DE19958473A1

DE19958473A1 - Verfahren zur Herstellung von Kompositschichten mit einer Plasmastrahlquelle

Info

Publication number: DE19958473A1
Application number: DE19958473A
Authority: DE
Inventors: Stefan Grosse; Johannes Voigt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-04
Filing date: 1999-12-04
Publication date: 2001-06-07
Also published as: US7771798B1; JP4908711B2; JP2003515675A; EP1242649B1; WO2001040542A1; EP1242649A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Funktionsbeschichtung (18), insbesondere von Kompositschichten oder Metallegierungen, auf einem Substrat (12) unter Verwendung mindestens einer im Feinvakuum bis zum atmosphärennahen Druckbereich betreibbaren Plasmastrahlquelle (5) vorgeschlagen. Die Plasmastrahlquelle (5) erzeugt dazu ein Plasma (10), das in Form eines Plasmastrahles (17) aus der Plasmastrahlquelle (5) austritt und auf ein Substrat (12) einwirkt. Dem Plasma (10) werden dabei weiter mindestens zwei Precursor-Materialien (16, 16') zugeführt, die in dem Plasmastrahl (17) modifiziert oder aufgeschmolzen und danach auf dem Substrat (12) abgeschieden werden.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Kompositschichten mit einer Plasmastrahlquelle nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

In vielen Industriezweigen besteht ein steigender Bedarf an dün nen, harten Schichten mit definierten physikalischen und chemi schen Eigenschaften, die Bauteile oder Oberflächen von Werkstof fen vor Verschleiß oder Korrosion schützen sollen. Typische be kannte Schichten bestehen aus einer oder mehreren Lagen mit un terschiedlichen Zusammensetzungen, Qualitätsmerkmalen und Funk tionalitäten.

Bei bekannten Plasmaspritzverfahren werden dazu im Grobvakuum bis hin zum atmosphärennahen Druckbereich bisher pulverförmige, mikroskalige Partikel in eine Plasmastrahlquelle oder einen Plasmastrahl eingeführt, dort angeschmolzen und teilweise ver dampft, und dann mit hoher Geschwindigkeit gerichtet auf ein Substrat plattiert. Damit werden mit relativ hohen Abscheidera ten Schichten mit unterschiedlichen Funktionalitäten abgeschie den, die jedoch nicht die Homogenität und Kompaktheit von typi schen PACVD-Schichten (physically aided chemical vapour deposi tion) oder CVD-Schichten erreichen. Die Vorteile des Plas maspritzens liegen andererseits in der stark lokalisierbaren Be schichtung und hohen Abscheideraten.

Die Erzeugung des Plasmastrahles beim Plasmaspritzen erfolgt üb licherweise mit Gleichspannung, Neuentwicklungen mit induktiver Hochfrequenzeinkopplung sind jedoch ebenfalls bereits bekannt. Letztere haben den Vorteil, daß die eingeführten Pulverpartikel eine längere Verweildauer in dem Plasmastrahl haben und damit stärker aufgeschmolzen werden.

So ist aus E. Pfender und C. H. Chang, "Plasma Spray Jets and Plasma-Particulate Interaction: Modelling and Experiments", Ta gungsband des VI. Workshop Plasmatechnik, TU Illmenau, 1998, be kannt, in einer Plasmastrahlquelle über außen anliegende hoch frequente Wechselströme und eine induktive Hochfrequenz einkopplung mit einer Spule in einem topfförmigen zylindrischen Brennerkörper ein Plasma zu erzeugen, das in Form eines Plasma strahles aus der Plasmastrahlquelle austritt. Weiter ist daraus bekannt, als Plasmagas Helium, Argon oder Sauerstoff einzuset zen, dem weiterhin ein metallisches Pulver zugesetzt sein kann, so daß, analog dem bekannten Plasmaspritzen, ein oberflächliches Anschmelzen dieser Partikel im Plasmastrahl erfolgt, die dann außerhalb der Plasmaquelle auf einem Substrat abgeschieden wer den.

Der Nachteil dieses Verfahrens ist zunächst die hohe Rauhigkeit und geringe mechanische Festigkeit der abgeschiedenen Schichten, was im wesentlichen darauf beruht, daß die zugeführten Pulver partikel in dem Plasmastrahl aufgrund der hohen Strömungsge schwindigkeit des Strahls nur kurze Zeit den hohen Plasmatempe raturen von teilweise mehr als 9000 K ausgesetzt sind, so daß sie nicht vollständig aufgeschmolzen, sondern oberflächlich le diglich angeschmolzen werden. Insbesondere findet kein Auf schmelzen und Auseinanderbrechen der zugeführten Partikel auf atomares bzw. molekulares Niveau oder auf die Ebene nanoskaliger Cluster statt. Als dünne Verschleißschutzschichten oder Hart stoffschichten mit Schichtdicken von einigen Mikrometern sind derartige Schichten somit vielfach ungeeignet. Weiterhin ist die Zusammensetzung der derart abgeschiedenen Schichten bisher im wesentlichen auf Metalle und Metalloxide beschränkt.

Weiter ist bekannt, dünne und hochwertige Verschleiß- und Korro sionsschutzzschichten aus der Gasphase im Hochvakuum mit PACVD- Prozessen ("physically aided chemical vapour deposition") oder PVD-Prozessen ("physical vapour deposition") abzuscheiden. PACVD- und CVD-Verfahren zeichnen sich durch qualitativ hochwer tige, dichte, kompakte und homogene Schichten aus. Die Abschei derate ist jedoch gering, da die Abscheidung durch atomares Wachstum erfolgt.

