DE1181519B

DE1181519B - Process to deposit a coating of two or more substances on a workpiece by means of cathode atomization, as well as device for carrying out the process

Info

Publication number: DE1181519B
Application number: DEE14137A
Authority: DE
Inventors: Leslie Arthur Holland
Original assignee: Edwards High Vacuum Ltd
Current assignee: Edwards High Vacuum Ltd
Priority date: 1956-05-17
Filing date: 1957-05-16
Publication date: 1964-11-12
Also published as: GB830392A

Description

Verfahren, um auf einem Werkstück mittels Kathodenzerstäubung einen Überzug aus zwei oder mehreren Stoffen niederzuschlagen, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um auf einem Werkstück mittels Kathodenzerstäubung einen Überzug aus zwei oder mehreren Stoffen niederzuschlagen, wobei das Werkstück in einer Vakuumkammer gedreht wird, in der mehrere aus jeweils einem der Stoffe bestehende Kathoden untergebracht sind. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei betrifft die Erfindung das Problem, einen Überzug mit einer bestimmten gleichmäßigen Zusammensetzung aus mehreren verschiedenen Stoffen herzustellen.Method of applying a Deposition of a coating of two or more substances, as well as a device for carrying it through of the method The invention relates to a method to work on a workpiece to deposit a coating of two or more substances by means of cathode sputtering, wherein the workpiece is rotated in a vacuum chamber in which several of each one of the substances existing cathodes are housed. The invention relates to further to a device for carrying out the method. This affects the Invention the problem of a coating with a certain uniform composition made from several different fabrics.

