CH663220A5

CH663220A5 - METHOD FOR PRODUCING LAYERING MATERIAL OR LAYERING PIECES.

Info

Publication number: CH663220A5
Application number: CH5880/84A
Authority: CH
Inventors: Klaus Goerke; Erich Dr Hodes; Michael Steeg
Original assignee: Glyco Metall Werke
Priority date: 1984-02-11
Filing date: 1984-12-11
Publication date: 1987-11-30
Also published as: FR2559507A1; IT1184136B; GB2154249A; ATA6285A; ES8605589A1; GB8502734D0; ES540255A0; JPS60184676A; DE3404880A1; AT383145B; GB2154249B; IT8519200A0; BR8500587A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Schichtwerkstoff oder Schichtwerkstücken durch Aufbringen mindestens einer eine im wesentlichen metallische Matrix aufweisenden Schicht auf die vorher gereinigte und aufgerauhte Oberfläche eines Trägerwerkstücks im Kathodenzerstäubungsverfahren unter Benutzung mindestens eines Kathodenzerstäubungs-Targets, das die der gewünschten Zusammensetzung der zu erzeugenden Schicht entsprechenden Stoffe enthält. The invention relates to a method for producing layered material or layered workpieces by applying at least one layer having an essentially metallic matrix to the previously cleaned and roughened surface of a carrier workpiece in the cathode sputtering process using at least one cathode sputtering target which has the desired composition of the generating layer contains appropriate substances.

Bei den aus DE-PS 28 53 724 und DE-PS 29 14 618 bekannten Schichtwerkstoffen mit in Kathodenzerstäubungsverfahren aufgebrachter Gleit- oder Reibschicht und bei den hieraus bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Schichtwerkstoffe haben sich erhebliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung hoher Haftfestigkeit und Bindungsfestigkeit zwischen der Oberfläche der Trägerschicht und der aufgebrachten Gleit- oder Reibschicht ergeben. In the layer materials known from DE-PS 28 53 724 and DE-PS 29 14 618 with a sliding or friction layer applied in cathode sputtering processes and in the processes known therefrom for producing such layer materials, there are considerable difficulties in achieving high adhesive strength and bond strength between the surface the support layer and the applied sliding or friction layer.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die aus DE-PS 28 53 724 und DE-PS 29 14 618.7-14 bekannten Verfahren dahingehend wesentlich zu verbessern, dass hohe Bindungsfestigkeit zwischen der Oberfläche der Trägerschicht und einer durch Kathodenzerstäubung aufgebrachten Oberflächenschicht reproduzierbar erreicht wird. Dazu soll auch mindestens ebenso hohe Bindungsfestigkeit zwischen nacheinander durch Kathodenzerstäubung aufgebrachten Schichten reproduzierbar erreicht werden. Der Lösung dieser Aufgabe liegt die durch Versuche gewonnene Erkenntnis zugrunde, dass Unregelmässigkeiten in der Bindungsfestigkeit zwischen der Oberfläche der Trägerschicht und der durch Kathodenzerstäubung aufgebrachten Oberflächenschicht einerseits auf den bei Einsetzen der Beschichtung durch Kathodenzerstäubung vorhandenen Zustand an der Oberfläche der Trägerschicht und zum anderen auf den bei Einsetzen der Kathodenzerstäubung an den Oberflächen des bzw. der zur Kathodenzerstäubung benutzten Targets herrschenden Zustand zurückzuführen sind. It is therefore an object of the invention to substantially improve the processes known from DE-PS 28 53 724 and DE-PS 29 14 618.7-14 in such a way that high bond strength between the surface of the carrier layer and a surface layer applied by sputtering is reproducibly achieved. For this purpose, at least as high a bond strength between layers successively applied by cathode sputtering should also be reproducibly achieved. The solution to this problem is based on the knowledge gained through tests that irregularities in the bond strength between the surface of the carrier layer and the surface layer applied by sputtering on the one hand relate to the condition on the surface of the carrier layer when the coating is applied by sputtering and on the other to Onset of cathode sputtering on the surfaces of the prevailing state or the target used for sputtering.

