DE69808267T2 - METHOD AND DEVICE FOR PVD COATING - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine PVD-Beschichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a PVD coating device according to the preamble of claim 1.

Eine solche PVD-Beschichtungsvorrichtung ist aus der EP 0 434 797 bekannt.Such a PVD coating device is known from EP 0 434 797.

Bekannte PVD-Beschichtungsvorrichtungen werden verwendet, um Werkzeuge und Bauteile aller Art zur funktionalen, aber auch dekorativen Gestaltung der Oberfläche mit Beschichtungen zu versehen. Bei Werkzeugen sind dies überwiegend Beschichtungen mit metallhaltigen Verbindungen wie z. B. TiAlN.Well-known PVD coating devices are used to apply coatings to all types of tools and components for functional but also decorative surface design. In the case of tools, these are predominantly coatings with metal-containing compounds such as TiAlN.

Eine bekannte Technik zur Herstellung von Beschichtungen ist das Abscheiden von Kondensaten aus der Gasphase. Dabei kommen eine Reihe von Vorrichtungen, die jeweils für bestimmte Verfahren optimiert sind, zur Anwendung. Besonders vorteilhaft für eine Ausbildung der Beschichtung sind Vorrichtungen, bei denen ein hoher Anteil an ionisierten Atomen aus einem Plasma die Beschichtung aufbaut.A well-known technique for producing coatings is the deposition of condensates from the gas phase. A range of devices are used, each optimized for a specific process. Devices in which a high proportion of ionized atoms from a plasma build up the coating are particularly advantageous for forming the coating.

Bei Beschichtungsvorrichtungen, mit denen ein hoher Anteil an Metallionen im Plasma erzeugt wird, wird regelmäßig ein metallisches Material der Target-Kathode verdampft, und hohe Anteile des abgedampften Materials werden ionisiert. Bei solchen Vorrichtungen wird das Target-Kathodenmaterial zunächst geschmolzen, bevor es in die Gasphase eintritt. Der lonisierungsgrad des verdampften Materials ist hoch.In coating devices that generate a high proportion of metal ions in the plasma, a metallic material of the target cathode is regularly vaporized and high proportions of the vaporized material are ionized. In such devices, the target cathode material is first melted before it enters the gas phase. The degree of ionization of the vaporized material is high.

Bei solchen bekannten Vorrichtungen, bei denen das Target-Kathodenmaterial eine Schmelzphase durchläuft, ist jedoch der Nachteil festzustellen, daß sich bei der Verdampfung von Legierungen in der Gasphase Tröpfchen bilden und die Gasphase nicht homogen ist. Entsprechend weisen die kondensierten Beschichtungen sog. "droplets" auf, und/oder die Zusammensetzung der Beschichtung wird inhomogen.However, in such known devices in which the target cathode material goes through a melting phase, the disadvantage is that droplets form during the evaporation of alloys in the gas phase and the gas phase is not homogeneous. Accordingly, the condensed coatings have so-called "droplets" and/or the composition of the coating becomes inhomogeneous.

Andere bekannte Beschichtungsvorrichtungen sind so ausgelegt, daß zur Verdampfung des Target-Kathodenmaterials ein Kathodenzerstäuben stattfindet, wobei ein Magnetronfeld zur Erhöhung der Ionisationseffizienz angewandt wird. Hierbei wird das Material aus dem festen Zustand unmittelbar in den dampfförmigen Zustand überführt, ohne daß es sich zwischenzeitlich in einem geschmolzenen Zustand befindet.Other known coating devices are designed in such a way that cathode sputtering takes place to evaporate the target cathode material, whereby a magnetron field is used to increase the ionization efficiency. In this process, the material is converted directly from the solid state to the vapor state without is temporarily in a molten state.

Vorrichtungen zum Kathodenzerstäuben haben jedoch den Nachteil, daß das verdampfte Material nur gering ionisiert ist. Das Plasma besteht überwiegend aus verdampften Neutralteilchen (lonisierungsgrad ca. 5%) und anderen ionisierten Gasteilchen, die von Arbeitsgasen zum Herausschlagen von Targetatomen und -ionen und zum Herstellen des Plasmas oder von Reaktivgasen, die mit den Target-Kathodenmaterialien Bindungen eingehen, stammen. Die aus diesen Plasmen abgeschiedenen Beschichtungen haben bei rauhen, insbesondere gestrahlten oder geschliffenen, technischen Oberflächen Nachteile hinsichtlich ihrer Eigenschaften Haftung, Härte, Struktur und Oberflächentopografie (Glätte und Farbe). Bei solchen Substratoberflächen ist bisher eine Herstellung einer sogenannten "dimpled surface"-Beschichtung, die sich durch eine dichte, kompakte Struktur mit glatter Oberfläche auszeichnet, nicht möglich.However, cathode sputtering devices have the disadvantage that the vaporized material is only slightly ionized. The plasma consists mainly of vaporized neutral particles (degree of ionization approx. 5%) and other ionized gas particles that come from working gases for knocking out target atoms and ions and for producing the plasma or from reactive gases that form bonds with the target cathode materials. The coatings deposited from these plasmas have disadvantages with regard to their properties of adhesion, hardness, structure and surface topography (smoothness and color) on rough, particularly blasted or ground, technical surfaces. With such substrate surfaces, it has not yet been possible to produce a so-called "dimpled surface" coating, which is characterized by a dense, compact structure with a smooth surface.

Die WO 91/00374 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Substraten, bei denen sowohl Bogenentladungs- als auch Kathodenverdampfung angewendet wird, wobei die Bogenenüadungsverdampfung vor der Kathodenverdampfung durchgeführt wird. Der Schaltkreis gemäß der WO 91/00374 umfaßt eine Spannungsquelle, die zwischen einer Kathode und der Kammerwand geschaltet ist, eine Spannungsquelle, die zwischen der Kathode und der Anode geschaltet ist, und eine Spannungsquelle zur Versorgung eines Substrats mit einer Biasspannung. Eine nahezu identische Vorrichtung wird in der EP 0 558 061 A1 offenbart.WO 91/00374 discloses a method and apparatus for coating substrates using both arc discharge and cathodic evaporation, wherein the arc discharge evaporation is carried out before the cathodic evaporation. The circuit according to WO 91/00374 comprises a voltage source connected between a cathode and the chamber wall, a voltage source connected between the cathode and the anode, and a voltage source for supplying a substrate with a bias voltage. An almost identical apparatus is disclosed in EP 0 558 061 A1.

Die EP 0 677 595 A1 offenbart eine Vorrichtung, die nur eine Bogenenüadungsverdampfung vorsieht. Die Vorrichtung umfaßt eine Versorgung mit einer Spannung, wobei die Kathode kontinuierlich mit der Spannungsversorgung verbunden ist, während entweder die Anode oder das Substrat mit dem verbleibenden Pol der Spannungsversorgung verbunden ist.EP 0 677 595 A1 discloses a device which provides only arc discharge evaporation. The device comprises a supply of a voltage, the cathode being continuously connected to the voltage supply, while either the anode or the substrate is connected to the remaining pole of the voltage supply.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße PVD-Beschichtungsvorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß das Material der Target-Kathode aus der festen Phase ohne Schmelzphase verdampft und dabei ein hoher Anteil des Materials haftfest auf dem Substrat kondensiert wird, wobei das Substrat auch mit einer rauhen, insbesondere geschliffenen oder gestrahlten, technischen Oberfläche versehen sein kann.Based on this prior art, the present invention is based on the task of further developing a generic PVD coating device in such a way that the material of the target cathode evaporates from the solid phase without a melting phase and a high proportion of the material is condensed firmly onto the substrate, whereby the substrate can also be provided with a rough, in particular ground or blasted, technical surface.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 1.

Bevorzugterweise weist die Steuervorrichtung für jede der drei Spannungen jeweils eine zugeordnete Spannungsquelle auf, wobei die erste Spannungsquelle zwischen Anode und Target-Kathode, die zweite Spannungsquelle zwischen Anode und Kammerwand und die dritte Spannungsquelle zwischen Anode und Substrat geschaltet ist. Mit der zweiten Spannungsquelle wird in diesem Fall der Strom am Substrat durch Beeinflussung des Plasmas eingestellt, während durch Beibehaltung der Einstellung der dritten Spannungsquelle die Potentialdifferenz zwischen Substrat und Anode auch dann aufrechterhalten wird, wenn die Einstellung der zweiten Spannungsquelle und damit der Substratstrom verändert wird.Preferably, the control device has an associated voltage source for each of the three voltages, the first voltage source being connected between the anode and the target cathode, the second voltage source between the anode and the chamber wall, and the third voltage source between the anode and the substrate. In this case, the current at the substrate is adjusted by influencing the plasma using the second voltage source, while by maintaining the setting of the third voltage source, the potential difference between the substrate and the anode is maintained even if the setting of the second voltage source and thus the substrate current is changed.

In diesem Fall ist auch gesichert, daß etwaige Schwankungen des Anodenpotentials keine Auswirkungen auf die Spannungsdifferenzen zwischen Anode und Target-Kathode sowie Anode und Substrat haben, so daß ein stabilerer Betrieb der PVD-Beschichtungsvorrichtung erreicht wird.In this case, it is also ensured that any fluctuations in the anode potential have no effect on the voltage differences between the anode and the target cathode and the anode and the substrate, so that a more stable operation of the PVD coating device is achieved.

Alternativ zu der Ausführungsform mit drei Spannungsquellen kann die Steuervorrichtung nur eine Spannungsquelle aufweisen, die die erste Spannung zwischen Anode und Target-Kathode liefert, sowie für die zweite und die dritte Spannung jeweils einen variablen Widerstand, der zu der Spannungsquelle parallel geschaltet ist. Die variablen Widerstände sind so eingestellt, daß an ihren jeweiligen Abnehmern die erforderlichen Potentiale für die Anode und das Substrat vorliegen.As an alternative to the embodiment with three voltage sources, the control device can have only one voltage source, which supplies the first voltage between the anode and the target cathode, and a variable resistor for the second and third voltages, which is connected in parallel to the voltage source. The variable resistors are set so that the required potentials for the anode and the substrate are present at their respective consumers.

In dieser Weise wird erreicht, daß innerhalb der Kammer und bei Betrieb der PVD- Beschichtungsvorrichtung im Plasma eine weitere Elektrode, nämlich das Substrat, mit definiertem Potential vorgesehen wird, die innerhalb des Plasmas angeordnet ist und für einen vorteilhaften Potentialverlauf in der Kammer sorgt. Insbesondere läßt sich mittels der zweiten Spannung, nämlich der Anodenspannung, der am Substrat fließende Strom einstellen, während die dritte Spannung, nämlich die Substrat- oder Biasspannung, konstant bleiben kann. Die Beschichtungsverhältnisse am Substrat lassen sich so besonders einfach optimieren.In this way, within the chamber and when the PVD coating device is operating in the plasma, another electrode, namely the substrate, with a defined potential is provided, which is arranged within the plasma and ensures an advantageous potential profile in the chamber. In particular, the current flowing on the substrate can be adjusted using the second voltage, namely the anode voltage, while the third voltage, namely the substrate or bias voltage, can remain constant. The coating conditions on the substrate can thus be optimized particularly easily.

Diese Verschaltung wirkt sich auch in entscheidender Weise auf die Elektronen- Dichteverteilung in der Kammer aus. Da das Potential des Substrates negativer als das Potential der Anode ist, wird erreicht, daß die Trajektorien der Elektronen überwiegend entweder, zur Aufrechterhaltung des Plasmas, von der Target-Kathode zur Anode oder, zur verstärkten Ionisierung der aus der Target-Kathode herausgeschlagenen Metallatome, von der Target-Kathode zum Substrat verlaufen. Die verstärkte Ionisierung ergibt sich aus dem Zusammenfallen der Transportwege der Metallatome von der Target-Kathode zum Substrat und dem letztgenannten Teil der Elektronen-Trajektorien.This connection also has a decisive effect on the electron density distribution in the chamber. Since the potential of the substrate is more negative than the potential of the anode, the trajectories of the electrons predominantly run either from the target cathode to the anode to maintain the plasma or from the target cathode to the substrate to increase the ionization of the metal atoms knocked out of the target cathode. The increased ionization results from the coincidence of the transport paths of the metal atoms from the target cathode to the substrate and the latter part of the electron trajectories.

