DE102010035315A1

DE102010035315A1 - Verfahren zum langzeitstabilen plasmaaktivierten Vakuumbedampfen

Info

Publication number: DE102010035315A1
Application number: DE102010035315A
Authority: DE
Inventors: Dr. Scheffel Bert; Christoph Metzner; Dr. Faber Jörg; Ekkehart Reinhold
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2012-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedampfen mindestens eines Substrates (2) innerhalb einer Vakuumkammer (1), indem Verdampfungsgut (4a; 4b) in mindestens einem offenen Tiegel (3a; 3b) mittels eines von mindestens einem Elektronenbeschleuniger (5) erzeugten Elektronenstrahls (6) verdampft wird, so dass sich das so erzeugte, räumlich über der Oberfläche des Verdampfungsgutes (4a; 4b) ausbreitende dampfförmige Beschichtungsmaterial auf dem Substrat (2) niederschlägt; wobei im Prozessraum zur Ionisierung und energetischen Anregung des dampfförmigen Beschichtungsmaterials ein Plasma mittels einer diffusen Bogenentladung auf der Oberfläche des Verdampfungsgutes (4a; 4b) jedes Tiegels (3a; 3b) erzeugt wird. Dabei wird jedem Verdampfungsgut (4a; 4b) enthaltenden separaten Tiegel (3a; 3b) zum Ausbilden der diffusen Bogenentladung eine separate Anode (8a; 8b) zugeordnet, welche über eine Stromquelle elektrisch mit dem Verdampfungsgut (4a; 4b) verbunden wird, wobei bei jeder Anode (8a; 8b) zumindest ein dem dampfförmigen Beschichtungsmaterial zugewandter Bereich (10a; 10b) auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Verdampfungsmaterials (4a; 4b) erhitzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum plasmaaktivierten Vakuumbedampfen von großflächigen Substraten. Sie betrifft insbesondere derartige Verfahren, bei denen das Plasma mittels einer diffusen Bogenentladung auf der Oberfläche eines Verdampfungsgutes erzeugt wird, wobei das Bedampfen auch langzeitstabil durchgeführt werden kann.
Stand der Technik
Bei Verfahren zum plasmaaktivierten Vakuumbedampfen mittels diffuser Bogenentladung wird ein auf der Oberfläche eines Verdampfungsmaterials auftreffender hochenergetischer Elektronenstrahl derart schnell und hochfrequent periodisch abgelenkt, dass zumindest ein Teil der Oberfläche des zu verdampfenden Materials quasi gleichmäßig erhitzt und letztendlich verdampft wird. Diese abdampfenden Oberflächenbereiche des Verdampfungsgutes werden üblicherweise auch als Dampfquellen bezeichnet. Gleichzeitig wird das zu verdampfende Material, welches sich beispielsweise in einem Tiegel befindet, als Katode einer stromstarken Bogenentladung geschaltet. Es bildet sich ein sogenannter diffuser Bogen aus, der im Wesentlichen im Bereich der vom Elektronenstrahl erhitzten Oberfläche des Verdampfungsmaterials brennt ( DE 43 36 680 A1 ). Gegenüber einer normalen Bogenentladung, bei welcher ein Fußpunkt mit extrem hoher Stromdichte ausgebildet wird, hat eine diffuse Bogenentladung eine diffuse und flächenmäßige Ausdehnung auf dem Verdampfungsgut, welche im Wesentlichen der quasi gleichmäßig erhitzten Oberfläche des Verdampfungsgutes entspricht. Weil eine diffuse Bogenentladung keinen Fußpunkt aufweist, werden derartige Verfahren auch mit dem Zusatz „Spotless arc Activated Deposition” oder dem entsprechenden Kürzel „SAD” versehen.
