DE19635669C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern

Info

Publication number
DE19635669C1
DE19635669C1 DE19635669A DE19635669A DE19635669C1 DE 19635669 C1 DE19635669 C1 DE 19635669C1 DE 19635669 A DE19635669 A DE 19635669A DE 19635669 A DE19635669 A DE 19635669A DE 19635669 C1 DE19635669 C1 DE 19635669C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hollow cathode
additional
main
electrodes
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE19635669A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Dr Rer Nat Jung
Rolf Dipl Phys Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE19635669A priority Critical patent/DE19635669C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19635669C1 publication Critical patent/DE19635669C1/de
Priority to JP10512229A priority patent/JP2001500569A/ja
Priority to DE59708904T priority patent/DE59708904D1/de
Priority to EP97942905A priority patent/EP0938595B1/de
Priority to PCT/EP1997/004777 priority patent/WO1998010114A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/228Gas flow assisted PVD deposition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414Targets
    • H01J37/342Hollow targets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern mit einer Hohlkathoden-Glimmentladung in einem Inertgas­ strom sowie eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mittels Gasfluß­ sputtern mit einer als Target dienenden Hohlkathode (Haupthohlkathode) und einer Einströmvorrichtung für den Inertgasstrom.
Derartige Hohlkathoden-Sputterquellen sind beispielsweise aus der DE 42 10 125 C2 bekannt. Das damit angewendete Beschichtungsverfahren wird im Fein- bis Grobvakuumbereich betrieben. Der für die Glimmentladung erforderliche Inertgasstrom durchströmt eine Hohlkathode, wobei dort abge­ stäubtes Kathodenmaterial auf einem über der Kathodenöffnung angeordneten Substrat abgeschieden wird. Dieses Verfahren, allgemein als Gasflußsputtern benannt, erzeugt eine gleichmäßige Beschichtung auf dem zu beschichtenden Substrat ohne übermäßige Erwärmung desselben.
Die aus der DE 42 10 125 C2 bekannte Vorrichtung zum Gasflußsputter ist mit einer Hohlkathode, einer Einströmungsvorrichtung für den Inertgasstrom, einer Anode, einer geeigneten Stromversorgung sowie einem gegenüber der Öffnung der Hohlkathode angeordneten Substrat ausgestattet. In der genannten Schrift hat die Hohlkathode einen zweiseitig oder einseitig offenen Querschnitt in Form eines Pyramiden- oder Kegelstumpfes oder ist als lineare Hohlkathode in einer weiteren V-Form ausgebildet. Die Einströmungsvorrichtung ist mit einer speziel­ len Gasdüse ausgestattet, so daß der Gasstrom annähernd parallel zur inneren Targetoberfläche der Hohlkathode verläuft. Damit soll eine deutlich größere Oberfläche des zu beschichtenden Substrats bei Erhaltung der Beschichtungs­ rate beschichtet werden.
Ferner ist aus der DE 42 35 953 A1 eine derartige Sputterquelle mit einer linea­ ren Hohlkathode bekannt, bei der die Hohlkathode aus planaren, parallel ange­ ordneten, gleich oder annähernd gleich großen Elektroden besteht. Die Stirnsei­ ten zwischen den beiden Elektroden sind parallel zum Inertgasstrom mit elek­ trisch isolierten Stirnwänden abgeschlossen. Auch mit dieser Vorrichtung soll eine Sputterquelle für großflächige Beschichtungen angegeben werden.