Es kann durch den sich erfindungsgemäß einstellenden Potentialverlauf in der Kammer ein lonisierungsgrad von bis zu 50% der herausgeschlagenen Target-Metallatome erreicht werden. Infolge dessen wird mit dieser Beschichtungsvorrichtung in einem Zerstäubungsverfahren ein Ionisationsgrad erreicht, der geeignet ist, auf dem Substrat Schichten mit einer "dimpled surface" abzuscheiden, selbst wenn die Oberflächen des Substrates rauh sind, beispielsweise aufgrund einer Schleif- oder Strahlbehandlung. An der Target-Kathode läßt sich eine Leistungsdichte von bis zu 45 W/cm² erreichen, und der Entladungsstrom ist gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöht.The potential profile in the chamber that is set according to the invention can achieve a degree of ionization of up to 50% of the ejected target metal atoms. As a result, this coating device achieves a degree of ionization in a sputtering process that is suitable for depositing layers with a "dimpled surface" on the substrate, even if the surfaces of the substrate are rough, for example due to grinding or blasting. A power density of up to 45 W/cm² can be achieved at the target cathode, and the discharge current is significantly increased compared to the prior art.

Des weiteren hat der Potentialverlauf in der Kammer auch die Folge, daß das Potential des zwischen Target-Kathode und Anode brennenden Plasmas im Bereich des Substrats grundsätzlich positiver als das Substratpotential ist. Dies führt dazu, daß beispielsweise aus dem Plasma in diesem Bereich der Kammer stammende Ionen mit hoher Wahrscheinlichkeit in Richtung des Substrates transportiert werden und dort abgeschieden werden können.Furthermore, the potential profile in the chamber also means that the potential of the plasma burning between the target cathode and anode in the area of the substrate is generally more positive than the substrate potential. This means that ions originating from the plasma in this area of the chamber, for example, are very likely to be transported towards the substrate and can be deposited there.

Es wird außerdem vermieden, daß Elektronen zur Kammerwand gelangen und damit für eine Ionisierung dieser Metallatome nicht wirksam sind. Bevorzugt hat das Substrat zu diesem Zweck dasselbe Potential wie die Target-Kathode oder ist gegenüber der Target-Kathode positiv vorgespannt, so daß Elektronen zur Ionisierung des Target-Materials in Richtung Substrat gezogen werden. Es ist jedoch auch möglich, daß das Potential der Target-Kathode positiver als das Potential des Substrates ist.It also prevents electrons from reaching the chamber wall and thus not being effective for ionizing these metal atoms. For this purpose, the substrate preferably has the same potential as the target cathode or is positively biased relative to the target cathode so that electrons are drawn towards the substrate to ionize the target material. However, it is also possible for the potential of the target cathode to be more positive than the potential of the substrate.

Es können auch mehrere Anoden und Target-Kathoden vorgesehen sein, die derart symmetrisch angeordnet sind, daß sich das Substrat während des Beschichtungsvorgangs im Plasma befindet.It is also possible to provide several anodes and target cathodes, which are arranged symmetrically so that the substrate is in the plasma during the coating process.

Bei den Substraten handelt es sich beispielsweise um Schneidwerkzeuge, die mit einer Hartstoffbeschichtung zu versehen sind.The substrates include, for example, cutting tools that are to be provided with a hard material coating.

Bevorzugt sind die zweite und die dritte Spannung so eingestellt, daß das positive, elektrische Potential der Anode zur Kammerwand kleiner ist als das positive, elektrische Potential der Anode zum Substrat und daß das Substrat der Target-Kathode benachbart angeordnet ist.Preferably, the second and third voltages are set such that the positive electrical potential of the anode to the chamber wall is smaller than the positive electrical potential of the anode to the substrate and that the substrate is arranged adjacent to the target cathode.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Optimierung der Elektronen- Dichteverteilung in der Kammer vor der Target-Kathode besonders effizient erzielt. Denn durch die negative Vorspannung des Substrats zur Anode und die Nähe des Substrats zur Target-Kathode wird der Anteil an zum Substrat verlaufenden Elektronen-Trajektorien weiter erhöht und damit die Ionisierung der Metallatome aus der Target-Kathode verbessert.In this embodiment of the invention, the optimization of the electron density distribution in the chamber in front of the target cathode is achieved particularly efficiently. This is because the negative bias voltage of the substrate to the anode and the proximity of the substrate to the target cathode further increases the proportion of electron trajectories running to the substrate and thus improves the ionization of the metal atoms from the target cathode.

Vorzugsweise sind die erste, die zweite und die dritte Spannung so eingestellt, daß ein Schwebepotential, das sich beim Zünden des Plasmas zwischen Target-Kathode und Anode im Bereich des Substrates einstellt, um zwischen etwa 40 Volt bis zu etwa 400 Volt, bevorzugt 130 Volt, höher liegt als das Potential des Substrats.Preferably, the first, second and third voltages are set such that a floating potential, which is established between the target cathode and anode in the region of the substrate when the plasma is ignited, is between about 40 volts and about 400 volts, preferably 130 volts, higher than the potential of the substrate.

Auf diese Weise wird gewährleistet, daß im Bereich des Substrats aus dem Plasma stammende Ionen weit überwiegend in Richtung auf das Substrat fliegen und auf dem Substrat zum Aufbau einer Beschichtung abgeschieden werden können. Die Verluste an Ionen durch deren Rekombination an der Kammerwand sind daher minimiert.This ensures that the majority of ions originating from the plasma in the area of the substrate fly towards the substrate and can be deposited on the substrate to build up a coating. The loss of ions due to their recombination on the chamber wall is therefore minimized.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Spannung so eingestellt, daß die Anode auf einem Potential liegt, das um bis zu etwa 800 Volt höher liegt als das Potential der Target- Kathode. Die zweite Spannung kann so eingestellt sein, daß die Anode auf einem Potential liegt, das um zwischen etwa 50 Volt bis 250 Volt positiver als das Potential der Kammerwand ist, während die dritte Spannung bevorzugt so eingestellt ist, daß die Anode auf einem Potential liegt, das um bis zu 800 Volt, insbesondere 100 Volt bis 200 Volt, positiver als das Potential des Substrats ist.In a preferred embodiment, the first voltage is set so that the anode is at a potential that is up to about 800 volts higher than the potential of the target cathode. The second voltage can be set so that the anode is at a potential that is between about 50 volts to 250 volts more positive than the potential of the chamber wall, while the third voltage is preferably set so that the anode is at a potential that is up to 800 volts, in particular 100 volts to 200 volts, more positive than the potential of the substrate.