Es ist schwierig, durch Verdampfung oder durch Kathodenzerstäubung Überzüge niederzuschlagen, die zwei oder mehr Stoffkomponenten enthalten, wenn eine bestimmte Zusammensetzung des überzugs erzielt werden soll. Um einen Überzug mit gleichartiger Zusammensetzung in den tieferen Schichten zu erzielen, ist das Niederschlagen durch direktes Verdampfen einer Legierung gewöhnlich nicht möglich, weil die Komponenten der Legierung gewöhnlich nicht unbedingt in solchen Massenverhältnissen verdampfen, die den Anteilen der Komponenten in der Legierung entsprechen. Auch wird das Niederschlagen von legierten oder gemischten überzügen durch gleichzeitiges Verdampfen der verschiedenen, die Legierung oder das Gemisch bildenden Stoffe noch erschwert durch die Verschiedenheiten in den Verdampfungsverhältnissen der Verdampfungsquellen und durch die Schwierigkeiten, die erforderlichen Temperaturen derselben einzuhalten. In einigen wenigen Fällen ist es möglich, durch Kathodenzerstäubung einer legierten Elektrode einen Überzug niederzuschlagen, der im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie die Elektrode hat; aber gewöhnlich zerstäubt eine der Legierungskomponenten der Elektrode schneller als die anderen, so daß die Komponenten des sich ergebenden Überzugs nicht im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie in der Elektrode. Auch die zur Überwindung bestimmter anderer Probleme vorgeschlagenen Verfahren zur Kathodenzerstäubung, bei denn aus verschiedenen Elektroden, die aus verschiedenen Stoffen bestehen, abwechselnd zerstäubt wird, führen nicht zum Niederschlagen eines gleichmäßig gemischten Überzugs in der Art einer Legierung, vielmehr wird dabei das Hauptmetall in Schichten auf den Grundkörper aufgebracht, zwischen die abwechselnd immer dünne Schichten eines anderen Zwischenmetalls gebracht werden. Auch die bekannte Möglichkeit, bei solchen mehrschichtigen Überzügen durch spätere thermische Nachbehandlung Legierungen zu bilden, ist gegenüber dem Problem, Legierungsüberzüge niederzuschlagen, nachteilig. Dies einmal deswegen, weil eine spätere thermische Nachbehandlung eine zusätzliche Verfahrensstufe darstellt, welche Zeitverlust und zusätzliche Kosten verursacht, zum anderen aber auch deswegen, weil das Ergebnis der thermischen Nachbehandlung nicht mit Sicherheit zu einer gleichmäßigen Legierungsbildung führt, ` weh die Legierungsbildung zwangläufig an den. Grenzsc>lichten einsetzen muß, und auch dann, wenn die..Grenzschichten legieren, der schichtartige Aufbau zwischen legiertem und nicht legiertem Stoff erhalten bleibt.It is difficult by evaporation or by sputtering Deposit coatings that contain two or more fabric components, if one certain composition of the coating is to be achieved. To have a cover with To achieve a similar composition in the deeper layers is precipitation by direct evaporation of an alloy usually not possible because the components of the alloy usually do not necessarily evaporate in such mass proportions that which correspond to the proportions of the components in the alloy. Also is knocking down of alloyed or mixed coatings by simultaneous evaporation of the different, the alloy or the mixture-forming substances are made even more difficult by the differences in the evaporation conditions of the evaporation sources and the difficulties to maintain the required temperatures of the same. In a few cases It is possible to use cathodic sputtering to coat an alloyed electrode deposit which has essentially the same composition as the electrode Has; but usually one of the alloy components of the electrode sputtered faster than the others, so that the components of the resulting coating are not in the same Relation to each other as in the electrode. Even those to overcome certain other problems proposed method for cathodic sputtering, because from different electrodes, which consist of different substances, are alternately atomized will not result in the deposition of a uniformly mixed coating in the Kind of an alloy, rather the main metal is in layers on the base body applied, between which alternating thin layers of another intermediate metal to be brought. Also the well-known possibility with such multi-layer coatings Forming alloys through subsequent thermal treatment is compared to Problem of depositing alloy coatings, disadvantageous. This is because because subsequent thermal post-treatment represents an additional process step, which causes loss of time and additional costs, but also because of it, because the result of the thermal aftertreatment is not certain to be a uniform one Alloy formation leads, `the alloy formation inevitably hurts the. Clear boundaries must start, and also when the .. boundary layers alloy, the layer-like Structure between alloyed and non-alloyed material is retained.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden.The invention is based on the object of overcoming these disadvantages.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß sämtliche Kathoden gleichzeitig an eine Spannungsquelle gelegt werden, so daß auf dem Werkstück ein Überzug niedergeschlagen wird, der aus einer Legierung der vorgenannten Stoffe besteht. Gemäß der Erfindung wird wirklich ein @gleichmäßiges Stoffgemisch niedergeschlagen, ohne daß eine Nachbehandlung zwecks Legierungsbildung notwendig wäre.According to the invention, the object in a method of the opening described type solved in that all cathodes at the same time to a voltage source be placed, so that a coating is deposited on the workpiece, which consists of consists of an alloy of the aforementioned substances. According to the invention becomes real a @ uniform mixture of substances is precipitated without any post-treatment for the purpose of Alloy formation would be necessary.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Kathodenflächen jeweils so,groß gewählt, daß die Zerstäubungsgeschwindigkeit , einer jeden Kathode so groß ist, daß sie den gewünschten Beitrag zur Legierung liefert. Dadurch werden die Schwierigkeiten überwunden, die sich bei Zerstäubung einer legierten Kathode infolge der verschiedenen Zerstäubungsgeschwindigkeiten der einzelnen Komponenten ergeben.According to a further feature of the invention, the cathode surfaces each chosen so large that the sputtering speed of each cathode so is great that it makes the desired contribution to the alloy. This will be overcome the difficulties encountered in sputtering an alloy cathode as a result of the different atomization speeds of the individual components result.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird als Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle verwendet. Dadurch wird erreicht, daß sich die verschiedenen Elektroden, die gleichzeitig an eine Spannungsquelle angelegt sind, in elektrischer Hinsicht nicht nachteilig beeinflussen.According to a further feature of the invention is used as a voltage source an AC voltage source is used. This ensures that the different Electrodes that are simultaneously applied to a voltage source, in electrical Do not affect adversely.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Spannungsquelle eine Gleichspannungsquelle, wobei die Kathoden parallel zueinander an den negativen Anschluß und das Werkstück an den anderen Anschluß der Spannungsquelle angeschlossen werden bzw. wird. Dies ist dann von Vorteil, wenn die Verwendung von Wechselstrom doch zu irgendwelchen Ungleichmäßigkeiten im Überzug führt.According to another feature of the invention, the voltage source is a DC voltage source, the cathodes parallel to each other to the negative terminal and the workpiece can be connected to the other terminal of the voltage source or will. This is an advantage when using alternating current leads to any unevenness in the coating.

