專利名稱：用于在多個(gè)工件和一個(gè)工件上沉積無氫四面體非晶碳層的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造在金屬或陶瓷材料的基底(工件)上至少基本無氫的四面體非晶碳(ta-C)層的裝置和方法，還涉及一種具有此類四面體非晶碳層的基底。四面體非晶碳層(ta-C layer),亦稱涂層,是在VDI指南2840中標(biāo)題為“Carbon Films, basicknowledge and film properties，，一文中定義的。
背景技術(shù)：
一篇標(biāo)題為 “Diamond-like Carbon Coatings for tribological applicationson Automotive Components，，，由 R.Tietema, D.Doerwald, R.Jacobs 和 T.Krug 在 the 4thWorld Tribology Congress, Kyoto, September 2009 上提出，討論了自 20 世紀(jì) 90 年代開始至今，類金剛石碳涂層的制造。如文中所描述的，最初的類金剛石碳涂層(DLC-涂層)被引入汽車零配件市場(chǎng)。這些涂層促使了高壓(HP)柴油噴射技術(shù)的發(fā)展。全世界越來越多嚴(yán)格的環(huán)境條例的應(yīng)用(如歐4和5 (歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)))，促進(jìn)了對(duì)減少摩擦的要求，以節(jié)約燃料消耗量并減少CO2排放。最近，涂層、表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑油的適當(dāng)組合已導(dǎo)致摩擦力的最小化。這是在調(diào)查中所報(bào)導(dǎo)的,特別是,如Kan0.M, Yasuda, Y等人進(jìn)行的研究中，M, Yasuda, Y 等人在他們的文章 Ultralow friction of DLC in presence ofglycerol mono-oleate (GMO), Tribology Letters, Vol.18，N0.2 (2005) 245 中加以描述。他們指出了，通過利用油和涂層類型(coating type)的適當(dāng)組合可以使摩擦力顯著下降,特別是無氫DLC-涂層。對(duì)于在鋼表面上的非晶C:H (a-C:H)涂層(氫化DLC)而言，當(dāng)表面干燥時(shí)，其摩擦系數(shù)值為0.13，當(dāng)使用5W30潤(rùn)滑劑時(shí)，(其摩擦系數(shù))為0.12，當(dāng)使用含有PAO(即聚α-烯烴)和GMO (即甘油單油酸酯)混合物的潤(rùn)滑劑時(shí)，(其摩擦系數(shù))為0.9。當(dāng)使用無氫四面體非晶碳DLC層時(shí),對(duì)于干燥表面`,相應(yīng)的值為0.13,對(duì)于使用5W30發(fā)動(dòng)機(jī)油潤(rùn)滑的表面，其值為0.09，但是當(dāng)施加的潤(rùn)滑劑中含有PAO和GMO的混合物時(shí)，其值僅在0.02以下。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)VDI 2840 “Carbon films:Basic knowledge, film types andproperties (碳膜:基本知識(shí)、膜類型及性能)”提供了對(duì)多種碳膜定義明確的綜述，這些碳膜都作為金剛石或類金剛石涂層被指出。本文中，無氫四面體非晶碳涂層和適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑的使用顯然是非常重要的。至今已使用電弧法制造了這些涂層。認(rèn)為在范圍為20GPa至90GPa的硬度，特別是43GPa至80GPa，是有用的(金剛石的硬度是lOOGPa)。然而，由于電弧法導(dǎo)致小顆粒(droplet)的產(chǎn)生，使得涂層非常粗糙。由于小顆粒會(huì)在表面形成粗糙點(diǎn)(rough points)。因此，盡管可以獲得低摩擦，但是由于由小顆粒引起的表面粗糙度，摩擦系統(tǒng)中相應(yīng)的磨損率相對(duì)較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種替代裝置和方法，通過該裝置和方法可以制造具有所需的硬度范圍但是相對(duì)非常光滑的表面的(摻雜的)無氫四面體非晶碳涂層，該涂層呈現(xiàn)低磨損(并導(dǎo)致滑動(dòng)配合件(sliding partner)的低磨損),并且該涂層可以簡(jiǎn)單相對(duì)經(jīng)濟(jì)地沉積。為了滿足這一目的,現(xiàn)提供最初命名種類(the initially named kind)的裝置，其特征在于，該裝置至少包括以下部件:a)真空室，其可連接到一種惰性氣體源和一真空泵，b)用于一個(gè)或多個(gè)基底(工件)的支撐裝置，其被插入或可插入真空室，c)至少一個(gè)具有相應(yīng)的磁體排列(磁鐵排列,magnet arrangement)的石墨陰極形成磁控管，石墨陰極用作碳材料源，d)用于向位于支撐裝置上的一個(gè)或多個(gè)基底施加負(fù)偏置電壓的偏壓電源，e)至少一個(gè)用于陰極或每個(gè)陰極的陰極電源，其可連接到至少一個(gè)石墨陰極和相應(yīng)的陽(yáng)極，其被設(shè)計(jì)用來傳輸間隔于(spaced at)(優(yōu)選可編程的)時(shí)間間隔處的高功率脈沖序列，每個(gè)高功率脈沖序列包括一系列適合被提供的高頻DC脈沖，可選地在形成期(build-up phase)之后連接到至少一個(gè)石墨陰極,該石墨陰極具有峰值功率范圍為IOOkW至高于2MW的高頻DC功率脈沖，并且其脈沖重復(fù)頻率在IHz至350kHz的范圍。脈沖重復(fù)頻率優(yōu)選在IHz至2kHz的范圍，尤其在IHz至1.5kHz的范圍，特別是約
