DD269489A5 - Hohlkathoden-elektrodenkanone und niederschlagseinrichtung fuer ein ionenplattierungsverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hohlkathoden-Elektrodenkanone und eine Niederschlagsvorrichtung fuer ein Ionenplattierungsverfahren. Eine Hohlkathodenkanone, die zur Ionenplattierung nach dem Hohlkathoden-Entladungsverfahren verwendet wird, enthaelt eine Hohlkathode, die aus einer aeusseren Graphitschicht und einer inneren Schicht aus Tantal, Wolfram oder LaB6 besteht. Eine Niederschlagsvorrichtung unter Verwendung der genannten Hohlkathodenkanone enthaelt wenigstens einen Tiegel, der ein verdampfbares Material aufnimmt, ein Substrat und einen Reaktionsgaseinlass und ist mit einer Fokussierspule versehen, der die Aussenschicht der Hohlkathode umgibt, sowie eine weitere Fokussierspule, die den Tiegel umgibt. Fig. 4

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlkathoden-Elektrodenkanone (Hohlkathodenkanone genannt), die bei der lonenplattierung mittels eines Hohlkathoden-Entladungsverfahrens verwendet wird und speziell auf eine Hohlkathodenkanone für hohe Ionisierung und den großen Niederschlag mit guten Entladungseingenschaften und langer Lebensdauer sowie auf eine Niederschlageelnrichtung für die lonenplattierung, die es ermöglicht, einen niedergeschlagenen Film zu bilden, der eine verbesserte Gleichmäßigkeit und ein verbessertes Haff/ermögen aufweist und durch lonenplattierung π itteis der genannten Hohlkathodenkanone hergestellt werden soll.

Charakteristik de· bekannten Standes der Technik

Das ein Plasma verwendende lonenplattierungsverfahren wird zur Keramlkbeschlchtung von TIN, TiC, Ti(CN) und dgl. verwendet. Als lonenplattierungsverfahren werden das Hohlkathodenentladungsverfahren, eine Kombination aus Elektronenstrahl' und Hochfrequenzverfahren, Mehrfachbogenverfahren, Bogenentladungsverfahrer. 'jsw. verwendet. Unter diesem Verfahren wird das Hohlkathoden-Entladungsverfahren zur Keramikbeschichtung von TIN, TiC, Ti(CN) und dgl. breit verwendet, weil das lonisaüonsverhältnis mit 20 bis 60% hoch ist und die Filmausbildungsgeschwindigkeit mit 0,05 bis 0,6Mm/ min relativ hoch ist. Speziell hat das Hohlkathoden-Entladungsverfahren den Vorteil, daß die Keramikbeschichtung einfach und glatt ausgeführt werden kann, selbst wenn verschiedene Faktoren, wie die Strömungsgeschwindigkeit von Stickstoffgas, der Unterdruck, die Vorspannung, die Substrattemperatur, die Vorbehandlung des Substrats und dgl. sich leicht ändern. Die lonenp latüerung mit dem Hohlkathoden-Entladungsverfahren ist beispielsweise in .Metal Surface Technology" 35 (1), Seiten 16-24 (1984) und Powder and Powder Metallurgy, 32 (1985), Selten 65-60 beschrieben.

Da die für die vorhandene oder Hohlkathodenkanone zur Plasmaerzeugung verwendete Hohlkathode aus Tantal besteht, beträgt die Lebensdauer pro Kanone nur etwa 100 bis 160 Stunden, und ein Einsatz, der diese Zeit überschreitet, ist für die Keramikbeschichtung unmöglich, so daß eine solche Kanone sehr teuer ist (etwa 500000 bis 1200000 M/Kanone) und 30 bis 50% der Beschichtungskosten verursacht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es daher, eine billige Hohlkathodenkanone zu entwickeln, die über eine lange Zeitdauer stetig und zuverlässig benutzt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hohlkathodenkanone anzugeben, die aus einem billigen Material hergestellt ist und über eine lange Zeitdauer stetig verwendet werden kann, und eine Massenniederschlagseinrichtung zur lonenplattierung anzugeben, die einen Niederschlagsfilm ausbilden kann, der eine verbesserte Gleichmäßigkeit und ein verbessertes Haftvermögen aufweist und unter Verwendung dieser Hohlkathodenkanone hergestellt wird.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Großniederschlagseinrichtung für die lonenplattierung anzugeben, die die obigen Probleme löst, selbst wenn eine Hohlkathodenkanone verwendet wird, die mit etwa 1000 A oder mehr betrieben

Die Erfinder haben früher bereits eine Hohlkathodenkanone entwickelt, die aus Graphit anstelle des üblichen Tantal besteht, um die Kosten zu vermindern. Eine Graphit-Hohlkath jdenkanone weist den Vorteil auf, daß ihre Herstellungskosten etwa Vw-Vioo von der der gewöhnlichen Tantal-Hohlkathoder Kanone betragen, sie weist jedoch den Nachteil auf, daß sie die Ansprüche hinsichtlich der Entladungseigenschaften und der Lebensdauer nicht erfüllt.

Die Erfinder haben weitere Untersuchungen und Versuche angestellt in bezug auf die Entwicklung von Hohlkathodenkanonen, mit denen die Herstellungskosten gesenkt werden können und die Entladungseigenschaften und Lebensdauer verbessert werden können, und sie haben gefunden, daß eine billige Hohikathodenkanone, die diese Forderungen erfüllt, erhalten werden kann, wenn man die Hohlkathode mit einer Außenschicht und einer Innenschicht aufbaut und geeignete Materialien für jede dieser Schichten auswählt.

Gegenwärtig wird beim lonenplattieren mit dem Hohlkathodenentladungsverfahren hauptsächlich die Tantal-Hohlkathodenkanone verwendet, die in umgekehrter L-förmiger Gestalt gebogen ist, um den Slrahlbeginn der Hohlkathodenentladung zu erleichtern, um eine Auflösung von Verdampfungsmaterial, wie beispielsweise Titan oder dgl., zu verursachen. Wenn beispielsweise eine Keramikbeschichtung von TiN auf einem Substrat ausgeführt wird, dann wird als Folge davon der Film auf jenem Abschnitt des Substrats, der gerade oberhalb der Hohlkathodenkanone liegt, unerwünscht dünn. Auch ist eine Hohlkathodenkanone einer solchen gebogenen Gestalt nachteilig, weil sie auf Grund des Aufpralls des Titandampfstrahls hoher Temperatur dünn wird.

Andererseits ist bei der gewöhnlichen lonenplattiervorrlohtung, die eine bekannte Hohlkathodenkanone mit einer Kapazität von 300A oder 500A verwendet, die Filmbildungsgeschwindigkeit beispielsweise bei der Ti-Beschichtung nur etwa 0,05 bis Ο,δμπιΛηίη, und die lonlsationsrate beträgt höchstens etwa 30 bis 40%. Schließlich ist die Entwicklung von Hohlkathodenkanonen für den Niederschlag von Beschichtungen mit einer großen Kapazität von etwa 1000 A vorangetrieben worden, um die Filmbildungsgeschwindigkoit bis zu einigen pm/rnin zu erhöhen, wobei das lonisationsverhältnis auf über 50% gesteigert werden kann und die Qualität des niedergeschlagenen Films verbessert wird. Bei Verwendung einer Hohlkathodenkanone solch großer Leistung besteht jedoch leicht die Gefahr, daß der niedergeschlagene Film inhomogen wird und sich vom Substrat abschält.

Die vorerwähnten Aufgaben und weitere Aufgaben, die der Erfindung zugrunde liegen, werden in vorteilhafter Weise durch die folgenden Merkmale gelöst:

Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung ist eine Hohlkathodenkanone für die lonenplattierung vorgesehen, die mit einer Hohlkathode versehen ist, die für den Niederschlag und die lo.ilsatlon einer niederzuschlagenden Substanz beim lonenplattioren durch das Hohlkathoden-Entladungsverfahren verwendet wird und dadurch gekennzeichnet Ist, daß die Hohlkathode eine Außenschicht aufweist, die aus Graphit besteht und eine Innenschicht, die aus Td, W oder LaB« besteht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Innendurchmesser der Außenschicht und der Außendurchmesser der Innc nschlcht gegen die obere öffnung der Hohlkathode allmählich verringert. Um die Entladungseigenschaften unJ die Lebensdauer zu erhöhen und um das Eindringen von Graphit in eine Plasmaatmosphäre der Hohlkathodenentladung zu vermeiden, besteht die Hohlkathode außen aus der Graphitschicht und innen aus Ta, W oder LaB«, wobei letztgenannte Schicht konzentrisch innerhalb der Außenschicht mit gewissem Zwischenraum angeordnet Ist. Weiterhin besteht ein Teil oder die Gesamtheit der Innenschicht aus einem Draht.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung Ist eine Niederschlagsvorrichtung für die lonenplattierung nach dem Hohlkathoden-Entladungsverfahren vorgesehen, die wenigstens einen Tiegel aufweist, der eine niederzuschlagende Substanz aufnimmt, und wenigstens eine Hohlkathode zur Erzeugung eines Plasmas und ein Substrat und eine sie umgebende Unterdruckkammer aufweist und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hohlkathode aus einer Außenwhlcht aus Graphit und einer innerhalb der Außenschicht mit gewissem Abstand konzentrisch angeordneten Innenschicht aus Ta, W oder LaB₈ und einer Fokussierspule bestem, die den Außenumfang der äußeren Schicht umgibt und derart angeordnet ist, daß sie eine Emission eines Plasmastrahls in einer schrägen, nach unten welsenden Richtung in bezug auf die in dem Tiegel enthaltene Substanz bestimmt, und daß weiterhin eine Fokussierspule zur Ablenkung des emittierten Plasmastrahls in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der in dem Tiegel enthaltenen Substanz so angeordnet Ist, daß sie den äußeren Umfang des Tiegels umgibt, um dadurch Hindernisse für den Durchgang des sich bewegenden Dampfes der Substanz in Richtung auf das Substrat zu beseitigen. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Einrichtung ist ein den Strahl ablenkender Magnetfeldgenerator in der Nähe des Tiegels angeordnet, um den auf die Oberfläche der in dem Tiegel befindlichen Substanz abgelenkten Strahl zu wobbeln. Weiterhin umgibt die Fokussierspule, die den äußeren Umfang des Tiegels umgibt, den Bewegungsweg des Dampfs der Substanz in einem Bereich, der sich von dem Tiegel bis nahe zu dem Substrat erstreckt, oder sie hat einen Durchmesser, der allmählich von dem Tiegel in Richtung auf das Substrat zunimmt. Um eine große Menge Substanz auf dem Substrat niederzuschlagen, das eine große Oberfläche aufweist, ist weiterhin wenigstens eine Fokussierspule so angeordnet, daß sie die äußeren Umfange der Fokusslerspulen von wenigstens zwei Tiegeln umgibt und sie ist rechteckig, elliptisch oder erdnußförmig. Bei der Niederschlagsvorrichtung für die lonenplattierung steht ein Reaktionsgaseinlaß in die Unterdruckkammer vor, der mit einer Spannungszuführröhre versehen ist, um das Reaktionsgas zu aktivieren.

Nach einem weiteren Merkmal ist ein Strahl einer Hohlkathodenentladung in Form einer Folie ausgebreitet und in die Unterdruckkammer gerichtet, um die Ionisation von Reaktionsgas zu begünstigen.

Ausführungsbelsplele

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 a und 1 b: jeweils schematische Darstellungen von Hohlkathodenkanonen nach der Erfindung; Fig. 2 und 3: jeweils schematische Darstellungen von bekannten Hohlkathodenkanonen; Fig. 4,5 a und 5 b: eine weitere Ausführungsform einer Hohlkathodenkanone nach der Erfindung; Fig. 6: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Chargen-Ionenplattiervorrichtung nach '

der Erfindung;

Fig. 7: eine schematische Darstellung des Beschichtungszustandes bei einer Durchlauf-Plattiervorrichtung

nach der Erfindung; Fig. 8: eine schematische Darrteilung einer weiteren Ausführungsform einer

Chargen-Ionenplattiervorrichtung nach der Erfindung; Fig. 9: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Chargen-Ionenplattiervorrichtung

nach der Erfindung; Fig. 10 und 11 a bis 11 c: schematische Darst illungen einer Beziehung zwischen einem Tiegel und einer Fokussierspule,

gesehen von der Oberseite der Vorrichtung nach der Erfindung, und Fig. 12: eine schematische Darstellung einer lonenplattiervorrichtung, die eine konventionelle

