CN100573802C - 具有磁场发生装置的真空电弧光源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个真空电弧光源以及一种用于使其运行的方法，包括一个具有一个表面的靶，用于使一个电弧放电运行，其中所述靶设置在一个磁场发生装置的有效区中，所述磁场发生装置包括至少两个相反极性的磁系统并且这样构成，使得所产生的磁场的垂直于表面的分量B_⊥在至少为靶表面的50%的靶表面部分上具有基本恒定的小数值或者为零。

Description

具有磁场发生装置的真空电弧光源

技术领域

本发明涉及一种用于使一个电弧放电运行的、包括一个具有一个表面的靶的真空电弧光源，其中所述靶设置在一个磁场发生装置的有效区中。

本发明还涉及一种配有上述类型的电弧光源的设备。

本发明还涉及一种用于使一个电弧放电装置在一个电弧光源的靶表面上借助于一个磁场发生装置运行的方法。

背景技术

已知在一个真空室中用于蒸镀不同材料和/或作为离子源的电弧光源用于对不同的工件进行覆层和预处理。由于在电弧光源靶表面上连续的、在下面称为火花的电弧的点状施加的高能量除了发射气体的、大部分离子化的颗粒以外、尤其是在一个伴随爆炸形蒸镀效果的火花“固体燃烧”时也导致大颗粒的发射，其直径可能达几微米甚至更大。因此事先例如抛光的工件在覆层后的表面粗糙度主要由粘附在层表面上的或者在层中生长的大颗粒的数量和大小决定。因此这样沉积出来的层相对粗糙，这在用于覆层的工具或构件时起到不利的作用。此外大部分大颗粒以一个相对扁平的角度离开靶表面，由此在覆层过程中丢失有价值的材料，它沉积在真空室的内表面上。

为了沉积出光滑的覆层已经提出不同的解决方案。因此例如将电弧光源设置在工件的光学视线外部并且使离子化的颗粒通过磁场偏转到工件的方向，由此以较高的工艺费用尽管可以实现光滑的覆层，但是同时使覆层率大为降低。

此外还研制出不同的电弧光源，用于使火花尽可能迅速地在靶表面上的一个确定的轨迹上移动并由此避免在一个小的表面上过高的能量加入甚至于一个“固体燃烧”。在此所述火花例如通过一个或多个在靶后面移动的磁铁被强制地在一个封闭的圆轨迹上。

在US 5,298,136中描述了另一控制火花的方法。这个文献被认为是最近的技术现状。在那里公开的电弧光源显示出一个圆形的靶，它在侧向从后面被一个杯形极靴包围，该极靴具有一个中心的、一直引到靶背面的极体和一个设置在其间的线圈。由此在靶上产生一个磁场，其垂直分量在靶中心具有一个正的最大值，与较小的值对称地一直下降到边缘区的一个负的最小值并接着又非对称地在横坐标方向上增加。也可以以公知的方法通过在靶背面布置永久磁铁产生类似的磁场。在此场线穿过横坐标(即对应于场向的一个交变而过零)的通道在靶表面上定义一个自身封闭的(圆形)曲线，在该曲线上磁场的垂直分量为零。在这个零线上对于一个例如阴极接通的靶对应于工艺流方向从等离子进入靶的火花没有获得径向的但是可能是切向的高加速度，因为在同一曲线上磁场的平行分量具有一个最大值。这样达到的火花高运行速度有效地防止“腐蚀”，但是同时起到不良利用靶的作用，因为基本只去除靶的一个窄小圆环。

为了改善这一点附加地具有一个在顶部包围靶和极靴的线圈，通过它可以使由极靴和设置在其中的线圈产生的零线的半径径向移动。

但是为此所需的工艺费用是相当可观的，因为对于两个线圈要分别具有一个独立的电流/电压控制单元，其中至少一个单元必需适合于输出随时间变化的电流/电压信号，用于使靶上的零线实现一个周期的膨胀/收缩。但是尽管花费很高的费用，但是在这种结构的电弧光源中在靶中心的一个相对较大的部位也只能微少地甚至根本不能去除。

发明内容

本发明的目的是克服背景技术的上述缺陷。本发明的目的尤其是实现一个真空电弧光源和一个用于使一个电弧放电运行的方法，它们与目前使用的光源或目前使用的方法相比总体上以高的覆层质量实现改进的、经济的处理过程。具体地说特别涉及下面几点：

-改进靶利用率，

-延长靶使用寿命，

-提高每个靶可实现的覆层过程，

-减少工艺时间，

-降低所沉积的覆层的表面粗糙性。

为了实现上述目的，开发一种上述类型的真空电弧光源，一种具有这种电弧光源的真空设备，以及一种用于使一个电弧放电装置在所述电弧光源的靶表面上借助于一个磁场发生装置运行的的方法。

在用于使一个电弧放电设备运行的、包括一个具有一个表面的靶的真空电弧光源中，所述靶设置在磁场发生装置的有效区中，根据本发明，所述磁场发生装置由至少两个相反极性的磁系统组成并且这样构成：使得所产生的磁场的垂直于表面的分量B_⊥在至少为靶表面的50％的靶表面部分上具有基本恒定的小于30高斯的数值或者为零。

已经令人惊奇地证实，磁场的垂直分量B_⊥基本几乎不变地或以零分布在大部分表面上，在调整靶表面上的一个磁场时能够实现一种火花分布，其中火花迅速而均匀地分布在整个或至少大部分靶表面上。由此一方面使由单个火花在每个单位时间在靶表面上熔化的部位保持较小，而且使由熔池发射的大颗粒的尺寸和数量变少。另一方面由此可以比以一个在相当小的靶部位上强迫导引的火花实现更好的效率。

在此有利的是，选择磁场垂直分量B_⊥小于20高斯、尤其是小于10高斯。在靶表面边缘区可以使垂直的磁场分量值B_⊥R与靶表面中心区的值B_⊥相比进行增加调整、下降调整和/或变换符号。

大部分表面，即垂直分量B_⊥在其中基本几乎不变或以零分布的部位在此以有利的方式从靶表面的中心区一直延伸到边缘区并且包括以几何尺寸确定的范围的至少50％，但是最好至少60％。在例如矩形靶的情况下即至少边长a，b的50或60％，在圆形靶的情况下即至少半径的50或60％。在靶表面边缘区可以使垂直的磁场分量值B_⊥R与靶表面中心区的值B_⊥相比增加地、下降地和/或变换符号地进行调整。

在此平行的磁场分量值B_||在中心区基本同样调整到零，但是在靶表面的边缘方向上进行增加调整，优选相对于靶中心对称地进行增加调整。如果例如在圆形靶中从边缘至到接近中心区一个磁场以接近线性增加的分量B_||增加，则使切向顺时针或逆时针作用于火花的作用力相对于靶边缘增加，由此可以使火花在半径上以接近不变的角速度移动。

这种磁场可以通过一个具有一个磁场发生装置的真空电弧光源产生，它包括至少两个相反极性的磁系统。

下面的实施例示例性地描述不同的真空电弧光源，通过它们可以在靶表面上建立一个这样的磁场。

作为第一个具有至少两个相反极性的磁系统例如可以具有一个安置在靶后面的第一电磁线圈，它本身又可以由多个线圈构成。在此以有利的方式使第一线圈的内部尺寸基本上以最多正/负30％、最好正/负20％的偏差遮盖靶表面外尺寸的投影。由此在由一个流过电流的线圈施加电压时产生一个均匀的、基本垂直于靶表面分布的磁场。在大部分表面上与垂直分量相比较小的平行的磁场分量在表面中心区为零并且向着边缘增加。尽管可以使用一个更大的第一线圈，但是是不实用的，在使用较小直径时平行分量太大，或者甚至导致一个在这里不期望的场向变化。这种场可以通过螺杆线圈、即无源线圈没有附加极靴地或者磁芯地产生。在此磁场的平行分量的份额根据与靶表面的距离或者线圈的直径而变大或减小。

用于构成第一磁系统的另一可能性是可以由一个或多个安置在靶后面或者安置在一个固定在靶背面上的冷却板后面的永久磁铁构成。由此在靶表面上产生的磁场应该基本对应于如上所述的螺杆线圈的磁场，即相对较小的磁场。因此或者所述永久磁铁本身具有一个微弱的场强或者与靶相应间隔地设置。此外要注意，如同使用上述线圈一样通过第一磁系统不影响场向在靶表面上的反向。即，要避免一个与背景技术已知的通过例如在中心区与边缘区之间选择极性的布置。在这里一个简单的可能性提供例如使用薄的所谓塑性铁素体(Plastoferrit)磁铁，它们可以根据要调整的场强以单层或多层圆片或多角形尽可能均匀地安置在靶背面上，与上述类似地在靶表面外尺寸的正/负30％、最好正/负20％的范围中。

作为第二磁系统以有利的方式具有至少一个包围第一磁系统的或者与其同轴线设置的线圈。这个线圈例如可以侧面包围第一磁系统或靶或者最好设置在第一磁系统或靶的后面。

对于设置在第一磁系统后面的第二线圈也有利地配有一个比第一磁系统或第一线圈更大的直径。同样较多的匝数已经证实是有利的，因为由此更易于使垂直的磁场与第一磁系统的功能相结合在表面上基本调整到零。在匝数相同时这种作用必需经过一个非常大的电流调整，由此可能导致第二线圈的过热负荷。通过一个这样的在这种情况下更大的第二线圈也可以使一个对于第一磁系统作用相反的第二磁系统产生一个作用于真空室内部的磁场，它使一个否则分散的电弧等离子束形成一个也称为等离子射流的等离子射线。在此两个磁系统的相反的平行分量根据与靶的距离部分地或者全部地抵消，这起到成束的作用，而第二磁系统的较强的垂直磁场只在接近靶表面处被较弱的第一磁系统抵消。这是有利的，因为由此可以产生一个指向要被处理的工件的分流，这例如能够实现较高的腐蚀率或者更迅速地层生长并由于由此实现的缩短工艺时间实现总体上更长的靶使用寿命。

第一磁系统也包括第二磁系统在靶后面的布置还具有优点，即，这两个磁系统可以从外部接触地进行装配并且不承受高温和一个可能的在处理室中的覆层。

通过一个间隔地设置在靶前面的线圈也可以实现一个相对明显的效果。如果作为第一磁系统同时使用一个线圈，则第二线圈类似设置完全相同地构成。在这样一个或多或少地相对于靶平面对称的线圈结构中为了产生一个等离子射流第二线圈的磁场不一定非得大于第一线圈，由此两个线圈可以以近似的几何尺寸通过一个公共的电流/电压源驱动。在此磁场的微调可以以简单的方式通过至少一个线圈的可调电阻或可调间距实现。因为在这种情况下第二磁系统置于电弧光源的分电流下，但是具有附加的保护措施或其它公知的措施，以保证一个持续地运行。

如果不仅对于第一磁系统而且对于第二磁系统分别使用至少一个线圈，则如同由上述实施例易于推断地那样，这样施加各电压源，使得线圈电流分别在相反的方向上、即基本在顺时针或逆时针方向上流动。

与上述磁场发生装置一样不仅适用于通过阴极驱动的而且适用于通过阳极驱动的、尤其是平面的电弧光源并且在使用至少一个线圈时可以简单地例如通过改变线圈电流、但是也可以通过改变至少一个磁系统与靶表面的距离调整到不同的靶材和/或靶厚。所述靶材可以适配于那些需求并且相应的磁场发生装置按照本发明例如不仅用于圆的而且用于四角或多角的源。

因此如果在原理上也能够实现，则在腐蚀或覆层过程期间线圈电流的变化不是必需的。此外火花以一个公知的与所谓的“任意电弧”源类似的随机图形中在靶表面上移动，但是通过按照本发明构成的电弧光源的磁场这样导引或加速，使得火花更细地分布并且彻底减少峰值几率。同时在靶中心区，在那里不仅垂直的而且平行的磁场分量非常小或者为零也可以令人惊奇地没有火花腐蚀。