In der DD 2 94 511 A5 wird noch vorgeschlagen, aus der inertgasdurchströmten Hohlkathodenentladung zunächst Inertgasionen geringer Energie auf das zu beschichtende Substrat zu lenken und so dessen Oberflächenreinigung ohne bzw. mit nur geringen Strukturschäden zu bewirken. Anschließend wird durch Veränderung der Betriebsparameter von den die Hohlkathode darstellenden Targets Material abgestäubt und auf dem Substrat abgelagert.
Nachteilig bei den bekannten Hohlkathoden-Sputterquellen ist, daß für große Schichtdicken keine genügend hohe Beschichtungsrate erreicht werden kann. Die Ursache liegt vor allem in der Begrenzung des möglichen elektrischen Lei­ stungseintrags. Durch eine Vergrößerung der Targettiefe kann zwar der Lei­ stungseintrag erhöht werden, dabei nimmt jedoch die Effektivität des Material­ transports aus der Sputterquelle aufgrund der vorzeitigen seitlichen Ausdiffusion eines mit der Tiefe zunehmenden Teils des abgestäubten Materials aus dem Gasstrom heraus stark ab. Die Effektivität des Materialtransportes läßt sich nur durch eine Vergrößerung des Volumenstroms der Inertgasströmung steigern. Für derartige Anordnungen ist jedoch eine hohe Saugleistung der Pumpen er­ forderlich und es erfolgt ein entsprechend hoher Inertgasverbrauch.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Beschichtungsver­ fahren bzw. eine gattungsgemäße Beschichtungsquelle anzugeben, die eine Beschichtung auf großflächigen Substraten mit erhöhter Beschichtungsrate er­ möglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe verfahrensgemäß dadurch, daß zusätzliche La­ dungsträger von außen in den Entladungsbereich eingebracht oder innerhalb der Hohlkathode erzeugt werden.
Durch die zusätzlich vorhandenen Ladungsträger erhöht sich bei gleicher Entla­ dungsspannung der Entladungsstrom und mit ihm die Leistung. Folglich wird mehr Material von den Kathoden (Targets) abgetragen, ohne daß sich dessen Transportweg zum Substrat verlängert und damit die Verluste zunehmen.
Vorzugsweise werden die zusätzlichen Ladungsträger mit einer weiteren Hohl­ kathoden-Glimmentladung zugeführt.
Wenn eine gegenüber der Hohlkathoden-Glimmentladung höhere Plasmadichte in der weiteren Glimmentladung erzeugt wird, entsteht eine Zunahme an La­ dungsträgem für die Hauptentladung. Eine höhere Plasmadichte kann durch einen geringeren Kathodenabstand erreicht werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die beim Gasflußsputtern umge­ setzte Leistung stark erhöht werden und damit erfolgt in fast gleichem Maße ein gesteigerter Materialabtrag von den Kathoden. Folglich wird eine entsprechend höhere Schichtwachstumsrate erreicht.
Vorrichtungsgemäß wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung wenigstens eine zusätzliche Ladungs­ trägerquelle in Richtung des Inertgasstromes vor oder innerhalb der Haupthohl­ kathode vorgesehen ist.
Die zusätzliche Ladungsträgerquelle erhöht bei gleicher Entladungsspannung den Entladungsstrom. Erfindungsgemäß wird damit eine deutlich höhere Be­ schichtungsrate erreicht, die mit der eingekoppelten Leistung zunimmt. Da die Leistung durch die prozeßbedingte Maximalspannung begrenzt ist, wird erfin­ dungsgemäß ein geringerer elektrischer Widerstand der Entladung erreicht, so daß die Maximalleistung um mindestens das doppelte höher liegt. Die auf die elektrische Leistung bezogene abgeschiedene Materialmenge ist im Vergleich zu bekannten Anordnungen größer, d. h. die Energieausnutzung ist verbessert worden.
Im Vergleich zu bekannten tiefen Hohlkathoden ist bei gleicher Abscheiderate ein geringerer Inertgasverbrauch und eine reduzierte Pumpenleistung festzu­ stellen. Dies rührt von dem weitgehend vollständigen Materialtransport des ab­ gestäubten Kathodenmaterials von der Quelle zum Substrat her.
Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung der Ladungsträgerquellen zwischen Haupthohlkathode und Einströmvorrichtung, so daß der aus der Einströmvor­ richtung austretende Inertgasstrom die durch die Ladungsträgerquelle zuge­ führten Ladungsträger in die Haupthohlkathode mitreißt.
Die zusätzliche Ladungsträgerquelle kann beispielsweise eine Thermoemis­ sionskathode sein. Bevorzugt wird jedoch zur Einbringung der zusätzlichen La­ dungsträger eine weitere Glimmentladung in einer Zusatzhohlkathode vorgese­ hen. Diese weitere Glimmentladung brennt auf der dem Substrat abgewandten Seite der Sputterquelle.
Bevorzugt ist dabei, daß die Zusatzhohlkathoden einen zweiseitig oder einseitig offenen Querschnitt haben, wobei eine Öffnung in den Entladungsraum der Haupthohlkathode gerichtet ist. Damit wird eine optimale Zuführung der zusätz­ lichen Ladungsträger in den Brennraum der Haupthohlkathode gewährleistet.
Dadurch, daß den Hohlkathodeneffekt bewirkende jeweils einander gegenüber­ liegende Elektrodenoberflächen der Zusatzhohlkathoden zueinander parallel oder zueinander in V- oder U-Form geneigt angeordnet sind, wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung der zusätzlichen Ladungsträger im Brennraum der Haupthohlkathode erreicht.
Bevorzugte geometrische Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen 10 bis 12.
Der Transport der zusätzlichen Ladungsträger kann beispielsweise erfolgen durch Diffusion durch den Konzentrationsgradienten, im Gasstrom oder auch beeinflußt werden durch die Form der Hohlkathoden. Verschiedene Bauformen können diese Mechanismen unterschiedlich unterstützen.
Dadurch, daß der Elektrodenabstand in der Zusatzhohlkathode um den Faktor 2 bis 10 kleiner ist als der Elektrodenabstand in der Haupthohlkathode wird eine Erhöhung der Plasmadichte in der weiteren Glimmentladung der Zusatzhohl­ kathode erreicht. Die in der Gesamtanordnung umgesetzte Leistung kann damit verdoppelt oder weiter gesteigert werden. Der Elektrodenabstand in der Haupthohlkathode sollte 5 mm bis 10 cm betragen, um einerseits eine breite Beschichtungszone zu erzielen und andererseits den Hohlkathodeneffekt noch ausnutzen zu können. Der Elektrodenabstand in der Zusatzhohlkathode sollte demgemäß etwa zwischen 2 mm bis 5 cm betragen.
Die zwischen Anode und den Hohlkathoden angeschlossene Spannungsquelle sollte Gleichspannung, gepulste Gleichspannung oder nieder- bis hochfre­ quente Wechselspannung im Bereich von 1 Hz bis 10 GHz mit Spannungen von 200 bis 1500 V liefern.
Bevorzugt liegen dabei die Elektroden der Haupthohlkathode wie auch der Zu­ satzhohlkathode auf gleichem elektrischen Potential.
Um Verunreinigungen in der Beschichtung zu vermeiden, sollten die Elektroden der Zusatzhohlkathode aus dem gleichen Material wie die Elektroden der Haupthohlkathode bestehen.
Um unerwünschte Randeffekte am Kathodenübergang zu vermeiden, sollten die Elektroden der Haupthohlkathode und der Zusatzhohlkathode stetig ineinander übergehen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn dem die abgestäubten Teilchen enthaltenden Inertgasstrom zusätzlich Reaktivgas zugeführt wird, etwa über Düsen. Reaktive Beschichtung hat eine große Bedeutung (beispielsweise eine Beschichtung mit Oxiden oder Nitriden). Gerade mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren ist eine Beschichtung sowohl reaktiv wie auch mit reinen Metall­ schichten möglich.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Einspeisung des Reaktivgases außerhalb der Hohlkathode in Strömungsrichtung hinter der Hohlkathode erfolgt. Durch diese Gaseinspeisung außerhalb des ursprünglich zugeführten Inertgasstromes wird dafür gesorgt, daß das Reaktivgas nicht ins Gehäuse gelangt und somit keine Targetvergiftung etwa durch Oxidation eintritt.