Tantalhohlkathodenkanone verwendet. In den Fig. 1 a und 1 b sind erste und zweite Ausführungsformen einer Hohlkathodenkanone nach der Erfindung dargestellt. Die Hohlkathodenkanone nach Fig. 1a besteht aus einer Elektrodenkanone 1 aus einer Eisenlegierung und einer hohlen Kathode2, die mit dem vorderen Ende der Elektronenkanone 1 verbunden ist und aus einer Außenschicht 3 aus Graphit und einer Innenschicht 4 aus Tantal besteht. Bei der Hohlkathodenkanone nach Fig. 1b besteht die Hohlkathode 2 aus einer äußeren Graphitschicht und einer inneren Tantalschicht 6, wobei der Innendurchmesser der Außenschicht 5 und der Außendurchmesser der Innenschicht 6 zur Vorderöffnung 7 der Hohlkathode 2 allmählich abnehmen. Das heißt, wie Fig. 1 b zeigt, der Abstand zwischen Linien la und Ib, die

den inneren Umfang der Außenschicht und de^r jenumfang der Innenschicht begrenzen, wird gegen die Vorderöffnung 7 hinenger. In diesem Falle ist es wünschenswert, Wu,in der Neigungswinkel 0 der Begrenzungslinie la (Ib) im Bereich zwischen 0,5°und 30°liegt, um die Entladungseigenschaften zu verbessern.

Darüber hinaus ist mit dem Bezugszeichen 8 ein Einlaß für Argongas, mit dem Bezugszeichen 9 ein Einlaß für Kühlwasser und mit

dem Bezugszeichen 10 ein Auslaß für Kühlwasser dargestellt.

Der Zusammenhang zwischen dem Aufbau der Hohlkathode in der Hohlkathodenkanone und den Lebensdauer- und Entladungseigenschaften wurde unter Verwendung der folgenden Hohlkathodenkanonen (a)-(d) untersucnt. Dai heißt, die

Auflösung von Titan wurde in der Weise ausgeführt, daß Argongas durch die Hohlkathode bei jeder der Hohlkathodenkanonen mit einer Strömungsrate von 40cm³/m unter solchen Bedingungen hindurchgeleitet wurde, daß der Absolutdruck etwa 933 χ 10'⁴Pa betrug, die Beschleunigungsspannung 60 Volt war und der Beschleunigungsstrom 700A betrug, wahrend die Lebensdauer und die Entladungseigenschaften der Hohlkathodenkanone gemessen wurden, um die in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse zu erzielen.

(a) Hohlkathodenkanone aus Tantal (siehe Fig. 2)

(b) Hohlkathodenkanone mit einer Hohlkathode aus Graphit (siehe Fig. 3)

(c) Hohlkathodenkanone mit einer Hohlkathode, die aus einer äußeren Graphitschicht und einer inneren Tantalschicht besteht (siehe Fig. 1a)

(d) Die gleiche Hohlkathodenkanone wie im Beispiel (c) mit der Ausnahme, daß der Innendurchmesser der Außenschicht und der Außendurchmesser der Innenschicht in Richtung auf die vordere öffnung abnahmen (siehe Fig. 1 b).

Tabelle 1

	Lebensdauerder	Kosten pro	Entladungs-	Bemerkungen	akzeptables
	Hohlkathodenkanone	nutzbarer Zeit*	zustand		Beispiel
	(h)				akzeptables
(a)	70	1	gu:	Vergleichsbeispiel	Beispiel
(b)	30	Vioo	hau ,ige Probleme bei
			En'Jadungselgenschaften	Vergleichsbeispiel
(C)	300	Vm	zwischen Graphit und Tantal
			trat bei langem Gebrauch	•
			ein Spalt auf. Entladungs
			eigenschaften änderten sich
(d)	300	Vm	gut

* (Herstellungskosten der Hohlkathodenkanone)/(nut2bare Zelt), wobei dieses Verhältnis für die Kanone (a) mit 1 alj Beiugsgrö Qe vorgegeben wurde.

Wie man aus der Tabelle 1 ersehen kann, hat die Tantal-Hohlkathodenkanone (a) eine nutzbare Zeit von 70 Stunden und einen

guten Entladungszustand, die Kosten pro nutzbarer Zeit der Hohlkathodenivanone sind jedoch sehr hoch. Andererseits beträgtbei der Graphit-Hohlkathodenkanone (b) die nutzbare Zeit 30 Stunden, während die Kosten pro nutzbarer Zeit mit Vioo sehrwirtschaftlich sind. Die Entladungseigenschaften der Hohlkathodenkanone (b) sind jedoch im Vergleich zu der

Hohlkathodenkanone (a) sehr mäßig und können eine gute Entladung nicht stabil aufrechterhalten. Im Gegensatz dazu kann die nutzbare Zeit bei der Hohlkathodenkanone (c) nach der vorliegenden Erfindung auf 300 Stunden

stark ausgedehnt werden. Dies resultiert aus der Tatsache, daß die innere Tantalschicht durch die äußere Graphitschichtgeschützt ist und daß der Verbrauch an Tantal auf Grund von Aufprall von Titandampf geringer wird, wodurch die Lebensdauerder Tantalkathode verlängert wird. Die Kosten pro nutzbarer Zeit bei der Hohlkathodenkanone (c) sind zwar etwas höher als diebei der Hohlkathodenkanone (b), sie sind jedoch erheblich niedriger als bei der Hohlkathodenkanone (a) und sind daher sehrwirtschaftlich. Der Entladungszustand ist gut im Vergleich zum Falle der Hohlkathodenkanone (b), jedoch wird ein Spalt zwischender AuR enschicht und der Innenschicht während langandauernden Gebrauchs erzeugt, was eine Entladung dazwischenhervorruft, so daß die Entladung bei dieser Hohlkathodenkanone dazu neigt, instabil zu werden.

Bei der Hohlkathodenkanone (d) nach der Erfindung ist der Außendurchmesser der inneren Tantalschicht im oberen Abschnitt

groß und im unteren Abschnitt klein, so daß die Hafteigenschaften zwischen der äußeren Graphitschicht und der inneren

Tantalschicht stets im selben Zustand aufrechterhalten werden können und der gute Entladungszustand selbst bei

langandauerndem Gebrauch aufrechterhalten werden kann.

