DE69418886T2

DE69418886T2 - Kathode für Plasma-Sputtering

Info

Publication number: DE69418886T2
Application number: DE69418886T
Authority: DE
Inventors: Louis Buekenhout; Paul Lippens
Original assignee: Innovative Sputtering Technology IST NV
Current assignee: Innovative Sputtering Technology IST NV
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1994-09-23
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2014-09-24
Also published as: BE1007535A3; CA2171539C; WO1995008438A1; EP0720530A1; CA2171539A1; EP0720530B1; ATE180712T1; DE69418886D1; KR960704702A; KR100331494B1; JPH09503025A; US5904966A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathode in der Form einer geschichteten Struktur zur Verwendung in einer Plasmazerstäubungseinheit, die wenigstens drei metallische (d. h. Metall enthaltende), miteinander verbundene Schichten aufweist, die voneinander verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. In einem wichtigen Ausführungsbeispiel wird eine der äußeren Schichten aus Stahl als Träger- oder Substratschicht für die geschichtete Struktur hergestellt. Die Erfindung umfaßt auch Verfahren zur Herstellung der erwähnten Struktur und zu deren Anwendung oder Verwendung als eine Kathode in Plasmazerstäubungseinrichtungen zum Beschichten von Gegenständen mit Material aus der Grenzschicht der Struktur, die an der entgegengesetzten Seite der Substratschicht angeordnet ist. Für den Zweck dieser Anwendung besitzt diese Grenzschicht an der entgegengesetzten Oberfläche häufig eine Zusammensetzung, die gemäß einem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt wird.
Rohrförmige drehbare Kathoden mit einer äußeren Targetschicht, die auf anderen Oberflächen abgeschieden werden kann, sind aus dem U.S.-Patent Nr. 4 356 073 bekannt, während rohrförmige stationäre Kathoden mit einer inneren Targetschicht aus dem U.S.-Patent Nr. 4 135 286 bekannt sind. Flache Kathoden sind natürlich auch bekannt.
EP-A-500 231 offenbart eine rohrförmige Kathode für diese Verwendung, wobei eine äußere Targetschicht aus heißisostatisch gepreßtem Cr-, Mo- oder dergleichen -Pulver mit einem inneren Trägerrohr aus nichtrostendem Stahl mittels einer Zwischenlotschicht verbunden wird. Aus dem U.S.-Patent Nr. 3 992 202, das einen PM-Gegenstand zur Herstellung von Schneidwerkzeugen betrifft, ist die Herstellung eines zylindrischen Laminats mit einer konzentrisch angeordneten äußeren Stahlschicht bekannt, wobei der restliche ringförmige Raum zwischen der äußeren Schicht und der Trennschicht mit einem pulvermetallurgischen Material gefüllt wird, das unter Anwendung des heißisostatischen Pressens (HIP) verdichtet wird. Es wurde ein Wärmeausdehnungskoeffizient für den Kern gewählt, der größer als der der anderen Schichten ist. Während der auf den HIP-Prozeß folgenden Abkühlung schrumpft daher der Kern mehr als die anderen Schichten und trennt sich daher von der heißgepreßten Pulverschicht an der Stelle der Trennschicht.
Der Zweck der Erfindung ist unter anderen Dingen, eine Lockerung, Trennung unter Abziehung der verschiedenen Schichten an ihren Grenzflächen zwischen den Schichten in flachen oder konzentrisch aufgebauten rohrförmigen geschichteten Metallstrukturen, wie zuvor beschrieben, bei der Verwendung als eine Kathode in einer Plasmazerstäubungseinheit zu verhindern. Besonders zur Verwendung als Kathoden in Magnetrons müssen der elektrische und der Wärmeleitungskontakt zwischen den verschiedenen Schichten des Laminats zu allen Zeiten sicher sein, wie groß auch die gegenseitigen Unterschiede in ihren Ausdehnungskoeffizienten sind.
