DD232513A1

DD232513A1 - Verdampfer fuer plasmagegestuetzte vakuum-beschichtungsverfahren

Info

Publication number: DD232513A1
Application number: DD26541284A
Authority: DD
Inventors: Bernd Buecken; Eberhard Steigmann
Original assignee: Hochvakuum Dresden Veb
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1986-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer fuer plasmagestuetzte Vakuum-Beschichtungsverfahren mittels Bogenentladung und zwei Verdampfungsquellen. Die Erfindung verfolgt das Ziel eine plasmagestuetzte Vakuumbeschichtung mit hohem energetischen Wirkungsgrad und hoher Betriebsdauer zu realisieren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdampfer fuer plasmagestuetzte Vakuumbeschichtigung zu entwickeln, der die Energieverluste durch das Heizen der Gluehkatode reduziert und die Standzeit derselben wesentlich erhoeht. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der Verdampfer fuer plasmagestuetzte Vakuum-Beschichtungsverfahren mittels Bogenentladung und zwei Verdampfungsquellen elektrisch derart geschaltet ist, dass die beiden Verdampfungsquellen beim Start des Verdampfers anodisch und zum Verdampfungsbetrieb als Elektroden fuer eine Bogenentladung wechselnder Polaritaet arbeiten. Figur

Description

Verdampfer für plasmagestützte Vakuum-Beschichtungsverfahren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer für plasmagestützte Vakuum-Beschichtungsverfahren mittels Bogenentladung und zwei Verdampfungsquellen. Derartige Vakuum-Be schicht ungs verfahr en, auch Ionplating genannt, werden insbesondere für die Erzeugung von Hartstoffschichten eingesetzt.

'Bei Verfahren mit Zwischenschichten oder Mischschichten ist die wechselweise bzw. gleichzeitige Verdampfung unterschiedlicher Materialien erforderlich.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Als Verdampfer, die gleichzeitig ein Plasma erzeugen und damit für plasmagestützte Bedampfungsprozesse hervorragend geeignet sind, sind Einrichtungen wie der Hohlkatodenbogenentladungs-(HVBE) und der Hiedervoltbogenentladungs (UVBE)-Verdampfer bekannt geworden. Bei beiden Verdampferarten werden bis zu 30 % der zugeführten elektrischen Leistung an einer glühenden'Katode umgesetzt und stehen damit dem Verdampfungsprozeß, der ... im anodisch geschalteten Verdampfertiegel von statten geht, nicht zur Verfügung. Dies führt trotz hoher

Leistung zu relativ geringen Verdampfungsraten. Außerdem ist die Standzeit der glühenden Katoden auf nor wenige Stunden "beschränkt. Der HVBE-Verdampfer erfordert darüber hinaus in seiner bekannt gewordenen Ausführung einen erheblichen technischen Aufwand, da er zusätzliche Magnetfelder (um Vakuumkammer angeordnet) und eine seperate Ionisierungskammer benötigt.

Im Gegensatz zu Elektronenstrahlverdampfern ist bei beiden Systemen eine Verdampfung aus zwei Tiegeln nicht bekannt geworden*

Wenn es die Beschichtungsaufgäbe erfordert, daß aus zwei Tiegeln verdampft werden muß, dann sind zwei Einrichtungen parallel anzuordnen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine plasmagestützte Vakuumbeschichtung mit hohem energetischen Y/irkungsgrad und hoher Betriebsdauer zu realisieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdampfer für die plasmagestützte Vakuum-Beschichtung zu entwickeln, der die Energieverluste durch das Heizen der Glühkatode reduziert und die Standzeit' derselben wesentlich erhöht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Verdampfer für plasmagestützte Vakuum-Beschichtungsverfahren mittels Bogenentladung und zwei Verdampfungsquellen elektrisch derart geschaltet ist, daß die beiden Verdampfungsquellen beim Start des Verdampfers anodisch und zum Verdampfungsbetrieb als Elektroden für eine Bogenentladung wechselnder Polarität arbeiten.

Beim Einsatz des Verdampfers wird in der Startphase in bekannter Weise eine Glühkatode so geheizt, daß eine Giühemission eintritt und daß die Elektronen durch den Potentialunterschied auf die anodischen Verdampfungsquellen gelenkt werden, so, daß eine Bogenentladung gezündet wird, deren Elektronenstrom zur Erwärmung und Verdampfung des Verdampfungsgutes führt. Dabei kann je Verdampfungsquelle eine gesonderte Glühkatode vorgesehen sein oder es ist nur eine Glühkatode vorgesehen, die intermittierend mit den beiden Verdampfungsquellen zusammengeschaltet wird und in gleicher Weise intermittierend brennende Bogenentladung bewirkt· Uach ausreichend langer Aufheizzeit des Verdampfungsgutes in den Verdampfungsquellen wird die Startphase des Verdampfers beendet und auf Verdampfungsbetrieb umgeschaltete Die beiden Verdampfungsquellen werden als Elektroden an eine Wechselspannungsquelle geschaltet, derart, daß sich eine Bogenentladung wechselnder Polarität zwischen den beiden Verdampfungsquellen ausbildet. Die vorteilhafte Wirkung besteht darin, daß während des gesamten Verdampfungsbetriebes die Glühkatode, bzw, die zwei Glühkatoden, außer Betrieb sind, damit keine Heizenergie verbrauchen und keinem Verschleiß unterliegen. Je nach Verdampfungsgut innerhalb der Verdampfungsquellen und den technologischen Aufgaben, ist es auch möglich, die wechselnde Polarität mit variablem Tastverhältnis zu betreiben. D. h., daß z. B. aus einer Verdampfungsquelle mehr Verdampfungsgut verdampft wird als aus der anderen, bzw. unterschiedliche erforderliche leistungsschichten, sind gut realisierbar. Im einfachsten Pail kann gleiches Verdampfungsgut verdampft werden·

Ausführüngsbeispiel

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung

zeigt einen erfindungsgemäßen Verdampfer mit einer Glühkatode in schematischer Darstellung.

In einer Vakuum-BeSchichtungskammer 1 sind die nicht dargestellten zu beschichtenden Substrate angeordnet und der erfindungsgemäße Verdampfer· Die Glühkatode 2 ist als Hohlkatode ausgebildet und im oberen Teil der Beschichtungskammer 1 angeordnet. Die Glühkatode 2 kann auch an anderer Stelle, z. B. zwischen den zwei Verdampfungsquellen 3 und 4 angeordnet sein. Mit 5 ist die ansich nicht erfinderische Schalt- und StromYersorgungseinrichtung bezeichnet.

Die Punktion des erfindungsgemäßen Verdampfers wird nachfolgend beschrieben.

Nach dem Erzeugen eines Vakuums innerhalb der Beschichtungs kammer 1 wird die Glühkatode 2 auf Arbeitstemperatur aufgeheizt und die Verdampfungsquellen 3 und 4 intermittierend an eine Gleichspannung gelegt. Danach wird über die Hohlkatode Argon als Trägergas bis zu einem Druck von 2 χ 10 Pa eingelassen und es bildet sich eine Bogenentladung zwischen der Glühkatode 2 und intermittierend mit der anodisehen Verdampfungsquelle 3 bzw. 4 aus. Der Potentialunterschied beträgt dabei 70 V Gleichspannung. Der intermittierende Betrieb wird symbolisch dadurch erreicht, daß der Schalter 6 innerhalb der Schalt- und Stromversorgungseinrichtung 5 zwischen den Stellungen I und II pendelt. Die sich ausbildenden Bogenentladungen sind mit 7 bzw. 8 bezeichnet. Nach ausreichender Aufheizzeit des Verdampfungsgutes innerhalb der Verdampfungsquellen 3 und 4, wenn diese selbst in der Lage sind Elektronen zu emittieren, wird der Schalter 6 auf die Stellung III umgeschaltet. Damit verlischt die intermittierende Bogenentladung von der Glühkatode 2 zu den Verdampfungsquellen 3 bzw 4 und es bildet sich eine Bogenentladung 9 wechselnder Polarität "zwischen den beiden Verdampfungsquellen 3 und 4 aas. Die Wechsel-spannung beträgt ebenfalls 70 V und sichert, unterstützt von der thermischen Trägheit der Verdampfungsquellen 3 und 4, eine gleichmäßige Verdampfung des Verdampfungsgutes. In der Schaltstellung 0 wird der Prozeß beendet.

Claims

Patent ansprucii

1· Verdampfer für plasmagestützte Vakaum-Beschichtungsverfahren mittels Bogenentladung mit zwei Verdampfungsquellen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verdampfungsquellen (3> 4) beim Start des Verdampfers anodisch und zum Verdampfungsbetrieb als Elektroden für eine Bogenentladung (9) wechselnder Polarität geschaltet sind.
2. Verdampfer nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Start die Bogenentladung zwischen den Verdampfungsquellen und je einer Glühkatode brennt.
3. Verdampfer nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Start die 'Bogenentladung (7, 8) zwischen einer Glühkatode (2) und den beiden Verdampfungsquellen (3,

4) intermittierend brennt.
4. Verdampfer nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenentladung (9) während des Verdampfungsbetriebes in Abhängigkeit von Verdampfungsgut und der Menge variable Tastverhältnisse und/oder Energiemengen aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung