DE1515295B1 - Vorrichtung zum Aufbringen dünner Schichten aus dem Material einer Zerstäubungskathode auf eine senkrecht zu einer Anode angeordnete Unterlage - Google Patents

Description

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Bereiche auf der Unterlage stärker beschichten kann über eine im wesentlichen rohrförmige Fadenabschirals andere Bereiche derselben. Durch diese Regelbar- mung oder Elektronenführung 32 mit einem Knie 35 keit der Beschichtung läßt sich die aufgewandte in Verbindung steht. An der Seitenöffnung 31 ist ein Energie bestmöglich ausnutzen, so daß sich Schich- Flansch 33 mittels einer Anzahl von Bolzen auf der ten hoher Qualität mit verhältnismäßig geringem 5 Grundplatte 11 befestigt. Ein Dichtungsring 36 dich-Energieaufwand aufbringen lassen. Hierzu wird da- tet den Flansch 33 gegen die Grundplatte 11 ab. Der durch beigetragen, daß die Anode und die Zerstäu- Flansch 33 besitzt einen Vorsprung 38, welcher die bungskathode senkrecht zueinander angeordnet sind, Basis eines Kathodenteils 40 bildet. Das Kathodenteil wobei die Anode senkrecht zur Plasmaachse und so- umfaßt weiter einen Glühfaden 41, welcher von zwei mit die Zerstäubungskathode seitlich von der Pias- io Leitungen 42 gehalten und mit elektrischem Strom maachse verläuft; dadurch werden Störungen oder versorgt wird, welche sich durch den Flansch 32 erStauungen der elektrischen Feldlinien und des Pias- strecken und gegen diesen durch zwei Isolierbüchsen mas vermieden, somit der Energiebedarf verrin- 44 isoliert sind. An den Büchsen 44 sind Anschlüsse gert. 45 befestigt, die mit den Leitungen 42 verbunden

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausgestal- 15 sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel trägt die

tungen sind im folgenden an Hand von in der Zeich- Fadenabschirmung 32 eine Rohrschlange 47, welche

nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher er- in üblicher (nicht gezeigter) Weise mit einer Kühlmit-

läutert. Es zeigt telversorgung für ein flüssiges Kühlmittel verbunden

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer er- ist. Die Kühlflüssigkeit zirkuliert durch die Rohr-

sten Ausführungsform der Vorrichtung, 20 schlange 47, um die Fadenabschirmung zu kühlen.

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht der Auf diese Weise wird eine Überhitzung der Fadenabgleichen Vorrichtung in abgeänderter Form, schirmung und ein Freisetzen von Verunreinigungen ■ F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2, vermieden. Eine Prallplatte 50 umgibt das obere

F i g. 4 eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht der Ende der Fadenabschirmung 32 und wird von zwei

dort dargestellten Vorrichtung in weiterer Abwand- 25 Bolzen 51 und 52 getragen,

lung, Eine Büchse erstreckt sich durch eine Bohrung 55

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4, in dem Flansch 18 und wird dort von einer Mutter

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht einer 56 gehalten. Durch diese verläuft ein Rohr 57, das

weiteren Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten gegen die Büchse 54 abgedichtet ist. Das Rohr 57

Vorrichtung. 30 trägt an seinem oberen Ende ein Knie 59. An dem

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung 10 besitzt Knie 59 ist ein weiteres Rohr 60 angeschlossen, das

eine Grundplatte 11 mit einer Mittelöffnung 12 und sich im wesentlichen senkrecht zu dem Rohr 57 er-

einer abnehmbaren Glasglocke 14, die auf der streckt. Ein isolierter Draht 62 verläuft durch die

Grundplatte 11 angeordnet und dort mit einer Ring- Rohre 57 und 60 und ist an einer Anodenbefesti-

dichtung 15 abgedichtet ist. Eine Vakuumleitung 17 35 gungsstange 64 angeschlossen, welche gegen das

ist an die Grundplatte 11 mittels eines Flansches 18 Rohr 60 isoliert ist. Der Draht 62 führt weiter zu

und einer Schweißnaht 19 angeschlossen. Der Hohl- einem Anschluß 65, welcher an dem unteren Ende

raum in der Grundplatte 11 und der Glasglocke 14 des Rohres 57 über einen Isolator 66 angeschlossen

wird mittels einer üblichen (nicht gezeigten) Hoch- ist. An der Stange 64 ist eine Anode 68 aufgehängt

vakuumpumpe evakuiert, welche an die Vakuumlei- 40 und mit dieser elektrisch verbunden. Die Anode 68

tung 17 angeschlossen wird. Die Grundplatte 11 be- besitzt eine im wesentlichen horizontale Anodenober-

sitzt eine erste Seitenöffnung 21, welche mit der Mit- fläche 70, welche auf die Fadenabschirmung 32 zu

telöffnung 12 in Verbindung steht. An der Grund- gerichtet ist.