Gemäss der Erfindung wird daher zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen, dass According to the invention it is therefore proposed to achieve the object that

- nach Erzeugen des für die Kathodenzerstäubung vorgesehenen Vakuums in dem das Target bzw. die Targets und den zu beschichtenden Trägerwerkstoff bzw. die zu beschichtenden Trägerwerkstücke enthaltenden Rezipienten zunächst ein Freisputtern des Targets bzw. der Targets an den abzutragenden Oberflächen vorgenommen wird, wobei die zu beschichtenden Oberflächen des Trägerwerkstoffs bzw. der Trägerwerkstücke gegen Aufbringen von Target-Material geschützt werden, - After generating the vacuum intended for sputtering in which the target or the targets and the carrier material to be coated or the recipient to be coated contain a free sputtering of the target or the targets on the surfaces to be removed, the surfaces to be coated Surfaces of the carrier material or the carrier workpieces are protected against application of target material,

- nach dem Freisputtern der abzutragenden Oberfläche des Targets bzw. der Targets ein Ätzen der zu beschichtenden Oberflächen des Trägerwerkstoffs bzw. der Trägerwerkstücke in einer elektrischen Corona-Entladung in Art einer Kathodenzerstäubung vorgenommen wird, bei der die Oberflächen des Targets bzw. der Targets gegen Aufbringen von Werk-stück-Material geschützt werden, und - After the free sputtering of the surface of the target or the targets to be removed, an etching of the surfaces of the carrier material or of the carrier workpieces to be coated is carried out in an electrical corona discharge in the manner of a cathode sputtering, in which the surfaces of the target or the target against application protected by workpiece material, and

- anschliessend an das Ätzen das Beschichten der Oberflächen des Trägerwerkstoffs bzw. der Trägerwerkstücke im Kathodenzerstäubungsverfahren von den freigesputterten - After the etching, the coating of the surfaces of the carrier material or the carrier workpieces in the cathode sputtering process from the sputtered free

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Target-Oberflächen her vorgenommen wird. Target surfaces ago is made.

Im erfindungsgemässen Verfahren wird sowohl das Reinigen der abzutragenden Oberflächen des Targets bzw. der Targets als auch das Ätzen, d.h. Reinigen und Aufrauhen der zu beschichtenden Oberflächen am Trägerwerkstoff bzw. an den Trägerwerkstücken unmittelbar vor dem Beschichten vorgenommen, und zwar bei im Rezipienten erzeugtem Vakuum. Dabei werden die zum eigentlichen Beschichten dem Kathodenzerstäubungsverfahren zu unterziehenden Oberflächen während der Vorbehandlung der jeweils anderen Oberflächen gegen Aufbringen von Fremdmaterial geschützt. Man könnte zunächst annehmen, dass es ausreichend sei, überhaupt nur die abzutragenden Oberflächen des Targets bzw. der Targets durch Freisputtern und die zu beschichtende Oberfläche des Werkstoffs bzw. der Werkstücke durch umgekehrtes Freisputtern zu reinigen, zumal aus ASLE Transactions 12,36-43 (1969), insbesondere Seite 38 bekannt ist, die mittels Kathodenzerstäubung mit einer MoS2-Schicht zu belegende Oberfläche einer Trägerschicht durch umgekehrtes Sputtern zu reinigen. Demgegenüber soll aber gemäss der Erfindung nach dem Freisputtern der abzutragenden Oberfläche des Targets bzw. der Targets ein Ätzen der zu beschichtenden Oberflächen in einer elektrischen Corona-Entladung vorgenommen werden, wodurch nicht nur ein Reinigen dieser Oberflächen erfolgt, sondern auch ein intensives Aufrauhen. Nach diesem Ätzen, d.h. Reinigen und Aufrauhen der zu beschichtenden Oberflächen ist dann anschliessend, d.h. ohne nennenswerte Verzögerung, das Beschichten der Oberflächen des Trägerwerkstoffs bzw. der Trägerwerkstücke im Kathodenzerstäubungsverfahren von den freigesputterten Target-Oberflächen her vorzunehmen. Selbst wenn alle diese Verfahrensabläufe im Vakuum, d.h. einer unter für die Aufrechterhaltung der die Kathodenzerstäubung hervorrufenden elektrischen Entladung geeignetem Unterdruck gehaltenen gasförmigen Umgebung erfolgen, wurde im Rahmen der Erfindung gefunden, dass es von erheblicher Wichtigkeit ist, das Beschichten der Oberflächen des Trägerwerkstoffs bzw. der Trägerwerkstücke praktisch unmittelbar anschliessend an das Ätzen einsetzen zu lassen. Zwischen dem Freisputtern der abzutragenden Oberflächen des Targets bzw. der Targets und dem Einsetzen der eigentlichen Kathodenzerstäubung zum Beschichten der Oberflächen des Trägerwerkstoffs bzw. der Trägerwerkstücke kann erfindungsgemäss ein zeitlicher Zwischenraum gelassen werden, solange nicht das Vakuum im Rezipienten aufgehoben oder wesentlich verschlechtert wird. In the method according to the invention, both the cleaning of the surfaces of the target or the targets to be removed and the etching, i.e. The surfaces to be coated are cleaned and roughened on the carrier material or on the carrier workpieces immediately before coating, specifically with a vacuum generated in the recipient. The surfaces to be subjected to the cathode sputtering process for the actual coating are protected against the application of foreign material during the pretreatment of the other surfaces. One could initially assume that it would be sufficient to clean only the surfaces of the target or targets to be removed by free sputtering and the surface of the material or workpieces to be coated by reverse free sputtering, especially from ASLE Transactions 12, 36-43 ( 1969), in particular page 38, is known to clean the surface of a carrier layer to be covered with a MoS2 layer by means of cathode sputtering by reverse sputtering. In contrast, however, according to the invention, after the free sputtering of the surface to be removed from the target or the targets, an etching of the surfaces to be coated is to be carried out in an electrical corona discharge, as a result of which not only cleaning of these surfaces takes place, but also intensive roughening. After this etching, i.e. The surfaces to be coated are then cleaned and roughened, i.e. without any noteworthy delay, coating the surfaces of the carrier material or the carrier workpieces in the cathode sputtering process from the sputtered target surfaces. Even if all of these procedures are in a vacuum, i.e. In a gaseous environment maintained under a vacuum suitable for maintaining the electrical discharge causing the cathode sputtering, it was found within the scope of the invention that it is of considerable importance to use the coating of the surfaces of the carrier material or the carrier workpieces practically immediately after the etching to let. According to the invention, a time interval can be left between the free sputtering of the surfaces of the target or the targets to be removed and the insertion of the actual cathode sputtering for coating the surfaces of the carrier material or the carrier workpieces, as long as the vacuum in the recipient is not released or significantly deteriorated.