Da jedoch die Hohlkathodenkanone (d) in einem Zustand verwendet wird, bei dem Spannung direkt der Graphitschicht zugeführt

wird, wenn von der Hohlka.'hodenkanone eine Plasmaatmosphäre erzeugt wird, dringt Graphit in diese Atmosphäre ein, und eskann daher Kohlenstoff in den resultierenden Niederschlagsfilm eingeschlossen werden, der die Filmeigenschaften innachteiliger Weise verschlechtert.

Als Ergebnis de' Prüfungen im letztgenannten Fall wurde gefunden, daß eine Hohlkathodenkanone, die einen Aufbau aufweist,

wie er beispielsweise in Fig.4 dargestellt ist, vorteilhaft ist.

Das heißt, die Hohlkathodenkanone nach Fig.4 ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenraum 11 zwischen der inneren Tantalschicht 4 und der äußeren Graphitschicht 3 ausgebildet ist. Darüberhinaus ist ein Einlaß 12 für Argongas in der Mitte des Basisendes der inneren Schicht 4 angeordnet, und es wird ein Kupferblock 13 mit einem Einlaß 14 und einem Auslaß 15 für Kühlwasser vorgesehen, mit dem die Innenschicht 4 gekühlt wird. Sodann wurde ein Zusammenhang zwischen dem Aufbau, der nutzbaren Zeit und den Entladungseigenschaften der Hohlkathode nach der Erfindung und dem Kohlenstoffgehalt In dem niedergeschlagenen TiN-FiIm (dargestellt durch CPS) mit

dem folgenden Experiment untersucht.

Bei diesem Experiment wurden drei Hohlkathodenkanonen (a)-(c) verwendet, die in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt sind, d. h.

(a) eine Tantal-Hohlkathodenkanone (siehe Fig. 2), (b) eine Hohlkathodenkanone aus einer Außenschicht aus Graphit und einer

Innenschicht aus Tantal, wobei der Innendurch nesser sich gegen die vordere Öffnung verengten (siehe Fig. 1 b), und (c) eine Hohlkathodenkanone aus einer Außenschicht aus Graphit und einer Innenschicht aus Tantal, die konzentrisch zum inneren Umfang der Außenschicht in einem gegebenen Abstand (siehe Fig.4) angeordnet war. Titan wurde durch Durchleitung von Argongas durch die Hohlkathode mit einer Strömungsrate von 30cmVmin unter den folgenden Bedingungen aufgelöst: der Unterdruckgrad war etwa 133 x 10"⁴Pa, die Beschleunigungsspannung war 60 Volt und der Beschleunigungsstrom war 700A,

Entladungs	Kohlenstoff	Bemer
zustand	gehalt Im Film··	kungen
gut	115CPs	Vergleichs-
		Beispiel
etwas Entladung	2(3OCPS	akzeptables
trat auf		Beispiel
gut	120 CPS	akzeptables
		Beispiel

wfihrend Stickstoffgas In die Ionisierte Plasmaatmosphäre eingeleitet wurde, um einen TiN-FiIm von 1,6Mm Dicke auf einem Glassubstrat niederzuschlagen.

Bei diesem Experiment wurden die nutzbare Zeit und der Entladungszustand der Hohlkathodenkanone sowie dor Kohlenstoffgehalt In dem Til UFiIm mit Hilfe eines lonenmikroanalysators gemessen, um die in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse zu erzielen.

Tabelle 2

nutzbare Zeit Kosten pro

der Hohlkathodenkanone (h) nutzbarer Zeit*

(al eö i

(b) 100 Va

(c) 500 Vi₁

* (Herstellungskosten der Hohlkathodenkanone)/(nutzbare Zelt), wobei das Verhältnis bei der Kanone (a) mit 1 als Verglelchsbelsplel

angenommen wurde ** Kohlenstoffgehalt Im TIN-FIIm analysiert mit dem lonenmikroanalysator.

Wie man aus Tabelle 2 ersehen kann, beträgt die nutzbare Zeit der Tantal-Hohlkathodenkanone (a) 60 Stunden (was kürzer ist als jene nach Tabelle 1, well der Strom 700A betrug), und der Entladungszustand ist gut. Weiterhin Ist der analysierte Wert des Kohlenstoffgehalts im TiN-FiIm 115CPS, was ein Hintergrund ist und die Tatsache zeigt, daß kein Kohlenstoff im Film enthalten ist.

Andererseits ist die Lebensdauer bei der Hohlkathodenkanone (b) auf 100 Stunden erheblich vergrößert und daher ist die Lebensdauer der Kathode beachtlich verlängert. Da die Kapazität der Hohlkathodenkanone mit 700 A relativ groß ist, wird jedoch eine gewisse Entladung zwischen dem Graphit und dem Tantal hervorgerufen, und der analysierte Wert des Kohlmstoffgehalts in dem TiN-FiIm ist daher 260 CPS, was anzeigt, daß Kohlenstoff im Film vorhanden ist.

Bei der Hohlkathodenkanone (c) ist die nutzbare Zeit weiter auf 500 Stunden verlängert und sind auch die Kosten pro nutzbarer Zeit stark vermindert. Außerdem wird im Gebrauch keine Entladung zwischen den Schichten hervorgerufen und der analysierte Wert des Kohlenstoffgehalts Im TiN-FiIm ist 120CPS, was im wesentlichen dem Wert bei der Hohlkathodenkanone (a> entspricht und anzeigt, daß im Film kein Kohlenstoff eingeschlossen ist.

Unter diesen Hohlkathodenkanonen großer Kapazität ist die Kanone (c) hinsichtlich der Entladungseigenschaften, der Niederschlagsfilmeigenschaften, der Kanonenlebensdauerkosten und dgl. im Vergleich zur Hohlkathodenkanone (b) hervorragend, wie sich aus Tabelle 2 entnehmen läßt. Speziell ist bei der Hohlkathodenkanone (c) der Einfluß auf die Verminderung des Tantalverbrauchs aufgrund von Aufprall von Titandampf groß, weil die Spannung der Graphitschicht nicht direkt zugeführt wird und die Tantalkathode durch die Graphitschicht geschützt Ist.