Natürlich ist es für spezielle Schichtsysteme gleichwohl möglich, auch eine Re­ aktivgaseinspeisung innerhalb der Hohlkathode vorzunehmen.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben.
Darin zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel in schematisierter Schnittdarstellung und
Fig. 2 bis 6 verschiedene Ausführungsbeispiele der Anordnung der Haupt- und Zusatzhohlkathoden in schematisierten Schnittdarstellungen.
In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematisier­ ter Schnittdarstellung gezeigt. In einem Gehäuse 1, vorzugsweise aus Metall, sind eine Haupthohlkathode 2 und eine Zusatzhohlkathode 3 aneinander an­ schließend angeordnet. Zwischen einer nicht dargestellten Anode und den bei­ den Kathoden ist eine Entladungsspannung mit Hilfe einer nicht dargestellten geeigneten Stromversorgung angelegt. Für den Materialtransport der von den Kathoden abgetragenen Teilchen ist als Einströmvorrichtung ein Düsenstock 4 vorgesehen.
Der Düsenstock 4 ist direkt benachbart zur Zusatzhohlkathode 3, die im darge­ stellten Ausführungsbeispiel aus zwei ebenen, parallel zueinander angeordne­ ten Elektroden 31 und 32 besteht, angeordnet. Die zweiseitig offene Zusatz­ hohlkathode 3 geht an ihrer dem Düsenstock 4 abgewandten Öffnung über in die Haupthohlkathode 2, die ebenfalls aus zwei ebenen, parallel angeordneten Elektroden 21 und 22 besteht.
Die Elektroden 21, 22 der Haupthohlkathode 2 weisen einen um den Faktor 2 bis 10 größeren Elektrodenabstand auf als die beiden Elektroden 31, 32 der Zusatzhohlkathode 3. Zwischen den Elektroden 21, 22 der Haupthohlkathode 2 ist ein das sich bildende Plasma enthaltener Hohlraum 23 ausgebildet. Ebenso ist in der Zusatzhohlkathode 3 zwischen den Elektroden 31, 32 ein Hohlraum 33 ausgebildet.
Die Elektroden 21, 22, 31, 32 der Hohlkathoden 2, 3 sind an symmetrisch zur Inertgasströmung angeordneten Targetkühlplatten 5 befestigt. Die Targetkühl­ platten 5 stehen wiederum mit einer Basiskühlplatte 6 in thermisch leitender Verbindung. An die Basiskühlplatte 6 ist ein Kühlmittelkreislauf 9 angeschlos­ sen.
Das die voranstehend beschriebenen Bauteile umfassende Gehäuse 1 ist zu den angrenzenden Bauteilen beabstandet und damit isoliert angeordnet. Am vom Düsenstock 4 abgewandten Ende der Haupthohlkathode 2 ist im Ge­ häuse 1 eine Öffnung 11 für den die abgestäubten Teilchen enthaltenden Inert­ gasstrom 10 vorgesehen. Gegenüber dieser Öffnung 11 ist ein zu beschichten­ des Substrat 7 angeordnet.
Für die Zuführung von Reaktivgas sind außerhalb des Gehäuses 1 Düsen 8 vorgesehen. Damit lassen sich zusätzlich reaktive Beschichtungen durchführen, ohne daß eine Vergiftung der Hohlkathoden 2, 3 erfolgt.
In Fig. 2 ist eine Elektrodenanordnung ähnlich zu der in Fig. 1 angegeben, bei der jedoch die Haupt- und Zusatz-Hohlkathode 2, 3 zylindrisch ausgebildet ist. Sowohl in dieser als auch den folgenden Figuren kann anstelle dieser rotationssymmetrischen Ausbildung auch eine senkrecht zur Zeichnungsebene gedachte longitudinale Erstreckung der Querschnitte vorgesehen werden.
In Fig. 3 ist eine wiederum zylindrisch ausgebildete Haupthohlkathode 2 mit Elektrode 21 und einer V-förmigen Zusatzhohlkathode in Gestalt eines Kegel­ stumpfes dargestellt.
