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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ausbildung
von Beschichtungen auf Substraten innerhalb von Vakuumkammern. Dabei
können bevorzugt Beschichtungen aus diamantähnlichem
Kohlenstoff aber auch andere Beschichtungen, beispielsweise aus
Metallen oder anderen elektrisch leitenden Werkstoffen, ausgebildet
werden.
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Neben
den Sputter-Verfahren haben sich, insbesondere für die
Ausbildungen von Beschichtungen aus diamantähnlichem Kohlenstoff,
zwei weitere Verfahren als geeignet herausgestellt.
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Dabei
wird häufig das unter der Bezeichnung Laser-Arc-Verfahren
bekannte Verfahren eingesetzt, wie es beispielsweise in
DE 198 50 217 C1 beschrieben
ist.
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Bei
diesem Verfahren werden zwischen einer Kathode und einer Anode elektrische
Bogenentladungen mit Hilfe eines gepulst auf die Kathodenoberfläche
gerichteten Laserstrahls gezündet. Mit den elektrischen
Bogenentladungen wird ein Plasma gebildet und ausgehend vom Plasma
dann eine Beschichtung auf innerhalb von Vakuumkammern angeordneten
Substraten ausgebildet. Um einen gleichmäßigen
Werkstoffabtrag über die Oberfläche einer Kathode
zu erreichen, wird die Zündung elektrischer Bogenentladungen
an wechselnden Positionen auf der Oberfläche einer Kathode
mit einem entsprechend ausgelenkten Laserstrahl initiiert. Für
dieses Verfahren ist aber ein erhöhter anlagentechnischer Aufwand
erforderlich. So muss zusätzlich ein Laser mit entsprechend
für die Auslenkung des Laserstrahls geeigneten Elementen
vorhanden sein. An einer Vakuumkammer muss ein für die
Laserstrahlung transparentes Element (Fenster) vorhanden sein, durch
das der ausgelenkte Laserstrahl auf die Kathodenoberfläche
gerichtet werden kann. Zur Vermeidung einer Beschichtung eines solchen
transparenten Elements sind Schutzfolien erforderlich, die von Rollen
ab- und auf eine andere Rolle wieder aufgerollt werden müssen.
Dabei ist ein regelmäßiger Austausch solcher Folienrollen
erforderlich, was zu einer Reduzierung der möglichen ausnutzbaren
Betriebszeit einer solchen Beschichtungsanlagentechnik führt.
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Aus
EP 0 666 335 B1 ist
ein Verfahren zum Betreiben eines Vakuumbogenverdampfers bekannt, bei
dem bei elektrischen Bogenentladungen einem elektrischen Grundstrom
ein pulsierender elektrischer Strom überlagert wird.
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Eine
andere Möglichkeit zur Ausbildung solcher Beschichtung
in Vakuumkammern ist unter anderem in
DE 199 24 094 C2 beschrieben.
Auch hier werden elektrische Bogenentladungen zwischen einer Anode
und einer Kathode für die Ausbildung der Beschichtung eingesetzt,
wobei auch hier gepulste elektrische Bogenentladungen für
eine Plasmabildung mit dem Kathodenwerkstoff ausgenutzt werden.
Als Kathode werden üblicherweise dabei scheibenförmige
Elemente aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff eingesetzt,
die eine Dicke von ca. 12 bis 15 mm und einen Durchmesser von 70
bis 100 mm aufweisen. Für eine Beeinflussung der Brennfleckbewegung
einer gezündeten elektrischen Bogenentladung auf der Kathodenoberfläche
kann bei dieser technischen Lösung ein magnetisches Feld eingesetzt
werden, das durch Magnete ausgebildet wird, die hinter der Kathode
angeordnet sind. Bevorzugt ist dabei eine kreisförmige
Bewegung eines Brennflecks auf der Oberfläche einer Kathode.
Besonders nachteilig ist dabei die kurze Standzeit der Kathoden,
die lediglich bei ca. drei Betriebsstunden liegt, so dass ein häufiger
Austausch erforderlich ist und entsprechende Unterbrechungen des
Betriebes in Kauf genommen werden müssen.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für
die Ausbildung von Beschichtungen innerhalb von Vakuumkammern zu
schaffen, mit denen die Kosten für Betrieb und Anlagentechnik
reduziert und die ausnutzbare Betriebsdauer erhöht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs
1 aufweist, gelöst. Dabei kann mit einem Verfahren gemäß Anspruch
18 gearbeitet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen
bezeichneten Merkmalen erreicht werden.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei so ausgebildet,
dass, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zwischen mindestens
einer Kathode und mindestens einer Anode elektrische Bogenentladungen
gezündet und dadurch ein Plasma für die Beschichtung
einer Substratoberfläche gebildet wird. Die eine, aber
auch mehrere Kathoden sowie eine oder mehrere Anoden werden dabei
relativ zueinander bewegt. Dies kann durch alleinige Bewegung von
Anoden oder Kathoden, aber auch durch eine Bewegung von Anoden und
Kathoden, erreicht werden.
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An
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einsetzbare
Anoden sind in einer Alternative so ausgebildet, dass an ihnen ein
Anodenfuß in Form eines radial nach außen gerichteten
Flansches ausgebildet ist. An diesem Anodenfuß ist dann
mindestens ein elektrischer Anschlusskontakt für die Anode
angeordnet, wobei die Anordnung bevorzugt am radial äußeren
Rand erfolgen sollte. An einer Anode sind außerdem mehrere
durch Schlitze voneinander getrennte Anodenfinger, die in Richtung
auf ein zu beschichtendes Substrat ausgerichtet sind, vorhanden.
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In
einer zweiten Alternative können Anoden auch mit vollständig
voneinander getrennten Anodenfingern gebildet sein, die jeweils
einen radial nach außen gerichteten Anodenfingerfuß aufweisen.
An Anodenfingerfüßen können elektrische
Anschlusskontakte vorhanden sein können. Sie können
aber auch mit einem elektrischen Anschlusskontakt elektrisch leitend
verbunden sein. Die Anodenfinger können in einer Ringanordnung
eine Anode bilden.
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Damit
kann mit dem abfließenden elektrischen Anoden strom um den
Brennfleck ein magnetisches Feld zur Führung von elektrischen
Bogenentladungen auf der Kathode ausgebildet werden. Ein Brennfleck
einer elektrischen Bogenentladung kann so definiert geführt
oder in Bezug zur Position der jeweiligen Anode auch während
der Relativbewegung gehalten werden.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sollte zwischen
Kathodenoberfläche und einer Anode ein geringer Abstand
von einigen Millimetern eingehalten sein.
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Ein
Anodenfuß kann in Form eines Kreisringes aber auch in Form
eines Teilkreisringes ausgebildet sein. Eine teilkreisringförmige
Ausbildung eines Anodenfußes kann vorteilhaft ausgenutzt
werden, wenn beispielsweise eine zylinderförmige Kathode eingesetzt
worden ist, die während der Beschichtung von Substraten
um eine Achse gedreht wird. In diesem Fall sollte die offene Seite
des Teilkreises entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Oberfläche einer
rotierenden Kathode ausgerichtet sein.
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Für
die Zündung elektrischer Bogenentladungen sollte ein Zündelement
vorhanden sein, das mit der Anode verbunden ist. Ein Zündelement
kann zum Zünden elektrischer Bogenentladungen dann in Richtung
auf die Kathodenoberfläche bewegt und nach Zündung
einer elektrischen Bogenentladung wieder zurückbewegt werden.
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Insbesondere
bei zylinderförmig ausgebildeten Kathoden, wobei dann auch
mehrere solcher Kathoden in einer Reihenanordnung vorhanden sein können,
ist es vorteilhaft, die jeweiligen Anoden und/oder Kathoden einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung oszillierend zwischen
Umkehrpunkten zu bewegen. Dabei kann eine ge radlinige Bewegung zwischen
den Umkehrpunkten durchgeführt werden, so dass sich in
Verbindung mit der Drehbewegung von Kathoden eine zweidimensionale
Bewegung ergibt. Zusätzlich können Anoden auch
senkrecht dazu bewegt werden, um einen konstanten Abstand zur Kathodenoberfläche
einhalten zu können, da während der Durchführung
des Verfahrens ein Werkstoffabtrag an der Kathode auftritt.
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Eine
Kathode kann aber auch um eine senkrecht zur Oberfläche
ausgerichtete Achse gedreht werden. Bevorzugt kann sie dann als
Kreisring ausgebildet sein. Mehrere Anoden können dabei
in einer Reihenanordnung mit unterschiedlichen Abständen von
der Drehachse angeordnet sein.
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Die
bereits angesprochenen Anodenfinger einer Anode können
bevorzugt in einem schräg geneigten Winkel vom Anodenfuß radial
nach außen gerichtet ausgehen. So kann mit den entsprechend schräg
geneigten Anodenfingern eine sich konisch in Richtung auf ein zu
beschichtendes Substrat erweiternde Öffnung zwischen Anodenfingern
gebildet werden. Eine solche Anode bildet ein geschlitztes trichterförmiges
Element, das im Inneren hohl ist und dessen größere
Trichteröffnung in Richtung auf das Substrat weisend, angeordnet
ist.
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Die
Anodenfinger können unterschiedliche Querschnittsformen
aufweisen. Dabei können sowohl runde, quadratische, rechteckige,
aber auch elliptische Querschnittsformen vorhanden sein. Die Schlitze
zwischen Anodenfingern sollten ein Spaltmaß von mindestens
2 mm aufweisen.
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Vorteilhaft
kann es außerdem sein, eine Anode mit in Richtung auf ein
Substrat gebogenen Anodenfingern einzusetzen. In diesem Fall kann
ein Substrat seitlich in Bezug zur Oberfläche einer Kathode auf
der elektrische Bogenentladungen gezündet worden sind,
angeordnet sein. Mit Hilfe der entsprechend in Richtung auf das
Substrat gebogenen Anodenfinger kann dann die Bewegungsrichtung
von gebildetem Plasma in Richtung auf das seitlich, auch in Bezug
zum jeweiligen Anodenfuß, angeordnete Substrat, umgelenkt
werden.
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Vorteilhaft
kann es außerdem sein, zusätzlich neben der Anode
mindestens einen Permanent- oder Elektromagneten einzusetzen, dessen
magnetisches Feld dann parallel zur Oberfläche und/oder Rotationsachse
einer Kathode ausgerichtet sein sollte. Dadurch kann eine verstärkte
magnetische Feldwirkung erreicht werden, mit der ein Brennfleck
einer elektrischen Bogenentladung auch bei einer Bewegung einer
Kathode noch sicherer gehalten bzw. gezielt geführt werden
kann. Die Ausrichtung der Polung eines Permanent- oder Elektromagneten
kann bei einer sich drehenden Kathode auch die Drehrichtung der
Kathode berücksichtigen, wobei bei Einsatz eines Elektromagneten
bei einem Drehrichtungswechsel einer Kathode auch die Ausrichtung
der Polung entsprechend gewechselt werden kann.
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Werden
von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere
Anoden eingesetzt, die dann bevorzugt in einer Reihenanordnung angeordnet
sind, sollten die Abstände von nebeneinander angeordneten Anoden
an Enden einer Kathode oder einer Reihenanordnung mehrer Kathoden
kleiner, als die Abstände anderer dazwischen angeordneter
Anoden sein, um eine gleichmäßigere Beschichtung
von Substratoberflächen erreichen zu können.
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Der
innere Rand eines Anodenfußes, unabhängig davon, ob
er kreisförmig oder teilkreisförmig ausgebildet
ist, sollte einen Radius im Bereich zwischen 5 mm und 20 mm aufweisen.
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Anoden
können aber auch aus mindestens zwei Segmenten zusammengesetzt
sein, um dadurch einen günstigen Einfluss auf den elektrischen Stromfluss
an Anoden ausüben zu können, der sich ebenso vorteilhaft
auf das für das Halten bzw. Führen von Brennflecken
elektrischer Bogenentladungen nutzbare magnetische Feld auswirkt.
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Bei
der Erfindung können Kathoden eingesetzt werden, die aus
graphitischem Kohlenstoff, einem Metall, einer Metalllegierung oder
elektrisch leitenden Stoffen bzw. solchen Stoffgemischen (z. B. Silizide
oder Carbide) gebildet sind. Dabei können Kathoden aus
unterschiedlichen Werkstoffen bei einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung eingesetzt werden, wobei dann jeweils einer Kathode
mindestens eine Anode zugeordnet ist. In einer solchen Ausführungsform
können Schichtsysteme, die mit unterschiedlichen Einzelschichten
gebildet sind, hergestellt werden. Dabei kann eine Schicht mittels
elektrischer Bogenentladungen von einer Kathode oder mehreren Kathoden,
die aus einem gleichen Werkstoff gebildet sind, ausgebildet werden
und nachfolgend eine auf einer so ausgebildeten Schicht nachfolgende
Schicht mit von anderen Kathoden durch elektrische Bogenentladungen
gebildeten Plasma auf dieser Schicht ausgebildet werden.