In dnn Fig. 5a und 5b sind schematisch weitere Ausführungsformen einer Hohlkathodenkanone nach der Erfindung dargestellt. Die Hohlkathodenkanone nach Fig. 5a besteht aus einer Innenschicht 4 aus Wolfram und einer Auttonschicht 3 aus Graphit und einer Spule 16 aus einem hohlen Wolframdraht, die außerhalb des unteren Abschnitts der Innenschicht längs des inneren Umfangs der Außenschicht 3 angeordnet ist. Im Gegensatz hierzu besteht die Hohlkathodenkanone nach Fig. 5 b aus einer Außenschicht 3 aus Graphit und zwei Spulen 16', die als eine Innenschicht innerhalb der Außenschicht mit einem Zwischenraum 11 angeordnet ist und aus einem hohlen Wolframdraht besteht. Bei diesen Hohlkathodenkanonen ist die Innenseite der Kanone im Vergleich zu der Hohlkathodenkanone nach Fig.4 beträchtlich unregelmäßig, so daß der wirksame Plasmastrahl erzeugt werden kann. Darüber hinaus sind die Herstellungskosten aufgrund der Verwendung von hohlem Wolframdraht kleiner. Die Erfindung wird nun hinsichtlich der Niederschlagsvorrichtung für die lonenplattierung, die die vorerwähnte Hohlkathodenkanone verwendet, erläutert.

In Fig. 6 ist schematisch eine Ausfühi ungsform einer lonenplattiervorrichtung, die nach dem Hohlkathoden-Entladungsverfahren unter Verwendung der Niedersohlagsvorrichtung zur lonenplattierung nach der Erfindung dargestellt, wobei mit 21 ein Substrat, mit 22 ein Einlaß für Reaktionsgas, mit 23 ein Tiegel, mit 24 ein geschmolzenes Material (z. B. Titan), mit 25 eine Abzugsöffnung zur Erzeugung von Hochvakuum, mit 26 eine Unterdruckkammer und mit 27 eine Hohlkathodenkanone bezeichnet sind. Die Hohlkathodenkanone 27 ist in der dargestellten Ausführungsform eine Kombination aus einer Außenschicht 27-1 aus Graphit und einer Innenschicht 27-2 aus Tantal, die innerhalb der Außenschicht angeordnet und von dieser durch einen Zwischenraum getrennt ist. Darüber hinaus können die Innenschicht 27-2 und der Tiegel 23 miteinander mittels eines Leiters (nicht dargestellt) verbunden sein, um eine Entladung zwischen den Außen- und Innenschichten zu verhindern, wodurch eine anomale Entladung der Hohlkathodenkanone verhindert wird, um die Lebensdauer derselben zu verlängern. Darüber hinaus wird die Hohlkathodenkanone 27 stets in einem konstanten Abstand zum Tiegel 23 mittels eines Stellmechanismus 27-3 gehalten, so daß die Zuführung eines stabilen Plasmastrahls über eine lange Zeitdauer sichergestellt werden kann. Mit 27-4 ist eine Stromzuführung für die Hohlkathodenkanone und mit 27-5 ist ein Einlaß für Argongas bezeichnet. Das Bezugszeichen 28 bezeichnet eine Fokussierspule, die um die Hohlkathodenkanone 27 angeordnet ist und das erzeugte Plasma zu einem feinen Plasmastrahl 29 fokussiert. Der so fokussierte feine Plasmastrahl 29 wird mittels einer Fokussierspule 30, die um den Tiegel 23 angeordnet ist und dazu dient, das Magnetfeld von der Aufwärtsrichtung in die Abwärtsrichtung zu ändern, In eine Richtung abgelenkt, die senkrecht zur Oberfläche des geschmolzenen Materials 24 verläuft, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 6 gezeigt ist, und auf das geschmolzene Material 24 gerichtet. Durch die Bestrahlung mit dem in die Vertikale gebeugten Plasmastrahl wird das geschmolzene Material 24 gerado noch nach oben verdampft, wodurch ein gleichförmiger Niederschlag verdampften Materials auf dem Substrat 21 erzielt werden kann.

Bislang wurde eine Hochspannung von 1OkV bis 200OkV bei niedrigem Strom von nicht mehr eis 1OmA in einfacher Weise verwendet, um den Elektronenstrahl zu beugen und zu wobbeln. Um einen hochionisierten Dampfstrahl zu erzeugen, ist es jedoch günstig, die Hohlkathodenkanone mit niedriger Spannung und hohem Strom zu betreiben. Diesbezüglich werden gewöhnlich eine niedrige Spannung von etwa 10 bis 100V und ein hoher Strom von etwa 1000 bis 1500A verwendet. Wenn ein noch größerer Strom verwendet wird, dann wird das Fokussieren und Ablenken des Strahls schwierig, jedoch Ist die Verwendung solcher höheren Ströme auf Grund der Verwendung von zwei Fokusslerspulen, wie in der Erfindung, möglich geworden.

In Flg. 7 ist schematisch und Im Schnitt eine Ausführungsform einer kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung nach der Erfindung für eine Stahlplattenbeschichtung dargestellt. In diesem Falle ist das Substrat 21 eine Stahlplatte, die einer lonenplattierung unterworfen wird. Dabei wird ein Luft-zu-Luft-System der Stahlplatte zugeführt, wobei die Stahlplatte durch eine Reihe von Differenzdruckkammern läuft, die einen allmählich zunehmenden Unterdrückend auf der Eintrittsseite der lonenplattlerungszone und eine Reihe von Differenzdruckkammern mit allmählich abnehmendem Untordruckgrad auf der Austrittssoite der lonenplattierungszone geleitet wird. Auf diese Weise kann ein kontinuierliches Hindurchleiten einer langgestreckten Stahlplatte mittels des obenbeschriebenen Differenzdruckabschlußsystems ausgeführt werden, wobei gegebene Druckdifferenzen zwischen gegenseitig benachbarten Kammern aufrechterhalten werden. In Flg. 7 sind jene Teile, die den Teilen nach Flg. β entsprechen, durch gleiche Bezugszeichon bezeichnet, und eine gleichartig aufgebaute Anordnung, die in Fig. 7 spiegelbildlich dargestellt Ist, trägt bei den entsprechenden Bezugszeichen ein Apostroph. In Fig. 7 sind mit 31 und 31' jeweils wobbelnde Magnetfeldgeneratoren bezeichnet, die die Plasmastrahlen 2 und 29' In Richtung der Pfeile 32 und 32' mit etwa 1 bis 500Hz ablenken, wodurch jeder Plasmastrahl über einen großen Flächenbereich des geschmolzenen Materials gerichtet wird. Als Folge davon kann ein Dampfstrahl über einen großen Oberflächenbereich erzeugt werden, um das verdampfte Material auf der gesamten Oberfläche der Stahlplatte gleichförmig niederzuschlagen, wodurch eine gleichförmige lonenplattierung der Oberfläche einer breiten Stahlplatte möglich geworden ist.