In S. Veprek, "Theoretisches Konzept für Design und praktische Darstellung neuartiger, thermodynamisch stabiler, superharter Kompositmaterialien", Statusseminar "Oberflächen- und Schicht technologien", Würzburg, VDI-Technologiezentrum, 1997, Band 1, S. 27 und 28, wurde schließlich auf der Grundlage theoretischer Überlegungen vorgeschlagen, mit Hilfe eines Plasma-CVD- oder ei nes Plasma-PVD-Verfahrens neue superharte Schichten auf Substra ten, insbesondere Stahlsubstraten, abzuscheiden. Diese Materia lien werden durch Kombination eines nanokristallinen, harten Übergangsmetallnitrids Me_nN mit amorphem Si₃N₄ erzeugt. Die Ab scheidung erfolgt bei 500°C bis 550°C. Weitere Details zu diesem Konzept werden in S. Veprek et al., Appl. Phys. Lett., 66, (1995), S. 2640 ff. vorgestellt.

Durch diese nanokristallinen Materialien in amorpher Matrix soll nach theoretischen Berechnungen teilweise die Härte von Diamant erreicht werden können.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Stand der Technik den Vor teil, daß damit die bisher bestehende Lücke zwischen PACVD- Prozessen und Plasmaspritzprozessen geschlossen und gleichzeitig die Erzeugung innovativer Schichtsysteme und Materialien ermög licht wird.

Im einzelnen wird dazu mit einer Plasmastrahlquelle in einer neuartigen Prozeßführung im Feinvakuum bis hin zum atmosphären nahen Druckbereich ein gerichteter, lokaler Beschichtungs- bzw. Abscheideprozeß auf einem Substrat ermöglicht, wobei die die Schicht bildenden Spezies (Precursoren) der Plasmastrahlquelle bzw. dem Plasma in Form von Gasen, Flüssigkeiten oder Pulvern zugeführt werden.

So werden einerseits feste Precursor-Materialien in Form von Nanopartikeln, nano- oder mikroskaligen Pulvern oder Suspensio nen der Plasmastrahlquelle zugeführt, die in dem Plasmastrahl je nach Verweildauer im Plasma bzw. je nach Ausgangsgröße der zuge führten Teilchen bzw. Pulverpartikel aufgeschmolzen, verdampft oder aufgebrochen werden, so daß einzelne Atome, Moleküle oder nano- bis mikroskalige Cluster bzw. Teilchen entstehen, die dann gerichtet und mit hoher Geschwindigkeit auf das zu beschichtende Substrat auftreffen. Gleichzeitig können dabei neben festen Pre cursor-Materialien auch gasförmige und/oder flüssige Precursor- Materialien in den Abscheideprozeß eingebracht werden.

Durch die Mischung unterschiedlicher Precursor-Materialien ist somit die Erzeugung neuartiger Materialien und Schichtsysteme möglich, wobei die Auswahl der verschiedenen Precursor- Materialien insbesondere derart erfolgt, daß diese in der Plas mastrahlquelle in unterschiedlicher Weise angeregt, aufgeschmol zen und/oder verdampft werden. Dies kann beispielsweise durch die Auswahl chemisch unterschiedlicher Precursor-Materialien, eine unterschiedliche Art der Zuführung der Precursor- Materialien in das Plasma sowie einen unterschiedlichen Ort ih rer Zuführung in den Abscheideprozeß bzw. das Plasma erreicht werden. Darüber hinaus können sich die eingesetzten Precursor- Materialien auch in ihrer Teilchengröße unterscheiden.

Insgesamt wird dadurch die Höhe und die Art des Energietransfers auf die zugeführten Teilchen bzw. Precursor-Materialien in dem Plasma gezielt beeinflußt, und es stellen sich unterschiedliche Anregungsgrade dieser zugeführten Spezies aufgrund unterschied licher Aufenthaltsdauern in heißeren oder kälteren Zonen des er zeugten Plasmas bzw. des sogenannten "Afterglows" ein.

Somit sind beispielsweise Schichtsysteme in Form von Kompositen darstellbar, die aus einer Mischung verschiedener Materialien bzw. Gefügezuständen bestehen, insbesondere einer Matrixstruktur und mindestens einer Einlagerung.

Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht demnach in der Darstellung von neuen Kompositschichtsystemen durch Verwendung von unterschiedlichen Precursor-Materialien in einer Plasma strahlquellen mit definiert einstellbaren Prozeßbedingungen, so daß die verschiedenen, aufeinander abgestimmten Precursor- Materialien unterschiedlich prozessiert werden können. Damit hat man die Möglichkeit, neue, qualitativ hochwertige, teilweise harte bis superharte Schichtsysteme mit einstellbaren Eigen schaftsprofilen erzeugen zu können, wobei ein besonders wichti ger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens dessen Vielseitig keit hinsichtlich der Abscheidung unterschiedlichster Schichtsys teme ist.

Daneben handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren mit gegenüber PACVD-Verfahren geringerem oder in speziellen Fällen sogar keinem Aufwand für die Vakuumtechnik, da ein Fein- oder Grobvakuum oder vielfach sogar der atmosphärenna he Druckbereich ausreichend ist. Gleichzeitig werden die Typi scherweise hohen Gas- oder Partikelaustrittsgeschwindigkeiten von Plasmastrahlquellen genutzt, um einen effektiven Strom an Precursor-Material auf die zu beschichtende Oberfläche zu brin gen, wodurch gegenüber CVD- oder PACVD-Verfahren deutlich höhere Schichtwachstumsraten erzielt werden.

Weiterhin ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren über eine Kombination verschiedener Precursor-Materialien auch die Ab scheidung amorpher metallischer Legierungen, die in kristalliner Form nicht herstellbar sind, sowie neuartiger keramischer oder metall-keramischer Verbindungen. Zudem sind durch den Einsatz mehrerer Precursor-Materialien mit unterschiedlichen Verdamp fungs- und Schmelztemperaturen auch anderer innovative Metalle gierungen darstellbar.

Insbesondere ist es nunmehr möglich, nanokristalline Partikel wie nanokristalline Metallnitride in eine amorphe, kohlenstoff- oder kohlenwasserstoffhaltige Matrixschicht einzubetten, wobei Schichteigenschaften und Schichthärten erzielt werden, die bis her lediglich auf theoretischen Berechnungen basierten, da ein dazu geeignetes Herstellungsverfahren nicht bekannt war. Spezi ell sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jetzt auch Materia lien erzeugbar, bei den das reaktive Element nicht in beiden Phasen, d. h. in den Einlagerungen und der umgebenden Matrix wie im Fall von TiN in Si₃N₄, enthalten ist.

Zudem ist man bei den eingesetzten Prozeßtemperaturen nun nicht mehr auf ein enges Temperaturfenster beschränkt, in dem bei spielsweise ein thermodynamisches Gleichgewicht zugunsten der Bildung nanoskaliger Komposite anstelle der Bildung einer homo genen Legierung aus Einlagerungswerkstoff und Matrixwerkstoff vorliegt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen.

So kann zur Vermeidung von Kontaminationen und Abscheidungen so wie zur Verminderung der thermischen Belastung des Brennerkör pers und zur besseren Fokussierung des erzeugten Plasmastrahles innerhalb der Plasmastrahlquelle dem Brennerkörper zusätzlich ein das erzeugte Plasma zylindrisch umgebendes Hüllgas wie bei spielsweise Wasserstoff oder Argon zugeführt werden.

Darüber hinaus können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Plas mastrahlquellen eingesetzt werden, die bei einem Druck von 10^-4 mbar bis zu 1,5 bar im Prozeßraum arbeiten, wobei das Plasma auf verschiedenste, jeweils an sich bekannte Weise, beispielsweise über eine Gleichstromanregung, eine hochfrequente Wechselstrom anregung, eine Mikrowellenanregung oder eine Anregung mit uni polaren oder bipolaren Spannungspulsen gezündet und aufrechter halten werden kann.

Zudem ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nun möglich, unterschiedliche Schichtsysteme durch Veränderung der Schichtzu sammensetzungen und/oder durch Variation der Schichtzusammenset zung als Funktion der Zeit herzustellen bzw. als Funktionsbe schichtung auf einem Substrat abzuscheiden. So kann beispiels weise über eine zeitliche Veränderung der Zusammensetzung der Precursor-Materialien in dem Plasma auch eine Abfolge von Teil schichten abgeschieden werden, die einen kontinuierlichen Über gang in der Materialzusammensetzung der Teilschichten aufweisen, und die beispielsweise aus einer Abfolge von Schichten aus Me tallsiliziden, Carbiden, Oxiden, Nitriden, Boriden, Sulfiden, amorphem bis hin zu kristallinen Kohlenwasserstoff bzw. Kohlen stoff, Siliziumwasserstoff oder aus einer Mischung dieser Mate rialien bestehen.

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß diese Abscheidung über ei nen weiten Temperaturbereich und auch insbesondere bei niedrigen Temperaturen erfolgen kann.

Weiterhin sind Schichten oder eine Abfolge von Schichten erzeug bar, die aus Einlagerungen von Metallsiliziden, Metallcarbiden, Metalloxiden, Metallnitriden, Metallboriden, Metallsulfiden, Bornitriden oder entsprechenden Siliziumverbindungen in Matrices aus amorphem Kohlenstoff, amorphen Metallen, amorphen keramikar tigen Stoffen wie BN, Si₃N₄, oder aus einer Mischung dieser Mate rialien bestehen.

Auch die Darstellung von Schichten oder Schichtsystemen mit un terschiedlicher Morphologie und damit unterschiedlicher Eigen schaften selbst bei gleicher Materialzusammensetzung ist durch geeignete Wahl der Prozeßparameter möglich. Hierfür entscheidend sind die Menge der zugeführten Precursor-Materialien und deren Korngrößen sowie der Prozeßdruck und die Art, Zusammensetzung und Menge der zusätzlich zugeführten Gase (Injektorgas, Hüllgas, Zentralgas). Durch Wahl dieser Parameter sind amorphe, nano-, mikro bis hin zu gröber kristalline Phasen in den Komposit schichten darstellbar.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Möglichkeit, dieses zumindest zeitweilig mit einem an sich be kannten, separat ansteuerbaren CVD-, PVD- oder PACVD-Verfahren zu kombinieren, um damit Kombinationsschichten abzuscheiden. Da bei kann einerseits ein kontinuierlich betriebener CVD-, PVD- oder PACVD-Prozeß zeitweilig mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden, andererseits kann aber auch das erfindungsge mäße Verfahren kontinuierlich betrieben werden, und diesem dann zumindest zeitweilig der CVD-, PVD- oder PACVD-Prozeß zugeschal tet werden. Auch der zyklische Einsatz beider Verfahren ist mög lich.

Auf diese Weise kann weiter auf einem Substrat beispielsweise über einen an sich bekannten PACVD-Prozeß auch eine insbesondere amorphe Schicht als Matrixschicht abgeschieden werden, in die durch zyklisches Zuschalten des erfindungsgemäßen Verfahrens zu sätzlich nanoskalige Partikel oder Kristallite eingebettet wer den. Hierzu werden die zu beschichtenden Substrate bevorzugt zy klisch, beispielsweise durch Anordnung auf einem rotierbaren Träger, nacheinander an beispielsweise mindestens einer PACVD- Quelle und mindestens einer Plasmastrahlquelle vorbeigeführt, während die unterschiedlichen Quellen jeweils kontinuierlich ar beiten.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Plasmastrahl quelle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 eine modifizierte Plasmastrahlquelle mit veränderter Gas führung.

Ausführungsbeispiele

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine aus E. Pfender und C. H. Chang, "Plasma Spray Jets and Plas ma-Particulate Interaction: Modelling and Experiments", Tagungs band des VI. Workshop Plasmatechnik, TU Illmenau, 1998, bekannte Plasmastrahlquelle 5.

Dieser Plasmastrahlquelle 5 mit einem zylindrischen Brennerkör per 11 wird gemäß Fig. 1 über eine Zuführung 13 und eine zylin drische Hülse 14 ein Injektorgas 15 axial zugeführt wird. Mit dem Injektorgas 15 kann dabei optional auch ein Precursor- Material 16' zugeführt werden. In dem Brennerkörper 11 wird wei ter über eine elektromagnetische Kopplung durch nicht darge stellte, an sich bekannte Bauteile ein Plasma 10 gezündet und kontinuierlich betrieben, welches in Form eines Plasmastrahles 17 aus dem Brennerkörper 11 der Plasmastrahlquelle 5 austritt. Der Brennerkörper 11 hat eine typische Höhe von ca. 10 cm. Der Plasmastrahl 17 trifft weiter in einer Entfernung von typischer weise ca. 10 cm bis 100 cm auf ein Substrat 12 wie Stahl auf, um dort eine Schicht oder ein Schichtsystem als Funktionsbeschich tung 18 abzuscheiden.

Weiterhin ist optional vorgesehen, ein Zentralgas 22 zentral in nerhalb der Hülse 14 zuzuführen. Außerdem ist eine Gaszufuhr 21 in Form einer Gasdusche zur optionalen konzentrischen Einleitung eines Hüllgases 19 in den Brennerkörper 11 vorgesehen. Das Hüll gas 19 wird dazu außerhalb der Hülse 14 derart eingeleitet, daß es eine unerwünscht starke Aufheizung oder Beschichtung der In nenwände des Brennerkörpers 11 vermeidet. Darüber hinaus kann optional auch dem Hüllgas 19 ein Precursor-Material beigemischt sein.

Die Fig. 2 zeigt eine Modifikation der Bauweise der Plasma strahlquelle 5, wobei auf die Einleitung eines Hüllgases 19 und die Verwendung der Hülse 14 verzichtet wurde. In Fig. 2 wird dem Plasma 10, das als Plasmastrahl 17 aus dem Brennerkörper 11 austritt, jedoch außerhalb der Plasmastrahlquelle 5 ein weiteres Precursor-Material 16 zugeführt. Dazu ist eine zusätzliche, den Plasmastrahl 17 konzentrisch umgebende Dusche 20 vorgesehen, die auch in eine am Ausgang der Plasmastrahlquelle 5, d. h. im Be reich des Austrittes des Plasmastrahles 17 aus dem Brennerkörper 11, angeordnete Düse integriert sein kann. Mit einem mit dieser Dusche 20 bzw. dieser Düse eingebrachten Precursor-Material 16 kann nachhaltig die Höhe und Art des Energietransfers vom Plasma 10 auf die Precursor-Materialien 16, 16' gesteuert werden, so daß unterschiedlich große Einlagerungen bzw. unterschiedlich strukturierte Einlagerungen in der abgeschiedenen Funktionsbe schichtung 18 realisierbar sind. Zur Steuerung dieses Energie transfers kann über die Dusche 20 dem Plasma weiter auch ein der Kühlung dienendes Quenchgas zugeführt werden.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht in Abwandlung von Fig. 2 schließlich vor, auf eine axiale Injekti on des ersten Precursor-Materials 16' in den Brennerkörper 11 zu verzichten, indem lediglich beispielsweise ein Edelgas wie Argon oder ein Reaktivgas wie Sauerstoff oder Wasserstoff in den Bren nerkörper 11 als Injektorgas 15 eingeführt wird, das dann zu nächst das Plasma 10 erzeugt, und dem dann außerhalb der Plasma strahlquelle 5 ein oder mehrere Precursor-Materialien 16, bei spielsweise in Form nanoskaliger oder mikroskaliger Pulver, über damit vermischte Trägergase mittels der konzentrischen Dusche 20 zugeführt werden.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist stets, daß ei ne Wechselwirkung des Plasmas 10 mit den zugeführten Precursor- Materialien 16, 16' eintritt, wobei diese an- oder aufgeschmol zen, verdampft oder zumindest oberflächlich aktiviert oder frag mentiert werden. Bevorzugt ist ein Aufschmelzen oder Fragmentie ren bis auf atomare bzw. molekulare Ebene (Atome, Moleküle, Ra dikale). Daneben kann diese Wechselwirkung auch in einer durch das Plasma 10 induzierten chemischen Reaktion des zugeführten Precursor-Materials 16, 16' mit einer ebenfalls zugeführten gas förmigen oder flüssigen Reaktionskomponente oder einem weiteren Precursor-Material bestehen.

Die Verfahrensparameter beim Betrieb der Plasmastrahlquelle 5, die der Fachmann im einzelnen für die jeweils abzuscheidende Funktionsbeschichtung über einfache Vorversuche ermitteln muß, sind die in das Plasma 10 eingekoppelte Leistung, die Art der Plasmaanregung im Brennerkörper 11, der Abstand zwischen der Austrittsöffnung des Brennerkörpers 11 und dem Substrat 12, die Art und Menge der zugeführten Precursor-Materialien 16, 16', so wie der Druck bei dem die Plasmastrahlquelle 5 betrieben wird. Insbesondere muß stets eine gewisse Mindestleistung in das Plas ma 10 eingekoppelt werden, um eine erforderliche minimale Ener giedichte zu gewährleisten, die dann wieder über Stöße und Strahlung an das schichtbildende Precursor-Material 16, 16' ab gegeben wird. Außerdem kann über die Länge des Plasmastrahles 17 die Aufenthaltsdauer der eingebrachten Partikel bzw. Precursor- Materialien 16, 16' in den Plasmastrahl 17 beeinflußt werden, die wiederum während dieser Flugzeit Energie aus dem Plasma strahl 17 aufnehmen. Erst wenn die Aufenthaltsdauer und damit die aufgenommene Energie ausreichend groß ist, ist beispielswei se ein vollständiges Aufbrechen eines eingebrachten Precursor- Materials 16, 16' bis auf die atomare oder molekulare Ebene ge währleistet.