Fig. 4 zeigt eine Anordnungsalternative, bei der die Zusatzhohlkathode 3 ledig­ lich einseitig offenen Querschnitt hat. Die Öffnung der Zusatzhohlkathode 3 zeigt dabei in den Hohlraum 23 der Haupthohlkathode 2.
In Fig. 5 ist wiederum eine zylindrische Haupthohlkathode 2 jedoch mit einer davor angeordneten kreisringnutförmigen Zusatzhohlkathode 3 dargestellt.
Fig. 6 zeigt eine zwischen den Elektroden 21, 22 einer Haupthohlkathode 2 angeordneten stabförmigen Elektrode 31 der Zusatzhohlkathode 3. Bei einer rotationssymmetrischen Anordnung würde danach die stabförmige Elektrode 31 umgeben von den halbschaligen Elektroden 21, 22. Bei longitudinal erstreckter Ausbildung könnten auch mehrere stabförmige Elektroden zwischen den dann plattenförmigen Elektroden 21, 22 angeordnet werden.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren, teils unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, detailliert beschrieben. Für die gewünschte Hohlkathoden-Glimmentladung zwischen der Anode und der zugeordneten Haupthohlkathode 2 wird mit der Einströmvorrichtung 4 ein Inertgas in den Hohl­ raum 23 der Haupthohlkathode eingeblasen. Erfindungsgemäß werden zwi­ schen der Einströmstelle des Inertgases und der Haupthohlkathode 2 mittels der Zusatzhohlkathode 3 zusätzliche Ladungsträger eingebracht. Damit entsteht im Hohlraum 31 der Zusatzhohlkathode ein gegenüber dem Plasma in der Haupthohlkathode Plasma höherer Dichte. Folglich erhöht sich der Entla­ dungsstrom und somit die Leistung. Im Ergebnis wird mehr Material von den Kathoden abgetragen.
Mit der Inertgasströmung gelangen die von den Kathoden abgestäubten Teil­ chen durch die Gehäuseöffnung 11 auf das hinter der Öffnung angeordnete Substrat 7. Die Teilchen werden auf dem Substrat abgeschieden und bilden eine Beschichtung. Zur Unterstützung dieses Vorganges kann über zusätzliche Düsen 8 außerhalb des Kathodengehäuses ein Reaktivgas zugeführt werden. Entsprechend der größeren Teilchendichte in dem Plasma wird eine hohe Be­ schichtungsrate erreicht.
Die Kühlung der durch die Glimmentladung erwärmten Hohlkathoden wird über Targetkühlplatten 5 erreicht. Die Targetkühlplatten werden über die Basiskühl­ platte 6 mittels Kühlmittelkreislauf 9 gekühlt. Wenigstens die Elektroden der Haupthohlkathode sind dabei so auf der Targetkühlplatte montiert, daß die Elektroden durch Lösen leicht zugänglicher Schrauben oder Klammern entfernt werden können, ohne daß dabei das Kühlsystem geöffnet werden muß. Die Elektroden sind dabei direkt oder unter Verwendung von gut wärmleitenden Montageplatten auf der Kühlplatte montiert. Damit kann ein Elektroden (Target)- Wechsel bzw. Reinigungsarbeiten sehr einfach und kostengünstig durchgeführt werden. Die Montage der Targets ist dann durch einfaches Herausziehen in Gasflußrichtung nach dem Lösen der Verbindungsschrauben oder -klammern möglich. Das Kühlsystem braucht dabei nicht geöffnet zu werden. Sowohl der Kühlkörper, wie auch seine elektrischen und Kühlmittelanschlüsse sind weder der Plasmaeinwirkung noch parasitären Beschichtungen ausgesetzt. Der Kühl­ körper braucht daher bei Wartungsarbeiten nicht demontiert zu werden, so daß Dichtigkeitsprobleme im Kühlsystem nicht auftreten.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Hohlkathode (Haupthohlkathode)
3 Zusatzhohlkathode, Ladungsträgerquelle
4 Einströmvorrichtung
5 Targetkühlplatte
6 Basiskühlplatte
7 Substrat
8 Düse
9 Kühlmittelkreislauf
10 Inertgasstrom
11 Öffnung
21 Elektrode
22 Elektrode
23 Hohlraum
31 Elektrode
32 Elektrode
33 Hohlraum