Fig. 8 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 6, bei der die Fokussierspule 30 sich nahe zu einem Ende eines Reaktionsgasrohrs 35 erstreckt. In diesem Falle geht das durch den Strahl der Hohlkathodenkanone aufgelöste und ionisierte Material geradewegs zum Substrat 21, und der Niederschlagswirkungsgrad kann dadurch wirkungsvoll gesteigert werden. Darüber hinaus kann der den Strahl wobbelnde Magnetfeldgenerator 31 wie in Fig. 7 verwendet werden. Mit 33 ist eine Spannungszuführeinrichtung für das Reaktionsgasrohr bezeichnet, das aus einem Kühlrohr 34 und dem schon erwähnten Rohr 35 besteht, das aus Tantal besteht. Die Ionisation des Reaktionsgases kann durch Zuführung einer Spannung zum Rohr 35 beschleunigt werden.

Als ein Verfahren zum Begünstigen der Ionisation des Reaktionsgases ist es möglich, einen Dampf mittels des Hohlkathoden-Entladungsprozesses zu ionisieren, anstelle das Reaktionsgasrohr 35 zu verwenden. Bei diesem Hohlkathoden-Entladungsprozeß ist es vorteilhaft, einen Hohlkathoden-Entladungsstrahl in Folienform für die Dampfionisierung auszubreiten. Darüber hinaus kann die Kapazität des Hohlkathoden-Entladungsstrahls etwa ¹A bis Vio von der des Plasmastrahls 29 sein. Fig. 9 zeigt eine weitere modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 8, bei der die Gestalt der Fokussierspule 30 geändert ist. Das heißt, die Fokussierspule 30 nach Fig.9 weist einen vom Bereich des Tiegels 33 zum Bereich des Endes des Reaktionsgasrohrs 35 hin allmählich zunehmenden Durchmesser auf, wodurch der Dampfstrahl wirkungsvoll auf einem Substrat großer Oberfläche niedergeschlagen werden kann.

In diesem Falle ist es auch möglich, Dampf mittels des Hohlkathoden-Entladungsprozesses zu ionisieren, anstelle das Reaktionsgasrohr 35 als Mittel zum Begünstigen der Ionisation des Reaktionsgases zu verwenden.

Fig. 10 zeigt schematisch eine modifizierte Ausführungsform einer Anordnung aus Tiegel und Fokussierspule von Fig. 9, gesehen von der Oberseite der Vorrichtung, um wirkungsvoll den Dampfstrahl auf einen großen Oberflächenbereich eines Substrats niederzuschlagen. In diesem Falle werden zwei Tiegel 23 und 23' für den gleichmäßigen Niederschlag auf dem Substrat verwendet. Zu diesem Zweck Ist eine weitere, große Fokussierspule 38 um die zwei Fokussierspulen 30 und 30', die jeweils die zwei Tiegel 23 und 23' umgeben, angeordnet.

In den Fig. 11 a bis 11 c sind weitere Anordnungen von Tiegel und Fokussierspule zur wirksamen und gleichmäßigen Niederschlagung des Dampfstrahls auf große Oberflächen des Substrats dargestellt. Fig. 11a zeigt ein Beispiel mit einem rechteckigen Tiegel 23, der von einer rechteckigen Fokussierspule 40 umgeben ist, Fig. 11b zeigt ein Beispiel eines elliptischen Tiegels 23', der von einer elliptischen Fokussierspule 40' umgeben ist, und schließlich zeigt Fig. 11 c ein Beispiel, bei dem ein elliptischer Tiegel 23' von einer erdnußförmigen Fokussierspule 40" umgeben ist.

Bei den vorgenannten Vorrichtungen sind die Plasmaerzeugungsbedingungen an der Hohlkathodenkanone wie folgt: Beschleunigungsspannung 50-100V, Strom 500-500OA und Vorspannung 20-150V, Substrattemperatur 300-800"C, Erregungsbedingungen der Fokussierspulen 2 und 30 sind 1-30V und 100-1000A.

In Flg. 12 ist schematisch die konventionelle Niederschlagsvorrichtung unter Verwendung der umgekehrt L-förmig gebogenen Hohlkathodenkanone dargestellt. In diesem Falle befindet sich die Kanone im Bewegungsweg des Dampfstrahls, so daß jener Anteil des Films, der auf einem Bereich des Substrats niedergeschlagen wird, der de> Kanone gegenübersteht, ungleichförmig wird

Die folgenden Beispiele sind nur zur Erläuterung der Erfindung angegeben und nicht dazu bestimmt, diese zu beschränken.

Beispiel 1 Die Ausbildung eines TiN-Niederschlagsfilms wurde unter Verwendung der Hohlkathodenkanone nach Fig. 1 b ausgeführt,

deren Hohlkathode aus einer äußeren Graphitschicht und einer inneren Schicht aus (a) Tantal, (b) Wolfram oder (c) LaB₆ bestand,mit einem Unterdruckgrad von etwa 1066 x 10'⁴Pa, um Ergebnisse hinsichtlich der nutzbaren Zeit und des

Entladungszustandes zu erhalten, wie sie in der Tabelle 3 festgehalten sind. In diesem Falle waren die Beschleunigungsspannung

und der Strom der Hohlkathodenkanone 70 V bzw. 1000 A und die Strömungsrate von Argongas in der Hohlkathode war 35cm³/

Tabelle 3

	nutzbare Zelt	Kosten pro	Entladungs
	derHohlkathoden-	nutzbarer Zelt»	zustand
	kanone(h)
(a)	200	1	gutundohne
			Probleme
(b)	200	Vi	gut und ohne
			Probleme
(C)	600	Vj	gut und ohne
			Probleme

* (Haretellungskotten der Hohlkathodenkanone)/(nuUbare Zelt), wobei das Beispiel U) als Verglelchsbelsplel mit einem angenommenen Verhältnis von 1 vorgegeben wurde.

