DE102006062375B4

DE102006062375B4 - Anordnung und Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen oder Modifizierung von Oberflächen von Substraten mittels elektrischer Bogenentladung

Info

Publication number: DE102006062375B4
Application number: DE102006062375.4A
Authority: DE
Inventors: Otmar Zimmer; Frank Kaulfuß
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: TW200902733A; DE102006062375A1; WO2008074312A3; WO2008074312A2

Abstract

Anordnung zur Entfernung von Verunreinigungen oder Modifizierung von Oberflächen von Substraten mittels elektrischer Bogenentladung, bei der Bogenentladungen zwischen der jeweiligen Oberfläche des als Kathode geschalteten Substrats und einer in einem Abstand zum Substrat angeordneten Anode initiiert werden, wobei die Oberfläche des Substrats (1) und Anode (2) mit dem Gehäuseelement (5) relativ zueinander bewegbar sind, und dabei die Oberfläche des Substrats (1) größer als die wirksame Anodenfläche ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anode (2) ein im Inneren hohles Gehäuseelement (5) elektrisch isoliert daran befestigt ist, mit dem Gehäuseelement (5) zwischen der Oberfläche des Substrats (1) und der Anode (2) ein Bearbeitungsraum für die Bogenentladung ausgebildet ist, mit dem die elektrische Bogenentladung und der Fluss von Elektronen in seiner Fläche begrenzt werden, und die Anode (2) mit Graphit gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung sowie ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen oder Modifizierung von Oberflächen von Substraten mittels elektrischer Bogenentladung. Sie kann dabei vor der eigentlichen Durchführung von Beschichtungsprozessen im Vakuum, für eine Entzunderung, Entfettung, den Abtrag von Verunreinigungen auf Oberflächen von Substraten, aber auch bei einer Oberflächenmodifizierung für beispielsweise eine Aufrauung eingesetzt werden.
Es ist bekannt, Oberflächen unterschiedlichster elektrisch leitender Substrate mit Hilfe elektrischer Bogenentladungen zu behandeln. Dabei ist das jeweilige Substrat üblicherweise als Kathode geschaltet und die Bogenentladung wird mit Hilfe einer in einem Abstand zur Oberfläche des Substrats gehaltenen Anode initiiert. Bei den bekannten Lösungen ist es aber nicht bzw. nur sehr schwer möglich, den jeweiligen Einflussbereich der elektrischen Bogenentladung auf der Substratoberfläche definiert einzuhalten oder auch nur einzugrenzen. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass die Brennflecke bzw. Fußpunkte der Bogenentladung sich chaotisch über die jeweilige Substratoberfläche bewegen und dabei auch lokale Sprünge vollzogen werden, so dass keine gleichmäßige, homogene Einflussnahme über die gesamte jeweils gewünschte Fläche des Substrats erreicht werden kann. Demzufolge werden bestimmte Flächenbereiche mehr durch die elektrische Bogenentladung beeinflusst und dabei ein deutlich höherer Stoffabtrag erreicht, als an anderen Flächenbereichen und es kann sogar vorkommen, dass Flächenbereiche einer Substratoberfläche von der elektrischen Bogenentladung vollständig unbeeinflusst bleiben, was selbstverständlich unerwünscht ist.
Um diesem Problem entgegenzutreten, wurde versucht, durch den Einfluss von Magnetfeldern die elektrischen Bogenentladungen lokal gezielt zu beeinflussen. Hierfür ist aber ein sehr hoher Energiebedarf erforderlich, der sich selbstverständlich nachteilig auf den Gesamtwirkungsgrad auswirkt. Bei dieser Möglichkeit zur Einflussnahme besteht außerdem das Problem, dass eingekoppelte Magnetfelder in Substraten, die aus bzw. mit ferromagnetischen Werkstoffen gebildet sind, darin stark verzerrt werden und so eine gezielte lokale Beeinflussung der elektrischen Bogenentladungen nicht mehr möglich ist.
Eine andere Alternative, um diesem Problem entgegenzutreten, ist die Erhöhung des Drucks. Dabei wird aber das Gas in der Umgebung der elektrischen Bogenentladungen stark angeregt oder ionisiert. Dies ist aber in den häufigsten Fällen ebenfalls unerwünscht.
So sind aus DE 693 00 749 T2 und WO 98/22231 A1 jeweils eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, bei dem mittels zweier Elektroden eine Vakuum-Lichtbogenentladung zur Oberflächenbehandlung eingesetzt werden sollen.
Bei der aus JP 00H 09186135 A bekannten Technik ist in einer Elektrode eine Öffnung vorhanden. Außerdem sollen Kriechströme an der Oberfläche eines zu behandelnden Objektes genutzt werden.
In DE 823 472 B ist eine Entladungsröhre mit Graphitanode beschrieben.
DE 10 2005 015 920 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein Hochleistungstarget mit geringem Gewicht.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten zu schaffen, mit der in einfacher und kostengünstiger Form Verunreinigungen von Substratflächen entfernt oder solche Oberflächen modifiziert werden können, ohne dass es zu einer ungleichmäßigen Entfernung von Verunreinigungen oder Oberflächenmodifizierung über die Substratoberfläche kommt.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe mit einer Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Es kann mit einem Verfahren nach Anspruch 20 gearbeitet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.
Eine erfindungsgemäße Anordnung ist dabei so ausgebildet, dass elektrische Bogenentladungen, wie auch beim Stand der Technik, zwischen der jeweiligen Oberfläche des als Kathode geschalteten Substrats und einer in einem Abstand zum Substrat angeordneten Anode initiiert werden. Außerdem ist an der Anode ein im Inneren hohles Gehäuseelement vorhanden. Das Gehäuseelement kann aus einem dielektrischen Werkstoff gebildet sein und dadurch unmittelbar mit der Anode verbunden sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, ein Gehäuseelement an einer Anode vorzusehen, das von diesem elektrisch isoliert und mit der Anode verbunden ist. Das innen hohle Gehäuseelement bildet zwischen der Oberfläche des Substrats und der Anode einen Bearbeitungsraum für die Bogenentladung aus, so dass die elektrische Bogenentladung und der Fluss von Elektronen in seiner Fläche durch das Gehäuseelement begrenzt wird. Dabei liegt es auf der Hand, dass das Gehäuseelement zumindest in Richtung auf die Substratoberfläche eine entsprechende Öffnung aufweist.
Ein Gehäuseelement kann aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff (Metall), z. B. Aluminium, Eisen, aber auch aus einer bevorzugt elektrisch nicht leitenden Keramik gebildet sein.
Für eine sinnvolle Entfernung von Verunreinigungen oder eine Modifizierung einer Substratoberfläche sind die Oberfläche des Substrats und die Anode gemeinsam mit dem Gehäuseelement relativ zueinander bewegbar, um dadurch einen deutlich größeren Oberflächenbereich beeinflussen zu können, als dies das Gehäuseelement eigentlich zulässt. Außerdem ist die Oberfläche des Substrats größer als die wirksame Anodenfläche und dies trifft auch in Verbindung mit der Öffnung des Gehäuseelements in Richtung auf die Substratoberfläche zu.
Dabei besteht die Möglichkeit, Anode mit Gehäuseelement allein, das Substrat allein oder Substrat und Anode mit Gehäuseelement gleichzeitig zu bewegen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sollte zwischen der in Richtung der Oberfläche des Substrats weisenden Stirnfläche des Gehäuseelements und der Substratoberfläche ein Spalt eingehalten sein, so dass ein berührender Kontakt vermieden werden kann. Durch den dielektrischen Werkstoff oder die elektrisch isolierte Anordnung des Gehäuseelements an der Anode kann dieser Spalt relativ klein gehalten sein und lediglich einige wenige mm Spaltmaß aufweisen.
Ein Gehäuseelement kann unterschiedliche geometrische Gestaltungen aufweisen und dabei auch an das jeweilige Substrat angepasst sein. So besteht die Möglichkeit, ein zylinderförmiges Gehäuseelement mit einer Anode bei der erfindungsgemäßen Anordnung einzusetzen. Es sind aber auch quadratische oder rechteckige Querschnittsformen geeignet. In jedem Fall sollte der freie Querschnitt innerhalb eines Gehäuseelements aber so begrenzt sein, dass die Nachteile des Standes der Technik durch die unkontrollierte Bewegung der elektrischen Bogenentladung vermieden werden können.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann in Vakuumkammern, aber auch für Anwendungen im Durchlaufbetrieb eingesetzt werden.
Insbesondere im letztgenannten Fall ist es vorteilhaft, mindestens eine Anode senkrecht zu einer Vorschubrichtung des jeweiligen Substrats anzuordnen, das zumindest annähernd über die gesamte Breite der Substratoberfläche reicht, um möglichst die gesamte Substratoberfläche von Verunreinigungen zu befreien oder die Oberfläche modifizieren zu können. Bei größeren Substratbreiten besteht aber auch die Möglichkeit, mehrere Anoden in einer Reihenanordnung einzusetzen, wobei für jede einzelne Anode ein gesondertes Gehäuseelement, aber auch ein gemeinsames Gehäuseelement für alle Anoden vorhanden sein kann. Mehrere Anoden können aber auch in leicht zueinander versetzter Anordnung und dabei senkrecht zur Vorschubrichtung sich überlappend angeordnet sein.
Insbesondere bei einer, wie vorab erläuterten, Ausführungsform kann ein Gehäuseelement dann mit zwei in einem Abstand zueinander und senkrecht zur Vorschubrichtung ausgerichteten, plattenförmigen Elementen gebildet sein und dabei der Bearbeitungsraum im Spalt zwischen diesen beiden plattenförmigen Elementen ausgebildet ist.
Ein Gehäuseelement, insbesondere dann, wenn es nicht aus einem dielektrischen Werkstoff gebildet ist, muss nicht zwangsläufig geschlossene Wände aufweisen, sondern es können durchaus Durchbrechungen darauf ausgebildet sein oder ein Gehäuseelement als Faradayscher Käfig ausgebildet sein.
Da infolge der Oberflächenbearbeitung häufig eine Verunreinigung an der Anode zumindest nicht vollständig vermieden werden kann, ist es vorteilhaft, eine mechanische Reinigungsvorrichtung vorzusehen, mit deren Hilfe die aktive Oberfläche einer Anode von solchen Verunreinigungen befreit werden kann. Dabei kann eine mechanische Reinigungseinrichtung solche Verunreinigungen von der Anodenoberfläche durch rein mechanischen Kontakt und Relativbewegung entfernen.
Da sich eine Erwärmung während der Prozessführung nicht vermeiden lässt, sollte die eine oder auch mehrere Anode(n) gekühlt werden. Dies kann vorteilhaft durch eine geeignete Wasserkühlung erreicht werden.
Graphit ist ein Werkstoff für Anoden. Graphit weist geeignete elektrische Eigenschaften auf und ist unter den herrschenden Bedingungen aus ausreichend thermisch stabil.
Besonders vorteilhaft ist es aber, eine Anode, die mit einem Gradientenwerkstoff gebildet ist, einzusetzen. Dabei kann ein Gradientenwerkstoff so ausgebildet sein, dass seine Wärmeleitfähigkeit an der dem Substrat abgewandten Seite der Anode(n) vergrößert ist. Die Wärmeleitfähigkeit steigt daher ausgehend von der aktiven Anodenfläche bis zu der von dieser abgewandten Seite, ggf. bis zu einer Kühleinrichtung an, wobei ein kontinuierlicher Anstieg bevorzugt ist.
Ein solcher Gradientenwerkstoff kann dabei Graphit sein, in dem Metall enthalten ist, wobei der Metallanteil in Richtung der dem Substrat abgewandten Seite ansteigen sollte. Durch das im Graphit enthaltene Metall ist auch eine erhöhte physikalische Dichte gegeben, die zu einer verbesserten Dichtheit für ein Kühlmittel, das durch einen Bereich der Anode geführt werden kann, führt.
Die wirksame Anodenfläche sollte aber vollständig aus Graphit gebildet sein, um eine gleichmäßigere Verteilung der elektrischen Bogenentladung über die wirksame Fläche der Anode zu erreichen und einen bevorzugten punktförmigen Abbrand an der Anode zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann außerdem vorteilhaft weitergebildet werden, indem mindestens eine Einrichtung zur Überwachung des erreichten Zustands an der jeweils bereits behandelten Oberfläche des Substrats vorhanden ist. Hierzu kann ein Gehäuseelement, das zumindest bereichsweise optisch transparent ist, bei einer optischen Überwachung eingesetzt sein. Dabei kann das Gehäuseelement vollständig aus einem optisch transparenten Werkstoff gebildet, aber auch mit optisch transparenten Fenstern versehen sein. Die optische Überwachung kann mit Hilfe einer Videokamera, vorteilhaft in Verbindung mit einer elektronischen Bildverarbeitung, mittels FTIR-Spektroskopie oder mittels Reflektometrie erfolgen.
Die Überwachung kann aber auch mittels Auswertung der elektrischen Bogenentladungsparameter erfolgen. So besteht die Möglichkeit, das Integral des elektrischen Stroms, der über vorgebbare Zeitintervalle geflossen ist, zu ermitteln, diese mit beispielsweise empirisch ermittelten Schwellwerten zu vergleichen und daraus auf den erreichten Zustand der jeweiligen Oberflächenbehandlung des Substrats schließen zu können.
Einer Überwachung kann aber auch durch die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit an der Substratoberfläche erfolgen. Dabei kann ein elektrisches Kontaktelement über die bereits behandelte Substratoberfläche geführt werden, was beispielsweise mittels eines Schleifkontakts oder einer elektrisch leitenden Andruckrolle bzw. einem ähnlichen Element möglich ist.
Bei der Entfernung von Verunreinigungen oder einer Modifizierung von Substratoberflächen kann die elektrische Bogenentladung mit einer elektrischen Spannung im Bereich von 10 V bis 100 V und mit elektrischem Strom im Bereich von 10 A bis 50 kA, bevorzugt bis 10 kA, betrieben werden. Insbesondere bei höheren elektrischen Strömen ist es vorteilhaft, die Bogenentladung gepulst zu betreiben.
Bei der Durchführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, einen Druck kleiner als 1000 Pa, bevorzugt kleiner als 100 Pa einzuhalten, was zumindest auf den Bearbeitungsbereich innerhalb des Gehäuseelements zutreffen sollte. Bei Verzicht auf ein Gehäuseelement kann auch bei deutlich höherem Druck, nämlich bei Drücken oberhalb von 1000 Pa, eine flächenmäßige Begrenzung der Bewegung der elektrischen Bogenentladung auf der jeweiligen Substratoberfläche erreicht werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch ein inertes Gas zumindest in den Bearbeitungsraum innerhalb des Gehäuseelements eingeführt werden, um unerwünschte chemische Reaktionen, die wiederum zu unerwünschten Verunreinigungen oder Ablagerungen führen könnten, zu vermeiden. Dabei ist es besonders günstig, ein Gasgemisch zuzuführen, das neben Stickstoff zusätzlich Wasserstoff enthält. Der Anteil an enthaltenem Wasserstoff sollte bei maximal 5%, bevorzugt bei 2%, gehalten sein.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 in schematischer Form ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung;
2 ein Beispiel einer Anordnung mit einer Reinigungseinrichtung unter Verzicht der Darstellung eines Gehäuseelements und
3 in schematischer Form eine ungesteuerte elektronische Bogenentladung nach dem Stand der Technik.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung ist ein relativ großflächiges, hier plattenförmiges, Substrat 1, das aus Stahl gebildet ist, vorhanden.
In einem Abstand zur Oberfläche des Substrats 1 ist eine zylinderförmige Anode 2, die mit Graphit gebildet ist und, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits angesprochen, auch Metall enthalten kann, angeordnet. An der Anode 2 ist ein Gehäuseelement 5 in Form eines Hohlzylinders von der Anode 2 elektrisch isoliert angebracht, so dass Anode 2 und Gehäuseelement 5 gemeinsam miteinander über die gesamte Oberfläche des Substrats bewegt werden können.
Mit 6 sind mögliche Elektronenbahnen bei einer elektrischen Bogenentladung in 1 gezeigt, wobei der Elektronenfluss von Brennflecken 7 an der Substratoberfläche in Richtung auf die aktive Anodenfläche gerichtet ist.
Das Gehäuseelement 5 ist bei diesem Beispiel aus einem Stahl gebildet, wobei die Wandstärke des Gehäuseelements 5 lediglich die thermischen Bedingungen, die bei der Durchführung des Verfahrens herrschen, berücksichtigen sollte.
Mit 2 soll eine Möglichkeit zur Entfernung von Verunreinigungen an der Anodenoberfläche verdeutlicht werden. Bei diesem Beispiel ist die Anode 2 als Vollzylinder, ggf. mit einer inneren Wasserkühlung versehen, ausgebildet, der um eine Achse rotieren kann, wie dies mit dem Pfeil angedeutet ist.
Oberhalb der Anode 2, die bis auf die Rotationsbewegung statisch ist, kann das Substrat 1 translatorisch mit möglichst konstantem Abstand zur Anode 2 bewegt werden. Dabei sollte die Länge der Anode 2 in Richtung ihrer Rotationsachse zumindest annähernd der Breite des Substrats, senkrecht zur translatorischen Vorschubbewegung, entsprechen. Bei breiteren Substraten 1 können, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits angesprochen, auch mehrere Anoden 2 in einer Reihenanordnung eingesetzt werden.
Bei diesem Beispiel ist ein plattenförmiges Element, als mechanische Reinigungseinrichtung 3 vorhanden, dessen eine Stirnfläche in berührendem Kontakt zur Anodenoberfläche steht und durch die Rotationsbewegung der Anode 2 Verunreinigungen an deren Oberfläche mechanisch entfernt werden können. Anstelle eines plattenförmigen Elements kann aber auch eine mechanische Reinigungseinrichtung 3, die ähnlich wie eine Bürste ausgebildet ist, eingesetzt werden. Eine Reinigungseinrichtung kann aber nicht nur unterhalb der Anode 2, sondern auch seitlich neben der Anode 2 angeordnet sein, um zu vermeiden, dass die Verunreinigungen die eigentliche, zu behandelnde Substratoberfläche erreichen können. Bei dem Beispiel, wie es in 2 gezeigt ist, ist außerdem ein Behältnis 6 unterhalb der Anode 2 und der Reinigungseinrichtung 3 angeordnet, mit dem die mechanisch entfernten Verunreinigungen aufgefangen werden können.
Eine Anordnung, wie sie in 2 gezeigt ist, kann selbstverständlich auch ein Gehäuseelement 5 aufweisen, das hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist. Ein Gehäuseelement 5 kann dabei mit zwei parallel zur Rotationsachse der Anode 2 ausgerichteten Platten gebildet sein, die zwischen Anode 2 und der Substratoberfläche angeordnet sind und ein Bearbeitungsbereich für elektrische Bogenentladungen im Spalt zwischen diesen plattenförmigen Elementen ausgebildet ist.
Mit 3 soll verdeutlicht werden, wie im Gegensatz zur erfindungsgemäßen technischen Lösung, die elektrischen Bogenentladungen ungesteuert über die gesamte Oberfläche des Substrats 1 erfolgen kann. Dabei ist eine Anode 2 ohne Gehäuseelement 5 in einem Abstand zur jeweiligen Oberfläche eines Substrats 1 angeordnet, das Substrat 1 als Kathode geschaltet und die elektrischen Bogenentladungen verlaufen unkontrolliert über die gesamte Oberfläche des jeweiligen Substrats 1 ab. Dabei sind die Elektronenbahnen 6, ausgehend von den Brennflecken 7, von der Substratoberfläche in 3 gezeigt. Es wird deutlich, dass der Verlauf vollständig unkontrolliert und chaotisch erfolgt. Somit wird die Oberfläche des Substrats 1 nicht in der eigentlich gewünschten Form gleichmäßig bearbeitet und insbesondere ein Stoffabtrag erfolgt an unterschiedlichsten Oberflächenbereichen in unterschiedlichster Form, was selbstverständlich nicht gewünscht ist.