Bei Verwendung der üblichen - entweder flachen oder rohrförmigen - Kathoden bei kathodischen Zerstäubungs- oder Verdampfungseinrichtungen, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient der Trägerschicht (z. B. aus einer Stahllegierung) erheblich von dem der direkt damit verbundenen Targetschicht abweicht, hat sich gezeigt, daß die Schrumpfspannungen (die während der Abkühlungsphase des Herstellungsprozesses der Struktur, z. B. in HIP-Prozessen auftreten) Risse in der Targetschicht erzeugen, insbesondere, wenn sich diese Schicht zur Bildung einer spröden intermetallischen Phase mit der (Stahl-)Legierung in der Grenzzone zwischen den zwei Schichten eignet, und insbesondere, wenn diese Targetschicht relativ dünn wird. Dies bedeutet, daß, um geeignet zu sein, Zerstäubungstargetschichten mit einer relativ konstanten Zusammensetzung zu gewährleisten, nur eine teilweise Zerstäubung der Targetschicht von in dieser Weise aufgebauten Kathoden möglich ist. Folglich werden diese Kathoden in der Praxis unbrauchbar, während sie noch eine verhältnismäßig große Restdicke des Targetmaterials tragen, die theoretisch zur Zerstäubung verwendet werden könnte. Dies ist ein Verlustfaktor, der nicht unterschätzt werden darf, besonders wo das Targetmaterial aufwendig ist.
Dieser Nachteil, der den üblichen geschichteten, entweder flachen oder rohrförmigen Kathoden innewohnt, wird nun gemäß der Erfindung durch Vorsehen einer Kathode in der Form einer geschichteten Struktur zur Verwendung in einer Plasmazerstäubungseinheit vermieden, die eine erste metallische (d. h. Metall enthaltende) äußere Schicht auf einer Seite, die durch Pulvermetallurgie zusammengesetzt oder erzeugt wird, und eine zweite metallische (d. h. Metall enthaltende) äußere Schicht auf der anderen Seite aufweist, deren Metallelemente eine oder mehrere spröde intermetallische Phasen oder Gefüge und/oder geordnete spröde Phasen mit der ersten Schicht bilden können. Die geschichtete Struktur weist weiter eine duktile metallische Zwischenschicht auf, wobei die Schichten durch heißisostatisches Pressen untereinander verbunden werden und die erste, die zweite und die Zwischenschicht voneinander verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen und die Zwischenschicht als eine Diffusionssperre gegen die Bildung der erwähnten spröden intermetallischen Phasen oder geordneten Phasen wirkt. Die erwähnte erste äußere Schicht ist vorzugsweise wenigstens dreimal so dick wie die Zwischenschicht.
Die äußere Schicht auf der anderen Seite ist beispielsweise eine Legierungsstahlschicht und vorzugsweise ein nichtrostender Stahl, z. B. aus der 300-Serie. Wenn die erste äußere Schicht eine kobaltreiche Legierung ist und die äußere Schicht auf der anderen Seite - d. h. die Trägerschicht - aus nichtrostendem Stahl besteht, dann wurde u. a. eine Zwischenschicht aus wenigstens 95 Gew.-% Kupfer und Nickel (zusammen) als geeignet befunden, die Bildung von Rissen als Ergebnis von Schrumpfspannungen in der laminierten oder geschichteten Struktur zu vermeiden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Kathode, wobei eine ein metallisches Substrat bildende äußere Schicht mit der metallischen Zwischenschicht bedeckt wird und wobei ein Außenschichtüberzug aus einer pulvermetallurgisch hergestellten Zusammensetzung nachfolgend mit der Zwischenschicht mittels heißisostatischen Pressens (HIP-Prozeß) verbunden wird. Die Zwischenschicht kann, falls erforderlich, vor dem Aufbringen des erwähnten Außenschichtüberzuges kompaktiert werden. Die Zwischenschicht weist vorzugsweise wenigstens zwei Unterschichten auf, die während des HIP-Prozesses teilweise ineinander diffundieren.
Diese Dinge werden nun in mehr Einzelheiten unter Bezugnahme auf eine Zahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung und auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Zusätzliche Einzelheiten und Vorteile werden auch diskutiert.
Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt einer rohrförmigen geschichteten metallischen Struktur gemäß der Erfindung mit der Trägerschicht als der inneren Auskleidung.
Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Teilschnitt wie den in Fig. 1, jedoch mit der Trägerschicht als der äußeren Hülle.
Fig. 3 zeigt eine geschichtete metallische Struktur gemäß der Erfindung in der Form oder Gestalt einer flachen Platte.
Die rohrförmige geschichtete metallische, in Fig. 1 skizzierte Struktur 1 weist eine metallische innere Auskleidung oder innere Hülle 3 als eine Trägerschicht, z. B. aus nichtrostendem Stahl, und eine metallische äußere Schicht oder äußere Hülle 2, z. B. aus einer pulvermetallurgisch hergestellten Legierung, auf. Diese zwei Schichten besitzen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Dicke der Trägerschicht 3 kann beispielsweise 1 cm sein. Die Dicke der Zwischenschicht 4 ist ziemlich dünn, z. B. weniger als 1 mm. Dies ist zur Bildung einer angemessenen Diffusionssperre gegen die Bildung spröder Phasen zwischen z. B. dem Eisen aus der nichtrostenden Stahlschicht 3 und dem Kobalt aus einer Kobaltlegierungsschicht 2, insbesondere einer an Kobalt reichen Schicht ausreichend. Diese Dicke eignet sich auch zur Überbrückung der Schrumpfspannungen zwischen der Schicht mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizient (Stahl) und der mit einem niedrigeren Koeffizient (Kobalt) unter der Bedingung, daß das Material der Zwischenschicht 4 ausreichend duktil ist. Konkret ausgedrückt, bedeutet dies, daß die metallische Zwischenschicht 4 ein Streckgrenzen/Zugfestigkeits-Verhältnis besitzen kann, das zwischen 1/4 und 2/3 liegt. Kupfer-Nickel-Zusammensetzungen mit z. B. einem Gesamt-(Durchschnitts-)Gewichtsverhältnis von Kupfer zu (Nickel + Kupfer) von zwischen 10% und 90% und insbesondere zwischen 40% und 70% sind geeignet. In dieser Zwischenschicht 4 sind Kupfer und Nickel üblicherweise wenigstens teilweise in einer festen Lösung vermischt. Dies bedeutet, daß die Zwischenschicht 4 nahe der Schicht 3 reicher an Nickel und nahe der äußeren Schicht 2 reicher an Kupfer besonders sein kann, wenn die Schicht 2 eine Kobaltlegierung ist und die Schicht 3 eine Stahllegierungsschicht ist. Der Durchschnittsausdehnungskoeffizient dieser Kupfer-Nickel- Zwischenschicht 4 liegt zwischen dem der Kobaltlegierung und dem der Stahllegierung.
Die Schicht 2 kann aus einer Kobaltlegierung bestehen, die Bor enthält. In diesem Fall kann die erwähnte geschichtete Struktur verwendet werden: Stahlschicht 3, Zwischenschicht 4 mit Aufeinanderfolge eines an den Stahl angrenzenden Grenznickelfilms, von Nickel-Kupfer-Legierungsschichten mit steigender Konzentration von Kupfer als Übergang zu einer an die Kobaltlegierung 2 angrenzenden Kupfergrenzschicht. Diese Struktur verhindert nun gleichzeitig, daß Bor während der Herstellung und der Verwendung der geschichteten Struktur zur Stahlschicht diffundiert. Dies ist wichtig, wie sich aus dem nachfolgenden Beispiel zeigt. Die Zusammensetzung der duktilen Zwischenschicht kann so allgemein in der Weise angepaßt werden, daß sie gleichzeitig eine Sperre gegen unerwünschte Diffusionen von Elementen aus der Schicht 2 zur Schicht 3 und/oder umgekehrt bildet.
Für gewisse besondere Anwendungsfälle kann die Kobaltlegierung auch Si, Fe und möglicherweise Mo enthalten. Die Fe Ni Mo B-Legierungen, "Terfenol" und andere Legierungszusammensetzungen, die im U.S.-Patent Nr. 4 510 490 (Tabelle 1) und im U.S.-Patent Nr. 4 581 524 aufgeführt sind, sowie Co-Legierungen, insbesondere binäre Co-Legierungen mit weniger als 22 At.-% Cr, können als Targetschicht 2 zum Aufstäuben dünner Schichten mit besonderen magnetischen Eigenschaften gewählt werden.
In einem im Vergleich mit dem in Fig. 1 dargestellten umgekehrten Ausführungsbeispiel sieht die Erfindung auch eine geschichtete rohrförmige Struktur, wie in Fig. 2 gezeigt, vor, wobei die sog. erste äußere Schicht 2 die innere Auskleidung des Rohres bildet und die sog. zweite äußere Schicht 3 die äußere Hülle bildet.
