DE1927253A1 - Aufstaeubverfahren - Google Patents

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY Incorporated Kumagai, H.Y., - 1

Aufstäubverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufstäuben eines leitenden Films auf eine Unterlsge von mehreren Paaren paralleler, in gegenseitigem Abstand angeordneter leitender Elemente, die symmetrisch mit Bezug auf die Unterlage angebracht sind.

Bei dem bekannten kathodischen oder Dioden-Aufstäubverfahren zum Niederschlag dünner leitender Filme auf einer Unterlage in einer Vakuumkammer wird eine Glimmentladung oder ein Plasma im Gas der Kammer beim Anlegen einer hohen Gleichspannung zwischen einer aus einer Quelle von Filmmateria! gebildeten Kathode und einer Anode hergestellt, die die Unterlage trägt. Positive Gasionen in der Entladung werden von der Filmquelle (im folgenden "Schirm" genannt) angezogen und und bombardieren diese, um Atome des Filmmaterials freizusetzen, die wiederum eine Schicht auf der benachbarten Fläche der Unterlage bilden.

Gewöhnlich werden freie Elektronen in der Entladung von der Anode angezogen und bombardieren die benachbarte Flachs der Unter!age.

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Eine solche Bombardierung fuhrt zu einer örtlichen Erhitzung der Unterlage, die in vielen Fällen die Qualität des aufgeschichteten Films beeinträchtigt. Beispielsweise bewirkt im Falle des Abscheide ns von Aluminiumfilmen mit einer mittleren Dicke größer als 2000 A das Abscheiden bei derart erhöhten Temperaturen der Unterlage ungleichmäßige Filmniederschläge.

Es sind bereits gewisse Hilfsmittel entwickelt worden, um dieses Problem bezüglich der Bombardierung der Unterlage zu Uberwin- -den. Das wahrscheinlich beste bekannte Hilfsmittel besteht darin, während des Aufstäubens eine negative Gleichspannung an den niedergeschlagenen Film anzulegen, um Plasma-Elektronen von der Unterlage abzustoßen. Dieses Verfahren, das als Gleichvorspannungs-Aufstäuben bekannt ist, wurde mit Erfolg bei der chargenmäßigen Herstellung dUnner leitender Filme in glockenartigen Schalen und ähnlichem benutzt. Es ist jedoch umständlich in seiner Anwendung bei der Massenproduktion dünner Filme auf sich bewegenden Unterlagen. Die Verwendung des Gleichvorspannungs-Aufstäubens wirft dabei die schwierige Ingenieuraufgabe auf, innerhalb einer Vakuumkammer befriedigend arbeitende Schleifkontakte zwischen der stationären Vorspannungsquelle und der Fiimscbicht auf den sich kontinuierlich bewegenden Unterlagen herzustellen.

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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Sie geht dazu aus von dem eingangs genannten Verfahren und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Wechselspannung zwischen die Elemente jedes Paares angelegt wird, um Material von dem jeweils negativen Element jedes Paares auf die Unterlage aufzustäuben und ein oszillierendes elektrisches Feld zwischen den Elementen jedes Paares herzusteilen, so daß eine Elektronen-Bombardierung der Unterlage verhindert wird.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht einer Aufstaubevorrichtung mit einer Schirmanordnung und einer Hilfs-Vorspannungsplatte zur Verwendung in Verbindung mit einer ebenen Unterlage;

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1 mit entfernter Vorspan-' nungsplatte zur Darstellung einer Kuhlvorrichtung für die Schirmanordnung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Aufstaubevorrichtung nach Fig. 2 mit den elektrischen Verbindungen für die Schirmanordnung und die Vorspannungsplatte;

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Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht eines Elementes der Anordnung nach Fig. 1 mit einem aus einem "keimbildenden" Material hergestellten Draht, der um das Element gewickelt ist;

Fig. 5 eine schematische Ansicht der Schirmanordnung nach Fig. 1 mit abwechselnden elektrischen Verbindungen zu der Anordnung;

Fig. 6 und 7 typische Kurven für den Kathodenstrom als Funktion positiver bzw. negativer Vorspannungen;

Fig. 8 eine der Fig. 3 ähnliche schematische Ansicht, die aber eine alternative Anordnung des Vorspannungsgliedes und deren elektrische Verbindungen zeigt;

Fig. 9 eine perspektivische, teilweise schematische und weggebrochene Ansicht einer alternativen Ausbildung der Schirmanordnung und des HiIfs-Vorspannungsgliedes zur Verwendung bei einer zylindrischen Unterlage;

Fig. 10 eine teilweise schematische Aufsicht der Anordnung nach Fig. 9 mit den elektrischen Verbindungen für die Schirmanordnung.

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Bei einem Ausfuhrungsbeispiel, das zum Aufstäuben von Aluminiumfilmen auf sich bewegende ebene Unterlagen geeignet ist, wird der Schirm aus einer Vielzahl einzelner Aluminiumrohre gebildet, die parallel zueinander und im Abstand voneinander in einer ebenen Anordnung liegen und sich quer durch die Kammer erstrecken. Die Ebene der Anordnung verläuft parallel zu und im Abstand vom Weg der sich bewegenden Unterlagen.

Das Aufstäuben wird durch Anlegen einer verhältnismäßig großen Wechselspannung zwischen benachbarte Rohre eingeleitet. Jedes Rohr wirkt während desjenigen Abschnittes der Wechselstromperiode, in welchem es negativ ist, als Quelle für das Filmmateria!. Freie Elektronen in dem ionisierten Kammergas werden in dem oszillierenden elektrischen Feld festgehalten, das zwischen den benachbarten Rohren besteht, so daß eine Erhitzung der Unterlage durch eine Bombardierung mit den Elektronen vermieden wird, ohne daß eine Vorspannung des aufgestä.übten Films auf den sich bewegenden Unterlagen erforderlich ist.

Die Stromdichte der Kathodenanordnung und folglich die Niederschlagsgeschwindigkeit des aufgestäubten Films läßt sich durch ein

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Verzerrung des oszillierenden elektrischen Feldes zwischen den Rohren stark vergrößern. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß ein leitendes Glied hinter der Kathodenanordnung angebracht und entweder eine positive oder eine negative Gleichvorspannung an das Glied angelegt wird. FUr jeden gegebenen Kammerdruck ist die Erhöhung der Niederschlagsgeschwindigkeit nahezu proportional der Größe der an das Glied angelegten Vorspannung.

In der Vorrichtung lassen sich auch von der ebenen Form abweichende Schirm- und Unterlagen-Ausbildungen verwenden. Wenn beispielsweise die sich bewegende Unterlage zylindrische Form besitzt, wie z.B. bei Kupferdrähten, die zur Herstellung von Speichereinrichtungen mit Permalloy oder einem anderen magnetisch anisotropen Material zu beschichten sind, so werden die verschiedenen Rohre in einer konzentrisch zu dem sich bewegenden Draht verlaufenden Anordnung und in dessen Längsrichtung angeordnet.

. Legierte Filme lassen sich auf bequeme Weise dadurch niederschlagen, daß jedes zweite Rohr der Anordnung aus einem Metall dee Legierung und die Übrigen Rohre aus dem anderen Metall hergestellt sind. Dabei kann eine Steuerung der Zusammensetzung des sich ergebenden aufgestäubten Films in einem gewissen Umfang dadurch erreicht werden, daß benachbarte Elemente der Anordnung auf unterschiedliche Gleichpotentiale gebracht werden.

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Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Aufstäubevorrichtung 21, die Teil einer eeihen-Vakuummaschine bilden kann. Die Vorrichtung 21 enthält eine rechteckförmige Aufstäubekammer 22 (Fig. 1) aus leitendem Material, beispielsweise Stahl, die elektrisch geerdet ist. Die Kammer 22 wird durch zwei Paare von gegenüberliegenden, zueinander rechtwinklig verlaufenden Seitenwänden 23-23 und 24-24 gebildet, die horizontal bzw. vertikal verlaufen. Die Wände 23 und 24 werden an entgegengesetzten Enden von zwei Abschlußwänden 26-26 (Fig. 2) begrenzt. Die Abschlußwände passen mit zwei Flanschen 27-27 zur Befestigung an zwei gleich ausgebildeten Kammern 28 und 29 zusammen, die an entgegengesetzten Enden der Kammer 22 anliegen.Ji