Für die Fälle, in denen ein Überzug aus wenigstens einem Metall und einem Metallsalz gemischt sein soll, wird vorgeschlagen, eine der Kathoden aus dem Metall des Metallsalzes zu bilden und in einer Atmosphäre zu zerstäuben, die ein zur Bildung des gewünschten Metallsalzes geeignetes Gas enthält, z. B. in sauerstoffhaltiger Atmosphäre, wenn das Metallsalz ein Oxyd ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich schon das Metallsalz als solches niederschlägt, so daß es nicht erst im Überzug gebildet werden muß. Nach einem anderen Vorschlag wird eine der Kathoden aus dem Metall des Salzes gebildet und mit dem Salz- überzogen, wobei dann das Zerstäuben in neutraler Atmosphäre erfolgt. Auch dabei wird erreicht, daß sich bereits das Metallsalz als solches niederschlägt und nicht erst im überzug gebildet werden muß.For those cases where a coating of at least one metal and a metal salt is to be mixed, it is proposed to use one of the cathodes from the Metal to form the metal salt and to atomize it in an atmosphere containing a contains suitable gas to form the desired metal salt, e.g. B. in oxygenated Atmosphere if the metal salt is an oxide. In this way it is achieved that the metal salt is already deposited as such, so that it does not only appear in the coating must be formed. According to another proposal, one of the cathodes is made from the The metal of the salt is formed and coated with the salt, which then causes the atomization takes place in a neutral atmosphere. Here, too, it is achieved that the Metal salt precipitates as such and does not have to be formed in the coating.

Zur Durchführung des Verfahrens wird schließlich eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der die Kathoden sektorförmig ausgebildet und mit den eingeschlossenen Winkeln zur Werkstückdrehachse hinweisend rund um diese herum mit Winkelabstand voneinander angeordnet sind. Dabei sind die Verhältnisanteile der die Legierung bildenden Stoffe durch die Größenverhältnisse der eingeschlossenen Winkel an den Kathoden bestimmt. Diese Vorrichtung erlaubt in einfachster Weise die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Finally, a device is used to carry out the method proposed in which the cathodes formed sector-shaped and with the enclosed Angles to the workpiece axis of rotation indicating all around this with angular spacing are arranged from each other. Here are the proportions of the alloy forming substances by the proportions of the included angles on the Cathodes determined. This device allows the application in the simplest possible way of the method according to the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben: F i g. 1 zeigt schematisch das Grundprinzip der Erfindung; F i g. 2 zeigt schematisch; wie eine gewünschte Legierungszusammensetzung erzielt wird, und F i g. 3 zeigt eine Alternativlösung für die elektrische Schaltung der Zerstäubereiektroden.Embodiments of the invention are referred to below described in more detail on the accompanying drawings: F i g. 1 shows schematically that Basic principle of the invention; F i g. 2 shows schematically; such as a desired alloy composition is achieved, and FIG. 3 shows an alternative solution for the electrical circuit the atomizing electrodes.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, besteht das Grundprinzip der Erfindung darin, daß ein Paar von Elektroden 1 auf ein (nicht darstelltes) Werkstück zerstäubt wird, das von einem in Richtung des-Pfeiles 4 um die Achse 3 drehbar gelagerten Werktisch 2 getragen wird. Die Elektroden 1 sind segmentförmig gestaltet und in bezug auf die Achsei zueinander mit Winkelabstand und vom Werktisch 2 in Achsrichtung mit Abstand angeordnet. Die Elektroden sind jeweils mit den Endanschlüssen der Sekundärwicklung eines Transformators 5, verbunden, dessen Primärwicklung an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist. Bei der beschriebenen Schaltung ergibt sich abwechselnd aus jeder Elektrode eine Glimmentladung, und indem man die Elektroden aus verschiedenen Stoffen fertigt, wird ein Film auf das Werkstück 'aufgestäubt, der eine Legierung oder eine Mischung aus den Stoffen darstellt, aus denen die Elektroden gebildet sind.As shown in FIG. 1 as can be seen, there is the basic principle of the invention in that a pair of electrodes 1 sputter onto a workpiece (not shown) is that of a rotatably mounted in the direction of the arrow 4 about the axis 3 Work table 2 is worn. The electrodes 1 are segment-shaped and in with respect to the axis i to each other with angular distance and from the workbench 2 in the axial direction arranged at a distance. The electrodes are each connected to the end connections of the secondary winding a transformer 5, whose primary winding is connected to an AC power source connected. In the circuit described, each result alternates Electrode a glow discharge, and by making the electrodes from different substances manufactures, a film is sputtered onto the workpiece, which is an alloy or a Represents a mixture of the substances from which the electrodes are formed.