Beispiel 2

Die Ausbildung eines CrN-Niederschlagsfilms wurde unter Verwendung der Hohlkathodenkanone nach Fig. 4 ausgeführt, deren Hohlkathode aus einer äußeren Graphitschicht und einer inneren, konzentrisch und mit Zwischenraum angeordneten Schicht aus (θ) Tantal, (b) Wolfram oder (c) LaB₆ bestand. Der Unterdruckgrad betrug etwa 1266 χ 1O^-4Pa, um Ergebnisse hinsichtlich der nutzbaren Zeit und des Entladungsiustandes sowie des Kohlenstoffgehalts Im CrN-FiIm, ermittelt mit dem lonenmikroanalysator, zu erhalten, wie in der folgenden Tabelle 4 festgehalten. In diesem Falle betrug die Beschleunigungsspannung und der Strom an der Hohlkathodenkanone 60-65 V bzw. 1000 A, und die Strömungsrate des Argongases war 35cmVmin.

Tabelle 4

nutzbare Zeit der Entladungs- Kohlenstoffgehalt

Hohlkathodenkanone (h) zustand ImFIIm**

(al 4M gut 120 CPS (b) . 600 gut 126 CPS (c) 1000 gut 11SCPS

·· analytischer Wert des Kohlenstoffgehalts Im CrN-FIIm, gemessen mit dem lonenmikroanalysator.

Beispiel 3 Eine Platte aus Siliziumstahl, enthaltend 0,042% C, 3,32% Si, 0,062% Mn, 0,013% Mo, 0,019% Se und 0,023Sb wurde heiß auf

eine Dicke von 1,8mm gewalzt, anschließend zweimal kalt gewälzt und dazwischen auf 95O⁰C angelassen, um schließlich einkaltgewalztes Blech von 0,2mm Dicke zu erhalten.

Nach Entkohlung und primärem Rekristallisationsanlassen in feuchter Wasserstoffatmosphäre bei 82O⁰C wurde die Stahlblechoberfläche mit einer Aufschlämmung aus einem Anlaßseparator aus MgO (35%), AI₂Oj (60%), TiO₂ (3%) und MgSO₄

(2%) beschichtet und dann einem sekundären Rekristallisationsanlassen bei 85O⁰C für 50 Stunden unterworfen und dann einem

Reinigungsanlassen in trockener Wasserstoffatmosphäre bei 1200'C für 5 Stunden unterworfen. Nachdem eine Oxidschicht von der Stahloberfläche durch Beizen entfernt worden war, wurde die Oberfläche durch

elektrolytisches Polieren in einen Spiegelzustand gebracht mit einer mittleren Mittellinienrauhigkeit von Ra = 0,05 pm.

Dann wurde, unter Verwendung der lonenplattiervorrichtung nach den Fig. 6 und 8 ein TiN-Niederschlagsfilm von 1 \im Dicke auf

dem Blech ausgebildet.

In diesem Falle waren die Plasmaerzeugungsbedingungen wie folgt: Beschleunigungsspannung und Strom 70V bzw. 100OA,

während die Erregungsbedingungen der Fokussierspulen 2 und 30 gemäß der nachfolgenden Tabelle 5 waren. Darüber hinausbetrug die Vorspannung 1000V und die Substrattemperatur war 400⁰C, während der Erzeugungszustand des

Hohlkathodenentladungsstrahls und die Verdampfungsrate gemäß Tabelle 5 waren. Die magnetischen Eigenschaften des sich

ergebenden Produkts, die Gleichförmigkeit des TiN-Films und die Hafteiger.schaften desselben sind ebenfalls in Tabelle 5angegeben.

Wie man aus der Tabelle 5 entnehmen kann, sind die magnetischen Eigenschaften, die Gleichförmigkeit des TiN-Films und die Hafteigenschaften unter den Bedingungen 3 und 6, speziell unter der Bedingung 6 gemäß der Erfindung ganz hervorragend.

Tabelle 5 (1.TeII)

	Tabelle 5	1 2 3 4	Art der tonenplattier· Bedingungen an der Bedingungen an der	2,0 V, 400 A	nicht verwendet	Fokussierspule	Erzeugniszustand
	(2.TeM)	5 β	vorrichtung Fokusslerspule	Vorrichtung 2,0 V, 400 A		des Tiegels	des Strahls
		derKanone	nach Fig. 8 (50 V, 60 A		nicht verwendet
1		2,0 V, WA	am Reaktionsgasrohr)	2,0 V, 400 A		kein Niederschlag
					wegen Strahl·
			2,0 V, 300 A	diskontinultät
2	Vorrichtung nicht verwendet	Verdampfungsrate Nichtgleichförmigkeit		kein Niederschlag
	nach Fig. β	(Mm/min) ties Films··		wegen Strahl·
			2.0V.30DA	diskontinuität
3	1,8 +30%	nicht verwendet	niederschlagbar
4	3,2 +20%		kein Niederschlag
		wegen Strahl·
	2,0 V, 300 A	diskontinuität
5		kein Niederschlag
		wegen Strahl
	2,0V,300A	diskontinuität
β		niederschlagbar
magnetische Eigenschaften
B10(T) W17/M	Hafteigenschaften
(W/kg)
1,92 0,71
1,92 0,66	Δ
O

* Abschälvereuch beim Biegendes Blechs um 180° auf einen Durchmesser vrn 10mm.

O kein Abschälen

Δ gewisses AbschSlen " Gleichförmigkeit des TiN-Films wurde auf der Oberfläche einer Stehlblechprobe mit den Abmessungen 0,20 χ 150x 300mm untersucht.