10至 30Hz。脈沖圖形由長(zhǎng)度為10至5000μ sec范圍的可控巨脈沖(macro-pulse)組成,通常是在50至3000 μ sec的范圍之間，尤其是在400至800 μ sec之間。該巨脈沖由I至100 μ sec范圍的可控微 脈沖(micro-pulse)組成,通常是5至50μ sec,在每個(gè)微脈沖期間，連接到陰極的電源被接通和斷開。用于接通的范圍通常是2至25 μ sec之間，而用于斷開電源的范圍通常是6至1000 μ sec之間。如果適當(dāng)?shù)剡x擇脈沖頻率，則每一個(gè)微脈沖產(chǎn)生一個(gè)被放大至很高值的振蕩，從而產(chǎn)生高度電離的等離子體。這種電源也被稱為HIPMS+0SC(高功率脈沖磁控濺射+振蕩器)電源。已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，利用這類裝置，可以容易地在金屬或陶瓷表面沉積硬度為50GPa的無氫(或至少基本無氫)四面體非晶碳涂層，涂層表面相對(duì)光滑，基本沒有小顆粒。這樣的涂層實(shí)現(xiàn)了常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)配合件(轉(zhuǎn)動(dòng)組件，running partner)的低磨損和約0.02的低摩擦(系數(shù))，這些常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)配合件如氣門機(jī)構(gòu)組件(氣門系組件，valve train component)(例如挺桿)、燃油噴射組件、發(fā)動(dòng)機(jī)組件(例如活塞環(huán))和動(dòng)力傳動(dòng)系組件(例如齒輪)。而且對(duì)于在切削工具和成型工具上使用這些涂層對(duì)于也具有較高的潛力，特別是用于切削涉及強(qiáng)粘著磨損的材料(BUE:切削瘤形成(刀瘤形成，Built-Up-Edge formation))。提供至少一個(gè)另外的磁控管陰極可以是有利的，該磁控管陰極用作碳基涂層的摻雜材料源。偏壓電源，用于向位于支撐裝置上的一個(gè)或多個(gè)基底施加負(fù)偏置電壓，優(yōu)選是下列中的一個(gè):-直流電源(DC電源)(特征在于具有提供強(qiáng)電流脈沖同時(shí)維持負(fù)偏置電壓幾乎恒定的能力，即，根據(jù)如W02007/115819公布的EP申請(qǐng)07724122.2的教導(dǎo)，在一個(gè)所需范圍內(nèi)提供必要的離子能量)，

-脈沖直流電源(脈沖DC電源)(具有提供脈沖電流同時(shí)維持負(fù)偏置電壓在所需范圍內(nèi)，不因過流而斷電的能力)，-或射頻電源(RF電源)(具有提供射頻電流同時(shí)維持自身負(fù)偏置電壓在所需范圍內(nèi)，不因過流而斷電的能力)。脈沖偏壓可以同射頻偏壓(RF偏壓)一樣使用?？蛇_(dá)到的沉積速率相對(duì)較高，例如，使用下面針對(duì)無摻雜四面體非晶碳實(shí)例的方案，可以在約2至6小時(shí)的周期內(nèi)，(在一旋轉(zhuǎn)基底上)沉積I微米的涂層:該方法通常在約0.1至1.8Pa的氬氣壓力(Ar壓)(I X 1(Γ3至8Χ I(T2Hibar)下進(jìn)行。也可以使用其他惰性的、只要不存在氫的非反應(yīng)氣體。整個(gè)方法的總時(shí)間很大程度上取決于涂層過程中，該裝置可以利用直流(DC)電源運(yùn)行的最長(zhǎng)平均時(shí)間。通常的范圍是l(T50kW，但是可以更高。本說明書的其他部分中，表述“HIPMS”通常應(yīng)該理解為HIPMS、MPP或HIPIMS+0SC，除非特別提及其他說明。當(dāng)在本說明書的其他部分，提及術(shù)語(yǔ)“脈沖”。根據(jù)上面給出的描述，可以解釋為單脈沖(對(duì)于HIPMS的情況)或巨脈沖(對(duì)于MPP或HIPMS+0SC的情況)，除非在本文中特別指出的其他內(nèi)容。向涂層中加入摻雜元素的可能性是存在的。摻雜元素的加入，可以改變關(guān)于提高耐磨性(耐磨度，wear resistance)和降低摩擦力的摩擦系統(tǒng)的部分潤(rùn)滑的相應(yīng)部件(part-lubricant-counterpart)的摩擦學(xué)性能。在這一點(diǎn)上,通過向在PECVD/派射的碳或碳電弧涂層中的PECVD (等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)生產(chǎn)的氫化DLC (a-C:H)中加入硅，可以改善潤(rùn)濕性(可濕性，wettability)，因此降低摩擦力。在濺射的涂層中加入少量氫，會(huì)增加涂層硬度，以超過由PECVD生產(chǎn)的a-C:H涂層的硬度水平。N2的加入也可以產(chǎn)生有益影響。金屬的加入預(yù)期可以 提高涂層的硬度，或至少使涂層更適合于某種摩擦學(xué)的磨損現(xiàn)象，像例如抗沖擊疲勞磨損、高溫磨損等。一種可能的涂層工藝(方法)可以描述如下:第一步，在真空室內(nèi)使用氬氣氣氛，利用Ar離子清洗和蝕刻基底。這個(gè)步驟進(jìn)行10 30min的周期(期間)。對(duì)于該步驟的另一選擇是:在HIPIMS磁控管蝕刻模式下，使用Cr、Ti或Si靶操作HIPMS蝕刻，具有相對(duì)較高的基底偏壓，為-500至-2000V，如現(xiàn)有技術(shù)公知的，并且在Sheffield Hallam University (謝菲爾德哈萊姆大學(xué))的EP-B-1260603中已有描述。典型的與平均時(shí)間等價(jià)的施加于Cr、Ti或Si陰極的DC蝕刻功率的范圍是I至25kW。第二步,在金屬或陶瓷表面上沉積Cr、Ti或Si的結(jié)合層(bond layer)。該步驟是在濺射放電模式或HIPMS涂層模式下，由Cr、Ti或Si靶操作，大約持續(xù)10至20分鐘。