DE1765287A1

DE1765287A1 - Method and device for atomization

Info

Publication number: DE1765287A1
Application number: DE19681765287
Authority: DE
Inventors: Wehner Gottfried K; Anderson Gerald S
Original assignee: Litton Industries Inc
Current assignee: Litton Industries Inc
Priority date: 1967-05-05
Filing date: 1968-04-27
Publication date: 1972-04-06
Also published as: FR1566888A; GB1226004A; SE345482B; US3501393A

Description

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PA Sch«/« Litton Industries, Incorporated, Beverly Hills, USAPA Sch "/" Litton Industries, Incorporated, Beverly Hills, USA

Method and device for atomization

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Aufbringen dünner,Filme auf die Oberfläche eines Trägers, durch den als Zexstäuben bekannten Prozeß, und befaßt sich insbesondere mit einer verbesserten Fangelektrode Und einem Zerstäubungsverfahren, bei dem eine an die Fangelektrode angelegte, vorbestimmte Spannung ein Gasentladungsplasma auf ein von der Einhüllenden der Fangelektrode umschlossenes Volumen beschränkt sowie positive Ionen in Richtung auf dl· Fangelektrode beschleunigt, so daß Atone, lolekUle oder kleine Teilchen aus der Fangelektrode oder einen benachbart der Fangelektrode angeordneten Werkstoff herausgeschlagen «erden, «ine Technik, die als laneitbaschuO bezeichnet «ird.The invention relates to methods and devices for application thinner, films on the surface of a support the process known as zex dusting, and is particularly concerned with an improved collecting electrode and an atomization process, in which a predetermined voltage applied to the target electrode causes a gas discharge plasma to be applied to one of the Envelope of the target electrode is limited and positive ions are accelerated in the direction of the target electrode, so that atons, molecules or small particles from the target electrode or a material arranged adjacent to the collecting electrode can be knocked out, a technique known as laneitbaschuO denotes "earth.

Die Zeretäubungstschnik hat seit Beginn Ihrer Entwicklung i«. Jahre 1852 unterschiedliches Interesse erfahren· Bei einer Tot« des Zerstäuben·, die als Kathodenzerstäubung bezeichnet «ird, handelt es sich un einen Prozeß, der bewirkt, daO Atome eue der Oberflüche der Kathode dadurch herausgeschlagen «erden, daS Ionen auf die Kathodenoberfläche aufprallen. Das Zerstäubung»-Since the beginning of its development, the deafening technology has had i «. Years 1852 experience different interests · At a dead « of sputtering, which is referred to as cathode sputtering, It is a process that causes atoms to form Ground the surfaces of the cathode knocked out by the fact that ions strike the cathode surface. The atomization »-

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verfahren, bei dem die Ionen die Kathode treffen und Atome oder Moleküle aus dieser herausreißen, wird in einer geschloa-process in which the ions hit the cathode and atoms or tear molecules out of it, is closed in a

—1 senen Kammer durchgeführt, die auf einen Druck zwischen 10 und ungefähr 50 Torr gehalten wird und in der Elektroden, wie eine Anode und die Kathode, in Abstand voneinander angeordnet sind. Cine Gleichspannungsquelle wird an die Anode und die Kathode angeschlossen, wobei daa negative Potential an die Kathode angelegt wird, um eine Potentialdifferenz von beispielsweise 200 bis mehrere 1000 Volt zu erzeugen. Die Elektrode, die zerstäubt wird, wird im allgemeinen als Target Oder Fangalektrode bezeichnet*. Ein Träger mit einer Oberfläche, auf der dia herausgeschlagenen Atome oder Moleküle gesammelt werden, kann auf der Anode angeordnet werden oder diese umgaben. Die zwischen die Anode und die Kathode gelegte Potentialdifferenz erzeugt positive Ionen in einem Gasentladungeplasma innerhalb der Kammer der Zerstäubungsvorrichtung. Die positiven Ionen werden in Richtung auf die Fangelektrode beschleunigt und schlagen aus dieser Atome oder Moleküle heraus. Der größte Teil dar angelegten Spannung erscheint als ein Spannungsabfall an der dar Kathode benachbarten Kathodenfallstrecke, wobei unter Kathodenfall der Potentialabfall verstanden wird, der auf der kürzen Strecke zwischen der Kathode und der Plasaagrenzflache eintritt. Die Oberfläche der Fangelektrode steht auf dieee Weise unter eine« ständigen SeschuO durch Ionen, deren Aufprall zur Folge hat« daB Atome oder Moleküle des Fangelektrodenaaterials die Oberfläche verlassen und sich von der Fangelektrode wegbewegen· Einige der losgelösten Atome oder Moltikülo erreichen die Trägeroberfläche, auf (Jer ein Film aus dem zerstäubten material ausge-- 1 separate chamber carried out to a pressure between 10 and about 50 torr and in the electrodes such as an anode and the cathode, are spaced apart. A DC voltage source is applied to the anode and the Connected cathode, with daa negative potential is applied to the cathode to a potential difference of, for example Generate 200 to several 1000 volts. The electrode that is sputtered, is generally called a target or collecting electrode designated*. A carrier with a surface on which the ejected atoms or molecules can be collected placed on or surrounding the anode. The potential difference applied between the anode and the cathode generates positive ions in a gas discharge plasma within the Chamber of the nebulizer. The positive ions are accelerated in the direction of the target electrode and strike out these atoms or molecules out. Most of it laid out Voltage appears as a voltage drop across the cathode drop path adjacent to the cathode, with the cathode drop being the Potential drop is understood, which occurs on the shorter distance between the cathode and the plasma boundary surface. the The surface of the collecting electrode is in this way under a « constant seschuO by ions, the impact of which causes " that atoms or molecules of the target electrode material cover the surface leave and move away from the target electrodeSome of the detached atoms or Moltikülo reach the carrier surface, on (Jer a film made from the atomized material

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bildet werden soll. Bei dieser Art der Zerstäubung stehen die Dichte des Plasmas und die Energie, mit der die Ionen auf die Fangelektroda auftreffen, in einer unmittelbaren gegenseitigen Beziehung, weil beide Faktoren durch den in der Kammer .herrschenden Gasdruck bestimmt «erden*forms should be. With this type of atomization, the density of the plasma and the energy with which the ions reach the are available Impinge fangelectroda, in an immediate mutual Relationship, because both factors are determined by the prevailing one in the chamber Gas pressure determined «earth *

Eine gesonderte Beeinflussung von Faktoren «ie der Plasmadichte und den elektrischen Potential an der Fangelektrode kann bei sogenannten "Trioden^Zerstäubungssystemen" erreicht werden, bei denen eine Anode und eine Elektronen emittierende Kathode benutzt werden, um die Plasmadichte zu steuern, während eine dritte, gesonderte Elektrode, die Fangelektroda, mit einem geeigneten Potential vorgespannt wird, um positive Ionen aus dem Plasma in Richtung auf die Fangelektrode zu beschleunigen und dadurch Atome oder Moleküle von der Fangelektrode loszulösen. Bei einem handelsüblichen Triaden-Zerstäubungasystera wird der zu beschichtende Träger parallel zu einer ebenen Fläche der Fangelektrode angeordnet, um einen Film aus zerstäubtem Material aufzunehmen, der gleichförmige Dicke besitzt. Bei einem derartigen System wird ein Magnetfeld, dessen Feldlinien im wesentlichen parallel zu den parallelen Oberflächen des Trägers und der Fangelektrode verlaufen, benutzt, um eine möglichst gleichförmige Ionisierung des Plasmas zwischen den Oberflächen des Trägere und der Fangelektrode zu erspielen« Die Verwendung eines Magnetfeldes innerhalb der Zerstäubungekammer zur Beeinflussung der Ionisation des Plasmas und damit der Gleichförmigkeit der Fündicke kann eine beträchtliche Einschränkung darstellen, wenn versucht wird, beispielsweise ferromagnetischeA separate influence of factors such as the plasma density and the electrical potential at the target electrode can be achieved in so-called "Triode ^ atomization systems" which an anode and an electron-emitting cathode are used to control the plasma density, while a The third, separate electrode, the Fangel Elektroda, is biased with a suitable potential to remove positive ions from the To accelerate plasma in the direction of the target electrode and thereby detach atoms or molecules from the target electrode. In the case of a commercially available triad atomization system, the The carrier to be coated is arranged parallel to a flat surface of the target electrode to form a film of atomized material take up which has uniform thickness. In such a system, a magnetic field whose field lines in run essentially parallel to the parallel surfaces of the carrier and the target electrode, used to make a possible uniform ionization of the plasma between the surfaces of the carrier and the target electrode to earn «The use a magnetic field within the sputtering chamber to influence the ionization of the plasma and thus the uniformity the thickness of the find can be a considerable limitation, when trying, for example, ferromagnetic

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Filne niederzuschlagen, «eil das einzige magnetfeld, das In den de« Träger benachbarten Bereich zulässig ist, ein Feld 1st, das benutzt wird, um die magnetischen Eigenschaften de· ferro·*· magnetischen.Filme zu beeinflussen.To knock down Filne, «hurry the only magnetic field, the In the area adjacent to the carrier is permitted, a field 1st, which is used to de · ferro · * · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · we · magnetic.films.

Neben dem oben.beschriebenen Trioden-Zeretäubungsaystem iet die Anwendung eines zu einer Oberfläche einea Trägers parallelen ilagnetfeldea zur Beschränkung eines Plasmas in einem Bereich nahe einer Fangelektrode und dem Träger innerhalb einer Zerstäubungskaormar aus der USA-Patentschrift 3 291 715 bekannt. Oiese Patentschrift zeigt ferner eine zweite Kammer, die sich durch die Zerstäubungskamraer hindurch und aus dieser heraus erstreckt, um das Plasma einzuschränken. Öffnungen in der zweiten Kammer gestatten as, daö positive Ionen aus dem Plasma in der zweiten Kammer in den der Fangelektrode benachbarten Bereich eintreten und Teilchen von der Fangelektrode auf den Träger gelangen lassen. Während bei dieser Anordnung das Plasma auf ein Volumen beschränkt wird, daa hinsichtlich der Wärmeübertragung bezüglich der Zerstäubungskammer keine Probleme bietet, wird es erforderlich, eine spezielle Art von Zerstäubung skammar zu verwenden, wodurch dies· Anordnung vom wirtschaftlichen Geeichtapunkt aus unpraktiech wird.In addition to the triode atomization system described above the application of a beam parallel to a surface ilagnetic fieldea to confine a plasma in one area near a target electrode and the carrier within a sputtering chamber from US Pat. No. 3,291,715. This patent also shows a second chamber, which through and out of the atomizing cam extends to restrict the plasma. Openings in the second chamber allow positive ions from the plasma to enter of the second chamber enter the area adjacent to the target electrode and particles from the target electrode onto the Let the carrier arrive. While with this arrangement the plasma is confined to a volume because of heat transfer does not pose any problems with regard to the atomization chamber, it becomes necessary to use a special type of atomization skammar, which makes this arrangement from the economic Calibration point becomes impractical.

Bei einer Weiterentwicklung der Trioden-Zerstäubungsvorrlcbtung werden eine herkömmliche Glühkathode, ein Träger und eint Fangelektrode verwendet, werden diese Elemente jedoch in einem Plasmarohr untergebracht, um die Strömung der eintretenden Casw auf den den Träger und die Fangelektrode umgebenden Bereich zu 'In a further development of the triode atomization provision become a conventional hot cathode, a carrier and unite When using a target electrode, however, these elements are housed in a plasma tube to prevent the flow of the incoming casw towards the area surrounding the carrier and the target electrode '

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beschranken. Sei dieser Anordnung ist die GrSQe des Plesmarohrs notwendigerweise beschränkt₍ «eil der Träger innerhalb des Plasmarohra angeordnet ist, «ird dadurch auch die GrSOe dee zu beschichtenden Trägere begrenzt. Infolgedessen lassen' eich Träger «it einer großen Fläche in solchen Vorrichtungen nicht beschichten. restrict. With this arrangement, the size of the plasma tube is necessarily limited ₍ because the carrier is arranged within the plasma tube, the size of the carrier to be coated is also limited. As a result, carriers ”with a large area cannot be coated in such devices.

Xn de· BemUhen, eine Zerstäubungsvorrichtung zu schaffen, die die Beschichtung von Trägern «it großen Flächen erlaubt, sowie für eine verbesserte Art der räumlichen Beschränkung dee Plasmas in einer Zerstäubungsvorrichtung zu sorgen, wurden bei bekannten Zerstäubungavarrichtungen besondere Fangelektrodenausbildungen vorgesehen. Beispielsweise umgeben bei einer bekannten Vorrichtung mehrere voneinander in Abstand angeordnete, parallele Metalletäbe ein blattartiges Bauteil, daa zu beschichten ist. Jeder zweite Stab ist dabei elektrisch ale Kathode geschaltet, die abgebaut wird, um des blattförmige Bauteil zu beschichten. Bei einer solchen Vorrichtung let jedoch nicht für eine Beschränkung eines Gaeentledungeplaemae auf ein zentrales. Velumen gesorgt, das in Abstand von dem zu beschichtenden Träger gehalten let. IU der Vorrichtung wird vielmehr des entgegengesetzte Ergebnia erzielt, «eil der Träger mittig en- ;Xn de · An effort to create an atomization device that The coating of substrates with large areas allows for an improved type of spatial restriction of the plasma To provide in an atomizing device, special target electrode designs have been used in known atomizing devices intended. For example, in a known device, several spaced apart, parallel metal rods to coat a sheet-like component daa is. Every second rod is electrically connected to the cathode, which is broken down around the leaf-shaped component to coat. In such a device, however, we do not allow for a restriction of a Gaeentledungeplaemae to a central one. Velumen taken care of at a distance from that to be coated Carrier held let. Rather, IU of the device becomes the opposite results achieved, because the carrier is centered;

geordnet ist. 0er Abstand der Stube wird auSerdam nicht al« mögliches Mittel zur Begrenzung doe Plasmas ausgenutzt« &ie elektrische Schaltung jedes zweiten Stabes ala Kathode ISOt ferner erkennen, da8 nicht die Absicht besteht, die Stäbe zur Begrenzung des Plasmas auf ein von dem zu beschichtenden Träger entferntes, zentrales Volumen einzusetzen. .is ordered. The distance between the room is also not always possible means of limiting the plasmas exploited «& ie electrical circuit of every second rod ala cathode ISOt also recognize that there is no intention to use the rods to confine the plasma to a carrier to be coated insert remote, central volume. .