»platte 11 ist um die Seitenöffnung 21 ein Flansch 22 Nachdem die Grundplatte 11 und die Glocke 14 mittels einer Anzahl von Bolzen 23 befestigt. Ein 45 evakuiert worden sind, wird der Faden 41 von der Dichtungsring 25 dichtet den Flansch 22 gegen die Batterie 72, welche an die Anschlüsse 45 angeschlos-Grundplatte 11 ab. Ein von Hand einstellbares Na- sen ist, mit Heizstrom versorgt. Die Anode 68 wird delventil 26 ist so an den Flansch 22 angeschlossen, dann mittels einer Batterie 73 positiv gegenüber dem daß einer seiner Anschlüsse mit der Seitenöffnung 21 Faden 41 vorgespannt. Der negative Anschluß der in Verbindung steht. Der andere Anschluß des Na- 50 Batterie 73 ist mit einem der Heizfadenanschlüsse 45 delventils 26 ist mit einem Rohr 27 verbunden, wel- verbunden und kann geerdet oder mit der Vorrichches zu einem Gastank 28 führt. Der Gastank, der tung 10 verbunden sein. Der positive Anschluß der eine Gasflasche sein kann, enthält ein ionisierbares Batterie 73 ist über einen einstellbaren Widerstand Gas, beispielsweise Argon, welches die Ionisierung in 75 mit dem Anodenanschluß 65 verbunden. Der geder Glocke 14 unterstützt, wenn es in kleinen Men- 55 heizte Faden 41 entsendet Elektronen zur Anodengen über das Nadelventil 26 durch die Grundplatte oberfläche 70. Diese Elektronen stoßen mit den in 11 in die Glocke 14 eingelassen wird. Es ist aber der Glocke 14 vorhandenen Gasmolekülen zusamauch möglich, die notwendigen Ionisierungsbedin- men. Die Gasmoleküle werden dabei ionisiert, und es gungen in der Glocke 14 dadurch zu schaffen, daß bildet sich in dem Zwischenraum zwischen der Andie Tätigkeit der Vakuumpumpe so gesteuert wird, 60 ode und der Prallplatte 50 ein Plasma. Die strichlierdaß während der Evakuierung eine genügende An- te Linie 130 soll das Plasma 131 schematisch symbozahl von Gasmolekülen in der Glocke 14 verbleibt. lisieren. Das Plasma 131 erstreckt sich im wesentli-Die Verwendung eines gesonderten Gastankes und chen entlang der Achse 77. Das Nadelventil 25 kann eines Nadelventils ermöglicht jedoch eine zweckmä- von Zeit zu Zeit eingestellt werden, um die geßigere und genauere Einstellung der Ionisierungsbe- 65 wünschte Menge an Gasmolekülen aus dem Tank 28 dingungen. in das Plasma einzuleiten. Da die Kathode die Form Die Grundplatte 11 besitzt eine zweite Seitenöff- eines Heizfadens 41 besitzt, kann sie eine große Annung 31, welche mit dem Hohlraum in der Glocke 14 zahl von Elektronen aussenden. Eine rohr'örmige

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Fadenabschirmung bzw. Rohrführung 32 begrenzt Oberfläche 95, und die Anodenoberfläche 70 ist mit die Elektronen seitlich und leitet sie in der Form Abstand davon im wesentlichen rechtwinklig zu den eines Elektronenstromes, der durch eine Anzahl von Oberflächen 95 und 100 angeordnet, gestrichelten Linien 133 angedeutet ist, zu dem Pias- Der negative Anschluß einer Batterie 102 ist über

ma 131. Das Plasma 131 wird so kontinuierlich mit 5 einen einstellbaren Widerstand 103 mit dem Zerstäueiner konzentrierten Menge von Elektronen gespeist, bungskathodenanschluß 90 verbunden. Der positive und es kann eine kräftige Erzeugung von Plasma er- Anschluß der Batterie 102 ist an die Leitung angefolgen und, so lange gewünscht, aufrechterhalten schlossen, die von dem positiven Anschluß der Battewerden. Das Plasma ist dabei stärker als die mit der rie 73 ausgeht. Die Zerstäubungskathode 94 und die gleichen Energie in den bekannten Vorrichtungen, io Oberfläche 95 sind daher elektrisch so vorgespannt, bei denen keine die Elektronen begrenzenden und daß die positiven Ionen aus dem Plasma auf die führenden Einrichtungen wie die Rohrführung 32 Oberfläche 95 auftreffen. Diese auftreffenden Ionen vorhanden waren, erzielbaren Plasmen. zerstäuben Material von der Oberfläche 95, welches