從這一點(diǎn)上應(yīng)該注意，在使用HIPMS模式的情況下，可以消耗(dissipate)從而有效地施加到陰極上的最大平均功率，是不會(huì)導(dǎo)致不希望的陰極溫度升高或不想要的陰極融化的功率。因此，在DC濺射操作中，根據(jù)所允許的靶材/陰極組合的熱負(fù)載，約為15W/cm2的最大功率可以被施加到特定的陰極上。在HIPMS操作中，使用脈沖電源，其通?？梢砸?(Γ3000μ s的寬脈沖、以低于IHz至5kHz的脈沖重復(fù)頻率施加功率。在一實(shí)例中:如果脈沖接通持續(xù)20 μ sec，并且施加5kHz的脈沖頻率，則每一個(gè)脈沖將具有一個(gè)與其相關(guān)的180kW的功率，進(jìn)而導(dǎo)致平均功率為P=180kffx(20 μ s/(200-20) μ s=20kff對(duì)于這個(gè)實(shí)例，在HIPMS脈沖期間，能提供的最大脈沖功率就是180kW。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的狀況，應(yīng)該提供約O至200V的合適的基底偏壓。結(jié)合層的沉積也可以利用(磁)過濾電弧陰極(filtered arc cathode)進(jìn)行。同樣,利用未(磁)過濾電弧陰極(unfiltered arc cathode)也是一種可能,但是這不太有利，因?yàn)橛捎谏尚☆w粒,它會(huì)導(dǎo)致涂層的額外的粗糙度。第三步，在HIPMS+0SC模式下，利用Cr、Ti或Si靶和石墨靶的同時(shí)運(yùn)行，或者利用基底偏壓為約_50至-2000V的碳-弧陰極(carbon-arc cathode),在約I至5分鐘的時(shí)間內(nèi)，沉積Cr-C、T1-C或S1-C過渡層。在沉積過程中，所使用的氣體中含氫越少越好，(由于初始的少量水蒸氣或含氫污染物，雜質(zhì)是永遠(yuǎn)不能完全排除的)。第四步，利用根據(jù)主要權(quán)利要求設(shè)計(jì)的HIPMS+0SC電源，使用石墨陰極，沉積四面體非晶碳無氫DLC涂層，即，使用可連接到至少一個(gè)石墨陰極和一個(gè)相應(yīng)陽(yáng)極的陰極電源，對(duì)其的設(shè)計(jì)就像早先已描述的一樣。-在沉積過程中，可以改變HIPMS+0SC電源的脈沖序列，以改變涂層性能，使其能夠(形成)具有交替中間層的多層結(jié)構(gòu)。在該工藝(方法)中，高功率脈沖序列(巨脈沖)的平均功率平均超過一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)間周期，而且，每個(gè)包含多個(gè)高功率脈沖序列(微脈沖)的平均功率，與具有范圍在10至250kff之間的恒定DC功率的DC濺射系統(tǒng)的功率相當(dāng)。此外，HIPIMS+0SC電源的高功率脈沖序列的每一個(gè)微脈沖的平均功率，普遍超過HIPIMS脈沖功率的功率，例如，在范圍100至IOOOkW之間。因此，本發(fā)明的裝置通常包含多個(gè)磁控管及相應(yīng)的陰極，至少一個(gè)陰極包含結(jié)合層材料(Cr、Ti或Si)。用于結(jié)合層材料的至少一個(gè)陰極也可以是電弧陰極(arc cathode)((磁)過濾的或未(磁)過濾的)。該裝置還包括用來濺射結(jié)合層材料的電源，用于在沉積四面體非晶碳層之前，在一個(gè)或多個(gè)基底上沉積`結(jié)合層材料。結(jié)合層材料的典型實(shí)例如已經(jīng)陳述過的Cr、Ti或Si。因此，通常將會(huì)有兩個(gè)陰極的最小值，典型地一個(gè)是Cr，而一個(gè)是石墨。實(shí)踐中，利用具有四個(gè)或更多個(gè)陰極的濺射裝置可能更加方便。這使得磁控管和/或電弧陰極的安排(布置)相對(duì)容易，因此以本來已知的方式，以N、S、N (磁控管I) ;S、N、S (磁控管2);N、S、N (磁控管3)和S、N、S (磁控管4)交替的磁極排列，將其圍繞配置在真空室外圍，來確保等離子體(閉合場(chǎng))的更強(qiáng)的磁約束。該裝置也可以具有至少一個(gè)石墨的電弧陰極和用于產(chǎn)生電弧的裝置，該電弧用于從至少一個(gè)石墨的電弧陰極，在利用磁控濺射沉積四面體非晶碳層之前，在結(jié)合層上沉積電弧碳層。所述基底通常由下列材料之一組成:鋼，尤其是100Cr6，鈦，鈦合金，鋁合金以及陶瓷材料如WC。其它材料也是可以的。如果施加射頻偏壓(RF-biasing)或單極脈沖偏壓(unipolar pulsed biasing),則可以可選地使用非導(dǎo)電性基底材料。通常，設(shè)置(setup)優(yōu)選針對(duì)待涂覆的組件和工具，其要求具有耐磨料磨損(性能)、抗沖擊疲勞(性能)和耐腐蝕(性能)。對(duì)于每一個(gè)高頻脈沖序列(巨脈沖)的最終相(expiry phase),可以將HIPIMS+0SC高頻脈沖源設(shè)計(jì)用來提供單極功率脈沖(巨脈沖)，該單極功率脈沖具有比包含在巨脈沖中的高頻率脈沖(微脈沖)的脈沖重復(fù)頻率更低的脈沖重復(fù)頻率。這反映了以下事實(shí)，在每個(gè)高功率脈沖序列結(jié)束時(shí)，則只需要較少的能量來維持真空室中的非常高的電離度，從而導(dǎo)致較少的需要被消耗的熱量并且降低石墨陰極的工作溫度。HIPIMS+0SC電源可以方便地包含一個(gè)可充電電容器，用于提供高頻功率脈沖，同時(shí)也包含一個(gè)被連接或可連接在電容器和一個(gè)陰極或多個(gè)陰極之間的LC振蕩電路。陰極電源優(yōu)選地包括可程控電子開關(guān)，且適合將電容器連接到用于以該脈沖重復(fù)頻率產(chǎn)生所需的脈沖序列的至少一個(gè)陰極上。在形成期之后，該電子開關(guān)或另外的電子開關(guān)，可以適合于將電容器通過LC電路連接到至少一個(gè)陰極上，用于以每個(gè)脈沖序列的高功率DC脈沖所希望的脈沖重復(fù)頻率產(chǎn)生高頻DC功率脈沖。