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Es wurden auch Versuche gemacht, Träger alt großer fläche dadurch gleichförmig zu beschichten, daß eine negativ vorgespannte Fangelektrode in Farm eines einzigen Stabes benutzt wird, dar entlang der Mittelachse einer Kammer und einea Plasmas angeordnet ist, das innerhalb einer gasgefüllten Kammer dadurch aufrechterhalten wird, daO eine Spannung an eine Anode und eine Kathode angelegt wird. Diese Anordnung erwies sich als nicht zufriedenstellend, weil dae Plasma cfazu neigt, ungleichförmig und unstabil zu werden. Insbesondere führen geringfügige Unsymmetrisn zu einer Steigerung dar Plasmedichte in Teilen der Kammer. In diesem Teil wird infolgedessen das Gas heißer, die Dichte des Teils sinkt ab und das Plasma verschiebt sich an eine andere Stelle. Das Hauptplasma verschiebtinfolgedessen seine Lage und rotiert um die Fangelektrode, wodurch es schwierig wird, die Niederschlagsgeschwindigkeit zu beherrschen und auf.einem der Innenwand der Kammer benachbarten Träger eine gleichförmige Filmdicke zu erzielen.Attempts have also been made to use carriers of a large area to coat uniformly by having a negatively biased A target electrode is used in the form of a single rod, along the central axis of a chamber and a Plasmas is arranged, which is maintained within a gas-filled chamber by the fact that a voltage is applied to an anode and a cathode is applied. This arrangement has not been found to be satisfactory because the plasma tends to be non-uniform and becoming unstable. In particular, slight asymmetries lead to an increase in the plasma density in parts of the chamber. As a result, in this part the Gas gets hotter, the density of the part drops and the plasma shifts to another place. The main plasma shifts as a result its location and rotates around the target electrode, making it difficult to control the precipitation rate dominate and on one of the inner wall of the chamber adjacent Carrier to achieve a uniform film thickness.

Bei bekannten Anordnungen wurden ferner herkömmliche Hohlkathuden verwendet, d. h. die Kathode ist ein Rohr ader ein Hohlzylinder, das bzw. der in eine Gaaataasphäre eingebracht wird. Das Rohr wird mit Bezug auf ein Plasma, des sich innerhalb des Rohres bildet, negativ vorgespannt. Positive Ionen beschießen die Innenwand des Rohrs und schlagen von dort Teilchen heraus, die auf einen zu beschichtenden Gegenstand treffen, der innerhalb des Rohres angeordnet ist. Weil die Rohrwandung massiv .istConventional hollow cathuds have also been used in known arrangements used, d. H. The cathode is a tube or a hollow cylinder that is inserted into a Gaaataasphere. The tube is negatively biased with respect to a plasma that forms within the tube. Shoot positive ions the inner wall of the pipe and from there knock out particles that hit an object to be coated that is inside of the pipe is arranged. Because the pipe wall is massive

und der zu beschichtende Gegenstand innerhalb des Zylinders untergebracht werden muß, eignet sich diese Art der Kathoden-and the object to be coated within the cylinder must be accommodated, this type of cathode

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ausbildung nicht für die Beschichtung van Trägern mit großen Flächen.training not for the coating of large beams Surfaces.

Oa der Stand der Technik keine praktischen Ulege zeigt, das Plasma innerhalb eines Zerstäubungssystems zu begrenzen, wurden Untersuchungen durchgeführt, um eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, bei denen die TrägergröQe nicht wesentlich eingeschränkt ist oder bei denen zusätzliche Einbauten wie ein Plasmarohr oder eine Hilfekammer innerhalb eines HauptgefäQea nicht erforderlich sind und bei denen·weiterhin das Plasma ohne Anwendung eines Magnetfeldes begrenzt wird. Ale Ergebnis dieser Forschungen wurden eine Fangelektrode und ein eine derartige Elektrode verwendendes Zerstäubungsverfahren entwickelt, mittels deren die Probleme der Plasmaverschiebung ausgeräumt wurden. Eine derartige Elektrode und ein unter Anwendung einer solchen Elektrode durchgeführtes Verfahren erlauben es, das Plasma innerhalb einer Zerstäubungekammer einzuschränken oder zu begrenzen, ohne daß die dabei bei bekannten ^ Lösungen auftretenden Nachteile in Kauf genommen werden Müssen. Die Fangelektrade nach der Erfindung besteht aus mehreren in gegenseitigem Abstand angeordneten Elementen, die ein käfigartiges Gebilde ergeben, das vorliegend als Fangeiektrodenkäfig bezeichnet wird und deesen Einhüllende ein abgeschlossenes Käfigvolumen umgrenzt. Bei einer Ausführungsform besitzt ein zylindrischer Fangelektrodenkäfig mehrere langgestreckte, in gegenseitigem Abstand im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Elemente, die beispielsweise derart gruppiert sind, daO der von den Elementen umfaQte Bereich zylindrisch ist.Oa the prior art does not show any practical use that To confine plasma within a nebulization system Studies have been conducted to develop an apparatus and method in which the carrier size is not critical limited or where additional installations such as a plasma tube or an auxiliary chamber within a main vessel are not required and where the Plasma is limited without the application of a magnetic field. All the results of this research were a target electrode and a developed a sputtering method using such an electrode, by means of which the problems of plasma displacement were cleared out. Such an electrode and a method carried out using such an electrode allow it to restrict or limit the plasma within a sputtering chamber without the known ^ Solutions arising disadvantages must be accepted. The trap according to the invention consists of several in mutually spaced elements that result in a cage-like structure, the present as a collecting electrode cage and the envelope is a closed one Cage volume bounded. In one embodiment, a cylindrical collecting electrode cage has a plurality of elongated, in mutually spaced elements which are arranged essentially parallel to one another and are grouped, for example, in such a way that the area enclosed by the elements is cylindrical.

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Sei einer drei Elektroden aufweisenden Zerstäubungsvorrichtung ist der Zylindrische Fangelektrodenkäfig im allgemeinen inner*· halb einer geschlossenen Kammer parallel zur Längsachse der Kammer sowie in Abstand von den Kammerwandungen zwischen Anode und Kathode montiert, so daO ein von diesen erzeugtes Plasma mindestens teilweise durch den zylindrischen Fangelektrodenkäfig hindurchläuft. Bei einer Ausführungsform, die einen inner halb der Kammer angeordneten Fangelektrodenkäfig besitzt, wirdBe a three-electrode sputtering device the cylindrical collecting electrode cage is generally internal * half of a closed chamber parallel to the longitudinal axis of the Chamber and at a distance from the chamber walls between the anode and cathode mounted so that a plasma generated by them runs at least partially through the cylindrical collecting electrode cage. In one embodiment that has an inner half of the chamber arranged collecting electrode cage has

P in the chamber a plasma formed by that between the

Anode und die Kathode ein elektrisches Potential angelegt wird. Sodann wird ein geeignetes Fangelektrodenpotential an den Fangelektrodenkäfig angelegt, um dafür zu sorgen, daß die Ionen— teilschichten, die um Jedes der Fangelektrodenelemente herum ausgebildet werden, einander mindestens berühren und vorzugsweise überlappen, so daO eine zusammenhängende Ionenschicht entsteht. Auf diese Weise wird das Gasentladungsplesma innerhalb der Kammer auf das zylindrische Volumen begrenzt, das vonAn electrical potential is applied to the anode and the cathode. A suitable target electrode potential is then applied to the target electrode cage applied to ensure that the ion sub-layers that surround each of the target electrode elements are formed, at least touch each other and preferably overlap, so that a coherent ion layer arises. In this way, the gas discharge pesma is inside the chamber is limited to the cylindrical volume that is of

^ der Einhüllanden des Fangelektrodenkäfigs umschlossen wird.^ the envelope of the collecting electrode cage is enclosed.

Einer der Vorteile, der sich aus der Verwendung eines solchen Fangelektrodenkäfige ergibt, besteht darin, daß das Caaentladungsplastna seine Lage nicht ändert oder innerhalb der Kammer rotiert, »eil es auf das abgeschlossene Volumen beschränkt ist, das von dem Fangelektradenkäfig begrenzt wird. Biegen dee Abstandes zwischen den Elementen des FangelektrodenkäfIgs können die bei dem Zerstäubungsprozeß herausgeschlagenen neutralen Teilchen (Atome oder ßoleküle) sich von dem geschlossenen Käfiguolumen nach außen bewegen und auf einem Träger niedergo-One of the advantages of using such a trap electrode cage is that the Caaentladungsplastna does not change its position or rotate within the chamber, because it is restricted to the enclosed volume, which is limited by the Fangelektradenkäfig. Bend the distance between the elements of the collecting electrode cage, the neutral elements knocked out during the atomization process can be used Particles (atoms or molecules) move away from the closed cage volume move outwards and go down on a support

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achlagen «erden, der außerhalb des Bereiches angeordnet ist, dar von den Elementen dar Fangelektrade umechloesen wird. Oa dar Träger nicht innerhalb dea abgaachloaaanan Käfigvolumena angeordnet werden muß, kann mit einer erheblich erhöhten Laietung gearbeitet «erden, ohne daS «a zu ainar entaprechenden Steigerung dar Trägertemperatur kommt.achlagen "earth that is located outside the area, that is surrounded by the elements that make up the target. Oa the carrier is not within the abgaachloaaanan cage volumea must be arranged, can be with a significantly increased Laiete worked without having to correspond to ainar Increase in the temperature of the wearer.

Weiterhin können die Träger so groß gehalten «erden, «ie diea dar Raum erlaubt, der zviechen den Elementen dea Fangelektrodankäfige und den Wandungen der Kammer zur Verfügung ataht. Oa zum Aufdampfen oder Zarstäuben gegenwärtig Kammern verwendet •erden, die einen Durchmaeaar von bBiapialaveiae bis zu 3 m baaitzan, ist vorliegend die TrägergrÖBe praktisch nicht begrenzt. Furthermore, the carriers can be kept as large as “earth” The space allows for the elements of the trap electrode cages and the walls of the chamber available ataht. Oa chambers are currently used for vapor deposition or tsar dusting • that have a diameter of bBiapialaveiae up to 3 m baaitzan, there is practically no limit to the size of the carrier.

Ein «eiterer Vorteil dar Erfindung besteht darin, daß ein bestimmter Prozentsatz der Ionen, die in Richtung auf die Elemente dee Fangelektrodenkäfigs beschleunigt «erden, eine gekrümmte Flugbahn haben und unter einem schiefen Winkel auf dia Elemente % des Fangelektrodenkäfigs auftreffen. Bekanntlich «ird die Zeratäubungaauabeuta erhöht, wenn die Ionen auf eine Fangelektrode unter einem schlafen Winkel und nicht rechtvinkling auffallen. Ob«ohl die Elemente dee Fangelektrodenkäfiga bei einer Ausführungaform einen gegenseitigen Abstand besitzen, «erden Filme mit gleichförmigerer Dicke auf dar Oberfläche dea Trägere abgeschieden. A "Eiterer advantage is the invention is that a certain percentage of the ions dee in the direction of the elements trapping electrodes cage accelerates ground", have a curved trajectory and incident at an oblique angle on dia members% of trapping electrodes cage. As is well known, the deafness is increased if the ions fall on a target electrode at a sleeping angle and not at right angles. Whether the elements of the collecting electrode cage in one embodiment are spaced apart, films of more uniform thickness are deposited on the surface of the carrier.

In contrast to collecting electrodes, which are small and opposite

dam zu beschichtenden Träger angeordnet «erden, hat der Fang-arranged on the carrier to be coated «, the catching

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•lektrodenkäfig nach der Erfindung ein· große Oberfläche. Auf Grund dessen wird zeretäubtee Material in Riohtung auf alle Oberflächen innerhalb der Kammer geworfen. Dieeverbeaeert die Getterwirkung bezüglich Verunreinigungen und trägt zu sauberen Entladung9bedingungwn bei. Der käfigartige Aufbau der Fangelektrode erlaubt ferner die Auebildung eines hohes Ioniaierungegradea für das in der Kammer befindliche Gas· Bei einem hohen Ioniaierungsgrad tritt eine Pumpwirkung in einer in den Käfig hineinführenden Richtung auf, «eil das Gas, solange ee ionisiert ist, das abgeschlossene Volumen des Käfigs nicht verlassen kann. Trotz des Abatandes zwischen den Elementen des Fangelektrodenkäfige führt dies zu einem geringeren Gasdruck im Bereich des Trägers als innerhalb das abgeschlossenen Käfigvolumens. Der niedrigere Gasdruck im Trägerbereich ist oft erwünscht, um den Gehalt an Edelgasen in den Filmen herabzusetzen, die auf dem Träger niedergeschlagen werden·• Electrode cage according to the invention a · large surface. Because of this, powdered material will be dissolved all surfaces thrown inside the chamber. Dieverbeaeert the getter effect on impurities and contributes to clean Unloading conditions at. The cage-like structure of the The collecting electrode also allows the formation of a high degree of ionization for the gas in the chamber · If the degree of ionization is high, a pumping effect occurs in one of the In the direction leading into the cage, the gas, as long as it is ionized, does not enter the closed volume of the cage can leave. Despite the distance between the elements of the collecting electrode cage, this leads to a lower gas pressure in the area of the wearer than within the enclosed cage volume. The lower gas pressure in the carrier area is often desirable in order to reduce the content of noble gases in the films, which are knocked down on the carrier

Falls ein langer Träger beschichtet werden soll oder es sich bei dem Träger um einen blattförmigen Körper handelt, der auf eine Spule aufgewickelt ist und beispielsweise wine Länge von mehreren Bieter hat, kann dia Länge der Elemente de· Fangelektrodenkäfigs leicht so auegewählt werden, wie dies im Rahmen dar Erfindung für den jeweiligen Anwendungefall erforderlich ist, und kann gleichwohl für eine Abgrenzung dea Plasma· gesorgt werden. Die Beschränkung des Plasmas auf einen abgeschlossenen Boraich wird mittels des Fangelektrodenkäfigs nach der Erfindung ohne Anwendung eines Magnetfeldes erzielt. Infolgedessen können beispielsweise ferromagnetische Filme auf demIf a long carrier is to be coated, or if the carrier is a sheet-like body that has a coil is wound up and is, for example, the length of several bidders, the length of the elements of the collecting electrode cage can easily be selected as required within the scope of the invention for the respective application is, and can nevertheless be provided for a delimitation of the plasma. The restriction of the plasma to a closed one Boraich is carried out using the collecting electrode cage according to the Invention achieved without the application of a magnetic field. As a result, for example, ferromagnetic films on the

Bearers are knocked down.