Claims (21)

1. Verfahren zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern mit einer Hohlkathoden-Glimmentladung in einem Inertgasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Ladungsträger von außen in den Entladungsbereich ein­ gebracht oder innerhalb der Hohlkathode erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Ladungsträger mit einer weiteren Hohlkathoden- Glimmentladung erzeugt und der Hauptkohlkathode zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenüber der Hohlkathoden-Glimmentladung höhere Plasma­ dichte in der weiteren Glimmentladung erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Haupthohlkathode (2) und die Zusatzhohlkathode (3) Gleich­ spannung, gepulste Gleichspannung oder nieder- bis hochfrequente Wechselspannung im Bereich von 1 Hz bis 10 GHz mit Spannungen von 200 bis 1500 V gelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Haupthohlkathode (2) und der Zusatzhohlkathode (3) auf gleiches elektrisches Potential gelegt werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem die abgestäubten Teilchen enthaltenden Inertgasstrom (10) zusätzlich Reaktivgas zugeführt wird.
7. Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (7) mittels Gasflußsputtern mit einer als Target dienenden Hohlkathode (Haupthohlkathode) (2) und einer Einströmvorrichtung (4) für den Inertgasstrom, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zusätzliche Ladungsträgerquelle (3) in Richtung des Inertgasstromes vor oder innerhalb der Haupthohlkathode (2) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsträgerquellen (3) zwischen Haupthohlkathode (2) und Einströmvorrichtung (4) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Ladungsträgerquelle (3) eine Thermoemissions­ kathode ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Ladungsträgerquelle (3) eine Zusatzhohlkathode ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzhohlkathoden (3) einen zweiseitig oder einseitig offenen Querschnitt haben, wobei eine Öffnung in den Entladungsraum der Haupthohlkathode (2) gerichtet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß den Hohlkathodeneffekt bewirkende jeweils einander gegenüberlie­ gende Elektrodenoberflächen (31, 32) der Zusatzhohlkathoden (3) zuein­ ander parallel oder zueinander in V- oder U-Form geneigt angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (31, 32) der Zusatzhohlkathoden als ebene oder ge­ krümmte Platten, Zylinder, Scheiben oder Stäbe ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (21, 22) der Haupthohlkathode (2) und die Elektro­ den (31, 32) der Zusatzhohlkathoden (3) eben ausgebildet sind, wobei die Zusatzhohlkathoden (3) im wesentlichen parallel zur Ausdehnung der Haupthohlkathode (2) ausgerichtet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (21, 22) der Haupthohlkathode (2) zylinderförmig aus­ gebildet sind, wobei die Elektroden (31, 32) der Zusatzhohlkathoden (3) entweder zylinderförmig, stabförmig, kreisringnutförmig oder spiralnut­ förmig ausgebildet sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenabstand in der Zusatzhohlkathode (3) um den Faktor 2 bis 10 kleiner ist als der Elektrodenabstand in der Haupthohlkathode (2).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenabstand in der Haupthohlkathode (2) 5 mm bis 10 cm beträgt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Haupthohlkathode (2) und der Zusatzhohl­ kathode (3) aus gleichem Material bestehen.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Haupthohlkathode (2) und der Zusatzhohl­ kathode (3) stetig ineinander übergehen.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (21, 22) der Haupthohlkathode (2) und/oder die Elek­ troden (31, 32) der Zusatzhohlkathode (3) auf gemeinsamen Targetkühl­ platten (5) lösbar befestigt sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspeisung von Reaktivgas außerhalb der Hohlkathode (2) in Strömungsrichtung hinter der Hohlkathode (2) mittels Düsen (8) erfolgt.
DE19635669A 1996-09-03 1996-09-03 Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern Expired - Fee Related DE19635669C1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19635669A DE19635669C1 (de) 1996-09-03 1996-09-03 Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern
JP10512229A JP2001500569A (ja) 1996-09-03 1997-09-02 ガス流スパッタリングにより基板を被覆する方法及び装置
DE59708904T DE59708904D1 (de) 1996-09-03 1997-09-02 Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von substraten mittels gasflusssputtern
EP97942905A EP0938595B1 (de) 1996-09-03 1997-09-02 Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von substraten mittels gasflusssputtern
PCT/EP1997/004777 WO1998010114A1 (de) 1996-09-03 1997-09-02 Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von substraten mittels gasflusssputtern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19635669A DE19635669C1 (de) 1996-09-03 1996-09-03 Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19635669C1 true DE19635669C1 (de) 1997-07-24