Sollen zwei oder mehr Schichten auf dem Schichtwerkstoff bzw. auf den Schichtwerkstücken im Kathodenzerstäubungsverfahren übereinander aufgebracht werden, so wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die für die Erzeugung der verschiedenen Schichten erforderlichen Targets sämtlich in den selben Rezipienten einzusetzen und sämtlich vor dem Ätzen der zu beschichtenden Oberflächen des Trägerwerkstoffs bzw. der Trägerwerkstücke freizusputtern und die übereinander anzubringenden Schichten durch zeitlich direkt aufeinanderfolgende Kathodenzerstäubung von verschiedenen Targets her, d.h. ohne zwischenzeitliches Freisputtern und zwischenzeitliches Ätzen vorzunehmen. Das Aufbringen der weiteren Schichten erfolgt somit auf die frische Oberfläche der jeweils vorher aufgebrachten Schicht. Es wird somit auch zwischen übereinander aufgebrachten Schichten optimale Flächenbindung erreicht. Während des Freisputterns, also vor dem Ätzen der zu beschichtenden Oberflächen, soll diese Vorbehandlung erfindungsgemäss an sämtlichen zu benutzenden Targets vorgenommen werden, so dass kein zwischenzeitliches Freisputtern erforderlich wird. In Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass bei Benutzung von mehreren Targets, insbesondere von Targets unterschiedlicher Zusammensetzung, das Freisputtern der einzelnen Targets zeitlich nacheinander vorgenommen wird und zumindest die bereits freigesputterten Targets während des Freisputterns anderer Targets gegen das Aufbringen von Fremdmaterial geschützt werden. Zur Erreichung eines geeigneten Schutzes gegen Aufbringen von Fremdmaterial auf die Target-Oberflä-chen und auf die zu beschichtenden Oberflächen, empfiehlt es sich im Rahmen der Erfindung, dem Target zum Freisputtern eine Blende gegenüber zu stellen und das Freisputtern im wesentlichen gegen diese Blende vorzunehmen. In entsprechender Weise kann dem Trägerwerkstoff bzw. den Trägerwerkstücken beim Ätzen eine Blende gegenüber gestellt werden und das Ätzen als Kathodenzerstäubung von den zu beschichtenden Oberflächen des Trägerwerkstoffs bzw. der Trägerwerkstücke her im wesentlichen gegen diese Blende vorgenommen werden. If two or more layers are to be applied one above the other on the layer material or on the layer workpieces in the cathode sputtering process, then it is proposed according to the invention to use all the targets required for the production of the different layers in the same recipient and all before etching the surfaces of the carrier material to be coated or sputter the carrier workpieces and the layers to be applied one above the other by temporally directly successive cathode sputtering from different targets, ie without intermittent sputtering and etching. The further layers are thus applied to the fresh surface of the previously applied layer. Optimal surface binding is thus also achieved between layers applied one above the other. During the free sputtering, that is to say before the etching of the surfaces to be coated, this pretreatment is to be carried out according to the invention on all targets to be used, so that no intermediate free sputtering is required. In a further development of the invention it is therefore proposed that when using multiple targets, in particular targets of different compositions, the free sputtering of the individual targets is carried out in succession and at least the targets already sputtered out are protected against the application of foreign material during the free sputtering of other targets. In order to achieve suitable protection against the application of foreign material to the target surfaces and to the surfaces to be coated, it is recommended within the scope of the invention to face the target for free sputtering and to carry out the free sputtering essentially against this screen. In a corresponding manner, a screen can be compared to the support material or the support workpieces during the etching and the etching as cathode sputtering can be carried out essentially against this screen from the surfaces of the support material or the support workpieces to be coated.

Zum fortlaufenden Herstellen von Schichtwerkstoff bzw. Schichtwerkstücken wird in Weiterbildung der Erfindung empfohlen, den Trägerwerkstoff bzw. die Trägerwerkstücke innerhalb des unter Vakuum gehaltenen Rezipienten durch zwei oder mehr Stationen zu führen, in welchen das Ätzen und Beschichten fortlaufend vorgenommen werden, wobei das Freisputtern des bzw. der Targets nur einmal nach Schliessen des Rezipienten und Erzeugen des Vakuums vorgenommen wird, während gegebenenfalls der Trägerwerkstoff bzw. die Trägerwerkstücke durch eine Vakuumschleuse in den Rezipienten eingeführt und der Schichtwerkstoff bzw. die Schichtwerkstücke durch eine Vakuumschleuse dem Rezipienten entnommen werden kann bzw. können. For the continuous production of layered material or layered workpieces, in a further development of the invention, it is recommended to guide the carrier material or the carrier workpieces within the recipient kept under vacuum through two or more stations in which the etching and coating are carried out continuously, the free sputtering of the or the targets are carried out only once after the recipient has been closed and the vacuum has been created, while the carrier material or the carrier workpieces can be introduced into the recipient through a vacuum lock and the layer material or the layer workpieces can be removed from the recipient through a vacuum lock.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 ein Draufsichtschema für die Herstellung von Schichtwerkstücken mit zweifacher Beschichtung; 1 shows a plan view for the production of layered workpieces with a double coating;

Fig. 2 ein Schema für das Freisputtern zweier unterschiedlicher Targets und Fig. 2 is a scheme for the free sputtering of two different targets and

Fig. 3 das Schema für das Ätzen der zu beschichtenden Werkstück-Oberfläche. Fig. 3 shows the scheme for the etching of the workpiece surface to be coated.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Herstellung von Schichtwerkstücken mit einer Trägerschicht, einer dünnen Sperr- und Verbindungsschicht aus NiSn20 und einer Gleitschicht aus AlSn20 beschrieben. The invention is described below on the basis of the production of layered workpieces with a carrier layer, a thin barrier and connecting layer made of NiSn20 and a sliding layer made of AlSn20.

In einem Rezipienten 10 sind drei Stationen für die Behandlung der zu beschichtenden Werkstücke 11 vorgesehen, nämlich eine Station A zum Ätzen der zu beschichtenden Werkstück-Oberflächen, eine Station B zum Aufbringen der ersten Schicht auf die geätzte Werkstück-Oberfläche und eine Station C zum Aufbringen der zweiten Schicht auf die erste Oberflächenschicht des Werkstücks. In a recipient 10, three stations are provided for the treatment of the workpieces 11 to be coated, namely a station A for etching the workpiece surfaces to be coated, a station B for applying the first layer to the etched workpiece surface and a station C for applying the second layer on the first surface layer of the workpiece.

Die in Fig. 1 schematisch wiedergegebene Vorrichtung sieht eine Drehtelleranordnung 12 im Inneren des Rezipienten 10 vor, entsprechend den drei Stationen A, B und C hat diese Drehtelleranordnung drei Werkstückauflagen 13, die entsprechend den Pfeilen 14 schrittweise durch die drei Stationen A, B und C bewegt werden. Diese Werkstückaufnahmen 13 sind entsprechend den vorzunehmenden Behandlungsschritten an elektrische Spannungen anzulegen, wobei bekannte Schaltungsanordnungen und bekannte elektrische Bauelemente zu verwenden sind, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Desgleichen sind die für das Evakuieren des Rezipienten 10 und die für den Antrieb der Drehtelleranordnung 12 vorgesehenen Einrichtungen der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. The apparatus shown schematically in FIG. 1 provides a turntable arrangement 12 inside the recipient 10, corresponding to the three stations A, B and C, this turntable arrangement has three workpiece supports 13 which step through the three stations A, B and C according to the arrows 14 be moved. These workpiece holders 13 are to be applied to electrical voltages in accordance with the treatment steps to be carried out, known circuit arrangements and known electrical components being used, which are not shown for the sake of clarity. Likewise, the devices provided for the evacuation of the recipient 10 and for the drive of the turntable arrangement 12 are not shown for the sake of clarity.