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Erfindungsgemäe wird eine Zerstäubungsvorrichtung in Form einer Niedordruck-Gasentladurtgevoi'iichtung geschaffen, die mindestens sine Anode, «-,indgstens eine Kathode und eine Fangelektrade aufweist, die .aus in gegensai£igem Abstand angeordneten Elementen besteht, um auf ainen Träger ein Material aufzubringen, das im Betrieb der Vorrichtung einem Beschüß durch Ionen ausgesetzt «ird, die in Richtung auf die Fangelektrode beschleunigt «erden. Nach Inbetriebnahme der Vorrichtung hält die Fangelektrade ein von ihr eingeschlossenes Plasmavolunen vom Träger getrennt. Die ringelektrode kann aus zu zerstäubendem, elektrisch leitendem material bestehen. Die in gegenseitigem Abstand angeordnetem Elements der Fangolektrode können auch van Rahren aus dam zu zerstäubenden Iflaturial umgeben sein. In diesen Falle kann ein Kühlmittel durch die Rohre hindurchgyleitet werden. Wenn das zu zerstäubende material die Form van Rohren hat, können die Rohre aus elektrisch isolierendem material gefertigt werden.According to the invention, an atomizing device is in the form of a Niedordruck-Gasentladurtgevoi'iichtung created the at least its anode, "-, has at least one cathode and one trap electrode, the .from spaced apart elements consists in order to apply a material to a carrier that is in the Operation of the device is exposed to bombardment by ions which are accelerated in the direction of the target electrode. After the device has been put into operation, the trap holds a plasma volunum enclosed by it separated from the carrier. The ring electrode can consist of an electrically conductive material to be atomized. The mutually spaced Elements of the fango electrode can also be made from van Rahren dam to be surrounded iflaturial to be atomized. In this case a coolant can be passed through the pipes. If the material to be atomized is in the form of tubes, the tubes can be made of electrically insulating material will.

Ufas die geometrische Gestalt der Fangelsktrode anbelangt, so sind die Elements der Fangelektrado im allgemeinen in zylindrischer Gruppierung angeordnet und begrenzen sie ein zylindrisches Volumen. Bei dieser Ausbildung sind die Anode und die Kathode an den Enden des Zylinders angebracht, so daß die das Plasma bildende Entladung zwischen Anode und Kathode in axialer Richtung durch den Zylinder hindurch erfolgt. Die im gegenseitigen Abstand angeordneten Elemente dor Fangelektrode könnenUfas the geometric shape of the fishing rod is concerned, so the elements of the Fangelektrado are generally cylindrical Arranged grouping and delimiting a cylindrical volume. In this training, the anode and the Cathode attached to the ends of the cylinder, so that the discharge forming the plasma between the anode and cathode in an axial direction Direction through the cylinder takes place. The mutual Elements arranged at a distance from the collecting electrode can

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aus parallelen Stäben, den Windungen einer Wendel oder den Drähten eines Maschengitters bestehen.of parallel rods, the turns of a helix or the Wires of a mesh are made.

Die Träger, auf denen das zerstäubte material aufgefangen «erden soll, befinden sich an einer Stelle, an der sie mittels der Fangelektrode von dem nach Inbetriebsetzung der Vorrichtung gebildeten Plasma getrennt gehalten sind· Führungen, beispielsweise Rollen, können innerhalb der Zerstäubungsvorrichtung vorgesehen «erden, um die Träger entlang einer zylindrischen FlS-ehe zu halten, die das von den Elementen der Fangelektrode begrenzte Zylindervolumen konzentrisch umfaßt. Ee wurde fsstgestellt, daQ besonders gute Ergebnisse erzielt «erden, «enn das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des von den Trägern gebildeten Zylinders und dem Durchmesser des von den Elementen der Fangelektrode gebildeten Zylinders ungefähr gleich 3x1 ist. Falls Spulen einen Teil der Führungen bilden, lassen sich innerhalb der Vorrichtung Träger großer Länge unterbringen.The carriers on which the atomized material is collected «Is to be grounded are at a point where they can be removed from the device by means of the collecting electrode after the device has been put into operation formed plasma are kept separate · Guides, for example rollers, can be provided within the sputtering device «Ground to the girders along a cylindrical FLS-ehe to hold, which includes the limited by the elements of the target cylinder volume concentrically. It was established that particularly good results are achieved when the ratio between the diameter of that formed by the supports Cylinder and the diameter of the cylinder formed by the elements of the target electrode is approximately equal to 3x1. If coils form part of the guides, carriers of great length can be accommodated within the device.

Das erfindungsgemäOe Verfahren zum Zerstäuben von laterial zwecke Aufbringen auf Tfäger durch BeschuO mit Ionen, die in einer Plasmaentladung in Richtung auf eine Fangelektrode beschleunigt «erden, an die ein gegenüber dem Plasma.negatives Potential angelegt «ird, lot im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daO die Plasmaionen durch Anlegen eines Potentials zwischen das Plasma und jedes der Elemente einer Fangelektrode aus in gegenseitigem Abstand angeordneten Elementen in Richtung auf diese Elemente beschleunigt werden, das Plasma mittels der Elemente im wesentlichen innerhalb eines abgegrenztenThe inventive method for atomizing material for the purposes of application to carriers by exposure to ions contained in of a plasma discharge in the direction of a target electrode, to which a negative in relation to the plasma Potential applied "ird, lot is essentially characterized by daO the plasma ions by applying a potential between the plasma and each of the elements of a target electrode are accelerated from mutually spaced elements in the direction of these elements, the plasma by means of of the elements essentially delimited within one

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Raumes gehalten wird und das zerstäubte Material auf Trägern aufgefangen «ird, die innerhalb eines anderen, von Plasma im •eaentlichen freien Raumes angeordnet «erden.Space is held and the atomized material is collected on carriers that are inside another, by plasma in the • Earth arranged in an external free space.

Die Ionen «erden auf die aus dsm zu zerstäubenden Material bestehenden Elemente der Fangelektrode oder auf Rohr zum Aufprall gebracht, die aus dem zu zerstäubenden Material bestehen und die Elemente der Fangelektrode umgeben. Durch die Rohre kann ein Kühlmittel hindurchgeleitet «erden.The ions «ground to the material to be atomized from the dsm Elements of the target electrode or brought to impact on the pipe, which consist of the material to be atomized and surround the elements of the target electrode. A coolant can be "grounded" through the pipes.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anvendungemöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Further features, advantages and possible uses of the invention result from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

Figur 1 einen Querschnitt einer drei Elektroden aufweisenden Zerstäubungsvorrichtung mit einer käfigartigen Fangelektrode zur Begrenzung eines Gasentladungsplasmas auf ein abgeschlossenes Volumen, das von dan in gegenseitigem Abstand angeordneten Elementen der Fangelektrode bestimmt «ird,FIG. 1 shows a cross section of a sputtering device having three electrodes and a cage-like one Trapping electrode to limit a gas discharge plasma to a closed volume, which is from then the elements of the collecting electrode which are arranged at a mutual distance are determined,

Figure 2 is a plan view along line 2-2

der Figur 1, die die in gegenseitigem Abstand engeordneten Elemente der Fangelektrode und einen von Rallen geführten blattförmigen Träger erkennen läßt,of FIG. 1, which are arranged at a mutual distance Elements of the collecting electrode and a sheet-shaped carrier guided by rails can be recognized,

209815/1289 bad209815/1289 bad

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figur 3 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kathode die For» der käfigartigen Fangelektrade nach den Figuren 1 und hat,FIG. 3 shows a cross section of a further embodiment of the invention, in which the cathode is the loader cage-like catcher according to Figures 1 and Has,

Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Figur 3» der zu beschichtende Träger veranschaulicht, die außerhalb des von den Elementen der Fangelektrode eingeschlossenen Volumens angeordnet sind,Figure 4 shows a section along the line 4-4 of Figure 3 » the carrier to be coated illustrates the outside of the elements of the target electrode enclosed volume are arranged,

Figure 5 in a larger RIaQ β tab a partial section of the execution

rungaforia nach Figur 2, der die die Fangalektrodenelentente bildenden, parallelen, langgestreckten Stäbe und die Ionenachichten erkennen läßt, die um jeden Stab herum ausgebildet werden und, ineinander übergehend, eine im wesentlichen zusammenhängende Ionenechicht bilden, die das Plasma auf das von der Fangelektrode umschlossene Volumen beschränkt. rungaforia according to Figure 2, which the catchal electrode elements forming, parallel, elongated rods and the ion messages can be recognized that are formed around each rod and, merging into one another, form a substantially continuous ionic layer which the plasma on limits the volume enclosed by the target electrode.

Figure 6 is a plan view of a partial section euf a single one

Elektrode innerhalb eines Plaamas zueammen mit den Anschlüssen für ein (mit Bezug auf das Plasma) negatives Potential,Electrode within a plaama with the Connections for a (with respect to the plasma) negative potential,

figur 7 einen teilweise aufgebrochenen Schnitt durch eine Fangelektrode in Form einea «eschengittars zur Beschränkung das Plasmas auf tin abgasohleessnee Volumen, 209815/1289FIG. 7 shows a partially broken section through a collecting electrode in the form of an ash grill to restrict the plasma to tin exhaust gas Volume, 209815/1289

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ORIGINAL" 15 -ORIGINAL "15 -

Figur 8 eine graphische Darstellung, die erkennen läßt, wie sich der Ionenstrom als Funktion der Fangelektrodenspannung für verschiedene Uferte des Hauptentladungast rumes ändert,FIG. 8 is a graph which shows how the ion current varies as a function of the target electrode voltage changes for different banks of the main discharge branch,

Figur 9 teilweise im Schnitt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Fangelektrode, die derart ausgebildet ist, daß auf Trägern Filme gleichförmigerer Dicke erhalten werden,FIG. 9 shows, partially in section, a plan view of a further embodiment of the collecting electrode which is designed in such a way that films of more uniform thickness are obtained on supports,

Figur 10 eine Ansteht entlang der Linie 10-10 in Figur 3, die zu beschichtende Träger veranschaulicht,Figure 10 shows a line along the line 10-10 in Figure 3, illustrates the carrier to be coated,

Figur M eine graphische Darstellung, die die verbesserte Filmdickengleichförraigkeit erkennen läßt, die mit Fangelukfcrcdtjn gonäQ den Figuren 9 und 10 erhalten wird,Figure M is a graph showing the improved Film thickness uniformity can be seen with Fangelukfcrcdtjn gonaQ Figures 9 and 10 received will,

Figur 12 eine Ansicht einer Fangelektrode in Form eines «endeiförmigen Käfigs, undFIG. 12 shows a view of a collecting electrode in the form of an end-shaped cage, and FIG

FIG. 13 shows a partial section of a targeting electrode, which from

Elementen besteht, die von hohlen Rohren umgeben werden, um die Fangelektrade kühlen zu können.Elements consists, which are surrounded by hollow tubes, in order to be able to cool the Fangelentrade.

GemäO den Figuren 1 und 2 erfordert der Zerstäubungeprozeß 1« wesentlichen eine Vorrichtung 10 mit einer luftdichten Kammer 12, die auf eimern Sockel 14 montiert und mit diesem luftdicht v*r·According to FIGS. 1 and 2, the atomization process requires 1 " essentially a device 10 with an airtight chamber 12, which is mounted on buckets base 14 and with this airtight v * r

2098IS/1289 ^BAD °R'g/nal2098IS / 1289 ^BAD ° R'g / nal

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bunden ist. Zur Evakuierung der Kenner 12 ist eine (nicht veranschaulichte) Vakuumpumpe vorgesehen. Ein einen Vorratsbehälter 18 entnommenes, zweckentsprechendes Gas, beispielsweise Argon, »ird über einen Durchlaß 20 in die Kanner 12 eingeführt, wobei die Atmosphäre innerhalb der Kanmer beispielsweise auf einem Druck von 10 bis 10 Torr gehalten wird. Bei der nit . drei Elektroden ausgestatteten Zerstäubungsvorrichtung nach der Erfindung umschließt die Kammer 12 eine Anode 22 und eine oder mehrere Kühlkathoden 24. Die Kathoden 24 sind in herkömmlicher lüeise in einotn Kathadengehäuse 25 untergebracht, das einen Hals 26 aufweist, der sich nach oben in Richtung auf dia Anode 22 äffnat. Die Anode 22 und die Kathoden 24 sind über positive und negative Leitungen 29. bzw. 28 an eine (nicht veranschaulichte) Spannungsquelle angeschlossen.is bound. To evacuate the connoisseurs 12 is a (not illustrated) Vacuum pump provided. An appropriate gas withdrawn from a storage container 18, for example Argon is introduced into the tank 12 through a passage 20, being the atmosphere inside the Kanmer for example a pressure of 10 to 10 torr. At the nit. Three electrodes equipped atomizing device according to the invention, the chamber 12 encloses an anode 22 and an or a plurality of cooling cathodes 24. The cathodes 24 are housed in a conventional manner in a cathode housing 25, the one Has neck 26 which extends upwards towards the anode 22 apnat. The anode 22 and cathodes 24 are positive and negative leads 29 and 28 respectively to a (not shown) Voltage source connected.

In Betrieb wird die Kammer 12 mittels der Vakuumpumpe leerge— pumpt und wird ein Gas, beispielsweise Argon, Über den Durchlaß 20 in die Kammer 12 eingeführt, bis ein Druck von bei-In operation, the chamber 12 is emptied by means of the vacuum pump. pumps and a gas, such as argon, is passed through the passage 20 introduced into the chamber 12 until a pressure of both

—4 «·2
epielsweise etwa 10 bis 10 Torr erreicht ist. mittels einer Spannung von ungefähr 300 VoIt₁ die en die Reihenschaltung aus einem (nicht veranschaulichten) understand, der Anode 22 und der Kathoden 24 angelegt wird, wird das Argon ionisiert und wird innerhalb der Kammer 12 ein Gasentladungspiaana ausgebildet, das Elektronen und positive Ionen enthält. Hrnrrn die Entladung im Gange ist, beträgt die Spannung zwischen der Anode 22 und den Kathoden 24 ungefähr 30 Volt, während die «erbleibenden 270 Volt an dem Serieneideratand abfallen·—4 «· 2
For example, about 10 to 10 Torr is reached. the en understand by means of a voltage of about 300 voit _1, the series circuit of a (not illustrated), the anode 22 and the cathode 24 is applied, the argon is ionized, and is formed a Gasentladungspiaana within the chamber 12 that contains electrons and positive ions . If the discharge is in progress, the voltage between the anode 22 and the cathodes 24 is approximately 30 volts, while the remaining 270 volts drop at the series resistor.