Diese Wertebereiche für die Potentialdifferenzen zwischen Anode, Target-Kathode, Kammerwand und Substrat haben sich experimentell als besonders günstig erwiesen. Bei der Einstellung der Potentiale, insbesondere des Potentials zwischen Anode und Kathode, sind die jeweiligen Eigenschaften der Target-Materialien zu berücksichtigen, insbesondere auch deren magnetische Eigenschaften.These ranges of values for the potential differences between anode, target cathode, chamber wall and substrate have been shown to be particularly favorable in experiments. When setting the potentials, especially the potential between anode and cathode, the respective properties of the target materials must be taken into account, especially their magnetic properties.

Das Verhältnis des Abstandes zwischen Target-Kathode und Substrat zu dem Abstand zwischen Target-Kathode und Anode beträgt bevorzugt etwa 1 : 5.The ratio of the distance between target cathode and substrate to the distance between target cathode and anode is preferably about 1:5.

Dieses Abstandsverhältnis führt zu einer Geometrie der Elektroden, Target-Kathode, Substrat, Kammerwand und Anode, die sich durch einen besonders günstigen Verlauf der Äquipotentiallinien, welche die Trajektorien der Ladungsträger und insbesondere die Elektronen- Dichteverteilung bestimmen, auszeichnet.This distance ratio leads to a geometry of the electrodes, target cathode, substrate, chamber wall and anode, which is characterized by a particularly favorable course of the equipotential lines, which determine the trajectories of the charge carriers and in particular the electron density distribution.

Der Substrathalter kann beispielsweise so angeordnet sein, daß das Substrat etwa in einem Abstand von 40 mm zu der Target-Kathode angeordnet ist, und daß der Abstand zwischen der Target-Kathode und der Anode im Bereich von 250 mm liegt.The substrate holder can, for example, be arranged such that the substrate is arranged at a distance of approximately 40 mm from the target cathode and that the distance between the target cathode and the anode is in the range of 250 mm.

In dieser Weise wird eine besonders kompakte Struktur der PVD-Beschichtungsanlage erreicht. Insbesondere der geringe Abstand der Target-Kathode zum Substrat führt zu sehr hohen Schichtraten für die Beschichtung des Substrats. Daraus ergibt sich eine wirtschaftlich günstige Herstellung der Beschichtung durch hohe Produktionsgeschwindigkeit.In this way, a particularly compact structure of the PVD coating system is achieved. In particular, the small distance between the target cathode and the substrate leads to very high layer rates for coating the substrate. This results in an economically favorable production of the coating due to high production speed.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beispielshalber anhand der Zeichnungen noch näher beschrieben, in denen:Preferred embodiments of the invention are described in more detail below by way of example with reference to the drawings, in which:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer elektrischen Versorgung einer PVD- Beschichtungsvorrichtung zeigt undFig. 1 shows a schematic diagram of an electrical supply of a PVD coating device and

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Abwandlung der elektrischen Versorgung von Figur i zeigt.Fig. 2 shows a schematic diagram of a modification of the electrical supply of Figure i.

In Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild dargestellt, das eine elektrische Versorgung einer PVD-Beschichtungsvorrichtung veranschaulicht. Die PVD-Beschichtungsvorrichtung gemäß der dargestellten Ausführungsform weist eine Beschichtungskammer 1 auf. In diese Kammer 1 wird während eines Beschichtungsvorganges durch einen Gasanschluß (nicht dargestellt) ein Arbeitsgasgemisch eingeleitet.Fig. 1 shows a schematic circuit diagram that illustrates an electrical supply of a PVD coating device. The PVD coating device according to the embodiment shown has a coating chamber 1. During a coating process, a working gas mixture is introduced into this chamber 1 through a gas connection (not shown).

Das Arbeitsgas kann ein Edelgas, beispielsweise Argon, sein.The working gas can be a noble gas, such as argon.

Außerdem werden in die Kammer 1 durch einen Gasanschluß (nicht dargestellt) Reaktivgase eingeleitet, bei denen es sich um Stickstoff, kohlenstoffhaltige Gase wie CH&sub4;, C&sub2;H&sub2; oder C&sub2;H&sub8; handeln kann, die zur Bildung von Nitriden, Carbiden und Carbonitriden verwendet werden können.In addition, reactive gases are introduced into the chamber 1 through a gas connection (not shown), which can be nitrogen, carbon-containing gases such as CH₄, C₂H₂ or C₂H₈, which can be used to form nitrides, carbides and carbonitrides.

Zu Beginn eines Beschichtungsvorgangs wird innerhalb einer Atmosphäre aus einem Arbeitsgas-Reaktivgas-Gemisch ein Plasma (P) gezündet. Dazu weist die Beschichtungsvorrichtung zwei Anoden 2 und vier Target-Kathoden 3 auf, wobei die Target- Kathoden 3 paarweise einander gegenüberliegend und die Anoden 2 einander im wesentlichen gegenüberliegend seitlich eines Zwischenraumes zwischen den sich gegenüberliegenden Target-Kathoden 3 angeordnet sind.At the beginning of a coating process, a plasma (P) is ignited within an atmosphere of a working gas-reactive gas mixture. For this purpose, the coating device has two anodes 2 and four target cathodes 3, the target cathodes 3 being arranged in pairs opposite one another and the anodes 2 being arranged essentially opposite one another to the side of a gap between the opposing target cathodes 3.

Die Anoden 2 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Hochionisations-Anoden gemäß dem europäischen Patent Nr. 0 434 797. Zur Anpassung ihrer für den Ionisationsvorgang wirksamen Anodenfläche an die eingestellte Target-Kathodenleistung sind die Anoden durch eine Blende teilweise abgedeckt, wobei die Blende elektrisch leitend ausgebildet ist. Die Blende weist dasselbe elektrische Potential auf wie die Kammerwand 8. Diese Anoden 2 sind besonders günstig für eine hohe Ionisierung des Plasmas (P). Grundsätzlich reicht jedoch eine Anodenkonfiguration aus, bei der eine aktive Anodenfläche definiert ist.In the embodiment shown, the anodes 2 are high-ionization anodes according to European Patent No. 0 434 797. In order to adapt their anode surface, which is effective for the ionization process, to the set target cathode power, the anodes are partially covered by a diaphragm, whereby the diaphragm is designed to be electrically conductive. The diaphragm has the same electrical potential as the chamber wall 8. These anodes 2 are particularly favorable for a high ionization of the plasma (P). In principle, however, an anode configuration in which an active anode surface is defined is sufficient.

Bei den Target-Kathoden handelt es sich bevorzugt um sog. "unbalanced magnetrons".The target cathodes are preferably so-called "unbalanced magnetrons".