In dem Rezipienten 10 ist eine Ätzblende 15 schwenkbar angebracht, um in Betriebsstellung über die jeweils in die Station A eingefahrene Werkstückauflage geschwenkt zu werden. In dieser Schwenkstellung ist die Ätzblende 15 an positives elektrisches Potential angeschlossen oder anschliessbar. Die Ätzblende 15 kann jedoch auch fest in der Station A montiert und wahlweise an positives elektrisches Potential An etching screen 15 is pivotally mounted in the recipient 10 in order to be pivoted in the operating position over the workpiece support that has been moved into the station A in each case. In this swivel position, the etching diaphragm 15 is connected or can be connected to a positive electrical potential. The etching screen 15 can, however, also be permanently mounted in station A and optionally at a positive electrical potential

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anschliessbar sein. Die Werkstückauflage 13 ist in der Station A an negatives elektrisches Potential angeschlossen. Ferner sind im Inneren des Rezipienten zwei Targetblenden 16 und 18 vorgesehen, die entsprechend den Pfeilen 17 und 19 in den Bereich der Stationen B und C bewegbar sind, und zwar vor das in der Station B in Gegenüberstellung zu der dort eingefahrenen Werkstückauflage 13 einzusetzende Target 20 und das in die Station C in entsprechender Weise einzusetzende Target 21. Für die Bewegung und Einstellung der Blenden 15, 16 und 18 vorgesehenen Vorrichtungen sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. can be connected. The workpiece support 13 is connected to a negative electrical potential in station A. Furthermore, two target screens 16 and 18 are provided in the interior of the recipient, which can be moved in the area of stations B and C according to arrows 17 and 19, specifically in front of the target 20 to be used in station B in comparison to the workpiece support 13 which has been retracted there and the target 21 to be inserted in the station C in a corresponding manner. For the sake of clarity, the devices provided for the movement and adjustment of the diaphragms 15, 16 and 18 are not shown.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit der oben beschriebenen Vorrichtung wird wie folgt verfahren: Zunächst werden die zu beschichtenden Werkstücke To carry out the method according to the invention with the device described above, the procedure is as follows: First, the workpieces to be coated

11 auf die Werkstückaufnahme 13 der Drehtelleranordnung 11 on the workpiece holder 13 of the turntable arrangement

12 gesetzt. In die Station B wird ein Target 20, aus dem für die Sperr- und Verbindungsschicht vorgesehenen Material, beispielsweise NiSn20 oder einer entsprechenden nicht ferro-magnetischen Chrom-Nickel-Legierung, eingesetzt. In die Station C wird ein der gewünschten Zusammensetzung der Gleitschicht entsprechendes Target, beispielsweise aus AlSn20, eingesetzt. Der Rezipient 10 wird geschlossen und evakuiert. Dabei kann ein Spülen mit für das Kathodenzerstäubungsverfahren gewünschtem Gas oder Gasgemisch vorgenommen werden. Bei diesem Evakuieren wird der für das Zünden und Aufrechterhalten der die Kathodenzerstäubung bewirkenden elektrischen Gasentladung erforderliche Druck im Inneren des Rezipienten 10 eingestellt und aufrechterhalten. Sobald diese Druckeinstellung erreicht ist, werden die Blenden 16 und 18 vor die Targets 20 und 21 gebracht, falls dies nicht schon vorher geschehen ist. Es wird dann positives Potential an die Targetblende 16 und negatives Potential an das Target 20 gelegt, wobei die zwischen beiden Teilen herrschende elektrische Spannung derart eingestellt wird, dass eine elektrische Entladung gezündet und aufrechterhalten wird. Es erfolgt dann ein Kathodenzerstäubungsvorgang, bei dem die Blende 16 als Anode wirkt, falls nicht eine andere Anode vorgesehen ist. Jedenfalls wird das bei diesem Kathodenzerstäubungsvorgang von der Oberfläche des Targets 20 abgetragene Material von der Targetblende 16 aufgefangen. Durch diese erste Kathodenzerstäubung wird die abzutragende Oberfläche des Targets 20 freigesputtert, so dass bei erneutem Zünden einer elektrischen Gasentladung sofort ein hochwirksames Sputtern mit der gewünschten Materialzusammensetzung vom Target 20 ausgeht. 12 set. A target 20 made of the material provided for the barrier and connection layer, for example NiSn20 or a corresponding nonferromagnetic chromium-nickel alloy, is inserted into station B. A target corresponding to the desired composition of the sliding layer, for example made of AlSn20, is inserted in station C. The recipient 10 is closed and evacuated. Flushing can be carried out with the gas or gas mixture desired for the cathode sputtering process. During this evacuation, the pressure required for igniting and maintaining the electrical gas discharge causing the cathode sputtering is set and maintained inside the recipient 10. As soon as this pressure setting is reached, the orifices 16 and 18 are brought in front of the targets 20 and 21, if this has not already happened before. Positive potential is then applied to the target aperture 16 and negative potential to the target 20, the electrical voltage between the two parts being set such that an electrical discharge is ignited and maintained. A sputtering process then takes place, in which the screen 16 acts as an anode, unless another anode is provided. In any case, the material removed from the surface of the target 20 in this sputtering process is collected by the target aperture 16. The surface 20 of the target 20 to be removed is sputtered out by this first sputtering, so that when an electrical gas discharge is triggered again, a highly effective sputtering with the desired material composition starts from the target 20.