Die geschichteten metallischen Strukturen gemäß der Erfindung haben eine wichtige Verwendungsmöglichkeit als Zerstäubungs elektroden 1 in kathodischen Verdampfungsvorrichtungen. Die in Fig. 1 gezeigte rohrförmige Kathode 1 kann z. B. als eine drehbare Kathode in einer im U.S.-Patent Nr. 4 356 073 verwendet werden, womit Material von der äußeren Schicht 2 zerstäubt und als eine Schicht 6 auf einem Film-(oder Platten-)Substrat 5 abgeschieden wird, das kontinuierlich durch die Vorrichtung oder Apparatur um eine Trommel 8 herum gefördert wird, die der oder den äußeren Oberfläche(n) eines oder mehrerer der erwähnten Rohre 1 zugewandt ist. Häufig werden Polyesterfilme als Substrat 5 verwendet. Die Zusammensetzung der vorerwähnten äußeren Schicht (oder Schichten) 2 ist natürlich für die gewünschte Überzugsschichtzusammensetzung auf dem Film anzupassen. Es besteht gegenwärtig ein hoher-Bedarf an allen Arten von Überzugsschichtzusammensetzungen mit besonderen physico-chemischen, magnetischen, optischen und/oder elektrischen Eigenschaften zur beispielsweisen Verwendung bei Halbleitern, magnetischer Aufzeichnung, zur Erzielung von Absorptions-, Reflexions- oder Durchlässigkeitsanforderungen für elektromagnetische Strahlung in verschiedenen Bereichen von Frequenzen, für Oberflächenhärte, Abriebbeständigkeit, gasdichte Oberflächen usw. Allgemein können daher bestimmte Legierungen als solche von den äußeren Schichten 2 in einer hochgradig verdünnten inerten Gasatmosphäre (Argon) zerstäubt werden. Andererseits können durch reaktive Zerstäubung in einer Stickstoff-, bzw. Sauerstoff- oder anderen verdünnten Gasatmosphäre eine Nitrid- bzw. Oxid- oder andere Verbindung mit der gewünschten Zusammensetzung aus der Schicht 2 auf das Substrat 5 abgeschieden werden. Es sind auch Kombinationen von aufeinanderfolgender reaktiver und nicht reaktiver Zerstäubung möglich.
Umgekehrt kann ein längliches Substrat 5, z. B. ein Draht, ein Faserbündel, ein länglicher profilierter Abschnitt, Band oder Kabel axial durch den Innenraum der rohrförmigen Kathode 1 gemäß Fig. 2 gefördert werden, wodurch Material 6 von der Schicht 2, die als innere Auskleidung vorliegt, kontinuierlich auf diesem Substrat 5 mittels Zerstäubung abgeschieden werden. Falls erforderlich, kann ein Gegenstand 5 auch in einer stationären Lage in dem erwähnten Innenraum angeordnet und in dieser Lage durch Aufstäuben mit einer Deckschicht 6 überzogen werden.
Natürlich können die zu überziehenden Substrate 5 auch an flachen Kathoden 1 entsprechend der Fig. 3 mit bestimmten durch Aufstäuben abzuscheidenden Außenschichtzusammensetzungen 2 vorbeigefördert werden.
Da die metallischen Überzugsschichtzusammensetzungen 6 ziemlich komplex sein können, müssen die äußeren Schichten 2 allgemein mittels pulvermetallurgischen Techniken hergestellt werden. Es ist äußerst wichtig, daß die Schichten 2 sehr sicher mit der Trägerschicht 3 verbunden werden, um so einen gleichmäßigen elektrischen oder wärmeleitenden Oberflächenkontakt zu sichern. Während der Zerstäubung erhitzt sich die Kathode und muß geeignet sein, kontinuierlich und gleichzeitig abgekühlt zu werden. Die Schicht 2 selbst muß auch vollkommen kompaktiert sein. Dies kann durch Verbindung der Trägerschicht 3 und der Targetschicht 2 miteinander mittels des sog. heißisostatischen Pressens (HIP-Prozeß) erreicht werden. Falls erforderlich, kann dem HIP-Prozeß ein kaltisostatischer Preß-(CIT-)Prozeß vorausgehen. Wenn die Schichten 2 und 3 merklich unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten besitzen, treten starke Schrumpfspannungen, wie oben erwähnt, während des Abkühlungsprozesses, der der Anwendung des HIP-Prozesses folgt, im Grenzbereich zwischen diesen Schichten 2 und 3 auf, welche Spannungen durch die Zwischenschicht 4 gemildert werden müssen.

BEISPIEL

Als eine Trägerschicht 3 für eine drehbare rohrförmige Kathode 1 entsprechend der Fig. 1 wurde ein nichtrostendes Stahlrohr verwendet. Dieses wurde mit einer dünnen Nickelschicht (als einer ersten Zwischenunterschicht) und danach mit einer dünnen Kupferschicht (als einer zweiten Zwischenunterschicht) überzogen. Das so überzogene Rohr wurde dann konzentrisch in einem zylindrischen Stahlbehälter angebracht, und der ringförmige Zwischenbereich zwischen der Kupferoberfläche und der Stahlinnenwand des Behälters wurde mit einer unter Anwendung der Pulvermetallurgie hergestellten Kobaltlegierung gefüllt. Die ganze Anordnung wurde in der üblichen Weise unter Anwendung des heißisostatischen Pressens in einer reduzierenden Atmosphäre bei Temperaturen über 900ºC kompaktiert und danach abgekühlt. Während des HIP-Prozesses diffundierten die Nickel- und Kupferunterschichten ineinander in ihrem Kontaktbereich unter Bildung einer Gruppe von Schichten 9 bis 12, wie oben beschrieben.
Die Schicht 2 hatte eine magnetische Zusammensetzung, die analog der war, die aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 0295028 bekannt ist. Die Zwischenschicht zeigte einen allmählichen Übergang von an die Stahlhülle angrenzendem Nickel über Nickel-Kupfer-Legierungen (Monel, Cupronickel) zu an die Schicht 2 angrenzendem Kupfer. Das Durchschnittsverhältnis von Kupfer zu (Nickel + Kupfer) war 55%. Mit dieser Zwischenschicht 4 wurde eine ausreichend duktile Zwischenschicht mit einem zwischen 1/4 und 2/3 liegenden Streckgrenzen/Zugfestigkeits-Verhältnis erreicht, um geeignet zu sein, die während der Abkühlung auftretenden Schrumpfspannungen angemessen auszugleichen: es traten in der geschichteten Struktur keine Risse auf.
Gleichzeitig wurde nun erreicht, daß die Kupfer/Nickel- Schicht 4 sich dazu eignete, die Bildung einer spröden geordneten Co-Fe-Phase während des HIP-Prozesses zu bekämpfen und zu verhindern, und daß gleichzeitig eine Diffusion von Bor aus der Kobaltlegierung zum Nickel in der Zwischenschicht (mit Bildung von Nickelboriden) und zum Chrom in der nichtrostenden Stahlschicht (mit Bildung von Chromboriden) verhindert werden konnte. Die Diffusion von Bor aus der Kobaltlegierung muß, unter anderen Dingen, unbedingt vermieden werden, da sich die Zusammensetzung der Targetschicht ändern könnte, wenn die Schicht 2 dünner wird. Außerdem muß besonders die Bildung von Chromboriden vermieden werden, da diese eine sehr spröde Phase bilden.
Wenn man dieses Rohr als eine drehbare Kathode in einer Magnetronzerstäubungseinrichtung verwendet, kann die Zerstäubung ohne Probleme bis herab zu einer Dicke 7 von nur 1/2 mm stattfinden. Eine Kathode, die in dieser Weise eingesetzt wurde, kann erneut unter Anwendung des vorab beschriebenen HIP-Prozesses mit der gleichen kobaltreichen Targetlegierung überzogen werden.