Zwei metallische, kanalförmige Schienen 31-31 führen in Längsrichtung durch die Aufstäubekammer 22 und führen ehe Vielzahl ebener nichtleitender Unterlagen 32-32, die in einer vertikalen Ebene aneinander liegen. Die Schienen 31 sind in zwei entsprechend ausgebildeten Schlitzen 33-33 befestigt, die zentral in den Aneinanderliegenden Abschlußwänden *L, Kammer 22 und der Kammern 28, 29 angeordnet sind. Die Unterlagen lassen sich durch nicht gezeigte Mittel in Längsrichtung eines Pfeiles 34 (Fig. 2) in den Schienen weiterbewegen. Zu diesen Mitteln kann beispielsweise eine Hin- und hergehende Stoßvorrichtung gehören.

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Die Kammer 22 ist mit einem inerten Arbeitsgas, beispielsweise Argon, bei einem fUr das Aufstäuben geeigneten Druck gefüllt. Der Weg der Unterlagen 32 in der Kammer 22 fuhrt an einem festen Aufstäubeschirm vorbei, der allgemein mit 36 (Fig.l) bezeichnet ist, so daß die Unterlagen eine einheitliche Beschichtung mit dem Schirmmaterial erhalten, wenn die Austäubebedingungen entsprechend der folgenden Erläuterung in der Kammer hergestellt werden.

P Der Schirm 36 hat die Form einer ebenen Anordnung von läng

lichen, zueinander parallelen zylindrischen Elementen 37a-37f (Fig. 2), die mit Wechselstrom beaufschlagt sind und vertikal in der Kammer 22 verlaufen. Die Elemente 37 führen vollständig durch die Kammer und durch durchdringen deren entgegengesetzte horizontale Wände 23 mit Hilfer einer entsprechenden Zahl von Vakuumdichtungen 38-38. Wie am besten in Fig. 3 gezeigt, verläuft die Ebene der Anordnung parallel und im Abstand von der

k Ebene der sich bewegenden Unterlagen 32.

Jedes der Elemente 37 ist von kreisförmigem Querschnitt und weist eine zentrale Bohrung 39 (Fig. 2) auf, durch die ein geeignetes Kühlmittel (nicht gezeigt) während des Aufstäubens hindurchgeieitet werden kann, um eine überm-ßige Erhitzung und/oder ein Schmelzen der Elemente 37 zu verhindern. Die Rohrform gibt die Möglichkeit,

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daß das Kühlmittel in direkten Kontakt mit der Innenfläche jedes Elementes kommt und die Wärmeübertragung verbessert wird. Das Kühlmittel kann in die Bohrung 39 jedes Elementes 37 über einen Einlaßanschluß 40 eingeführt und einen Auslaßanschluß 41 abgeführt werden.

Abwechselnde Elemente 37a, 37c und 37 e sind elektrisch gemeinsam über einen Schalter 42 an einen Anschluß 43 einer Wechselstromquelle 44 hoher Spannung und niedriger Frequenz angelegt, die elektrisch von den Wänden der Kammer 22 isoliert ist. Die übrigen Elemente 37b, 37d und 37f sind gemeinsam an den anderen Anschluß 45 der Quelle 44 angeschaltet. Es kann also die gesamte Spannung der Quelle zwischen benachbarte Elemente 37 der Anordnung angelegt werden, um ein starkes oszillierendes elektrisches Feld zwischen benachbarten Elementen herzustellen. Während derjenigen Halbperiode der angelegten Wechselspannung, für die die Elemente 37a, 37c und 37e negativ mit Bezug auf die übrigen Elemente sind, wirken die Elemente 37a, 37c und 37e als augenblickliche Kathode der Aufstäubeborrichtung. Entsprechend stellen die Elemente 37b, 37d und 37f, wenn sie mit Bezug auf die übrigen Elemente negativ sind, die augenblickliche Kathode dar. Auf diese Weise bildet jedes der Elemente 37 eine FiImmateriaique He der Aufstäubevorrichtung. Es ist keine getrennte Anode derjenigen Art erforderlich, die im allgemeinen zur Unterstützung der

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Unterlage in einer Dioden-Aufstäubevorrichtung verwendet wird.

