WO2020001676A1

WO2020001676A1 - Method and device for coating a component by means of physical vapour deposition

Info

Publication number: WO2020001676A1
Application number: PCT/DE2019/100417
Authority: WO
Inventors: Pāvels NAZAROVS; Valery Mitin; Vladimirs Kovalenko
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: DE102018115404A1

Abstract

The invention relates to a method for coating a component (7) by means of physical vapour deposition, wherein in a cleaning step contaminants are removed from the surface of the component (7) by an ion beam and in a coating step a coating is deposited on the surface of the component (7) by cathode sputtering, wherein the cleaning step and the coating step are carried out in the same gas atmosphere and under the same pressure. The invention also concerns a device (10) for coating a component (7) by means of physical vapour deposition.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung eines Bauteils mittels Method and device for coating a component by means of

physikalischer Gasphasenabscheidung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, wobei in einem Reinigungsschritt durch einen lonenstrahl Verunreinigungen von einer Oberfläche des Bauteils entfernt werden und in einem Beschichtungsschritt durch Kathodenzerstäubung eine Physical vapor deposition The invention relates to a method for coating a component by means of physical vapor deposition, wherein impurities are removed from a surface of the component in a cleaning step by means of an ion beam and one in a coating step by sputtering

Beschichtung auf der Oberfläche des Bauteils abgeschieden wird. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Bauteils mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, wobei die Vorrichtung eine Coating is deposited on the surface of the component. Another object of the invention is a device for coating a component by means of physical vapor deposition, the device being a

lonenquelle zum Entfernen von Verunreinigungen von einer Oberfläche des Bauteils und eine Zerstäubungskathode zum Beschichten der Oberfläche des Bauteils aufweist. Ion source for removing contaminants from a surface of the component and a sputtering cathode for coating the surface of the component.

Verfahren zur Beschichtung mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (auch Physical Vapor Deposition oder PVD) sind aus dem Stand der Technik in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Bei derartigen Verfahren wird ein festes Processes for coating by means of physical vapor deposition (also physical vapor deposition or PVD) are known from the prior art in a variety of embodiments. In such methods, a solid

Ausgangsmaterial in eine gasförmige Phase überführt, die anschließend auf einem Substrat, beispielsweise auf der Oberfläche eines Bauteils, kondensiert und auf diese Weise eine Beschichtung der Oberfläche erzeugt. Der Übergang in den gasförmigen Zustand kann beispielsweise durch thermisches Verdampfen, Beschuss mit Elektronen- oder Laserstrahlen, Lichtbogenverdampfen oder durch Starting material is converted into a gaseous phase, which then condenses on a substrate, for example on the surface of a component, and in this way produces a coating of the surface. The transition to the gaseous state can take place, for example, by thermal evaporation, bombardment with electron or laser beams, arc evaporation or by

Kathodenzerstäubung (Sputtern) bewirkt werden. Das Verdampfen, bzw. Zerstäuben und die anschließenden Kondensation findet dabei unter stark reduziertem Druck, üblicherweise in einer evakuierten Kammer statt. Neben der physikalischen Sputtering can be effected. The evaporation or atomization and the subsequent condensation take place under greatly reduced pressure, usually in an evacuated chamber. In addition to the physical

Gasabscheidung werden häufig weitere Prozessschritte ausgeführt um eine möglichst fehlerfreie und effektive Beschichtung zu gewährleisten. Die Oberfläche wird üblicherweise vor dem Aufbringen der Beschichtung durch Erhitzen thermisch aktiviert. Vor der physikalischen Gasabscheidung kann dann beispielsweise eine Reinigung des Bauteils durchgeführt werden, bei der die Oberfläche von störenden Verunreinigungen befreit wird. Die verschiedenen Einzelschritte erfordern jeweils spezifische Bedingungen für einen optimalen Ablauf der beteiligten physikalischen Prozesse, wie beispielsweise verschiedene Druck- oder Temperaturverhältnisse oder eine bestimmte Zusammensetzung der Gasatmosphäre. Gas separation often involves additional process steps to ensure that the coating is as error-free and effective as possible. The surface is usually thermally activated by heating before the coating is applied. Before physical gas separation, the component can then be cleaned, for example, in which the surface is freed of disruptive impurities. The various individual steps each require specific conditions for an optimal process of the physical involved Processes such as different pressure or temperature conditions or a specific composition of the gas atmosphere.