Weitere Verfahrensparameter sind die Anzahl und Menge der zuge führten Precursor-Materialien 16, 16' und der Ort ihrer Zufüh rung, sowie die Art und Menge der eingesetzten Gase.

Die zugeführten Gase sind dabei entweder Inertgase wie Argon als Plasmagas bzw. Injektorgas 15 oder als Hüllgas 19, Trägergase wie Stickstoff oder Argon für die zugeführten Precursor- Materialien 16, 16', beispielsweise als Zentralgas 22, oder Re aktivgase wie Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak, Methan, Acety len, Silan oder Wasserstoff als chemische Reagenz mit den zuge führten Precursor-Materialien 16, 16'. Rein organische gasförmi ge Verbindungen wie Acetylen oder Methan eignen sich besonders zu Abscheidung von amorphem Kohlenstoff.

Als Precursor-Materialien 16, 16' kommen weiter zunächst gasför mige organische, siliziumorganische oder metallorganische Ver bindungen wie Hexamethylsilan (HMDS) oder Tetramethylsilan (TMDS), oder auch eine Mischung aus diesen Gasen in Frage. Dane ben eignen sich Feststoff-Precursoren, die als submikro- oder nanoskalige Partikel aus Metallen wie Chrom, Titan, Eisen, Alu minium, Zirkonium, Hafnium o. ä., aus Hartstoffen bzw. Keramiken aus der Gruppe der Nitride, insbesondere der Bornitride, der Si liziumnitride oder der Metallnitride wie TiN, der Oxide wie Alu miniumoxid, Titandioxid oder Siliziumdioxid, der Carbide wie TiC, der Silizide oder der Siliziumverbindungen zugeführt wer den.

Darüberhinaus können die Precursor-Materialien 16, 16' auch in flüssiger Form, insbesondere in Form von Suspensionen mit darin suspendierten nanoskaligen Partikeln aus obigen Materialklassen, zugeführt werden.

Im folgenden wird die erläuterte Erzeugung von Schichtsystemen als Funktionsbeschichtung 18 anhand einiger Beispiele im Detail näher ausgeführt.

Ein einem ersten Beispiel werden dem Plasmastrahl 17 mindestens zwei unterschiedliche Precursor-Materialien 16, 16' zugeführt, von denen das eine gasförmig oder flüssig ist und dem Plasma 10 über die Zuführung 13 zugeführt wird, und wobei das zweite als Feststoff in Form eines nanoskaligen Pulvers oder einer Suspen sion eines nanoskaligen Pulvers über die Dusche 20 eingebracht wird. Dabei wird das gasförmige oder flüssige Precursor-Material 16' in dem Plasmastrahl 17 chemisch modifiziert und bildet bei der Abscheidung auf dem Substrat 12 eine zumindest weitgehend amorphe Schicht als Matrixschicht, während das zweite Precursor- Material 16 in dem Plasmastrahl 17 teilweise aufgeschmolzen wird und damit in der Funktionsbeschichtung 18 als Einlagerung in der Matrixschicht vorliegt. Mit den beiden unterschiedlichen Precur sor-Materialien 16, 16' sind somit unterschiedliche Prozesse in nerhalb des Plasmas 10 verknüpft, die gleichzeitig oder auch aufeinander abgestimmt nacheinander ablaufen können.

Ein zweites Beispiel sieht, ansonsten analog dem ersten Bei spiel, vor, als erstes Precursor-Material 16' flüssige oder gas förmige Kohlenwasserstoffe oder allgemein organische Ausgangs verbindungen einzusetzen, und als zweites Precursor-Material 16 Feststoffe aus Metallen oder Keramiken wie Ti, Cr, Ta, TiN, TiO₂, BN, SiN, SiC, TiC, ZrO₂, SiO₂, MoS₂ oder TaS₂ zu verwenden. Auf diese Weise lassen sich neuartige Funktionsbeschichtungen in Form von Verschleißschutzschichten, als Schichten zur Reibungsminderung, insbesondere in Form von Trockenschmierstof fen, oder für elektronische Anwendungen herstellen.

In einem dritten Beispiel werden mindestens drei Precursor- Materialien 16, 16' eingesetzt, von denen das erste gasförmig oder flüssig ist, das zweite als Feststoff in Form eines nanoskaligen Pulvers oder einer Suspension eines nanoskaligen Pulvers eingebracht wird, und von denen das dritte als Reaktiv gas, gegebenenfalls gemeinsam mit dem Hüllgas 19, über die Gas zufuhr 21 in das Plasma 10 eingebracht wird. Dabei wird das gas förmige oder flüssige erste Precursor-Material 16' zusammen mit dem dritten Precursor-Material in dem Plasmastrahl 17 chemisch umgesetzt und bildet bei der Abscheidung auf dem Substrat 12 zu nächst eine zumindest weitgehend amorphe Schicht als Matrix schicht, in die das zweite, analog dem vorstehenden Beispiel über die Dusche 20 zugeführte Precursor-Material 16 eingebettet ist.

Im einzelnen eignen sich dazu als erstes Precursor-Material flüssige oder gasförmige Siliziumverbindungen wie Silane oder Silizium-Kohlenwasserstoff-Verbindungen, als zweites Precursor- Material nanoskalige Feststoffe aus Keramiken wie TiN, TiO₂, TaN, BN, TiC, Al₂O₃ oder ZrO₂, und als reaktives Plasmagas Stick stoff. Damit werden in besonders einfacher Weise neuartige su perharte Funktionsbeschichtungen mit besonders hohen Schichthär ten erzielt, beispielsweise eine nanoskalige TiN- Feststoffeinlagerung in einer dünnen Matrix aus einem demgegen über elastischerem Material wie Si₃N₄.