Im Betrieb wird der in Reihe mit der Wechselstromquelle 44 liegende Schalter 42 geschlossen, um die hohe Wechselspannung der Quelle 44 zwischen benachbarte Elemente 37 anzulegen. Die sich ergebenden elektrischen Felder zwischen den benachbarten Elementen ionisieren das Kammergas, so daß positive ionen des Gases diejenigen Elemente 37 bombardieren, die jeweils negativ sind. -Die dadurch aus den bombardierten Elementen freigesetzten Aluminiumatome werden auf den sich bewegenden, der Schirmanordnung gegenüberliegenden Unterlagen 32 in Form einer dünnen Filmbeschichtung 46 (Fig. 3) niedergeschlagen. Während der nächsten Haibperiode bombadieren die positiven Gasionen die übrigen Elemente 37, die jetzt negativ sind, so daß Aluminiumatome aus ihnen freigesetzt und auf die gleiche Weise niedergeschlagen werden.

Freie Elektronen in dem ionisierten Gas werden in dem elektrischen Wechselfeld zwischen den benachbarten Elementen festgehalten und schwingen zwischen diesen, wenn sich die relativen Polaritäten innerhalb der Anordnung umkehren. In jedem Augenblick werden die Elektronen zu denjenigen Elementen 37 der Anordnung hingezogen.

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die im Augenblick positiv sind, statt zu dem leitenden Film 46 auf den Unterlagen, die elektrisch von der Anordnung isoliert sind. Auf diese Weise ist eine Erhitzung der sich bewegenden Unterlagen 32 aufgrund einer Eiektronen-Bomardierung praktisch ausgeschlossen, ohne daß Schleifkontakte an dem aufgeschichteten Film angebracht werden müssen, um die Unterlagen negativ vorzur spannen. Es ist daher möglich gewesen, durch eine solche Erhitzung verursachte Filmverschlechterungen bei der kontinuierlichen Abscheidung von Aluminiumfilmen mit einer Dicke größer 2000 A auszuschalten.

in einigen Fällen läßt sich das Anhaften und die Gleichmäßigkeit des Aluminiumfilms 46 dadurch verbessern, daß ein Draht 47 (Fig. 4) aus einem geeigneten "keimbildenden" Material, beispielsweise

Tantal oder Titan, um jedes der Elemente 37 in der Kathodenanordnung gewickelt wird. Solche keimbildenden Materialien bilden während des Aufstäubens Niederschläge außerordentlich kleiner Korngröße auf der Unterlage und wirken als Kerne fUr das von den Elementen 37 niedergeschlagene Aluminium, das im anderen Fall einen Niederschlag mit gröberem Korn bilden wUrde.

Es hat sich außerdem gezeigt, daß die Verwendung einer mit Wechselspannung erregten Aufstäubeanordnung gemäß Fig. 1 bis 3 scheinbar

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die Verzögerung (die üblicherweise bei einem Dioden-Aufstäuben von Aluminium auftritt) zwischen dem Zeitpunkt/ zu dem die Aufstäubespannung angelegt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Aluminiumatome tatsächlich von der Schirmfläche freigesetzt werden, beseitigt. Diese sogenannte "Induktionsperiode", die vermutlich durch das Vorhandensein einer natürlichen Schicht aus Aluminiumoxid auf der Oberfläche des Schirms vor dem Aufstäuben verursacht wird, kann normalerweise mehrere Stunden dauern.

Die Anordnung nach Fig. 1 bis 3 ist auch für das Niederschlagen von Legierungsfilmen zweckmäßig, vf40^/beispielsweise Zusammensetzungen aus Tantal und Silizium. In einem solchen Fall wird jedes zweite der Elemente 37 aus einem der Legierungsmetalle gebildet, und die übrigen Elemente aus dem anderen Metall. Eine gewisse Steuerung hinsichtlich der Zusammensetzung des sich ergebenden Legierungsfilms läßt sich erreichen, in dem eine Hilfs-Gleichvorspannungsquelle 48 (Fig. 5) in Reihe mit der Wechselstromquelle 44 geschaltet wird. Die Elemente 37a, 37c und 37e werden dann im Durchschnitt negatkiver als die übrigen Elemente sein und im aligemeinen einen größeren Teil der aufgestäubten Filmzusammensetzung stellen.

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Wenn die Amplitude am Ausgang der Wechselstromquelle auf Null herabgesetzt und die Spannung der Gleichstromquelle 48 geeignet eingestellt wird, ergibt sich eine Gleichstrom-Aufstäubeanordnung, bei der die Unterlage (nicht gezeigt) frei von einer Elektronen-Bombardierung ist, da das Gleichstromfeld zwischen benachbarten Rohren 37 statt zwischen der Kathodenanordnung und einer die Unterlage tragenden Anode liegt. Es sei darauf hingewiesen, daß dies auch dann gilt, wenn alle Rohre 37 aus dem gleichen Material bestehen.

Bei denbis hierher beschriebenen, mit Wechselstrom erregten Anordnungen wird der maxumale "Kathoden"-Strom, d.h., der Gesamtstrom, der der Anordnung von Elementen 37 (Fig. 3) durch die Quelle 44 zugeführt wird, durch den Kammerdruck auf analoge Weise wie bei dem Dioden-Aufstäuben bestimmt. Wegen dieser Abhängigkeit läßt sich die Niederschiagsgeschwindigkeit (die im wesentlichen durch den Kathodenstrom bestimmt wird) nicht auf bequeme Weise unabhängig von der Filmdichte einstellen. Diese ist eine Funktion des Kammerdrucks, wobei niedrigere Drücke höheren Filmdichten entsprechen.

Die mit Wechselstrom erregte Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 läßt sich so anpassen, daß die Abhängigkeit der Kathodenstromdichte vom Kammerdruck in einem größeren Ausmaß beseitigt wird. Dann können dünne Filme mit einer vorgeschriebenen Filmdichte bei höheren Nieder-

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Schlagsgeschwindigkeiten (und folglich Verarbeitungsgeschwindigkeiten) erreicht werden, als dies bei einem normalen Dioden-Aufstäuben möglich ist. Dies wird gemäß Fig. 1 durch Anordnung eines leitenden Hilfs-Vorspannungsgliedes 51 innerhalb der Kammer 22 nahe der Ebene der Anordnung 36 erreicht. Das Glied 51 ist eine Metallplatte, die parallel zu und elektrisch koppelnd mit der Schirmanordnung mit Hilfe einer dielektrischen Klammer 52 gestutzt ist, weiche an der benachbarten vertikalen Wand 24 der Kammer 22 befestigt ist. Das Glied 51 nimmt einen größeren Teil des Bereichs der Kammer 22 in einer Ebene parallel zur Anordnung 36 und der ' vertikalen Wand 24 ein.

Gemäß Fig. 3 wird das Glied 51 mit einer Gleichspannung wählbarer Polarität aus einer einstellbaren geerdeten Vorspannungsquelle 53 vorgespannt.

Es wurde gefunden, daß fUr jeden gegebenen Druck in der Kammer das vorgespannte Glied 51 in Verbindung mit der durch Wechselstrom erregten Anordnung 36 die Kathodenstromdichte während des Aufstäubens direkt proportional zu der Spannung der Quelle 53 bis zur Vorspannungen von mehreren hundert Volt erhöht. Diese Erscheinung ähnelt einer Erscheinung, die sich mit Hilfe verhältnismäßig komplizierter elektromagnetischer Einrichtungen bei dem sogenannten Trioden