Für die Produktion beschichteter Artikel ergibt sich daraus die Herausforderung, die entsprechenden Prozessbedingungen im Rahmen eines massenfertigungstauglichen Verfahrens zu realisieren. Dabei kommen in der Regel zwei Verfahrensformen zum Einsatz: Bei der Inline-Fertigung durchlaufen die zu beschichtenden Produkte beispielsweise auf einem Förderband kontinuierlich verschiedene Stationen, in denen jeweils ein Verfahrensschritt ausgeführt wird. Bei der Batch-Produktion werden die einzelnen Produkte dagegen in eine größere Gesamtheit (Batch) zusammengefasst und in gesammelter Weise den verschiedenen For the production of coated articles this results in the challenge of realizing the corresponding process conditions within the framework of a process suitable for mass production. Two types of processes are usually used: In inline production, the products to be coated pass continuously through various stations, for example on a conveyor belt, in each of which one process step is carried out. In the case of batch production, on the other hand, the individual products are combined into a larger whole (batch) and collectively the various

Verfahrensschritten unterworfen. Um bei der Inline-Produktion die unterschiedlichen prozessspezifischen Bedingungen der einzelnen Verfahrensschritte zu erzeugen, müssen die Werkstücke jeweils durch verschiedene Kammern transportiert werden, die über Schleusensysteme miteinander verbunden sind. Derartige Verfahren werden beispielsweise in den Druckschriften WO 2015/108432 A1 , EP 2 905 355 A1 , US 6893544 B2 und US 8661776 B2 beschrieben. Bei der Batch-Produktion wird dagegen eine größere Menge an Werkstücken in einer einzigen Kammer bearbeitet, in der in zeitlicher Abfolge die verschiedenen Arbeitsschritte unter den jeweils passenden Bedingungen durchgeführt werden. Beispiele hierfür werden in den Druckschriften EP 2 565 291 A1 und US 2013/0056348 A1 diskutiert. Die Inline- Herstellung ermöglicht gegenüber einem Batch-Verfahren eine deutlich Process steps subjected. In order to create the different process-specific conditions of the individual process steps in inline production, the workpieces must each be transported through different chambers that are connected to one another via lock systems. Such methods are described, for example, in the publications WO 2015/108432 A1, EP 2 905 355 A1, US 6893544 B2 and US 8661776 B2. Batch production, on the other hand, processes a larger amount of workpieces in a single chamber, in which the various work steps are carried out in chronological order under the appropriate conditions. Examples of this are discussed in the publications EP 2 565 291 A1 and US 2013/0056348 A1. Compared to a batch process, in-line production makes it possible

kostengünstigere Fertigung mit einer hohen Produktionsrate. Durch die cost-effective production with a high production rate. Through the

Prozessierung in verschiedenen Kammern und die dafür erforderlichen Processing in different chambers and the necessary

Schleusensysteme ist jedoch für die Inline-Herstellung eine deutlich aufwändigere Fertigungsstruktur notwendig. Lock systems, however, require a significantly more complex manufacturing structure for inline production.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein Beschichtungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das eine effektive und kostengünstige Prozessführung ermöglicht. Against this background, the task is to provide a coating process that enables effective and inexpensive process control.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, wobei in einem Reinigungsschritt durch einen lonenstrahl Verunreinigungen von einer Oberfläche des Bauteils entfernt werden und in einem Beschichtungsschritt durch Kathodenzerstäubung eine The object is achieved by a method for coating a component by means of physical vapor deposition, with in a cleaning step an ion beam impurities are removed from a surface of the component and in a coating step by sputtering

Beschichtung auf der Oberfläche des Bauteils abgeschieden wird, wobei der Coating is deposited on the surface of the component, the

Reinigungsschritt und der Beschichtungsschritt in derselben Gasatmosphäre und unter demselben Druck durchgeführt werden. Durch die erfindungsgemäße Cleaning step and the coating step are carried out in the same gas atmosphere and under the same pressure. By the invention

Zusammenführung des Reinigungs- und des Beschichtungsvorgangs in einer gemeinsamen Kammer wird vorteilhafterweise eine Rationalisierung des Merging the cleaning and coating process in a common chamber will advantageously rationalize the

Herstellungsprozesses erreicht. Die Reinigung kann dabei mittels lonenbeschuss erfolgen, bei dem ein lonenstrahl durch ein elektrisches Feld in Richtung des Substrats beschleunigt wird und beim Auftreffen auf der Oberfläche die dort vorhandenen Verunreinigungen ablöst. Bei der anschließenden Kathodenzerstäubung können ebenfalls Ionen eingesetzt werden, die aus einem festen Ausgangsmaterial, einem so genannten Target, Atome oder Atomcluster herausschlagen, die sich anschließend an der Oberfläche des Manufacturing process achieved. The cleaning can be carried out by means of ion bombardment, in which an ion beam is accelerated in the direction of the substrate by an electric field and, when it hits the surface, detaches the contaminants present there. In the subsequent cathode sputtering, ions can also be used which knock out of a solid starting material, a so-called target, atoms or atomic clusters, which subsequently adhere to the surface of the