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Bei
der Erfindung wird, wie bereits vorab beschrieben, mit einem gepulst
betriebenen elektrischen Gleichstrombogen gearbeitet. Die erfindungsgemäße
Ausbildung von Anoden hält bei gepulstem Gleichstrombogen
die elektrische Bogenentladung innerhalb, be vorzugt im Zentrum der
Anodenöffnung. Die Veränderung der Position des
Brennflecks der elektrischen Bogenentladung auf der Oberfläche
von Kathoden kann dadurch ohne Weiteres allein durch die bereits
beschriebene Relativbewegung von Anoden und Kathoden realisiert
werden.
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Der
Brennfleck von gezündeten elektrischen Bogenentladungen
kann mit dem von der Anode ausgebildeten magnetischen Feld gezielt
in einer bestimmten, gewünschten Position in Bezug zur
Anode und hier insbesondere zum Anodenfuß gehalten werden.
Bei einem kreisringförmig ausgebildeten Anodenfuß kann
dies zumindest nahezu im Mittelpunkt des Kreisringes erreicht werden.
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Bei
der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sollte durch Anoden während des Impulses des
gepulsten Gleichstrombogens, ein elektrischer Strom von mindestens
500 A fließen. Die elektrische Spannung kann dabei bei
einer Höhe von 50 bis 100 V liegen.
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Mit
mehreren Anoden können auch gleichzeitig elektrische Bogenentladungen
an unterschiedlichen Positionen einer Oberfläche einer
oder mehrerer Kathoden gezündet werden.
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Mit
der Erfindung kann durch das gezielte Halten bzw. Führen
von Brennflecken elektrischer Bogenentladungen ein sehr gleichmäßiger
Werkstoffabtrag von Kathoden über deren gesamte nutzbare
Oberfläche erreicht werden.
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Es
liegt auf der Hand, dass insbesondere unter Berücksichtigung
des bereits beschriebenen Laser-Arc-Verfahrens die Kosten für
die erforderliche Anlagen technik und den Betrieb deutlich reduziert werden.
Die erreichbaren Kathodenstandzeiten liegen beim 30 bis 50-fachen,
so dass die nutzbare Betriebsdauer, wie auch die Produktivität
erheblich erhöht werden können.
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Nachfolgend
soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert
werden.
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Dabei
zeigen:
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1 in
schematischer Form ein Beispiel einer Anordnung und Ausbildung von
Anoden und Kathoden in zwei Ansichten;
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2 ein
Beispiel einer an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
einsetzbaren Anode mit ausgebildetem magnetischem Feld;
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3 ein
Beispiel einer Anordnung mit zusätzlichem Permanentmagneten;
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4 ein
Beispiel einer an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
einsetzbaren Anode;
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5 eine
Anode, die mit einzelnen vollständig voneinander getrennten
Anodenfingern gebildet ist, zwischen denen Schlitze vorhanden sind;
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6 die
elektrisch leitende Verbindung zwischen Anodenfingern und einem
elektrisch Anschlusskontakt
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7 ein
weiteres Beispiel einer an einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung einsetzbaren Anode;
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8 eine
mit Anodenfingern gebildete Anode, bei der die Anodenfinger mit
kreisringför migen Flanschen klemmend gehalten sind;
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9 ein
Beispiel mit einer Anode, die einen teilkreisförmigen Anodenfuß aufweist
in Verbindung mit einer rotierenden zylinderförmigen Kathode;
und
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10 eine
Reihenanordnung mehrerer Kathoden und Anoden.
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1 ist
in schematischer Form in einer Seitenansicht (hier oben) und einer
Draufsicht (hier unten) gezeigt. Dabei ist eine zylinderförmige
Kathode 2, wie mit dem Pfeil angedeutet, um eine in die
Zeichnungsebene gerichtete Achse drehbar. Außerdem ist eine
Anode 1 in einem Abstand zur Oberfläche der Kathode 2 angeordnet.