Nachdem das Target 20 an seiner abzutragenden Oberfläche freigesputtert ist, erfolgt in entsprechender Weise das Freisputtern an der abzutragenden Oberfläche des Targets 21 mit Hilfe der Targetblende 18. Fig. 2 zeigt das Stadium, in welchem das Freisputtern an der abzutragenden Oberfläche des Targets 21 vorgenommen wird, während das Freisputtern des Targets 20 an der abzutragenden Oberfläche bereits erfolgt ist. After the target 20 has been sputtered free on its surface to be removed, the free sputtering takes place in a corresponding manner on the surface of the target 21 to be removed with the aid of the target aperture 18. FIG. 2 shows the stage in which the free sputtering is carried out on the surface of the target 21 to be removed , while the free sputtering of the target 20 has already taken place on the surface to be removed.

Nach dem Freisputtern der beiden Targets 20 und 21 an ihren abzutragenden Oberflächen wird der Ätzvorgang in der Station A eingeleitet. Falls die Ätzblende 15 nicht bereits vorher in die Station A eingeschwenkt worden ist oder überhaupt in der Station A fest angebracht ist, wird jetzt dieses Einschwenken der Ätzblende 15 vorgenommen, die dabei über die Werkstückaufnahme 13 und das darauf gelegte Werkstück 11 gelangt. Es wird dann an die Ätzblende 15 positives elektrisches Potential und an die Werkstückaufnahme 13 und damit an das Werkstück 11 negatives elektrisches Potential angelegt. Die zwischen dem Werkstück 11 und der Ätzblende 15 herrschende elektrische Spannung wird so eingestellt, dass eine elektrische Corona-Entladung gezündet und aufrechterhalten wird. In dieser elektrischen Corona-Entladung wird das Werkstück 11 als eine Art von Target von dessen Oberflächenmaterial durch Kathodenzerstäubung abgetragen und von der Ätzblende 15 aufgefangen. Diese umgekehrte Kathodenzerstäubung wird so lange vorgenommen, bis die zu beschichtenden Oberflächen des Werkstücks 11 nicht nur gereinigt, sondern auch merklich aufgerauht worden sind. Fig. 3 zeigt das in der Station A auf der Werkstückaufnahme 13 liegende Werkstück 11 in Gegenüberstellung zur Ätzblende 15, während der umgekehrten Kathodenzerstäubung. Sobald das Werkstück an seinen zu beschichtenden Oberflächen ausreichend aufgerauht ist, wird die umgekehrte Kathodenzerstäubung unterbrochen und das Werkstück 11 durch Drehen der Drehtelleranordnung 12 unmittelbar aus der Station A in die Station B gebracht. Die Übergangszeit zwischen Station A und Station B soll so kurz sein, dass keine merkliche Kontamination an der frisch geätzten Oberfläche des Werkstücks 11 auftreten kann. Sobald das mit frisch geätzter Oberfläche versehene Werkstück 11 in die Station B gelangt ist, wird das Target 20 an negatives und die das Werkstück 11 tragende Werkstückaufnahme 13 an positives elektrisches Potential gelegt und die Targetblende 16 entfernt (falls dies nicht vorher geschehen ist). Es setzt sofort eine wirksame Kathodenzerstäubung vom Target 20 auf die frisch geätzte Oberfläche des Werkstücks 11 ein. Diese Kathodenzerstäubung wird so lange weitergeführt, bis die auf der frisch geätzten Werkstückoberfläche gebildete Sperr- und Verbindungsschicht aus NiSn20 oder einer Chrom-Nickel-Legierung die gewünschte Dicke erreicht hat. Nach Erzeugung der Sperr-und Verbindungsschicht wird das Werkstück 11 durch weiteres Drehen der Drehtelleranordnung 12 aus der Station B unmittelbar in die Station C gebracht. Dort erfolgt das Aufbringen der Gleitschicht durch Kathodenzerstäubung, indem das Target 21 an negatives und die Werkstückauflage 13 und damit das Werkstück 11 an positives elektrisches Potential bzw. an Masse gelegt werden. Die Targetblende 18 wird weggenommen, falls dies nicht geschehen ist. Die Kathodenzerstäubung wird in der Station C so lange fortgesetzt, bis die Gleitschicht die gewünschte Dicke erreicht hat. After the free sputtering of the two targets 20 and 21 on their surfaces to be removed, the etching process is initiated in station A. If the etching screen 15 has not previously been swung into the station A or is at all fixed in the station A, this swiveling-in of the etching screen 15 takes place, which in this case reaches the workpiece holder 13 and the workpiece 11 placed thereon. It is then applied to the etching diaphragm 15 positive electrical potential and to the workpiece holder 13 and thus to the workpiece 11 negative electrical potential. The electrical voltage prevailing between the workpiece 11 and the etching diaphragm 15 is set in such a way that an electrical corona discharge is ignited and maintained. In this electrical corona discharge, the workpiece 11 is removed as a type of target from its surface material by sputtering and is caught by the etching screen 15. This reverse cathode sputtering is carried out until the surfaces of the workpiece 11 to be coated have not only been cleaned but also noticeably roughened. FIG. 3 shows the workpiece 11 lying in the station A on the workpiece holder 13 in comparison to the etching screen 15, during the reverse cathode sputtering. As soon as the workpiece is sufficiently roughened on its surfaces to be coated, the reverse sputtering is interrupted and the workpiece 11 is brought directly from station A to station B by rotating the turntable arrangement 12. The transition time between station A and station B should be so short that no noticeable contamination can occur on the freshly etched surface of the workpiece 11. As soon as the workpiece 11 provided with a freshly etched surface has reached the station B, the target 20 is placed at negative and the workpiece holder 13 carrying the workpiece 11 at positive electrical potential and the target aperture 16 is removed (if this has not been done beforehand). Effective cathode sputtering from the target 20 immediately begins on the freshly etched surface of the workpiece 11. This cathode sputtering is continued until the barrier and connecting layer formed from NiSn20 or a chromium-nickel alloy on the freshly etched workpiece surface has reached the desired thickness. After creating the barrier and connection layer, the workpiece 11 is brought from station B directly into station C by further rotation of the turntable arrangement 12. The sliding layer is applied there by sputtering, in that the target 21 is placed on the negative and the workpiece support 13 and thus the workpiece 11 on the positive electrical potential or ground. The target aperture 18 is removed if this has not been done. Cathode sputtering is continued in station C until the sliding layer has reached the desired thickness.

