DE102008021912C5 - coating process - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Vorbehandeln und Beschichten von Körpern unter Verwendung von Magnetronsputtern mit mindestens zwei HIPIMS-Leistungsversorgungen in einer Beschichtungskammer, dadurch gekennzeichnet, dass – eine erste HIPIMS-Leistungsversorgung (1) an eine Magnetronsputterquelle (3) angeschlossen wird, – eine zweite HIPIMS-Leistungsversorgung (2) als Versorgung an die vorzubehandelnden und zu beschichtenden Körper angeschlossen wird, und – die HIPIMS-Leistungsversorgungen synchronisiert werden, – wobei zunächst eine Übergangschicht erzeugt wird, indem Metallionen aus der Magnetronsputterquelle (3) in die Körper implantiert werden – und anschließend eine Haftschicht aufgebracht wird, die ebenfalls Metallionen aus dem Magnetron (3) enthält. – und anschließend eine kohlenstoffbasierte Schicht erzeugt wird, die Wasserstoff und/oder Stickstoff enthält.A process for pretreating and coating bodies using magnetron sputtering with at least two HIPIMS power supplies in a coating chamber, characterized in that - a first HIPIMS power supply (1) is connected to a magnetron sputtering source (3), - a second HIPIMS power supply (2) is connected as a supply to the bodies to be pretreated and coated, and - the HIPIMS power supplies are synchronized, - wherein a transition layer is first formed by implanting metal ions from the magnetron sputtering source (3) into the body - and then an adhesive layer is applied, which also contains metal ions from the magnetron (3). - And then a carbon-based layer is generated, which contains hydrogen and / or nitrogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten und Behandeln von Körpern mittels des so genannten Magnetronzerstäubens.The invention relates to a method for coating and treating bodies by means of the so-called magnetron sputtering.

Es ist bekannt, Körper oder Teile von Körpern mit einer Oberflächenbeschichtung zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften zu versehen. Besonders haben sich hier plasmagestützte PVD-Verfahren, wie das Arc-Verdampfen und das Magnetronsputtern bewährt, wobei das Beschichtungsmaterial von so genannten Targets mittels Plasmaeinwirkung abgetragen wird und sich anschließend auf den Substraten niederschlägt.It is known to provide bodies or parts of bodies with a surface coating for improving the mechanical properties. In particular, plasma-assisted PVD processes, such as arc evaporation and magnetron sputtering, have proved successful here, with the coating material being removed from so-called targets by means of plasma action and subsequently being deposited on the substrates.

Das Magnetron beinhaltet neben dem Target, Kühleinrichtungen, ggf. elektrische Abschirmungen, insbesondere Mittel zum Erzeugen von Magnetfeldern, die die Plasmadichte vor dem Target erhöhen. Das Target fungiert als Kathode und ist gegen die Kammer und/oder die Abschirmung des Magnetrons oder gegen eine separate Elektrode, die als Anode fungiert, geschaltet.The magnetron contains, in addition to the target, cooling devices, possibly electrical shields, in particular means for generating magnetic fields, which increase the plasma density in front of the target. The target acts as a cathode and is connected against the chamber and / or the shield of the magnetron or against a separate electrode which acts as an anode.

Gegenüber dem Arc-Verdampfen weist das Magnetronsputtern Vorteile auf, da die flüssige Phase vermieden wird. Somit wird eine fast unbegrenzte Spanne an Schichtlegierungen möglich und die Schichten sind frei von Wachstumsfehlern, sog. Droplets.Compared to arc evaporation, magnetron sputtering has advantages because the liquid phase is avoided. Thus, an almost unlimited range of layered alloys is possible and the layers are free of growth defects, so-called. Droplets.

Allerdings beträgt der Ionisierungsgrad der Beschichtungsteilchen beim herkömmlichen Magnetronsputtern maximal einige wenige Prozent. Die Ionisation ist vor dem Target am höchsten und dehnt sich kaum in den Beschichtungsraum aus. Dies kann durch asymmetrische magnetische Felder hinter dem Magnetron, so genanntes unbalanciertes Magnetron etwas verbessert werden, ist jedoch gerade bei großen Beschichtungsvolumina, wie sie in kommerziellen Anlagen üblich sind, nicht ausreichend. Ferner besteht die Ionisation weit überwiegend aus Ionen des Arbeitsgases und nur zu einem sehr kleinen Teil aus ionisiertem Material des Targets.However, the degree of ionization of the coating particles in conventional magnetron sputtering is a maximum of a few percent. The ionization is highest in front of the target and hardly expands into the coating space. This can be somewhat improved by asymmetric magnetic fields behind the magnetron, so-called unbalanced magnetron, but is not sufficient even with large coating volumes, as are customary in commercial installations. Furthermore, the ionization consists predominantly of ions of the working gas and only a very small part of ionized material of the target.

Metallionen haben u. a. den Vorteil, dass sie so gewählt werden können, dass sie zum Bestandteil des Beschichtungsmaterials gehören und die Schicht nicht kontaminieren. Ferner haben sie geringere Ionisierungsenergie als die üblichen Prozessgase.Metal ions have u. a. the advantage that they can be chosen so that they are part of the coating material and do not contaminate the layer. Furthermore, they have lower ionization energy than the usual process gases.