Um einen Legierungsfilm von gewünschten Verhältnisanteilen herzustellen, wird, wie in F i g. 2 gezeigt ist, die Fläche der einzelnen Elektroden durch Änderung des eingeschlossenen Winkels 0 geändert, um den gewünschten Zerstäubungsanteil aus jeder Elektrode einzustellen. So ist eine Elektrode 6 dargestellt, die aus Zink gebildet ist und einen Winkel 0 1 einschließt, sowie eine Elektrode 7, die aus Kupfer gebildet ist und einen Winkel (D 2 einschließt, wobei die Elektroden um einen Winkelabstand von 180° zueinander versetzt sind. Die Winkel e 1 und 0 2 sind so gewählt, daß der auf das Werkstück aufgestäubte sich ergebende Film ein Messing- bzw. Bronzefilm ist, in dem sich Kupfer und Zink in dem gewünschten Verhältnisanteil vorfinden.To make an alloy film of desired proportions, is, as shown in FIG. 2 shows the area of the individual electrodes by changing of the included angle 0 changed to the desired amount of atomization set for each electrode. Thus, an electrode 6 is shown, which is made of zinc is formed and includes an angle 0 1, and an electrode 7, which is made of copper is formed and an angle (D 2 encloses, with the electrodes at an angular distance are offset from one another by 180 °. The angles e 1 and 0 2 are chosen so that the the resulting film sputtered onto the workpiece is a brass or bronze film in which copper and zinc are found in the desired proportion.

Bei einer anderen Anwendung der Erfindung ist eine der Elektroden aus Zinn und die andere aus Antimon gebildet, und die Zerstäubung wird in eines Sauerstoffatmosphäre durchgeführt, so daß der niedergeschlagene Film ein Zinnoxydfilm ist, der geringe Anteile von Antimon enthält.In another application of the invention, one of the electrodes is formed from tin and the other from antimony, and the atomization is made into one Oxygen atmosphere carried out so that the deposited film is a tin oxide film which contains small amounts of antimony.

Es ist verständlich, daß - obgleich aufgestäubte zusammengesetzte Überzüge mit den, gewünschten Verhältnisanteilen der Komponenten hergestellt werden können - die Komponenten nicht immer nach den atomaren Verhältnissen verteilt sein müssen, damit sich die gewünschten Filmeigenschaften ergeben. So ist es, wenn halbleitende oder andere Niederschläge hergestellt werden, manchmal vorteilhaft, die Temperatur des Werkstückträgers zu steigern, um die Diffusion der einen Komponente in die Gitterstruktur der anderen hinein zu unterstützen.It will be appreciated that - although sputtered composite coatings can be prepared with the desired ratio of proportions of the components - the components need not always be distributed according to the atomic ratios, so that the desired film properties are obtained. Thus, when producing semiconducting or other deposits, it is sometimes advantageous to increase the temperature of the workpiece carrier in order to aid the diffusion of one component into the lattice structure of the other.

Wenn eine Glimmentladung von zwei Elektroden aus verschiedenen Stoffen bei der gleichen Spannung betrieben wird, hängt die Elektronenstromdichte (Ampere pro cm2), die aus jeder an Kathode liegenden Elektrode fließt, von solchen Faktoren wie der Betriebscharakteristik (work function) des Stoffes ab. Die Elektronenstromdichte bestimmt die Anzahl der positiven Ionen, die auf die Kathode auftreffen und dadurch die Zerstäubung verursachen. So hängt bei einer jeden Elektrode das Zerstäubungsmaß pro Quadratzentimeter beschossener Oberfläche ab von: 1. dem tatsächlichen (intrinsic) Zerstäubungsmaß des Stoffes, d. h. der pro Einheit positiven Zonenstroms in der Sekunde zerstäubten Masse, 2. dem zur Kathode fließenden positiven Zonenstrom; und dieser hängt ab von der Elektronenemission aus der Kathode, die sich abhängig von der Art des Kathodenwerkstoffes ändert.When a glow discharge occurs from two electrodes made of different substances is operated at the same voltage, the electron current density (ampere per cm2) that flows from each electrode connected to the cathode, depends on such factors such as the operating characteristics (work function) of the substance. The electron current density determines the number of positive ions that hit the cathode and thereby cause the atomization. The degree of sputtering depends on each electrode per square centimeter of bombarded surface from: 1. the actual (intrinsic) Degree of atomization of the substance, d. H. the positive zone current per unit in the Second atomized mass, 2. the positive zone current flowing to the cathode; and this depends on the electron emission from the cathode, which depends on the type of cathode material changes.

Wenn daher zwei geometrisch identische Elektroden im gleichen Gas und bei gleichem Druck betrieben werden und die Elektroden aus verschiedenen Stoffen bestehen, ist der positive Ionenstrom, der zu jeder der Elektroden fließt, nicht der gleiche.. So ist, wie allgemein bekannt, die Elektronenzahl, die pro auftreffendes Ion aus einer Goldkathode austritf; -bestimmt durch die Betriebscharakteristik (work function) des Stoffes, und wenn die Elektronenemission groß ist, dann ist auch die Stromdichte groß, und der Dunkelraum (dark space) der Glimmentladung zieht sich zusammen. Dies reduziert dann die Anzahl der positiven Ionen, die infolge des Durchtritts von Elektronen durch das Gas erzeugt werden. So besteht für jede Elektrode bei einem bestimmten, 'gewählten Druck eine Gleichgewichtsbedingung, nach der das Verhältnis von Elektronen zu Ionen einen bestimmten Wert hat, und deswegen können die aus verschiedenen Stoffen bestehenden Elektroden - um ein gegebenes Verhältnis der Zerstäubungsmasse zwecks Herstellung eines Legierungsfilms mit gegebener Zusammensetzung zu erzielen - hinsichtlich ihrer Flächen nicht durch das einfache Verhältnis gemäß der Verschiedenheit ihrer tatsächlichen (intrinsic) Zerstäubungsmasse bestimmt werden.Therefore, if two geometrically identical electrodes are in the same gas and operated at the same pressure and the electrodes are made of different materials exist, the positive ion current flowing to each of the electrodes is not the same .. So, as is well known, is the number of electrons per incident Ion exits from a gold cathode; - determined by the operating characteristics (work function) of the substance, and if the electron emission is large, then so is the Current density large, and the Dark space of the glow discharge contracts. This then reduces the number of positive ions that result the passage of electrons through the gas. So there is for everyone Electrode at a certain '' chosen pressure an equilibrium condition, according to that the ratio of electrons to ions has a certain value, and therefore can use the electrodes made of different substances - by a given ratio the atomization mass for the purpose of producing an alloy film with a given composition to achieve - in terms of their areas not by the simple ratio according to the difference in their actual (intrinsic) atomization mass can be determined.

Die verschiedenen Betriebscharakteristiken der Elektroden und somit die verschiedenen fließenden Elektronen- und Ionenströme müssen berücksichtigt werden. Es ist in der Praxis jedoch gewöhnlich sehr einfach, aus zwei segmentförmigen Elektronen mit gleichen eingeschlossenen Winkeln zu zerstäuben und herauszufinden, welche das größere Zerstäubüngsmaß zeigt. Der eingeschlossene Winkel einer der Elektroden kann dann zerkleinert oder vergrößert werden, bis der Beitrag dieser Elektrode am Legierungsfilm den gewünschten Wert ergibt. Es ist nicht zu erwarten, daß die in der die Kathodenzerstäubung betreffenden Literatur veröffentlichten Werte, betreffend die tatsächlichen Zerstäubungsmaße, bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die gleichen Ergebnisse ergeben, weil das Zerstäubungsmaß, wie oben beschrieben wurde, nicht nur vom tatsächlichen Zerstäubungsmaß abhängt, sondern auch vom Anteil und Maß des Gesamtstroms, der durch positive Ionen gebildet wird.The various operating characteristics of the electrodes and thus the various flowing electron and ion currents must be taken into account. In practice, however, it is usually very simple to consist of two segment-shaped electrons atomizing with equal included angles and figuring out which one the shows greater degree of atomization. The included angle of one of the electrodes can then crushed or enlarged until the contribution of this electrode to the alloy film gives the desired value. It is not to be expected that in the sputtering process the relevant literature published values regarding the actual atomization dimensions, when using the method according to the invention give the same results, because the degree of atomization, as described above, not only depends on the actual The amount of atomization depends, but also on the proportion and amount of the total current that passes through positive ions are formed.

Es ergibt sich weiterhin, daß, wenn zwei verschiedenartige Stoffe zerstäubt werden, um eine gewünschte Filmzusammensetzung zu ergeben, diejenige Elektrode, die die Komponente mit dem geringsten Anteil innerhalb des Films ergibt, einen größeren eingeschlossenen Winkel haben kann als diejenige, die die Komponente des größeren Anteils liefert. Dies folgt offenbar aus der Betrachtung sowohl des tatsächlichen Zerstäubungsmaßes als auch des Wertes des positiven Ionenstroms, der von den Glimmentladungsbegingungen abhäpgt.It also follows that if two different substances be sputtered to give a desired film composition, that electrode which gives the component with the lowest proportion within the film, a larger one may have included angle than that which is the component of the larger Share supplies. This obviously follows from considering both the actual The degree of sputtering and the value of the positive ionic current generated by the glow discharge conditions depends.