Werkstücks in Form einer Beschichtung abscheiden. Für diesen Vorgang kann zwischen dem Target und dem Werkstück durch eine angelegte Spannung ein starkes elektrisches Feld erzeugt werden, wobei das Target die negativ geladene Kathode und das Werkstück die positiv geladene Anode bildet. In diesem Feld werden positiv geladene Ionen zum Target hin beschleunigt, wo sie beim Auftreffen ihren Impuls in die Targetoberfläche einbringen und dort eine Stoßkaskade auslösen, die Atome oder Atomcluster aus der Oberfläche herausreißt. Die Ionen selbst können beispielsweise durch Ionisierung der Gasatmosphäre in der Kammer erzeugt werden. In dem elektrischen Feld zwischen Kathode und Anode werden Elektronen beschleunigt, die dann mit entsprechend hoher kinetischer Energie auf neutraleDeposit the workpiece in the form of a coating. For this process, a strong electric field can be generated between the target and the workpiece by an applied voltage, the target forming the negatively charged cathode and the workpiece forming the positively charged anode. In this field, positively charged ions are accelerated towards the target, where they impinge upon impact on the target surface and trigger a collision cascade that tears atoms or atomic clusters out of the surface. The ions themselves can be generated, for example, by ionizing the gas atmosphere in the chamber. In the electrical field between the cathode and anode, electrons are accelerated, which then switch to neutral with correspondingly high kinetic energy

Atome treffen und durch Stoßionisation weitere Elektronen freisetzen. Die durch den damit einsetzenden Lawineneffekt erzeugte Gasentladung bildet damit die Hit atoms and release more electrons through impact ionization. The gas discharge generated by the resulting avalanche effect thus forms the

lonenquelle für den Sputterprozess. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bauteil im Reinigungsschritt in der Nähe einer lonenquelle positioniert und im Beschichtungsschritt in der Nähe einer Zerstäubungskathode positioniert, wobei das Bauteil zwischen dem Reinigungsschritt und dem Beschichtungsschritt durch ein Transportmittel, insbesondere durch ein Förderband, von der lonenquelle zur Zerstäubungskathode befördert wird. Ion source for the sputtering process. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the component is positioned in the cleaning step in the vicinity of an ion source and in the coating step in the vicinity of an atomizing cathode, the component being between the cleaning step and the coating step Means of transport, in particular by a conveyor belt, is transported from the ion source to the sputtering cathode.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen According to a further advantageous embodiment of the invention

Verfahrens werden die lonenquelle und die Zerstäubungskathode durch eine Abschirmeinrichtung, insbesondere durch eine ferromagnetische Blende, The ion source and the sputtering cathode are moved by a shielding device, in particular by a ferromagnetic diaphragm,

voneinander abgeschirmt. Durch die Abschirmung wird vorteilhafterweise eine gegenseitige Beeinflussung des Reinigungs- und des Beschichtungsvorgangs eliminiert oder zumindest vermindert. Insbesondere bei einer Form der shielded from each other. The shielding advantageously eliminates or at least reduces mutual interference between the cleaning and coating processes. Especially with a form of

Kathodenzerstäubung, bei der zusätzliche Magnetfelder angelegt werden, ist es auf diese Weise möglich, einen störenden Einfluss zu minimieren, der beispielsweise zu einer unerwünschten Ablenkung des lonenstrahls führen würde. Ist umgekehrt die Erzeugung des lonen-Reinigungsstrahls mit einem Magnetfeld verbunden, wird durch die Abschirmung ein störender Einfluss dieses Magnetfelds auf den Cathode sputtering, in which additional magnetic fields are applied, it is possible in this way to minimize a disruptive influence which would lead, for example, to undesired deflection of the ion beam. Conversely, if the generation of the ion cleaning beam is connected to a magnetic field, the shielding has a disruptive influence on the magnetic field

S putterprozess vermieden. Denkbar ist auch, dass die Abschirmeinrichtung neben Magnetfeldern auch elektrostatische Felder abschirmt damit der Feldverlauf zwischen den Elektroden der Reinigungs- und der Beschichtungsvorrichtung nicht durch die Elektroden der jeweils anderen Vorrichtung gestört oder verzerrt wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sputtering process avoided. It is also conceivable that in addition to magnetic fields, the shielding device also shields electrostatic fields, so that the field profile between the electrodes of the cleaning and coating device is not disturbed or distorted by the electrodes of the other device. According to a further advantageous embodiment of the invention

