DE1515294A1 - Anordnung zur Zerstaeubung von Stoffen mittels einer elektrischen Niederspannungsentladung - Google Patents

Anordnung zur Zerstaeubung von Stoffen mittels einer elektrischen Niederspannungsentladung

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Description

BALZERS VAKUUM GMBH, Seehofotrasse 11, Frankfurt / Main - 7c
Anordnung zur Zerstäubung von Stoffen mittels einer elektrischen Niederspannungsentladung
Bei der Zerstäubung von Stoffen durch Einbringen derselben in eine elektrische Gasentladung wird es als wesentlicher Nachteil empfunden» dass die Zerstäubungsgeschwindigkeit verhältnismässig gering ist, so dass z.B. die Herstellung dünner Schichten nach dem bekannten Kathodenzerstäubung verfahren besonders zeitraubend ist. Ea hat nicht an Bemühungen gefehlt, diesen Uebelstand zu beseitigen; insbesondere hat man versucht» die Zerstäubung durch Erhöhung der Ionenenergie, d.h. durch Anwendung höherer Beechleunlgungsspannungen, zu Intensivieren.
Ein anderer entscheidender Nachteil der bekannten Zerstäubungsteohnik besteht darin, 4jum al· fast durohweg Ia einer Ga*at«o«phlire verhält« nlotäaaig hob·» Druoke· ausgeführt werden mau, daalt genügend Ionen
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zur Verfügung stehen. Durch Anwendung von magnetischen Feldern, welche eine Verlängerung der Bahn der Ladungsträger in der Entludung bewirken, ist es gelungen, eine Verbesserung zu erzielen, so dass bei niedrigeren Gasdrucken zerstäubt werden kann.
Die vorliegende Erfindung hat eine neue Anordnung zur elektrischen Zerstäubung zum Ziel, die eine wesentliche Steigerung der Zerstäubungsrate mit sich bringt, keinen grossen Aufwand erfordert und ein sicheres Arbeiten mit verhältnismässig niedrigen Spannungen und tieferen Drücken als bisher zulässt.
Die erf indungsge~,ässe Anordnung zur Zerstäubung von Stoffen mittels einer elektrischen Niederspannungsentladung zwischen einer Glühkathode und einer Anode ist dadurch gekennzeichnet«, dass der zu behandelnde Oberflächenbereich des zu zerstäubenden Stoffes von der Anode umgeben
In einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung wird vorgesehen, dass die den zu zerstäubenden Stoff umgebend· Anode ring- oder rahmen« formig ausgebildet ist.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausfiihrungsbeispiels näher erläutert. In der anliegenden Zeichnung bedeutet 1 das Gehäuse einer Vakuumanlage zur Herstellung dünner Schichten, die auf die auf einer Kalotte 2 ν befestigten Unterlagen z.B. Glasplatten 3 aufgebracht werden sollen. Zu diesem Zweck ist in der Anlage auf einem isoliert durch die Bodenplatte hindurchgeführten elektrisch leitenden Träger 5 der zu zerstäubende Stoff in Form einer Platte 6 angeordnet, die im Sinne des Patentanspruches von der ringförmig ausgebildeten Anode 7 umgeben ist; letztere ist von dem Metallzylinder 8 (mit Oeffnung 9 *"*" Entlüftung beim Evakuieren) getragen und über eine Leitung Io und SpannungsdurchfUhrung 11 mit dem positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden. Zur Durch» führung einer die Zerstäubung bewirkenden Gasentladung ist in einer an das Oehäuse 1 angeflanschten getrennten Kammer 12 eine elektronenemittierend· Glühkathode 13 vorgesehen. Zwieohen dieser und der Anode
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7 findet im Betrieb die Hauptentladung statt. Zur Einführung des Gases, in welchen die Entladung stattfinden soll, ist ferner das Ventil 14 vorhanden; das betreffende Gas, z.B. Argon, wird über die Leitung 15 zugeführt. Den nötigen Heizstrom erhält die auf Erdpotential liegende Glühkathode über die Stromzuführungonl6. Um beim 3etrieb das durch das Ventil 14 eingelassene Gas mittels der Glühkathode 13 besser ionisieren zu können, ist eine Lochblende
17 vorgesehen, welche das Abströmen des Gases drosselt und dadurch in der Kammer 12 eine höhere Gasdichte als im Vakuumraum l8 unterhalb dieser Blende zulässt. Bemerkenswert 1st, dass bei der beschriebenen Anordnung trotz dieser Blende und der weiteren Beschänkung des Entladungsquerschnittes durch die verhältnismässig enge Oeffnung 19 in der Kalotte 2 und trotz Fehlens einer unmittelbaren Sichtverbindung zwischen Kathode 13 und Anode 6 die Stärke der Entladung offenbar kaum beschränkt wird. Es wurden beim Betrieb dieser Einrichtung Entladungsstromstärken von 3° Ampere bei einer beispielsweisen Anodenspannung von Go V ohne weiteres erreicht, wobei im Raum
-4 -3
18 der Gasdruck nicht mehr als Io bis Io Torr betragen musste.
Allerdings wurde dabei ein der Achse 2o der Anlage paralleles Magnetfeld von einigen hundert Gauss angewendet, das durch eine das Gehäuse umgebende Magnetwicklung 21 erzeugt wurde und an die Platte 6 des zu zerstäubenden Stoffes eine negative Hilfsspannung von looo V angelegt (wie die Zethnung andeutet).
Mit der beschriebenen Einrichtung lassen sich überraschenderweise sehr viel höhere Zerstäubungsraten erreichen als mit der klassischen Kathodenzerstäubungsanordnung, bei der der zu zerstäubende Stoff selbst die Kathode bildet und keine zusätzliche Glühkathode vorgesehen ist, möglich erscheint.
Bemerkt sei noch, dass es zweckmässig 1st, das Über das Ventil 14 eingelassene Gas laufend aus der Anlage durch die an die Oeffnung anzuschliessende Vakuumpumpe In solchem Masse abzupumpen, dass in der Anlage der gerade erwünschte Gasdruck aufrechterhalten wird. Diese Arbeitswelse hat gegenüber der Verwendung einer stationären Atmos-
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paare den Vorteil, dass die Druckeinstellung von Sohmuikungen infolge nichtbeherrschbarer Gasaufzehrung an den Wunden (Gettereffekt des zerstäubten Stoffes) unabhängig ist.
Anstell - erwähnten negativen Hilfsspannung kann auch eine vorzugsv ^e hochfrequente: Wechselspannungsquelle angesohlossen werden« naiat ent lieh zur Zerstäubung von Dielektriken.
Zur Erleichterung der Zündung der Gasentladung kann» wie an sieh bekannt, in der Nähe der Glühkathode eine zusätzliche Hilfselektrode vorgesehen werden. An diese wird zur Zündung über einen Strombegrenzungswiderstand eine positive Spannung von einigen hundert Volt angelegt.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    (1. Anordnung zur Zerstäubung von Stoffen mittels einer elektrischen Niederspannungsentladung zwischen einer Glühkathode und einer Anode, dadurch gekennzeichnet, dass der zu behandelnde Oberflächenbereich des zu zerstäubenden Stoffes von der Anode umgeben 1st.
    2* Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennze lohnet, dass die den zu zerstäubenden Stoff umgebende Anode ring- oder rahmenfö'rmig ausgebildet 1st.
    3* Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu zerstäubende Stoff von Stabform zusammen mit einer Mehrzahl von als Anoden geschalteten Stäben wie ein Gitter angeordnet ist.
    4. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu zerstäubende Stoff von einer Unterlage getmgen ist, die sich beim Betrieb gegenüber der Kathode auf einem negativem Potential zwischen loo und 3ooo Volt befindet.
    5* Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu zerstäubende Stoff von einer Unterlage getragen ist, die beim Betrieb an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen 1st.
    6. Anordnung nach Patentanspruch l,dadurch gekennzeichnet, dass einMagnetfeld zwisohen der Glühkathode und dem zu zerstäubenden Stoff vorgesehen 1st.
    PR6588 909833/1101
    Leerseite
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