Die Anoden 2 sind gegenüber den Target-Kathoden 3 positiv vorgespannt. Dazu ist jede der Target-Kathoden 3 jeweils an eine Kathoden-Spannungsquelle 4 angeschlossen. Die Spannungsquellen 4 liefern jeweils eine erste Spannung UK mit einem Wert von etwa 500 Volt. Dieser Wert gilt für die Dauer des Beschichtungsvorganges, d. h. nachdem das Plasma (P) gezündet ist.The anodes 2 are positively biased relative to the target cathodes 3. For this purpose, each of the target cathodes 3 is connected to a cathode voltage source 4. The voltage sources 4 each supply a first voltage UK with a value of approximately 500 volts. This value applies for the duration of the coating process, i.e. after the plasma (P) is ignited.

Nach dem Zünden des Plasmas (P) liegt in der Kammer 1 eine Plasmawolke vor, die unter anderem Arbeitsgasionen enthält. Diese Arbeitsgasionen werden in Richtung auf die Target- Kathoden 3 durch das zwischen den Anoden 2 und den Target-Kathoden 3 anliegende elektrische Feld, insbesondere infolge des Potentialgradienten zwischen der Plasmawolke und den Target-Kathoden 3, beschleunigt.After the plasma (P) has been ignited, a plasma cloud is present in the chamber 1, which contains, among other things, working gas ions. These working gas ions are accelerated in the direction of the target cathodes 3 by the electric field between the anodes 2 and the target cathodes 3, in particular as a result of the potential gradient between the plasma cloud and the target cathodes 3.

Die Target-Kathoden 3 tragen Targetmaterial 5, im dargestellten Beispiel handelt es sich um Titan/Aluminium-Mischtargets 5a, 5b. Es sind jedoch auch beispielsweise Targets einsetzbar, die Kupfer, Platin, Chrom, Nickel oder andere Metalle enthalten, aber auch Nichtleiter wie keramische Materialien, bei denen zur Aufrechterhaltung des Plasmas (P) ein elektrisches Wechselfeld erforderlich ist.The target cathodes 3 carry target material 5, in the example shown these are titanium/aluminum mixed targets 5a, 5b. However, targets containing copper, platinum, chromium, nickel or other metals can also be used, as well as non-conductors such as ceramic materials, where an alternating electric field is required to maintain the plasma (P).

Dieses Targetmaterial 5 ist dem Beschuß mit Arbeitsgasionen, d. h. einem Zerstäubungsprozeß, ausgesetzt, was dazu führt, daß das Targetmaterial 5 in atomarer oder ionisierter Form die Target-Kathoden 3 verläßt. Dabei liegt das Targetmaterial beim unmittelbaren Austritt aus den Target-Kathoden 3 zu einem Anteil von etwa 5% in ionisierter Form vor.This target material 5 is exposed to bombardment with working gas ions, i.e. a sputtering process, which results in the target material 5 leaving the target cathodes 3 in atomic or ionized form. The target material is in ionized form to a proportion of approximately 5% when it immediately leaves the target cathodes 3.

Bei einem derart geringen Ionenanteil läßt sich eine Beschichtungsstruktur, die sich durch eine hohe Dichte und Kompaktheit mit glatter Oberflächenstruktur auszeichnet, nicht erreichen.With such a low ion content, a coating structure characterized by high density and compactness with a smooth surface structure cannot be achieved.

Zur Erhöhung des Ionisationsgrades weist die Beschichtungsvorrichtung neben den Kathodenspannungsquellen, die bei der Kathoden-Anoden-Spannung von 500 Volt mit einer Leistung von bis zu 12 kW betrieben werden, zwei weitere Spannungsquellen 6, 7 auf, deren eingestellte Spannungswerte für die gewünschte Erhöhung des Ionisationsgrades des Targetmaterials maßgeblich sind. Diese Spannungsquellen 6, 7 werden bei einer Leistung von bis zu 6 kW betrieben. Sämtliche Spannungsquellen 4, 6 und 7 sind zur Fein-Optimierung des Beschichtungsprozesses einstellbar ausgebildet.To increase the degree of ionization, the coating device has two additional voltage sources 6, 7 in addition to the cathode voltage sources, which are operated at a cathode-anode voltage of 500 volts with a power of up to 12 kW, whose set voltage values are decisive for the desired increase in the degree of ionization of the target material. These voltage sources 6, 7 are operated at a power of up to 6 kW. All voltage sources 4, 6 and 7 are adjustable for fine optimization of the coating process.

Die Spannungsquelle 6 versorgt die Anoden 2 mit einem positiven Potential gegenüber der Wand 8 der Kammer 1, dem Anodenpotential. Die Spannungsquelle 6 liefert eine zweite Spannung UAn, die zwischen 50 Volt und 250 Volt betragen kann. Die Anoden 2 sind daher gegenüber der Kammerwand 8, die geerdet ist, um die zweite Spannung UAn positiv vorgespannt.The voltage source 6 supplies the anodes 2 with a positive potential relative to the wall 8 of the chamber 1, the anode potential. The voltage source 6 supplies a second voltage UAn, which can be between 50 volts and 250 volts. The anodes 2 are therefore positively biased by the second voltage UAn relative to the chamber wall 8, which is grounded.

Die Spannungsquelle 7 liefert eine dritte Spannung UBi, die sogenannte Biasspannung, deren Pluspol an die Anoden 2 angeschlossen ist. Der Minuspol dieser Spannungsquelle 7 ist mit einem Substrattisch 9 verbunden, der innerhalb der Kammer 1 so angeordnet ist, daß ein Satz Substrate 10 etwa in einem Abstand von 40 mm zu der Target-Kathode 3 angeordnet ist, und daß der Abstand zwischen der Target-Kathode 3 und der Anode 2 im Bereich von 250 mm liegt.The voltage source 7 supplies a third voltage UBi, the so-called bias voltage, the positive pole of which is connected to the anodes 2. The negative pole of this voltage source 7 is connected to a substrate table 9, which is arranged within the chamber 1 in such a way that a set of substrates 10 is arranged at a distance of approximately 40 mm from the target cathode 3, and that the distance between the target cathode 3 and the anode 2 is in the range of 250 mm.