Die Kupfer- und Nickelschichten können als Film oder mittels Elektrolyse oder mittels eines Plasmastrahls aufgebracht und, falls erforderlich, auf der Trägerschicht 3 mittels einer Walzbehandlung kompaktiert werden, um eine innere Oxidation irgendwelcher Poren zu verhindern, die in der Schicht 4 vor oder während der Aufbringung der Pulverlegierungsschicht 2 vorliegen können. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer geschichteten Struktur innerhalb der Kupfer/Nickel- Zwischenschicht 4 einer flachen Kathode 1. Eine Nickelschicht 9 mit einer sehr niedrigen Kufperkonzentration liegt an der nichtrostenden Stahlschicht 3 an. Über Monelschichten 10 ändert sich die Zusammensetzung der Legierungsschicht zu folgenden Schichten aus Cupronickel 11 mit abnehmender Nickel konzentration, bis die Kupferschicht 12 erreicht wird, mit der die Pulverlegierungsschicht 2 verbunden wird.
Wie durch die gepunktete Linie in der rechten Hälfte der Fig. 3 angedeutet ist, kann der flache Träger 3 für das zu zerstäubende Kathodenmaterial 2, wenn erforderlich, auf beiden Seiten mit einer Zwischenschicht 4 überzogen werden, auf die dann eine Legierungsschicht 2 aufgebracht wird. In dieser Weise kann die flache Elektrode doppelseitig verwendet werden. Die Zusammensetzung der Legierungsschicht 2 auf der einen Seite kann von der auf der anderen (entgegengesetzten) Seite verschieden sein.
Die Erfindung ist nicht auf eine Kombination einer Kobaltlegierung auf einer Stahlträgerschicht beschränkt. Es ist beispielsweise die Verwendung von Kupfer- oder Aluminiumträgerschichten 3 durchführbar, und die sog. Legierungsschicht 2 kann, falls erforderlich, auf der Basis von B, Si, C und anderen festen Elementen der Gruppe IA bis VIA, VIII oder IB bis VIIB gebildet werden.
Insbesondere im Fall der Kobaltlegierungen eignet sich die Erfindung speziell für die Herstellung von Kathoden für die Abscheidung von weichmagnetischen Legierungen auf Basis von Co-Nb-Zr-Legierungen auf Substraten 5. Es können auch hartmagnetische Legierungen (für magnetische Aufzeichnung), wie z. B. Co-P, Co-Cr, Co-Ni, Co-Pt, Co-Cr-Ni, Co-Cr-Ta, Co-Ni-P und Co-Cr-Pt, aufgebracht werden. Schließlich können auch Legierungsschichten für magneto-optische Verwendungen, z. B. auf der Basis von Co-Pd oder Co-Pt, Co-Fe-Gd oder Co-Fe-Tb, zusammengesetzt sein.
Wenn Zusammensetzungen mit hoher magnetischer Permeabilität durch Zerstäubung von relativ dicken Targetschichten (äußeren Schichten 2) abzuscheiden sind, dann ist es schwierig, einen ausreichenden Leckmagnetfluß zur Erzeugung eines Plasmas zu erhalten. Eine Lösung hierfür ist es, für das Targetmaterial eine Mischung von Pulvern jeweils mit Zusammensetzungen zu entwerfen, die eine niedrige Permeabilität haben, wobei jedoch die Gesamtzusammensetzung des Targetmaterials die richtigen Anteilsverhältnisse zur Abscheidung der gewünschten Zusammensetzung der Schicht mit hoher Permeabilität hat.