Verfahrens wird der lonenstrahl durch eine Flall-Effekt-Ionenquelle erzeugt und/oder die Beschichtung durch Magnetron-Kathodenzerstäubung auf der Oberfläche des Bauteils abgeschieden. Bei einer Flall-Effekt-Ionenquelle werden die Ionen durch ein Plasma erzeugt, das zwischen einer Kathode und einer Anode gezündet wird. Um die, das Plasma aufrechterhaltende Stoßionisation durch Elektronen zu verstärken, wird zusätzlich zu dem elektrischen Feld ein magnetisches Feld angelegt, das die, auf die Anode zuströmenden Elektronen auf schraubenförmige Bahnen zwingt und so ihre lonisierungsfähigkeit in der Plasmaregion erhöht. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden die Ionen durch eine End-Flall-Ionenquelle erzeugt. Diese, aus dem Stand der Technik bekannte Bauform hat sich als besonders geeignet für Oberflächenbearbeitung und insbesondere In the method, the ion beam is generated by a flall effect ion source and / or the coating is deposited on the surface of the component by magnetron sputtering. In a flall effect ion source, the ions are generated by a plasma that is ignited between a cathode and an anode. In order to amplify the impact ionization by electrons that maintains the plasma, a magnetic field is applied in addition to the electric field, which forces the electrons flowing towards the anode onto helical paths and thus increases their ionization capability in the plasma region. According to a particularly advantageous embodiment, the ions are generated by an end-fall ion source. This design, known from the prior art, has proven to be particularly suitable for surface treatment and in particular

Oberflächenbeschichtungsverfahren erwiesen. Bei der Magnetron- Kathodenzerstäubung (auch Magnetron-Sputtern) wird die Freisetzung der Ionen für den Sputterprozess in ähnlicher Weise wie bei einer Hall-Effekt-Ionenquelle durch ein Magnetfeld gesteigert. Ein hinter dem Target angebrachter Magnet zwingt die Elektronen auf Schraubenbahnen, so dass sich die Stoßwahrscheinlichkeit mit neutralen Atomen vergrößert und die Ionisierung über dem Target entsprechend erhöht wird. Sowohl bei der Hall-Effekt-Ionenquelle, als auch bei der Magnetron- Kathodenzerstäubung kommen bei der lonenbildung also Magnetfelder zum Einsatz. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden diese beiden Techniken mit einem Abschirmmechanismus kombiniert, durch den eine gegenseitige Beeinflussung durch die jeweiligen Magnetfelder unterbunden wird Surface coating process proven. With magnetron sputtering (also magnetron sputtering) the release of the ions for the sputtering process is increased by a magnetic field in a manner similar to a Hall-effect ion source. A magnet attached behind the target forces the electrons onto screw tracks, so that the probability of collision with neutral atoms increases and the ionization above the target is increased accordingly. Magnetic fields are therefore used for ion formation both in the Hall effect ion source and in the magnetron sputtering. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, these two techniques are combined with a shielding mechanism by means of which a mutual influence by the respective magnetic fields is prevented

Verfahrens wird das Bauteil in einem, dem Reinigungsschritt und dem The component is processed in one step, the cleaning step and the

Beschichtungsschritt vorangehenden Erwärmungsschritt erwärmt, wobei der Coating step preceding heating step, wherein the

Erwärmungsschritt, der Reinigungsschritt und der Beschichtungsschritt in derselben Gasatmosphäre und unter demselben Druck durchgeführt werden. Durch die Heating step, the cleaning step and the coating step are carried out in the same gas atmosphere and under the same pressure. Through the

Erwärmung des zu beschichtenden Werkstücks wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Diffusion auf der Oberfläche durch thermische Aktivierung beschleunigt wird. Auf diese Weise kommt es während der Beschichtung zu einem erhöhten Heating of the workpiece to be coated is advantageously achieved that the diffusion on the surface is accelerated by thermal activation. In this way there is an increased during the coating

Materialtransport entlang der Oberfläche, so dass sich vorteilhafterweise eine homogene und weitgehend defektfreie Beschichtung ausbildet. Zusammen mit dem Reinigungs- und dem Beschichtungsschritt lässt sich bei dieser Ausgestaltung vorteilhafterweise eine Kombination aller relevanten Prozessschritte erreichen. Material transport along the surface, so that a homogeneous and largely defect-free coating is advantageously formed. With this configuration, a combination of all relevant process steps can advantageously be achieved together with the cleaning and the coating step.

