode und den anodisch geschalteten Werkstücken in einer Argon-Wasserstoffatmosphäre gezündet.
Dabei wurden folgende Heizparameter eingestellt: Entladestrom NVB 150 A
Argonfluss 50 seem
Wasserstofffluss 300 seem
Prozessdruck 1.4xlO~2 mbar
Substrattemperatur ca. 5000C Prozesszeit 45 min
Alternativen dazu sind dem Fachmann bekannt. Die Substrate wurden dabei bevorzugt als Anode für den Niedervoltbogen geschaltet und bevorzugt zusätzlich unipolar oder bipolar ge- pulst.
Als nächster Prozessschritt wird das Aetzen gestartet. Dafür wird der Niedervoltbogen zwischen dem Filament und der Hilfs- anode betrieben. Auch hier kann eine DC, eine gepulste DC oder eine mit Wechselstrom betriebene MF oder RF Versorgung zwischen Werkstücken und Masse geschaltet werden. Bevorzugt wurden die Werkstücke aber mit einer negativen Biasspannung beaufschlagt . Dabei wurden folgende Ätzparameter eingestellt: Argonfluss 60 sccm
Prozessdruck 2.4xlO"3 mbar Entladestrom NVB 150 A
Substrattemperatur ca. 5000C Prozesszeit 30 min
Um die Stabilität der Niedervoltbogenentladung bei der Her- Stellung isolierender Schichten zu gewährleisten, wird bei allen NVB-unterstützten Prozesschritten entweder mit einer hei- ssen, leitfähigen Hilfsanode gearbeitet oder eine gepulste Hochstromversorgung zwischen Hilfsanode und Masse geschaltet.
Zur Erhöhung der Haftfestigkeit wird eine ca. 300 nm dicke CrN Schicht mittels Funkenverdampfung aufgebracht, die bei Bedarf an zusätzlicher Ionisation noch durch das Plasma des Nieder- voltbogens unterstützt werden kann.
Dabei wurden folgende Zwischenschichtparameter eingestellt: Argonfluss 80 sccm
Stickstofffluss 200 sccm Prozessdruck 8xlO"3 mbar DC Quellenstrom Cr 140 A Substratbias von -100V auf -40V bipolar 36 μs negativer und 4 μs positiver Bias
Substrattemperatur ca. 5000C Prozesszeit 10 min
Für den ca. 5 min langen Übergang zur eigentlichen Funktionsschicht werden die Aluminium-Arcquellen mit einem DC- Quellenstrom von 60 A zugeschaltet, wobei der positive Pol der DC-Quelle mit dem Anodenring und Masse verbunden ist. Zusätzlich erfolgt eine Ueberlagerung mit unipolaren DC Pulsen einer zweiten, parallel geschalteten Stromversorgung, die mit 50 kHz betrieben wird. Im vorliegenden Beispiel wurde mit einem sym- metrischen Tast/Pauseverhältnis von lOμs Puls/10 μs Pause gearbeitet und in den Pulsen Ströme bis 150 A generiert. Dann erfolgt der Einlass des Sauerstoffs mit 300 sccm, bzw. gemäss den in der Tabelle angegebenen Parametern.
Nach Hochfahren der Al Targets und Einstellen des Sauerstoffflusses, wird der Quellenstrom am Cr Target über eine Rampe in ca. 10 min auf Null zurückgefahren und gleichzeitig der N2 Fluss reduziert. Anschliessend wird der Ar Fluss auf Null gefahren .
Die Beschichtung der Substrate mit der eigentlichen Funktionsschicht erfolgt im reinen Reaktivgas (in diesem Fall Sauerstoff) . Da es sich bei Aluminiumoxid um isolierende Schichten handelt, wird entweder eine gepulste oder AC BiasVersorgung verwendet .
Die wesentlichen Funktionsschichtparameter wurden dabei wie folgt eingestellt:
Sauerstofffluss 300 sccm Prozessdruck 9x10~3 mbar
DC Quellenstrom Al 60 A Puls-Quellenstrom Al 150 A, 50 kHz, lOμs Puls/10 μs Pause
Substratbias bleibt auf -40 V DC gepulst oder AC (jeweils 50 - 350 kHz)
Substrattemperatur ca. 5000C Prozesszeit 60 bis 120 min, einzelne Versuche mit 360 min
Die Beschichtung kann auch simultan mit gezündetem Niedervolt- bogen erfolgen. In diesem Falle wird eine höhere Reaktivität erzielt. Ausserdem hat die simultane Benutzung des Niedervolt- bogens während der Beschichtung auch noch den Vorteil, dass der DC Anteil der Quellen, je nach Grosse des NVB-Stroms weiter reduziert werden kann. Der so geführte Beschichtungsprozess ist stabil über mehrere Stunden. Das Target bedeckt sich mit einer dünnen, glatten Oxidschicht. Der Funken läuft ruhiger als bei einem Betrieb ohne zusätzliches Pulssignal und teilt sich in mehrere kleinere Funken auf. Die Spritzerzahl wird wesentlich reduziert.
Als Arcquellen wurden für die Haftschicht ebenso wie für die Funktionsschicht, Arcquellen der Firma Balzers mit einem Tar- getdurchmesser von 160 mm und einer Dicke von 6 mm, mit einem Standard MAG 6-MagnetSystem verwendet. Prinzipiell kann jedoch jede bekannte Quelle mit einem solchen Prozess gefahren werden, sofern eine entsprechende Stromversorgungseinheit angeschlossen wird.
Der beschriebene Prozess ist die bevorzugte Version, da er die Anforderungen an die gepulste Stromversorgung gering hält. Die
-D&=Vex5Oτguπg"~lϊefert den Mindest- oder Haltestrom für den Funken und die gepulste Hochstromversorgung dient zur Vermeidung der Spritzer .
Weitere Beispiele für die Abscheidungsparameter von Funktionsschichten sind in Tabelle 1 näher beschrieben. Zunächst wurden im Wesentlichen dieselben Reinigungs, Heiz- und Ätzschritte vorgenommen, sowie eine Zwischenschicht aus CrN bzw. TiN ent- sprechend Beispiel 1 abgeschieden. Anschliessend wurden die Funktionsschichten aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Chromoxid, Chromnitrid, Titanoxid sowie Titannitrid entsprechend den Angaben in der Tabelle hergestellt.
Zum Vergleich des Einflusses der Quellenspannung durch die Bedeckung mit einer Isolierbelegung wurde in Beispielen 2 und 8 eine rein metallische Schicht abgeschieden. Dabei zeigt sich, dass es vor allem bei einer Belegung mit hochisolierenden oxy- dischen Schichten zu einem starken Anstieg des DC-Anteils der Quellenspannung kommt. Hier beträgt der relative Spannungsanstieg schon bei verhältnismässig geringen Zugaben an sauerstoffhaltigem Reaktivgas zwischen ca. 20 und 50% des Werts der unter reinem Inertgas betriebenen metallisch blanken Quelle. Auch bei einem Betrieb mit Stickstoff kommt es zu einem Anstieg der Quellespannung, der jedoch geringere Werte, etwa zwischen ca. 10 und maximal 30%, aufweist. In allen Fällen kommt es zwar durch das gleichzeitige Anlegen einer Pulsspannung zu einer geringfügigen Absenkung der DC-Quellenspannung gegenüber dem reinen DC-Betrieb, der ursprüngliche niedrigere Spannungszustand einer metallisch blanken Quelle wird jedoch in keinem Fall wieder erreicht.
Der bevorzugte Frequenzbereich in dem die Arcquelle betrieben wird liegt ist zwischen 5 und 50 kHz. Bei Bedarf kann die
"Quelle aber auch bei niedrigeren Frequenzen etwa bis 0,5 kHz, oder hohen Frequenzen bis 1 MHz betrieben werden. Bei noch niedrigeren Frequenzen wird der Betrieb bei der Abscheidung von isolierenden Schichten instabil, bei höheren Frequenzen steigen die Generatorkosten extrem an.
Sind zusätzliche Anpassungsschichten erwünscht oder notwendig, so können diese statt der CrN- oder anderen Haftschichten bzw. zwischen Haftschicht und FunktionsSchicht aufgebracht werden. Beispiele dafür, die neben den bereits erwähnten auch bei der Abscheidung von oxydischen Deckschichten vorteilhaft sein können, sind die Oxykarbide von Titan und Chrom, sowie die Oxyni- tride, Oxysilicide, Oxysiliconitride, bzw. Siliconitride von Aluminium, Chrom, Titan, Tantal, Niob oder Zr.