Wurden bei der Vorbereitung des Arbeitsablaufes sämtliche Werkstückaufnahmen 13 der Drehtelleranordnung 12 mit Werkstücken besetzt, so kann in der Weise verfahren werden, dass immer ein und dieselbe Werkstückaufnahme 13 mit den darauf angebrachten Werkstücken 11 nacheinander allen drei Arbeitsschritten unterzogen wird. Wenn dann die auf dieser einen Werkstückaufnahme 13 angebrachten Werkstücke 11 behandelt sind, kann eine andere Werkstückaufnahme 13 mit den darauf gesetzten Werkstücken den drei unmittelbar aufeinander folgenden Arbeitsschritten unterzogen werden. Dies kann dann so lange fortgesetzt werden, bis alle Werkstücke behandelt sind. If all workpiece receptacles 13 of the turntable arrangement 12 were filled with workpieces during the preparation of the workflow, the procedure can be such that one and the same workpiece receptacle 13 with the workpieces 11 mounted thereon is subjected to all three work steps in succession. If the workpieces 11 attached to this one workpiece holder 13 are then treated, another workpiece holder 13 with the workpieces placed thereon can be subjected to the three immediately subsequent work steps. This can then continue until all workpieces have been treated.

Wenn sich jedoch die Behandlungsdauer in den drei Stationen A, B und C angleichen oder weitgehend angleichen lässt, kann auch vorgesehen werden, dass drei Werkstückaufnahmen 13 mit darauf gesetzten Werkstücken 11 gleichzeitig in Behandlung genommen werden, nämlich eine in der Station A, eine in der Station B und eine in der Station C. Dabei muss jedoch sichergestellt sein, dass die Überführung der Werkstücke von dem einen Behandlungsschritt zum anderen Behandlungsschritt innerhalb möglichst kurzer Zeit erfolgt. However, if the duration of treatment in the three stations A, B and C can be adjusted or largely adjusted, it can also be provided that three workpiece receptacles 13 with workpieces 11 placed on them are treated simultaneously, namely one in station A, one in the Station B and one in station C. However, it must be ensured that the workpieces are transferred from one treatment step to the other treatment step within the shortest possible time.