Eine Variante dieses Verfahren, die diesen Nachteil vermeidet, ist das so genannte ”hochleistungsgepulste Magnetronzerstäuben” oder HIPIMS (englisch ”High Power Impuls Magnetron Sputtering”). Gebräuchlich ist auch die Bezeichnung HPPMS (englisch ”High Power Puls Magnetron Sputtering”). Hier wird durch kurze aber sehr energiereiche Impulse der elektrischen Plasmageneratoren eine hohe Ionisationsdichte der Beschichtungsteilchen vor dem Magnetron erzielt, die bis an 100% heranreichen. Bei einem hinreichend energiereichen Puls steigt der Strom so schnell an, dass die Plasmazustände der Glimmentladung und der Hochstrom-Bogenentladung (Arc) so schnell durchlaufen werden, dass sich vor dem Magnetron ein stabiles Plasma mit sehr hoher Ladungsträgerdichte ausbilden kann. Die maximal zugeführte Leistung während eines Pulses kann dabei bis in den Megawatt-Bereich hineinreichen und die dem Target zugeführte Leistung pro cm2 Targetfläche in den Kilowatt-Bereich, so dass die Pulszeit entsprechend kurz gewählt werden muss, um Beschädigungen des Magnetrons zu vermeiden.A variant of this method, which avoids this disadvantage, is the so-called "high-power pulsed magnetron sputtering" or HIPIMS (English "High Power Impulse Magnetron Sputtering"). Also commonly used is the term HPPMS (High Power Pulse Magnetron Sputtering). Here is achieved by short but very high-energy pulses of electric plasma generators, a high ionization density of the coating particles in front of the magnetron, which come close to 100%. With a sufficiently high-energy pulse, the current increases so rapidly that the plasma states of the glow discharge and the high-current arc discharge (arc) are traversed so fast that a stable plasma with very high carrier density can form before the magnetron. The maximum power supplied during a pulse can extend into the megawatt range and the power supplied to the target per cm 2 target area in the kilowatt range, so that the pulse time must be selected to be short in order to avoid damage to the magnetron.

HIPIMS bietet zahlreiche Vorteile. Durch elektrische und magnetische Felder können sowohl die Energie, als auch die Richtung oder Flugbahn der ionisierten Beschichtungsteilchen bestimmt werden. Durch das beim Magnetronsputtern in der Regel an das Substrat angelegte negative Potential (Bias) werden nun auch Hohlräume oder nicht in Sichtlinie liegende Flächen des Substrates gut erreicht. Der Bias bestimmt ferner auch die Energie der Ionen, von der zahlreiche Schichteigenschaften abhängen. Auf der Seite des Magnetrons wird durch den hohen Ionenbeschuss eine wesentlich bessere Ausnutzung des Beschichtungsmaterials bzw. des Targets erreicht. Darüber hinaus wird die so genannte Targetvergiftung durch Reaktion mit Reaktivgasen verhindert. Beim konventionellen Magnetronsputtern von Metalltargets bilden sich isolierende Reaktivschichten auf den Magnetron, die ein effektives Zerstäuben des Metalls verhindern und zu isolierenden Schichten und Aufladungen und Arcs führen können. Wird dies verhindert, dadurch dass der Reaktivgasdruck abgesenkt wird, haben die Schichten dagegen einen zu hohen Metallanteil und reduzierte Härte. Gerade Hartstoffschichten setzen sich aber in der Regel aus Verbindungen mit festem stöchiometrischen Verhältnis von Metallen und Nichtmetallen zusammen. Man muss jeweils einen Kompromiss aus Schichtrate und Reaktivgasfluss wählen, der während des Prozesses genauestens eingehalten werden muss. Beim HIPIMS mit einem hohen Anteil an Ionen des Targets im Besonderen an Metallionen wird ein Teil Metallionen jedoch auf das Target zurückbeschleunigt und die Targetvergiftung unterbunden. Der genaue Arbeitspunkt ist also weniger kritisch und es kann bei reaktiven Prozessen mit einer dem konventionellen Sputtern ähnlichen Schichtrate beschichtet werden.HIPIMS offers many advantages. By electrical and magnetic fields, both the energy and the direction or trajectory of the ionized coating particles can be determined. As a result of the negative potential (bias) usually applied to the substrate during magnetron sputtering, cavities or surfaces of the substrate that are not in line of sight are now also well achieved. The bias also determines the energy of the ions, on which numerous layer properties depend. On the side of the magnetron a much better utilization of the coating material or the target is achieved by the high ion bombardment. In addition, the so-called target poisoning is prevented by reaction with reactive gases. In conventional magnetron sputtering of metal targets, insulating reactive layers form on the magnetron, which can prevent effective sputtering of the metal and lead to insulating layers and charges and arcs. If this is prevented by lowering the reactive gas pressure, the layers, on the other hand, have too high a metal content and reduced hardness. However, hard coatings are usually composed of compounds with a fixed stoichiometric ratio of metals and nonmetals. You have to choose a compromise between layer rate and reactive gas flow, which must be strictly adhered to during the process. However, with HIPIMS, which has a high ionic content of the target, especially metal ions, some metal ions are re-accelerated to the target and target poisoning is inhibited. The exact operating point is thus less critical and it can be coated in reactive processes with a conventional sputtering layer rate.

Bei rein metallischen Schichten, bei denen man nicht mit vergifteten Targets zu tun hat, kann die Schichtrate beim HIPIMS allerdings hinter der des konventionellen Magnetronsputterns zurückbleiben.However, for purely metallic layers that do not involve poisoned targets, the layer rate for HIPIMS may lag behind that of conventional magnetron sputtering.

Die hohe Ionisation betrifft nicht nur die vorhandenen Sputter- und Reaktivgase sondern auch die von dem HIPIMS-Target freigeschlagenen Ionen des Targets, bevorzugt des Metalltargets. Der HIPIMS Prozess kann auch bei sehr niedrigen Drücken betrieben werden, so dass die HIPIMS-Elektrode fast ausschließlich als Quelle von Metallionen dienen kann. Die Metallionen können zum Beschichten aber auch zur Vorbehandlung der Substrate genutzt werden. Die Vorbehandlung erfolgt im Besonderen durch Wegsputtern von Verunreinigungen oder durch die Implantation von Metallionen ins Substrat. Hierzu wird eine höhere Biasspannung ans Substrat gelegt.The high ionization affects not only the existing sputtering and reactive gases but also the released from the HIPIMS target Ions of the target, preferably the metal target. The HIPIMS process can also be operated at very low pressures, so that the HIPIMS electrode can almost exclusively serve as a source of metal ions. The metal ions can be used for coating but also for the pretreatment of the substrates. The pretreatment is carried out in particular by way sputtering of impurities or by the implantation of metal ions into the substrate. For this purpose, a higher bias voltage is applied to the substrate.