Trotz der hervorragenden Haftfestigkeit von mittels kathodischer Funkenverdampfung hergestellten Haft bzw. Anpassungs- schichten, können diese wie dem Fachmann bekannt auch mittels anderer Beschichtungstechniken wie zum Beispiel CVD, PECVD, Sputtern oder der Verdampfung mittels Niedervoltbogen aus einem anodisch geschaltetem Tiegel, erfolgen. Hier ist prinzipiell jede Kombination verschiedener Techniken möglich wobei je- doch plasmaunterstützte Prozesse, die eine hohe Ionisation gewährleisten, auf Grund der damit erzielbaren besseren Haftung bevorzugt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich verschiedene Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen
Fig.l eine Vakuumbehandlungsanlage mit Arcquelle Fig.2 parallel geschaltete DC- & PulsStromversorgung Fig.3 Targetoberflächen
Fig.4 zwei parallel geschaltete PulsStromversorgung
Fig.5 eine Multianodenanordnung
Fig.6 Stromversorgungen in Serienschaltung
Fig.7 Stromversorgungen mit Kurzschlussschaltung Fig.8 eine sekundär getaktete Stromversorgung
Fig.9 eine primär getaktete Stromversorgung Die in Fig.l dargestellte Vakuumbehandlungsanläge 1 zeigt vergleichsweise eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung zum Betreiben einer Arcquelle mit einer DC-Stromversorgung 13. Die Anlage 1 ist mit einem Pumpstand 2 zum Erstellen des Vaku- ums, Substrathalterungen 3 zum Aufnehmen und elektrischen Kontaktieren der hier nicht näher dargestellten Werkstücke, sowie einer Biasstromversorgung 4, zum Anlegen einer sogenannten SubstratSpannung an die Werkstücke ausgerüstet. Letztere kann eine DC-, eine AC- oder eine bi- bzw. unipolare Substratspan- nungsVersorgung sein. Über einen Prozessgaseinlas 11 kann
Inert- bzw. Reaktivgas eingelassen werden, um Prozessdruck und Gaszusammensetzung in der Behandlungskammer zu steuern.
Bestandteile der Arcquelle selbst sind ein Target 5 mit dahin- terliegender Kühlplatte 12, ein Zündfinger 7 sowie eine das Target umfassenden Anode 6. Mit einem Schalter 14, kann zwischen einem floatenden Betrieb der Anode und des positiven Pols der Stromversorgung 13 und einem Betrieb mit definiertem Null- bzw. Massepotential gewählt werden.
Weitere fakultative Merkmale der Vakuumbehandlungsanlage 1 sind eine zusätzliche Plasmaquelle 9, in diesem Fall eine Quelle zur Erzeugung eines NVB mit Heisskathode, mit Inertga- seinlass 8, eine Hilfsanode 10, sowie einer hier nicht näher dargestellten weiteren Stromversorgung zum Betreiben des Nie- clervo±tbogens zwischen Plasmaquelle 9 und Hilfsanode 10, und bei Bedarf Spulen 17 zur magnetischen Bündelung des Nieder- voltbogenplasmas .
In Fig.2 ist eine Arcquelle dargestellt, die mit zwei parallel geschalteten Stromversorgungen, nämlich einer DC Stromversorgung 13' und einer gepulsten Hochstromversorgung 18, betrieben wird, um den Gleichstrom mit einem unipolaren oder bipolaren Pulssignal zu überlagern. Diese Beschaltung erlaubt einen stabilen Betrieb einer reaktiven Funkenverdampfung auch für isolierende Schichten, bei denen sich im Zeitverlauf das Innere der Anlage I1 die Hilfsanode 10 und die Substrathalterungen 3 mit Substraten mit einer isolierenden Schicht belegen.