通过一个按照本发明的电弧光源实现的功能可以通过一个在真空处理设备的腔室中附加产生的磁场有利地控制所产生的等离子射线。如果例如在一个真空处理设备的轴向设置一个或多个电弧光源同时具有至少另一个与设备中心同心设置的电磁线圈，则由此可以使由电弧光源产生的等离子射线偏转。如果将至少另一线圈连接到一个随时间变化的具有控制单元的电流源上，则可以使等离子射线变化地指向腔室的不同部位。例如等离子射线对于腐蚀过程可以在工件旁边导引或者对于覆层过程可以优选周期地在工件上导引。

在此已经证实，至少对于对称的布置多个源围绕一个设备轴线是有利的，选择一个这样的线圈结构，通过它在腔室中可以产生一个尽可能均匀的轴线平行的场。这一点例如通过一个具有至少另外两个电磁线圈的设备得以实现，其中另外的线圈优选在设备的顶面以及底面或者相应的侧面邻近部位与设备轴线同心地设置。所述线圈在此可以具有一个不同的直径或者一个基本对应于一个亥姆霍茨线圈结构的相同直径。

附图说明

下面借助于示意图示例地描述本发明。

图1示出具有两个磁系统的电弧光源，

图2示出靶表面上的火花分布，

图3示出按照背景技术的磁场分量的分布曲线，

图4示出图3的磁场矢量，

图5示出一个按照本发明的电弧光源的磁场分量的分布曲线，

图6示出图5的磁场矢量，

图7示出具有一个包围的线圈的电弧光源，

图8示出具有靶前线圈的电弧光源，

图9示出一个覆层设备的截面图，

图10示出一个具有6个电弧光源的覆层设备的横截面图，

图11示出对于最佳运行的B_⊥变化曲线，

图12示出对于最佳运行的B_||变化曲线，

图13示出火花在中心时的B_⊥变化曲线，

图14示出火花在中心时的B_||变化曲线，

图15示出火花在边缘时的B_⊥变化曲线，

图16示出火花在边缘时的B_||变化曲线。

具体实施方式

图1示出一个安装在一个真空处理设备1的腔室中的按照本发明的电弧光源2，该真空处理设备配有供气机构4和不同的在这里未详细示出的电源和泵单元，所述电弧光源作用于一个工件3。在所示实施例中两个磁系统9，10以电磁线圈的形式构成，并且在靶6的后面设置在一个与靶背板8相结合的使设备与大气隔离的源插入物7的中或上面。附属于第一磁系统9的第一线圈紧挨着位于靶6的后面或者位于一个以公知的方式水冷的靶背板8的后面。附属于第二磁系统10的第二线圈同样设置在靶6的后面，但是比第一线圈9具有一个更大的内径以及外径。在此第一线圈9与第二线圈10之间的距离在0至200mm之间调整，在一些实施例中调整到67mm。所述两个线圈位于所述腔室外部，因此易于接触到并且如果需要可以通过简单的方式进行冷却。为了对线圈供电，在这种情况下设有两个独立的直流电压源11，12，它们提供对于那个工艺过程或者对于那个靶所需的直流电。

作为靶例如可以是一个直径为160mm且厚度为6mm的由不同的材料、如Ti或TiAl制成的圆坯。对于专业人员能够公知地实现较大或较小的靶厚以及其它的形状。由表1可以看出线圈的几何尺寸以及线圈电流的示例性调整。为了达到所期望的效果，这两个线圈在此通过网络设备接通，通过这两个线圈流动的电流在电性上是反向的。

表1

线圈	匝数	Φ导线[mm]	I[A]	R*[Ω]	Φ内径[mm]	Φ外径[mm]	高[mm]
								(1)	1000	1	1.5	12.5	150	190	60
(2)	1500	1.5	5.0	14	260	320	130