因此，LC振蕩電路有效地為產(chǎn)生高頻DC脈沖提供了脈沖序列分量(component)。LC振蕩電路用來產(chǎn)生DC脈沖分量似乎有些奇怪。然而，似乎是裝置具有導(dǎo)致DC脈沖的固有的調(diào)整(整流，rectifying)功能。本發(fā)明還包括一種在至少一個(gè)金屬或陶瓷材料基底(工件)上制造基本無氫四面體非晶碳層的方法，該方法的特征在于，四面體非晶碳層是在真空室中通過磁控濺射從至少一個(gè)石墨陰極進(jìn)行沉積的，該真空室可連接到一個(gè)不含氫的惰性氣體源和一真空泵，該石墨陰極具有相應(yīng)的磁體(磁鐵)排列形成磁控管，該石墨陰極用作碳材料源，同時(shí)利用偏壓電源向至少一個(gè)基底和一個(gè)陰極電源施加負(fù)偏壓，該陰極電源可連接到所述至少一個(gè)石墨陰極和一個(gè)相應(yīng)的陽(yáng)極，所述陰極電源被設(shè)計(jì)用來傳輸間隔于(spaced at)時(shí)間間隔處的聞功率脈沖序列，其中每個(gè)聞功率脈沖序列包含一系列適合被提供的聞?lì)lDC脈沖，可選地在形成期之后連接至少一個(gè)石墨陰極，該石墨陰極具有一個(gè)峰值功率范圍為IOOkW至高于2MW的高頻DC功率脈沖，并且其脈沖重復(fù)頻率在IHz至350kHz的范圍。該脈沖重復(fù)頻率優(yōu)選在IHz至2kHz的范圍，尤其在IHz至1.5kHz的范圍，特別是約 10 至 30Hz。本發(fā)明也包括用于四面體非晶碳涂層的摻雜劑。在這方面，摻雜劑可以是來自于利用電弧、濺射或HIPMS陰極(S1、Cr、T1、W、WC)操作的濺射靶的金屬，或者摻雜劑也可以由氣相前體(碳?xì)浠衔餁怏w、氮、氧、含Si前體如硅烷、HMDS0、TMS)提供。本發(fā)明還涉及一種通過本發(fā)明的以上方法制得的具有四面體非晶碳層的基底。


現(xiàn)參考下面的相關(guān)附圖，在細(xì)節(jié)上解釋本發(fā)明:圖1用于沉積四面體非晶碳涂層的陰極濺射裝置的示意圖，圖2圖1裝置中貫穿改良版真空室的截面圖，圖3用于圖1或圖2裝置的陰極電源的示意圖，圖4A-4C用于研究利用磁控濺射制造四面體非晶碳涂層的高功率DC脈沖序列的示意圖，圖5A示出表2中記載的硬度作為不同參數(shù)的函數(shù)的柱狀圖，以及圖5B示出表3中記載的 硬度作為不同參數(shù)的函數(shù)的柱狀圖。在所有圖表中,相同的附圖標(biāo)記(reference numerals)用于相同的組件或特征或用于具有相同功能的部件，因而，對(duì)任何特殊部件不會(huì)給出不必要的重復(fù)說明，除非存在重大區(qū)別。因此，對(duì)于一個(gè)特殊部件或特征的說明將適用于任何其它以相同附圖標(biāo)記給出的部件。
具體實(shí)施例方式首先參考圖1，顯示了真空涂層裝置10，用于對(duì)多個(gè)基底或工件12進(jìn)行涂層。該裝置包括一個(gè)金屬真空室14，在本實(shí)施例中該真空室14具有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的磁控管陰極16，每個(gè)磁控管陰極16都設(shè)置有一個(gè)高功率脈沖電源18 (此處僅顯示一個(gè))，目的在于產(chǎn)生材料的離子，其是在真空室14中以氣相存在的材料，即，形成惰性氣體離子和/或形成各自陰極的材料的離子。工件12安裝在以工作臺(tái)20形式的支撐裝置上，工作臺(tái)20依靠電動(dòng)機(jī)24，按照箭頭22的方向旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與工作臺(tái)20相連的軸26。軸26以一種公知的密封且隔離的方式，穿過位于真空室14底部的導(dǎo)線通道(lead-through) 28。這允許偏壓電源32的一個(gè)終端30通過導(dǎo)線27連接到工件支撐裝置20上，從而連接到工件上。這里顯示的該基底偏壓電源32標(biāo)記了字母BPS,是偏壓電源(bias power supply)的縮寫字母。BPS優(yōu)選地配置有HIPMS-偏壓電容器，如EP申請(qǐng)07724122.2，如公布為W02007/115819中所描述的，特別涉及圖1至圖3的實(shí)施方式。也可以通過脈沖偏壓或RF偏壓提供偏壓。脈沖偏壓可以與HIPMS陰極脈沖(在W02007/115819中也有描述)同步使用。利用相關(guān)的W02007/115819的圖1至圖3中描述的HIPIMS-DC偏壓可以實(shí)現(xiàn)好的結(jié)果。為了獲得較厚的涂層，由于或多或少的涂層的非傳導(dǎo)性，HIPIMS偏壓可能是一個(gè)問題。在該實(shí)施例中，真空室14的金屬外殼接地，且同時(shí)也是該裝置的正極端子(positive terminal)。高脈沖陰極電源18的正極端子同樣連接到外殼14上，從而接地36，同樣作為偏壓電源32的正極端子。連接卡頭(connection stub) 40設(shè)置在真空室14的頂部(但是,也可以定位于其他位置)，并且可以通過閥42和另一管(line) 44連接到真空系統(tǒng)上，用于排空處理室14。該真空系統(tǒng)是本領(lǐng)域公知的，在圖中未示出。另一管50用于向真空室14供應(yīng)惰性氣體，尤其是氬氣，同樣通過閥48和另一連接卡頭46連接到真空室14的頂部。對(duì)于摻雜劑，可以使用另外的氣體供應(yīng)系統(tǒng)43、45、47。通常描述種類的真空涂層裝置在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且常常裝配兩個(gè)或多個(gè)陰極16。例如,可以利用Hauzer Techno Coating BV公司的真空涂層裝置,該裝置的(真空)室的橫截面通常為正方形，四個(gè)側(cè)面的每一側(cè)都有一個(gè)陰極。這種設(shè)計(jì)將一個(gè)側(cè)面設(shè)計(jì)為門，允許通向室14。