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Aufstäubeverfahren ergibt, bei welchem eine thermische Kathode und eine unabhängige Anode zur Erzeugung der ionisierenden Entladung verwendet werden. .Die Erscheinung der Stromerhöhung läßt sich zwar noch nicht völlig erklären, aber man nimmt an, daß bei der vorliegenden Anordnung die verzerrende Einwirkung des vorgespannten Gliedes 51 auf die innerhalb der Anordnung 36 erzeugten elektrischen Wechsel fei der die lonisationskonzentration des Kammergases im Bereich der Stirnebene erhöHr . Typische Änderungen des Kathodenstroms der Anordnung 36 als Funktion der positiven oder negativen Vorspannung des Gliedes 51 sind getrennt in den Fig. 6 und 7 gezeigt (dabei wurden die wirksame Spannung der Wechselstromquelle und der Kammerdruck konstant auf 4,6 KV bzw. 8,5 Miilitorr gehalten). Aus Fig. 6 läßt sich beispielsweise ersehen, daß fUr eine positive Vorspannung von 400 V die lonisationsverbesserung so groß ist, daß der Kathodenstrom um einen Faktor von etwa 10 gegenüber dem nichtvorgespannten Zustand ansteigt. Auf ähnliche Weise läßt sich anhand der Fig. 7 erkennen, daß die durch negative Vorspannungen bewirkte lonisationsverbesserung weniger ausgeprägt als bei positiven Spannungen ist. Der Kathodenstrom erreicht einen Grenzwert bei -150 V, der etwa 2,5 mal größer als der für den nichtvbrgespannten Zustand ist. Es sei jedoch betont, daß die Kurven in Fig. 6 und 7 keine universell gültigen Werte für die Stromverstärkung darstellen/sollen, die für alle KammerdrUcke und

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Kathodenspannungen gelten. Sie sollen nur den allgemeinen Einfluß angelegter Vorspannungen gewählter Polarität zeigen. Es ist zu erwarten, daß der relative Einfluß durch das Anlegen von Vorspannungen hinsichtlich numerischer Werte der Kathodenstromverstärkung eine Funktion des Kammerdrucks, der Kathodenspannung sowie der speziellen Abmessungen und Geometrie der Abscheidungsvorrichtung sein wird. Beispielsweise gehören der Kathodenrohrdurchmesser, der Abstand zwischen benachbarten Rohren und der Abstand zwischen der Vorspannungsplatte und den Rohren zu den veränderlichen Werten der Vorrichtung, die die Kathodenstromverstärkung beeinflussen können.

Eine alternative Möglichkeit zur Verwendung einer Hilfs-Vorspannungsplatte in Verbindung mit der Wechselstrom-Aufstäube-Anordnung gemäß Fig. 1 bis 3 ist in Fig. 8 gezeigt. In diesem Fall ist die Vorspannungsplatte (die jetzt mit 54 bezeichnet ist) hinter und nahe der Ebene der Unterlage 32 angeordnet. Sie wird mit einer negativen oder positiven Gleichvorspannung aus einer zweiten, geerdeten Vorspannungsquelle 56 mit einstellbarer Ausgangsspannungä versorgt. Diese Anordnung ergibt.eine lonisationsverbesserung auf ähnliche Weise wie bei dem Vorspannungsglied 51 in Fig. 3.

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Für die vorstehende Erläuterung wurde angenommen, daß die Schirmanordnung 36 und die Unterlagen 32 ebene Form hatten. Es können jedoch andere Ausbildungen (beispielsweise zylindrische) für die Unterlage und die Schirmanordnung benutzt werden. Bei der Anordnung nach Fig. 9, in der die Aufstäubekammer aus Gründen der klareren Darstellung weggelassen wurde, ist die weiterbewegte Unterlage ein Draht 59 (aus Berylliumkup§2r oder ähnlichem) der eine aufgestäubte Beschichtung aus einem einaxialen anisotropischen Magnetmaterial, beispielsweise Permalloy, erhalten soll. Solche beschichteten Drähte werden vekanntlich beispielsweise in Magnetspeichern verwendet.

Im Normalfall kann der Draht 59 wie die ebenen Unterlagen 32 in Fig. 4 schädlich durch eine übermäßige Heizung beeinflußt werden, die auf einer Elektronen-Bombardierung während des Aufstäubens beruht. Auf ähnliche Weise wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, läßt sich dieses Problem jedoch beseitigen, in dem man als Aufstäubeschirm eine Vielzahl (beispielsweise 8) langer zylindrischer Permalloy-Elemente 61a-filh (Fig. 9) verwendet, die parallel und konzentrisch zu dem Draht 59 unter gleichen WinkeIabständen verlaufen«, Die Elemente 61 werden an entgegengesetzten Enden durch zwei Isolierringe 62-62 gestützt.