Claims

1. Kathode in der Form einer geschichteten Struktur zur Verwendung in einer Plasmazerstäubungseinheit, die eine erste metallische äußere Schicht (2) auf einer Seite, die durch Pulvermetallurgie erzeugt wird, eine zweite metallische äußere Schicht (3) auf der anderen Seite, die eine spröde intermetallische Phase und/oder eine spröde geordnete Phase mit der ersten äußeren Schicht bilden kann, und eine duktile metallische Zwischenschicht (4) aufweist, wobei die Schichten (2, 3, 4) durch heißisostatisches Pressen untereinander verbunden sind und wobei die Schichten voneinander verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen und die Zwischenschicht (4) als eine Diffusionssperre gegen die Bildung der erwähnten spröden intermetallischen Phasen oder geordneten Phasen wirkt.

2. Kathode nach Anspruch 1, wobei die erste äußere Schicht (2) wenigstens dreimal so dick wie die Zwischenschicht (4) ist.

3. Kathode nach Anspruch 1, wobei die zweite äußere Schicht (3) eine Stahllegierung ist.

4. Kathode nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (4) ein Streckgrenzen/Zugfestigkeits-Verhältnis besitzt, das zwischen 1/4 und 2/3 liegt.

5. Kathode nach Anspruch 4, wobei die Zwischenschicht (4) aus wenigstens 95 Gew.-% Kupfer und Nickel besteht.

6. Kathode nach Anspruch 5, wobei das Kupfer/Kupfer + Nickel-Gesamtgewichtsverhältnis zwischen 10% und 90% liegt.

7. Kathode nach Anspruch 6, wobei Kupfer und Nickel wenigstens teilweise in einer festen Lösung gemischt sind.

8. Kathode nach Anspruch 7, wobei die Zwischenschicht (4) nahe der zweiten äußeren Schicht (3) reicher an Nickel und nahe der ersten äußeren Schicht (2) reicher an Kupfer ist.

9. Kathode nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Zwischenschicht (4) unter 1 mm ist.

10. Kathode nach Anspruch 1, wobei die erste äußere Schicht (2) eine Fe, Ni, Mo und B aufweisende Legierung ist.

11. Kathode nach Anspruch 1, wobei die erste äußere Schicht (2) eine an Kobalt reiche Legierung ist.

12. Kathode nach Anspruch 11, wobei die Kobaltlegierung Bor enthält.

13. Kathode nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Legierung auch Si, Fe und möglicherweise Mo enthält.

14. Kathode nach Anspruch 11, wobei die Legierung eine binäre Co-Legierung ist, die weniger als 22 At.-% Cr enthält.

15. Kathode nach Anspruch 1 in der Form eines Rohres, dessen erste äußere Schicht (2) die äußere Hülle des Rohres bildet und dessen zweite äußere Schicht (3) die innere Auskleidung des Rohres bildet.

16. Kathode nach Anspruch 1 in der Form eines Rohres, dessen erste äußere Schicht (2) die innere Auskleidung des Rohres bildet und dessen zweite äußere Schicht (3) die äußere Hülle des Rohres bildet.

17. Kathode nach Anspruch 1 in der Form einer flachen Platte.

18. Verfahren zur Herstellung einer Kathode nach Anspruch 1, gemäß dem eine ein metallisches Substrat bildende äußere Schicht (3) mit einer metallischen Zwischenschicht (4) bedeckt und nachfolgend ein Außenschichtüberzug (2) aus einer pulvermetallurgischen Zusammensetzung mit der Zwischenschicht durch heißisostatisches Pressen (HIP) verbunden werden, wobei die Zwischenschicht (4) wenigstens zwei Unterschichten (9-12) aufweist, die während des HIP-Prozesses teilweise ineinander diffundieren.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Zwischenschicht vor Aufbringung der äußeren Schicht (2) kompaktiert wird.

20. Verwendung der Kathode nach Anspruch 15 als eine drehbare Kathode zum Überziehen von Substraten mit Material von der äußeren Schicht (2).

21. Verwendung der Kathode nach Anspruch 16 als eine stationäre rohrförmige Kathode zum Überziehen von Substraten mit Material von der äußeren Schicht (2).

22. Verwendung der Kathode nach Anspruch 17 als eine flache Kathode zum Überziehen von Substraten mit Material von der äußeren Schicht (2).