另一個(gè)設(shè)計(jì)中，(真空)室的橫截面接近八邊形，設(shè)有兩個(gè)門，每隔三個(gè)室的側(cè)面形成一個(gè)門。每個(gè)門都可以承載(carry up)三個(gè)磁控管及相應(yīng)的陰極16。一個(gè)典型的真空涂層裝置還包括多個(gè)進(jìn)一步設(shè)備，本申請(qǐng)的示意圖中沒有示出。這些進(jìn)一步設(shè)備包括零件如暗區(qū)屏蔽罩(dark space shield)、用于對(duì)基底進(jìn)行預(yù)加熱的加熱器、以及在不同的設(shè)計(jì)中有時(shí)是電子束源或有時(shí)是等離子體源。最后，在相同的室中，除了磁控管陰極之外，也可以提供具有各自的電弧電源的電弧陰極。當(dāng)使用裝置時(shí)，首先利用真空泵系統(tǒng)經(jīng)由管44、閥42和管40抽出真空室14中的空氣，并通過管50、閥48和連接卡頭50提供氬氣。在利用泵抽除任何粘附于工件或室壁上的揮發(fā)性氣體或化合物的同時(shí)，對(duì)該室和工件進(jìn)行預(yù)加熱。供應(yīng)到該室中的惰性氣體(氬) 總是電離至最初的程度(extent)，例如，利用宇宙射線將其分裂(split up)為離子和電子。通過在工件上產(chǎn)生一個(gè)足夠高的電壓，可以在工件上產(chǎn)生輝光放電。氬離子被吸引到工件上，并且與工件的材料碰撞，從而蝕刻工件?？商鎿Q地，可以通過等離子體源產(chǎn)生Ar離子。產(chǎn)生的離子通過負(fù)基底偏置電壓可以被吸引到工件上，之后可以蝕刻工件。一旦開始進(jìn)行蝕刻處理，涂層模式就打開。對(duì)于濺射放電，陰極將在沉積過程中激活。Ar離子與靶碰撞并將靶中的原子激出(碰撞出，knock)。由于濺射電子從靶中逸出(射出)，并由暗區(qū)梯度電壓加速。利用其能量這些電子可以與Ar原子碰撞，從而釋放出二級(jí)電子，這有助于維持放電。每個(gè)陰極都裝備有一個(gè)磁(力)系統(tǒng)(圖1中未示出，這本身是公知的)，并且其通常產(chǎn)生一個(gè)閉合環(huán)(回線)形式的磁道(magnetic tunnel),該磁道延伸覆蓋相關(guān)陰極的整個(gè)表面。這個(gè)磁道形成的閉合環(huán)，迫使電子圍繞該環(huán)(回線)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)與氬原子碰撞，導(dǎo)致真空室14內(nèi)的氣體氛圍的進(jìn)一步電離。進(jìn)而，這又會(huì)引起真空室內(nèi)相應(yīng)陰極材料的進(jìn)一步電離，并生成進(jìn)一步的氬離子。在沉積過程中，通過施加負(fù)偏置電壓，例如120V至1200V，這些離子可以被吸引到基底上并且以合適的能量撞擊工件的表面，從而控制涂層性能。在HIPIMS放電的情況下，不同的放電模式是有效的。離子數(shù)目急劇增加，結(jié)果是，從靶中激發(fā)出的靶材粒子將被電離。這不是正常濺射放電的情況。結(jié)果是，室中現(xiàn)有氣體同樣也將被高度電離。當(dāng)施加摻雜劑時(shí)，這是有益的。針對(duì)一個(gè)陰極或多個(gè)陰極的陰極電源導(dǎo)致陰極材料的離子流移動(dòng)至由工件12占據(jù)的空間，從而用各自的陰極材料將其涂覆。涂層結(jié)構(gòu)受所施加的負(fù)偏置電壓影響，該負(fù)偏置電壓影響離子向工件的運(yùn)動(dòng)。已知的濺射工藝有多種形式。`這里是那些以恒定電壓在陰極運(yùn)行的以及以恒定負(fù)電壓在工件運(yùn)行的(濺射工藝)，其被稱為DC磁控濺射。脈沖DC濺射同樣是已知的，其中至少一個(gè)陰極在脈沖模式下運(yùn)行，即通過脈沖電源向陰極施加脈沖功率。脈沖放電的一種特殊形式是HIPMS放電。在HIPMS模式下，在功率脈沖(powerimpulse)期間施加于每個(gè)陰極的功率可以比DC濺射模式下的功率高得多，因?yàn)樵诿恳粋€(gè)脈沖之間存在顯著的時(shí)間間隔，而對(duì)于DC濺射，平均功率保持相同。這種對(duì)功率的限制性約束是在陰極過熱之前可以耗散的總熱量。近期，陰極不再利用恒定電源供給，而是使用具有更強(qiáng)功率的、且相對(duì)較短脈沖的功率脈沖(power impulse)。這導(dǎo)致真空室內(nèi)較高的電離,并改良了涂層。例如,在眾所周知的HIPIMSi賤射(高功率脈沖磁控派射,high power impulse magnetron sputtering)中，每個(gè)功率脈沖都能有一個(gè)如10 μ s的持續(xù)時(shí)間，并且脈沖重復(fù)時(shí)間使用如200 μ s，(與5000Hz的脈沖重復(fù)頻率相應(yīng)，即，在190 μ s的脈沖之間的間隔)。這些值僅作為一個(gè)實(shí)例給出，并且可以在較寬的限制內(nèi)變化。例如，可以選擇10 μ s至4ms之間的脈沖持續(xù)時(shí)間，以及200 μ s至Is之間的脈沖重復(fù)時(shí)間。由于該時(shí)間(在此時(shí)間期間，向陰極施加一個(gè)非常高的峰值功率)很短，平均功率可以保持在一個(gè)與DC濺射工藝相當(dāng)?shù)倪m度水平。然而，已發(fā)現(xiàn)通過高功率脈沖在陰極的應(yīng)用，在不同的模式下運(yùn)行，在這些運(yùn)行(操作)中，這些從陰極逸出離子的非常高的電離度上升，這樣的電離度是材料依賴性的，其值處于40%至(的確可上升至)90%之間。這種高的電離度的結(jié)果是，可以有更多的離子被工件吸引，以更高的其形成致密涂層的速率到達(dá)工件，從而使得可以實(shí)現(xiàn)與常規(guī)濺射涂層或電弧涂層完全不同并且更好的涂層性能。以功率峰值(power peaks)提供功率的事實(shí)是指，盡管在這些功率峰值期間，偏壓電源中存在相對(duì)較高的電流，但是這些電流的上升(take up)不能容易地由普通電源提供。為了克服WO 2007/115819中描述的困難，本申請(qǐng)的圖1中顯示了一種解決方案，其中，提供一個(gè)另外的電壓源60，最好將其理解為一個(gè)電容器。