DE1905058A1

DE1905058A1 - Vorrichtung fuer die Beschichtung von Gut durch Hochfrequenz-Plasmazerstaeubung von Werkstoffen

Info

Publication number: DE1905058A1
Application number: DE19691905058
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Reichelt
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG; Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG; Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1969-02-01
Filing date: 1969-02-01
Publication date: 1970-08-13
Also published as: DE1905058B2; DE1905058C3

Description

Vorrichtung ür die Beschichtung von Gut durch Hochfrequenz-Plasmazerstäubung von Werkstoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschichten von Gut mit einem Metall, einer Metallegierung oder einer Xetallverbindung.
Aus der französischen Patentschrift 1 502 647 ist- das Beschichten von Gut -mit einem Metall, einer Metallegierung oder einer Metaliverbindung in einer Kammer bekannt. In dieser Kammer wird während der Beschichtung ein Druck von weniger als iO-1 mm Hg aufrechterhalten. Die Kammer enthält eine Spule, die mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden ist Die Spule besteht wenigstens an ihrer Oberfläche aus einem Werkstoff, der durch eine Hochfrequenz-Plasmaentladung zerstäubt wird, Der zerstäubte Werkstoff wird dann auf dem Gut niedergeschlagen. In der Kammer wird eine Atmosphäre aus inertem Gas aufrechterhalten, wenn der zerstäubte Werkstoff selbst atif dem Gut niedergeschlegen werden soll, oder es wird eine Atmosphäre aus sinem-reaktiven Gas oder einem Gasgemisch aus reaktivem und inertem Gas aufrecht erhalten, wenn eine Werbindung des zerstäubten Werkstoffes auf dem Gut niedergeschlagen werden soll. Zerstäubt werden durch Hochfrequenz-Plasmaentladung im wesentlichen Metalle und Metallegierungen.
Es ist aus der vorgenannten Patentschrift bekannt, die Menge an zerstäubtem Werkstoff pro Minute und damit auch die Beschichtungsgeschwindigkeit dadurch zu erhöhen, daß man die Zahl der Windungen der Spule, deren Oberfläche zerstäubt wird, erhöht oder daß man der Hochfrequenz-Plasmazerstäubung einen bekannten üblichen Kathodenzerstäubungsvorgang überlagert Im letzteren Fall wird zwischen der die Spule enthaltenden Beschichtungskammer und der Spule ein starkes Gleichspannungsfeld angelegt. Diese bekannten Lösungen erwiesen sich zwar als brauchbar, jedoch lassen sich damit nicht sehr hohe Beschichtungsgeschwindigkeiten erzielen, wie sie in vielen Fällen in der Praxis gewünscht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, die Beschichtungsgeschwindigkeit mit möglichst einfachen Mitteln optimal dem jeweiligen Anwendungsfail anzupassen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Beschichten von Gut mit einem Metall, einer Metallegierung oder einer ketallverbindung in einer Kammer, in welcher ein Druck von weniger als 10-1 mm Hg aufrechterhalten wird und welche ein inertesund/oder reaktives Gas enthält, durch Plasmazerstäubung der Oberfläche einer in der Kammer angeordnetensmit einem Hochfrequenzgenerator verbundenen Spule und Niederschlagen der abgestäubten Teilchen oder ihrer Reaktionsprodukte auf dem Gut erfindungsgemäß dadurch, daß in der Kammer magnetische Mittel zum Erzeugen eines Magnetfelds- mit zur Achse der zu zerstäubenden- Spule annähernd parallelen Feldlinien angeordnet sind0 Besonders bewährt hat sich, die zu zerstäubendeISpule innerhalb eines separaten Gehäuses an der Kammer anzuordnen. Dieses Gehäuse weistvon--- der zu zerstäubenden Spule i}£- Richt-ung Gut gesehen,- eine Öffnung zum Durchtritt der abgestäubten Teilchen oder ihrer Reaktionsprodukte auf, welche ch dann auf dem zu beschichtenden Gut nieder -schlagen. Es ist besonders vorteilhaft, in dem separaten Gehäuse, in welchem die zu zerstäubende Spule angeordnet ist, einen höheren Druck aufrecht-zu-erhalt en als in dem Kammerraum, in welchem das Gut angeordnet ist.
Beispielsweise wird in dem Gehäuse ein Druck von etwa 10~1 mm :nm Hg aufrechterhalten und in dem Kammerraum, in welchem das zu beschichtende Gut angeordnet ist, ein Druck von etwa 10 4mm Hg.
Die in dem Gehäuse angebrachte Öffnung zum Durchtritt der von der Spulenoberfläche abgestäubten Teilchen besitzt etwa die Größe des Innendurchmessers der zu zerstäubenden Spule. Die Ebene der Öffnung steht praktisch senkrecht auf der Achse der zu zerstäubenden Spule. Die die Öffnung enthaltende Wand des die zu zerstäubende Spule enthaltenden Gehäuses wird vorteilhafterweise aus einem solchen Werkstoff hergestellt, welcher das in dem von der Spule umschlossenen Raum erzeugte Bochfrequenzfeld nicht wesentlich schwächt. Als- besonders geeignet hat sich hierfür eine mit einer Öffnung versehene Kupferplatte erwiesen, welche vorzugsweise gekühlt ist. In den von der zu zerstäubenden Spule umschlossenen Raum wird von dem dem zu beschichten den Gut abgekehrten Ende der Spule her ein inertes und/oder reaktives Gas eingeleitet. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung wird die Ionendichte in dem von der zu zerstäubenden Spule umschlossenen Raum erhöht, woraus eine Erhöhung der Zerstäubungsrate und damit der Beschichtungsgeschwindigkeit resultiert. Durch die Anordnung der Spule in einem Raum, in welchem gegenüber dem Beschichtungsraum ein wesentlich erhöhter Druck aufrechterhalten wird, kann die kinetische Energie der abgestäubten Teilchen voll ausgenutzt werden. Unerwünschte Gasentladungen, wie sie beispielsweise bei der bekannten Vorrichtung durch Überlagern einer üblichen Kathodenzerstäubung auftreten können, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeschlossen.
In der Figur ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welche sich besonders bewährt hat.
In der Kammer 1 ist das zu beschichtende Gut 2 und die Spule 3 angeordnet. Die Spule, von deren Oberfläche Teilchen dadurch Hochfrequenz-Plasmaentladung abgestäubt werden sollen, ist mit dem Hochfrequenzgenerator 4 verbunden. Die Kammer 1 wird während der Beschichtung des Gutes 2 mittels des Vakuum-Pumpenaggregats 5 auf einem Druck von etwa 1& 4 mm Hg~gehalten.
Die zu zerstäubende Spule 3 ist innerhalb des Gehäuses 6 -angeordnet. Dieses Gehäuse weist von der Spule in Richtung Gut' gesehen eine Öffnung 7 auf zum Durchtritt der von der Spule abgestäubten Teilchen oder ihrer Reaktionsprodukte. Das Gehäuse 6, insbesondere aber die dem zu beschichtenden Gut 2 zugekehrte Gehäusewand, besteht aus Kupfer und ist vorzugsweise gekühlt.
Zur Kühlung sind beispielsweise Kühlschlangen 8 an dem Gehäuse befestigt. Die Kühlschlangen werden mittels Wasser durch spült. Zur Erhöhung der Ionendichte in dem zylindrischen; von der Spule umschlossenen Raum sind die Magnetspulen 9 vorgesehen; Mittels dieser Kagnetspulen wird ein Magnetfeld mit zur Achse der Spule annähernd parallelen Feldlinien--erzeugt. Zum Zuführen eines inerten und/oder reaktiven Gastes in den von der Spule umschlossenen Raum ist das Rohr 10 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche

$ )Vorrichtung zjum Beschichten von Gut mit einem Metall, einer Ketall-Legierung oder einer Metallverbindung in einer Kammer, in welcher ein Druck von weniger als 10 1 mm Hg aufrechterhalten wird und welche ein inertes und/oder reaktives Gas enthält, durch Plasmazerstäubung der Oberfläche einer in der Kammer angeordneten, mit einem Hochfrequenzgenerator-verbundenen Spule und Niederschlagen der abgestäubten Teilchen oder ihrer Reaktionsprodukte auf dem Gut, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer magnetische Mittel zum Erzeugen eines Magnetfeldes mit zur Achse der zu zerstäubenden Spule annähernd parallelen Feldlinien angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu zerstäubende Spule innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, welches sich auf einem höheren Druck befindet als derjenige Kammerraum, in welchem das Gut angeordnet ist, und daß von der zu zerstäubenden Spule in Richtungvgesehen das Gehäuse eine Öffnung aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung etwa die Größe des Innendurchmessers der zu zerstäubenden Spule besitzt und die Ebene der Öffnung auf der Achse dieser Spule senkrecht steht.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die die Öffnung aufweisende Wand des Gehäuses aus einem solchen Werkstoff, wie einer Kupferplatte, besteht, welcher das Hochfrequenzfeld nicht wesentlich beeinflußt, insbesondere schwächt.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die die Öffnung aufweisende Gehäusewand gekühlt ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Rohr zum Zuführen von einem inerten und/oder reaktiven Gas in den von der zu zerstäubenden Spule umschlossenen Raum von der dem zu beschiehtenden Gut abgekehrten Ende dieser Spule her.