Die Grundlagen des HIPIMS finden sich bei Kouznetsov, besonders in der PCT-Anmeldung WO 98/040532 A1 . Die Ausführung spezieller Leistungsversorgungen findet sich in der US 6,296,742 B1 . Die Schrift EP 1 609 882 A1 stellt verschiedene Möglichkeiten dar, die Ionen nach dem Puls auf die Substrate zu lenken. D. J. Christie erläutert in ”Target material pathways model for high power pulsed magnetron sputtering” in J. Vac. Sci. Tech. A, 23(2) (2005) 330, die Effekte, die zum Ratenverlust beim HIPIMS führen.The basics of HIPIMS can be found in Kouznetsov, especially in the PCT application WO 98/040532 A1 , The execution of special power supplies can be found in the US 6,296,742 B1 , The font EP 1 609 882 A1 represents various ways to direct the ions after the pulse on the substrates. DJ Christie explains in "Target material pathways model for high power pulsed magnetron sputtering" in J. Vac. Sci. Tech. A, 23 (2) (2005) 330, the effects leading to rate loss in HIPIMS.

Die Ionendichte und -energie im Besonderen der günstigen Metallionen ist auf der Substratseite nach wie vor zu gering. Versucht man durch hohe Biasspannungen die Ionenenergie zu erhöhen, führt dies nur zu einer mäßigen Zunahme der Ionendichte. Die Reinigungseffekte bei der Vorbehandlung sind zu gering; ebenso der Beschuss durch Ionen während der Beschichtung. Dadurch erhalten die Schichten nicht die notwendige Dichte und Härte. Anderseits wird die Substrattemperatur dadurch erhöht. Höhere Substrattemperaturen können die Substrate verändern, bspw. bei Stahl die Härte verringern, und erhöhen i. d. R. die Schichtspannungen. Gegenüber dem konventionellen Metallionenätzen mittels Magnetronsputterns (1) sind beim Vorbehandeln der Substrate Vorteile durch das Betreiben eines HIPIMS-Magnetrons erzielt worden (2). Dieses kann einen hohen Metallionenanteil erzeugen und die Biasspannungen können in vielen Fällen reduziert werde. Dennoch bleibt das prinzipielle Problem nach wie vor bestehen. Die Biasspanungen sind nach wie vor zu hoch und die hohe Ionendichte steht beispielsweise nur während der kurzen Pulszeiten des HIPIMS zur Verfügung. Ferner gibt es starke Störungen zwischen der Bias-Versorgung und der HIPIMS-Leistungsversorgung.The ion density and energy in particular of the favorable metal ions is still too low on the substrate side. If one tries to increase the ion energy by high bias voltages, this leads only to a moderate increase of the ion density. The cleaning effects during pretreatment are too low; as well as the bombardment by ions during the coating. As a result, the layers do not receive the necessary density and hardness. On the other hand, the substrate temperature is thereby increased. Higher substrate temperatures can change the substrates, for example, reduce the hardness of steel, and usually increase the layer stresses. Compared to conventional metal ion etching by means of magnetron sputtering ( 1 ) have been achieved by pretreating the substrates advantages by operating a HIPIMS magnetron ( 2 ). This can generate a high metal ion content and the bias voltages can be reduced in many cases. Nevertheless, the fundamental problem still persists. The bias voltages are still too high and the high ion density is only available during the short pulse times of the HIPIMS, for example. There is also a strong interference between the bias supply and the HIPIMS power supply.

Im Artikel von W.-D. Münz ”HIPIMS: Die neue PVD-Technologie” in Vakuum in Forschung und Praxis 19 (2007) Nr. 1, 12–17 wird von der Verwendung extrem hoher Puls-Leistungen von 4–6 MW in Puls-Sputtertechniken berichtet. Typische Pulsparameter sind Spitzenspannungen von 1,5–2,5 kV, Spitzenströme von 0,5–4 kA und mehr. Der Pulsstrom hegt, bezogen auf die Gesamtfläche des Targets, bei 1 A oder höher. Pulsdauer und Wiederholfrequenzen liegen zwischen 15 und 200 μs bzw. zwischen 50 und 200 Hz. In einer Beschichtungsanlage sind vier Kathoden enthalten, von denen zwei für den HIPIMS-Betrieb vorgesehen sind, eine dritte Kathode für UBM und eine vierte Kathode, die wahlweise als HIPIMS oder UBM betrieben werden kann.In the article by W.-D. Coin "HIPIMS: The New PVD Technology" in Vacuum in Research and Practice 19 (2007) No. 1, 12-17 is reported to use extremely high pulse powers of 4-6 MW in pulse-sputtering techniques. Typical pulse parameters are peak voltages of 1.5-2.5 kV, peak currents of 0.5-4 kA and more. The pulse current, based on the total area of the target, is 1 A or higher. Pulse duration and repetition rates are between 15 and 200 μs and between 50 and 200 Hz. In a coating system four cathodes are included, two of which are intended for HIPIMS operation, a third cathode for UBM and a fourth cathode, optionally as HIPIMS or UBM can be operated.

In der DE 10 2006 017 382 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten und/oder Behandeln von Oberflächen mittels High Power Impuls Magnetron Sputtering (HIPIMS) beschrieben. Mindestens zwei Kathoden, die über eine Schaltvorrichtung mit einer gemeinsamen Energieversorgung verbunden sind, werden simultan oder sequentiell gepulst.In the DE 10 2006 017 382 A1 describes a method for coating and / or treating surfaces by means of high power impulse magnetron sputtering (HIPIMS). At least two cathodes connected to a common power supply via a switching device are pulsed simultaneously or sequentially.