Die Kathode ist durch eine lange Lebensdauer ge- sich auf der Oberfläche 100 der Unterlage absetzt kennzeichnet, da sie das zu zerstäubende Material 15 und auf dieser eine dünne Schicht bildet. Während nicht wie bei den bekannten Vorrichtungen zu liefern des Betriebes der dargestellten Vorrichtung kann der braucht. Sie kann daher aus einem typischen Katho- Anodenstrom mittels eines Widerstandes 75 und der denmaterial hergestellt sein, das eine hohe Elektro- Zerstäubungskathodenstrom mittels eines Widerstannenausbeute ergibt. Die geheizte Kathode besitzt wei- des 103 eingestellt werden.

ter infolge der geringen Spannungsabfälle zwischen 20 Die Vorrichtung besitzt ferner eine im wesentlider Kathode und Anode eine niedrige Zerstäubungs- chen zylindrische Haube, welche auf der Grundplatte geschwindigkeit. 11 ruht und abnehmbar ist. Die Seitenwand der Hau-

Eine getrennte Befestigung des Kathodenteiles 40, be 110 kann aus nichtmagnetischem Drahtnetz bestewie sie in der Zeichnung dargestellt ist, ist äußerst hen. Ein dreiarmiger Ständer 111 ruht auf der Obervorteilhaft, da die Kathode dann seitlich von der 25 Seite der Haube 110. Drei Ketten, von denen zwei Grundplatte 11 ausgebaut werden kann, ohne daß mit 112 und 114 in der Zeichnung bezeichnet sind, die Abdichtung zwischen der Glocke 14 und der hängen von dem Ständer 111 herab. Eine Magnetan-Grundplatte 11 geöffnet und die Vorrichtung bewegt Ordnung 125, welche eine Spule 116 enthält, ist mitzu werden braucht, wie dies bei einigen bekannten tels einer Anzahl weiterer Ketten 116 an den zuerst Vorrichtungen der Fall war. Zusätzlich hat die ge- 30 erwähnten Ketten aufgehängt, welche mit den erstgezeigte Anordnung des Kathodenteiles 40 und der Fa- nannten Ketten durch Haken 118 verbunden sind, denabschirmung 32 den Vorteil, daß sie die Verseu- Die Spule 116 wird über einen einstellbaren

chung des Glockenraumes durch Kathodenmaterial Widerstand 120 von einer Batterie 121 gespeist, welauf ein Minimum reduziert. eher eine Regelung des durch die Spule 116 fließen-

Durch eine Öffnung 81 in dem Flansch 18 er- 35 den Stromes und somit des von dieser Spule erzeugstreckt sich eine weitere Büchse 80, die von einer ten Magnetfeldes ermöglicht. Die Spule besitzt Ring-Mutter 82 gehalten wird. Durch diese Mutter läuft form und das Magnetfeld, welches in der Zeichnung ein Rohr 84, das gegen die Büchse 80 abgedichtet ist. schematisch durch den Pfeil 123 angedeutet ist, er-Das Rohr 84 trägt an seinem oberen Ende ein Knie- streckt sich im wesentlichen entlang der Achse 77 stück 85. An dem Kniestück 85 ist ein weiteres 40 und in deren Nähe.

Rohr 86 befestigt, das sich im wesentlichen recht- Die Auftrag- oder Absetzgeschwindigkeit und so-