Es ist zu bemerken, daß das beschriebene System mit einer dreiphasigen Stromquelle verwendet werden kann, wobei dann drei Elektroden vorgesehen würden, um tertiäre Legierungen zu ermöglichen oder Mischungen, die drei niederzuschlagende Komponenten aufweisen.It should be noted that the system described with a three-phase Power source can be used, in which case three electrodes would be provided, to allow tertiary alloys or mixtures, the three to be deposited Have components.

Die verwendete Spannung der Stromquelle kann ansteigen, wenn die weniger leitfähige Elektrode angeschaltet wird. Dieser Anstieg hängt von der Regulierung des verwendeten Transformators ab und ändert das Zerstäubungsmaß der Elektrode, da dieses ja sowohl von der verwendeten Spannung als auch von der Stromdichte im Kathodenraum abhängt. Allgemein aber können die notwendigen Zerstäubungsmaße zur Erzielung der gewünschten Filmzusammensetzung nach ein oder zwei Versuchen festgelegt werden.The used voltage of the power source can increase if the less conductive electrode is switched on. This increase depends on the regulation of the transformer used and changes the degree of atomization of the electrode, since this depends on both the voltage used and the current density in the Depends on the cathode compartment. In general, however, the necessary atomization dimensions can be used Achievement of the desired film composition determined after one or two attempts will.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch unter Verwendung von gleichgerichtetem Wechselstrom oder Gleichstrom ausgeführt werden, wie in F i g. 3 gezeigt ist, wobei dann die zwei oder mehr Elektroden, die die Kathode bilden, dauernd mit dem negativen Pol der Stromquille verbunden sind, wähnend der positive Pol inft dein Werktische verbunden ist. Die °Elektroden sind -wie, oben 'beschrieben geformt; damit sie die gewiirisehten Verhältnisse in- dem zusammengesetzten Film ergeben., Die Erfindung kann zweckmäßig beim Aufstäuben zusammengesetzter Filme zur Bildung elektrischer Widerstände angewendet werden, indem Metallüberzüge auf Isolierkörper aus Glas; i -Keramik oder anderen geeigneten elektrischen Isolierstoffen niedergeschlagen werden.The method according to the invention can also be carried out using rectified Alternating current or direct current can be carried out as shown in FIG. 3 is shown, where then the two or more electrodes that make up the cathode, continuously with the negative one Pole of the current source are connected, while the positive pole inft your workbench connected is. The electrodes are shaped as described above; so that they can given proportions in the composite film., The invention may be useful in sputtering composite films to form electrical Resistors are applied by placing metal coatings on glass insulating bodies; i -ceramic or other suitable electrical insulating material will.

Bis jetzt war es -äußerst schwierig, durch Niederschlagen von Metallüberzügen auf Glas- oder Kerämikkörpern elektrische Widerstände herzustellen; die sich nicht mit der Zeit verschlechtern. Dies kommt daher, daß sehr dünne Metallfilme eine ,große Widerstandsänderung zeigen, wenn sie @ in der Luft oxydieren. Wenn: jedoch der Film schon während -des Niederschlagens teilweise oxydiert wird, so bewirkt dies oftmals ein Verhindern. von übermäßigen Widerstandsänderungen; wenn der Flm dann der Atmosphäre ausgesetzt wird.Up until now it has been extremely difficult to produce electrical resistances by depositing metal coatings on glass or ceramic bodies; that don't worsen over time. This is because very thin metal films show a large change in resistance when they oxidize in air. If: however, the film even during - oxidizes the deposition part, this often causes a prevention. from excessive changes in resistance; when the film is then exposed to the atmosphere.