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Wie in Fig. 10 schemqtisch dargestellt, liegen die Elemente 61a, 61c, öle und 61g gemeinsam an einem Anschluß 63 einer Wechselstromquelle 64. Die übrigen Elemente 61-b, old, 61 f unf 61h sind gemeinsam an den anderen Anschluß 66 der Quelle 64 angeschaltet. Ein Hilfs-Vorspannungszylinder 67 (Fig. 9), der der Vorspannungsplatte 51 in Fig. 1 und 3 entspricht, ist außerhalb und koaxial zu der Anordnung von Elementen 61 vorgesehen. Es ist zwar nicht im einzelnen dargestellt, wird aber angenommen, daß der Zylinder 67 an einem Anschluß einer Gleichvorspannungsquelle liegt, deren .anderer Anschluß an der metallischen Kammerwand der Vakuumhülle geerdet ist. Wegen der geschlossenen Form der Vorspannungselektrode (nämlich des Zylinders 67) bei dieser Anordnung ist die Hochspannungs-WechseIstromquelle 64 (Fig. 10) zur Versorgung der Elemente 61a-61h vorzugsweise ein Transformator mit geerdeter Mittelanzapfung (nicht gezeigt), um die Herstellung einer stabilen Ionisation des inerten Gases in dem Volumen innerhalb des Zylinders 67 und ferner,falls gewünscht, eine elektrischneutrale (floating) Unterlage zu ermöglichen.

Die erforderliche magnetische Anisotropie des beschichteten Drahtes wird dadurch geschaffen, daß der Draht während der Abscheidung des Permalloy-FiIms einem in Umfangsrichtung verlaufenden Magnetfeld

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ausgesetzt wird. Das Feld kann bei minimaler Erwärmung des Drahtes dadurch erzeugt werden, daß Gleichstromimpulse niedriger Folgefrequenz aus einer Impulsquelle 68 über einen Schalter 69 durch den Draht 59 geschickt werden.

Ohne irgendeine Einschränkung vorzunehmen, sei jetzt ein Beispiel fUr die Verwendung des durch eine Gleichvorspannung verbesserten Wechselstrom-Aufstäubeverfahrens bach der Erfindung beschrieben, um zu zeigen, daß damit gleichmäßige ebene Aluminiumfilme mit einer Dicke von mehr als 2000 A aufgestäubt werden können.

BEISPIEL

* Die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 wurde zur Niederschlagung eines Aluminiumfilms auf Glasunterlagen mit Abmessungen von 5 cm χ 7,6 cm benutzt, die in einer Vakuumkammer mit Abmessungen von '30,5 cm χ 30,5 cm χ 30,5 cm einer Reihen-Vakuummaschine gefuhrt waren. Die Kammer war mit Argon mit einem Druck von 8,5 Mi I Ii tor r gefüllt.

Der Schirm bestand aus sechs Aluminiumrohren mit einem Durch-

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messer von 1,3 cm und einem Reinheitsgrad von 99,99%, die in einer ebenen Anordnung angebracht waren. Jedes Rohr besaß zum Zweck einer Wasserkühlung eine zentrale Bohrung mit einem Durchmesser von 0,45 cm. Die Rohre waren in einem Abstand von 3,8 cm zwischen ihren Achsen angeordnet. Die Ebene der Anordnung befand sich in einem Abstand von 6,4 cm von der Ebene der Unterlagen. Eine Hilfs-Vorspannungsplatte aus einem rostfreien Stahlblech mit

den Abmessungen 27,9 cm χ 27,9 cm χ 0,16 cm lag hinter der Anordnung in einem Abstand von 8,25 cm.

Das Aufstäuben wurde mit einer zwischen benachbarte Rohre der Anordnung angelegten Kathodenspannung von 60 Hz und einem Effektivwert von 4,5 KV durchgeführt. Der Kathodenstrom betrug 300 mA. Die Hilfsplatte lag auf einer positiven Vorspannung von 400 V und zog einen Strom von 1,01 A.