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Es ist bekannt, daß dann, wenn ein Clement 30 (Figur 6) einer Fangelektrada van einem GasantLadungsplssma, beispielsweise einem Plasma der oben in Uerbindung mit den Figuren 1 und 2 beschriebenen Art, umgeban ist und wenn ein mit Bezug auf das Plasma negatives Potential an das Fangelektrodenelement 30 (beispielsweise mittels einer Leitung 31) angelegt wird, fast der gesamte Spannungsabfall zwischen dem Plasma und dem Element an einer Ionenschicht 32 auftritt, die das Fangelektrodenelement 30 umgibt. Das an das Element 30 angelegte negative Po- " tentiai beschleunigt die Ionen in Richtung auf das Element 30. Der Aufprall der Ionen auf das Fangelektrodenelement 30 läßt Atome oder ITIoleküle, oder allgemein gesprochen Teilchen, aus der Oberflache des Fangelaktrodenelements 30 austreten. Die herausgeschlagenen Teilchen können eich von dem Element 30 wegbameyan. Einige der Teilchen treffen auf einen Träger 34 und bilder? dort einön Film oder Niederschlag 36.It is known that when a Clement 30 (Figure 6) has a Fangelektrada van a GasantLadungsplssma, for example a plasma of the above in connection with FIGS. 1 and 2 described type, uman and if a with reference to the Plasma negative potential is applied to the target electrode element 30 (for example by means of a line 31), almost the total voltage drop between the plasma and the element occurs on an ion layer 32 which surrounds the target electrode element 30. The negative Po- "applied to element 30 tentiai accelerates the ions in the direction of the element 30. The impact of the ions on the target electrode element 30 releases atoms or IT molecules, or, generally speaking, particles the surface of the Fangelactrode element 30 emerge. the Particles knocked out can be calibrated from element 30 awaybameyan. Some of the particles hit a carrier 34 and pictures? there a film or precipitation 36.

Eine in der vorstehenden Weise um eine Elektrode, beispiels— M weise das Fangelektrodenalement 30, herum ausgebildete Ionenschicht kann als ein zwischen den Plasma und der Elektrode liegender Bereich definiert «erden, von dem aus dem Plasma stammende Elektronen mittels des negativen Potentiale am Fang*- elektrodonelement 30 abgestoßen werden. Die Ionenschicht ist dunkel, weil das Fehlen der Elektronen verhindert, daß das Gas in diesem Bereich angeregt wird. Ionen, die den Rand der Ionenschicht durch statistische oder l/ärmebewegung erreichen, «erden mittels des an die Elektrode (Fangelektrodenelement 30) angelegten Potentials beschleunigt, so daß die Ionen mit hoherA trained ion layer in the foregoing manner to an electrode, M beispiels- as the collecting electrode Videonale member 30, around, as a lying between the plasma and the electrode area defined "ground from which originates from the plasma electrons by the negative potentials on the muzzle * - electrodon element 30 are repelled. The ion layer is dark because the lack of electrons prevents the gas in this area from being excited. Ions which reach the edge of the ion layer by statistical or thermal movement, are "grounded" by means of the potential applied to the electrode (target electrode element 30), so that the ions are accelerated

209815/1289 bad original - ie -209815/1289 bad original - ie -

- 18 Energie auf die Elektrode auftreffen.- 18 energy impinge on the electrode.

Dia Langmuirsche Raumladungsgleichung ist fur den Fall einer Ebene in dem Kapitel VI des Buches "Gaseous Conductors" von 3. t). Cobine, 1941, Dover Publications, New York, diskutiert und kann dazu benutzt «erden, eine Beziehung zwischen der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Dicke d der Ionenschicht und den Parametern des in der Kammer befindlichen Plasmas aufzustellen, ^ und zwar wie folgt:Langmuir's space charge equation is for the case of one Level in Chapter VI of the book "Gaseous Conductors" by 3. t). Cobine, 1941, Dover Publications, New York and can be used to establish a relationship between the thickness d of the ion layer shown in FIGS. 5 and 6 and the To set up parameters of the plasma located in the chamber, ^ as follows:

Dio statistische oder auffallende Ionenstromdichte j* im Plarnma iat defininrt alsThe statistical or apparent ion current density j * in the plane iat defined as

J⁺ - 1/4 nve, «nobel (1)J ⁺ - 1/4 nve, «noble (1)

η * lonendichte oder Anzahl der Ionen/cm , ν * mittlere Geschwindigkeit der Ionen im Plasma undη * ion density or number of ions / cm, ν * mean speed of the ions in the plasma and

9 - Ladung eines einzigen Ions.9 - charge of a single ion.

™ Öle auffallende Ionenstromdichte j*, die an der Ionenschicht anliegende Spannung U und die Ionenschichtdicke d sind verknüpft durch die Gleichung!™ oils striking ion current density j * occurring at the ion layer applied voltage U and the ion layer thickness d are linked by the equation!

J⁺w,_ü . wohei (2) ^{Y +} w, _ü. wohei (2)

U * applied voltage between target electrode and plasma

und
d * Dicke der Ionenschicht um die Fangelektrode herum.and
d * thickness of the ion layer around the target electrode.

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Setzt «an den Wert von J* aua Gleichung (2) in Gleichung (1) ein, wird die folgende Gleichung erheiternAdds «to the value of J * aua equation (2) in equation (1) one, the following equation will amuse you

•~ 1/3 nve (3)• ~ 1/3 nve (3)

Die Größe e ist selbstverständlich stets konstant; ν ändert eich bei Schwankungen der Entladungsbedingungan nur sehr wenig. Venn daher U konstant gehalten eird und η erhöht wird, inde» der Entladungsetram erhöht wird, muS d kleiner Herden. Wird der Entladungsetrom konstant gehalten, nimmt d proportional U³'* zu.The quantity e is of course always constant; ν changes very little with fluctuations in the discharge condition. Therefore, if U is kept constant and η is increased by increasing the discharge rate, then small flocks must be used. If the discharge current is kept constant, d increases proportionally to U ³ '*.

Es ist festzustellen, daQ «ader in Gleichung (3) mich in den beiden anderen Gleichungen der Gasdruck unmittelbar als Faktor erscheint. Infolgedessen ist davon auszugehen, daß, mindestens innerhalb bestimmter Grenzen, der Gasdruck innerhalt des Druckbereiches, für den die Gleichung (1) anwendbar ist, (einen kritischen Faktor darstellt. Vom Standpunkt der Erzielung maximaler Zerstfiubungsgrada ist jedoch bei Drucken im Bereich van einem Torr die mittlere freie Weglänge der Atome und Ionen kürzer, so defl die mittleren Aufprallenergien der Ionen erheblich niedriger als im Milli-Torr-Bsreich sind, «eil die Ionen einen erheblichen Teil ihrer Energie bei Kollisionen verliere». Dementsprechend kann der ZeretäubungsprozeQ sehr niedrige Wirkungsgrade erreichen. In Anbetracht dessen wird vorzugsweise mit Gasdrucken gearbeitet, die erheblich unter ein Torr liegen, beispielsweise in dem oben genannten Bereich van 10 .Ue 10It should be noted that in equation (3) I am in the two other equations the gas pressure appears directly as a factor. As a result, it can be assumed that, at least within certain limits, the gas pressure within the pressure range for which equation (1) is applicable (a is a critical factor. However, from the standpoint of achieving maximum degrees of atomization, prints in the range of van one Torr is the mean free path of atoms and ions shorter, the mean impact energies of the ions are considerable are lower than in the milli-torr range, because the ions lose a considerable part of their energy in collisions ». Accordingly, the stunning process can be very low Achieve efficiencies. In view of this, it is preferred to work with gas pressures that are considerably below one Torr, for example in the above-mentioned range of 10 .Ue 10

209815/1289 Bad ozi_Ginal - *o -209815/1289 Bad ozi _Ginal - * o -

Dia Gleichung (1) ist auch bei der Ermittlung maximaler Zerstäubungageschwindigkeiten von Interesse. Diese lassen sich im allgemeinen durch Anwendung hoher Entladungsetröms erreichen, utsil dadurch die auffallende Ionenatromdichte J⁺ erhöht wird· Aus Gleichung (2) folgt, daß bei erhöhter Ionenstromdichte J⁺ dia Fangelektradenspannung gesteigert «erden mu0, um die Ionenschichtdicke konstant zu halten. Die Steigerung der Fangelsktrodonspannung wird durch die verfügbar· Kühlung der ringelektrode begrenzt. Uiird bei einer drei Elektrode* aufweisenden Zerstäubungsvorrichtung wie der in den figuren 1 und 2 veranschaulichten eine Cdelgasentladung aufrechterhalten, wird der tntiadungsstrom durch die Fähigkeit der Glühkathoden 24, den erforderlichen Strom zu liefern, beschränkt.Equation (1) is also of interest when determining maximum atomization speeds. These can generally be achieved by using high discharge currents, so that the striking ion atom density J ^{+ is} increased. From equation (2) it follows that with an increased ion current ^{density J + the} arc voltage must be increased in order to keep the ion layer thickness constant. The increase in the fangelsctrodon voltage is limited by the available cooling of the ring electrode. When a Cdel gas discharge is maintained in a three electrode sputtering device such as that illustrated in Figures 1 and 2, the discharge current is limited by the ability of the hot cathodes 24 to provide the required current.

Zur Bestimmung der speziellen Iansnschichtdicken d für verschiedene Edelgasplasmen,.Plasmadichten und Fangelektrodenspannungen kann Bezug auf die betreffenden graphischen Darstellungen auf Seite 508 des Buchs von Rl. V. Ardann· "Tabellen dar Elektronenphysik, Ionenphysik und Übermikroskop!·"» VCB Deutscher Verlag' der Wissenschaften, Berlin, 19S6, Bezug genommen werden.To determine the special layer thicknesses d for different Noble gas plasmas, plasma densities and target electrode voltages can be referenced to the relevant graphical representations Page 508 of the book by Rl. V. Ardann · "Tables of electron physics, Ion physics and the microscope! · "» VCB Deutscher Verlag ' der Wissenschaften, Berlin, 19S6.

Die in den Figuren 1 und 2 veranschaulichte Kammer 12 besitzt eine Längsachse 38. Die Anode 22 und der Hals 26 da· Kathoden«· gehäuses 25 sind innerhalb der Kammer 12 zentrisch mit Bszug auf die Längsachse 38 angeordnet. In dem Raum zwischen dar Anode 22 ond denKathoden 24 ist oine Ausführungsform einer orfindungegemäe aufgebauten Fangelektrode 45 veranschaulicht. Die Fangelektrode 45 besteht au» mehreren in gegenseitigem AThe chamber 12 illustrated in Figures 1 and 2 has a longitudinal axis 38. The anode 22 and the neck 26 da · cathodes «· housing 25 are centered within the chamber 12 with Bszug arranged on the longitudinal axis 38. In the space between dar Anode 22 and cathodes 24 are one embodiment of one Orfindungegemäe constructed collecting electrode 45 illustrates. The collecting electrode 45 consists of several in mutual A

2*9 - 21 '-2 * 9 - 21 '-

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stand angeordneten Elementen 44. Die Elemente 44 können, wie dies beispielsweise in den Figuren 2 und 13 veranschaulicht ist, in Form eines Zylinders gruppiert sein, so daß eine käfigartige Fangelektrode 45 (Figuren 1 und 2) oder 146 (Figur 12) entsteht, die ein Volumen einschließt, das als Käfigvolumen V ' bezeichnet itiird.stood arranged elements 44. The elements 44 can, such as this is illustrated for example in Figures 2 and 13, be grouped in the form of a cylinder, so that a cage-like Trapping electrode 45 (FIGS. 1 and 2) or 146 (FIG. 12) is produced, which encloses a volume which is called the cage volume V 'denotes itiird.

Gemä'3 Figur 1 ist eine Abschirmplatte 47 auf dam Hals 26 montiert, um das KathodengBhäuse 25 und die Durchführungen, beispieisureise den DurchlaG 20, gegen zerstäubtes. Mater i al abzuschirmen. Dia Abschirinpiatte 47 trägt ainon Glagring 49. Eine ringförmige Stütze 51 wird von dem Ring 49 aufganommon und trägt drei Stäbe 52, die an drei der in gegenseitigem Abstand angeordnaten Clements 44 befestigt sind, um die Fangelektroda 45 zwischen der Anode 22 und dem Hals 26 des Kathadungehäuaes 25 abzustützen. Dor äußere Umfangsteil der Stütze 51 erstreckt sich ausreichend i-jeit nach auGen, um die Außenwand des Glasringes 49 gegen Material zu schützen, das von der Fangelektrods 45 zerstäubt wird, so daß die Fangelektrade 45 gegenüber der Abschirinpiatte 47 elektrisch isoliert bleibt.According to FIG. 1, a shielding plate 47 is mounted on the neck 26, around the cathode housing 25 and the bushings, beispieisureise the passage 20, against atomized. Shield mater i al. The shielding plate 47 carries ainon Glagring 49. One annular support 51 is aufganommon from the ring 49 and carries three rods 52, which are arranged on three of the mutually spaced Clements 44 are attached to the catching electrode 45 between the anode 22 and the neck 26 of the cathode housing 25 to support. The outer peripheral part of the support 51 extends sufficiently outwards around the outer wall of the glass ring 49 to protect against material from the target electrode 45 is atomized, so that the target 45 opposite the Shielding plate 47 remains electrically isolated.