Claims

Anordnung zur Entfernung von Verunreinigungen oder Modifizierung von Oberflächen von Substraten mittels elektrischer Bogenentladung, bei der Bogenentladungen zwischen der jeweiligen Oberfläche des als Kathode geschalteten Substrats und einer in einem Abstand zum Substrat angeordneten Anode initiiert werden, wobei die Oberfläche des Substrats (1) und Anode (2) mit dem Gehäuseelement (5) relativ zueinander bewegbar sind, und dabei die Oberfläche des Substrats (1) größer als die wirksame Anodenfläche ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anode (2) ein im Inneren hohles Gehäuseelement (5) elektrisch isoliert daran befestigt ist, mit dem Gehäuseelement (5) zwischen der Oberfläche des Substrats (1) und der Anode (2) ein Bearbeitungsraum für die Bogenentladung ausgebildet ist, mit dem die elektrische Bogenentladung und der Fluss von Elektronen in seiner Fläche begrenzt werden, und die Anode (2) mit Graphit gebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der in Richtung der Oberfläche des Substrats (1) weisenden Stirnfläche des Gehäuseelements (5) und der Substratoberfläche ein Spalt eingehalten ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (5) zylinderförmig, mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (5) aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (5) aus einem dielektrischen Werkstoff gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (5) aus einem keramischen Werkstoff gebildet ist
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine oder mehrere Anode(n) (2) in einer Reihenanordnung senkrecht zu einer Vorschubrichtung zumindest annähernd über die gesamte Breite der Substratoberfläche reicht/reichen.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (5) mit zwei in einem Abstand zueinander und senkrecht zur Vorschubrichtung ausgerichteten plattenförmigen Elementen gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anode (2) eine mechanische Reinigungseinrichtung (3) vorhanden ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode(n) (2), als ein um eine Achse rotierender Zylinder ausgebildet ist/sind.
Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (3) ein die Oberfläche der Anode(n) (2) mit einer Stirnfläche berührendes und parallel zur Rotationsachse ausgerichtetes plattenförmiges oder als Bürste ausgebildetes Element ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Reinigungseinrichtung (5) und Anode(n) (2) seitlich neben oder vertikal unterhalb des Substrats (1) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode(n) (2) gekühlt ist/sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode(n) (2) mit einem Gradientenwerkstoff, bei dem ein Metall im Graphit enthalten ist, gebildet ist/sind und dabei die Wärmeleitfähigkeit an der dem Substrat abgewandten Seite der Anode(n) (2) vergrößert ist.
Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallanteil ausgehend von der dem Substrat (1) zugewandten Seite ansteigt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Anodenfläche vollständig aus Graphit gebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest innerhalb des Bearbeitungsraums ein Druck kleiner als 1000 Pa eingehalten ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Überwachung des erreichten Zustandes der Oberfläche des Substrates (1) vorhanden ist.
Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (5) zumindest bereichsweise optisch transparent ist.
Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen oder Modifizierung von Oberflächen von Substraten mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem als Kathode geschalteten Substrat (1) und mindestens einer mit Graphit gebildeten Anode (2) elektrische Bogenentladungen gezündet und mit Fußpunkten der Bogenentladungen Verunreinigungen entfernt oder die Oberfläche modifiziert wird; dabei die Anode(n) (2) und das Substrat (1) relativ zueinander bewegt werden und die Bogenentladung mittels eines Gehäuseelements (5) zwischen Substratoberfläche und Anode(n) (2) innerhalb eines Bearbeitungsraums und auf einem begrenzten Oberflächenbereich des Substrats (1) gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Bogenentladung mit einer elektrischen Spannung im Bereich 10 V bis 100 V und mit elektrischem Strom im Bereich von 10 A bis 50 kA betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenentladung gepulst betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck < 1000 Pa eingehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in den Bearbeitungsraum ein inertes Gas eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in den Bearbeitungsraum N mit einem Anteil an Wasserstoff von maximal 5% eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der erreichte Zustand der Substratoberfläche mittels der elektrischen Bogenentladungsparameter überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Integral des elektrischen Stromes ermittelt und damit der Zustand überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand der Oberfläche optisch überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand mit einer Kamera, durch FTIR-Spektroskopie oder durch Reflektometrie überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand durch Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit der Substratoberfläche mittels eines über die Oberfläche geführten elektrischen Kontaktelements überwacht wird.