Wird vergleichsweise ein Target 5 aus reinem Aluminium in einer argon- und sauerstoffhaltigen Atmosphäre lediglich mit einer DC-Stromversorgung 13 gemäss Fig.l betrieben, kommt es be- reits nach wenigen Minuten zu Prozessinstabilitäten die bei hohem Sauerstoffluss zum Prozessabbruch führen. Dabei bildet sich auf dem Target 5 eine wie in Fig.3a dargestellte Belegung mit mehreren Millimeter grossen Inseln aus isolierendem Material. Die auf den Werkstückoberflächen abgeschiedenen Schich- ten werden sehr rauh und nicht vollständig isolierend, da es offenbar nicht zu einer durchgehenden Reaktion der vielen metallischen Spritzer kommt. Wird hingegen ein Target 5 in sauerstoffhaltiger Atmosphäre unter sonst gleichen Bedingungen mit einem erfindungsgemässen Verfahren wie in Fig.2 betrieben, bildet sich eine isolierende aber völlig gleichmässige Aluminiumoxidoberfläche wie in Fig.3b gezeigt. Der Prozess kann über Stunden geführt, unterbrochen und mit solcherart vergiftetem Target wiederaufgenommen werden. Gleichzeitig kommt es zu einer wesentlichen Reduktion der Spritzer auf der Werk- Stückoberfläche.
Im Folgenden werden weitere Möglichkeiten und Anordnungen zum pulsmodulierten Betreiben einer Arcquelle angeführt. Fig.4 zeigt die Parallelschaltung zweier bevorzugt synchronisiert gepulster DC Stromversorgungen 18' und 18''. Diese Anordnung hat beispielsweise im unipolaren Betrieb eine Reihe von Vorteilen. So kann bei einem Betrieb mit gleicher Pulsbreite die Zeit zwischen zwei Pulsen sehr kurz gewählt werden, womit auch ein entsprechend grosses Tastverhältnis bzw. eine sehr kurze Zyklusdauer einstellbar ist. Durch die damit verbundene Möglichkeit die Energiezufuhr pro Puls, beispielsweise auch in Abstimmung auf das spezifische Targetmaterial, zu begrenzen, kann ein Festbrennen des Funkens sehr wirkungsvoll vermieden und einer Spritzerbildung weiter entgegengewirkt werden.
Aber auch bei unipolarem Betrieb mit unterschiedlichen Pulsbreiten und verschiedenen oder gleichen Frequenzen, ermöglicht ein solcher Betrieb eine besonders gute Einstellung der einzelnen Zyklusphasen und damit eine sehr gute Kontrolle der Be- Schichtungsrate. Prinzipiell können gepulsten DC Stromversorgungen auch durch günstigere Wechselstromversorgungen ersetzt werden. Allerdings ist es dabei beispielsweise schwieriger, Signale einer bestimmten Form und Flankensteilheit zu erzielen.
Gleichzeitig ermöglicht das Konzept zweier Stromversorgungen 19, 19'' besonders vorteilhaft, wie in Fig.5 gezeigt, die Platzierung mehrerer Anoden 20, 20' zu einer besseren Vertei- lung des Plasmas in der Beschichtungskammer . Damit können die Elektronen besser geführt und damit die Plasmadichte und Reaktivität des Prozesses erhöht werden.
In Fig.6 wird eine Arcquelle dargestellt, die durch zwei in
Serie geschaltete Stomversorgungen 19', 19' ', von denen zumin- dest eine eine Puls- bzw.. AC^fer-&o-r-gu-ng—i-s-fe->—gespe-i-s-t—w-i-rd—
Mit dieser Anordnung kann eine Anpassung der Rateregelung der Arcquelle besonders leicht realisiert werden kann.
Die weiteren Ausführungsbeispiele betreffen Stromversorgungen, bei denen der Pulsstrom oder der Gleichstromanteil mittels Schaltnetzteiltechnik erzeugt wird. Bei derartigen Stromversorgungen kann die sonst nicht erwünscht Welligkeit des resul- tierenden DC-Signals solcherart verstärkt werden, dass ein den oben beschriebenen Anforderungen entsprechendes Signal am Ausgang der Stromversorgung anliegt.
Beispielsweise kann dabei, wie in Fig.7 schematisch dargestellt, eine sekundär getaktete Stromversorgung als Aufwärts- wandler 21 oder wie in Fig.8 eine ebenfalls sekundär getaktete Stromversorgung als Abwärtswandler 21' verwendet werden. Fig.9 zeigt hingegen eine primär getaktete Stromversorgung 22 zur Erzeugung des gewünschten Signals .