An der Anode 1 ist ein kreisringförmiger Anodenfuß 1.1 vorhanden,
von dem Anodenfinger 9 in einem schräg geneigten
Winkel in Richtung auf ein Substrat (hier nicht dargestellt) sich konisch
erweiternd, ausgebildet sind. Zwischen den Anodenfingern 9 sind
Schlitze 4 ausgebildet, die bei diesem Beispiel ein konstantes
Spaltmaß von 2 mm aufweisen. Mit den Anodenfingern 9 ist
ein sich in Richtung auf ein Substrat vergrößernder
Trichter ausgebildet. Dabei bilden bei diesem Beispiel die einzelnen
Anodenfinger 9 ausgehend von der in Richtung Kathode 2 weisenden
Seite der Anode 1 sich entsprechend vergrößernde
Elemente aus.
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An
der Anode 1 ist zum Zünden des gepulsten Gleichstrombogens
ein Zündelement 3 befestigt und so mit diesem
elektrisch leitend verbunden. Das Zündelement 3 kann
um eine Achse gedreht werden, so dass eine Spitze in berührenden
Kontakt zur Oberfläche der Kathode 2 für
ein Zünden einer elektrischen Bogenentla dung gebracht werden
kann. Nach erfolgter Zündung kann das Zündelement 3 wieder
in eine Ausgangsstellung zurückgedreht werden.
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Im
Bereich des Anodenfußes 1.1 ist eine kreisförmige
Anodenöffnung 5 vorhanden, innerhalb der der Brennfleck
einer gezündeten elektrischen Bogenentladung gehalten werden
kann. Über die Anodenöffnung 5 kann ein
infolge der elektrischen Bogenentladung gebildetes Plasma hindurchtreten
und sich in Richtung auf eine Substratoberfläche bewegen,
so dass die jeweilige Substratoberfläche mit einer Beschichtung
aus dem Kathodenwerkstoff versehen werden kann.
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In
nicht dargestellter Form kann eine Anode 1 geradlinig und
parallel zur Drehachse der Kathode 2 oszillieren, also
gemäß der Darstellung in die Zeichnungsebene herein
und wieder heraus zwischen Umkehrpunkten bewegt werden, wobei die Kathode 2 gleichzeitig
gedreht wird.
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In 2 ist
eine Schnittdarstellung einer Anode 1, wie sie beim in 1 gezeigten
Beispiel, einsetzbar ist, gezeigt. In der Nähe des radial äußeren Randes
des Anodenfußes 1.1 ist ein elektrischer Anschlusskontakt 6 für
den Anschluss der Anode 1 an eine hier nicht dargestellte
elektrische Spannungsversorgung, angeordnet. Der elektrische Strom
fließt daher ausgehend vom Anodenfuß 1.1 über
die einzelnen Anodenfinger 9 in Richtung auf die in Richtung
auf ein hier nicht dargestelltes Substrat weisenden Stirnenden der
Anodenfinger 9, also an den hier oben angeordneten Rand
von Anodenfingern 9. Es wird so ein magnetisches Feld ausgebildet,
das in der Anodenöffnung 5 so gerichtet ist, dass
eine elektrische Bogenentladung immer im Bereich der Anodenöffnung 5,
zumindest in der Nähe des Mittelpunkts der Anodenöffnung 5 gehalten
werden kann.
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Der
Durchmesser einer Anodenöffnung 5 kann so gewählt
werden, dass die jeweilige elektrische Stromstärke elektrischer
Bogenentladungen berücksichtigt ist. Der Durchmesser kann
dabei im Bereich zwischen 10 mm und 40 mm liegen. Es kann eine magnetische
Induktion an der Oberfläche einer Anode 1 innerhalb
der Anodenöffnung 5 bei einem elektrischen Strom
von 1600 A im Impuls und einem Durchmesser einer Anodenöffnung
in einem Bereich zwischen 5 und 30 mm von ca. 32 mT erreicht werden,
wodurch eine ausreichend hohe magnetische Feldstärke für
das Führen bzw. Halten eines Brennflecks einer gepulsten
elektrischen Bogenentladung an der Oberfläche einer Kathode 2,
die aus graphitischem Kohlenstoff gebildet sein kann, erreichbar
ist.
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Bei
einer sich drehenden zylinderförmigen Kathode 2 ist
das an einer Anode 1 ausgebildete magnetische Feld senkrecht
zur Bewegungsrichtung der Oberfläche der Kathode 2 gegebenenfalls
nicht ausreichend hoch genug, um den Brennfleck elektrischer Bogenentladungen
mit der gleichen Geschwindigkeit, die der Drehgeschwindigkeit entspricht,
mitbewegen zu können. Dem kann durch eine zusätzliche Anordnung
eines Elektromagneten oder, wie in 3 gezeigt,
eines Permanentmagneten 8 entgegengewirkt werden. Der Permanentmagnet 8 ist
dabei so ausgerichtet und angeordnet, dass sein magnetisches Feld
parallel zur Oberfläche der Kathode 2 und in diesem
Fall auch parallel zur Drehachse der Kathode 2 ausgerichtet
ist. Dadurch kann die magnetische Feldwirkung der Anode 1 zusätzlich
unterstützt und verstärkt werden. In hier nicht
dargestellter Form können aber auch mehrere solcher Elektro-
oder Permanentmagnete 8 eingesetzt werden.
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Die
Kathode 2 ist hier mittels einer Welle 7 gelagert.
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Mit 4 soll
eine mögliche weitere Ausbildungsform einer an einer Erfindung
einsetzbaren Anode 1 gezeigt werden. Bei dieser Anode 1 sind
die vom Anodenfuß 1.1 ausgehenden Anodenfinger 9 deutlich
kleiner dimensioniert, als dies bei den vorab erläuterten
Anoden 1, der Fall war. Dementsprechend sind die Schlitze 4 zwischen
den einzelnen Anodenfingern 9 entsprechend vergrößert
und vergrößern sich ausgehend vom Anodenfuß 1.1 in
Richtung auf die äußeren Stirnenden der Anodenfinger 9 weiter.
Die Anodenfinger 9 haben hier einen rechteckigen Querschnitt,
dessen Querschittsfläche über die gesamte Länge
der Anodenfinger 9 konstant gehalten sein kann.
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In 5 ist
ein Beispiel einer Anode 1, die mit mehreren separaten
Anodenfingern 9 gebildet ist, gezeigt. Diese können
in einer Ringanordnung, aber auch einen Teilring bildend angeordnet
sein. Die einzelnen Anodenfinger 9 sind zunächst
nicht untereinander elektrisch leitend verbunden. An den Anodenfingern 9 sind
jeweils radial nach außen weisende Anodenfingerfüße 9.1 vorhanden,
an denen bei dem hier gezeigten Beispiel jeweils ein gesonderter
elektrischer Anschlusskontakt 6' vorhanden ist. Die Anodenfinger 9 sind
bei diesem Beispiel ausgehend von ihren Anodenfingerfüßen 9.1 radial
nach außen abgewinkelt, so dass sie eine Trichterform,
die sich konisch in Richtung Substrat erweitert, bilden. Im Zentrum
zwischen Anodenfingerfüßen 9.1 ist eine
Anodenöffnung vorhanden durch die gebildetes Plasma in
Richtung Substrat(en) gelangen kann.
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Mit 6 soll
eine Möglichkeit des elektrischen Anschlusses von Anodenfingern 1,
wie sie bei einem Beispiel gemäß 5 oder
Anoden 1, die mit separaten Anodenfingern 9 gebildet
sein können, einsetzbar ist. Dabei sind die einzelnen Anodenfinger 9 ausgehend
von ihren Anodenfingerfüßen elektrisch leitend
mit einem gemeinsamen elektrischen Anschlusskontakt 6 verbunden.
Der Fluss des elektrischen Stromes ist mit den Pfeilen verdeutlicht.
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In 7 ist
ein weiteres Beispiel einer Anode 1 dargestellt. Die mit
dem Anodenfuß 1.1 verbundenen Anodenfinger 9 weisen
hier kreisförmige Querschnitte auf und sind ausgehend vom
Anodenfuß 1.1 jeweils in eine Richtung gebogen,
wodurch die Bewegungsrichtung von gebildetem Plasma entsprechend der
Form der Anodenfinger 9 verändert werden kann. Die
Anodenfinger 9 sollten am inneren Rand des Anodenfußes 1.1 so
nah, wie möglich am Rand der Anodenöffnung 5 angeordnet
sein. Mit einer so erreichbaren Beeinflussung einer sich verändernden
Bewegungsrichtung von gebildetem Plasma kann dieses auch fokussiert
und entsprechend abgelenkt werden. Außerdem ist dadurch
eine Separation von im gebildeten Plasma enthaltenen größeren
Partikeln möglich, die dadurch nicht auf das Substrat auftreffen
und die Schichtqualität dementsprechend nicht negativ beeinflussen
können.
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Beim
mit 7 gezeigten Beispiel einer bei der Erfindung einsetzbaren
Anode 1 sind am Anodenfuß 1.1 zwischen
den einzelnen Anodenfingern 9 Schlitze 4 ausgebildet,
die vom inneren Rand des Anodenfußes 1.1 ausgehen,
jedoch nicht bis an den radial äußeren Rand des
Anodenfußes 1.1 geführt sind.
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Die
in 8 gezeigte Anode 1 ist ähnlich, wie
die Beispiele nach den 5 und 7 ausgebildet.
Dabei sind gebogene stabförmige Anodenfinger 9,
an denen durch Abwinkelung radial nach außen weisende Anodenfingerfüße 9.1 vorhanden
sind, mittels zweier kreisringförmiger Flansche 9.3 klemmend
gehalten. Die Flansche 9.3 können durch Schraubverbindung
(nicht dargestellt) lösbar miteinander verbunden sein.
Die Anodenfingerfüße 9.1 sind zwischen
den Flanschen 9.3 eingeklemmt. Die elektrischen Anschlusskontakte 6' können
dabei an den Flanschen 9.3 aber auch unmittelbar an den
Anodenfingerfüßen 9.1 angeordnet sein.
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Die
Flansche 9.3 können auch aus einem elektrisch
nicht leitenden Werkstoff hergestellt sein. Dann erfolgt der elektrische
Anschluss unmittelbar an den Anodenfingern 9.
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In
nicht dargestellter Form können die Anodenfingerfüße 9.1 auch
an lediglich einem solchen Flansch 9.3 befestigt sein.
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Die
Flansche 9.3 weisen eine innere Öffnung 9.2 auf,
durch die wieder gebildetes Plasma in Richtung von Substraten gelangen
kann.
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In 9 ist
ein weiteres Beispiel einer Anordnung von Anode 1 und Kathode 2 gezeigt.
Dabei weist die Anode 1 einen teilkreisförmigen
Anodenfuß 1.1, hier ein Halbkreis, auf. Ansonsten
entspricht die in 6 gezeigte Anode 1 der,
wie sie auch im Beispiel gemäß 1 gezeigt
ist. Die Anode 1 mit teilkreisförmigem Anodenfuß 1.1 weist
also einseitig eine Öffnung auf, die entgegengesetzt zur
Bewegungsrichtung der Oberfläche der Kathode 2 ausgerichtet
ist. Demzufolge wird eine entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung
der Oberfläche der Kathode 2 wirkende Kraft auf
eine elektrische Bogenentladung wirksam. Der Brennfleck der elektrischen
Bogenentladung kann so im Zentrum der Anodenöffnung 5 gehalten
werden. Der fließende elektrische Strom kann mit einer
solchen Ausführungsform auf einem kleineren Teil des Umfangs
konzentriert werden, so dass eine Verstärkung des magnetischen
Feldes, mit der die Führung der elektrischen Bogenentladung
erreichbar ist, erfolgt.
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In 10 ist
eine Reihenanordnung von insgesamt fünf Kathoden 2 gezeigt,
die auf einer gemeinsamen Welle 7 befestigt sind, und wie
bereits vorab erläutert, um die Längsachse der
Welle 7 gedreht werden können. Jeder Kathode 2 ist
eine Anode 1 mit Zündelement 3 zugeordnet.
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Alle
Kathoden 2 können, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet,
geradlinig entlang der Längsachse der Welle 7 zwischen
Umkehrpunkten hin und her bewegt werden. Hierfür kann ein
geeigneter Linearantrieb eingesetzt werden. Die den Kathoden 2 zugeordneten
Anoden 1 können dabei statisch fixiert werden.
Der zwischen den Umkehrpunkten zurückgelegte Weg sollte
dabei ca. der Länge der einzelnen Kathoden 2 entsprechen.
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Mit
einer solchen Anordnung mehrerer Kathoden 2 und Anoden 1 können
großflächigere Substrate oder auch eine größere
Anzahl von Substraten beschichtet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19850217
C1 [0003]
- - EP 0666335 B1 [0005]
- - DE 19924094 C2 [0006]