Kühlwasser mit einer Einlaßtemperatur von 19,5 C wurde mit

3 einer Geschwindigkeit von 11,44 cm /see durch die Rohre geführt.

Unter diesen Bedingungen wurde ein Aluminiumfilm mit einer Nenndicke von 4280 A auf zwei gegenüber den zentralen rohren der Anordnung liegenden Unterlagen aufgestäubt. Die Unterlagen

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wurden während des Aufstäubens stationär gehalten.

■ Nach dem Niederschlagen wurde die Filmdicke an drei Stellen mit Hilfe üblicher Profilmeter-Verfahren ((Talysurf) gemessen. Außerdem wurde der Schichtwiderstand des Films an drei Steilen mit Hilfe eines Vierpunktverfahrens gemessen.

Es zeigte sich, daß die gesamte Dickenänderung des aufgestäubten Aluminiumfilms-j- 1,9% betrug, während die Änderung des Schichtwiderstandes vernachlässigbar war. Der Temperaturanstieg der Unterlage während des Niederschi agens war ebenfalls vernachlässigbar.

Während des Aufstäubens stellte sich die Auslaß-Wassertemperatur auf einen stabilen Wert von 41,0 C ein, also um 21,5⁰C höher als die Einlaßtemperatur. Bei einer Kathodeneingangsleistung von 4,6 χ 3 = 1,38 KW entspricht dies einer Abfuhr von 74% der Kathodeneingangsleistung durch das Kühlwasser in Form von Wärme.

Falls gewünscht, kann die Anordnung von Elementen bequem zur Aufstäubung von isolierenden Filmen abgewandelt werden, beispielsweise Siliziumdioxid. Dies kann dadurch geschehen, daß geeignete leitende Stützglieder, die als Anschlüsse für die

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dielektrischen Elemente in der Anordnung dienen, vorgesehen werden und eine hochfrequente Wechselspannung der Aufstäube-Wechse!spannung von 60 Hz überlagert wird. Weitere Abänderungen, beispielsweise die Verwendung externer Magnetfelder, elektrisch schwimmende Unterlagen (mit oder ohne angelegte Vorspannung) und Änderungen der Geometrie der Kathodenelemente und der Vorspannungselektroden lassen sich ebenfalls durchfuhren.

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Claims (1)

1. Verfahren zum Aufstäuben eines Films auf eine Unterlage von mehreren Paaren paralleler, in gegenseitigem Abstand angeordneter leitender Elemente, die symmetrisch mit Bezug auf die Unterlage angebracht sind,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine Wechselspannung (44) zwischen die Elemente jedes Paares (37a-37b; 37b-37c; 37c-37d; usw) angelegt wird, um Material (46) von dem jeweils negativen Element jedes Paares auf die Unterlage (32) aufzustäuben und ein oszillierendes elektrisches Feld zwischen den Elementen jedes Paares herzustellen, so daß eine Elektronen-Bombardierung der Unterlage (32) verhindert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oszillierende elektrische Feld im Bereich zwischen den Elementen (37a-37f) verzerrt wird, um zur Erhöhung der Aufstäubungsgeschwindigkeit die Stromdichte in jedem Element zu erhöhen.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine relative Bewegung zwischen den Elementpaaren (37a-37d; usw)

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   und der Unterlage (32) vorgesehen ist, um aufeinanderfolgende Bereiche der Unterlage (32) mit dem aufgestäubten Material zu beschichten.

   4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (32) eben ist.

   ψ 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

   gekennzeichnet, daß die Unterlage (32) zylindrische Form besitzt.

   6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnde Elemente (37o-37f) aus unterschiedlichem Material bestehen und auf unterschiedlicher Gleichspannung liegen.

   7. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines leitenden Hilfs-Vorspannungsgliedes (51) bzw. (54), das durch eine Gleichspannung wählbarer Polarität vorgespannt ist, um eine Verzerrung des oszillierenden elektrischen Feldes zu bewirken.

   8. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1.

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