Von allen Versorgungen mit Schaltnetzteiltechnik ist die in Fig.8 gezeigte Versorgung die, die mit dem geringsten technischen Aufwand zu realisierbar ist und wird d.h. bevorzugt angewendet .
Bezugszeichenliste
1 Vakuumbehandlungsanlage
2 Pumpstand
3 Substrathaiterung 4 Biasstromversorgung
5 Target
6 Anode
7 Zündfinger
8 Inertgaseinlass 9 Plasmaquelle
10 Hilfsanode
11 Prozessgaseinlass
12 Kühlplatte 13,13' DC Stromversorgung 14 Schalter
17 Magnetspulen
18 , 18 ' , 18 ' ' PulsStromversorgung
19 , 19 ' , 19 ' ' Stromversorgung
20,20' Anode 21 Aufwärtswandler
21' Abwärtswandler
22 primär getaktete Stromversorgung

Claims

P A T E N T A N S P RÜ C H E
1. Verfahren zum Betreiben einer Arcquelle, wobei eine elektrische Funkenentladung auf einer Oberfläche eines Targets gezündet bzw. betrieben wird, wobei die Funken- entladung gleichzeitig mit einem Gleichstrom als auch mit einem Puls- bzw. Wechselstrom gespeist wird dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Targets zumindest teilweise durch eine Isolierbelegung bedeckt ist.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierbelegung durch Betreiben der Quelle in einer reaktivgashaltigen Atmosphäre erzeugt wird.
3. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Isolierbelegung eine Erhöhung des DC- Anteils der Quellenspannung von zumindest 10%, bevor- zugt zumindest 20% gegenüber dem Betrieb mit einer Oberfläche ohne Isolierbelegung bewirkt wird.
4. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktivgashaltige Atmosphäre zumindest eine der folgenden Komponenten umfasst: Ein Sauerstoff-, Stickstoff-, Silizium-, bor- oder kohlenstoffhaltige Gas, insbesondere Sauerstoff, Stickstoff, Acethylen,
Methan, ein Silan, Tetramethylsilan, Trimethylalumini- um, Diboran.
5. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Reaktivgases grösser als der des Inertgases ist, bevorzugt über 70%, weiter bevorzugt über 90% bzw. bei ca. 100% liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Targetmaterial zumindest eines der folgenden Materialien umfasst: Ein Übergangsmetall der IV, V, VI Nebengruppe bzw. Aluminium, Bor, Kohlenstoff oder Silizi- um bzw. eine Legierung oder Verbindung der vorgenannten Materialien, wie zum Beispiel TiAl, CrAl, TiAlCr, TiSi, TaSi, CrSi, WC besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierbelegung aus einem Oxid, Nitrid, Borid, Si- lizid, Carbid des Targetmaterials oder einer Mischung der erwähnten Verbindungen des Targetmaterials besteht.
8. Verfahren zum Betreiben einer Arcquelle, wobei eine elektrische Funkenentladung auf einer Oberfläche eines Targets gezündet bzw. betrieben wird und die Funkenent- ladung gleichzeitig mit einem Gleichstrom als auch mit einem Puls- bzw. Wechselstrom gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass der DC-Anteil des Stromflusses in einem Bereich zwischen 100% bis 300% eines Haltestroms, bevorzugt zwischen 100 bis 200% des Haltestroms einge- stellt wird.