Es wird daher vorgeschlagen; Hochohmwiderstände durch gleichzeitiges Aufstäuben Greines Metallfilms und eines Oxydfilms @ auf einen elektrischen. Isolierkörper herzustellen: Dies kann auf- verschicdene Art geschehen, z. B: kann: -eznz. Kathodenelektrode aus WismutÜnd-die andere Elektrode aus Gold gemacht werden, und beim Zerstäuben der Elektroden in Luft ergibt sich ein üm, der sowohl Wismutoxyd als auch Gold enthält: So hat ein Goldfilm von einigen 100 A Dicke auf einer Wismutoxyd-Grund= schicht einen Widerstand von etwa 10 Ohm pro cm2 (Ohms per square) Oberfläche: Wenn aber die Goldatome mit dem Wismutoxyd verbunden sind, dann. steigt der Widerstand der zusammengesetzten -Überzüge stark an.It is therefore suggested; High resistance through simultaneous Sputtering a green metal film and an oxide film @ onto an electric one. Insulating body manufacture: This can be done in various ways, e.g. B: can: -eznz. Cathode electrode made of bismuth and the other electrode of gold, and when sputtered of the electrodes in air results in a surface that contains both bismuth oxide and gold: For example, a gold film some 100 Å thick on a bismuth oxide base layer a resistance of about 10 ohms per cm2 (ohms per square) surface: if but the gold atoms are connected to the bismuth oxide, then. increases the resistance of the composite coatings.

Bei einer solchen Anwendung der Erfindung wurden zwei Sektorplatten verwendet, von denen jede einen eingeschlossenen -Winkel von 9:5° und einen Radius von 3$/4 'hatte. Die Sektoren waren in einer Entfernung 'von '/4" von -,der drehbaren Werkplatte angeordnet und waren jeweils -mit einer Seite einer Wechselstrom-Hochspannungsquelle verbunden, die 3 kV bei 0,25 A abgab: Der Kathodendunkelraum der Goldelektrode war'eiri wenig größer als der@beim Wismutoxyd. Das zeigte an, daß - der Elektronenstrom zum Wismutoxyd größer war: Die Zerstäubungsmaße der beiden - Stoffe waren jedoch vergleichbar und nach einer Zerstäubung von 15 Sekunden waren Filme mit einem durchschhittlichen Widerstand von 17 Megolim pro em2' (megohms per-square) hergestellt. Nach- einer Zerstäubutg von 25 Sekunden war der Widerstand des -Füms?äuf 100 Q00 Ohm pro cm2 angewachsen, -und in beiden Fällen waren die Widerstandswerte stabil und änderten 'sich nicht wesentlich in dem Zeitraum des nachfolgenden Aussetzens an die Atmosphäre.In one such application of the invention, two sector disks used, each of which has an included angle of 9: 5 ° and a radius of $ 3/4 '. The sectors were at a distance of '/ 4 "from -, the rotatable Arranged work plate and were each -with one side of an alternating current high voltage source connected, which delivered 3 kV at 0.25 A: The cathode dark room of the gold electrode was'eiri a little larger than the @ in bismuth oxide. This indicated that - the flow of electrons to the Bismuth oxide was larger: the atomization of the two substances, however, were comparable and after 15 seconds of atomization, films were average Manufactured resistance of 17 megolim per em2 '(megohms per square). After a At atomization of 25 seconds, the resistance of the film was 100 Q00 ohms per cm2 increased, -and in both cases the resistance values were stable and changed 'Does not change significantly in the period of subsequent exposure to the atmosphere.

Es ist verständlich, daß es zahlreiche Verfahren gibt, nach denen solche zusammengesetzten Filme hergestellt werden können. Falls erwünscht, kann das Zerstäuben in einer neutralen Atmosphäre ausgeführt werden, nachdem ein Oxydüberzug auf eine der Elektroden aufgebracht worden ist, so daß dann dieser überzug zerstäubt wird, wärend ein reinerer Metallfilm von der verbleibenden Elektrode- abgenommen wird. So kann metallisches Kadmium vorsichtig in einen halbleitenden Kadmiumoxydülm eingeführt werden, indem zunächst eine Kadmiumelektrode oxydiert wird und eine zweite, nicht oxydierte reine Kadmiumkathode verwendet wird. Beide Elektroden können dann in Argon zerstäubt werden. Falls erwünscht, kann auch der Druck der Gasatmosphäre so einreguliert werden, daß eine von zwei verschiedenartigen Elektroden oxydiert, während die verbleibende Elektrode bei dem gewählten Druck und der gewählten Temperatur des Systems kein stabiles Oxyd bildet. So ist es z. B. allgemein bekannt, daß die Herstellung von Kupferniederschlägen in reiner oder oxydierter Form entscheidend vom Partialdruck des Sauerstoffs in der Zerstäuberatmosphäre abhängt.It will be understood that there are numerous methods by which such composite films can be made. If desired, can the sputtering can be carried out in a neutral atmosphere after an oxide coating has been applied to one of the electrodes, so that this coating is then atomized while a cleaner metal film is removed from the remaining electrode will. In this way, metallic cadmium can be carefully converted into a semiconducting cadmium oxide introduced are oxidized by first oxidizing a cadmium electrode and a second, unoxidized, pure cadmium cathode is used. Both Electrodes can then be sputtered in argon. If desired, the Pressure of the gas atmosphere can be regulated so that one of two different Electrodes oxidized while the remaining electrode was at the selected pressure and the chosen temperature of the system does not form a stable oxide. So it is z. B. is well known that the production of copper deposits in pure or oxidized form is decisive for the partial pressure of the oxygen in the atomizer atmosphere depends.