Der Fangslektrode 45 sind Stützen 53, beispielsweise Stützringe» zugeordnet, die mit Öffnungen zur Aufnahme der Elements 44 am oberen Teil 54 und am unteren Teil 55 der Fangelektrode 45 versehen sind. Die Elemente 54 sind an gegenüberliegenden Seiten des Stützrj.nga 53 «it Vorsprüngen 56 auegestattet, um den StUti-The catch electrode 45 are supports 53, for example support rings » assigned, which are provided with openings for receiving the element 44 on the upper part 54 and on the lower part 55 of the collecting electrode 45 are. The elements 54 are equipped with projections 56 on opposite sides of the support frame 53 in order to

ring en Ort und Stelle zu halten und gleichwohl ein Ausdehnen urtd Zusammenziehen der elemente 44 der Fangelektrode 45 zu et-ring in place and at the same time stretching urtd contraction of the elements 44 of the collecting electrode 45 to

209615/1289 * ^BAD original209615/1289 * ^BAD original

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Lauben. Die Fangelektrode ist an der Oberseite 54 und an der Unterseite 55 offen-Arbors. The target electrode is on the top 54 and on the Bottom 55 open

UJ ie im einzelnen aus figur B hervorgeht, tragen bei* einer Ausführungsfarm der Fangelektrode 45 die Stützringe 53 die in gegenseitigem Abstand angeordneten Elemente 44 parallel zueinander in Abständen, die höchstens ungefähr gleich dem zweifachen Wert der Dicke d der Ionenechichten 57 sind, die um die Elemente 44 herum ausgebildet werden, wenn ein mit Bezug auf das Plasma negatives Potential über eine isolierte Leitung 58 (Figur 1), die an eine nicht veranschaulichte Spannungsquelle angeschlossen ist, an die Elemente 44 angelegt wird. Wenn innarhalb der Kammer 12 ein Plasma gebildet wird und an den Elementen 44 ein verhältnismäßig niedriges negatives Potential anliegt, läuft das Plasma mindestens teilweise durch das von der Fangelektrade 45 begrenzte, abgeschlossene Käfigvolumen V hindurch oder reicht in dieses Uοlumen hinein. Das Plasma befindet sich infolgedessen mindestens teilweise innerhalb der Fangelektrode.UJ ie in detail from Figure B, contribute to * an execution farm the collecting electrode 45 the support rings 53 the mutually spaced elements 44 parallel to one another at intervals which are at most approximately equal to twice the value of the thickness d of the ion layers 57 which are around the Elements 44 are formed around when a negative potential with respect to the plasma is via an insulated line 58 (Figure 1) connected to an unillustrated voltage source is connected to the elements 44 is applied. if a plasma is formed inside the chamber 12 and to the Elements 44 have a relatively low negative potential is present, the plasma runs at least partially through the from the trap gate 45 bounded, closed cage volume V through or extends into this Uοlumen. The plasma is located as a result, at least partially within the target electrode.

U/enn an die Fangelektrode 45 höhere negative Potentiale angelegt werden, d. h. das Fangelektrodenpotential negativer mit Bezug auf das Plasma wird, kommt ea dazu, daß die Ionenschichten 57, die um jedes Element 44 der Fangelektrode 45 herum ausgebildet werden, einander mindestens berühren oder sich, wie in Figur 5 geneigt, gegenseitig überlappen« so daO eine iaTwesentlichen zusammenhängende Ionenschicht 59 entsteht. Das von dieser zusammenhängenden Ionenschicht 59 eingeschlossene VolumenU / enn applied to the collecting electrode 45, higher negative potentials be, d. H. If the target electrode potential becomes more negative with respect to the plasma, there is also the fact that the ion layers 57, which are formed around each element 44 of the target electrode 45, at least touch each other or, as in FIG Figure 5 inclined, mutually overlap "so that an iaT essential coherent ion layer 59 is formed. That of this one contiguous ion layer 59 enclosed volume

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ist im wesentlichen gleich dem Volumen V, das von dem Fangelektradenkäfig umschlossen wird. Die zusammenhängende Ionenschicht, 59 beschränkt das Plasma auf das abgeschlossene Käfigvolumen V, so daß ein Raum R (Figur 2) zwischen den Wandungen der Kammer 12 und dem fangelektradenkäfig im wesentlichen frei von Plasma ist.is essentially equal to the volume V, that of the Fangelektradenkäage is enclosed. The cohesive ion layer, 59 restricts the plasma to the closed cage volume V, so that a space R (Figure 2) between the walls of the chamber 12 and the fangelektradenkäfig substantially free of plasma is.

U/ie aus Figur 5 hervorgeht, können Teile 60 der zusammenhängenden Ionenschicht 59 zwischen die in gegenseitigem Abstand angeordneten Elemente 44 der Fangelektrode reichen*. Aus dem Plasma ™ stammende positive Ionen werden von allen Punkten entlang der Grenzfläche zwischen der zusammenhängenden Ionenschicht 59 und dem Plasma beschleunigt. Derartige Ionen durchqueren die zusammenhängende Ionenschicht 59 und treffen auf die in gegenseitigem Abstand angeordneten Elemente 44 mit hoher Energie auf. Ionen, die von den Teilen 60 der zusammenhängenden Ionenschicht 59 zwischen den Elementen 44 aus beschleunigt werden, haben eine gekrümmte Plugbahn (angedeutet durch Pfeile 61), wenn sie in Richtung auf die Oberflächen der Elemente 44 laufen. Infolge μ der gekrümmten Flugbahnen können die Ionen einen größeren Teil der Gesamtfläche der Elemente 44 treffen. Oiea hat zur Folge, daß eine erhebliche Anzahl von Ionen schiefwinklig auf die Elemente 44 auffällt und die Zerstäubungsausbeute, d. h. die Anzahl der je auffallendes Ion zerstäubten Teilchen, steigert.As can be seen from FIG. 5, parts 60 of the coherent ion layer 59 can extend between the mutually spaced elements 44 of the collecting electrode *. Positive ions originating from the Plasma ™ are accelerated from all points along the interface between the contiguous ion layer 59 and the plasma. Such ions traverse the contiguous ion layer 59 and impinge on the mutually spaced elements 44 with high energy. Ions that are accelerated from the parts 60 of the contiguous ion layer 59 between the elements 44 have a curved plug path (indicated by arrows 61) when they travel towards the surfaces of the elements 44. As a result of the curved trajectories μ , the ions can hit a larger part of the total area of the elements 44. The consequence of this is that a considerable number of ions strike the elements 44 at an oblique angle and the sputtering yield, ie the number of particles sputtered per incident ion, increases.

Die aus der Fangelektrode 45 herausgeschlagenen Teilchen bewe-* gen sich durch djLe Zwischenräume 62 zwischen den in gegenseitigem Abstand angeordneten Elementen 44 hindurch in den ρ la«·*-» The particles knocked out of the collecting electrode 45 move * through the spaces 62 between the mutually spaced elements 44 into the ρ la «· * -»

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freien Raum R (Figur 2) hinein. Die innerhalb des plasraafreien Raumes R mit den zerstäubten Teilchen zu beschichtenden Träger 63 (figur 5) können verschiedenartigste form aufweisen. In den Figuren 1 und 2 ist ein Blatt 70, beispielsweise eine Folie oder ein Film, veranschaulicht, das den zu beschichtenden Gegen stand oder Träger bilden kann. Das Blatt 70 kann beispielsweise aus einem unter dem Handelsnamen KAPTON FOIL (POLYIMIDE) bekannten Material bestehen und eine beträchtliche Länge besitzen sowie aus (1i.e9em Grund auf eins Vorratsspule 74 (Figur 2) aufgewickelt sein, die innerhalb der Kammer 12 montiert ist. Das Blatt 70 läuft van der Vorratsspule 74 aus über Führungarollen 76 in gekrümmter Bahn durch den plasmafreien Raum R hindurch und nimmt dort die zerstäubten Teilchen auf. Die zerstäubten Teilchen bilden auf dem Blatt 70 einen Film, dessen Dicke von der Zerstäubungsgeschwindigkeit und der Vorechubgeschwindigkeit des Blattes 70 von der Vorratsspule 74 zu einer Aufwickelspule 78 abhängt.free space R (Figure 2) into it. Those within the plasma-free The space R to be coated with the atomized particles carrier 63 (FIG. 5) can have a wide variety of shapes. In the Figures 1 and 2 is a sheet 70, for example a film or a film illustrating the object to be coated stand or can form a carrier. The sheet 70 may, for example, be made of one known under the trade name KAPTON FOIL (POLYIMIDE) Consist of material and have a considerable length and for (1i.e9em reason) wound onto a supply reel 74 (FIG. 2) which is mounted within the chamber 12. The sheet 70 runs from the supply spool 74 on guide rollers 76 through the plasma-free space R in a curved path and there picks up the atomized particles. The atomized Particles form a film on the sheet 70, the thickness of which depends on the atomization speed and the advance speed of sheet 70 depends on supply reel 74 to take-up reel 78.

Ein Vorteil der vorliegenden Ausführungefor« de« käfigartigen Aufbaue der Fangelektrode 45 besteht darin, daQ Blätter 70 unterschiedlicher Breite W leicht dadurch verarbeitet werden können, daß eine Kammer 12 vorgesehen wird, deren Höhe (wenn die Achse 38 der Kammer lotrecht steht) oder Lunge (wenn die Achse 38 der Kammer 12 waagrecht liegt) gröOer ala die Breite W des Blattes 70 ist. Ein gleichförmiger Niederschlag von Turnen auf derartige Blätter 70, die unterschiedliche Breite besitzen, wird dadurch erzielt, da0 die Lunge der ill gegenseitigem Ab-An advantage of the present design for the cage-like The structure of the target electrode 45 is that sheets 70 of different widths W are easily processed thereby can that a chamber 12 is provided, the height (if the axis 38 of the chamber is perpendicular) or lungs (if the Axis 38 of the chamber 12 is horizontal) greater than the width W of sheet 70 is. A uniform precipitation of gymnastics on such leaves 70, which have different widths, is achieved by the fact that the lungs of the ill mutual distance

stand angeordneten Element· 44 der Fangelektrode 49 erheblichstood arranged element · 44 of the collecting electrode 49 considerably

' * ■·■ 209815/1289 - 2S '-.'* ■ · ■ 209815/1289 - 2S' -.

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größer als die Breite Ul des Blattes 70 gehalten wird.greater than the width Ul of the sheet 70 is kept.

Uiie aus den Figuren 1, 2 und 5 hervorgeht, können die in gegenseitigem Abstand angeordneten Elemente die Form van Stäben 44 mit boiHpielBuoiue kreisfÖruigaM Querschnitt haben. Die die Elemente 44 bildenden Stäbe können ohne weiteres so bemessen und ausgelegt werden, daß ein verhältnismäßig großer Vorrat an zu zerstäubendem Material erhalten wird, Wenn an der Staboberfläche sine Ionenstromdichte van 10 mA/crn aufrechterhalten Λ wird und eino Zerstäubungsausbeute von fünf Atomen pro Ion erzielt wird, indem beispielsweise an die Stäbe ein mit Bezug auf das Plasma negatives Potential von 3000 Volt angelegt wird, werden ungefähr 3Q0 Atomlagen je Sekunde der Stäbe zerstäubt. Unter diesen Bedingungen ist ein Stab 44 mit einem Durchmesser von 1 mm innerhalb von 30 Stunden vollständig zerstäubt. Uird das gesamte zu zerstäubende material von 12 derartigen Stäben 44 auf der Innenwand einer Kammer 12 mit einem Durchmesser von beispielsweise 40 cm niedergeschlagen, wird ein Film mit einer Dicke von ungefähr 10 ITIikrön abgeschieden. Da eine Lebensdauer von 30 Stunden für die Stäbe 44 verhältnismäßig kurz ist, können Stäbe mit größerem Durchmesser vorgesehen werden, um einen größeren Vorrat an zu zerstäubendem material zu erhalten.As can be seen from FIGS. 1, 2 and 5, the mutually spaced elements can have the shape of bars 44 with a circular cross-section. The elements 44 forming rods may be sized and adapted readily understood that a relatively large supply is obtained at material to be sputtered, when 10 mA / crn maintained Λ is applied to the rod surface sine ion current density van and scored eino sputtering yield of five atoms per ion If, for example, a potential of 3000 volts negative with respect to the plasma is applied to the rods, approximately 3Q0 atomic layers are sputtered per second of the rods. Under these conditions, a rod 44 with a diameter of 1 mm is completely atomized within 30 hours. If all of the material to be atomized is deposited by 12 such rods 44 on the inner wall of a chamber 12 with a diameter of, for example, 40 cm, a film with a thickness of approximately 10 microns is deposited. Since a service life of 30 hours for the rods 44 is relatively short, rods with a larger diameter can be provided in order to obtain a larger supply of material to be atomized.

Im Hinblick auf den fflaterialvorrat besteht keine kritische untere Grenze für den Durchmesser der Stäbe 44, die die in gegenseitigen Abstand angeordneten Fangelektrodenelemente bilden-, doch sollten die Stäbe 44 ausreichend großen Durchmesser be- · •itzon, um für eine auereichende Vir«eebleitung von d,enWith regard to the stock of material there is no critical one lower limit for the diameter of the rods 44 which are in mutual Form spaced-apart collecting electrode elements, but the rods 44 should have a sufficiently large diameter. • itzon, in order to ensure adequate virus transmission from d, en

BAD ORIGiNAi

203315/1289 ^L ~ 16 -203315/1289 ^L ~ 16 -

zu sorgen, so daß verhindert wird, daß die Temperatur der Stäbe den Schmelzpunkt erreicht. Je dünner der Stab 44 wird, desto höher wird die auffallende Ionenstromdichte je Einheit der Stab-to ensure so that the temperature of the rods is prevented reached the melting point. The thinner the rod 44 becomes, the more the striking ion current density per unit of the rod

". f'i "V". f'i" V

oberfläche und desto heißer wird der Stab. Infolgedessen muß der Schmelzpunkt des zur Herstellung der Stäbe 44 verwendeten Werkstoffs bei der Auswahl des Stabdurchmessers berücksichtigt werden. U/enn beispielsweise die Stäbe 44 aus Wolfram oder Tantal hergestellt werden, lassen sich verhältnismäßig hohe Stabtemperaturen tolerieren.surface and the hotter the stick becomes. As a result, must the melting point of the material used to manufacture the rods 44 is taken into account when selecting the rod diameter will. For example, the rods 44 are made of tungsten or tantalum are produced, relatively high rod temperatures can be tolerated.