Verfahrens wird ein Prozessgas zur Erzeugung der Gasatmosphäre im Bereich der Zerstäubungskathode zugeführt. Da sich die Ionen für den Beschuss des Targets durch Ionisierung aus den neutralen Gasatomen bilden, ist es vorteilhaft, wenn der Gaseinlass in der Nähe der Zerstäubungskathode angeordnet ist, so dass das eingeleitete Gas unmittelbar für die Ionisierung zur Verfügung steht. Auf diese Weise werden innerhalb der gemeinsamen Kammer lokale Bedingungen geschaffen, unter denen die jeweiligen physikalischen Prozesse in optimaler Weise ablaufen können. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist beispielsweise für eine Reinigung mittels lonenstrahlen, die mit einer Hall-Effekt-Ionenquelle erzeugt werden, ein Druck unterhalb von 1 mTorr notwendig, während für stabil ablaufende Magnetron-Kathodenzerstäubung ein Druck oberhalb von 1 mTorr erforderlich ist. Durch die Zuführung des Prozessgases im Bereich der Zerstäubungskathode lassen sich dagegen beide Prozesse vorteilhafterweise unter denselben Druckbedingungen durchführen. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der in die Kammer eingeleitete Gasstrom der Transportbewegung der Werkstücke A process gas for generating the gas atmosphere in the region of the sputtering cathode is supplied to the method. Since the ions for bombarding the target by ionization form from the neutral gas atoms, it is advantageous if the gas inlet is arranged in the vicinity of the sputtering cathode, so that the introduced gas is immediately available for ionization. In this way, local conditions are created within the common chamber, under which the respective physical processes can run optimally. In the methods known from the prior art, for example, for cleaning by means of ion beams, which is generated with a Hall effect ion source a pressure below 1 mTorr is necessary, while a pressure above 1 mTorr is required for stable magnetron sputtering. By supplying the process gas in the area of the sputtering cathode, on the other hand, both processes can advantageously be carried out under the same pressure conditions. According to a particularly advantageous embodiment, the gas flow introduced into the chamber is the transport movement of the workpieces

entgegengesetzt. Auf diese Weise bewegen sich die Werkstücke von der opposed. In this way, the workpieces move from the

Reinigungseinrichtung zur Beschichtungseinrichtung, während der Gasstrom in entgegengesetzter Richtung verläuft. Da bei der Beschichtung kontinuierlich Cleaning device to the coating device, while the gas flow runs in the opposite direction. Because the coating is continuous

Gasatome für den S putterprozess verbraucht werden, ist auf diese Weise Gas atoms are used for the sputtering process in this way

gewährleistet, dass die für den Sputterprozess relevanten Anteile der ensures that the relevant parts of the

Gasatmosphäre im Bereich der Zerstäubungskathode in maximaler Konzentration vorliegen. Denkbar ist außerdem, dass der Gasstrom durch Führungselemente, beispielsweise in Form geeignet gestalteter Flächen, in Richtung der There is a maximum concentration of gas atmosphere in the area of the sputtering cathode. It is also conceivable that the gas flow through guide elements, for example in the form of suitably designed surfaces, in the direction of the

Zerstäubungskathode gelenkt wird. Weiterhin ist denkbar, dass die Führung des Gasstroms so erfolgt, dass das Gas von der Einlassöffnung zur Atomizing cathode is steered. It is also conceivable that the gas flow is guided in such a way that the gas flows from the inlet opening to the

Zerstäubungskathode strömt und von dort über die Reinigungseinrichtung zu einer Auslassöffnung gelenkt wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Sputtering cathode flows and is directed from there via the cleaning device to an outlet opening. According to a further advantageous embodiment of the invention

Verfahrens wird die Gasatmosphäre durch Edelgase, insbesondere Argon, Neon oder Flelium, oder durch eine Mischung aus Edelgasen und reaktiven Gasen, insbesondere Stickstoff, Sauerstoff oder Wasserstoff, gebildet. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Bauteils mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, wobei die Vorrichtung eine lonenquelle zum Entfernen von Verunreinigungen von einer Oberfläche des Bauteils und eine Zerstäubungskathode zum Beschichten der Oberfläche des Bauteils aufweist, wobei die lonenquelle und die Zerstäubungskathode in einer gemeinsamen gasgefüllten Kammer angeordnet sind. In the process, the gas atmosphere is formed by noble gases, in particular argon, neon or flelium, or by a mixture of noble gases and reactive gases, in particular nitrogen, oxygen or hydrogen. Another object of the invention is a device for coating a component by means of physical vapor deposition, the device having an ion source for removing contaminants from a surface of the component and a sputtering cathode for coating the surface of the component, the ion source and the sputtering cathode in a common one gas-filled chamber are arranged.