Der Substrattisch 9 ist elektrisch leitend mit dem Satz Substrate 10 verbunden. Es ist für den Beschichtungsvorgang erforderlich, daß das Anodenpotential positiver als das Substratpotential ist. Die Spannungsquelle 7, die eine negative Spannung liefert, ist daher so eingestellt, daß an dem Satz Substrate 10 ein Potential vorliegt, das bis zu 800 Volt negativer als das Potential der Anoden 2 sein kann.The substrate table 9 is electrically connected to the set of substrates 10. It is necessary for the coating process that the anode potential is more positive than the substrate potential. The voltage source 7, which supplies a negative voltage, is therefore set so that a potential is present on the set of substrates 10 that can be up to 800 volts more negative than the potential of the anodes 2.

Es ist dabei sowohl ein symmetrischer Betrieb der Spannungsquellen 6 und 7, bei dem die Kammerwand 8 und der Satz Substrate 10 auf gleichem Potential liegen, als auch ein asymmetrischer Betrieb dieser beiden Spannungsquellen 6, 7 möglich, bei dem das Anodenpotential positiver als das Substratpotential ist. Das Kammerpotential kann bevorzugterweise positiver als das Substratpotential sein, so daß die Targetionen zum Substrat gezogen werden und nicht an der Kammerwand 8 rekombinieren. Ein gegenüber dem Substratpotential negatives Kammerpotential ist jedoch auch möglich.Both symmetrical operation of the voltage sources 6 and 7, in which the chamber wall 8 and the set of substrates 10 are at the same potential, and asymmetrical operation of these two voltage sources 6, 7, in which the anode potential is more positive than the substrate potential, are possible. The chamber potential can preferably be more positive than the substrate potential, so that the target ions are drawn to the substrate and do not recombine on the chamber wall 8. However, a chamber potential that is negative compared to the substrate potential is also possible.

Typische Potentialwerte gegenüber der geerdeten Kammer 1 als Referenzpotential mit 0 Volt sind somit: Anoden 2 +50 Volt bis +250 Volt, Target-Kathoden 3 -350 Volt bis -750 Volt, Substrattisch 9/Substrate 10 +200 Volt bis -1000 Volt. Dabei ist jeweils einzuhalten, daß die Substrate 10 ein negativeres Potential aufweisen als die Anoden 2 und die Potentialdifferenz zwischen Anoden 2 und Target-Kathoden 3 für den jeweiligen (materialabhängigen) Beschichtungsvorgang, insbesondere zur Aufrechterhaltung des jeweiligen Plasmas, optimiert ist.Typical potential values compared to the grounded chamber 1 as a reference potential with 0 volts are: anodes 2 +50 volts to +250 volts, target cathodes 3 -350 volts to -750 volts, substrate table 9/substrates 10 +200 volts to -1000 volts. In each case, it must be ensured that the substrates 10 have a more negative potential than the anodes 2 and the potential difference between the anodes 2 and the target cathodes 3 is optimized for the respective (material-dependent) coating process, in particular to maintain the respective plasma.

Bei dem dargestellten Beispiel mit Titan/Aluminium-Mischtargets 5a, 5b liegt bei asymmetrischem Betrieb der Spannungsquellen 6 und 7 das Anodenpotential bei +180 Volt, das Substratpotential bei -20 Volt, das Kammerpotential bei o Volt und das Kathodenpotential bei -320 Volt.In the example shown with titanium/aluminium mixed targets 5a, 5b, with asymmetric operation of the voltage sources 6 and 7, the anode potential is +180 volts, the substrate potential is -20 volts, the chamber potential is 0 volts and the cathode potential is -320 volts.

Der Satz Substrate 10 ist innerhalb der Plasmawolke angeordnet, die sich zwischen den Target- Kathoden 3 und den Anoden 2 ausbildet. Diese Plasmawolke ist durch ein Potential gekennzeichnet, das aufgrund der angelegten Spannungen UK, UAn und UBi bei einem Wert von etwa +130 Volt relativ zu den Substraten 10 liegt. Dieses Potential der Plasmawolke muß allgemein einen solchen Wert haben, daß die Targetmaterialionen aus dem Plasma (P) zum Abscheiden zu dem Satz Substrate 10 transportiert werden.The set of substrates 10 is arranged within the plasma cloud that forms between the target cathodes 3 and the anodes 2. This plasma cloud is characterized by a potential that, due to the applied voltages UK, UAn and UBi, has a value of approximately +130 volts relative to the substrates 10. This potential of the plasma cloud must generally have a value such that the target material ions are transported from the plasma (P) to the set of substrates 10 for deposition.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit vier Target-Kathoden 3 und zwei Anoden 2 und der Spannung UBi im Bereich von 0 Volt bis 130 Volt stellt sich bei einer Kathodengesamtleistung von bis zu 32 kW ein Biasstrom von bis zu 30 A und ein Anodenstrom von bis zu 45 A ein.In the illustrated embodiment with four target cathodes 3 and two anodes 2 and the voltage UBi in the range from 0 volts to 130 volts, a bias current of up to 30 A and an anode current of up to 45 A are achieved with a total cathode power of up to 32 kW.

Durch die erfindungsgemäße Verschaltung wird ein Potentialgefälle innerhalb der Kammer 1 derart eingestellt, daß unabhängig von der Art der Substrate 10 ein hoher Targetmaterialionenanteil generiert wird. Durch den Betrieb der Spannungsquellen 6 und 7 wird ein großer Teil der sonst an der Kammerwand 8 rekombinierenden Ladungsträger, sowohl Ionen, metastabile Spezies als auch Elektronen aus dem Plasma (P), für die Ionisation von Targetmaterialatomen während deren Transport von den Katoden 3 zu den Substraten 10 bereitgestellt. Durch die beschriebene Verschaltung der Anoden 2 mit den Target-Kathoden 3 wird die Ladungsträgerdichte vor den Target-Kathoden 3 erhöht und das zerstäubte Target- Kathodenmaterial während dessen Transportphase zu dem Satz Substrate 10 ionisiert. Aufgrund des hohen Ionenanteils beim zerstäubten Target-Kathodenmaterial und des beschriebenen Potentialverlaufs innerhalb der Kammer 1 können auf dem Satz Substrate 10 dichte, kompakte Schichtstrukturen, sog. "dimpled surfäces" aufgestrahlten und geschliffenen Oberflächen der Substrate 10 hervorgebracht werden, selbst bei dreidimensionalen Substraten 10.The circuit according to the invention sets a potential gradient within the chamber 1 in such a way that a high proportion of target material ions is generated regardless of the type of substrate 10. By operating the voltage sources 6 and 7, a large proportion of the charge carriers that would otherwise recombine on the chamber wall 8, both ions, metastable species and electrons from the plasma (P), are made available for the ionization of target material atoms during their transport from the cathodes 3 to the substrates 10. The described circuit of the anodes 2 with the target cathodes 3 increases the charge carrier density in front of the target cathodes 3 and the sputtered target cathode material is ionized during its transport phase to the set of substrates 10. Due to the high ion content in the sputtered target cathode material and the described potential profile within the chamber 1, dense, compact layer structures, so-called "dimpled surfaces", can be produced on the set of substrates 10, even in the case of three-dimensional substrates 10.