Beispiel 4

Eine Spule (0,7mm Dicke, 10t) aus niedriggekohltem kaltgerolltem Stahlblech, enthaltend 0,043% C, 0,35% Mn, 0,012% S und 0,008% P wurde in Spiegelzustand gebracht mit einer mittleren Mittellinienrauhigkeit von Ra = 0,1 Mm und zwar durch elektrolytisches Polieren, und dann einer lonenplattierung mit TiN unterworfen (Dicke des TiN: 2,0 pm) unter Verwendung der kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung nach der Erfindung nach Fig. 7. In diesem Falle waren die Plasmaerzeugungsbedingungen: Beschleunigungsspannung und Strcm 0,72V bzw. 1 dOOA, Vorspannung 80V und Substrattemperatur 35O⁰C. Die Erregungsbedingungen der Fokussierspulen 28,28', wobei 30 und 30' die Betriebsbedingungen des Magnetfeldgenerators 31 für die Strahlwobbelung, der Erzeugungszustand des Hohlkathoden-Entladungsstrahls und die Gleichförmigkeit und die Hafteigenschaften des TiN-Films auf der Stahlblechoberfläche nach dem lonenplattieren darstellen, sind in der nachfolgenden Tabelle 6 gezeigt.

Wie man aus Tabelle 6 ersieht, sind die Gleichförmigkeit und die Hafteigenschaften des Niederschlagsfilms unter den Bedingungen 3 und 4 ganz hervorragend, speziell unter den Bedingungen 4 nach der Erfindung.

Tabelle 6

Bedingungen an	Bedingungen an	Erzeugungszustand	Strahlwobbelung	Nichtgleich	Hafteigen
der Fokussier	der Fokussier	des Hohlkathoden-	durch Magnet	förmigkeit des	schaften·
spule der Hohl-	spule des Tie	Entladungsstrahls	felderzeugung	TiN-Films·»
kathodenkanone	gels

1	2,0V,350A	nicht verwendet	kein Niederschlag	nicht verwendet	—	—
			wegen Strahl
			diskontinuität
2		2,0 V, 300 A	kein Niederschlag	nicht verwendet	—	—
			wegen Strahl
			diskontinuität
3	2,0 V, 350A	2,0V,300A	niederschlagbar	nicht verwendet	±25%	Δ
4	2,0 V, 350 A	2,0 V, 300 A	niederschlagbar	?.0Hz	±15%	O

Das Abschälen wurde untersucht. Indem das Blech 5 x um 180* gebogen wurde. O kein AbschSlen

Δ gewisses Abschälen

Die Gleichförmigkeit des TiN-Films in Querrichtung des Bleche von 0,20 χ 600 χ 1 mm wurde In der kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung ausgewertet

Claims (12)

1. Hohlkathoden-Elektrodenkanone für ein lonenplattierungsverfahren, enthaltend eine Hohlkathode, die zur Niederschlagung und Ionisation einer niederzuschlagenden Substanz bei der lonenplattierung nach dem Hohlkathoden-Entladungsverfahren verwendet wird, dadurch gekennzeichnet daß die Hohlkathode (2) aus einer Außenschicht (3,27-1) aus Graphit und einer Innenschicht (4,27-2) aus Tantal, Wolfram oder LaB₆ besteht.

2. Hohlkathodenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Außenschicht (3,27-1) und der Außendurchmesser der Innenschicht (4,27-2) zu einem vorderen Ende (7) der Hohlkathode (2) hin allmählich abnehmen.

3. Hohlkathodenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (4,27-2) konzentrisch innerhalb der Außenschicht (3,27-1) mit einem gegebenen Zwischenraum (11) angeordnet ist.

4. Hohlkathodenkanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht (4,27-2) teilweise oder völlig aus einem Draht (16,16') besteht.

5. Niederschlagsvorrichtung für ein lonenplattierungsverfahren nach dem Hohlkathoden-Entladungsverfahren, enthaltend wenigstens einen Tiegel, dereine niederzuschlagende Substanz aufnimmt, wenigstens eine Hohlkathode zur Erzeugung eines Plasmas, und ein Substrat sowie eine Unterdruckkammer, die die vorerwähnten Elemente umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkathode aus einer Außenschicht (27-1) aus Graphit, einer innerhalb der Außenschicht (27-1) mit gewissem Zwischenraum konzentrisch angeordneten Innenschicht (27-2) aus Tantal, Wolfram oder LaB₆ und einer den äußeren Umfang der Außenschicht (27-1) umgebenden Fokussierspule (28) besteht, die so angeordnet ist, daß sie eine Emission eines Plasmastrahls (29) in einer schrägen und nach unten weisenden Richtung in bezug auf die in dem Tiegel (23) enthaltene Substanz (24) bestimmt, und daß eine Fokussierspule (30) zum Ablenken des emittierten Plasmastrahls (29) in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der in dem Tiegel (23) enthaltenen Substanz (24) den äußeren Umfang des Tiegels (23) umgibt, um dadurch Abdeckungen im Weg des sich von dem Tiegel (23) zum Substrat (21) bewegenden Dampfs der Substanz (24) zu vermeiden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Plasmastrahl (29) wobbelnder Magnetfeldgenerator (31) naht* dem Tiegel (23) angeordnet ist, um den abgelenkten Strahl (29) über die Oberfläche der in dem Tiegel (23) enthaltenen Substanz (24) zu wobbeln.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Umfang des Tiegels (23) umgebende Fokussierspule (30) den Weg des sich von dem Tiegel (23) zum Substrat (21) bewegenden Substanzdampfs bis nahe dem Substrat (21) umgibt.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Umfang des' Tiegels (23) umgebende Fokussierspule (30) einen Durchmesser aufweist, der vom Tiegel (23) ausgehend zum Substrat (21) allmählich zunimmt und den Weg des sich gegen das Substrat (21) bewegenden Substratdampfs vom Tiegel (23) bis dicht an das Substrat (21) umgibt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere Fokussierspule (38) vorgesehen ist, die den äußeren Umfang von Fokussierspulen (30; 30') gemeinsam umgibt, die um wenigstens zwei Tiegel (23; 23') angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierspule (40,40', 40") rechteckig, elliptisch oder erdnußförmig ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaß (22) für ein Reaktionsgas vorgesehen ist, der ein Rohr (35) aufweist, das sich von dem Einlaß (22) in den Innenraum der Unterdruckkammer (26) erstreckt und mit einer Spannungszuführeinrichtung (33) versehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahl einer Hohlkathoden-Entladung in Form einer Folie ausgebreitet ist, in die Unterdruckkammer gerichtet ist, um die Ionisation von Reaktionsgas zu begünstigen.

Hierzu 8 Seiten Zeichnungen