Naturgemäss lassen sich auch andere Ausführungsformen von Behandlungsanlagen und für die Durchführung des Verfahrens einsetzen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die drei Stationen A, B und C hintereinander angeordnet sind, wobei die Werkstücke oder ein Werkstoffband über eine Vakuumschleuse in das Innere des Rezipienten eingeführt, durch die Behandlungsstationen hindurchgeführt und die Schichtwerkstücke bzw. das Schichtwerkstoffband nach der Behandlung durch eine Vakuumschleuse aus den Rezipienten herausgeführt wird. Naturally, other embodiments of treatment plants and for carrying out the method can also be used. For example, it can be provided that the three stations A, B and C are arranged one behind the other, the workpieces or a material strip being introduced into the interior of the recipient via a vacuum lock, passed through the treatment stations and the layered workpieces or the layered material strip being treated by a Vacuum lock is led out of the recipient.

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Anstelle der im obigen Beispiel erläuterten drei Behandlungsstationen A, B und C könnten auch noch mehr Behandlungsstationen vorgesehen sein, falls mehr als zwei Schichten auf dem Trägerwerkstoff bzw. den Trägerwerkstücken aufgebracht werden sollen. Andererseits kommt auch in Betracht, nur zwei Behandlungsstationen vorzusehen, wenn nur eine Schicht aufzubringen ist. In jedem Fall ist aber sicherzustellen, dass das Freisputtern der Targets bzw. des Target nach der Erzeugung des Vakuum, nach dem Schliessen des Rezipienten oder nach erneutem Erzeugen des Vakuum nach evtl. zwischenzeitigem erheblichem Druckanstieg vorgenommen wird, bevor das Ätzen der zu beschichtenden Oberflächen erfolgt. Ausserdem ist in jedem Fall sicherzustellen, dass zwi-5 sehen dem Ätzen und dem ersten Beschichten bzw. zwischen aufeinanderfolgendem Beschichten möglichst kurze Zeitabstände eingehalten werden, damit keine nennenswerte Kontamination an den frisch geätzten oder frisch erzeugten Beschichtungsoberflächen eintritt. Instead of the three treatment stations A, B and C explained in the example above, even more treatment stations could be provided if more than two layers are to be applied to the carrier material or the carrier workpieces. On the other hand, it is also possible to provide only two treatment stations if only one layer is to be applied. In any case, it must be ensured that the free sputtering of the target or the target after the vacuum has been created, after the recipient has been closed or after the vacuum has been re-created after any significant increase in pressure in the meantime before the etching of the surfaces to be coated takes place . In addition, it must be ensured in any case that the shortest possible intervals between etching and the first coating or between successive coatings are observed, so that no significant contamination occurs on the freshly etched or freshly produced coating surfaces.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. A method for producing layered material or layered workpieces by applying at least one layer having a substantially metallic matrix to the previously cleaned and roughened surface of a carrier workpiece in the cathode sputtering process using at least one cathode sputtering target which contains the substances corresponding to the desired composition of the layer to be produced contains, characterized by the process steps that

- After generating the vacuum provided for cathode sputtering in which the target or the targets and the carrier material to be coated or the carrier workpieces to be coated first contain a free sputtering of the target or the targets on the surfaces to be removed, the surfaces to be coated Surfaces of the carrier material or the carrier workpieces are protected against application of target material,

- After the free sputtering of the surfaces of the target or the targets to be removed, an etching of the surfaces of the carrier material or of the carrier workpieces to be coated is carried out in an electrical corona discharge in the manner of a cathode sputtering, in which the surfaces of the target or the target against application protected by workpiece material, and

- After the etching, the surfaces of the carrier material or the carrier workpieces are coated in the cathode sputtering process from the sputtered target surfaces.

2. The method according to claim 1, characterized in that for the production of layered material or layered workpieces with two or more layers applied one above the other in the cathode sputtering process, the targets required for the production of the different layers are all used in the same recipient and all before the etching of the layers to be coated Surfaces of the carrier material or the carrier workpieces are sputtered free and that the layers to be applied one above the other are obtained from different targets by temporally successive cathode sputtering, ie is carried out without intermediate sputtering and etching.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that when using multiple targets, in particular targets of different composition, the free sputtering of the individual targets is carried out in succession and at least the already sputtered targets during the free sputtering of other targets against the application of foreign material to be protected.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the target for free sputtering is opposed to an aperture and the free sputtering takes place essentially against this aperture.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the carrier material or the carrier workpieces is compared with an aperture during the etching and the etching takes place as cathode sputtering from the surfaces of the carrier material or the carrier workpieces to be coated essentially against this aperture .

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for the continuous production of layer material or layer workpieces, the carrier material or the carrier workpieces within the recipient kept under vacuum are passed through two or more stations in which the etching and coating are carried out continuously be carried out, the free sputtering of the target (s) being carried out only once after the recipient has been closed and the vacuum created, while the carrier material or the carrier workpieces are optionally introduced into the recipient through a vacuum lock and the coating material or the coating workpieces through a vacuum lock Recipient is or will be removed.