Die Schichtstrukturen bestehen aus einem Material, das bei der Verwendung von Reaktivgasen aus der Gas-Atmosphäre in der Kammer i durch eine chemische Reaktion des Targetmaterials mit dem Reaktivgas entsteht. Beispielsweise findet bei einer Beschichtung des Satzes Substrate 10 mit TiAlN in der Kammer 1 eine chemische Reaktion zwischen den Targetmaterialien Titan und Aluminium und dem Reaktivgas Stickstoff statt.The layer structures consist of a material that is created when reactive gases are used from the gas atmosphere in chamber i through a chemical reaction of the target material with the reactive gas. For example, when the set of substrates 10 is coated with TiAlN in chamber 1, a chemical reaction takes place between the target materials titanium and aluminum and the reactive gas nitrogen.

Um möglichst gleichmäßige Eigenschaften der Schichtstrukturen zu erzielen, können die Substrate 10 um bis zu vier Drehachsen zwischen den Target-Kathoden 3 bewegt werden.In order to achieve the most uniform properties of the layer structures, the substrates 10 can be moved about up to four axes of rotation between the target cathodes 3.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Abwandlung der elektrischen Versorgung von Fig. 1.Fig. 2 shows a schematic diagram of a modification of the electrical supply of Fig. 1.

Im Vergleich zu Fig. 1 ist in Fig. 2 zusätzlich eine Pulseinrichtung 11 vorgesehen, die zwischen die Spannungsquelle 7 und den Substrattisch 9 geschaltet ist. Die Pulseinrichtung 11 ist beispielsweise so eingestellt, daß am Substrattisch 9 eine maximale Biasspannung von 350 Volt anliegt, wobei die mittlere Potentialdifferenz zwischen dem Substrattisch 9 und dem Plasma (P) wie im Beispiel der Fig. 1 etwa 130 Volt beträgt.In comparison to Fig. 1, in Fig. 2 a pulse device 11 is additionally provided, which is connected between the voltage source 7 and the substrate table 9. The pulse device 11 is, for example, set so that a maximum bias voltage of 350 volts is applied to the substrate table 9, the average potential difference between the substrate table 9 and the plasma (P) being approximately 130 volts, as in the example in Fig. 1.

Durch das Vorsehen der Pulseinrichtung 11 können bei hohem mittlerem Ionenstrom Kanten der Substrate 10 gut beschichtet werden, und zwar dadurch, daß dem bekannten "resputtering"-Effekt, der eine Kantenbeschichtung verhindern kann, entgegengewirkt wird.By providing the pulse device 11, edges of the substrates 10 can be coated well at a high average ion current, namely by counteracting the known "resputtering" effect, which can prevent edge coating.

Im übrigen unterscheidet sich der Aufbau von Fig. 2 nicht von dem Aufbau gemäß Fig. 1. Insbesondere bleibt auch das Anodenpotential UAn gleich.Otherwise, the structure of Fig. 2 does not differ from the structure according to Fig. 1. In particular, the anode potential UAn also remains the same.

Eine weitere alternative Ausführungsform der PVD-Beschichtungsvorrichtung (nicht dargestellt) mit der Pulseinrichtung 11 ist so ausgelegt, daß das Potential der Anoden 2 gepulst ist. In diesem Fall ist die Pulseinrichtung 11 unter Beibehaltung der Verschaltung gemäß Fig. 1 zwischen die Spannungsquelle 6 und die Anoden 2 geschaltet. An dem Satz Substrate 10 liegt dann ein Offset-Potential eines Wertes an, wie er gemäß der Beschreibung der Verschaltung von Fig. 1 für die Spannung UBi gewählt wird.Another alternative embodiment of the PVD coating device (not shown) with the pulse device 11 is designed so that the potential of the anodes 2 is pulsed. In this case, the pulse device 11 is connected between the voltage source 6 and the anodes 2 while maintaining the circuitry according to Fig. 1. An offset potential of a value is then applied to the set of substrates 10, as is selected for the voltage UBi according to the description of the circuitry in Fig. 1.

Bei beiden Ausrührungsformen mit Pulseinrichtung liegt die Frequenz für den Pulsbetrieb im Bereich von 0,5 Hz bis 1 MHz, bevorzugt 0,1 bis 10 Hz.In both embodiments with pulse device, the frequency for pulse operation is in the range of 0.5 Hz to 1 MHz, preferably 0.1 to 10 Hz.

Ergänzend zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen können bei der PVD- Beschichtungsvorrichtung zur zusätzlichen Erhöhung des Ionisationsgrades noch Are- Verdampfer, Niedervoltbögen, Hohlkathoden, Ionenquellen oder ähnliches als Verdampfer oder Ionenquellen eingesetzt werden (Hybridverfahren).In addition to the embodiments described so far, in order to further increase the degree of ionization, are vaporizers, low-voltage arcs, hollow cathodes, ion sources or similar can be used as vaporizers or ion sources in the PVD coating device (hybrid process).

Mit jeder der vorstehend beschriebenen Ausrührungsformen für die PVD- Beschichtungsvorrichtung läßt sich ein PVD-Beschichtungsverfahren mit den nachfolgenden Schritten durchführen:With each of the above-described embodiments of the PVD coating device, a PVD coating process can be carried out with the following steps:

- Anordnen mindestens einer Target-Kathode, die einem Zerstäubungsprozeß ausgesetzt wird, mindestens einer Anode und des Substrates, das auf einem Substrathalter, der mit dem Substrat elektrisch leitend verbunden wird, angeordnet wird, in einer evakuierbaren Kammer;- Arranging at least one target cathode which is subjected to a sputtering process, at least one anode and the substrate which is placed on a substrate holder which is electrically connected to the substrate, is arranged in an evacuable chamber;

- Befüllen der Kammer mit einem Arbeitsgas und/oder einem Reaktivgas über mindestens einen Gaszuführungsanschluß;- Filling the chamber with a working gas and/or a reactive gas via at least one gas supply connection;

- Anlegen einer ersten Spannung, um die Target-Kathode mit einem negativen, elektrischen Potential relativ zur Anode zur Ausbildung eines Plasmas, in dessen Bereich das Substrat angeordnet ist, zu versorgen;- applying a first voltage to supply the target cathode with a negative electrical potential relative to the anode to form a plasma in the region of which the substrate is arranged;

- Anlegen einer zweiten Spannung, um die Anode mit einem positiven, elektrischen Potential zur Kammerwand zu versorgen;- Applying a second voltage to provide the anode with a positive electrical potential to the chamber wall;

- Anlegen einer dritten Spannung, die das Substrat mit einem elektrischen Potential versorgt, das negativer als das der Anode ist; und- applying a third voltage that provides the substrate with an electrical potential that is more negative than that of the anode; and

- Entnehmen des Substrates aus der Kammer nach einer vorbestimmten Beschichtungszeit.- Removing the substrate from the chamber after a predetermined coating time.

Dieses Verfahren dient zur Herstellung beschichteter Substrate mit überragenden Schichteigenschaften ("dimpled surfaces"). Der Beschichtungsvorgang dauert etwa 8 Stunden. Es ist bei 8-mm-Bohrlöchern bei den Substratmaterialien möglich, bis zu 860 Stück gleichzeitig zu beschichten.This process is used to produce coated substrates with outstanding coating properties ("dimpled surfaces"). The coating process takes about 8 hours. With 8 mm drill holes in the substrate materials, it is possible to coat up to 860 pieces at the same time.

Claims (6)

1. PVD-Beschichtungsvorrichtung mit einer evakuierbaren Kammer (1),1. PVD coating device with an evacuable chamber (1), - die mit mindestens einem Gaszuführungsanschluß ausgestattet ist und- which is equipped with at least one gas supply connection and - in der mindestens eine Target-Kathode (3), die einem Zerstäubungsprozeß ausgesetzt wird, mindestens eine Anode (2) und mindestens ein Substrathalter (9) zur Aufnahme mindestens eines Substrates (10), der mit dem jeweils eingesetzten Substrat (10) elektrisch leitend verbunden ist, angeordnet sind, und- in which at least one target cathode (3) which is subjected to a sputtering process, at least one anode (2) and at least one substrate holder (9) for receiving at least one substrate (10) which is electrically conductively connected to the respective substrate (10) used are arranged, and - mit einer Steuervorrichtung (4, 6, 7), bei der ein erster Spannungsausgang zwischen der mindestens einen Target-Kathode (3) und der mindestens einen Anode (2) angeschlossen ist, um eine erste Spannung zur Versorgung der mindestens einen Target-Kathode (3) mit einem negativen elektrischen Potential relativ zu der mindestens einen Anode (2) zu liefern zur Ausbildung eines Plasmas (P), in dem das mindestens eine Substrat (10) angeordnet ist, und- with a control device (4, 6, 7) in which a first voltage output is connected between the at least one target cathode (3) and the at least one anode (2) in order to deliver a first voltage for supplying the at least one target cathode (3) with a negative electrical potential relative to the at least one anode (2) in order to form a plasma (P) in which the at least one substrate (10) is arranged, and - bei der ein zweiter Spannungsausgang zwischen der mindestens einen Anode und einer Kammerwand (8) angeschlossen ist, um eine zweite Spannung zur Versorgung der mindestens einen Anode (2) mit einem positiven elektrischen Potential relativ zu der Kammerwand (8) zu liefern,- in which a second voltage output is connected between the at least one anode and a chamber wall (8) to provide a second voltage for supplying the at least one anode (2) with a positive electrical potential relative to the chamber wall (8), dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that - die Steuervorrichtung (4, 6, 7) einen dritten Spannungsausgang aufweist, wobei ein erster Pol mit dem mindestens einen Substrat (10) und ein zweiter Pol mit der mindestens einen Anode (2) verbunden ist, um eine dritte Spannung zu liefern, die das mindestens eine Substrat (10) mit einem elektrischen Potential versorgt, das negativer als das Potential der mindestens einen Anode (2) ist.- the control device (4, 6, 7) has a third voltage output, wherein a first pole is connected to the at least one substrate (10) and a second pole is connected to the at least one anode (2) in order to deliver a third voltage which supplies the at least one substrate (10) with an electrical potential that is more negative than the potential of the at least one anode (2). 2. PVD-Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Spannungsausgang so ausgelegt ist, daß das mindestens eine Substrat (10) mit einem elektrischen Potential versorgt wird, das positiver als das Potential der mindestens einen Target-Kathode (3) ist.2. PVD coating device according to claim 1, characterized in that the third voltage output is designed such that the at least one substrate (10) is supplied with an electrical potential that is more positive than the potential of the at least one target cathode (3). 3. PVD-Beschichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Abstand zwischen der mindestens einen Target-Kathode (3) und dem mindestens einen Substrat (10) und dem Abstand zwischen der mindestens einen Target-Kathode (3) und der mindestens einen Anode (2) etwa 1 : 5 beträgt.3. PVD coating device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the ratio between the distance between the at least one target cathode (3) and the at least one substrate (10) and the distance between the at least one target cathode (3) and the at least one anode (2) is approximately 1:5. 4. PVD-Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Substrathalter (9) so angeordnet ist, daß das mindestens eine Substrat (10) etwa in einem Abstand von 40 mm zu der mindestens einen Target-Kathode (3) angeordnet ist, und daß der Abstand zwischen der mindestens einen Target- Kathode (3) und der mindestens einen Anode (2) im Bereich von 250 mm liegt.4. PVD coating device according to claim 3, characterized in that the substrate holder (9) is arranged such that the at least one substrate (10) is arranged approximately at a distance of 40 mm from the at least one target cathode (3), and that the distance between the at least one target cathode (3) and the at least one anode (2) is in the range of 250 mm. 5. PVD-Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (4, 6, 7) für jede der drei Spannungen eine zugeordnete separate Spannungsquelle besitzt.5. PVD coating method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device (4, 6, 7) has an associated separate voltage source for each of the three voltages. 6. PVD-Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (4, 6, 7) eine Spannungsquelle besitzt, die die erste Spannung liefert und daß für die zweite und die dritte Spannung ein entsprechender variabler Widerstand vorgesehen ist, der parallel mit der Spannungsquelle verbunden ist.6. PVD coating method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control device (4, 6, 7) has a voltage source which supplies the first voltage and that a corresponding variable resistor is provided for the second and third voltage, which is connected in parallel with the voltage source.