winklig zu dem Rohr 84 erstreckt. Durch die Rohre mit die Dicke der auf der Oberfläche 100 der Unter-84 und 86 verläuft ein isolierter Draht 88, der an lage 98 gebildeten Schicht kann durch Verschieben einem Zerstäubungskathodenträger 89 angeschlossen und/oder Kippen des von der Spule 116 erzeugten ist, welcher nahe an dem Rohr 86 gegen dieses iso- 45 magnetischen Feldes gegenüber der Plasmaachse an liert angeordnet ist. Das untere Ende des Drahtes 88 verschiedenen Stellen der Unterlage verändert werist elektrisch mit einem Anschluß 90 verbunden, wel- den. Das magnetische Feld kann entweder entlang eher durch einen Isolator 92 gegen das Rohr 84 iso- der Plasmaachse 77 auf die Anode 68 oder die Anliert ist. An dem Zerstäubungskathodenträger 89 ist odenoberfläche 70 zu oder von dieser weg verschoeine Zerstäubungskathode in der Form einer Platte 50 ben werden bis eine maximale Gleichmäßigkeit der befestigt. Die Platte 94 besteht aus dem zu zer- Schichtdicke auf der Oberfläche 100 der Unterlage stäubenden Material und hat eine Oberfläche 95, die erreicht ist. Das Erreichen dieser optimalen Gleichseitlich von der Plasmaachse 77 angeordnet ist. Die mäßigkeit kann in üblicher Weise leicht mittels einer Oberfläche 95 besitzt nicht nur einen Abstand von der bekannten optischen Vorrichtungen zum Messen der Achse 77, sondern erstreckt sich auch im wesent- 55 der Dicke von dünnen Schichten festgestellt werden, liehen parallel zu dieser. Ein Halter 96 für eine Un- Diese Meßvorrichtungen und ihre Verwendung sind terlage 98 ist an der Prallplatte 50 befestigt und er- dem Fachmann bekannt, so daß sie nicht in den streckt sich von dieser nach oben. Die Unterlage 98 Zeichnungen dargestellt zu werden brauchen. Die ist an diesem Halter so befestigt, daß sie von diesem Verschiebung der Spule 116 kann bei dem gezeigten herabhängt. Die Unterlage 98 besitzt eine Oberfläche 60 Ausführungsbeispiel leicht dadurch bewirkt werden, 100, auf die eine dünne Schicht des von der Zerstäu- daß die Haken 118 aus den Gliedern der Ketten 112 bungskathode 95 zerstäubten Materials aufgebracht und 114 und der dritten in der Zeichnung nicht werden soll. Die Oberfläche 100 ist seitlich von der sichtbaren Kette ausgehakt werden, und dann wieder Plasmaachse 77 angeordnet, wobei sie von dieser in andere Glieder der entsprechenden Ketten eingeeinen Abstand besitzt und der Oberfläche 95 der 65 hakt werden. Gegebenenfalls können auch andere Zerstäubungskathode gegenüberliegt. Bei dem gezeig- Arten von verstellbaren Aufhängungen wie Kabelzüten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Oberfläche ge mit veränderbarer Länge zur Bewegung der Spule der Unterlage 98 im wesentlichen parallel zu der 116 verwendet werden. Das magnetische Feld kann

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auch ohne weiteres gegen die Plasmaachse 77 oder thode 95 Ionen angezogen, welche deren Material

die Oberfläche 95 geneigt werden, indem einer der auf die Unterlage 98 zerstäuben.

Haken 118 in ein höheres oder niedrigeres Glied der Durch die scheibenförmige Plasmagestalt wird ein

Ketten 112 und 114 als die anderen Haken einge- sehr gleichmäßiges Ionenbombardement an der

hängt wird. Die Intensität des Magnetfeldes kann 5 Oberfläche 95 und eine entsprechende gleichmäßige

durch Verstellung eines Einstellwiderstandes 120 Zerstäubung des Materials erzielt. Daraus ergibt sich

verändert werden. eine außerordentlich gleichmäßige Schichtbildung

Bei einem der Experimente mit der in der Zeich- auf der Oberfläche 100 der Unterlage. Falls ge-

nung dargestellten Vorrichtung wurde beobachtet, wünscht, kann die Zerstäubungskathode 94 und die

daß sich Schichten aus zerstäubtem Material mit ho- io Unterlage 98 näher an das Plasma herangerückt wer-

her Qualität bildeten, wenn zwischen Anode und Ka- den als in Fig. 2. Selbstverständlich können ver-

thode eine Spannung von 40 V und eine Zerstäu- schiedene Arten von Rohrführungen verwendet wer-

bungskathodenspannung von —800 V verwendet den, um verschiedenförmige Plasmen und verschiede-

wurde. Die Fadenspannung betrug ungefähr 16 V, lie Zerstäubungseffekte zu erzielen. Der Ausdruck

und der Fadenstrom betrug ungefähr 40 Ampere. 15 Rohrführung soll hier im allgemeinen Sinne verstan-

Der Anodenstrom lag bei 3,7 Ampere, während der den werden, wie es sich auch aus F i g. 3 ergibt, bei

Zerstäubungskathodenstrom um etwa 120 Milliampere der die Rohrführungen rechteckigen bzw. prismati-

betrug. Als Ionisierungsgas wurde Argon verwen- sehen und nichtzylindrischen Querschnitt besitzen,

det, und der Druck wurde auf 10~³ Torr (1 Mikron) Wie leicht einzusehen, führt der Aufbau der in

eingestellt. Das Magnetfeld wurde von einer Spule 20 Fig. 2 und 3 gezeigten Vorrichtung zu einer sehr

mit ungefähr 58,4 cm (23 Zoll Durchmesesr) gelie- wirksamen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden

fert, die 40 Windungen aus 0,1 mm starkem Draht Elektronen und der im Plasma erzeugten Ionen. Zu-

(Draht Nr. 10) besaß. Der Spulenstrom wurde auf sätzlich werden mit dieser Vorrichtung Schichten mit

ungefähr 14 Ampere eingestellt. besserer Gleichmäßigkeit und gesteuerter Dicke er-

Die meisten Teile der Vorrichtung nach Fig. 2 35 zielt.