Der günstigste Höchstdurchmesser der Stäbe 44 ist so auszuwählen, daß der größte Teil des von den Staboberflächen, die der Innenseite der Fangelektrode zugekehrt sind, zerstäubten Materials zur Außenseite des abgeschlossenen Käfigvolumens M entweichen kann. Im allgemeinen ist ein Zwischenraum (62 in Figur 5) zwischen den Stäben 44 besonders günstig, der ungefähr das Fünffache des Stabdurahmessers beträgt.The most favorable maximum diameter of the rods 44 is to be selected so that most of the material atomized from the rod surfaces facing the inside of the collecting electrode can escape to the outside of the closed cage volume M. In general, a space (62 in Figure 5) between the rods 44 that is approximately five times the rod diameter is particularly beneficial.

Der zweckmäßige .Durchmesser der Fangelektrode nach Figur 1 hängt von dem Durchmesser der Keener 12 oder den Anforderungen an die Gleichförmigkeit dee Filmes ab. Für sine Kammer 12 mit einem Durchmesser von 40 cm eignet sich beispielsweise'eine Fangelektrode 45, deren Elemente 44 einen Käfig bilden, dessen Durchmesser nicht mehr als ungefähr 5,5 cm beträgt. Wenn das Verhältnis des Kanmerdurchmessere zum Fangelektrodendurchmesser zu klein 1st, z. ü. unter 3 liegt, dann zeigt das abgeschiedene" zerstäubte material eine ausgeprägte PeriodizitHt hineichtlich tall»·.» Dicke. Cs wurde festgestellt, deu dann» wann dieses Wer-The appropriate diameter of the collecting electrode according to Figure 1 depends on the diameter of the Keener 12 or the uniformity requirements of the film. For his chamber 12 with a diameter of 40 cm is suitable, for example Trapping electrode 45, the elements 44 of which form a cage, the diameter of which is no more than approximately 5.5 cm. If that Ratio of the Kanmer diameter to the target electrode diameter too small 1st, e.g. ü. is below 3, then the deposited "atomized material shows a pronounced periodicity tall »·.» Thickness. It was determined that »when this

2098*5/1289 - 2* -2098 * 5/1289 - 2 * -

BAD ORiGiNAL

hilinie grdOsr als ungefähr β ist, die Psriodizität der Fll»- dicke auf der Xnneneand der Kammer 12 auf einige «enige Prozent herabgesetzt »ird. Praktisch kann davon ausgegangen «erden, daß u* so gieichmäOigere Film« erhalten «erden, Je hOher dieeee Verhältnis gehalten «ird. Unabhängig von de* Verhiltnie sollten jedoch sehr dünne Stäbe 44 nicht verwendet «erden, «eil, «ie oben erwähnt, derartig dünne Stäbe leicht Überhitzt «erden und einen unzureichenden Materialvorrat darstellen können, um den Zerstäubungsprozeß Pur eine vernünftig lange Zeitspenne aufrechtzuerhalten. · "hiline is greater than β, the psriodicity of the fll »- on the inside and the chamber 12 to a few percent reduced »ird. In practice it can be assumed that The higher the film, the higher the film Relationship is maintained. Regardless of the situation, however, very thin rods 44 should not be used mentioned above, such thin rods can easily be overheated and represent an insufficient supply of material for the Maintaining the pure atomization process for a reasonably long period of time. · "

Bei einer Kammer 12 «it eine« Durchmesser von mehreren letsrn kann der'Durchmesser des FsngelektradenkSfige größer sein und lassen sich Stäbe 44 von größerem Durchmesser verwenden. Hot beispielsweise die Kammer 12 einen Durchmesser von drei letsrn, können die Stäbe beispielsweise einen Durchmesser von 1 cm beeitzen und kann der Durchmesser des Fangelektrodenklfigs bei 20 cm liegen. Infolgedessen steht ein großer Vorrat an Fangelektrodenmaterial zur Verfügung; außerdem kOnnen die Stäbe 44 durch μ Rohre IQg (Figur 13) ersetzt «erden, up «in Kühlmittel, beispialsveise Wasser, aufzunehmen.In the case of a chamber 12 having a diameter of several sizes, the diameter of the angular joint can be larger and rods 44 of larger diameter can be used. For example, if the chamber 12 has a diameter of three lengths, the rods can be 1 cm in diameter, for example, and the diameter of the collecting electrode cage can be 20 cm. As a result, a large supply of collecting electrode material is available; In addition, the rods 44 can be replaced by μ tubes IQg (FIG. 13), to be taken up in coolant, for example water.

Unter Berücksichtigung dieser Beinessungaregeln für den Stabdurchmesser und den Fangelektrodendurchmeeser kann entsprechend der Erfindung, «ie insbesondere aus Figur 5 hervorgeht, eine «irksame Beschränkung des Plasmas erzielt «erden, «enn die · Ionenschichten 57 der einander benachbarten, in gegenseitigem Abstand angeordneten Elemente 44 einender mindestens berührenTaking into account these leg measurement rules for the rod diameter and the target electrode diameter can accordingly According to the invention, as can be seen in particular from FIG. Ion layers 57 of the adjacent, in mutual Spaced elements 44 at least touch one another

209815/1289 _BAn - 2B '-209815/1289 _BAn - 2 B '-

. -2B-. -2 B-

und sich vorzugsweise Überlappen. Oaa heißt, die Ionenschichtdicke (der Radius der Ianenschicht unter Vernachlässigung des Stabradius) sollte mindestens gleich dem halben Abstand zwischen den Elementen 44 sein oder mindestens eine Dicke von d besitzen.and preferably overlap. Oaa means the ion layer thickness (the radius of the Iane layer neglecting the Bar radius) should be at least half the distance between the elements 44 or at least a thickness of d own.

Die Figuren 3 urd 4 zeigen eine AusfUhrungaform der Erfindung mit Hohlkathode, bei der die Funktionen von Kathode und Fangelektrode gemeinsam van einer Fangelektrode 90 erfüllt werden, die einen dem Fsngeloktrodenkäfig 45 nach den.Figuren 1 und 2 ähnlichen Aufbau, hat. Bei der Anordnung nach den Figuren 3 und hat die Katnode die Form eines Fangelektrodenkäfigs 90, der das abgeschlossene Käfigvolumen V begrenzt. Der aus Elementen 96 zusammengesetzte Käfig 90 ist mit dem negativen AnschluO 92 einer nicht veranschaulichten Stromquelle verbunden· Der Sockel ** 14 bildet nach Verbindung mit dem positiven Anschluß 95 der Stromquelle eine Anode 94, die in Abstand von dem Fangelektrodenkäfig 90 liegt.Figures 3 and 4 show an embodiment of the invention with hollow cathode, in which the functions of cathode and target electrode be met jointly by a collecting electrode 90, which has a collecting electrode cage 45 according to FIGS. 1 and 2 similar structure. In the arrangement according to FIGS. 3 and 4, the cathnode has the shape of a collecting electrode cage 90, which has the closed cage volume V limited. The one made up of elements 96 The composite cage 90 is connected to the negative terminal 92 connected to a power source not shown The base ** 14 forms after connection with the positive terminal 95 of the power source an anode 94, which is spaced from the collecting electrode cage 90 lies.

Im Betrieb der Zerstäubungsvorrichtung nach den Figuren 3 und wird die Kammer 12 evakuiert und wird in die Kammer 12 ein Cas, beispielsweise Argon, eingeleitet, wobei ein Druck von beispielsweise ungefähr 50 Mikron Quecksilber aufrechterhalten wird. Cine Spannung von beispielsweise 5000 UoIt wird zwischen die Anode und den die Kathode bildenden Fangelektradenkäfig 90 gelegt. Der mittels Ringen 97 aufrechterhaltene Abstand zwischen den EIe-. menten 96 des Faigelektrodenkäfige 90 ist so gewählt, daß bei einer angelegten Spannung von 5000 Volt eine zusammenhängendeIn operation of the atomizing device according to Figures 3 and the chamber 12 is evacuated and a Cas is in the chamber 12, e.g. argon, while maintaining a pressure of e.g. about 50 microns of mercury. Cine Voltage of for example 5000 UoIt is applied between the anode and the Fangelektradenkäfig 90 forming the cathode is laid. Of the distance between the eggs maintained by rings 97. elements 96 of the Faigelectrode cage 90 is chosen so that at an applied voltage of 5000 volts a contiguous

20981S/1289 _ ₂*₉ \ 20981S / 1289 _ ₂ * ₉ \

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17^528717 ^ 5287

Ianenschicht 98 der in Figur 4 angedeuteten Art ausgebildet wird. Das Plasma wird mittels der zusammenhängenden Ianenschicht 98 abgegrenzt, was zur Folge hat, daß in dem plaamafreien Raum R zwischen den Wandungen der Kammer 12 und den Elementen 96 des Fangelektrodonkäfigs 90 eine vernachlässigbare Plasmadichte vorhanden ist. Die positivan Ionen des Plasmas werden beschleunigt, prallen auf den Fangelektrodenkäfig 90 auf und schlagen aus diesem Atome heraus. Uieil der Fangelektradenkäfig 90 kein geschlossener Zylinder oder ein Rohr, sondern mehr odBr weniger offen ist, können sich die herausgeschlagenen Teilchen aus dem Käfig 911 horausbeüjogen und Filme 99 auf Trägern 100 bilden, die in Trägerhaltern 101 in kreisförmiger Gruppierung innerhalb des plasmafreien Raumes R montiert sind. Die Halter 101 können in einer in den Figuren 3 und 4 nicht veranschaulichten Weise mit Bezug auf die Achse 30 gedreht werden, um die Filmdicke auf den Trägern 100 noch gleichförmiger zu halten.Ian layer 98 of the type indicated in FIG. 4 is formed will. The plasma is created by means of the coherent Iane layer 98 delimited, with the result that in the plaama-free space R between the walls of the chamber 12 and the elements 96 of the Electrodon cage 90 has a negligible plasma density is available. The positive ions of the plasma are accelerated, collide with the collecting electrode cage 90 and strike out of this atom. Uieil the Fangelektradenkäfig 90 no closed cylinder or a tube, but more or less is open, the particles knocked out of the cage 911 can be hurausbeüjogen and form films 99 on supports 100, the are mounted in carrier holders 101 in a circular grouping within the plasma-free space R. The holders 101 can in be rotated in a manner not shown in Figures 3 and 4 with respect to the axis 30 to adjust the film thickness to the To keep carriers 100 even more uniform.

Gemäß Figur 7 kann ein Fangelektrodankäfig 103, dessen Funktion dom FangelektrodenkaTig 45 entspricht, aus einem Hlaschengltter gefertigt werden, das ebenfalle ein abgeschlossenes Käfigvolumen V begrenzt. Die Elemente ader Abschnitte 104 des Hlaechengitters haben einen solchen gegenseitigen Abstand, daß innerhalb des Fangelektrodenkäfigs 103 eine zusammenhängende Ianenschicht ausgebildet wird. Bei dieser Ausführungsform kann, ebenso wie bei den anderen Ausführungsfarmen, die Oberseite 54 des Fangelektrodenkjif ige 103 nach innen reichende Abschnitte 105 aufweisen, die eine Anode 106 umgeben und einschließen, die sich innerhalb des abgeschlossenen Käfigvolunens V befindet« In ahn-»According to FIG. 7, a target electrode cage 103, its function dom trap electrode box 45, made from a slat smoother are manufactured, which also has a closed cage volume V limited. The elements of the sections 104 of the pale lattice have such a mutual distance that within the collecting electrode cage 103 a coherent Ian layer is trained. In this embodiment, as well as in the other execution farms, the top 54 of the collecting electrode kjif ige 103 have inwardly reaching sections 105, which surround and enclose an anode 106, which is located within the closed cage volume V «In ahn-»

2098IS/1289 ^{ÖAD 0r}'G'nal - 30 -2098IS / 1289 ^{ÖAD 0r} 'G'nal - 30 -

lichsr Weiss umfaßt der Fangelektrodenkäfig 103 an seinem unteren Teil 55 eine Glühkathode 107, die nach oben durch die Ab9chirmplatte 47 hindurchreicht. In Figur 7 ist der Fangelektroden 103 teilweise aufgeschnitten veranschaulicht, um.erkennon zu lassen, wie die Glühkathode 107 in den Fangelektrodenkäfig 103 hineinragt. Bei diesem Aufbau des Fangelektrodenkä'fige 103, der die Anode 106 und die Kathode 107 umgibt und abschließt^ wird eine maximale Beschränkung des Plasmas erzielt.lichsr white covers the collecting electrode cage 103 on his lower part 55 a hot cathode 107, which is up through the Shielding plate 47 extends through. In Figure 7 is the collecting electrode 103 partially cut open to show to let, like the hot cathode 107 in the collecting electrode cage 103 protrudes. With this structure of the collecting electrode cage 103, which surrounds the anode 106 and the cathode 107 and terminates ^ a maximum restriction of the plasma is achieved.

Bai einem Versuch mit einer drei Elektroden aufweisenden Zerstäubungsvorrichtung dar in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Art ujurden hochgradig gleichförmige, gut haftende, lötbare Filme 99 (Figur ^) aus rostsicherem Stahl auf einem KAPTON FOIL (POLYI!flIDE)~Trägor niedergeschlagen, der an dem zylindrischen Teil der Innenwand einer Kammer 12 mit einem Durchmesser von 42 cm angeordnet war. Die Abmessungen des Trägers betrugen 130 cm mal 55 cm. Der Fangelektrodenkafig 45 bestand aus zwölf Stäben aus rostsicherem Stahl mit einer Länge von 55 cm und * einem Durchmesser von 3 mm. Die Stäbe waren in gleichmäßigem Abstand um einen Kreis mit einem Durchmesser von 5,5 cm verteilt, so daß das Verhältnis von Kammerdurchmesser zu Fangelektrodenkäfigdurchmesser ungefähr 7,6 betrug. Die Fangelektrode 45 war innerhalb der Kammer 12 derart angeordnet, daö ihre Längsachse mit der Längaachee 38 der Kammer 12 entsprechend Figur 1 zusammenfiel.Bai an experiment with a three-electrode sputtering device The type illustrated in Figures 1 and 2 are highly uniform, well-adhering, solderable Films 99 (Figure ^) made of rustproof steel on a KAPTON FOIL (POLYI! FlIDE) ~ Bearer dejected, who at the cylindrical Part of the inner wall of a chamber 12 with a diameter of 42 cm was arranged. The dimensions of the carrier were 130 cm by 55 cm. The collecting electrode cage 45 consisted of twelve Bars made of rustproof steel with a length of 55 cm and * a diameter of 3 mm. The bars were in even The distance is distributed around a circle with a diameter of 5.5 cm, so that the ratio of the chamber diameter to the target electrode cage diameter was approximately 7.6. The collecting electrode 45 was arranged within the chamber 12 in such a way that their longitudinal axis with the Längaachee 38 of the chamber 12 accordingly Figure 1 coincided.