In der WO 2008/043606 A1 ist die Beschichtung von Werkstücken mittels eines Schichtsystems mit einer Mischkristallschicht eines Mehrfachoxids beschrieben, die für Hochtemperaturanwendungen geeignet ist. Die Mehrfachoxide können erzeugt werden durch Arc-Verdampfen, wobei insbesondere Arc-Verfahren mit senkrechtem Magnetfeld und puls-überlagerte Arc-Verfahren genannt sind, sowie durch Arc- oder Sputterverfahren, bei denen an die Materialquellen Hochstromimpulse angelegt bzw. dem DC-Grundbetrieb überlagert werden. Als Möglichkeit zur Erhöhung der Plasmaimpedanz ist das Pulsen eines Quellenmagnetfeldes genannt. Die Versorgung der Werkstücke kann mit einer negativen Bias-Spannung, einer gepulsten DC oder einer mit Wechselstrom betriebenen MF- oder RF-Versorgung zwischen den Werkstücken und Masse ausgeführt sein.In the WO 2008/043606 A1 the coating of workpieces by means of a layer system with a mixed crystal layer of a Mehrfachoxids is described, which is suitable for high temperature applications. The multiple oxides can be produced by arc evaporation, in particular arc methods with a perpendicular magnetic field and pulse-superimposed arc methods are mentioned, and by arc or sputtering, in which high current pulses applied to the material sources or superimposed on the DC basic operation , As a way to increase the plasma impedance, the pulsing of a source magnetic field is called. The workpieces may be supplied with a negative bias voltage, a pulsed DC or an AC-powered MF or RF supply between the workpieces and ground.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu beschreiben, bei der die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.It is therefore an object of the invention to describe a method in which the aforementioned disadvantages of the prior art are avoided.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.This object is achieved by a method according to claim 1. Dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention.

Grundgedanke der Erfindung ist es, die Vorteile, des HIPIMS-Verfahrens weiter zu verbessern, dadurch dass auf der Substratseite ebenfalls Pulse eingesetzt werden und diese zusätzlich in bestimmter Weise mit den Pulsen am HIPIMS-Magnetron synchronisiert werden. Dies ist in 3 illustriert. 4 zeigt ein Beispiel einer entsprechenden Vorrichtung. Ein HIPIMS-Magnetron (3) dient zur Lieferungen von Metallatomen und Metallionen zum Vorbehandeln und Beschichten der Körper. Es wird versorgt durch eine HIPIMS-Leistungsversorgung (1). Die zu beschichtenden Körper befinden sich auf einem Substrattisch (4). Dieser ist ebenfalls an eine HIPIMS-Leistungsversorgung (2) angeschlossen. Die Leistungsversorgung (2) wird hier ebenfalls der Einfachheit halber als HIPIMS-Leistungsversorgung bezeichnet, obwohl sie nicht an einem Magnetron angeschlossen ist. Sie hat aber einen prinzipiell ähnlichen Aufbau, und wird bevorzugt ebenfalls aus einer Ladevorrichtung, einem Kondensator und einem gesteuerten Schaltelement aufgebaut, wie es dem Fachmann beim HIPIMS-Magnetronsputtern bekannt ist. Dies schließt nicht aus, dass auch andere Realisierungen möglich sind. Die Stromwerte, Spannungswerte, Pulszeiten müssen nicht mit denen der HIPIMS-Leistungsversorgung (1) des Magnetrons übereinstimmen und richten sich nach den Gegebenheiten auf der Substratseite. Sie sind aber vergleichbar. Bevorzugt ist aber, dass für beide HIPIMS-Leistungsversorgungen eine gleiche Frequenz gewählt wird, um das Synchronisieren zu erleichtern. Die Synchronisation wird durch eine Steuereinrichtung (5) vorgenommen, die Pulse für beide HIPIMS-Leistungsversorgungen auslösen und steuern kann. Bevorzugt werden die Pulse zunächst für HIPIMS-Leistungsversorgung (1) ausgelöst und die Pulse für HIPIMS-Leistungsversorgung (2) entsprechend synchronisiert. Prinzipiell ist jedoch auch der umgekehrte Weg möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird bei jedem Puls der HIPIMS-Leistungsversorgung (1) auch zeitgleich ein Puls der HIPIMS-Leistungsversorgung (2) ausgelöst. In diesem Fall liegt eine hohe Spannung am Substrattisch zu dem Zeitpunkt an, an dem auch eine hohe Anzahl von Metallionen zur Verfügung steht. Es kann jedoch auch in den Fällen, in denen der Ionenbeschuss insgesamt zu hoch ist, von der Steuervorrichtung (5) ein Signal für einen Puls für die HIPIMS-Leistungsversorgung (2) unterdrückt oder zeitlich verschoben werden. Im letzteren Fall wäre die zeitliche Überlappung der Pulse geringer und damit auch der Ionenbeschuss. Beispielsweise ist während der Beschichtung ein geringerer Ionenbeschuss notwendig als während des Ätzens. So erhält man einen zusätzlichen Parameter, um die Eigenschaften der Schichten zu steuern. Hierzu zählen in diesem Fall besonders die Schichthaftung, Schichtspannung, die Härte und Dichte der Schicht. Auch die Substrattemperatur kann beeinflusst werden. Eine kurze Verzögerung für den Puls der HIPIMS-Leistungsversorgung (2) von bspw. 10 μs kann auch zu einem höheren Ionenbeschuss führen, da der Puls am Substrattisch erst anliegt, wenn die Ionendichte voll entwickelt ist. Ferner sind auch kurz nach Pulsende der HIPIMS-Leistungsversorgung (1) noch Ionen vorhanden, die dann weiter zum Substrat beschleunigt werden können.The basic idea of the invention is to further improve the advantages of the HIPIMS method, in that pulses are also used on the substrate side and these are additionally synchronized in a specific manner with the pulses on the HIPIMS magnetron. This is in 3 illustrated. 4 shows an example of a corresponding device. A HIPIMS magnetron ( 3 ) serves to deliver metal atoms and metal ions for pretreatment and coating of the bodies. It is powered by a HIPIMS power supply ( 1 ). The bodies to be coated are located on a substrate table ( 4 ). This is also connected to a HIPIMS power supply ( 2 ) connected. The power supply ( 2 ) is also referred to herein for convenience as a HIPIMS power supply, although it is not connected to a magnetron. But she has one in principle similar construction, and is preferably also constructed of a charging device, a capacitor and a controlled switching element, as is known in the art in HIPIMS magnetron sputtering. This does not exclude that other realizations are possible. The current values, voltage values, pulse times do not have to match those of the HIPIMS power supply ( 1 ) of the magnetron and depend on the conditions on the substrate side. But they are comparable. However, it is preferred that a same frequency is selected for both HIPIMS power supplies in order to facilitate the synchronization. The synchronization is performed by a control device ( 5 ) which can trigger and control pulses for both HIPIMS power supplies. Preferably, the pulses are first used for HIPIMS power supply ( 1 ) and the pulses for HIPIMS power supply ( 2 ) synchronized accordingly. In principle, however, the reverse way is possible. In a preferred embodiment of the method, at each pulse of the HIPIMS power supply ( 1 ) at the same time a pulse of the HIPIMS power supply ( 2 ). In this case, a high voltage is applied to the substrate table at the time when a high number of metal ions are available. However, even in cases where the overall ion bombardment is too high, the control device may ( 5 ) a signal for a pulse for the HIPIMS power supply ( 2 ) be suppressed or postponed. In the latter case, the temporal overlap of the pulses would be lower and thus also the ion bombardment. For example, during the coating, a lower ion bombardment is necessary than during the etching. This gives an additional parameter to control the properties of the layers. In this case, these include in particular the layer adhesion, layer stress, the hardness and density of the layer. The substrate temperature can also be influenced. A short delay for the HIPIMS power supply pulse ( 2 ) of, for example, 10 μs can also lead to a higher ion bombardment, since the pulse is applied to the substrate table only when the ion density is fully developed. Furthermore, shortly after the end of the pulse, the HIPIMS power supply ( 1 ) ions are still present, which can then be further accelerated to the substrate.