sind mit den Teilen der in Fig. 1 gezeigten Vorrich- Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung entspricht tung identisch oder ihnen sehr ähnlich. Daher sind in in vieler Hinsicht der Vorrichtung in Fig. 1 und ist den F i g. 1 und 2 die gleichen Bezugszeichen zur Be- teilweise identisch, so daß gleiche Teile gleiche Bezeichnung der identischen oder sehr ähnlichen Teile zugszeichen erhalten haben,
verwendet worden. 30 Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel

Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung besitzt eine ist die Zerstäubungskathode 95 mit dem Anschluß 64 Rohrführung 150, die auf der Platte 50 ruht und verbunden, welcher seinerseits über den Draht 62 an einen Hohlraum 152 umgibt, der mit dem Hohlraum den Außenanschluß 65 angeschlossen ist. Das in innerhalb der Rohrführung 32 in Verbindung steht. F i g. 4 gezeigte Isolierrohr 84 ist kürzer als sein Ge-Die Rohrführung 150, die aus leitendem oder isolie- 35 genstück in den zuvor beschriebenen Figuren und rendem Material bestehen kann, bildet an seinem trägt eine Anschlußstange 180. Diese Anschlußstanoberen Ende eine Düse 153. Die Düse 153 besitzt ge 180 ist über den Draht 88 mit dem Ausgangsaneine langgestreckte Öffnung 155, welche am besten Schluß 90 verbunden. An der Anschlußstange 180 ist aus der in F i g. 3 dargestellten Ansicht zu erkennen eine Anode 181 befestigt. Der veränderliche Widerist. Bei den in den F i g. 2 und 3 gezeigten Ausfüh- 40 stand 75 ist an den Anschluß 90 so angeschlossen, rungsbeispielen erstreckt sich die Öffnung 155 paral- daß er die Anode 181 auf das gewünschte Potential IeI zur Oberfläche 95 der Zerstäubungskathode 94 bringt. Die Batterie 102 und der Einstell widerstand sowie zur Oberfläche 100 der Unterlage 98. 103 sind an den Ausgangsanschluß 65 angeschlossen,

Bei der in F i g. 2 gezeigten Vorrichtung wird eine so daß sie die Zerstäubungskathode 95 auf das geAnode 157 verwendet, welche eine Form besitzt, die 45 wünschte Potential bringen. Die Rohrführung 32 ist im wesentlichen der Form der Öffnung 155 ent- etwas länger als ihr Gegenstück in den zuvor bespricht. Dies kann man am besten aus F i g. 3 erken- schriebenen Figuren. Ihre Natur und Funktion sind nen, wo ein Rand der Anode 157 mit gestrichelten jedoch die gleichen, so daß das gleiche Bezugszeichen Linien dargestellt ist. In diesem Zusammenhang soll- verwendet worden ist.

te erwähnt werden, daß die effektive Fläche der An- 50 Die von dem Glühfaden 41 ausgesandten Elektro-

ode auch etwas kleiner als der Querschnitt der Düsen- nen werden durch die Rohrführung 32 in das Innere

öffnung gewählt werden kann. eines Adapters 184 geleitet, welcher auf der Platte 50

Bei dem Betrieb der in F i g. 2 und 3 dargestellten ruht. Der Adapter 184 besitzt eine Düse 185, die sich

Vorrichtung leitet die Rohrführung 32 die Elektro- in Richtung der Anode 181 erstreckt. Die Rohrfüh-

nen von dem Faden 41 zur Innenseite der Rohrfüh- 55 rung 32 und der Adapter 184 wirken bei der Bildung

rung 150. Diese Elektronen bewegen sich, sobald sie eines Elektronenstromes zusammen, welcher von der

von der positiv vorgespannten Anode angezogen wer- Düse 185 in einer im wesentlichen zur Platte 50 par-

den, durch die Öffnung 155 in der Düse 153. Eine allelen Richtung ausgeht.

Anzahl von strichlierten Linien 158 deutet schema- Die Form des Adapters 184 und der Düse 185 ist

tisch den Elektronenfluß innerhalb der Rohrführun- 60 am besten aus der F i g. 5 der Zeichnung zu erken-

gen 32 und 150 an. Infolge der gezeigten Form der nen. Die Düse 185 besitzt eine rechteckige Öffnung

Öffnung 155 und der Anode 157 kufen die von der 187, die der zuvor beschriebenen Öffnung 155 aus

Düse 153 ausgehenden Elektronen in der Form einer F i g. 3 ähnlich ist. Die gestrichelten Linien in F i g. 5

Elektronenscheibe zur Anode. Das an der Zerstäu- geben die Form der Anode 181 an. Diese Anoden-

bungskathode 94 erzeugte Plasma besitzt daher eine 65 form entspricht der Form der Öffnung 187, so daß

scheibenförmige Gestalt. Dies ist durch die strichlier- eine im wesentlichen rechteckige bzw. prismatische

ten Linien 159 angedeutet. Aus dieser Scheibe wer- Scheibe von Elektronen und somit ein nahezu pris-

den durch die negativ vorgespannte Zerstäubungska- matisches Plasma zwischen der Düse 185 und der

ίο

Anode 181 gebildet wird. Die gestrichelten Linien 188 in Fig. 4 sollen den Umriß dieses Ionenblattes anzeigen.

Die an die Zerstäubungskathode 95 in F i g. 4 angelegte Spannung bewirkt eine Anziehung von Ionen aus der Plasmascheibe 188. Diese Ionen zerstäuben Material von der Unterseite der Zerstäubungskathode 95. Dieses Material bewegt sich — in F i g. 4 gesehen — abwärts. Auf der Platte 50 ist eine Unterlage

ruht. Die Zerstäubungskathode 95' besteht aus dem Material, welches auf die Unterlage 190' aufgestäubt werden soll, die an einer anderen Stelle der Platte 50 angeordnet ist.

Die Zerstäubungskathode nach Fig. 6 wird im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Zerstäubungskathoden 95 und 95' in Fig. 4 gespeist, so daß gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind, um die Teile zur Befestigung und zur Speisung zu be-

190 angeordnet. Auf der Oberseite 190 der Unterlage io zeichnen, wobei lediglich bei den der Zerstäubungs-190 wird eine dünne Schicht des zerstäubten Mate- kathode 95' zugehörigen Teilen zur besseren Unterscheidung jeweils ein Strich hinzugefügt wurde. Erwähnenswert ist, daß die in den zuvor beschrie

benen Figuren dargestellte Stromquelle 102 auch in

Ordnung 115 in den zuvor erwähnten Figuren der Fall ist.

Die in den F i g. 4 und 5 gezeigte Vorrichtung hat den Vorteil, daß das Plasma in einer Horizontalebene liegt, so daß die Unterlage nicht vertikal aufgehängt zu werden braucht. Die Platte 50 dient viel-

rials gebildet. Zur Beeinflussung der Dichte der auf
der Oberfläche 191 der Unterlage aufgestäubten
Schicht ist eine Magnetspule 193 in der in Fig. 4
dargestellten Stellung vorgesehen. Die Spule 193 15 Fig. 6 verwendet wird, wobei sie die gemeinsame wird von der zuvor erwähnten Batterie 121 über den Stromquelle zur Vorspannung der beiden Zerstäu-Einstellwiderstand 120 mit Strom gespeist. Die Spule bungskathoden 95 und 95' bildet. Deren Ein- und 193 ist beweglich, wie dies auch bei der Magnetan- Ausschalten wird durch die Betätigung von entsprechenden Schaltern 202 bzw. 202' bewirkt.

Auch hier leiten eine Rohrführung 32 und ein Adapter 205 die Elektronen vom Glühfaden 41 bis in Höhe der Anoden 181 und 181'. Der Adapter 205 hat eine Haube 206, welche durch Teile 208 von dem Adapterkörper 207 auf Abstand gehalten wird. Die

mehr als Tisch für die Unterlage 190, die auf diese 25 von dem Adapterkörper 207 ausgehenden Elektro-Weise leicht eingesetzt und entfernt werden kann. nen strömen durch den Raum zwischen ihm und der

Falls gewünscht, kann die in F i g. 1 gezeigte Vor- Haube 206 und werden in Richtung der Anode 181 richtung gleich so dimensioniert werden, daß sie so- bzw. 181' angezogen, wenn der eine bzw. der andere wohl in der in F i g. 2 als auch in der in F i g. 4 ge- Schalter 200 geschlossen ist. Diese Elektronen bilzeigten Weise betrieben werden kann. In diesem FaI- 30 den Plasmen 210 bzw. 210', wie sie schematisch in Ie wird eine Vorrichtung vorgesehen, welche in der F i g. 6 eingezeichnet sind. Wenn der Schalter 202 geeinen Anordnung so betrieben werden kann, daß sie schlossen ist, werden Ionen aus dem Plasma 210 von ein vertikales Plasma liefert, während sie in der an- der Zerstäubungskathode 65 in Fig. 6 angezogen, deren Anordnung ein horizontales Plasma liefert. bewirken deren Zerstäubung und bilden eine dünne Auf diese Weise erhält man eine vielseitige Vorrich- 35 Schicht auf der Oberfläche 191 der Unterlage 160. tung, welche für verschiedene Zerstäubungsvorgänge Diese Schichtbildung kann in der oben beschriebenen verwendet werden kann.

Die in F i g. 6 gezeigte Vorrichtung ist eine Weiterentwicklung der in F i g. 4 und 5 gezeigten Vorrichtung. Zum leichteren Verständnis sind daher auch in 40 diesem Falle für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden.

Die Vorrichtung nach Fig. 6 besitzt eine Anode
181, welche in der gleichen Weise wie die Anode 181
in Fig. 4 aufgehängt und gespeist wird, mit der Aus- 45 einer Batterie 121' gespeiste Spule 193' steuert die nähme, daß in der Stromversorgungsschaltung ein Schiehtbildung auf der Unterlage 190'. Schalter 200 vorgesehen ist, um ein wahlweises Ein- Falls gewünscht, können die Schalter 200 und 202

und Ausschalten der Anode 181 in Fig. 6 zu ermög- geschlossen und die Schalter 200' und 202' offen liehen. Die Vorrichtung von Fi g. 6 besitzt weiterhin bleiben, so daß nur das Zerstäubungssystem mit Zereine Anode 181', welche in der gleichen Weise wie 50 stäubungskathode 95 betätigt wird. Andererseits köndie Anode 181 in F i g. 6 befestigt ist und gespeist nen die Schalter 200 und 202 offen bleiben und die wird. Die Befestigungs- und Versorgungseinrichtun- Schalter 200' und 202' können geschlossen werden, gen für die Anode 181 haben deshalb die gleichen so daß nur das System mit der Zerstäubungskathode Bezugszeichen wie die entsprechenden Teile für die 95' betätigt wird. Gegebenenfalls können an der VorVersorgung der Anode 181 in Fig. 6 erhalten, mit 55 richtung von Fig. 6 weitere Anoden und Zerstäuder Ausnahme, daß jedes Bezugszeichen zur deutli- bungskathoden mit zugehörigen Versorgungssystecheren Unterscheidung mit einem Strich versehen ist. men angebaut werden, wodurch eine Gruppe von Die Vorrichtung nach F i g. 6 besitzt weiter eine Zer- mehreren Anoden und mehreren Ionentargets rund stäubungskathode 95, die mit der Anode 181, und um den in der Mitte angeordneten Adapter 205 enteine Zerstäubungskathode 95', die mit der Anode 60 steht. Es können dann in dem gleichen Gefäß ver-181' zusammenwirkt. Die Zerstäubungskathode 95 schiedene Zerstäubungsvorgänge durchgeführt und je besteht aus dem Material, das auf die Unterlage 190 nach Wunsch eingeschaltet und ausgeschaltet weraufgestäubt werden soll, welche auf der Platte 50 den.

Weise mittels einer von einer Stromquelle 121 über einen Einstellwiderstand 12 gespeisten Spule 193 gesteuert werden.

Wenn der Schalter 202' geschlossen ist, werden Ionen aus dem Plasma 210' von der Zerstäubungskathode 95' angezogen, deren Material auf die Oberfläche 191' der Unterlage 190' von Fig. 6 zerstäubt wird. Eine über einen Einstellwiderstand 120' von

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche· ^*e Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auf bringen dünner Schichten aus dem Material einer

1. Vorrichtung zum Aufbringen dünner Zerstäubungskathode auf eine senkrecht zu einer AnSchichten aus dem Material einer Zerstäubungs- ode angeordnete Unterlage, in der ein Plasma gebilkathode auf eine senkrecht zu einer Anode an- 5 det wird, das sich entlang einer vorgegebenen Achse geordnete Unterlage, in der ein Plasma gebildet erstreckt und Ionen für das Zerstäuben der parallel wird, das sich entlang einer vorgegebenen Achse zur Plasmaachse angeordneten Oberfläche der Zererstreckt und Ionen für das Zerstäuben der paral- stäubungskathode auf die Unterlage liefert, und bei IeI zur Plasmaachse angeordneten Oberfläche der der das Plasma von einer Spule mit einem über eine Zerstäubungskathode auf die Unterlage liefert, io angelegte Spannung steuerbaren Magnetfeld umge- und bei der das Plasma von einer Spule mit ben ist.

einem über eine angelegte Spannung steuerbaren Es ist eine Vorrichtung dieser Bauart bekannt

Magnetfeld umgeben ist, dadurch gekenn- (deutsche Auslegeschrift 1122 801), bei welcher die zeichnet, daß zwischen einer Elektronenquel- Spule ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugt, das die Ie (41) und der senkrecht zur Plasmaachse (77) 15 Bildung des Plasmas bewirkt. Durch die Steuerung angeordneten Anode (68,157,181,181') ein Elek- des Magnetfeldes dieser Spule läßt sich demnach die tronenstrahl erzeugt ist und daß eine Steuerung Intensität des Plasmas und damit die Stärke der Zerdes Magnetfeldes (123) über Verstellvorrichtun- stäubung beeinflussen. Diese bekannte Vorrichtung gen (112, 114, 118) für die Spule (116) erfolgt, ist jedoch nicht in der Lage, das Auf treffen der Ionen mittels derer sich die Spule (116) entlang der 20 des Plasmas auf bestimmte Bereiche der Zerstäu-Plasmaachse (77) verschieben und/oder gegen- bungskathode bzw. die Ablagerung der zerstäubten über der Plasmaachse (77) kippen läßt. Partikel auf bestimmte Bereiche der Unterlage zu