*冷态电阻

在表2中给出对于一个相应的电弧光源的运行优选的运行参数和极限值(靶径约160mm，d＝6-12mm，靶材料：Ti或TiAl)。

表2

参数	单位	优选范围	下、上极限
				压力	mbar	10<sup>-4</sup>-4x10<sup>-1</sup>	10<sup>-4</sup>-10<sup>-1</sup>
电弧电流	A	150-210	40-250
				电弧电压	V	20-35	10-100
蒸镀率	g/min	约0.3	直到约0.4
				基底距离	mm	200-300	100-550
覆层直径*	mm	200	220

在表3中附地给出两个示例性的运行方式用于区别TiN以及TiAlN，其中在基底上施加一个所谓的偏置电压。

表3

	偏置电压[V]	Ar[sccm]	N<sub>2</sub>[sccm]	P[mbar]
					TiN	100	400	800	3.810<sup>-2</sup>
TiAlN，	40-150	400	800	3.810<sup>-2</sup>

试验在Balzers公司的一个RCS覆层设备上进行，该设备具有八角形的横截面和约1000l的覆层容积。覆层室的直径为1070mm，高度为830mm。

图2以一个圆形靶6的示例简示出作用于一个火花的、在靶表面上产生的径向对称的磁场的作用力。在此火花以移动的点电荷Q_电弧表示。

通常一个在磁场中运动的带电颗粒通过作用力F＝Q(vxB)偏转。其中F是作用于一个在磁场中运动的电荷Q上的作用力，v是与场线成直角移动的电荷Q的速度，而B是场的磁感应。如果人们在忽略与施加的电磁场相比微小的由靶阴极引起的电磁场的影响的情况下观察基本垂直于靶表面指向的一个火花的电流I_电弧，则所述电荷颗粒通过一个平行于表面的、并因此垂直于电流I_电弧指向的、一个径向对称的磁场B_||的作用力F_||获得一个火花分布与场线成直角的、即根据场方向顺时针或逆时针方向的加速度。而一个垂直于靶表面指向的、外部磁场的磁场分量B_⊥-或B_⊥+首先不起到使垂直出现的电流I_电弧的电荷载体偏转的作用，因为矢量vxB的交叉乘积在这里是零。只有在火花通过偏转在靶表面上出现时获得一个例如在俯视图中所示的逆时针偏转并由此也具有一个平行于靶表面的速度分量之后，所述两个通过垂直的磁场分量B_⊥-和B_⊥+所产生的作用力F_⊥-和F_⊥+才起作用。通过B_⊥-使火花如图所示向着靶中心偏转，而B_⊥+给火花一个速度分量，它使火花向着靶边缘移动。

如同在评价背景技术时所提及的那样，这种效果可以通过一个具有一个随时间变化的电流输入的双线圈结构得到充分利用，用于使火花可着一个径向沿移动的、垂直磁场分量B_⊥的零线在靶表面上导引。

作为对于一个已知的通过永久磁铁建立的磁场的示例，图3示出磁场在靶表面上的平行的以及垂直的分量。在这个磁控管结构中在靶的背面上在边缘区环绕地使磁铁以一致的极取向安置，该磁极与一个或多个相反极化的磁铁在靶中心对置。与用于溅射磁控管的磁控管结构相比在这里类似设置的磁铁具有一个更微弱的磁场强度，用于实现所期望的导向效应。

图4示出由图3给出的作用力矢量图，该作用力作用于一个垂直地由等离子在表面上燃烧的或者通过所述平行的磁场圆形地偏转的、在靶表面的位置1-7上的火花I_电弧。在此在靶平面中B _||引起切向起作用的作用力F_||，B_⊥引起一个与其正交的、即径向起作用的作用力F_⊥。在实际应用中证实，所述火花分布以一个与靶中心4-6cm的径向距离基本分布在一个圆环上并从那里周期地收缩到靶中心。因为在一个5cm的径向距离中垂直的磁场是零，并且平行的磁场是最大值，所以产生这种火花分布。通过平行的磁场使所述火花得到一个在切向上的运动，如图2所示的那样。因为垂直的磁场以一个4-6cm的径向距离与零非本质的不同，所以火花既不向着靶中心也不向着靶边缘运动，而是基本在上述圆环的范围中移动。