9. Verfahren zum Betreiben einer Arcquelle, wobei eine elektrische Funkenentladung auf einer Oberfläche eines
"Targets gezündet bzw. betrieben wird, wobei die Funkenentladung gleichzeitig mit einem Gleichstrom als auch mit einem Puls- bzw. Wechselstrom gespeist wird dadurch gekennzeichnet, dass der DC-Anteil des Stromflusses in einem Bereich zwischen 30 und 90 A, bevorzugt zwischen 30 und 60 A eingestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass Reaktivgas, Inertgas oder Reaktivgas und Inertgas zudosiert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Targetmaterial zumindest eines der folgenden Materialien umfasst: Ein Übergangsmetall der IV, V, VI Nebengruppe bzw. Aluminium, Bor, Kohlenstoff oder Silizium bzw. eine Legierung oder Verbindung der vorgenannten Materialien, wie zum Beispiel TiAl, CrAl, TiAlCr, TiSi, TaSi, CrSi, WC besteht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Targetmaterial aus einer einzigen kristallographischen Phase besteht.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass der Gleichstromanteil durch einen Gleichstromgenerator, der Puls- bzw. Wechselstromanteil durch eine Puls- bzw. Wechselstromgenerator erzeugt wird, wobei beide Generatoren entweder parallel oder in Serie zwischen Arckathode und zumindest einer Anode bzw. Masse geschaltet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleich- und der Pulsstromanteil durch zwei überlagert und synchronisiert betriebene Puls- bzw. Wechselstromgeneratoren erzeugt wird, wo- bei beide Generatoren entweder parallel oder in Serie zwischen Arckathode und zumindest einer Anode bzw. Masse geschaltet werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleich- und der Pulsstroman- teil durch einen sekundär getakteten Stromgenerator erzeugt wird, wobei der Generator entweder parallel oder in Serie zwischen Arckathode und zumindest einer Anode bzw. Masse geschaltet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleich- und der Pulsstroman- teil durch einen primär getakteten Stromgenerator erzeugt wird, wobei der Generator entweder parallel oder in Serie zwischen Arckathode und zumindest einer Anode bzw. Masse geschaltet wird.
17. Beschichtungsverfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Arcquelle gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche zum Ablegen einer oder mehrerer Schichten auf einem Werkstück betrieben wird.
18. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht zumindest eines der folgenden Materialen umfasst: Ein Übergangsmetall der IV, V oder VI Nebengruppe sowie Aluminium und deren Verbindungen mit Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Bor oder Silizium.
19. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch ge- ~k"ennz~el~chnet~; däss dϊe~~Scn±cnt zumindest eines der fol- genden Materialen umfasst: Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxinitrid, Chromoxid, Chromnitrid, Chro- moxinitrid, Aluminiumchromoxid, Aluminiumchromnitrid, Aluminiumchromoxinitrid, Aluminiumchromoxicarbonitrid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Siliziumaluminiumoxid, Siliziumaluminiumnitrid, Silizium- aluminiumoxinitrid, Titansiliziumnitrid, Titansiliziu- moxinitrid, Tantalsiliziumnitrid, Tantaloxid, Tanta- loxintrid, Wolframsiliziumnitrid, Wolframsiliziumkar- bid, Niobsiliziumnitrid, Titancarbid, Wolframkarbid bzw. eine Legierung oder Verbindung der vorgenannten Materialien.
20. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an das Werkstück ein DC-, ein Pulsoder ein Wechselstrombias angelegt wird.
21. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Puls- bzw. Wechselstrom der Quelle synchronisierter Puls- bzw. Wechselstrombias angelegt wird.
22. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 17 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einmal zumindest ein Inert- oder Reaktivgas mit einer ersten Flussrate zudo- siert wird und anschliessend zumindest ein weiteres Reaktivgas mit einer zweiten Flussrate bzw. vice versa zudosiert wird um eine Änderung der SchichtZusammensetzung zu bewirken.
23. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 22, dadurch ge- kennzeichnet, dass die erste Flussrate vor, während oder nach Einstellen der zweiten Flussrate vermindert wiröT; ünαT~dle zweite Flussrate von einem niedrigen Wert auf einem höheren Wert eingestellt wird bzw. umgekehrt.
24. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 22, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Zudosieren, bzw. Einstellen ram- pen- oder stufenförmig erfolgt, um eine im wesentlichen konstante oder stufenförmige Änderung der Schichtzusammensetzung zu bewirken.
25. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass durch abwechselndes Erhöhen und Absenken der ersten und zweiten Flussrate eine zwei oder mehrlagige Schicht abgeschieden wird.
26. Beschichtungsverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mehrere Quellen mit identischem oder unterschiedlichem Targetmaterial betrieben werden.
27. Ätzverfahren zum Ätzen mit Metallionen dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Arcquelle gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Ätzen zumindest eines Werkstücks unter Anlegen eines DC-, eines Puls- oder eines Wechselstrom- bias betrieben wird.
28. Ätzverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass an das Werkstück ein DC-Bias zwischen -50 und -
2000 V, bevorzugt zwischen -200 und -1500 V eingestellt wird.
29. Ätzverfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Ätzgas ein- gelassen wird.
30. Ätzverfahren nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzgas zumindest eine der folgenden Komponenten enthält: He, Ar, Kr, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, ein Halogen (z.B. Chlor, Fluor, Brom, Jod) oder eine halogenhaltige Verbindung.
31. Beschichtungs- oder Ätzverfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsrate bzw. der Energieeintrag in das Werk- stück durch die Einstellung zumindest eines der folgenden Parameter eingestellt wird: die Pulsbreite des Strompulses, die Höhe des Strompulses, das Tastverhältnis .
32. Beschichtungs- oder Ätzverfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ein Werkzeug oder ein Bauteil ist.
33. Beschichtungs- oder Ätzverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Werk- stück im Wesentlichen aus Silizium oder aus einem anderen halbleitenden Material besteht.
34. Arcquelle mit einem Target (5) und zumindest einer Gegenelektrode (6, 20, 20') sowie einer am Target (5) angeschlossenen Stromversorgungseinheit, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Stromversorgungseinheit zumindest eine erste gepulste Hochstromversorgungen (18, 18') sowie eine weitere Stromversorgung (13', 18'') umfasst.
35. Arcquelle nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit zusätzlich eine DC- Stromversorgung (13') umfasst, die zumindest zum Aufrechterhalten eines Haltestroms ausgelegt ist.
36. Arcquelle nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit zusätzlich eine DC- Stromversorgung (13') umfasst, die zumindest zum Auf- rechterhalten eines Haltestroms ausgelegt ist.
37. Arcquelle nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit zusätzlich eine zweite gepulste Hochstromversorgungen (18'') umfasst, die mit der ersten gepulsten Arcquelle so synchronisierbar ist, dass eine Haltstrom mit überlagertem Pulssignal einstellbar ist.
38. Arcquelle nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die gepulsten Arcquellen (18', 18'') so synchronisierbar sind, dass der Haltestrom in einzelnen oder allen Pulspausen eine oder mehrere Haltestrompausen aufweist, in denen keine Spannung am Target bzw. an der Elektrode anliegt, wobei die Haltestrompausen so kurz einstellbar sind, dass das Arcplasma in den Pausen nicht erlöscht.
39. Arcquelle nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestrompausen zwischen 1 ns bis 1 μs, bevorzugt zwischen 1 und 100 ns einstellbar sind.
40. Arcquelle nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die erste gepulste Hochstromversorgungen (18, 18') und die weitere Stromversorgung (13', 18'') parallel oder in Serie geschaltet sind.
41. Arcquelle nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die erste gepulste Hochstromversorgungen (18, 18') und die weitere Stromversorgung (13', 18'') parallel oder in Serie geschaltet sind.
42. Arcquelle nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste gepulste Hochstromversorgungen (18, 18') oder zumindest die weitere Stromversorgung (13', 18'') zwischen Target (5) und einer das Target umfassenden Elektrode (6), bzw. weiteren Elektroden (20, 20') geschaltet ist.
43. Arcquelle mit einem Target (5) und zumindest einer Ge- genelektrode (6, 20, 20') sowie einer am Target 5 angeschlossenen Stromversorgungseinheit, dadurch, gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit eine sekun- dar getaktete Stromversorgung (21, 21') ist, wodurch das Signal der sekundär getakteten Stromversorgung (21, 21') so moduliert wird, dass ein DC-Haltestrom anliegt, der mit einem Puls- oder AC-Signal überlagert ist.
44. Arcquelle nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundär getaktete Stromversorgung als Abwärtswandler (21') oder als Aufwärtswandler (21) ausgeführt ist.
45. Arcquelle mit einem Target (5) und zumindest einer Gegenelektrode (6, 20, 20') sowie einer am Target (5) angeschlossenen Stromversorgungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungseinheit eine primär getaktete Stromversorgung (22) ist, wodurch das Signal der primär getakteten Stromversorgung (22) so moduliert wird, dass ein DC-Haltestrom anliegt, der mit einem Puls- oder AC-Signal überlagert ist.
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