通過常規(guī)偏壓電源向該電容器60充入所需的輸出電壓。當(dāng)功率脈沖達(dá)到來自HIPMS電源18的一個(gè)陰極時(shí)，則其導(dǎo)致材料的離子流增加，大量陰極材料的離子到達(dá)工件12，這意味著此偏壓電源中的、通過工件支撐裝置20和管線27的偏置電流的增強(qiáng)。普通的偏壓電源，當(dāng)被設(shè)計(jì)成用于恒定DC運(yùn)行而代替HIPMS運(yùn)行時(shí)，不能輸送這樣的峰值電流。然而，在功率脈沖之間的周期(期間)，由偏壓電源充電至所需電壓的電容器62，能夠保持基底所需偏壓恒定在窄范圍內(nèi)，并提供所需電流，其僅·包含很小程度的電容器放電。以這種方式，偏壓電源保持至少基本恒定。舉例說明，放電可以以這樣的方式進(jìn)行，在功率脈沖期間，偏壓從-50V降至-40V。隨著HIPMS濺射的發(fā)展，已形成了一些使用特殊高功率脈沖序列替代單功率脈沖的建議。根據(jù)本發(fā)明，已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，利用HIPMS+0SC電源，當(dāng)以特定范圍的參數(shù)使用這樣的脈沖序列時(shí)，可以由石墨陰極形成優(yōu)異的無氫四面體非晶碳涂層。本發(fā)明的簡(jiǎn)單的形式是，陰極16的一個(gè)是石墨陰極，用于提供磁控濺射的碳，而其他陰極是Cr、Ti或Si靶，用于提供結(jié)合層材料。可能地，其他材料也可以用于結(jié)合層。所有對(duì)四面體非晶碳層沉積的研究是利用直徑為850mm的工作臺(tái)20上的工件進(jìn)行的。為了確保獲得硬的無氫碳層在基底上的較好的附著(粘合)，該裝置最初使用標(biāo)準(zhǔn)ARC附著層(粘合層)，就如在利用碳電弧沉積四面體非晶碳層時(shí)所用的。本文將不對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)描述，因?yàn)樗皇莾?yōu)選的方案，而且電弧工藝在任何情況下都是眾所周知的。圖2顯示的是圖1中真空室的與垂直軸線正交的截面圖，圖中有附加的細(xì)節(jié)，但是沒有工件。該室也具有四個(gè)陰極，兩個(gè)Cr陰極作為結(jié)合層材料，兩個(gè)石墨陰極用于形成四面體非晶碳層。同樣標(biāo)記了 C的兩個(gè)陰極16是石墨，其磁體排列為中間極的極性為“北”(N)，兩外側(cè)極的極性為“南”(S)，以產(chǎn)生眾所周知的磁控管的磁道。當(dāng)從正面觀察時(shí)，陰極的形狀為伸長(zhǎng)的(細(xì)長(zhǎng)的)矩形，圖中顯示的是垂直于其長(zhǎng)軸方向的截面圖。對(duì)于圖2中位于頂部和底部的Cr陰極，其磁體排列，如圖所示，不是SNS極性(排列)，而可以是NSN極性(排列)。則Cr陰極16會(huì)具有以SNS極性的磁體排列。磁體排列可以按其各自的雙箭頭82的方向移動(dòng)，朝向和遠(yuǎn)離各自的陰極16。這對(duì)于HIPMS陰極的運(yùn)行是一個(gè)重要的控制參數(shù)。這一概念用于圍繞在真空室14周圍，具有交替極性的磁控管。這是指，對(duì)于圍繞在真空室周圍的偶數(shù)個(gè)陰極來說，磁極總是交替的，即N、S、N、S、N、S、N、S、N、S、N、S。這導(dǎo)致等離子體的磁約束的增強(qiáng)。如果所有陰極都具有相同的極性，如NSN，也可以達(dá)到類似的磁約束。那么，為了在室周圍相鄰的磁控管之間獲得近似N、S、N、S、N的排列，利用輔助S極是必要的。應(yīng)注意的是，所描述的排列只對(duì)偶數(shù)個(gè)磁控管起作用。然而，通過使一些極強(qiáng)于其它的極或者使用輔助極，對(duì)于奇數(shù)個(gè)磁控管也是可以獲得相似效果的。這樣的設(shè)計(jì)可以得到閉合等離子體是眾所周知的，而且在不同專利申請(qǐng)中都有記載。
圖2還顯示了 4個(gè)矩形線圈80，與位于室14之外的具有SNS磁極或NSN磁極的磁體的位置相似。這些線圈形成電磁體，且與陰極16各自的外部磁體的極性相同。這些電磁線圈80使得陰極16的前部和室14內(nèi)部的磁通量可以變化。圖3顯示用于特殊的HIPMS+0SC陰極電源18的原理電路。它有一個(gè)跨接(connected across)在電容器82上的恒定電壓Vin (Vin是可變的)源80。導(dǎo)線84從電容器82的恒定電源80的源的負(fù)極端子(negative terminal)連接到各個(gè)陰極16。第二導(dǎo)線85從恒定電源80的源的正極端子連接到陽(yáng)極。大多數(shù)情況下，陽(yáng)極將是真空室14的接地墻(壁)。有時(shí)在真空室14中與陰極16相鄰處提供另外一個(gè)陽(yáng)極，這是有益的。附圖標(biāo)記86指定為具有可編程電子控制88的電子可控開關(guān)。電子控制88可以由不同的稱之為脈沖文件(pulse files)的程序控制，通過打開和閉合電子開關(guān)86，以改變對(duì)于每個(gè)高功率脈沖序列提供的脈沖序列參數(shù)，電子控制可以例如是IBGT (逆變直流手工弧焊機(jī))或相似設(shè)備。應(yīng)當(dāng)注意的是，開關(guān)86對(duì)熄滅(extinguishing)(不希望)的陰極上的弧放電起到重要作用。還應(yīng)當(dāng)注意的是，該儀器既允許電源控制開關(guān)的組合，也允許其分離。例如，對(duì)電容器82上的電壓Vin的控制可以用于根據(jù)巨脈沖程序?qū)敵鲭妷嚎刂?，在弧檢測(cè)(arcdetection)情況下，開關(guān)當(dāng)然也需要立即斷開。因此，應(yīng)當(dāng)注意這里所畫的開關(guān)作為一個(gè)功能器件，在實(shí)際設(shè)備中，它可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)分布部件?？