Die Begriffe Substrat und Körper werden in dieser Schrift synonym verwendet. Es wird von Körpern im Plural gesprochen; dies schließt nicht aus, dass auch ein einzelner Körper erfindungsgemäß vorbehandelt und beschichtet werden kann. Die Körper werden bevorzugt auf einem drehbaren Substrattisch chargiert, der auch mehrere Drehachsen haben kann, so dass die Körper in einer planetären Drehung an dem Magnetron oder den Magnetronen vorbeigeführt werden können. Unter Vorbehandlung sind Prozessschritte zu verstehen, die das Aufbringen der eigentlichen Schicht erleichtern und zu der notwendigen Haftung der Schicht beitragen. Hierzu zählen das Reinigen, Ätzen und Aktivieren der Substrate durch Ionenbeschuss sowie Implantieren von Ionen in die Oberflächenzone des Substrates. Hierzu sind die höchsten Ionenenergien notwendig.The terms substrate and body are used synonymously in this document. It is spoken by bodies in the plural; this does not exclude that even a single body can be pretreated and coated according to the invention. The bodies are preferably charged on a rotatable substrate table, which can also have several axes of rotation, so that the bodies can be guided past the magnetron or the magnetrons in a planetary rotation. By pretreatment are meant process steps that facilitate the application of the actual layer and contribute to the necessary adhesion of the layer. These include cleaning, etching and activating the substrates by ion bombardment and implanting ions in the surface zone of the substrate. For this the highest ion energies are necessary.

Durch das kontinuierliche Absenken der Ionenenergie kann vom Implantieren über das Ätzen bis hin zum Beschichten eine haftvermittelnde Zwischenschicht erzeugt werden.Due to the continuous lowering of the ion energy, an adhesion-promoting intermediate layer can be produced from the implantation via the etching to the coating.

Während des Beschichtens kann der Ionenbeschuss i. d. R. geringer als bei den Vorbehandlungsschritten ausfallen. Die Ionenenergie und -dichte kann auch während des Beschichtens durch die Pulsdauer, Pulsfrequenz, Pulsspannung, Pulsstrom vor allem an der HIPIMS-Leistungsversorgung (2) gesteuert werden; aber auch durch die Synchronisation der beiden HIPIMS-Leistungsversorgungen, sei es durch Veränderung der Überlappung der Pulse oder durch das Aussetzen von Pulsen.During coating, the ion bombardment can usually be lower than during the pretreatment steps. The ion energy and density can also during coating by the pulse duration, pulse frequency, pulse voltage, pulse current, especially at the HIPIMS power supply ( 2 ) to be controlled; but also by the synchronization of the two HIPIMS power supplies, be it by changing the overlap of the pulses or by the exposure of pulses.