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- steuern.

kennzeichnet, daß die Magnetspule (116) so aus- Ferner ist eine Vorrichtung zum Aufdampfen eines

gebildet ist, daß sie sowohl die Zerstäubungska- 25 Stoffes, beispielsweise eines Metalls, bekannt (deutthode (94) als auch die Unterlage (98) umgibt. sehe Patentschrift 764 927), bei welcher der Stoff so

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- weit erhitzt wird, daß er verdampft und sich im Vanet durch Rohrführungen (32) zur Führung der kuum auf der dafür vorgesehenen Unterlage nieder-Elektronen von der Elektronenquelle (40) zu dem schlagen kann. Zur Erhitzung wird dabei ein Elek-Bereich für die Bildung und Aufrechterhaltung 30 tronenstrahl verwendet, der zur besseren Energieausdes Plasmas (131). nutzung durch Magnetfelder gebündelt und damit

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- konzentriert auf den zu verdampfenden Stoff geleitet kennzeichnet, daß die Rohrführungen (32, 150, wird. Die Spule beeinflußt somit den Strahlengang 153; Fig. 2) eine Öffnung (155; Fig. 2 und 3) des Elektronenstrahls, um dessen Energie zur effektimit vorgegebener Form für die Formung eines 35 veren Erhitzung des zu verdampfenden Stoffes zu Elektronenstromes und die Bildung des Plasmas verwenden. Ein Plasma ist bei dieser bekannten Vor-(79) aufweisen, welch letzteres eine ähnliche richtung nicht vorhanden. Die dort verwendete Spule Querschnittsform wie die Öffnung besitzt (Fig. 2). ist demnach eine elektronenoptische Linse, deren

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- Verschieben oder Verschwenken eine entsprechende kennzeichnet, daß die Öffnung (155) der Rohr- 40 Verlagerung des Auftreffbereichs der Elektronenführung (150) im wesentlichen rechteckig ist und strahlen auf den zu verdampfenden Stoff und damit die Formung einer Plasmascheibe (159) mit im die Verdampfung beeinflußt. Wie sich die verdampfwesentlichen rechteckigem Querschnitt be- ten Moleküle dann auf die zu bedampfende Unterlawirkt. ge niederschlagen, ist bei der bekannten Vorrichtung

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, ge- 45 nicht beeinflußbar.

kennzeichnet durch eine Anode (157), die im we- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

sentlichen die gleiche Form wie die Öffnung Vorrichtung der eingangs genannten Bauart zu schaf- (155) der Rohrführung besitzt. fen, bei welcher die Ablagerung der zerstäubten Par-

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 tikel auf der Unterlage steuerbar ist und die bei verbis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrfüh- 50 tretbarem Energiebedarf eine hohe Qualität der steurung ein Rohrelement (185; Fig. 4) zur Aussen- erbar ausgestäubten Schichten gewährleistet. Diese dung von Elektronen in einer im wesentlichen ho- Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß rizontalen Richtung für die Bildung eines im we- zwischen einer Elektronenquelle und der senkrecht sentlichen horizontalen Ionenplasmas (188) ent- zur Plasmaachse angeordneten Anode ein Elektrohält. 55 nenstrahl erzeugt ist und daß eine Steuerung des Ma-

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 gnetfeldes über Verstellvorrichtungen für die Spule bis 6, gekennzeichnet durch zwei oder mehr Zer- erfolgt, mittels derer sich die Spule entlang der Plasstäubungssysteme, die jeweils eine Anode (181, maachse verschieben und/oder gegenüber der Plas-18Γ) und eine Zerstäubungskathode (95, 95') so- maachse kippen läßt.

wie eine gemeinsame Glühkathode (40) für beide 60 Bei der erfindungsgemäßen Bauart läßt sich dem-Systeme besitzen, und durch entsprechende Rohr- nach das Magnetfeld mittels der Verstellvorrichtunführungen (32, 205) für die Führung der Elektro- gen verschieben oder kippen, wodurch sich nicht nur nen von der Glühkathode zu einem der Zerstäu- die Dichte der auf die Zerstäubungskathode auftrefbungssysteme zur Erzeugung und Aufrechterhai- fenden Ionen und damit die Zerstäubung des Matetung eines Ionenplasmas (210, 210') in einem der 65 rials der Zerstäubungskathode, sondern auch die Zerstäubungssysteme (Fig. 6). Dicke der sich auf der Unterlage bildenden Schicht

aus dem zerstäubten Material beeinflussen läßt. Diese Beeinflußbarkeit geht so weit, daß man Örtliche