Mit einer derartigen Vorrichtung lässt sich die Reinigung und Beschichtung der Werkstücke vorteilhafterweise kombiniert in einer gemeinsamen Kammer durchführen, ohne dass für die beiden Schritte separate Kammern mit jeweils eigenen Druckbedingungen notwendig sind. Durch die erfindungsgemäße With such a device, the cleaning and coating of the workpieces can advantageously be combined in a common chamber Carry out without the need for separate chambers for the two steps, each with its own pressure conditions. By the invention

Herstellungsprozesses erreicht. Manufacturing process achieved.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Zu- und Abführung der Werkstücke über ein Schleusensystem, so dass die kombinierte Reinigungs- und Beschichtungsstation vorteilhafterweise als Teil einer Durchlaufanlage eingesetzt werden kann. Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung werden die According to an advantageous embodiment of the invention, the workpieces are fed in and out via a lock system, so that the combined cleaning and coating station can advantageously be used as part of a continuous system. According to a further possible embodiment, the

Werkstücke über ein Beladungssystem zu- und abgeführt. Workpieces are fed in and out via a loading system.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Abschirmeinrichtung, insbesondere eine ferromagnetische Blende, auf, die zwischen der lonenquelle und der Zerstäubungskathode angeordnet ist. Mögliche Materialen hierfür sind sowohl ferromagnetische Reinmetalle wie Eisen, Nickel oder Cobalt, als auch ferromagnetische Legierungen, die auf diesen Metallen basieren. Durch die Abschirmung wird vorteilhafterweise eine gegenseitige According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, the device has a shielding device, in particular a ferromagnetic diaphragm, which is arranged between the ion source and the sputtering cathode. Possible materials for this are ferromagnetic pure metals such as iron, nickel or cobalt, as well as ferromagnetic alloys based on these metals. The shielding advantageously creates a mutual

Beeinflussung des Reinigungs- und des Beschichtungsvorgangs eliminiert oder zumindest vermindert. Influencing the cleaning and coating process eliminated or at least reduced.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen According to a further advantageous embodiment of the invention

Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Infrarot- Heizeinrichtung, in der gemeinsamen gasgefüllten Kammer auf. Damit lässt sich zusätzlich zur Reinigung und Beschichtung auch die thermische Vorbehandlung der Oberfläche vorteilhafterweise innerhalb derselben Kammer realisieren. The device has a heating device, in particular an infrared heating device, in the common gas-filled chamber. In addition to cleaning and coating, the thermal pretreatment of the surface can thus advantageously be carried out within the same chamber.

Vorrichtung weist die Vorrichtung ein Transportmittel, insbesondere ein Förderband auf, wobei das Transportmittel derart ausgestaltet ist, dass das Bauteil von der Heizeinrichtung zur lonenquelle und/oder von der lonenquelle zur The device has a transport means, in particular a conveyor belt, the transport means being designed such that the component moves from the heating device to the ion source and / or from the ion source to

Zerstäubungskathode befördert wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Atomizing cathode is transported. According to a further advantageous embodiment of the invention

Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Gaszufuhr auf, wobei die Gaszufuhr im The device has a gas supply, the gas supply in the

Bereich der Zerstäubungskathode angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend genannten vorteilhaften Area of the sputtering cathode is arranged. Alternatively or in addition to the advantageous mentioned above

Ausgestaltungen können bei der Vorrichtung allein oder in Kombination die im Refinements can be made in the device alone or in combination

Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben vorteilhaften Merkmale und Ausgestaltungen Anwendung finden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt: Advantageous features and configurations described in connection with the method according to the invention are used. Further details and advantages of the invention will be explained below with reference to the embodiment shown in the drawings. Herein shows:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Fig. 1 shows an embodiment of the device according to the invention in a

schematischen Darstellung; schematic representation;

In der Fig. 1 ist der schematische Aufbau eines Ausführungsbeispiels der 1 is the schematic structure of an embodiment of the

erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt. Die Darstellung dient gleichzeitig zur Illustration des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens. Sämtliche Device 10 according to the invention shown. The illustration also serves to illustrate the coating method according to the invention. All

Prozessschritte werden dabei in einer gemeinsamen Kammer 8 durchgeführt, wobei die Vorrichtung 10 so gestaltet ist, dass die dabei beteiligten physikalischen Process steps are carried out in a common chamber 8, the device 10 being designed such that the physical ones involved

Vorgänge unter denselben physikalischen Bedingungen, insbesondere unter gleichem Druck, optimal ablaufen können. Processes can run optimally under the same physical conditions, especially under the same pressure.