如图3所示，在靶中心处磁场的平行分量与零线相交，而垂直分量通过最大值。一个曾经从非常圆环形平行的磁场导向在靶中心方向逃离的火花在那里没有获得或者至少只略微的偏转，因为垂直入射的火花通过弱的作用力F_||几乎不加速，因此大的作用力F_⊥几乎不起作用。因此火花在中心区减慢其在靶表面上的运动并局部这样强烈地加热这个表面，使靶材爆炸式的蒸发，由此熄灭火花。这一点也导致增加中性颗粒(尖端)的发射并且增加在靶中心区的靶去除。因此在实践中已经证实火花的这种分布是不利的，因为只有一个相当小的靶表面部分被去除，这导致形成腐蚀轮廓，也就是说需要经常换靶，用以保持靶的机械稳定性。因此可能只使通常昂贵的靶材的一小部分在靶使用寿命结束前被蒸发。

在图5中示出一个按照本发明的磁场的垂直分量B_⊥和平行分量B_||的曲线变化，如何例如通过一个在图1中所述的电弧光源在靶表面上或者紧挨着在靶前面通过两个线圈场的叠加产生磁场。在此线圈电流对应于表1对于第一线圈9恒定地调整到1.5A，或者对于第二线圈10调整到5A，利用图1中标记来代替(1)和(2)更清楚。

由此产生的磁场由于垂直分量的分布而是有特征的，它与在图3中所示的分布不同，在另一部位上是恒定的，并具有明显更小的数值。所述垂直分量B_⊥在此分布在+5至-5高斯之间，而图3中的垂直分量分布在+80至-120高斯之间，并且以一个明显最小值分布在中心部位。在图5中所示平行分量B_||总体上比在图3中所示的平行分量更弱。从一个在靶边缘上约为20高斯的数值开始B_||以一个约4高斯/cm的梯度分布，犹如直线一直延伸到靠近拐点(对应于极座标图的一个最小值)。只有在其靠近周边处曲线才明显扁平。在此通过一个其内径基本对应于靶投影的第一线圈明显地避免形成一个或多个B_⊥零线与最大的B_||值的结合，由此火花不强制在一个优选的轨迹上，并且避免形成明显的去除轮廓、例如环绕的跑道。以公知的方式通过永久磁铁可以产生类似的磁场。

图6示出与图4类似的由一个按照本发明的如图1所述的电弧光源在靶表面的位置1-7上作用于一个火花上的作用力的矢量图。这一点也可以解释，一个按照本发明构成的或运行的磁系统如何有效地防止火花以有害的方式向着靶中心收缩。通过所述向外基本连续增加的平行作用力分量F_||，所述火花在靶的整个径向范围上得到一个相对恒定的角速度，即火花移动得越快，它离开靶中心就越远。同时在中心区作用的向心作用力分量F_⊥小于在图4中的作用力分量。

在这样一种电弧光源工作时能够观察到，产生电弧光源在靶的整个范围上移动的许多小火花中的一个细分支。此外通过所述两个线圈场的重叠产生的磁场构成一个远场，它使一个等离子束形成一个等离子射流，该射流本身可以通过附加的线圈偏转。因为在相同的靶功率时所述去除至少与常见的电弧光源一样大小，所以在离子流对准工件3的方向时导致一个较高的覆层率。这种束流可以对应于需求而在宽范围中调整，例如通过将线圈电流调整到尤其是那些几何特性-如所期望的覆层高度、基底靶间距等。

图7和8示出按照本发明的电弧光源的另两个实施例，其中在图7中所述第二磁系统10包围第一磁系统9，而在图8中所述第二磁系统10设置在靶6的前面。在一种如图8所示的电弧光源中，第二磁系统也可以具有与第一磁系统类似的尺寸，尤其是当第一和第二磁系统相对于所述靶进行功能对称地设置、并且选择内径与靶的外尺寸至少相同或大于的时候。

图9示出一个具有电弧光源2的真空处理设备1，该电弧光源从侧面作用于一个或多个围绕设备轴线13移动的工件3上。为了使等离子射线垂直地偏转，还配有亥姆霍茨结构的线圈14。