Ein viertes Beispiel sieht vor, eine Hartstoffbeschichtung auf dem Substrat 12 zu erzeugen, indem dem Plasma 10 zumindest zwei Feststoff-Precursoren 16, 16' in Form von Pulvern oder Suspen sionen zugeführt werden, wobei sich diese Pulver in ihrer Teil chengröße unterscheiden. Im einzelnen wird als erstes Precursor- Material 16' ein nanoskaliges Pulver oder eine Suspension eines nanoskaligen Pulvers eingesetzt, das in dem Plasmastrahl 17 bis auf atomares Niveau aufgebrochen bzw. aufgeschmolzen und auf dem Substrat 12 als zumindest weitgehend amorphe Matrixschicht abge schieden wird, und als zweites Precursor-Material 16 ein mikro skaliges Pulver oder eine Suspension eines mikroskaligen Pulvers eingesetzt, das in dem Plasmastrahl 17 nicht vollständig aufge schmolzen und damit in Form nanokristalliner oder mikrokristal liner Partikel in die gleichzeitig erzeugte amorphe Matrix ein gebettet wird. Als erstes Precursor-Material 16' eignet sich da zu beispielsweise nanoskaliges TiN, das über die Zuführung 13 zusammen mit dem Trägergas Argon eingebracht wird, während als zweites Precursor-Material 16 mikroskaliges WC mit dem Trägergas Stickstoff über die Dusche 20 eingesetzt wird. Auf diese Weise werden hochduktile und verschleißfeste Hartstoff-Hartmetall- Schichten abgeschieden, wobei sich eine Matrix aus Ti_xN_y bildet, deren Zusammensetzung über die Prozeßbedingungen, insbesondere über die Gasflüsse steuerbar ist.

In einem fünften Beispiel werden dem Plasma 10 zumindest zwei Precursor-Materialien 16, 16' zugeführt, die sich hinsichtlich ihrer Verdampfungs- und Schmelztemperaturen unterscheiden. So wird beispielsweise erstes Precursor-Material 16' pulverförmiges Titan und als zweites Precursor-Material 16 pulverförmiges SiN eingesetzt, wobei jedoch das zugeführte Titan in dem Plasma 10 stärker aktiviert wird als SiN, so daß sich eine hochduktile ke ramische Beschichtung mit - abhängig von den Prozeßbedingungen - metallischem, stark unterstöchiometrischem TiSi_xN_y mit x, y << 1 oder keramischem TiSiN als Matrixwerkstoff bildet.

Ein sechstes Beispiel sieht vor, daß als ein erstes Precursor- Material 16' über die Zuführung 13 dem Plasma 10 Acetylen oder Methan zugeführt wird, das in Form einer amorphen Kohlenstoff- Matrixschicht auf dem Substrat 12 Atom für Atom aufgebaut wird. Gleichzeitig wird als zweites Precursor-Material 16 über die Du sche 20 oder alternativ ebenfalls über die Zuführung 13 ein mi kroskaliges oder nanoskaliges TiN-Pulver in das Plasma 10 einge bracht. Dabei wird die Oberfläche dieser Pulverpartikel ledig lich angeschmolzen und gleichzeitig chemisch aktiviert, so daß sie als nanoskalige oder mikroskalige Kristallite in der gleich zeitig abgeschiedenen amorphen Matrixschicht, die als Skelett dient, eingebettet sind.

Die gleichzeitige Abscheidung einer Matrixschicht und darin ein gebetteter Partikel als Funktionsbeschichtung 18 auf dem Sub strat 12 mit der Plasmastrahlquelle 5 wird weiter in einem sieb ten Ausführungsbeispiel erläutert. Dazu wird beispielsweise über die Zuführung 13 als Precursor-Material 16' das Reaktivgas Sau erstoff eingesetzt, während über die Gaszufuhr 21 ein mikroska liges oder nanoskaliges Metallpulver wie TiN-Pulver gemeinsam mit einem Trägergas in das erzeugte Sauerstoff-Plasma einge bracht wird. In diesem Plasma 10 bzw. in dem Plasmastrahl 17 wird somit von den TiN-Pulverpartikeln über hochenergetische Gasbestandteile einerseits das Metall, im konkreten Fall Titan, zumindest teilweise abgesputtert, das im weiteren mit dem zuge führten Sauerstoff zu einem Metalloxid bzw. einem Titanoxid rea giert. Gleichzeitig kann durch geeignete Wahl der Gasflüsse und des Abstandes von Brennerkörper 11 und Substrat 12 erreicht wer den, daß auch noch angeschmolzene Reste des zugeführten Precur sor-Materials 16' in Form von nanoskaligen oder mikroskaligen Kristalliten in die aufwachsende Matrixschicht eingebettet wer den, so daß im konkreten Beispiel eine TiO₂-Matrixschicht mit eingebetteten TiN-Kristalliten entsteht.

Weitere typische Beispiele für derartige, besonders harte Funk tionsbeschichtungen 18 sind TiN-Partikel in einer Siliziumoxid- Matrix, oder Titanborid-, Titanoxid- oder Chromborid-Partikel in DLC (diamond-like carbon).

Im übrigen kann in Abwandlung des vorstehenden Beispiels das Precursor-Material auch als Gas oder Flüssigkeit in das Plasma 10 bzw. den Plasmastrahl 17 eingebracht werden, wobei dann in dem Plasma über Stöße und chemische Reaktionen der entstehenden Gas- oder Flüssigkeitsmoleküle Cluster oder Nanopartikel gebil det werden, die eine angeregte Oberfläche aufweisen, und sich damit sehr haftfest in die gleichzeitig abgeschiedene amorphe Matrixschicht einbetten werden.