梢哉J(rèn)為電子控制88是一個(gè)微處理器或微控制器，它也能夠操作另一個(gè)電子開關(guān)90。這個(gè)開關(guān)用作撬棍(消弧,crowbar),如果出現(xiàn)陰極弧,將與開關(guān)86—起接通。該開關(guān)優(yōu)選地直接連接在陰極和陽(yáng)極(14和16)的輸出終端之間，以消耗來自電容器和電感的儲(chǔ)能，越多越好，以便最快地?cái)嚅_。LC電路92連接在導(dǎo)線84內(nèi)部，以便在每個(gè)高功率脈沖序列期間施加的功率可以在LC電路的共振頻率處修改，優(yōu)選的也是能夠在各種共振頻率下運(yùn)行的可調(diào)LC電路。應(yīng)該注意的是，由于一些不是很好理解的原因，真空室內(nèi)等離子體充當(dāng)非線性特征的復(fù)雜的電力負(fù)載，這導(dǎo)致下面關(guān)于圖4A至圖4C的波形解釋。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過提高頻率，可以建立共振條件，導(dǎo)致電流和功率的高振蕩。因此，在最初形成階段之后，每個(gè)高功率脈沖序列的振蕩電壓都是振蕩單極電壓(oscillating unipolar voltage),雖然具有振蕩的本性，但是該振蕩單極電壓沒有從正到負(fù)的極性交替，而總是具有相同的負(fù)DC極性。從過程觀點(diǎn)來看，這里所用脈沖單元的最大特性，如圖3的相關(guān)描述，是可以產(chǎn)生寬范圍的可能脈沖波形。所描述的脈沖單元允許休止時(shí)間(offtimes)的變化，如脈沖包內(nèi)(pulse package),即在一個(gè)高頻率脈沖序列(巨脈沖)之內(nèi)，電壓脈沖的長(zhǎng)休止時(shí)間。由于電壓的長(zhǎng)休止時(shí)間，陰極電流也返回至零。這在下面的圖4中記錄所示的示波器描跡中予以說明。下面的表I中給出了三個(gè)不同脈沖文件的特征。表I中，給出了用于各自的脈沖文件(表I中第I列)的一些參數(shù)。脈沖文件是針對(duì)巨脈沖(macro-pulses)的程序。這個(gè)實(shí)例中，巨脈沖已在此處由稱為點(diǎn)火部分(ignitionpart)(第2列至第6列)以及此處稱為高度電離部分(highly ionized part)(第11列)的多個(gè)微脈沖(micro-pulses)建立起來。第12列是所提及巨脈沖的總時(shí)間。有關(guān)表I中各列的細(xì)節(jié)在第一行中作出解釋:這里涉及的脈沖文件命名為35 (圖4A)。在巨脈沖的點(diǎn)火部分，已編程4個(gè)重復(fù)脈沖循環(huán)(第5列)，其中每一個(gè)單獨(dú)的循環(huán)都由一個(gè)微脈沖組成。對(duì)于每一個(gè)微脈沖，電壓通過開關(guān)86進(jìn)行 開關(guān)，電壓開關(guān)斷開40 μ s的周期后，輸出3 μ s(電壓接通)。這一接通/斷開的循環(huán)重復(fù)4次(第5列)，其導(dǎo)致172 μ s (4χ 40+4χ 3)的持續(xù)時(shí)間。第6列中指明的23kHz頻率源自43 μ s的周期，由第3列和第4列之和決定。點(diǎn)火周期之后，是高度電離周期。此處微脈沖由30 μ sec斷開(第8列)和14 μ sec接通(第9列)構(gòu)成。因此該微脈沖的周期是44 μ sec,與22.7kHz (第11列)相對(duì)應(yīng)。高度電離部分中編程的微脈沖的數(shù)目，是11 (第10列)，導(dǎo)致484 μ sec (第8列，由第11列、以及第9列和第10列之和計(jì)算而來)的高度電離周期的持續(xù)。第12列中，巨脈沖的總持續(xù)時(shí)間是656 μ sec，該值是由所有微脈沖周期之和計(jì)算出的。在這種情況下，是點(diǎn)火周期(第2列)的持續(xù)時(shí)間和高度電離周期(第7列)的持續(xù)時(shí)間之和。表權(quán)利要求
1.于在金屬或陶瓷材料的基底(工件)上制造至少基本無氫的四面體非晶碳層的裝置，其特征在于，所述裝置包括至少下列部件: a)真空室，其可連接到一種惰性氣體源和一真空泵， b )用于一個(gè)或多個(gè)基底(工件)的支撐裝置，其被插入或可插入所述真空室， c)至少一個(gè)具有相應(yīng)的磁體排列的石墨陰極形成磁控管，所述石墨陰極用作碳材料源， d)用于向位于所述支撐裝置上的所述一個(gè)或多個(gè)基底施加負(fù)偏置電壓的偏壓電源， e)至少一個(gè)用于所述陰極或每個(gè)陰極的陰極電源，其可連接到至少一個(gè)石墨陰極和相應(yīng)的陽(yáng)極，其被設(shè)計(jì)用來傳輸間隔于(優(yōu)選可編程的)時(shí)間間隔處的高功率脈沖序列，伴隨包括一系列適合被提供的高頻DC脈沖的每個(gè)高功率脈沖序列，可選地在形成期之后連接到所述至少一個(gè)石墨陰極，其具有峰值功率范圍為IOOkW至高于2MW的所述高頻DC功率脈沖，并且其脈沖重復(fù)頻率在IHz至350kHz的范圍，優(yōu)選在IHz至2kHz的范圍，尤其在IHz至1.5kHz的范圍，特別是約10至30Hz。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述脈沖圖形由長(zhǎng)度為10至5000μ sec范圍的可控巨脈沖組成，通常是在50至3000 μ sec的范圍之間，尤其是在400至800 μ sec之間。
3.據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述巨脈沖由I至100μ sec范圍的可控微脈沖組成，通常是5至50μ sec，在每個(gè)微脈沖期間，伴隨連接到所述陰極的電源的接通和斷開，其中，接通的范圍通常是2至25 μ sec之間，而將所述電源斷開的范圍通常是6至 1000 μ sec 之間。
4.據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述高功率脈沖序列的平均功率平均超過一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)間周期，該平均功率包括多個(gè)高功率脈沖序列，與具有范圍在10至250kW之間的恒定DC功率的DC濺射系統(tǒng)的功率相當(dāng)。
5.據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述高功率脈沖序列的平均功率與HIPMS脈沖功率的功率相當(dāng)，例如，其范圍在100至300kW之間。
6.據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括多個(gè)磁控管和相應(yīng)的陰極，所述陰極之一包括結(jié)合層材料，所述裝置還包括電源，在沉積所述四面體非晶碳層之前，用于濺射結(jié)合層材料用以在所述一個(gè)基底或多個(gè)基底上沉積所述結(jié)合層材料。
7.據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有至少一個(gè)石墨電弧陰極和用于產(chǎn)生電弧的裝置，該電弧用于由所述至少一個(gè)石墨電弧陰極在所述結(jié)合層上沉積電弧碳層。
8.據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)基底由下列材料之一構(gòu)成:鋼，尤其是100Cr6，鈦，鈦合金，鋁合金和陶瓷材料如WC。
9.據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，每個(gè)稱為巨脈沖的高頻脈沖序列由多個(gè)微脈沖組成，最初的微脈沖定義一個(gè)點(diǎn)火相，而后續(xù)的微脈沖定義一個(gè)高功率相，伴隨在所述點(diǎn)火相中微脈沖的頻率通常高于或相當(dāng)于所述高功率相中的微脈沖的頻率，而在所述點(diǎn)火相中微脈沖的接通持續(xù)時(shí)間通常短于在所述高功率相中的微脈沖的接通持續(xù)時(shí)間。
10.據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述高頻電源包含可充電電容器，用于提供所述高頻功率脈沖，同時(shí)也包含連接在所述電容器和所述陰極或多個(gè)陰極之間的LC振蕩電路，所述電源優(yōu)選包括可程控電子開關(guān)，且適合將所述電容器連接到用于產(chǎn)生所需脈沖序列的所述至少一個(gè)陰極上。
11.據(jù)上述權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述電子開關(guān)或另外的電子開關(guān)，在所述形成期之后，適合將所述電容器通過LC電路連接到所述至少一個(gè)陰極上，以產(chǎn)生所述高頻DC功率脈沖。
12.據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置適合進(jìn)行所述基底的HIPMS蝕刻。
13.種在至少一個(gè)金屬或陶瓷材料基底(工件)上制造至少基本無氫的四面體非晶碳層的方法，其特征在于所述四面體非晶碳層是在真空室中通過磁控濺射由至少一個(gè)石墨陰極進(jìn)行沉積的，所述真空室可連接到不含氫的惰性氣體源和真空泵，所述石墨陰極具有相應(yīng)的磁控管并用作碳材料源，同時(shí)利用偏置電壓電源向所述至少一個(gè)基底和陰極電源施加負(fù)偏置電壓，所述陰極電源可連接到所述至少一個(gè)石墨陰極和相應(yīng)的陽(yáng)極，所述陰極電源被設(shè)計(jì)用來傳輸間隔于時(shí)間間隔處的高功率脈沖序列，伴隨包括一系列適合被提供的高頻DC脈沖的每個(gè)高功率脈沖序列，可選地在形成期之后連接到所述至少一個(gè)石墨陰極，其具有峰值功率范圍為IOOkW至高于2MW的所述高頻DC功率脈沖，并且其脈沖重復(fù)頻率在IHz至350kHz的范圍，優(yōu)選在IHz至2kHz的范圍，尤其在IHz至1.5kHz的范圍，特別是約10至30Hz,所述方法優(yōu)選在約0.1Pa至1.8Pa (IX ICT3至8X lCT2mbar)的Ar壓下進(jìn)行。
14.據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括在涂層中合并入一種或幾種摻雜元素如金屬和/或向所述涂層中添加少量氫和/或N2的步驟。
15.種具有四面體非晶碳層的基底，其是通過權(quán)利要求1至12中的一項(xiàng)所述的裝置或通過根據(jù)權(quán)利要求13或14中 的一項(xiàng)所述的方法制備的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在多個(gè)工件和一個(gè)工件上沉積無氫四面體非晶碳層的裝置和方法，該裝置包括至少下列部件a)真空室，其可連接到一種惰性氣體源和一真空泵，b)用于一個(gè)或多個(gè)基底(工件)的支撐裝置，其被插入或可插入該真空室，c)至少一個(gè)具有相應(yīng)的磁體排列的石墨陰極形成磁控管，該石墨陰極用作碳材料源，d)用于向位于該支撐裝置上的一個(gè)或多個(gè)基底施加負(fù)偏置電壓的偏壓電源，e)至少一個(gè)用于該陰極或每個(gè)陰極的陰極電源，其可連接到至少一個(gè)石墨陰極和相應(yīng)的陽(yáng)極，將其設(shè)計(jì)用來傳輸間隔于(優(yōu)選可編程的)時(shí)間間隔處的高功率脈沖序列，每個(gè)高功率脈沖序列包含一系列適合被提供的高頻DC脈沖，可選在形成期之后連接到至少一個(gè)石墨陰極。
文檔編號(hào)C23C14/06GK103088292SQ20121042877
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者弗蘭克·帕帕, 羅埃爾·蒂特曼, 伊萬·科列夫, 呂德·雅各布斯 申請(qǐng)人:豪澤爾涂層技術(shù)有限公司