Die zu beschichtenden Bauteile 7 werden innerhalb der Kammer 8 mit einer The components 7 to be coated are inside the chamber 8 with a

Fördereinrichtung 7 in Transportrichtung 9 zu den Bearbeitungsstationen 6, 1 , 2 befördert. In einem ersten Schritt werden die Bauteile 7 durch eine Heizeinrichtung 7, beispielsweise eine Infrarot-Heizeinrichtung 7 auf Bearbeitungstemperatur erwärmt. Dadurch wird während der Beschichtung eine erhöhte Oberflächendiffusion sichergestellt, so dass sich das auf der Oberfläche der Bauteile 7 abgeschiedene Material möglichst homogen auf der Oberfläche verteilt und zudem eventuell entstehende Defekte ausgeheilt werden. Die erwärmten Bauteile 7 werden zu einer lonenquelle 1 , beispielsweise einer End- Hall-Ionenquelle 1 weitertransportiert, wo durch die lonenbestrahlung Conveyor 7 in the direction of transport 9 to the processing stations 6, 1, 2 conveyed. In a first step, the components 7 are heated to the processing temperature by a heating device 7, for example an infrared heating device 7. This ensures an increased surface diffusion during the coating, so that the material deposited on the surface of the components 7 is distributed as homogeneously as possible on the surface and any defects that may occur are also healed. The heated components 7 are transported to an ion source 1, for example an end Hall ion source 1, where by the ion radiation

Verunreinigungen von der Oberfläche der Bauteile 7 abgelöst werden. Die auf diese Weise präparierten Bauteile 7 werden zu einer Magnetron-Contaminants are detached from the surface of the components 7. The components 7 prepared in this way become a magnetron

Zerstäubungskathode 2 transportiert. An der Zerstäubungskathode 2 wird durch Sputtern eines Targets das Beschichtungsmaterial abgetragen. Das abgesputterte Material kondensiert auf den Bauteilen 7 und bildet dort eine Schicht auf der Sputtering cathode 2 transported. The coating material is removed from the sputtering cathode 2 by sputtering a target. The sputtered material condenses on the components 7 and forms a layer there on the

Oberfläche. Sowohl bei einer End-Hall-Ionenquelle 1 , als auch bei einer Magnetron- Zerstäubungskathode 2 wird die erforderliche lonenbildung durch ein zusätzliches Magnetfeld gefördert. Um eine gegenseitige Beeinflussung der Komponenten 1 und 2 möglichst gering zu halten, ist daher zwischen der lonenquelle 1 und der Surface. In the case of an end Hall ion source 1 as well as in the case of a magnetron sputtering cathode 2, the required ion formation is promoted by an additional magnetic field. In order to keep the mutual influence of components 1 and 2 as low as possible, there is therefore between the ion source 1 and the

Zerstäubungskathode 2 eine Abschirmeinrichtung 5 in Form einer ferromagnetischen Blende 5 angeordnet, durch die verhindert wird, dass die Magnetfelder zu Störungen in der jeweils anderen Komponente führen. Sputtering cathode 2 a shielding device 5 in the form of a ferromagnetic shield 5 is arranged, through which it is prevented that the magnetic fields lead to interference in the other component.

Weiterhin wird durch die Positionierung des Gaseinlasses 3 in der Nähe der Furthermore, by positioning the gas inlet 3 near the

Zerstäubungskathode 2 sichergestellt, dass das zugeführte Gas unmittelbar für die lonenbildung des Sputtervorgangs an der Zerstäubungskathode 2 zur Verfügung steht. Bestimmte Bestandteile des eingeleiteten Gases werden durch diesen Sputtering cathode 2 ensures that the gas supplied is immediately available for the ion formation of the sputtering process on the sputtering cathode 2. Certain components of the gas introduced are through this

Vorgang teilweise verbraucht, so dass das Gas mit veränderter Zusammensetzung zur Reinigungseinheit 1 weiterströmt, wo für die Erzeugung des Reinigungsstrahls eine geringere lonisierungsrate erforderlich ist. Die vorstehend beschriebene Vorrichtung 10 zur Beschichtung eines Bauteils 7 mittels physikalischer Gasphasenabscheidung weist eine lonenquelle 1 zum The process is partially consumed, so that the gas with a different composition flows on to the cleaning unit 1, where a lower ionization rate is required to generate the cleaning jet. The device 10 described above for coating a component 7 by means of physical vapor deposition has an ion source 1

Entfernen von Verunreinigungen von einer Oberfläche des Bauteils 7 und eine Zerstäubungskathode 2 zum Beschichten der Oberfläche des Bauteils 7 auf, wobei die lonenquelle 1 und die Zerstäubungskathode 2 in einer gemeinsamen gasgefüllten Kammer 8 angeordnet sind. Removal of contaminants from a surface of the component 7 and an atomizing cathode 2 for coating the surface of the component 7, the ion source 1 and the atomizing cathode 2 being arranged in a common gas-filled chamber 8.