Den vorstehend erläuterten Bespielen ist jeweils gemeinsam, daß in der Plasmastrahlquelle 5 durch induktiv eingekoppelte Hochfrequenz und unter Zufuhr eines Injektorgases 15 wie Sauer stoff, oder Wasserstoff in dem Brennerkörper 11 ein Plasma 10 erzeugt wird. Die eingekoppelte Leistung beträgt dabei typi scherweise ca. 20 kW, der Druck ca. 200 mbar, der Gasfluß des Injektorgases 15 ca. 5 SLpM (standard liter per minute), der Fluß des optionalen Zentralgases 22 und des optionalen Hüllgases 19, für die beispielsweise Stickstoff, Argon oder Wasserstoff eingesetzt werden, ca. 20 bzw. 70 SLpM, und der Abstand zwischen der Austrittsöffnung des Brennerkörpers 11 und dem Substrat ca. 20 cm.

Daneben wird in dem Fall, daß ein gasförmiges Precursor-Material 16' über die Zuführung 13 eingeleitet wird, ein typischer Gas fluß von 5 SLpM eingesetzt.

Bei der Abscheidung von Kompositschichten als Funktionsbeschich tung 18 hat sich weiter herausgestellt, daß dazu über Hochfre quenzeinkopplung angeregte Plasmen 10 gegenüber DC-Verfahren (Gleichstrom) wie beispielsweise Hochgeschwindigkeitsflammsprit zen besonders geeignet sind. In diesem Fall ist die Verweildauer der dem Plasma 10 zugeführten Precursor-Materialien 16, 16' be sonders lang, so daß damit eine hohe Effizienz der chemischen Modifikation oder des Aufschmelzens von in Form von Pulvern oder Suspensionen zugeführten Precursor-Materialien 16, 16' erreicht wird.

Da je nach Wahl des Injektorgases 15 eine chemische Reaktion dieses Gases mit den Precursor-Materialien 16, 16' und/oder ein Aufschmelzen der Precursor-Materialien 16, 16' stattfindet, kann über die Wahl des Injektorgases 15 die Zusammensetzung der Funk tionsbeschichtung 18 besonders einfach gezielt beeinflußt wer den.

Schließlich sei betont, daß die vorstehenden Ausführungsbeispie le nicht beschränkt sind hinsichtlich der konkreten Form der Precursor-Materialien 16 bzw. 16'. Diese können gasförmig, flüs sig oder pulverförmig sein, und auch aus einer Mischung ver schiedener Precursor-Materialien bestehen. So kann das Precur sor-Material 16, 16' beispielsweise Isopropanol oder Aceton sein und sich in dem Plasmastrahl 17 bzw. dem Plasma 10 chemisch um setzen oder mit dem Injektorgas 15 reagieren. Dabei ist auch ei ne zusätzliche Zufuhr einer Suspension, eines Pulvers oder einer Pulvermischung als Precursor-Material 16 über die Dusche 20 oder die Zuführung 13 in den Plasmastrahl 17 oder das Plasma 10 mög lich.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen vor, die vor stehenden Ausführungsbeispiele zur Erzeugung der Funktionsbe schichtung 18 mit einer Abscheidung mit einem herkömmlichen CVD- Prozeß (chemical vapour deposition) oder einem herkömmlichen PVD-Prozeß (physical vapour deposition) zu kombinieren. Dazu wird eine separat ansteuerbare CVD- oder PVD-Vorrichtung zumin dest zeitweise gemeinsam oder alternierend mit der Plasmastrahl quelle 5 zur Abscheidung der Funktionsbeschichtung 18 betrieben. Damit läßt sich beispielsweise über die CVD-Vorrichtung in be kannter Weise eine amorphe Matrix-Schicht auf dem Substrat 12 abscheiden, in der mittels der Plasmastrahlquelle 5 in den vor stehend erläuterten Weisen über zugeführte Precursor-Materialien Einlagerungen erzeugt werden.

So kann beispielsweise ein CVD-Prozeß kontinuierlich betrieben werden, während lediglich zeitweise die Plasmastrahlquelle 5 zugeschaltet wird, oder umgekehrt.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Funktionsbeschichtungen, insbe sondere von Kompositschichten oder Metallegierungen, auf einem Substrat (12) mit mindestens einer im Feinvakuum bis zum atmo sphärennahen Druckbereich betreibbaren Plasmastrahlquelle (5), die ein Plasma (10) erzeugt, das in Form eines Plasmastrahles (17) aus der Plasmastrahlquelle (5) austritt und auf das Sub strat (12) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Plasma (10) mindestens zwei Precursor-Materialien (16, 16') zugeführt werden, die in dem Plasmastrahl (17) modifiziert oder aufgeschmolzen und danach auf dem Substrat (12) abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß min destens ein Precursor-Materialien (16, 16') in dem Plasmastrahl (17) zumindest teilweise ionisiert und/oder chemisch aktiviert wird, und/oder daß mindestens ein Precursor-Material (16, 16') in dem Plasma (10) einer chemischen Reaktion unterzogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Plasmastrahlquelle (5) über mindestens eine Zuführung (13) ein Gas (15, 19, 22) eingeleitet wird, wobei das Gas (15, 19, 22) ein Trägergas für ein Precursor-Material (16, 16'), ins besondere Stickstoff, ein Inertgas, insbesondere Argon, ein Re aktivgas für eine chemische Reaktion mit einem Precursor- Material (16, 16'), insbesondere Sauerstoff, Stickstoff, Amnioni ak, Silan, Acetylen, Methan oder Wasserstoff, ein gasförmiges Precursor-Material (16'), oder eine Mischung aus diesen Gasen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Plasmastrahlquelle (5) ein das Plasma (10) zumindest bereichsweise zylindrisch umgebendes Hüllgas (19), insbesondere ein Inertgas wie Argon, eingeleitet wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Precursor- Material (16, 16') eine organische, eine siliziumorganische oder eine metallorganische Verbindung ist.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Precursor- Material (16, 16') dem Plasma (10) in gasförmiger oder flüssiger Form, als mikro- oder nanoskalige Pulverpartikel, als flüssige Suspension, insbesondere mit darin suspendierten mikro- oder nanoskaligen Partikeln, oder als Mischung von gasförmigen oder flüssigen Stoffen mit Feststoffen zugeführt wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Precursor- Material (16) über eine außerhalb der Plasmastrahlquelle (5) an geordnete, den Plasmastrahl (17) insbesondere konzentrisch umge bende Dusche (20) oder mittels einer in einer Umgebung des Aus trittes des Plasmastrahles (17) aus der Plasmastrahlquelle (5) angeordnete Düse dem Plasmastrahl (17) zugeführt wird.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (12) eine zu mindest weitgehend amorphe Matrixschicht mit darin enthaltenen nanoskaligen oder mikroskaligen Einlagerungen oder Kristalliten abgeschieden wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Plasma (10) zumindest zeitwei lig ein erstes und ein zweites Precursor-Material (16, 16') zu geführt werden, wobei das erste Precursor-Material ein nanoska liges Pulver oder eine Suspension eines nanoskaligen Pulvers ist, und wobei das zweite Precursor-Material ein mikroskaliges Pulver oder eine Suspension eines mikroskaligen Pulvers ist.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß dem Plasma (10) zumindest zeit weilig ein erstes Precursor-Material und ein zweites Precursor- Material zugeführt werden, wobei das erste Precursor-Material gasförmig oder flüssig ist und nach der Abscheidung auf dem Sub strat (12) eine zumindest weitgehend amorphe Schicht bildet, und wobei das zweite Precursor-Material ein nanoskaliges Pulver oder eine Suspension eines nanoskaligen Pulvers ist.

11. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtung (18) auf dem Substrat (12) eine Schicht oder eine Abfolge von Schichten abge schieden wird, die aus einem Metallsilizid, einem Metallcarbid, Siliziumcarbid, einem Metalloxid, einem Siliziumoxid, einem Me tallnitrid, Siliziumnitrid, einem Metallborid, einem Metallsul fid, amorphem Kohlenstoff, einer Kohlenwasserstoff-Verbindung oder aus einer Mischung dieser Materialien besteht.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß über eine zeitliche Veränderung der Zusammensetzung mindestens eines Precursor-Materials (16, 16') eine Abfolge von Schichten als Beschichtung (18) auf dem Substrat (12) abgeschieden wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Precursor-Material (16, 16') eine organische Ausgangsverbindung, insbesondere ein flüssiger oder gasförmiger Kohlenwasserstoff ist, und daß ein zweites Precursor-Material ein insbesondere pulverförmiger oder ein in einer Flüssigkeit suspendierter metallischer oder kerami scher Feststoff ist.

14. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein erstes Precursor-Material (16, 16') eine flüssige oder gasförmige Sili ziumverbindung, insbesondere ein Silan, oder eine Silizium- Kohlenwasserstoff-Verbindung ist, daß mindestens ein zweites Precursor-Material (16, 16') einen nanoskaligen keramischen Feststoff, insbesondere TiN, TiO₂, TaN, BN, TiC, Al₂O₃ oder ZrO₂, enthält, und daß dem Plasma (10) als Reaktivgas Stickstoff zuge führt wird.

15. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Precursor- Materialien (16, 16') in Form eines Pulvers oder einer Suspensi on zugeführt werden, die sich in der mittleren Größe der Pulver teilchen oder der in der Suspension suspendierten Teilchen un terscheiden.

16. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Precursor-Material ein nanoskaliges Pulver oder eine Suspension eines nanoskaligen Pulvers ist, das auf dem Substrat (12) als zumindest weitgehend amorphe Matrixschicht abgeschieden wird, und daß ein zweites Precursor-Material ein mikroskaliges Pulver oder eine Suspension eines mikroskaligen Pulvers ist, das in dem Plasma (10) nicht vollständig aufgeschmolzen und in Form nanokristalliner oder mi krokristalliner Partikel in der amorphen Matrixschicht eingebet tet abgeschieden wird.

17. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Precursor-Material nanoskaliges, pulverförmiges TiN und ein zweites Precursor- Material mikroskaliges, pulverförmiges WC enthält, wobei als Trägergase Stickstoff und/oder Argon eingesetzt werden.

18. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das nanoskalige Precursor- Material dem Plasma (10) über die Zuführung (13) zugeführt wird, und daß das mikroskalige Precursor-Material dem Plasma (10) über die Dusche (20) zugeführt wird.

19. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, eine Funktionsbeschichtung (18) ab geschieden wird, die eine Matrixschicht mit Einlagerungen auf weist, wobei die Matrixschicht aus gegenüber den Einlagerungen elastischerem Material, insbesondere über- oder unterstöchiome tischem Si₃N₄, besteht.

20. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß dem Plasma (10) mindestens zwei Precursor-Materialien (16, 16') zugeführt werden, die sich hinsichtlich ihrer Verdampfungstemperatur und/oder Schmelztempe ratur unterscheiden.

21. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Funktions schicht (18) mit der Plasmastrahlquelle (5) zumindest zeitweilig unter Zuschaltung eines CVD-Prozesses, eines PVD-Prozesses oder eines PACVD-Prozesses, insbesondere zur Abscheidung einer amor phen Matrixschicht, erfolgt, oder daß die Erzeugung der Funkti onsschicht (18) mit einem CVD-Prozeß, einem PVD-Prozeß oder ei nem PACVD-Prozesses erfolgt, dem zumindest zeitweilig eine Ab scheidung mit der Plasmastrahlquelle (5) zugeschaltet wird.

22. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmastrahlquelle (5) und eine für den CVD-Prozeß, den PVD-Prozeß oder den PACVD-Prozeß vorgesehene separate Abscheidevorrichtung kontinuierlich betrie ben werden, wobei das Substrat (12) zwischen der Plasmastrahl quelle (5) und der Abscheidvorrichtung bewegt wird.