The working conditions were as follows:

209815/1289 ~ ³¹ "209815/1289 ~ ³¹ "

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1. Argongasdruck: 1 Mikron;1. Argon gas pressure: 1 micron;

2. ll/olframglühkathade mit 7,5 Volt Heizspannung und 43 Ampere Heizstrom;2. ll / olframglühkathade with 7.5 volt heating voltage and 43 amps heating current;

' 3. Anadeli-Kathoden-Spannung von 40 Volt bei einem Entladungsstram van 4 Ampere;3. Anadeli cathode voltage of 40 volts for one Discharge current of 4 amps;

4. Fangelekbradenspannung (gegenüber der Anade) minus 1000 Volt bei einem Fangelektraden-(Ionen)Strom van 1 Ampere.4. Fangelekbradensension (opposite the Anade) minus 1000 volts for a target (ion) current van 1 amp.

Unter diegen Bedingungen wurde eine Niederschlaggeschuiindigkeit von ungefähr 60 H/min erzielt, Es versteht sich» daß diese Arbeitsbedingungen nur als Beispiel zu vierten sind und variiert werden können, beispielsweise um größere Niederschlagsgeschwindi^keiten zu erzielen. Wird z. B. die Fangelektrode 45 gekühlt, kann der Entladungsstrom auf 10 oder mehr Ampere gesteigert oterdan, wodurch der Fangelektradenstrom auf mehr als 3 Ampere erhöht wird. Bei dieser erhöhten Eingangsleistung und bei Verelendung einer Fangelektrodenspannung (gegenüber der Anode) von -2000 Volt läflfc sich eine wesentlich höhere Niederschlagsgeechwindigkeit erzielen*Under these conditions, a precipitation rate became apparent of about 60 H / min achieved, It goes without saying »that this Working conditions are only an example to fourth and can be varied, for example by higher precipitation speeds to achieve. Is z. B. the collecting electrode 45 is cooled, the discharge current can be increased to 10 or more amps oterdan, thereby reducing the fang-arc current to more than 3 amps is increased. With this increased input power and with depletion of a target electrode voltage (compared to the anode) of -2000 volts would allow a much higher rate of precipitation achieve*

Der Grad der Einschränkung des Plasmas wurde bsi dieser Anordnung bfestiir.mt, indem der Ionenstram zu einer negativen Sonde (nicht veranschaulicht) gemessen wurde, die innerhalb des Raumes R (jFigur 2) angeordnet war. In Figur B ist der Sonden— < strom über der negativen Spannung (gegenüber der Anode) aufgetragen, die an die Fangslektrode 45 angelegt wurde. Uli· zu er-The degree of restriction of the plasma became with this arrangement bfestiir.mt by bringing the ion stream to a negative probe (not illustrated), which was arranged within the room R (jFigure 2). In Figure B the probes- <current plotted against the negative voltage (opposite the anode), which was applied to the catch electrode 45. Uli to he

209815/1289 bad original209815/1289 bad original

kennen let, nimmt der zu der negativ vorgespannten Sonde (Vorspannung von -2000 Volt) fließende Ionenatrom nach einem anfänglichen Anstieg, wenn die Fangelektrodenapannung ausgehend von einem niedrigen Ufert zunehmend negativer wird, von einem Höchstwert aus ab, wenn die Fangelektrodenapannung negativer wird. Bei erhöhtem Entladungestrom nimmt außerdem die negative fangelektrodenspannung zu, die erforderlich ist, um den gleichen Sondenetrom zu erzielen. Figur 8 zeigt, daß selbst bei ao hohen negativen Fangelektrodenspannungen wie 800 Volt der San— donstrorn nicht auf Null absinkt. Ee bleibt vielmehr ein Restgpndenstram erhalten, der auf Gammaelektronen, die durch den IonenbeschuQ der Fangelektrode auegelöst werden und auf ultraviolette Strahlung zurückzuführen ist, die eine geringfügige Ionisierung im Raum R bewirkt. Weil der Restsondenstrom jedoch einen sehr niedrigen Wert bezogen auf den liiert hat, der vorhanden ist, wann an die Fangelektrode ein negatives Potential von kleiner Amplitude angelegt wird, ist die Begrenzung des Plasmas erheblich.Let know, the ion atom flowing to the negatively biased probe (bias of -2000 volts) takes after an initial Increase when starting the target electrode voltage from a low bank it becomes increasingly negative, from a maximum value it decreases when the target electrode voltage becomes more negative will. With an increased discharge current, the negative target electrode voltage also increases, which is necessary for the same To achieve probe trom. Figure 8 shows that even with ao high negative target electrode voltages such as 800 volts, the San- thorn does not drop to zero. Rather, it remains a residual income stream obtained on gamma electrons generated by the Ion bombardment of the target electrode are dissolved and to ultraviolet Radiation is due, which causes a slight ionization in the room R. Because the remaining probe current, however has a very low value in relation to the one who has been in a relationship is when a negative potential of If the amplitude is small, the limitation of the plasma is considerable.

Diese Versuche lassen erkennen, daß, um beste Ergebnisse bei der Begrenzung des Plasmas zu erzielen, das Plasma "rein" sein sollte, d. h. die Restgase in Form der außerhalb des eingeschlossenen Käfigvolumens V befindlichen Atmosphäre, die an dem Zer-•tüubungsprazeO nicht teilnimmt, sollten in der Kammer 12 auf einen Kleinstwert herabgesetzt werden. Ein reines Plasma kann zweckmäßig dadurch erzielt werden, daß das Plasma in der gesamten Kammer 12 für eine gewisse Zeitspanne, beiapieleweiee 10 Minuten, aufrechterhalten wird, bevor die Fengelektroden-These experiments indicate that in order to achieve the best results To achieve the limitation of the plasma, the plasma will be "pure" should, d. H. the residual gases in the form of the atmosphere outside the enclosed cage volume V, which are present at the decomposition does not participate, should be reduced to a minimum value in the chamber 12. A pure plasma can can expediently be achieved in that the plasma in the entire chamber 12 for a certain period of time, beiapieleweiee 10 minutes, before the fence electrode

209815/1289 - 33 -209815/1289 - 33 -

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- 33 spannung an die Fangelektrode angelegt wird.- 33 voltage is applied to the collecting electrode.

In Figur 13 iat ein Teil des Fangelektradenkäfigs nach der Erfindung veranschaulicht, der erkennen ISSt, wie die Fangelektrodenelemente 44 mit Hilfe eines Kühlmittels, beispielsweise Wasser, gekühlt werden können, um höhere Eingangaleistungen zuzulassen. Bei dieser Ausführungsform können die in gegenseitigem Abstand angeordneten Abschnitte 109 aus Ruhren bestehen, die an den ebenfalls hohlen Stützringen 53 befestigt sind. Durchlässe 100 in den hohlen Abschnitten' 109 erlauben es, ein zweckentsprechendes Kühlmittel, beispielsweise Wasser, in die Abschnitte 109 hineinzuleiten. Gemäß Figur 13 reicht ein Elektrodenelement 44 durch jeden der hohlen Abschnitte 109 hindurch. Die Elektrodenelemente 44 können in dieser IUaise ausgebildet sein, wenn die Abschnitte 109 aus einem Isolierstoff, beispielsweise Glas oder Quarz, bestehen, so daß an die Fangelektrodenelemente 44 ein Hochfrequenzsignal von einer nicht veranschaulichten Spannungsquelle angelegt werden kann. Das Hochfrequenzsignal führt zu einer Zerstäubung des Isolierstoffs ^ während der negativen Halbwellen des Signals.In Figure 13 iat a part of the Fangelektradenkäfigs after Invention illustrates that recognize ISSt as the target electrode elements 44 can be cooled with the aid of a coolant, for example water, in order to achieve higher input powers to allow. In this embodiment, the mutually spaced sections 109 can be made of stirrers exist, which are attached to the support rings 53, which are also hollow. Passages 100 in the hollow sections 109 allow a suitable coolant, for example water, to be passed into the sections 109. According to FIG. 13, a file is sufficient Electrode member 44 through each of the hollow portions 109. The electrode elements 44 can be formed in this way if the sections 109 are made of an insulating material, for example glass or quartz, exist, so that to the target electrode elements 44, a high frequency signal can be applied from an unillustrated voltage source. That High-frequency signal leads to atomization of the insulating material ^ during the negative half-waves of the signal.

Die einzelnen, in gegenseitigem Abstand angeordneten Elemente 44 der Fangelektrade 45 können au3 zwei oder mehr unterschiedlichen Fangelektrodenwerkstoffen gefertigt und beispielsweise an eine Stromquelle angeschlossen sein, die an die unterschiedlichen Elektrodeneerkstoffe unterschiedliche negative Potential» anlegt. Soll beispielsweise auf einem Träger 100 (Figuren 3 und 4) ein tilolframkarbidfilra 99 niedergeschlagen werden, beet·«·The individual, mutually spaced elements 44 of the trap electrode 45 can be two or more different Made collecting electrode materials and for example be connected to a power source that has different negative potentials on the different electrode materials » applies. If, for example, a tungsten carbide filra 99 is to be deposited on a support 100 (FIGS. 3 and 4), beet · «·

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hen die atabförmigen Elemente 96 in den Figuren 3 und 4 abwechselnd aus Wolfram und Kohlenstoff. Uw beispielsweise einen film 99 aua (U₂C₁ ein Uiolfratakarbid, niederzuschlagen, werden dio Kohlenstoff stäbe gegen die UIoIf rametäbe elektrisch isoliert und «erden die an die lüolframstäbe 96 und die Kohlenstoffstäbe 96 angelegten Fangelektrodenspannungen so eingestellt, daß die Itfalfram-Zerstäubungsgeschwindigkeit den zweifachen Wert der Zerstäubungsgeschwindigkeit des Kohlenstoffes hat, wodurch auf dem Träger 100 der W₂C-FiIm in gewünschter Weise ausgebildet Kird. Solange die Fangelektrodenpatentiale auereichen, um eine zusammenhängende Ianenschicht 98 zu bilden, wird das Plasma begrenzt und wird der Film 99 in dam im wesentlichen plasmafreien Raum R abgeschieden. Bei Anwendung eines Fangelektroden— aufbaus dieser Art lassen sich ohne weiteres andere Anordnungen treffen, um Filme 99 aus unterschiedlichen Merkstoffen niederzuschlagen. The atabular elements 96 in FIGS. 3 and 4 alternately consist of tungsten and carbon. If, for example, a film 99 aua (U ₂ C ₁ a Uiolfratakarbid to deposit, the carbon rods are electrically insulated from the UIoIf rame rods and "ground the target electrode voltages applied to the tungsten rods 96 and the carbon rods 96 so that the Itfalfram atomization speed is twice The value of the sputtering rate of the carbon, as a result of which the W ₂ C film is formed in the desired manner on the carrier 100. As long as the target electrode potentials are sufficient to form a coherent ionic layer 98, the plasma is limited and the film 99 is substantially in the same plasma-free space R. If a target electrode structure of this type is used, other arrangements can easily be made in order to deposit films 99 made of different markers.

Der Fangelektrodenkäfig nach der Erfindung kann auch so ausgelegt sein, daß eine vorbestimmte Gleichförmigkeit in der Dicke dee Films erhalten wird, der auf den Trägern 70 (Figuren 1 und 2) ader 100 (Figuren 3 und 4) abgeschieden wird. Es wurden Versuche durchgeführt., bei denen der Fangelektrodenkäfig 45 nach Figur 2 die folgenden Abmessungen und Parameter aufwiestThe collecting electrode cage according to the invention can also be designed in this way be that a predetermined uniformity is obtained in the thickness of the film deposited on the supports 70 (Figs 2) wire 100 (Figures 3 and 4) is deposited. Tests were carried out, in which the collecting electrode cage 45 after Figure 2 has the following dimensions and parameters

1. Gestalt das Fangelektrodenkäfiga - zylindrisch)1. Shape of the collecting electrode cage - cylindrical)

2. Werkstoff der Stäbe oder Elemente 44 - raetsicherer Stahl;2. Material of the rods or elements 44 - more secure Stole;

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3. Durchmesser dar Stäbe 44—3 mm;3. Diameter of the rods 44-3 mm;

4. Anzahl der Stäbe 44 - 12;4. Number of bars 44-12;

5. Durchmesser des Fangelektrodenkäfig8 45 - 5,5-cm;5. Diameter of the collecting electrode cage8 45 - 5.5 cm;

6. LSnge der Stäbe 44 - 37 cm; .6. Length of the rods 44 - 37 cm; .

7. die Stäbe 44 wurden mittels zwei Ringen 97 zusammengehalten, von denen der eine 3 cm vom oberen Ende und der.andere 3 cm vom unteren Ende des Fangelektrodenkäfigs 45 entfernt angeordnet »ar; |7. the bars 44 were held together by means of two rings 97, one of which is 3 cm from the upper end and the other 3 cm from the lower end of the collecting electrode cage 45 remotely located »ar; |

8. Träger 100 - flache Glasschieber 2,5 cm χ 7,6 cm;8. Carrier 100 - flat glass slides 2.5 cm 7.6 cm;

9. Lage der Träger — (a) 14 cm entfernt vom nächsten Stab 44 Ln Haltern gemäß den Figuren 3 und 10 parallel zur Achse 38 der Kammer 12; (b) in Haltern, die entlang einer gekrümmten Bahn in einem Abstand von 17 cm von den Stäben 44 in einer Höhe von 16 cm oberhalb der Sockelplatte 14 verteilt waren.9. Location of beams - (a) 14 cm from the nearest Rod 44 Ln holders according to Figures 3 and 10 parallel to the axis 38 of the chamber 12; (b) in holders, those along a curved path at a distance of 17 cm from the bars 44 at a height of 16 cm were distributed above the base plate 14.