Family

ID=7804466

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19635669A Expired - Fee Related DE19635669C1 (de) 1996-09-03 1996-09-03 Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern
DE59708904T Expired - Lifetime DE59708904D1 (de) 1996-09-03 1997-09-02 Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von substraten mittels gasflusssputtern

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE59708904T Expired - Lifetime DE59708904D1 (de) 1996-09-03 1997-09-02 Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von substraten mittels gasflusssputtern

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0938595B1 (de)
JP (1) JP2001500569A (de)
DE (2) DE19635669C1 (de)
WO (1) WO1998010114A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19722056A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Roland Dr Gesche Verfahren und Anordnung zum Herstellen dünner Schichten mittels Niederdruck-Gasentladung in einer Hohlkathode
EP1427265A2 (de) 2002-12-03 2004-06-09 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Substrates und Beschichtung auf einem Substrat
EP2367196A1 (de) 2010-03-16 2011-09-21 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Wissenschaft E.V. Hohlkathoden-Plasmaquelle sowie Verwendung der Hohlkathoden-Plasmaquelle
WO2011141035A1 (de) * 2010-05-10 2011-11-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zum gasflusssputtern
DE102013111360B3 (de) * 2013-10-15 2015-03-12 Von Ardenne Gmbh Hohlkathodensystem, Vorrichtung und Verfahren zur plasmagestützten Behandlung von Substraten
DE102022104093A1 (de) 2022-02-22 2023-08-24 Rainer Cremer Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von pulver- oder granulatförmigen Teilchen

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19834314A1 (de) * 1998-07-30 2000-02-03 Leybold Systems Gmbh Verfahren zum Aufbringen einer Kratzschutzschicht und eines Entspiegelungsschichtsystems und Vorrichtung zu seiner Durchführung
GB9821903D0 (en) 1998-10-09 1998-12-02 Rolls Royce Plc A method of applying a coating to a metallic article and an apparatus for applying a coating to a metallic article
JP2005048260A (ja) 2003-07-31 2005-02-24 Canon Inc 反応性スパッタリング方法
DE102004017646A1 (de) * 2004-04-02 2005-10-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Beschichtung von Bauteilen für Flugzeugtriebwerke
JP4209412B2 (ja) 2005-09-13 2009-01-14 三菱重工業株式会社 人工心臓ポンプ
JP2007186771A (ja) * 2006-01-16 2007-07-26 Bridgestone Corp ガスフロースパッタリング成膜方法及び装置
JP2007186772A (ja) * 2006-01-16 2007-07-26 Bridgestone Corp ガスフロースパッタリング成膜方法
SE535381C2 (sv) * 2010-02-24 2012-07-17 Plasmadvance Ab Plasmasputtringsprocess för att producera partiklar

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD294511A5 (de) * 1990-05-17 1991-10-02 Adw Zentralinstitut Fuer Elektronenphysik,De Verfahren und vorrichtung zum reaktiven gasflusssputtern
DE4235953A1 (de) * 1992-10-23 1994-04-28 Fraunhofer Ges Forschung Sputterquelle
DE4210125C2 (de) * 1992-03-27 1996-02-01 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum Gasflußsputtern

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1356769A (en) * 1973-03-27 1974-06-12 Cit Alcatel Apparatus and method for depositing thin layers on a substrate
US4716340A (en) * 1985-12-10 1987-12-29 Denton Vacuum Inc Pre-ionization aided sputter gun
US5490910A (en) * 1992-03-09 1996-02-13 Tulip Memory Systems, Inc. Circularly symmetric sputtering apparatus with hollow-cathode plasma devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD294511A5 (de) * 1990-05-17 1991-10-02 Adw Zentralinstitut Fuer Elektronenphysik,De Verfahren und vorrichtung zum reaktiven gasflusssputtern
DE4210125C2 (de) * 1992-03-27 1996-02-01 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zum Gasflußsputtern
DE4235953A1 (de) * 1992-10-23 1994-04-28 Fraunhofer Ges Forschung Sputterquelle