Aufgrund der flächigen Ausdehnung einer diffusen Bogenentladung wird ein wesentlicher Anteil der erzeugten Dampfpartikel ionisiert und somit insgesamt ein hoher Ionisierungsgrad erreicht, was insbesondere für das Abscheiden dichter Schichten von Vorteil ist. Mittels entsprechender Ablenktechnik kann ein Elektronenstrahl derart schnell abgelenkt werden, dass damit große Flächenbereiche oder auch mehrere Flächenbereiche auf der Oberfläche mindestens eines Verdampfungsgutes überstrichen und gleichmäßig erhitzt werden können ( DE 10 2005 033 515 A1 ). Es handelt sich dann um eine Vielzahl von Dampfquellen. Da der Einsatz einer diffusen Bogenentladung des Weiteren auch den Vorteil aufweist, dass diese keine Spritzer emittiert, können auch optisch wirksame Schichten hergestellt werden. Wenn das Material aus großflächigen oder mehreren kleinen Verdampfern verdampft wird, sind solche Verfahren besonders zum Beschichten großflächiger Substrate geeignet.
Allen Verfahren, bei denen Material aus einem offenen Tiegel verdampft wird, haftet der Nachteil an, dass sich dabei nicht nur Materialdampf auf einem zu bedampfenden Substrat, sondern auch auf Anlagenteilen innerhalb der Vakuumkammer niederschlägt. Beim plasmaaktivierten Bedampfen mittels diffuser Bogenentladung wirkt es sich besonders nachteilig für die Langzeitstabilität des Abscheidevorgangs aus, wenn sich auf der als Anode geschalteten Elektrode der diffusen Bogenentladung Schichten abscheiden. Durch das Aufwachsen einer Schicht auf der Anode verändern sich sowohl elektrische Parameter der Bogenentladung als auch geometrische Parameter innerhalb der Kammer. Beides hat Veränderungen der Plasmabedingungen und schließlich Veränderungen der Eigenschaften der auf dem Substrat abgeschiedenen Schicht zur Folge. Abbröckelnde Schichten von der Anode führen ebenfalls zu Veränderungen der Plasmabedingungen und der Schichteigenschaften und können schlimmstenfalls zum Kurzschluss zwischen Anode und Katode führen.
Aus DE 43 36 681 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Verdampfungsgut aus zwei Tiegeln mittels Elektronenstrahlen verdampft wird. Dabei ist ein Tiegel als Katode und der andere Tiegel als Anode einer diffusen Bogenentladung geschaltet. Wird eine Wechselspannung zwischen beiden Tiegeln angelegt, fungieren beide Tiegel abwechselnd als Katode bzw. Anode einer diffusen Bogenentladung. Bei diesem Verfahren hat sich gezeigt, dass die Ionisierung von aufsteigenden Dampfpartikeln hauptsächlich über dem Tiegel erfolgt, der als Katode der diffusen Bogenentladung geschaltet ist. Da beide Tiegel jedoch abwechselnd als Kathode bzw. Anode geschaltet werden, ist der Ionisierungsgrad im zeitlichen Mittel betrachtet nicht so hoch, wie bei Verfahren, bei denen ein Verdampfertiegel ständig als Katode geschaltet ist. Vom Ionisierungsgrad jedoch ist abhängig, mit welchen Beschichtungsraten die mit dem Beschichtungsverfahren angestrebten Schichteigenschaften noch erreichbar sind. Eine Verringerung des Ionisierungsgrades wirkt sich deshalb auf das Beschichtungsverfahren nachteilig aus.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde ein Verfahren zu schaffen, mit welchem die Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden. Insbesondere sollen mit dem Verfahren auch großflächige Substrate unter langzeitstabilen Plasmabedingungen beschichtet werden können. Des Weiteren soll bei dem Verfahren ein hoher Ionisierungsgrad der Dampfpartikel erzielt werden.