Während des Ätzens beträgt die Spitzenspannung des Pulses bei der HIPIMS-Leistungsversorgung (2) bspw. mindestens 300 V, bevorzugt mindestens 400 V, besonders bevorzugt mindestens 500 V; sowie höchstens 1000 V, bevorzugt höchstens 800 V, besonders bevorzugt höchstens 700 V. Die Spitzenspannung der HIPIMS-Leistungsversorgung (1) beträgt bspw. 600–1000 V. Typische Pulsdauern betragen mindesten 40 μs, bevorzugt mindestens 50 μs, besonders bevorzugt mindestens 80 μs, sowie höchstens 200 μs, bevorzugt höchstens 150 μs, besonders bevorzugt höchstes 120 μs. Der Druckbereich liegt bevorzugt zwischen 10–3 und 10–2 mbar. Bei einer metallischen Kammer können die positiven Pole der HIPIMS-Leistungsversorgungen an die Kammerwand gelegt werden. Die Abschirmung der Magnetrone liegt ebenfalls auf Kammerpotential. Bei großen Beschichtungsvolumina kann es auch sinnvoll sein, die Magnetrone gegen eine separate Anode zu betreiben um eine gleichmäßigere Gasionisation im gesamten Beschichtungsrum zu erzeugen. Ebenso kann der Substratbias gegen diese Anode geschaltet werden und die Anode gegenüber der Kammer auf ein mehr positives Potential angehoben werden.During the etching, the peak voltage of the pulse in the HIPIMS power supply ( 2 ), for example at least 300 V, preferably at least 400 V, particularly preferably at least 500 V; and at most 1000 V, preferably at most 800 V, particularly preferably at most 700 V. The peak voltage of the HIPIMS power supply ( 1 600-1000 V. Typical pulse durations are at least 40 .mu.s, preferably at least 50 .mu.s, more preferably at least 80 .mu.s, and at most 200 .mu.s, preferably at most 150 .mu.s, particularly preferably highest 120 .mu.s. The pressure range is preferably between 10 -3 and 10 -2 mbar. For a metallic chamber, the positive poles of the HIPIMS power supplies can be connected to the chamber wall. The shielding of the magnetrons is also at chamber potential. For large coating volumes, it may also be useful to operate the magnetrons against a separate anode to produce a more uniform gas ionization in the entire Beschichtungsrum. Likewise, the Substratbias can be switched against this anode and the anode relative to the chamber can be raised to a more positive potential.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können im Prinzip beliebige Körper vorbehandelt werden und beliebige Schichten aufgebracht werden, im Besonderen ist an beständige und/oder harte Schutzschichten auf Bauteilen und Werkzeugen, im Besonderen auf Werkzeuge zum Zerspanen gedacht. Aber ebenso an Hartstoffschichten und Schutzschichten für Verschleißteile und Datenträger.With the method according to the invention, in principle, any body can be pretreated and arbitrary layers are applied, in particular is intended to resistant and / or hard protective coatings on components and tools, in particular tools for machining. But also on hard material layers and protective layers for wearing parts and data carriers.

Es können weitere Magnetrone in der Anlage vorhanden sein. Dabei kann es sich um weitere HIPIMS-Magnetrone handeln, die synchronisiert sind oder nicht, erfindungsgemäß oder auf andere Art synchronisiert sind, oder um konventionelle Magnetrone handeln.There may be more magnetrons in the system. These may be further HIPIMS magnetrons which are synchronized or not, are synchronized according to the invention or in another way, or which are conventional magnetrons.

In folgenden ein Beispiel. In einer ca. 0,7 m3 großen, metallischen Beschichtungskammer in Anlehnung an 4 befindet sich in der Nähe der Kammerwand ein HIPIMS-Magnetron (3) mit einem Cr-Target und einer HIPIMS-Leistungsversorgung (1) vor einem drehenden Substrattisch (4) mit Substraten aus Edelstahl. Die Maximalwerte der Pulsspitzen dieser Leistungsversorgung sind auf 1000 V und 800 A fixiert. Es wird Argon bis auf einen Druck von 4 × 10–3 mbar eingelassen und ein Plasma gezündet. Über die HIPIMS-Leistungsversorgung (2) werden die Substrate mit einem Bias beaufschlagt. Diese Leistungsversorgung (2) ist auf ein Pulsspitzenmaximum von 600 V eingestellt. Die Pulse der HIPIMS-Leistungsversorgungen sind zu 100% synchronisiert und überlappen sich vollständig. Nach 30 Minuten wird das Ätzen gestoppt, Stickstoff als Reaktivgas eingelassen und mit einem konventionellen Magnetron mit Kohlenstofftarget eine CNx Schicht von ca. 1 μm Dicke abgeschieden. Die Schicht enthält etwa 24% Stickstoff.In the following an example. In a ca. 0.7 m 3 large, metallic coating chamber based on 4 is located near the chamber wall a HIPIMS magnetron ( 3 ) with a Cr target and a HIPIMS power supply ( 1 ) in front of a rotating substrate table ( 4 ) with substrates made of stainless steel. The maximum values of the pulse peaks of this power supply are fixed at 1000 V and 800 A. Argon is admitted to a pressure of 4 × 10 -3 mbar and ignited a plasma. About the HIPIMS power supply ( 2 ), the substrates are biased. This power supply ( 2 ) is set to a pulse peak maximum of 600V. The pulses of the HIPIMS power supplies are 100% synchronized and overlap completely. After 30 minutes, the etching is stopped, nitrogen introduced as a reactive gas and deposited with a conventional magnetron with a carbon target, a CN x layer of about 1 micron thickness. The layer contains about 24% nitrogen.

In 7 ist ein Rockwell C Testeindruck in einer so hergestellten Schicht zu sehen. Nach dem Haftfestigkeitstest nach DIN 50103 ergibt sich eine hervorragende Haftfestigkeit von HF = 1.In 7 is a Rockwell C test impression in a layer produced in this way. After the adhesion test according to DIN 50103 results in an excellent adhesion of HF = 1.

5 zeigt einen entsprechenden Testeindruck bei einer Schicht, die mit dem konventionellen Metallionenätzen nach 1 hergestellt wurde mit einer geringen Haftfestigkeit von HF = 5. 5 shows a corresponding test impression in a layer that with the conventional metal ion etching after 1 was produced with a low adhesive strength of HF = 5.

6 zeigt einen entsprechenden Testeindruck bei einer Schicht, die mit HIPIMS-Metallionenätzen nach 2 hergestellt wurde mit einer mittleren Haftfestigkeit von HF = 2–4. 6 shows a corresponding test impression on a layer following with HIPIMS metal ion etch 2 was prepared with an average adhesive strength of HF = 2-4.

Claims (18)

Ein Verfahren zum Vorbehandeln und Beschichten von Körpern unter Verwendung von Magnetronsputtern mit mindestens zwei HIPIMS-Leistungsversorgungen in einer Beschichtungskammer, dadurch gekennzeichnet, dass – eine erste HIPIMS-Leistungsversorgung (1) an eine Magnetronsputterquelle (3) angeschlossen wird, – eine zweite HIPIMS-Leistungsversorgung (2) als Versorgung an die vorzubehandelnden und zu beschichtenden Körper angeschlossen wird, und – die HIPIMS-Leistungsversorgungen synchronisiert werden, – wobei zunächst eine Übergangschicht erzeugt wird, indem Metallionen aus der Magnetronsputterquelle (3) in die Körper implantiert werden – und anschließend eine Haftschicht aufgebracht wird, die ebenfalls Metallionen aus dem Magnetron (3) enthält. – und anschließend eine kohlenstoffbasierte Schicht erzeugt wird, die Wasserstoff und/oder Stickstoff enthält.A method of pretreating and coating bodies using magnetron sputtering with at least two HIPIMS power supplies in a coating chamber, characterized in that - a first HIPIMS power supply ( 1 ) to a magnetron sputtering source ( 3 ), - a second HIPIMS power supply ( 2 ) is connected as a supply to the body to be pretreated and coated, and - the HIPIMS power supplies are synchronized, - wherein a transition layer is first generated by metal ions from the Magnetronsputterquelle ( 3 ) are implanted in the body - and then an adhesive layer is applied, which also contains metal ions from the magnetron ( 3 ) contains. - And then a carbon-based layer is generated, which contains hydrogen and / or nitrogen. Ein Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite HIPIMS-Leistungsversorgung (2) als Bias-Versorgung für die Körper wirkt.A method according to the preceding claim, characterized in that the second HIPIMS power supply ( 2 ) acts as a bias supply for the body. Ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Gas eingelassen wird, ein Plasma vor dem Magnetron (3) gezündet wird, dieses Plasma durch die erste HIPIMS-Leistungsversorgung (1) aufrecht erhalten wird, und der Substratbias durch die zweite HIPIMS-Leistungsversorgung (2) aufrecht erhalten wird, wobei die Pulse der Leistungsversorgungen zueinander synchronisiert werden.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that first a gas is admitted, a plasma in front of the magnetron ( 3 ) is ignited, this plasma by the first HIPIMS power supply ( 1 ) and the substrate bias through the second HIPIMS power supply (FIG. 2 ), wherein the pulses of the power supplies are synchronized with each other. Ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erste HIPIMS-Leistungsversorgung (1) Gas- und Metallionen erzeugt werden, während durch die zweite HIPIMS-Leistungsversorgung (2) Energie geliefert wird, um die Gas- und Metallionen auf den Körper zu beschleunigen.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that by the first HIPIMS power supply ( 1 ) Gas and metal ions are generated while through the second HIPIMS power supply ( 2 ) Energy is supplied to accelerate the gas and metal ions on the body. Ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Körper zur Vorbehandlung gereinigt und geätzt werden.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bodies are cleaned and etched for pretreatment. Ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsschicht dadurch erzeugt wird, dass die Peakspannung der zweiten HIPIMS-Leistungsversorgung (2) kontinuierlich reduziert wird.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transition layer is generated by the peak voltage of the second HIPIMS power supply ( 2 ) is continuously reduced. Ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsschicht dadurch erzeugt wird, dass die Leistung der zweiten HIPIMS-Leistungsversorgung (2) kontinuierlich reduziert wird.A method according to at least one of the preceding claims 1-5, characterized in that the transition layer is generated by the power of the second HIPIMS power supply ( 2 ) is continuously reduced. Ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Beschichtungskammer verwendet wird.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a metallic coating chamber is used. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine DLC-Schicht oder eine DLC enthaltende Schicht erzeugt wird. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that a DLC layer or a DLC-containing layer is produced. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Carbonitridschicht oder eine Carbonitrid enthaltende Schicht erzeugt wird.A method according to any of the preceding claims 1-8, characterized in that a carbonitride layer or a carbonitride-containing layer is produced. Ein Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserstoff enthaltende Schicht erzeugt wird.A method according to the preceding claim, characterized in that a hydrogen-containing layer is produced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper ein Werkzeug ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the body is a tool. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper ein Verschleißteil ist.Method according to one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that the body is a wearing part. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper ein Speichermedium ist.Method according to one of the preceding claims 1 to 11, characterized in that the body is a storage medium. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hartstoffschicht erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a hard material layer is produced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Implantieren, Reinigen und Ätzen der Körper, sowie zum Aufbringen der Übergangs- oder Haftschicht Metalle verwendet werden, aus der Gruppe umfassend die Metalle der 4.–6. Nebengruppe des Periodensystems, Si und Al.Method according to one of the preceding claims, characterized in that metals are used for implanting, cleaning and etching of the body, and for applying the transition or adhesive layer, from the group comprising the metals of 4-6. Subgroup of the periodic table, Si and Al. Ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulse so synchronisiert werden, dass bei mindestens 20% der Leistungspulse der ersten HIPIMS-Leistungsversorgung (1) eine zeitliche Überlappung mit dem Leistungspuls der zweiten HIPIMS-Leistungsversorgung (2) stattfindet.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pulses are synchronized such that at least 20% of the power pulses of the first HIPIMS power supply ( 1 ) a temporal overlap with the power pulse of the second HIPIMS power supply ( 2 ) takes place. Ein Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulse so synchronisiert werden, dass die Pulsspannung an der zweiten HIPIMS-Leistungsversorgung (2) während mindestens 20% der gesamten Pulszeit, der durch die erste HIPIMS-Leistungsversorgung (1) erzeugten Pulse anliegt.A method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pulses are synchronized so that the pulse voltage at the second HIPIMS power supply ( 2 ) during at least 20% of the total pulse time provided by the first HIPIMS power supply ( 1 ) pulses applied.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022209741A1 (en) 2022-09-16 2024-03-21 Wmf Gmbh CUTTING BLADE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202010001497U1 (en) * 2010-01-29 2010-04-22 Hauzer Techno-Coating B.V. Coating device with a HIPIMS power source
SE536285C2 (en) * 2011-04-07 2013-07-30 Ionautics Ab Sputtering process for sputtering a target of carbon
DE102011018363A1 (en) 2011-04-20 2012-10-25 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Hochleistungszerstäubungsquelle
DE102011116576A1 (en) 2011-10-21 2013-04-25 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Drill with coating
RU2496913C2 (en) * 2011-12-28 2013-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Уралавиаспецтехнология" Unit for ion-ray and plasma processing
EP2653583B1 (en) 2012-04-20 2021-03-10 Oerlikon Surface Solutions AG, Pfäffikon Coating method for depositing a coating system on a substrate
DE102012110041A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-24 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Method for setting the operating point during high-energy sputtering
DE102012013577A1 (en) * 2012-07-10 2014-01-16 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Pulsed Power coating method
CN103451608B (en) * 2013-08-08 2015-08-26 西安交通大学 A kind of diamond-like coating mixing tungsten and preparation method thereof
WO2017080774A1 (en) 2015-11-10 2017-05-18 Sandvik Intellectual Property Ab A method for pre-treating a surface for coating
RU2619460C1 (en) * 2015-11-25 2017-05-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭФ УрО РАН) Method of ion-beam processing of products with a large surface area
US10612132B2 (en) 2015-11-27 2020-04-07 Cemecon Ag Coating a body with a diamond layer and a hard material layer
EP3292877A1 (en) * 2016-09-09 2018-03-14 Universität Basel Implant or osteosynthesis and method for producing the same
RU2637455C1 (en) * 2016-10-10 2017-12-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" Method of pulse-periodic plasma coating formation with diffusion layer of molybdenum carbide on molybdenum product
CN108118292B (en) * 2017-12-22 2020-09-01 衢州量智科技有限公司 Film-coated 440C stainless steel blade and preparation method thereof
CN108060403B (en) * 2017-12-22 2020-09-01 衢州量智科技有限公司 Titanium aluminum nitride film and preparation method thereof
CN110453189B (en) * 2019-09-18 2021-07-13 上海超导科技股份有限公司 Continuous device for growing REBCO superconducting film based on dislocation technology
CN110684946B (en) * 2019-11-07 2022-01-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Metal bipolar plate high-conductivity corrosion-resistant protective coating and preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0534068B1 (en) * 1991-07-31 1996-03-20 MAGTRON MAGNETO ELEKTRONISCHE GERÄTE GmbH Equipment used in plasma- and surface-treatment-technique
US6735099B2 (en) * 2000-04-17 2004-05-11 Melec Gmbh Power supply unit for bipolar power supply
DE102006017382A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-16 Itg Induktionsanlagen Gmbh Method and device for coating and / or treating surfaces
WO2008043606A1 (en) * 2006-10-10 2008-04-17 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Layer system having at least one mixed crystal layer of a polyoxide
WO2008106956A2 (en) * 2007-03-06 2008-09-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Magnetron plasma system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9704607D0 (en) 1997-12-09 1997-12-09 Chemfilt R & D Ab A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering
EP1609882A1 (en) 2004-06-24 2005-12-28 METAPLAS IONON Oberflächenveredelungstechnik GmbH Coating device and method by cathodic sputtering

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0534068B1 (en) * 1991-07-31 1996-03-20 MAGTRON MAGNETO ELEKTRONISCHE GERÄTE GmbH Equipment used in plasma- and surface-treatment-technique
US6735099B2 (en) * 2000-04-17 2004-05-11 Melec Gmbh Power supply unit for bipolar power supply
DE102006017382A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-16 Itg Induktionsanlagen Gmbh Method and device for coating and / or treating surfaces
WO2008043606A1 (en) * 2006-10-10 2008-04-17 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Layer system having at least one mixed crystal layer of a polyoxide
WO2008106956A2 (en) * 2007-03-06 2008-09-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Magnetron plasma system

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
„DC-Pulse Power Supplies", Tutorial PPST 2003, June 9th-10th, Tokyo, Japan *
Broschüre MaGPlus 1997 *
DeKoven et al: Carbon Thin Film Deposition Using High Power Pulsed Magnetron Sputtering. In: Society of Vacuum Coaters, 47th Annual Technical Conference Proceedings, 2003, 158-165. *
Griepentrog et al.: Properties of TiN hard coatings prepared by unbalanced magnetron sputtering and cathodic arc deposition using a uni- and bipolar pulsed bias voltage. In: Surface & Coatings Technology, 74-75, 1995, 326-332. *
Münz, W.-D.: HIPIMS: Die neue PVD-Technologie. In: Vakuum in Forschung und Praxis, 19, 2007, 1, 12-17. *
MÜNZ,W.-D.: HIPIMS: Die neue PVD-Technologie. In: Vakuum in Forschung und Praxis, Vol. 19, 2007, No. 1, S. 12-17 *
Zhen, W.T.: Reactive magnetron sputtering of CNx thin films at different substrate bias. In: Thin Solid Films, 1997, 223-227. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022209741A1 (en) 2022-09-16 2024-03-21 Wmf Gmbh CUTTING BLADE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
WO2024056307A1 (en) 2022-09-16 2024-03-21 Wmf Gmbh Cutting blade and method for the production thereof

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Publication number Publication date
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DE102008021912B4 (en) 2010-05-12

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