图10以横截面图示出一个具有6个电弧光源2的覆层设备1，其中所有光源2都基本成直角地对准设备轴线13的方向。

图11至16示出在对线圈电流进行不同地调整时在靶表面上产生的磁场分量B_⊥或B_||的变化曲线。在此所述电弧光源对应于在图1中所述的运行参数而运行，用于获得最佳的调整范围和极限值。

图11和12示出不同的对应于通过相应的线圈调整的磁场B_⊥或B_||的曲线，其中可以实现一个所期望的细分布的火花分布。在此要注意，B_⊥或B_||的值对于给定的几何配置不能相互独立地调整，因此图11中的一个B_⊥分布只分别对应于图12中相同标记的B_⊥分布。

图13和14示出一个极限状况，其中电弧尽管也细分布地移动，但是已经可以用肉眼识别出一个周期收缩到中心的第一标记。如果B_⊥分布还明显地继续向负值移动，则在中心部位导致一个更粗的火花分布和一个特别强烈的收缩。

图15和16示出另一极限状况。在这里火花图样更加充分地进行细分布，但是通过在此施加的磁场可以看出火花在靶边缘区的一个周期偏差的第一标记。如果B_⊥分布还明显地继续向正值移动，则在靶边缘上导致一个更粗的火花分布。

此外已经确认，在接近相同的细和均匀分布的火花分布时位于零线两侧的B_⊥分布允许比完全位于零线以上或以下的B_⊥分布具有更高的磁场强度差，即，在靶表面上一个更不均匀的B_⊥分布。

Claims (43)

1.用于使一个电弧放电设备运行的、包括一个具有一个表面的靶的真空电弧光源，其中所述靶设置在一个磁场发生装置的有效区中，其特征在于，所述磁场发生装置由至少两个相反极性的磁系统组成并且这样构成：使得所产生的磁场的垂直于表面的分量B_⊥在至少为靶表面的50％的靶表面部分上具有基本恒定的小于30高斯的数值。

2.如权利要求1所述的电弧光源，其特征在于，所述垂直的磁场分量B_⊥的数值小于20高斯。

3.如权利要求1所述的电弧光源，其特征在于，所述垂直的磁场分量B⊥的数值小于10高斯。

4.如权利要求1所述的电弧光源，其特征在于，所述垂直的磁场分量B⊥的数值为零。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电弧光源，其特征在于，所述靶表面部分从靶表面的一个中心区延伸到一个边缘区，更确切地说，该靶表面部分是靶表面几何尺寸的60％或者更多。

6.如权利要求1至4中任一项所述的电弧光源，其特征在于，在所述靶表面的边缘区中垂直的磁场分量的数值B_⊥R与靶表面中心区的数值B_⊥M相比增加、下降和/或变换符号。

7.如权利要求1至4中任一项所述的电弧光源，其特征在于，所述平行的磁场分量B_||的数值在中心区中基本为零，而在靶表面边缘方向上增加。

8.如权利要求7所述的电弧光源，其特征在于，所述磁场分量对称地与靶中心相比增加。

9.如权利要求7所述的电弧光源，其特征在于，所述磁场分量基本线性地增加。

10.如权利要求1至4中任一项所述的电弧光源，其特征在于，所述至少两个相反极性的磁系统中的第一磁系统包括至少一个安置在靶后面的第一电磁线圈。

11.如权利要求10所述的电弧光源，其特征在于，所述第一线圈的内径以一个最多正/负30％的偏差遮盖所述表面外部尺寸的投影。

12.如权利要求11所述的电弧光源，其特征在于，所述偏差为正/负20％。

13.如权利要求1至4中任一项所述的电弧光源，其特征在于，所述至少两个相反极性的磁系统中的第一磁系统由一个或多个安置在靶后面的永久磁铁构成。

14.如权利要求1至4中任一项所述的电弧光源，其特征在于，所述至少两个相反极性的磁系统的第二磁系统包括至少一个与第一磁系统同轴线设置的第二线圈。

15.如权利要求14所述的电弧光源，其特征在于，所述第二线圈设置在第一磁系统后面。

16.如权利要求14所述的电弧光源，其特征在于，所述第二线圈以一个距离设置在靶前面。

17.如权利要求14所述的电弧光源，其特征在于，所述第二线圈至少部分同轴线地包围第一磁系统。

18.如权利要求14所述的电弧光源，其特征在于，所述第二线圈比第一线圈具有一个较多的匝数和/或更大的直径。

19.如权利要求1至4中任一项所述的电弧光源，其特征在于，所述靶作为阴极接通。

20.如权利要求1至4中任一项所述的电弧光源，其特征在于，所述靶作为阳极接通。

21.一种真空设备，在其中设置至少一个如权利要求1至20中任一项所述的电弧光源。

22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述至少一个电弧光源设置在设备轴线方向上，并且具有至少另一个与设备轴线同心设置的电磁线圈，用于使所产生的等离子射线偏转。

23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，所述至少另一个线圈通过控制单元连接到至少一个随时间变化的电流源上，用于使由所述至少一个电弧光源产生的等离子射线的取向变化地偏转。

24.如权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述至少另一个线圈包括至少两个电磁线圈，它们与设备轴线同心地设置在设备的上面以及下面的部位上。

25.如权利要求22或23所述的设备，其特征在于，所述至少另一个线圈包括至少两个电磁线圈，它们在设备的从侧面限定的部位上相互对置，并且相对于设备轴线同心地进行设置。

26.用于使一个电弧放电装置在一个电弧光源的靶表面上借助于一个磁场发生装置运行的方法，其特征在于，通过由至少两个相反极性的磁系统组成的磁场发生装置在表面上如此产生一个磁场，其垂直分量B_⊥在大部分表面上具有恒定的小于30高斯的数值，其中该大部分表面从靶表面的中心区一直延伸到边缘区并且包括以几何尺寸确定的范围的至少50％。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述垂直分量B_⊥的数值被调整到小于30高斯。

28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述垂直分量B_⊥的数值被调整到小于20高斯。

29.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述垂直分量B_⊥的数值被调整到小于10高斯。

30.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述垂直分量B_⊥的数值被调整到零。

31.如权利要求26至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁场这样被调整，使得大部分表面以基本接近恒定地或者为零地分布的垂直分量B_⊥从靶表面的一个中心区延伸到一个边缘区，更确切地说，所述中心区包括靶表面几何上确定的尺寸的至少50％。

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述中心区包括靶表面几何上确定的尺寸的60％或者更多。

33.如权利要求26至30中任一项所述的方法，其特征在于，在所述靶表面的边缘区中垂直的磁场分量的数值B_⊥R与靶表面中心区的数值B_⊥M相比增加地、下降地和/或变换符号地进行调整。

34.如权利要求26至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述平行的磁场分量B_||的数值在中心区基本为零，而在靶表面边缘方向上增加地调整，使得切向地在顺时针或逆时针方向上作用于火花的力向着靶边缘增加。

35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述平行的磁场分量B_||的数值对称地与靶中心相比增加。

36.如权利要求26至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁场发生装置对应于靶材料和/或靶厚地进行调整。

37.如权利要求26至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁场发生装置包括至少一个设置在靶后面的线圈，并且为了调整磁场将一个电压源施加到所述至少一个线圈上，由此使一个电流在一个第一方向上流动。

38.如权利要求26至30中任一项所述的方法，其特征在于，所述磁场发生装置包括至少一个设置在靶后面的、由一个或多个永久磁铁构成的磁系统。

39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，至少一个第二线圈在靶后面、前面或包围靶地设置，并且为了调整磁场将一个电压这样施加到第二线圈上，使得产生一个与由第一磁系统产生的磁场相反指向的第二磁场。

40.用于对一个工件进行覆层的方法，该方法使用如权利要求26所述的方法。

41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，该方法对于所述工件进行覆层。

42.用于对一个工件进行覆层的方法，该方法使用一个如权利要求1至20所述的一个电弧光源。

43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，该方法对于所述工件进行覆层。

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