Die beschriebene Vorrichtung 10 eignet sich zur Durchführung eines Verfahrens zur Beschichtung eines Bauteils 7 mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, bei dem in einem Reinigungsschritt durch einen lonenstrahl Verunreinigungen von einer Oberfläche des Bauteils 7 entfernt werden und in einem Beschichtungsschritt durch Kathodenzerstäubung eine Beschichtung auf der Oberfläche des Bauteils 7 abgeschieden wird, wobei der Reinigungsschritt und der Beschichtungsschritt in derselben Gasatmosphäre und unter demselben Druck durchgeführt werden. The device 10 described is suitable for carrying out a method for coating a component 7 by means of physical vapor deposition which contaminants are removed from a surface of the component 7 in a cleaning step by means of an ion beam, and a coating is deposited on the surface of the component 7 in a coating step by cathode sputtering, the cleaning step and the coating step being carried out in the same gas atmosphere and under the same pressure.

Bezuqszeichenliste: LIST OF REFERENCES:

1 lonenquelle 1 ion source

2 Magnetron-Zerstäubungskathode 2 magnetron sputtering cathode

3 Gaszufuhr 3 gas supply

4 Fördersystem 4 conveyor system

5 Abschirmeinrichtung 5 shielding device

6 Heizeinrichtung 6 heating device

7 Bauteile 7 components

8 Vakuumkammer 8 vacuum chamber

9 Transportrichtung 9 Transport direction

10 Vorrichtung zur Beschichtung von Bauteilen 10 Device for coating components

Claims

claims

1. Method for coating a component (7) by means of physical

Gas phase deposition, wherein impurities are removed from a surface of the component (7) in a cleaning step by means of an ion beam and a coating is deposited on the surface of the component (7) in a coating step by cathode sputtering, characterized in that the cleaning step and the coating step in the same Gas atmosphere and be carried out under the same pressure.

2. The method according to claim 1, characterized in that the component (7) is positioned in the cleaning step in the vicinity of an ion source (1) and is positioned in the coating step in the vicinity of an atomizing cathode (2), the component (7) between the Cleaning step and the

Coating step is transported by a means of transport (4), in particular by a conveyor belt (4), from the ion source (1) to the sputtering cathode (2).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the

ion source (1) and the sputtering cathode (2) by a

Shielding device (5), in particular shielded from one another by a ferromagnetic shield (5).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized

characterized in that the ion beam is generated by a Hall effect ion source (1) and / or the coating is deposited on the surface of the component (7) by magnetron sputtering (2).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized

characterized in that the component (7) is heated in a heating step preceding the cleaning step and the coating step, wherein the heating step, the cleaning step and the coating step are carried out in the same gas atmosphere and under the same pressure.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized

characterized in that a process gas for generating the gas atmosphere in the area of the sputtering cathode (2) is supplied.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized

characterized in that the gas atmosphere by noble gases, in particular

Argon, neon or helium, or by a mixture of noble gases and reactive gases, in particular nitrogen, oxygen or hydrogen.

8. Device (10) for coating a component (7) by means of physical

Gas phase deposition, the device (10) having an ion source (1) for removing impurities from a surface of the component (7) and a sputtering cathode (2) for coating the surface of the component (7), characterized in that the ion source (2 ) and the sputtering cathode (2) are arranged in a common gas-filled chamber (8).

9. The device (10) according to claim 8, characterized in that the

Device (10) a shielding device (5), in particular a

Ferromagnetic aperture (5), which is arranged between the ion source (1) and the sputtering cathode (2).

10. The device (10) according to claim 8 or 9, characterized in that the device (10) has a heating device (6), in particular an infrared heating device (6), in the common gas-filled chamber (8).

1 1. Device (10) according to one of claims 8 to 10, characterized

characterized in that the device (10) is a means of transport (4), In particular, has a conveyor belt (4), the transport means (4) being designed such that the component (7) conveys from the heating device (6) to the ion source (1) and / or from the ion source (1) to the sputtering cathode (2) becomes.

12. The device (10) according to claim 8 to 11, characterized in that the device (10) has a gas supply (3), the gas supply (3) being arranged in the region of the sputtering cathode (2).