Es ist offenbar, daß die für eine Oxydation bestimmten Bedingungen ersetzt werden können durch Stickstoff, Schwefel oder Halogene usw. enthaltende Atmosphären, so daß Mischungen und Verbindungen von anderen Stoffen hergestellt werden können.It is evident that the conditions determined for oxidation can be replaced by containing nitrogen, sulfur or halogens, etc. Atmospheres so that mixtures and compounds of other substances are made can be.

Es ist zu bemerken, daß, obgleich auf die Verwendung von zwei oder drei Elektroden aus verschiedenen Werkstoffen Bezug genommen wurde, Legierungsfilme oder zusammengesetzte Filme aus mehr als drei Stoffen niedergeschlagen werden können, indem die entsprechende Anzahl von segmentförmigen Elektroden verwendet wird, deren jede mit einem Endanschluß einer Wechselstromquelle verbunden ist. Die jeweils eingeschlossenen Winkel und die Anzahl der verschiedenen, mit jeweils einem Endanschluß verbundenen Elektroden soll dabei gleich gemacht werden, so daß das System symmetrisch ist und in jeder Hälfte die gleichen elektrischen Charakteristiken aufweist. Im Falle der Verwendung einer Gleichstromquelle werden die Elektroden parallel zueinander mit dem negativen Endanschluß der Stromquelle verbunden.It should be noted that although upon the use of two or three electrodes made of different materials were referred to, alloy films or composite films of more than three substances can be deposited, by using the appropriate number of segment-shaped electrodes, their each is connected to an end terminal of an AC power source. The respectively included Angle and the number of different ones connected to each end fitting Electrodes should be made the same so that the system is symmetrical and has the same electrical characteristics in each half. In case of Using a DC power source, the electrodes will be in parallel with each other connected to the negative end of the power source.

Claims

Claims: 1. Method of sputtering onto a workpiece to deposit a coating of two or more substances on the workpiece is rotated in a vacuum chamber, in which several of each one of the substances existing cathodes are accommodated, characterized in that all cathodes be simultaneously applied to a voltage source, so that on the workpiece a coating is deposited, which consists of an alloy of the aforementioned substances.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cathode surfaces each be chosen so large that the sputtering speed of each cathode is so large that it provides the desired amount to the alloy.

3. Procedure according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage source is an alternating voltage source is used.

4. The method according to claim 3, characterized in that the voltage source is a single-phase AC voltage source, being made up of two cathodes different from one another Substances a cathode on one side and the other cathode on the other side of the AC voltage source is connected.

5. The method according to claim 3, characterized characterized in that a three-phase AC power source is used, from three cathodes each cathode to a separate terminal of the three phase source is connected.

6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that the voltage source is a DC voltage source, the cathodes in parallel to each other to the negative terminal and the workpiece to the other terminal of the Voltage source is or will be connected.

7. Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that for the purpose of atomization at least one a composite coating containing a metal and a metal salt Cathode is formed from the metal of the metal salt and sputtering in a Atmosphere takes place which is suitable for the formation of the desired metal salt Contains gas. B.

Method according to claim 7, characterized in that the metal salt is an oxide and the atomization takes place in an oxygen-containing atmosphere.

9. Procedure according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that for the purpose Atomization of a composite coating containing a metal and a metal salt one of the cathodes is formed from the metal of the salt and coated with the salt and that the atomization then takes place in a neutral atmosphere.

10. Device for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the cathodes are sector-shaped and are enclosed with the Angles to the workpiece axis of rotation indicating all around this with angular spacing are arranged from each other, the proportions of which constitute the alloy Substances through the proportions of the included angles on the cathodes are determined. Publications considered: German Patent No. 675 731.