Der Fangelektroienkäfig 90 wurde zerstäubt; es wurde ein Film a aus rastsicherem Stahl auf jedem Träger 100 (Figur 4) niedergeschlagen. Entsprechend Figur 10 wurde ein ffiittelabschnltt Mit einem überzug aus einem unter dem Handelsnamen AQUAOAG bekannten Werkstoff versehen, bevor der Film niedergeschlagen «urde, so daß der Film zwecks !fleesung der Filmdicke leicht entfernt werden konnte. Messungen der Filmdicke erfolgten an lotrecht voneinander in Abstand liegenden Stellen der die Träger bildenden Schieber 100; sie sind in Figur 11 in Form dar Kurv· 120 aufgetragen. Die Kurve 120 läßt erkennen, daß eine maximal· Filn.iickß von ungefähr 6000 8 im mittleren Teil der SchieberThe electrocution cage 90 was atomized; a film a of locking steel was deposited on each support 100 (FIG. 4). According to FIG. 10, a film section was provided with a coating of a material known under the trade name AQUAOAG before the film was deposited, so that the film could easily be removed for the purpose of measuring the film thickness. Measurements of the film thickness were made at vertically spaced locations of the slides 100 forming the supports; they are plotted in FIG. 11 in the form of curve x 120. The curve 120 shows that there is a maximum of about 6000 8 in the middle part of the slide

209815/1289 *° om_GINAL . ₃₆ _209815/1289 * ° om _GINAL . ₃₆ _

niedergeschlagen wurde, wobei der 20 cm-lliert der Abszisse in wesentlichen die Witte, dar 6 cm-UJert in wesentlichen das untere Ende der Schieber 100 und der 34 cm-ltfert im wesentlichen das obere Ende der obersten Schieber bezeichnet. Entlang der lotrechten Abmessung der Schieber 100 schwankte die Filmdicke zwischen ungefähr 37 000 R am unteren Ende, ungefähr 6000 8 in der (litte und ungefähr 4 300 R nahe dem oberen Ende. Bei messung der Filmdicke entlang einer kreisförmigen Linie in einer Radialebene und damit in einem konstanten Abstand von und zwischen den Kanten der Trägerschieber, deren Kanten im oberen und unteren Bereich der verschiedenen Figuren erscheinen, ergab sich, daß die Filmdickenschwankung ungefähr 10 % nicht überstieg. Die Verwendung einer genaueren FilmdickenmeBeinrichtung ergibt möglicherweise noch kleinere Schwankungen.The 20 cm line of the abscissa essentially denotes the width, the 6 cm line essentially denotes the lower end of the slide 100 and the 34 cm line essentially denotes the upper end of the uppermost slide. Along the vertical dimension of the slider 100, the film thickness varied between approximately 37,000 R at the lower end, approximately 6,000 8 in the middle and approximately 4,300 R near the upper end. When the film thickness was measured along a circular line in a radial plane and thus in With a constant distance from and between the edges of the carrier slides, the edges of which appear at the top and bottom of the various figures, it was found that the film thickness variation did not exceed about 10%.

Die Abnahme der Filmdicke im oberen und unteren Bereich der Träger 100 (gemäß Kurve 120) wurde erheblich verringert, wenn ein FangelektrodenkSfig 130 der in Figur 9 gezeigten Art verwendet wurde. Der Käfig 130 entspricht de« oben beschriebenen Käfig 90 mit der Ausnahme, defl an den Stäben 44 zusätzliche Ringe 132, 134, 136, 138, 140, 142 und 144 befestigt sind. Die Ringe 132, 134 und 136 hatten einen lotrechten Abstand von 1,5 cm, 3 cm bzw. 6 cm vom obersten Ring 54. In ähnlicher Weise betrug der lotrechte Abstand der Ringe 144, 142 und 140 vom obersten Ring 54 24,5 cm, 27,5 cm bzui. 29,5 cm.The decrease in film thickness in the upper and lower area of the carrier 100 (according to curve 120) has been significantly reduced, when a collecting electrode cage 130 of the one shown in FIG Kind was used. The cage 130 corresponds to the cage 90 described above with the exception of the bars 44 additional rings 132, 134, 136, 138, 140, 142 and 144 are attached. Rings 132, 134 and 136 were perpendicularly spaced 1.5 cm, 3 cm and 6 cm from the top, respectively Ring 54. Similarly, the perpendicular spacing was of rings 144, 142 and 140 from the top ring 54 24.5 cm, 27.5 cm bzui. 29.5 cm.

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Die Träger 100 waren in dar oben beschriebenon Üieise angeordnet; die Stäbe 44 wurden zerstäubt, um auf den Trägern 100 den Film 99 zu erhalten. Die an verschiedenen, in lotrechtem Abstand liegenden Stellen entlang den Trägern 100 gemessenen Filmdicken sind in Figur 11 als Kurve 150 aufgetragen. Es ist zu erkennen, daQ die maximale Filmdickenschwankung auf ungefähr 1200 A herabgesetzt wurde. Es ergab sich ferner, daO entlang einer Umfangslinie in einem senkrechten Abstand von 16 cm auf dan Schiebern 100 eine Filmdickenschwankung van nur 200 H Bintrat.The carriers 100 were arranged as described above; the rods 44 were atomized in order to obtain the film 99 on the supports 100. The film thicknesses measured at various points along the carriers 100 at a perpendicular distance are plotted as curve 150 in FIG. It can be seen that the maximum film thickness fluctuation has been reduced to approximately 1200 Å. It was also found that along a circumferential line at a vertical distance of 16 cm on the slide 100 there was a film thickness fluctuation of only 200 hours.

Weder die Fangelektrade 45, die nur die Ringe 53 gemäß Figur 1 aufweist, noch der Fangelektrodenkäfig 130 nach Figur 9 mit den Ringen 132, 134, 136, 138, 140, 142 und 144 waren unter dam Gesichtspunkt ausgelegt; in lotrechter Richtung die kleinstmöglichste Schwankung der Filmdicke zu erzielen. Aus Figur 11 geht jedoch hervor, daß durch zusätzliche Anwendung weiterer Ringe entsprechend den Außen- ' % ringen 132 und 144 in Figur 9 Filme erhalten werden können, bei denen entlang der gesamten lotrechten Strecke der Träger keine merkliche Dickenschwankung auftritt.Neither the target electrode 45, which only has the rings 53 according to FIG. 1, nor the target electrode cage 130 according to FIG. 9 with the rings 132, 134, 136, 138, 140, 142 and 144 were designed from this point of view; to achieve the smallest possible fluctuation in film thickness in the vertical direction. From Figure 11, however, it is apparent that by additional use of other rings in accordance with the external 'rings 132 and 144% 9 films can be obtained in figure, in which along the entire vertical distance of the support no appreciable variation in thickness occurs.

Erfindungsgemäß kann auch sin wendeiförmiger Fangeiektroden— käfig 146 vorgesehen werden, der, wie aus Figur 12 hervorgeht, ebenfalls ein abgeschlossenes Käfigvaluraen U umgrenzt. Die Steigung 152 zwischen den Windungen 154 der Wendel kann in Richtung auf die beiden Wendel enden kleiner als i·According to the invention, helical catching electrodes can also be used. cage 146 are provided, which, as can be seen from Figure 12, also a closed cage valuraen U delimits. The pitch 152 between the turns 154 of the helix can end in the direction of the two helixes less than i

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mittleren Bereich der Wendel gehalten sein, so daß am oberen Ende 156 und am unteren Ende 158 des Fangelektrodenkäfigs 146 mehr zu zerstäubendes Material zur Verfügung steht und eine optimale Filmgleichförmigkeit erhalten wird. Bei Verwendung des wendeiförmigen Fangelektrodenkäfige zur Beschränkung des Plasmas sollte das Fangelektradenpotential derart gewählt sein, daß um die Windungen 154 herum lanenschichten ausgebildet «erden, die eine Dicke besitzen, die mindestens gleich der Hälfte des liiertes der größten Steigung 152 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Windungen 154 ist.be held in the middle of the coil, so that on upper end 156 and lower end 158 of the collecting electrode cage 146 more material is available to be atomized and optimum film uniformity is obtained. When using the helical target electrode cage to restrict the plasma, the target arc potential should be be chosen such that around the windings 154 layers of earth are formed, which have a thickness have which are at least equal to half the length of the greatest slope 152 between two consecutive ones Turns 154 is.

Beim Einsatz der Zerstäubungsvorrichtung nach der Erfindung ergeben sich Vorteile, wenn mit verhältnismäßig hohen Fangelektradenpotentialen gearbeitet wird. Bei Verwendung derart hoher Fangelektrodtfnpatentiale kann es im Bereich des Käfigs zur Bildung von Funken kommen und kann dadurch die Entladung 30 weitgehend gestört werden, daß sie nicht weiterbrennt' sondern erlischt. Um das Plasma in solchen Fällen aufrechtzuerhalten, iet es zweckmäßig, eine Hilfsanode 160 gemäß Figur 9 unterhalb des Fangelektrodenkäfigs vorzusehen, um Elektronen in den Fangelektrodenkäfig hineinzuziehen und zwischen der Hilfsanade 160 und der Kathode für ein Plasma zu sorgen, das ausreicht, um dae Hauptgasentladungeplasma zur Anode 22 (im oberen Teil der figur 9) wieder herzustellen.When using the atomizing device according to the invention there are advantages if with relatively high target arc potentials is being worked on. If such a high target electrode potential is used, it can occur in the area of the cage come to the formation of sparks and the discharge 30 can be largely disturbed by the fact that it does not continue to burn ' but goes out. In order to maintain the plasma in such cases, it is expedient to use an auxiliary anode 160 according to FIG FIG. 9 to be provided below the target electrode cage in order to draw electrons into the target electrode cage and between the auxiliary terminal 160 and the cathode for a Plasma sufficient to produce the main gas discharge plasma to restore anode 22 (in the upper part of Figure 9).

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Din obigen Erläuterungen lassen erkennen, daö bei der Abgrenzung des Plasmas in verschiedener Weise vorgegangen morden kenn. So können die Elemente 44 der Fangelektrode 45 in einem gegenseitigen Abstand angeordnet «erden, der Im Hinblick auf eine gewünschte Fangelektrodenspannung ausgewählt ist. Andererseits kann aber auch dieser Abstand beispielsweise so gewählt werden, daß die Fertigung vereinfacht urird, uiabei weniger Wert auf den Betrag der benutzten λ Fangelektrodsnspannung gelegt wirdIn the above explanations it can be seen that different methods have been used to delimit the plasma. In this way, the elements 44 of the target electrode 45 can be grounded at a mutual spacing that is selected with a view to a desired target electrode voltage. On the other hand, however, this distance can also be selected, for example, in such a way that production is simplified, with less emphasis being placed on the magnitude of the λ target voltage used

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Claims

Expectations

1. Sputtering device in the form of a low-pressure gas discharge device With at least one anode »at least one cathode and one target electrode for« application of a material which, when the device is in operation, is exposed to bombardment by ions accelerated in the direction of the target electrode ₁ on a carrier, characterized by a ring electrode (45, 90, 103, 130, 146) made of mutually spaced elements (44, 96, 104, 154).

2. Atomizing device according to claim 1, characterized in that that the collecting electrode (45, 90, 103, 130, 146) after the device is put into operation one of the collecting electrode trapped plasma volume (V) from the wearer (34, 63, 70, 100) keeps separate.

3. Atomizing device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the collecting electrode (45, 90, 103, 130, 146) consists of the material to be atomized.

4. atomizing device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the element (44) of the collecting electrode of tubes (10d) made of the material to be atomized are surrounded.

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5; Atomizing device according to claim 4, characterized by means for passing a coolant through through the pipes (109).

6. Atomizing device according to claim 4 or 5, characterized in that the tubes (109) are made of electrically insulating material.

7. Atomizing device according to one of the preceding ™ Claims »characterized in that the elements of the collecting electrode (45, 90, 130) in a cylindrical grouping arranged, parallel bars (44, 96) are.

3. Atomizing device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the mutually spaced elements of the Fangelaktrade the turns (154) of a helix (146).

9. The sputtering apparatus sine "of the claim 1 to 6 _V characterized in that arranged at a mutual distance elements of the .Fangelektrode Drfihte (TO4) of a fllaschengitters (103) ·

10. Atomizing device according to one of the preceding claims, characterized in that the elements (44, 96, 104, 154) of the collecting electrode (45, 90, 103, 130, 146) limit a cylindrical volume.

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11. Atomizing device according to claim 10, characterized in that that the anode (22, 106) and the cathode (24, 107) are arranged in such a way at the ends of the cylinder are that the discharge forming the plasma between anode and cathode in the axial direction through the cylinder takes place through.

12. Atomizing device according to one of the preceding Claims, characterized in that the carrier (34, 63, 70, 100) receiving the atomized material (36, 99) is held at a point at which it is by means of the trap electrode (45, 90, 103, 130, 146) of the after Putting the device into operation is separated from the plasma formed.

13. Atomizing device according to one of claims 10, 11 or 12, characterized by guides arranged within the device, for example rollers (76), which hold the carrier (70) along a cylindrical surface, which is that of the elements (44) of the collecting electrode (45) includes limited cylinder volumes concentrically.

14. Atomizing device according to claim 13, characterized in that the ratio between the through * diameter of the cylinder formed by the carrier (70) and the diameter of the elements (44) of the

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The target arc (4S) formed in the cylinder is approximately the same 3 t is 1.

15. Atomizing device according to claim 13 vein 14, characterized by forming part of the guides Spools (74, 78) for receiving carrier yarn (70) of great length.

16. Atomizing device according to claim 1 ', marked " net through an additional help anode (160).

17. A method for atomizing material for the purpose of applying it to a carrier by bombarding it with ions which are accelerated in a plasma discharge in the direction of a target electrode to which a potential negative with respect to the plasma is applied, characterized in that the plasma ions are applied by applying of a potential between the plasma and each dor clement λ te (44, 96, 104, 154) of a target electrode (45, 90, 103, 130, 146) made of mutually spaced elements in the direction of the clamant «are accelerated Plasma is kept essentially within a delimited space (V) by means of the Clement and the atomized satarial is collected on supports (34, 63, 70, 100) which are located within another space essentially free of plasma ( R) are ordered

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10. The method according to claim 17, characterized in that that the ions for impact on the elements consisting of the material to be atomized (44, 96, 104, 154) to the target electrode.

19. The method according to claim 17, characterized in that the ions are brought to impinge on tubes (109) which originate from the material to be atomized and the elements (44) of the collector electrode (45).

20. The method according to claim 19, characterized in that a coolant slides through the tubes (109) will.

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