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bedampfen mindestens eines Substrates innerhalb einer Vakuumkammer wird Verdampfungsgut in mindestens einem offenen Tiegel mittels mindestens eines Elektronenstrahles verdampft, der von mindestens einem Elektronenbeschleuniger bereitgestellt wird, so dass sich das so erzeugte, sich räumlich über der Oberfläche des Verdampfungsgutes ausbreitende dampfförmige Beschichtungsmaterial auf dem Substrat niederschlägt. Dabei wird im Prozessraum zur Ionisierung und energetischen Anregung des dampfförmigen Beschichtungsmaterials ein Plasma mittels einer diffusen Bogenentladung auf der Oberfläche des Verdampfungsgutes jedes Tiegels erzeugt, d. h. das in jedem Tiegel befindliche Verdampfungsgut wird als Katode einer diffusen Bogenentladung geschaltet. Dadurch erfährt das über jedem Tiegel aufsteigende dampfförmige Beschichtungsmaterial einen hohen Ionisierungsgrad. Ferner wird jedem Verdampfungsgut enthaltenden separaten Tiegel eine separate Anode zum Ausbilden der diffusen Bogenentladung zugeordnet, welche über eine Stromquelle elektrisch mit dem Verdampfungsgut eines jeweils zugehörigen Tiegels verbunden wird. Dabei kann jedem Tiegel eine separate Stromquelle zugeordnet werden. Alternativ kann jedoch auch eine Stromquelle die Bogenentladungen mehrerer Tiegel speisen. Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass bei jeder Anode zumindest ein dem dampfförmigen Beschichtungsmaterial zugewandter Bereich auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Verdampfungsmaterials erhitzt wird. Dadurch wird zum einen sichergestellt, dass auf der Anode auftreffendes Beschichtungsmaterial von der Anode abtropft, wobei das abtropfende Beschichtungsmaterial unter der Anode in geeigneter Weise wieder aufgefangen werden kann. Durch eine geeignete geometrische Anordnung der Anode zum Tiegel wird dabei vermieden, dass ein Kurzschluss zur Katode entsteht. Zum anderen kann in den erhitzten Anodenbereichen erreicht werden, dass dort auftreffendes Beschichtungsmaterial re-verdampft oder gar nicht erst kondensiert. Indem auf diese Weise erfindungsgemäß ein stationärer Zustand auf der dem dampfförmigen Beschichtungsmaterial zugewandten Anodenfläche oder -teilfläche erreicht wird, lässt sich dort ein die Plasmaparameter und Prozessgeometrie veränderndes ständiges Aufwachsen von Streudampf verhindern. Schon aus Energieeffizienzgründen ist es nicht erforderlich, die gesamte Anode auf diese Temperatur zu erhitzen, sondern erfindungsgemäß ist es hinreichend, wenn nur der Oberflächenbereich der Anoden erhitzt wird, der mit dem Plasma in Kontakt gelangt. Des Weiteren ist das Erhitzten der gesamten Anode auch deshalb nachteilig, weil dadurch auch der elektrische Kontakt einer Anode, mit dem sie beispielsweise mit der Stromquelle elektrisch verbunden ist, von der Anode abschmelzen könnte.
Das Erhitzen der Anoden kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Eine gewisse Erwärmung erfahren die Anoden schon durch den Verdampfungsprozess selbst, beispielsweise durch die Strahlungswärme des erhitzten Verdampfungsgutes oder durch von der Oberfläche des Verdampfungsgutes rückgestreute Elektronen des Elektronenstrahls. Diese Prozesswärme reicht jedoch alleine nicht aus, eine Anode auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Verdampfungsgutes zu erhitzen. Die hierfür noch erforderliche Erwärmung der Anoden kann beispielsweise erzielt werden, indem mindestens ein Strahlungsheizer auf die Anoden gerichtet wird, indem die Anoden durch Stromdurchfluss geheizt werden oder indem ein Elektronenstrahl die zu erhitzenden Bereiche der Anoden überstreicht. Die genannten Vorgehensweisen können einzeln oder auch in beliebiger Kombination angewendet werden, um die Anoden auf eine entsprechende Temperatur zu erhitzen.
Soll ein Anodenbereich mittels eines Elektronenstrahls erhitzt werden, kann hierfür beispielsweise auch gleich der Elektronenstrahl herangezogen werden, der zum Erhitzen des Verdampfungsgutes verwendet wird. Wie vorhergehend schon einmal erwähnt, kann der Elektronenstrahl eines Elektronenbeschleunigers mit bekannten Ablenksteuerungen auf eine Vielzahl von Flächen hin periodisch abgelenkt werden, solange sich diese mit dem maximal erzielbaren Ablenkwinkel des Elektronenstrahls erreichen lassen. Sollte der maximale Ablenkwinkel oder/und die Maximalleistung eines Elektronenbeschleunigers nicht ausreichen, die Bereiche aller Anoden oder/und das Verdampfungsgut aller Tiegel zu erhitzen, können selbstverständlich auch mehrere Elektronenbeschleuniger hierfür verwendet werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Verdampfungsgut aus mindestens einem offenen Tiegel verdampft. Das aufsteigende dampfförmige Beschichtungsmaterial wird auch als Dampfwolke bezeichnet. Es ist bekannt, dass das von den Dampfquellen aufsteigende dampfförmige Beschichtungsmaterial unmittelbar an der Oberfläche der Dampfquelle die größte Dichte aufweist, die mit der Dampfausbreitung abnimmt. Soll eine Schicht mit homogener Verteilung auf großflächigen Substraten abgeschieden werden, ist es daher zweckmäßig, die Dampfausbreitung von mindestens zwei Dampfquellen in geeigneter Weise zu überlagern. Diese Dampfquellen können zum Beispiel in zwei voneinander beabstandeten Tiegeln erzeugt werden. In einer Versuchsanordnung lässt sich einfach ermitteln, welchen Abstand beide Tiegel zueinander aufweisen müssen, um eine möglichst homogene Schichtdickenverteilung zu erzielen. Durch das Aneinanderreihen weiterer Tiegel lassen sich auf diese Weise nahezu beliebig große Substrate und bei bandförmigen Substraten, die während des Beschichtens über die Tiegel hinweg bewegt werden, mit nahezu beliebiger Breite beschichten.
Gilt es beim Bedampfen eines Substrates hohe Anforderungen hinsichtlich der Schichthomogenität zu erfüllen, ist es vorteilhafter mehrere Tiegel mit kleiner Oberfläche des Verdampfungsgutes aneinanderzureihen anstatt wenige Tiegel mit großer Oberfläche des Verdampfungsgutes. Bei einer Ausführungsform wird daher die Oberfläche des Verdampfungsgutes bei jedem Tiegel mit einer maximalen Größe von 200 cm² ausgebildet. Ebenfalls sollten die Bereiche der Anoden, die mit dem Plasma in Kontakt geraten, und die auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Verdampfungsmaterials erhitzt werden müssen, nicht größer als 200 cm² ausgebildet werden, damit die Energiebilanz der verwendeten Bedampfungsanlage in einem wirtschaftlichen Rahmen bleibt. Als Anodenmaterial sind beispielsweise Graphit, Wolfram oder Molybdän geeignet.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Seitenansicht,
2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus 1 als Draufsicht.
In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung schematisch dargestellt, mittels der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist. Während 1 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung darstellt, ist in 2 eine Draufsicht abgebildet.
In einer Vakuumkammer 1 soll ein 0,5 mm dickes und 600 mm breites bandförmiges Substrat 2 aus nichtrostendem Stahl auf der Unterseite mit einer Schicht aus Titanoxid bedampft werden. Dazu wird das Substrat 2 während des Beschichtens mit einer Bandgeschwindigkeit von 35 mm/s über zwei offene Tiegel 3a und 3b hinwegbewegt. Der waagerechte Pfeil in 1 zeigt die Bewegungsrichtung des Substrates 2. In beiden Tiegeln 3a, 3b befindet sich jeweils Titan als Verdampfungsgut 4a, 4b, welches mittels eines von einem Elektronenbeschleuniger 5 erzeugten Elektronenstrahls 6 erhitzt und verdampft wird. Das auf diese Weise erzeugte dampfförmige Beschichtungsmaterial breitet sich räumlich über der Oberfläche des Verdampfungsgutes 4a, 4b aus und schlägt sich auf der Unterseite des Substrates 2 nieder. Bevor sich jedoch das dampfförmige Beschichtungsmaterial auf dem Substrat 2 niederschlägt, geht dieses durch chemische Reaktion eine Verbindung mit dem durch einen Einlass 7 in die Vakuumkammer 1 eingelassenen Reaktivgas Sauerstoff ein Das dampfförmige Beschichtungsmaterial wird somit als Titanoxid und genau betrachtet als Titandioxid auf dem Substrat 2 abgeschieden, da genügend Sauerstoff in die Vakuumkammer 1 eingelassen wird, so dass das Titanoxid stöchiometrisch ausgebildet wird.
Die beiden Tiegel 3a, 3b sind jeweils als runde wassergekühlte Kupfer-Tiegel ausgebildet, in denen die Oberfläche des Verdampfungsgutes 4a, 4b eine Größe von 100 cm² aufweist. Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens können jedoch auch alle anderen aus dem Stand der Technik für das Elektronenstrahlbedampfen bekannten Tiegel mit jeder beliebigen Form und aus anderem Material als Kupfer verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein sogenanntes SAD-Verfahren, d. h. das dampfförmige Beschichtungsmaterial wird dem Einfluss eines Plasmas ausgesetzt, welches mittels einer diffusen Bogenentladung auf der Oberfläche des Verdampfungsgutes 4a, 4b erzeugt wird. Hierzu wird der Elektronenstrahl 6 mittels einer Ablenksteuerung derart abgelenkt, dass der Elektronenstrahl 6 sowohl die gesamte Oberfläche des Verdampfungsgutes 4a, als auch die gesamte Oberfläche des Verdampfungsgutes 4b schnell und periodisch überstreicht, so dass das Verdampfungsgut 4a und 4b an deren Oberflächen quasi gleichzeitig und gleichmäßig erhitzt werden. Des Weiteren ist hierzu erforderlich, dass das Verdampfungsgut 4a und 4b jeweils als Katode einer stromstarken Bogenentladung geschaltet werden. Erfindungsgemäß wird hierfür jedem als Katode geschalteten und in einem separaten Tiegel befindlichen Verdampfungsgut 4a, 4b eine separate Anode zugeordnet. So ist im Ausführungsbeispiel dem Verdampfungsgut 4a die Anode 8a und dem Verdampfungsgut 4b die Anode 8b zugeordnet. Das Kontaktieren des Verdampfungsgutes 4a, 4b als Kathode kann beispielsweise erfolgen, indem der zugehörige Tiegel 3a, 3b als Kathode geschaltet wird, insofern das Tiegelmaterial elektrisch leitfähig ist. Im Ausführungsbeispiel ist dies mit dem Tiegelmaterial Kupfer der Fall.
Elektrisch gespeist werden die diffusen Bogenentladungen auf den Oberflächen der Verdampfungsgüter 4a, 4b mittels einer Stromquelle 9, die sowohl zwischen Tiegel 3a und Anode 8a als auch zwischen Tiegel 3b und Anode 8b geschaltet wird.
Aufgrund der diffusen Bogenentladungen entsteht über den Oberflächen der Verdampfungsgüter 4a, 4b ein großvolumiges Plasma mit hoher Plasmadichte, infolgedessen das über den Oberflächen der Verdampfungsgüter 4a, 4b aufsteigende dampfförmige Beschichtungsmaterial einen hohen Ionisierungsgrad erfährt. Auf dem Substrat 2 scheidet sich deshalb eine dichte Schicht mit mikrokristallinem Gefüge ab, welche vorwiegend aus der Anatasphase von Titanoxid besteht. An dieser Stelle sei angemerkt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur Titan verdampft und Titanoxid abgeschieden werden kann, sondern erfindungsgemäß können auch alle aus dem Stand der Technik für einen SAD-Prozess geeignete Materialien verdampft und reaktiv oder auch nicht reaktiv auf einem Substrat abgeschieden werden. Für einen SAD-Prozess sind besonders elektrisch leitfähige und hochschmelzende Materialien geeignet. Als hochschmelzend sind derartige Materialien anzusehen, die eine Schmelztemperatur von über 1400°C aufweisen, wie z. B. Titan, Tantal, Wolfram, Molybdän und Zirconium.
Beim Ausführungsbeispiel werden zwei separate Tiegel zur Aufnahme des Verdampfungsgutes eingesetzt, um durch Überlagerung des dampfförmigen Beschichtungsmaterials, das über den Dampfquellen der beiden Tiegel aufsteigt, eine möglichst homogene Schichtdickenverteilung auf einem überlaufenden zu beschichtenden Substrat zu erzielen. Ein optimaler Abstand zweier benachbarter Tiegel ist aber unter anderem auch abhängig vom Abstand der Verdampfungsgutoberflächen zum Substrat. Beim Ausführungsbeispiel wurde vor dem Beschichtungsvorgang in einer Versuchsanordnung für das Erlangen homogener Schichteigenschaften ein Mittenabstand der beiden Tiegel 3a, 3b von 500 mm bei einem Abstand der Verdampfungsgutoberflächen zum Substrat 2 von 500 mm ermittelt.
Damit der mittels diffusen Bögen erzeugte hohe Ionisierungsgrad des Dampfes, welcher Schichteigenschaften beeinflusst, langzeitstabil aufrechterhalten werden kann, werden die Bereiche der Anoden 8a, 8b, die mit dem sich zwischen den Anoden 8a, 8b und dem Verdampfungsgut 4a, 4b ausbildenden Plasma in Kontakt gelangen, während des gesamten Beschichtungsvorgangs auf eine Temperatur erhitzt, die über der Schmelztemperatur des Verdampfungsgutes 4a, 4b liegt. Im Ausführungsbeispiel sind die Anoden 8a, 8b als zylinderförmige Blöcke aus Graphit ausgebildet, die eine Stirnfläche von jeweils 100 cm² aufweisen. Dabei sind die zylinderförmigen Anoden derart angeordnet, dass die Zylinderachsen parallel zur Oberfläche des Verdampfungsgutes verlaufen. Beide Anoden 8a, 8b sind über der Verdampfungsgutoberfläche und aus Sicht des Elektronenbeschleunigers 5 betrachtet hinter den Tiegeln 3a, 3b angeordnet. Ein Herabtropfen kondensierten Verdampfungsgutes zurück in einen Tiegel hinein ist damit ausgeschlossen.
Aufgrund dieser Anordnung gelangen die Anoden 8a, 8b vornehmlich an deren dem dampfförmigen Beschichtungsmaterial zugewandten Stirnseiten mit dem Plasma in Kontakt. Zum Zwecke des Erhitzens dieser Stirnseiten werden diese Flächen ebenfalls periodisch vom Elektronenstrahl 6 überstrichen. Auf diese Weise wird ein Bereich 10a, 10b der Anoden 8a, 8b auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur von Titan erwärmt. An den Außenflächen der Bereiche 10a, 10b tropft daher das daran kondensierende dampfförmige Beschichtungsmaterial immer wieder ab, wodurch die Plasmabedingungen während des Beschichtungsvorgangs konstant gehalten werden können.
Die zuvor geschilderte verhältnismäßige Ausrichtung einer Anode 8a, 8b zum zugehörigen Tiegel 3a, 3b birgt zweierlei Vorteile in sich. Zum einen bewirkt diese Ausrichtung, dass sich das Plasma in einem Bereich ausbildet, der auch vom aufsteigenden dampfförmigen Beschichtungsmaterial durchdrungen wird, wodurch ein hoher Ionisierungsgrad des dampfförmigen Beschichtungsmaterials erzielt wird. Zum anderen befindet sich dadurch der zu erhitzende Bereich der Anoden im Auslenkungsbereich des Elektronenstrahls und kann durch diesen beaufschlagt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft bei Beschichtungsaufgaben mit langer Beschichtungszeit einsetzbar. Da hierbei vorzugsweise mehrere Tiegel mit relativ kleinem Fassungsvermögen eingesetzt werden, ist es oftmals unumgänglich, Verdampfungsgut während des Beschichtungsvorgangs nachzufüllen. Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Nachfüllen der Verdampfungsgüter 4a, 4b durch den Boden der Tiegel 3a, 3b. Dies ist besonders vorteilhaft, weil es auf diese Weise beim Nachfüllen von Verdampfungsgut zu keiner Ausbildung von Spritzern des flüssigen Verdampfungsgutes kommt. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das Nachfüllen des Verdampfungsgutes jedoch auch alternativ mit jedem anderen bekannten Verfahrensschritt zum Nachfüllen von Verdampfungsgut erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4336680 A1 [0002]
DE 102005033515 A1 [0003]
DE 4336681 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Bedampfen mindestens eines Substrates (2) innerhalb einer Vakuumkammer (1), indem Verdampfungsgut (4a; 4b) in mindestens einem offenen Tiegel (3a; 3b) mittels mindestens eines Elektronenstrahls verdampft, der von mindestens einem Elektronenbeschleuniger (5) bereitgestellt wird, so dass sich das so erzeugte, räumlich über der Oberfläche des Verdampfungsgutes (4a; 4b) ausbreitende dampfförmige Beschichtungsmaterial auf dem Substrat (2) niederschlägt; wobei im Prozessraum zur Ionisierung und energetischen Anregung des dampfförmigen Beschichtungsmaterials ein Plasma mittels einer diffusen Bogenentladung auf der Oberfläche des Verdampfungsgutes (4a; 4b) jedes Tiegels (3a; 3b) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Verdampfungsgut (4a; 4b) enthaltenden separaten Tiegel (3a; 3b) zum Ausbilden der diffusen Bogenentladung eine separate Anode (8a; 8b) zugeordnet wird, welche über eine Stromquelle elektrisch mit dem als Katode geschalteten Verdampfungsgut (4a; 4b) verbunden wird und wobei bei jeder Anode (8a; 8b) zumindest ein dem dampfförmigen Beschichtungsmaterial zugewandter Bereich (10a; 10b) auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Verdampfungsmaterials (4a; 4b) erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (10a; 10b) mittels eines Elektronenstrahls (6) erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (10a; 10b) mittels Stromdurchfluss erhitzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (10a; 10b) mittels eines Strahlungsheizers erhitzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anode (8a; 8b) oberhalb der Oberfläche des Verdampfungsgutes (4a; 4b) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Verdampfungsgutes (4a; 4b) eines jeden Tiegels (3a; 3b) mit einer maximalen Größe von 200 cm² ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgut (4a; 4b) während des Verdampfens nachgefüllt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem dampfförmigen Beschichtungsmaterial zugewandter Bereich (10a, 10b) der Anode (8a; 8b) mit einer maximalen Fläche von 200 cm² ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erhitzte Anoden-Bereich auf eine Temperatur geheizt wird, bei welcher das dampfförmige Beschichtungsmaterial nicht mehr kondensiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Anode (8a; 8b) derart positioniert ist, dass ein Hineintropfen des von ihr abtropfenden Kondensats in den oder die Tiegel (3a; 3b) nicht möglich ist.