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19722056A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Roland Dr Gesche Verfahren und Anordnung zum Herstellen dünner Schichten mittels Niederdruck-Gasentladung in einer Hohlkathode
EP1427265A2 (de) 2002-12-03 2004-06-09 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Substrates und Beschichtung auf einem Substrat
DE10256257A1 (de) * 2002-12-03 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Substrates und Beschichtung auf einem Substrat
EP1427265A3 (de) * 2002-12-03 2011-05-04 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Substrates und Beschichtung auf einem Substrat
EP2367196A1 (de) 2010-03-16 2011-09-21 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Wissenschaft E.V. Hohlkathoden-Plasmaquelle sowie Verwendung der Hohlkathoden-Plasmaquelle
DE102010011592A1 (de) 2010-03-16 2011-09-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Hohlkathoden-Plasmaquelle sowie Verwendung der Hohlkathoden-Plasmaquelle
WO2011141035A1 (de) * 2010-05-10 2011-11-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zum gasflusssputtern
DE112010005558B4 (de) * 2010-05-10 2016-02-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Gasflusssputtern
DE102013111360B3 (de) * 2013-10-15 2015-03-12 Von Ardenne Gmbh Hohlkathodensystem, Vorrichtung und Verfahren zur plasmagestützten Behandlung von Substraten
US9190249B2 (en) 2013-10-15 2015-11-17 Von Ardenne Gmbh Hollow cathode system, device and method for the plasma-assisted treatment of substrates
DE102022104093A1 (de) 2022-02-22 2023-08-24 Rainer Cremer Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von pulver- oder granulatförmigen Teilchen
WO2023160741A1 (de) 2022-02-22 2023-08-31 Rainer Cremer Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von pulver- oder granulatförmigen teilchen

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001500569A (ja) 2001-01-16
EP0938595B1 (de) 2002-12-04
EP0938595A1 (de) 1999-09-01
DE59708904D1 (de) 2003-01-16
WO1998010114A1 (de) 1998-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19635669C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mittels Gasflußsputtern
DE4029268C2 (de) Verfahren zur gleichspannungs-bogenentladungs-unterstützten, reaktiven Behandlung von Gut und Vakuumbehandlungsanlage zur Durchführung
DE3177309T2 (de) Mittels magnetische Mitteln verbesserte Zerstäubungsquelle.
DE4235953C2 (de) Sputterquelle mit einer linearen Hohlkathode zum reaktiven Beschichten von Substraten
DE2307649B2 (de) Anordnung zum Aufstäuben verschiedener Materialien auf einem Substrat
DE3009836A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verlaengern der nutzungsdauer von zerstaeubungskathoden
DE3613018A1 (de) Magnetron-zerstaeubungskathode
EP1546434A1 (de) Vorrichtung zur durchführung eines plasma-unterstützten prozesses
DE2126095A1 (de) Einrichtung zum Ablagern eines Ma tenals auf einer Unterlage
DE4233895C2 (de) Vorrichtung zur Behandlung von durch einen Wickelmechanismus bewegten bahnförmigen Materialien mittels eines reaktiven bzw. nichtreaktiven, durch Hochfrequenz- oder Pulsentladung erzeugten Niederdruckplasmas
DE10196150B4 (de) Magnetron-Sputtervorrichtung und Verfahren zum Steuern einer solchen Vorrichtung
EP1129466B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines lokalen plasmas durch mikrostrukturelektrodenentladungen mit mikrowellen
DE102005049266B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabehandlung von Objekten
DE4333825C1 (de) Vorrichtung zum Beschichten von langgestreckten biegsamen Erzeugnissen
DE102013107659B4 (de) Plasmachemische Beschichtungsvorrichtung
DE69226407T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Sputtern supraleitender Dünnschichten aus Niob auf kupferne Viertelwellen-Resonanzhohlräume zur Beschleunigung schwerer Ionen
DE19850217C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten im Vakuum
DE19727857C1 (de) Plasmarektor mit Prallströmung zur Oberflächenbehandlung
DE102012111186B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen einer Magnetron-Entladung
DE2655942C2 (de)
DE102015104615A1 (de) Magnetronanordnung
DE102006062375B4 (de) Anordnung und Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen oder Modifizierung von Oberflächen von Substraten mittels elektrischer Bogenentladung
DE4409761B4 (de) Einrichtung zur plasmagestützten Verdampfung in einem Bogenentladungsplasma
DE102010007516A1 (de) Großflächige Kathode für Plasmaprozesse mit hohem Ionisierungsgrad
DE102017103124B4 (de) Prozessierquelle, Prozessiervorrichtung und Verfahren zum Prozessieren eines Substrats in einem Prozessierbereich einer Prozessierkammer

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee