DE2102334A1

DE2102334A1 - Hochfrequenzspruhvornchtung

Info

Publication number: DE2102334A1
Application number: DE19712102334
Authority: DE
Inventors: William Carl Hopewell Junction Nuccio Carlo Poghkeepsie Ward Ernest Spencer Wappingers Falls NY Lester (VStA)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1970-01-22
Filing date: 1971-01-19
Publication date: 1971-07-29
Also published as: JPS4926837B1; GB1318141A; US3707452A; FR2075468A5

Description

International Business Machines Corporation, Ariaonk,N.Y. 10504/üSA

Hochfrequenzsprühvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzsprühvorrichtung mit einer flächenhaften Anode und einer dieser gegenüber angeordneten flächenhaften Kathode und einer flächenhaften Antikathode zum Besprühen eines vor der Anode innerhalb einer evakuierbaren sprühkanuer gehalterten Substrates mit Material der die Kathode gegenüber der Anode abdeckenden Antikathode.

Bei bekannten Sprühvorrichtungen sind die am Sprühvorgang beteiligten Flächen der Anode, der Antikathode und der Kathode planparallel zueinander. Es hat sich gezeigt, daö der Flächenausdehnung dann sehr enge Grenzen gesetzt sind, wenn man auf der ganzen Breite dieser Flächen einen gleichmäßigen Sprühauftrag erzielen viii, denn die mittleren Bezirke unterliegen in der Regel anderen Betriebsbedingungen als die Randbezirke, es sei denn man trifft ganz aufwendige Maßnahmen, um dem entgegenzuwirken.

109831/1961

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sprühvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei einfachem vorrichtimgsnäiSigen Aufwand ein gleichmaßiger Sprühauftrag auch über ein grösseres Flächenareal erzielbar ist, um auf diese Weise möglichst viele Substrate gleichmäßig in einem Arbeitsgang zu besprühen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kathode, die der Kathode und die der Anode zugekehrte überfläche der Antikathode und die Oberfläche der Anode koaxial zueinander sind. Mit der koaxialen Anordnung lassen sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, auf dem ganzen Umfang gleichmäßige Spx-ühverhältnisse erzielen, zumal wenigstens in Umfangsrichtung ein besonderer Randeffekt nicht auftritt und dies führt in der einen Dimension, nämlich in der in Umfangsrichtung gemessenen, zu der angestrebten Pläenenvergrößerung.

Die koaxialen Flächen können im Querschnitt Polygone sein, wenn sie nur kongruent zu einander sind, am einfachsten und bevorzugt ist jedoch eine kreiszylindrische Ausfünrung mit also kreisrunden Querschni 11en.

Die Erfindung und weitere Merkmale sowie die auf Grund dessen erzielbaren Vorteile, werden nun anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.

109631/1961

P 15 937

λλ Ger Zeichnung zeigt Iigur 1

Figur 2

Figur 3 Figur 4

Figur 5 Figur 6 Figur 7 Figur 8 Figur 9

Figur

ein erstes Ausfuhrungsbeispiel im Schnitt und zwar unter A den unteren Teil und unter B den oberen Teil,

einen Substrathalter aus Figur ι in Draufsicht in Sprtihrichtung,

den Querschnitt aus Figur 2,

eine abgeänderte Ausführungsform eines Substrathalters in der Ansicht entsprechend Figur 2,

im Schnitt den unteren Teil entsprechend Figur 1A eines zweiten Ausführungsbeispiels _t

den unteren Teil eines dritten Ausführungsbeispiels im Schnitt,

die Antikathodenanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels im Schnitt,

ausschnittsweise den unteren Teil eines weiteren Äusführungsbeispiels im Schnitt,

ein weiteres Ausflihrungsbeispiel mit Schleusenkammern zur Substrateuführung und Substratabführung im Schnitt und zwar unter A den linken Teil und unter B den rechten Teil,

im Querschnitt ausschnittsweise die ringförmige Anode des Ausführungsbeispiels aus Figur 9 und

perspektivisch und ausschnittsweise einen Substrathalter, der in die in Figur 10 dargestellte Anode einschiebbar ist.

109831/1961

-4- ^{C K} ^ ^ P15 937

In Figur 1A ist mit 10 eine Antikathodenanordnung bezeichnet, die koaxial zu einer kreissylindrisch ausgebildeten Anode 11 angeordnet und ausgebildet ist. Die Antilcathodenanordnung 10 besteht aus einer langgestreckten Kathode 12, die kreiszylindrisch geformt ist und einer ebenso kreiszylindrisch geformten Antikathode 14, wobei zwischen der Kathode 12 und der Antikathode 14 ein ringförmiger Spalt 13 besteht- Die Kathode 12 besteht vorzugsweise aus Kupfer. Sie weist einen Kathodenkopf 15 mit einem daran angesetzten Kathodenrohr 16 auf.

) Innerhalb des Kathodenrohrs 16 ist ein Innenrsär 17 angeordnet und befestigt. Das einwärts gelegene Ende des Innenrohrs 17 ist an einem innen am Kathodenrohr 16 anliegenden Abstandsring 18 befestigt, während das äußere Ende des Innenrohrs 17 an einer Kappe 19 befestigt ist, die ihrerseits am Kathodenrohr 16 befestigt ist.

Der Kathodenkopf 12 besteht aus einem Innenkopf 20 und einem Außenkopf 21, die mit Abstand koaxial zueinander angeordnet sind, so daß ein Durchlaß 22 dazwischen entsteht. Der Durchlaß 22 kommuniziert an seinem oberen Ende über Durchbrüche 23 mit dem Innenraum 24 des Innenrohrs 17, während er mit seinem äußeren Ende über Durchbrüche 25 mit dem ringförmigen Kanal 26 kommuniziert, der zwischen dem Kathodenrohr 16 und dem Innenrohr 17 besteht.

Während des Betriebes gelangt Kühlflüssigkeit durch einen Durchlaß 28 der Kappe 19 und den Innenraum 27 des Innenrohrs 16 in den Durchlaß 22, die über den Kanal 26 und einen Durchbruch 29 wieder abgezogen wird.Da die Antikathode 14 nur mit geringem Abstand zum Kathodenkopf 15 angeordnet ist, kann man sie auf niedriger Temperatur halten, wenn man den Kathodenkopf durch diese Kühlflüssigkeit auf entsprechend niedrige Temperatur kühlt. Die Wärme, die sich an der Antikathode 14 entwickelt, wird dabei durch Strahlungswärme an den Außenkopf 21 abgegeben.

10 9 831/19 6 1 OWKSiNAL INSPECTED

21Q2334

ρ ₁₅ 937

Mit 30 ist eine Hochfrequenzleistungsquelle bezeichnet, die an die Kathode 12 angeschlossen ist. Bei Betrieb bildet der Spalt 13 für die Hochfrequenz eine Kapazität, die zur Kapazität der Antikathode 14 in Reihe geschaltet ist. so daß die Hochfrequensspannung an der äußeren Oberfläche der Antikathode 14 wirksam werden kann»

Die Kathode 12 ist an einer elektrisch isolierenden Isolierkappe befestigt, die ihrerseits an einer Montageplatte 36 angeordnet und an dieser durch einen Klemmring 37 gehaltert ist. Mit 38 ist ein O-Ring bezeichnet, der avischen der abgestuften Oberfläche der Isolierkappe 35 und der Montageplatte 36 angeordnet ist. Die Kathode 12 , die vorzugsweise aus Teflon besteht, ist mit Schrauben 39, von denen eine in der Zeichnung sichtbar ist, an der Isolisrkappe 35 befestigt. Die Schrauben 39 sind in die untere Stirnwand 40 des Außenkopfes 21 eingeschraubt* Die Isolierkappe 35 ist mit festem Sitz auf das Kathodenrohr 16 aufgesteckt und liegt am Kathodenkopf an.

Die Antikathode 14, die vorzugsweise aus dielektrischem Material wie zum Beispiel Quarz besteht, ist über die Isolierkappe 35 gesteckt und wird über dieser rait einem ringförmigen Abstand gehalten durch einen O-Ring 45, der in eine Ringnut 46 der Isolierkappe 35 gelegt ist und gleichseitig eine Abdichtung bildet.

Am oberen Ende ist die Antikathode 14 unter Zwischenlage eines O-Ringes 47, der in einer Nut 48 einer Isolierkappe 49 aus Teflon eingelegt ist gehalten und zwar so, daß zwischen der Antikathode 14 und dem Kathodenkopf 15 ringsherum ein Spalt bestehen bleibt. Die Isolierkappe 49 ist Teil einer Montagekappe 50, die an der oberen Stirnwand 51 des Kathcdenkopfes 15 befestigt ist. Der O-Ring 47 wirkt gleichzeitig als Dichtung,

Die Montagekappe 50 weist außer der Isolierkappe 49, die vorzugsweise aus Teflon besteht, zwei Scheiben 52, 53 auf, die vorzugs-

109831/1961

- 6 - P 15 S37

\veise aus Metall bastenen. Mit 54 ist eine von mehreren Schraube jeaeichnet, mit denen die Isnlierkappü 49 -ind cL^:o scheiben 4L·:, miteinander verschraubt sind. Die Montagekappe 50 ist an der Stirnwand 51 befestigt mittels eines Schraubbolzan 55, der an der Stirnwand 51 befestigt ist und in eine Gewindebohrung der Scheibe 52 eingedreht ist.

In einer Ringnut 62 der Isolierkappe 35 ist ein O-Ring 61 angeordnet, der außen an der Stirnwand 40 anliegt und dor: aiAe Dichtung ^ bildet, so daß sich eine Kammer zwischen der Antikathode 14 und dera Kathodenkopf 15 ergibt, die abgedichtet ist. Ei*'' Teil dieser Kammer ist der Spalt *_: ? . Wena man diese Kammer mittels einsr VakuuHipumpe 63, die über die Bohrung 64 mit ihrer Sogsei ^J;e an diese Kammer angeschlossen ist, evakuiert, dann wird dadurch die kapazitive Kopplung zwischen der Antikathode 14 und der Kathode 12 vergrößert. Durch Evakuieren dieser Kammer wird auch die Druckdifferenz, die über der Antikathode 14 liegt, dis gleichzeitig eine V/andung der zu evakuierenden Sprühkammer 65 ist, herabgesetzt.

Die Anode 11 weist ein Innenrohr 66 und koaxial dazu ein Außenrohr

67 auf. Das untere Ende des Innenrohrs 66 ist mit einem stirnring

68 am Außenrohr 67 befestigt, während das obere Ende des Innen-

" rohrs 66 mittels eines Stirnrings 69 am Außenrohr 67 befestigt ist.

Der Stirnring 68 ist unter Zwischenschaltung eines Abstandshalters 70 an der Montageplatte 36 durch Schrauben 71 verbolzt. Mit 72 ist ein dazwischen gelegter Fiiliring bezeichnet.

Mit 73 ist eine Kühlschlange bezeichnet, die dazu dient die Anode 11 die innerhalb eines ringförmigen Zwischenraums 74 zwischen dem Innenrohr 66 und dem Außenrohr 6? schraubenförmig gewunden angeordnet ist, zj. kühlen. Der Einlaß 75 der- Fühl schlange '."3 ist am oberen Ende und der Auslaß 76 am unteren Ende. Einlaß und Auslaß sind von außen zugänglich.

BAD ORIGINAL 109831/1961

Hit 77 ist ein Einlaßstutzen bezeichnet, der in den Zwischenraum 74 von außen mündet und zwar in einen schraubenförmigeil Kanal, der in diesem Zwischenraum zwischen den Gängen der Kühlschlange 73 stehen geblieben ist und in einem Auslaßstutzen 78 mündet. Bei Betrieb durchströmt Kühlflüssigkeit die Kühlschlange 73 von unten nach oben, während ein anderer KühlflüssigkeitsEtrom im Gegenstrom durch den Zwischenraum 74 fließt.

Bei Betrieb gelangt chemischlinaktives Gas, zum Beispiel Argon, in die Sprühkammer 65 und zwar über einen Vergaser 7S, der an der Isolierkappe und der Montageplatte 36 befestigt ist. Der Vergaser 79 weist einen Ringkanal 80 auf, der unter Zwischenschaltung eines Steuerventils 81 an einen Argon-Vorratsbehälter angeschlossen ist. Aus dem Ringkanal 80 gelangt das Argon-Gas über einen Radialkanal 82 in die Sprühkammer 65.

Die Sprühkaramer 65 wird durch zwei Stirnabschlußringe 90, 91 an beiden Seiten begrenzt, die jeweils zwischen der Antikathode 14 und der Anode 11 liegen. Die beiden Stirnabschlußringe 90 und 91 liegen jeweils jenseits der Enden des Kathodenkopfes 15.

Die Stirnabschlußringe 90 und 91 dienen dazu, daß die Glimmentladung zwischen der Antikathode 14 und der Anode 11 auf ein bestimmtes Volumen beschränkt ist. Durch Steuerung des elektrischen Hochfrequenzfeldes und des Hochfrequenzstromes kann man dann die Entladung auf bestimmte Bereiche innerhalb der Kammer 65 konzentrieren.

Die Steuerung des Hochfrequenzstromes erfolgt durch Einsetzen relativ hoher Impedanzen zwischen die Stirnabschlußringe 90 und 91 einerseits und die Antikathode 14. Diese hohe Impedanz erzielt man, indem man die Kapazität der Stirnabschlußringe 90 und 91 so klein wie möglich macht, veil die Impedanz umgekehrt proportional ist zur Kapazität. Zu. diesem zweck werden die Stirnabschlußringe 90 und 91 verhältnismäßig stark im Verhältnis zu ihrer Breijte gedacht, weil sich dann eine niedrige Kapazität eraibt.

109831/1961

210233A

- 8 - P 15 937

Die Stirnabschlußringe 90 und 91 dienen auch dazu, das RücJisprühen von der Anode 11 und de.a darauf angeordneten Substraten zu beeinflussen. Das Rlicksprühen hängt von dem Verhältnis zwischen der Oberfläche der Substrate und der Oberfläche der Antikathode ab. Wählt man für die Stirnabschlußringe 90 und 91 beziehungsweise Teile derselben das gleiche Material wie das der Antikathode 14, dann kann auf diese Weise das Verhältnis zwischen Substratoberfläche und Antikathodenoberfläche variiert werden, ohne daß man den Abstand zwischen Anode 11 und Antikathode 14 verändern muß. Auf diese Weise ist es möglich, die RUcksprühung zu steuern, ohne daß man den Abstand zwischen Anode und Antikathode verändert» Die Stirnabschlußringe 90 und 91 können aus dielektrischem Material oder aus Metall oder aus einer Kombination dieser beiden Materialisn bestehen.

Der Stirnabschlußring 90 ist am Vergaser 79 unter Zwischenschaltung eines FUHrings 92 befestigt.

Der Stirnabschlußring 91 kann aus seiner in Figur 1A gezeichneten Stellung verschoben werden, was erfolgt, wenn man den iruck innerhalb der Sprtihkamaer 65 vor den SprUhvorgang absenken will. Indem man genäß Figur 1B den Stirnabschlußring 91 in eine rammer 94 zurückzieht, wird der Leitwert in der Spxühkanaer 65 vergrößert und das Vakuum in der räumer 65 weiter entgast. Kit 96 ist eine Vakuumpumpe bezeichnet, die an die Kammer 94 innerhalb des Gehäuses 95 angeschlossen ist. Das Gehäuse 95 ist beweglich an den Stirnring 69 angeschlossen. Mit 97 sind Zentrierstifte bezeichnet, die zur lösbaren Befestigung dienen und zwischen der Grundplatte 98 des Gehäuses 95 angeordnet sind und durch Madenschrauben 99 gesichert sind. Venn man die Madenschrauben 99 löst, dann kann man das Gehäuse 95 von dem Stirnring 69 abnehmen. An der oberen Stirnplatte 100 des Gehäuses 95 ist eine Verstellvorrichtung angeordnet, die dazu dient den Stirnabschlußring 91 aus der in Figur 1A gezeichneten Stellung in die Kammer 94 nach oben zu verschieben

101131/1961

und in umgekehrter Richtung zu verschieben. Der Stirnabschlußring 91 ist an drei in gleichem Winkelabstand auf den Umfang verteilten Stäben 101 befestigt, die sich von einem Ring 101 ' ausgehend senkrecht nach oben erstrecken. Der Ring 101* ist mittels eines Ringes 102* an dem stirnabschlußring 91 befestigt. Die Stäbe 101 sind an einem Isolierring 102 befestigt, an dem zwei diametral einander gegenüberliegende Blöcke 103 befestigt sind. Die Blöcke 103 ihrerseits sind je an einer Stange 104 befestigt. Die Stangen "04 sind in je einer öffnung der Stirnplatte 100 längsverschieblich geführt.

Die beiden Stangen 104 sind jeweils in Teflon-Lagern 105 geführt, die ihrerseits in der Stirnplatte 100 mit Schrauben 106 befestigt sind. Die beiden Stangen 104 erstrecken sich durch je einen Faltenbalg 107- Die Faltenbälge 107 sind mit ihrem unteren Ende an der Stirnplatte 100 befestigt und oben mit je einem Deckel 108 abgeschlossen, der an der zugehörigen Stange ιοί befestigt, beispielsv€ise verschweißt ist. Die Faltenbälge 107 strecken sich, wenn die stangen 104 nach oben verschoben sinÄ und ziehen sich zusammen die Stangen 104 nach unten verschoben werden.

Das Innere der beiden FaltenbXlge 107 kommuniziert mit der Kammer 94 durch einen Durchbruch 109 in der Stirnplatte 100. Aus diesem Grunde ist das Innere der Faltenbalge 107 jeweils auf dem gleichen Druck wie die Kanmer 94, wodurch die Abdichtung der Stangendurchführung erzielt wird.

Die Stangen 104 sind an die beiden Enden einer Querstange 110 geschraubt, die ihrerseits mit einer Mittelmutter in auf eine Gevindestange 112 aufgeschraubt ist. Die Gewindestange 112 ist drehbar in Lagern eines Support 113 gelagert, der seinerseits an der Stirnplatte 100 befestigt ist. Die Mittelmutter 111 verschiebt sich in Achsrichtung der Gewindestange 112, wenn letztere mittels des Handrades 114 gedreht wird.

108.31/1961

21Q2334

- 10 - P 15 937

Ί&ηη man also das Handrad 114 dreht, dann wird je ncicli der Dr-eh- :?ichtung der Stirnabschlußring 91 nach oben oder nach unten verschoben. Die Verscniebung des Stirnabschlußrings 91 nach oben wird durch einen Anschlag 115 begrenzt, der an dar Stang3 104 befestigt ist und in oberer Endstellung an aas Teflon-Lager 105 anschlägt. In der extremen untersten, in Figur 1B geaeichneten stellung schlägt ein Anschlag 116 der an der Stange 104 befestigt ist an einen Ring 117 an, der an der Grundplatte 9L· befestige ist.

Mit 118 ist ein aus Metall bestehender Korb bezeichnet, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder Aluminium bsstehsn kann und innerhalb der Sprühkammer £5 entlang der inneren Oberfläche der Anode 11 angeordnet sein kann. Der Korb 118 ist gegenüber der Anode verschiebbar, hat jedoch einen hinreichend festen sitz, so daß er seine einmal eingestellte Stellung innerhalb der Sprühkanuner 65 nicht unerwünscht verlassen kann. Er ist aber so angeordnet, daß er leicht durch äußeren Eingriff zu verschieben ist.

Wie aus Figur 2 und 3 ersichtlich ist, sind innen an dem Korb 118 mit gleichem Abstand verteilt Halter 119 befestigt, deren Oberfläche flach ist und als Anschlagfläche für einen Substratträger 120 dient, der zwischen Flanschen 121 paralleler Haltebügel befestigt werden kann. Die Substratträger 120 stoßen an einen Bolzen 123 am einen Ende des Halters 119. An der anderen Seite eines jeden Substratträgers 120 liegt ein verschieblicher Anschlag 124 an, der ebenfalls an dem betreffenden Halter 119 befestigt ist und den Substratträger 120 zwischen sich und dem zugehörigen Bolzen 123 einklemmt und positioniert»

Die einzelnen Substratträger 120 haben rechteckige Kontur und eine Vielzahl von Aufnahmen 125 zur Aufnahme je eines Substrates 126. Die einzelnen Substrate 126 sind jeweils einzeln in zugehörige Aufnahmen gelegt und dort durch eine Vielzahl von Drähten 1 27 und Sprengringen 128 gehalten. Die Sprangringe sind in ringförmige

1098 31/19 6 1 8AD ORiGlNAL

- 11 - P 15 937

Nuten 129 eingelegt. Die Sprengringe 128 werden zum Auswechseln der Substrate 126 aus den Nuten 129 herausgenommen.

Statt daß man den Substratträger 120 mit Aufnahmen 125 versieht, kann man an dem Korb 118 auch Substratträger 130 vorsehen, mit je zwei fallen 131 (vergleiche Figur 4) zum Hinterfassen je eines Substrates 126- Unter diesen Krallen 131 kann ein Substrat gehaltert werden, das dann in seiner Lage durch einen weiteren Zapfen 132 fixiert ist. Die Xrallen 131 sind so angeordnet, daß sie bei eingesetztem Substratträger 130 beziehungsweise eingesetztem Korb 118 von unten das Substrat erfassen· und halten. Jeder der Substratträger 130 weist eine Vielzahl von Krallen 131 auf. Die Krallen 131 sind paarweise im Abstand zueinander angeordnet, so daß sie eine Reihe von Substraten 126 aufnehmen können, wobei für je ein Krallenpaar 131 ein Zapfen 132 vorgesehen ist. Die einzelnen Substratträger 130 sind zu mehreren, ebenso wie die Substratträger 120, an dem Korb 118 befestigt.

Mit 133 sind Magnetspulen bezeichnet, die die Anode 11 umgeben. Die Magnetspulen können durch nicht dargestellte, nicht ferromagnetische Halter gehaltert sein. Die Magnetspulen 133 werden durch Gleichstrom erregt und sind mit Abstand zueinander angeordnet, so daß ein magnetische* Feld entsteht, das sich quer zum elektrischen Feld zwischen Kathode 12 und Anöde 11 erstreckt. Das Magnetfeld ist also parallel zur Zylinderachse der Kathode 12 und der Anode

Das magnetische Feld, das sich also quer zum elektrischen Feld streckt, bewirkt, daß die elektronen nicht die Anode erreichen können. Auf diese Weise wird die Temperatur des Substrates 126 reduziert, -weil die Substrate nicht von sovielen Elektronen getroffen werden können. Es sei darauf hingewiesen, daß die Spulen 133 nicht unbedingt nötig sind, um das dargestellte Ausführungsbeispiel funktionsfähig zu nachen, aber sie sind sehr vorteilhaft,

109131/1961

210233A

- 12 - P 15 937

veil sie zu einer Erniedrigung der Substrattemperatur beitragen.

Wenn man die Antikathodenanordnung 10 aus Figur 1A verwendet, dann schirmt die Antikathode 14 die Kathode vollständig gegenüber der Sprühkammer ab, in der die Substrate 126 mit dem Material der Antikathode 14 bei angeschlossener Hochfrequenzleistungsquelle 30 besprüht verden. Die Stirnabschlußringe 90 und 91 bewirken dabei, daß nur in den Bereichen Material von der Antikathode abgesprüht vird, die in der Nähe des Kathodenkopfes 15 liegen.

P Die Temperatur der Antikathode 14 ist deshalb niedrig, weil durch den Kühlfluß durch den Durchlaß 22 ständig Hitze von der Antikathode 14 abgeleitet vird, die als Strahlungshitze den Spalt 13 überbrückend an den Kathodenkopf 15 gelangt.

Der Spalt 13 kann, um die Wärmeübertragung von der Antikathode 14 zur Kathode 12 zu begünstigen, mit flüssigem Metall ,wie beispielsweise Gallium oder einer viskosen metallischen Paste, gefüllt sein. In einem solchen Fall ordnet man die Anordnung nach Figur 1A und 1B um 180 Grad gedreht um eine horizontale Achse bei Betrieb an.

^ Durch Kühlung der Anode kann man euch die Temperatur des Substra-' tes 126 absenken und wenn es wünschenswert ist die Substrate zum Beispiel in einem ersten Behandlungsschritt auf niedrigerer Temperatur tu halten, kann dies durch eine entsprechende Kühlung der Anode 11 alt den vorgesehenen Kühlkreisläufen geschehen.

Bei Betrieb der Anordnung nach Figur 1A und 1B vird der Stirnabschlußring 91 zunächst nach oben gezogen und aus den Spalt zwischen Antikathode und Anode 11 entfernt und zwar durch Drehen des Handrades 114. Ist dies geschehen, dann vird das Gehäuse 95 von dem Stirnring 69 abgenommen. Nun ist der Korb 118 zugänglich und man/in den Korb die Substrate 126 einsetzen. Der Korb 118 stützt sich unten auf dem Stirnabschlußring 90 ab and zvar mit Stiften 132'

109131/1961

- 13 - P 15 937

Das Gehäuse 95 vird nun vieder an dem Stirnring 69 befestigt und dann vird die Vakuumpumpe 96 eingeschaltet und die Sprühkammer 65 evakuiert. Un alle Verunreinigungen restlos aus der SprUhkammer abzuziehen, zum Beispiel auch Wasserdampf» vird diese erhitzt. Zu diesem Zweck vird das Gas in der SprUhkammer 65 ionisiert.

Ionisierung des Gases innerhalb der SprUhkammer 65 geschieht durch elektrische Erregung eines Drahtes 133', der durch eine Durchführung 134 des Stirnabschlußringes 91 und eine Durchführung 135 in einer Teflon-Buchse 136 geführt ist, bevirkt. Die Teflon-Buchse

136 ist an dem Ring 102 zwischen Stirnabschlußring 91 und dem Sing 101* angeordnet und in eine Ausnehmung des Ringes 101· eingesetzt, in dem ein Teflon-Einsatz 137 angeordnet ist. Der Teflon-Einsatz

137 hat eine abgestufte Oberfläche, durch die der Draht 133* positioniert vird.

Bei Entfernen des Stirnabschlußringes 91 ζvischen Anode 11 und Antikathode 14 ist die Glimmentladung nicht begrenzt. Aus diesem Grunde ist eine dielektrische Scheibe 138, die beispielsweise aus Quarz bestehen kann, am unteren Ende der Montagekappe 50 vorgesehen, üb die Isolierkappe gegenüber dieser Glimmentladung zu isolieren. Diese Scheibe liegt auch am oberen Ende der Antikathode 14 an, jedoch ohne Druck und unterstützt damit die Positionierung der Antikathode 14.

Nachdem »an hinreichend evakuiert hat, wird der StirnabschluSring 91 vieder in die in Figur 1A gezeichnete Position verschoben. In dieser Position beträgt das Spiel zwischen dem Stirnabschlußring 91 und der Antikathode 14 einerseits und der Anode 11 andererseits ungefähr drei Millimeter. Ein gleichgroßes spiel besteht auch swischen den Stirnabschlußring 90 und der Antikathode 14 einerseits und der Anode 11 andererseits.

Der Stirnabschlußring 91 gleicht also den Druckgradienten des misch inaktiven Gases, das durch den Vergaser 79 in die Sprühk

109131/1961

P 15 937

mer 65 gelangt aus, wodurch die Gleichmäßigkeit das sprühaufträges auf den Substraten 126 begünstigt wird.

Nachdem der Sprühvorgang beendet ist, wird der Stirnabscnlußring 91 erneut in das Gehäuse 95 zurückgezogen und dieses dann wieder von dem Stirnring 69 abgeschraubt, so daß der Korb 118 zugänglich wird,von dem dann die Substrate abgenommen und gegen neue ausgetauscht werden können.

Bei dem in Figur 5 dargestellten zweiten Ausführungsbsispiel ist mit 140 eine Antikathodeneinordnung bezeichnet, die aus einer Kathode 141, vorzugsweise ?us Kupfer, und einer.Antikathode 142, vorzugsweise aus einem Dielektrikum,besteht. Zwischen Kathode 141 und Antikathode 142 besteht ein ringförmiger Spalt 143. Die Kathode 141, die Antikathode 142 und eine Anode 144, die mit Abstand gegenüber der Antikathode 142 angeordnet ist, sind koaxial zu einander angeordnetvkreiszylindrisch ausgebildet entsprechend wie bei dam ersten Ausführungsbeispiel. Die koaxiale Ausgestaltung und. kreiszylindrische Ausbildung erstreckt sich mindestens üDer die an die Sprühkamaer angrenzenden Flächen der genannten Teile. Mit 145 ist eine Hochfrequenzleistungsquelle bezeichnet, die an die Kathode 141 angeschlossen ist.

Die Cathode 141 weist einen Kathodenkopf 146 mit einem Kathodenrohr 147 auf. lathodenkopf und Kathodenrohr sind zylindrisch geformt und koaxial angeordnet«

Die Antikathodenanordnung 140 ist durch einen Vakuumring 148 gehaltert, der an einer Montageplatte 149 befestigt ist. Die Montageplatte 149 kann mit Abstand gegenüber dem nicht dargestellten StUtzboden durch ebenfalls nicht dargestellte Füße abgestutzt sein. Stutzen 150 halten den Vakuunring 148 im Abstand gegenüber der Montageplatte 149.

Die Antikathode 142 weist einen verlängerten Kopf 151 auf, der

an einem Flansch 152 einer elehtrischjisolierenden isolier kappe

109131/1961

*AD ORIGINAL

anliegt, die vorzugsweise aus Delrin besteht. Die Isolierkappe 153 liegt an einem Ring 154, der an Fingern 155 durch Schrauben

156 gesichert ist. Durch die Schrauben 156 kann die Isolierkappe 153 horizontal justiert verden.

Die Finger 155 sind an einen Druckring 159 gesichert, der mittels Bolzen 157 an dem Vakuumring 148 befestigt ist. Die Isolierkappe 153 wird von der Montageplatte 149 getragen.

Der Kopf 151 der Antikathode 142 liegt an einer abgestuften Oberfläche eines elektriscHisolierenden Isolierringes 158, der vorzugsveise aus Teflon besteht. Der Isolierring 158. ist in eine Aufnahme des Vakuumringes 148 eingelegt und steht unter der Druckwirkung des Druckringes 159» der an dem Vakuumring 148 mit Bolzen

157 befestigt ist. Der Ring 158 liegt zwischen dem topf 151 und dem Druckring 159 und dem Vakuuaring 148, so daß unter Hitwirkung der O-Ringe 160 und 161 eine Dichtung entsteht.

Der Kopf 151 steht unter der Wirkung der Isolierkappe 153 in strammem Kontakt ait dem sing 158. Ss besteht deshalb eine Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Plansch 152 und dem Kopf 151» die durch den O-Ring 162 gebildet ist.

Die Antikathode 142 wird durch Kühlflüssigkeit gekühlt, die durch einen Durchbruch 163 einer Kappe 164 hindurchströmt. Die Kappe verschließt das eine Ende des Kathodenrohrs 147. Von dem Durchbruch 163 gelangt die Kühlflüssigkeit in den Kanal 165 des Kathodenrohres 147 und von da in einen Kanal 166 eines Halbkugelförnig geformten Kopfstückes 167, das oben an der Kathode 146 mit Schrauben 168 befestigt ist.

Die Antikathode 142 weist eine entsprechend geformte halbkugelförmige Endkappe 169 auf, so daß ein Spalt 170 zwischen dem Kopfstück 167 und der Endkappe 169 entsteht, in den die Kühlflüssigkeit aus den Kanal 166 einströmen kann und von wo sie in den Spalt 143

1 09831/1961

- 16 - P 15 937

gelangt. Beim Durchströmen des Spaltes 143 kühlt die Kühlflüssigkeit die Antikathode 142. Die Antikathode 142 umgibt die Kathode 146 und schützt sie vor der Anode 144-

Die Kühlflüssigkeit muß bei diesem AusfUhrungsbeispiel dielektrisch sein, so daß sie nicht nur die Antikathode 142 durch Konvektionswärmeübertragung kühlt, sondern auch dazu beiträgt, die elektrische Hochfrequenzenergie von der Hochfrequenzleistungsquelle 145 über den Spalt 143 an die Antikathode 142 zu übertragen. Als Beispiel für eine dielektrische Kühlflüssigkeit kommt aeionisiertes P Wasser in Frage.

Aus dem Spalt 143 strömt die Kühlflüssigkeit durch Kanäle 174 der Isolierkappe 153. Ein Ring 175 sperrt den Spalt zwischen der Isolierkappe 153 und der Kathode 141.

Die Anode 144 veist ein Innenrohr 176 und ein Außenrohr 177 auf, die an ihren unteren Ende durch einen Stirnring 178 und an ihrem oberen Ende durch eine Stirnring 179 miteinander verbunden sind. Der Stirnring 178 ist am Vakuuxaring 148 befestigt. Zwischen den beiden Bohren 176 und 177 besteht ein Spalt 180, der oben und unten durch die beiden Stirnringe 178 und 179 begrenzt ist.

" Die Anode 144 wird durch Kühlflüssigkeit gekühlt, die durch den Einlaß 181 In den Spalt 180 einfließt und durch den Auslaß 182 abfließen kann. Mit 183 ist ein spiralförmiges Flüssigkeitsführungseleaent bezeichnet, das innerhalb des Spaltes 180 angeordnet ist und die Kühlflüssigkeit zwingt auf einem spiraligen Weg in mehreren G&ngen den Zwischenrau« 180 zu durchströmen. Das Führungselement 183 kann zu diesem Zweck an den beiden Rohren 176 und dicht befestigt 3ein. Auf diese Weise ist es möglich, mit Kühlmitteldurchfluß ein innen am Innenrohr 176 angeordnetes Element, beispielsweise einen nicht dargestellten Korb entsprechend dem Korb 118 zu kühlen beziehungsweise hinsichtlich seiner Temperatur zu steuern. " ·

109831/1961

17 - Ä i U/4>iH P 15 937

M:lt 187 ist ein Vergaser bezeichnet, der ähnlich ausgebildet ist wie der Vergaser 79 und dazu dient, chemischjinaktives Gas in die iSprühkammer einzulassen. Mit 184 ist ein dem Stirnabschlußring 91 entsprechender Stirnabsichlußring zwischen Antikathode 142 und Anode 144 bezeichnet. Mit 185 ist ein zweiter dem Stirnabschlußring 90 entsprechender Stirnabschlußring zwischen Antikathode 142 und Anode 144 bezeichnet, der genauso wie der Stirnabschlußring verschieblich ist. Die Sprühkammer ist mit 186 bezeichnet und abgegrenzt durch die Antikathode 142, die Anode 144 u:id die beiden atirnabschlußringe 184 und 185*

Zum Verschieben des Stirnabschlußringes 185 kann eine Verstellvorrichtung aufgesetzt sein, die im wesentlichen genauso ausgebildet nein kann wie die in Figur IB dargestellt. Bin dem Gehäuse 95 entsprechendes Gehäuse kann auf der Montageplatte 149 ablösbar befestigt sein, so daß die Kammer 186 evakuierbar ist*

Der 3etrieb des Ausführungsbeispials nach Figur 5 erfolgt im wesentlichen genauso wie der des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. Die wesentlichen Unterschiede liegen in der Ausgestaltung des Kühlsystems zwischen Antikathode 142 und Kathode 141, weil das Kühlmittel eine dielektrische Flüssigkeit ist, die auch in den Spalt 143 gelangt und dadurch an der Hochfrequenzenergieübertragung von der Kathode 141 auf die Antikathode 142 beteiligt ist.

Bei dem in Figur 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist sine Antikathodenanordnung 190 vorgesehen, deren Kathods 191 genauso ausgebildet ist wie die Kathode aus Figur 5. Außerdem ist eine Antikathode 192 vorgesehen, die mit Abstand zur Kathode 19! ange~ ordnet ist, so daß sin ringförmiger Spalt 193 stehen bleibt in entsprechender Weise ?/ia in Figur 5»durch den ^in ciielektrisches Kühlmittel, zum Beispiel deionisiertes Wasser, strömen kann.

109831/1961

fc l

Mit 194 ist eine Anode bezeichnet, die genauso ausgebildet ist vie die Anode aus Figur 5 und die Antikathode 192 umgibt.

Die Antikathode 192 wird von einer elektrischjisolierenden Isolierkappe 195 getragen, die ihrerseits an einer .outage Dl ε, tee ι 96 entsprechend wie die Isolierkappe 35 aas Figr.r 1A be.i-estigt ist. Das untere Ende der Antikathode 192 umgibr die Isolierkappe 195 und lastet auf dieser.

Mit 197 ist ein aufblasbarer Lichtring bezeichnet, der aus Plastik besteht, vorzugsweise ar>.z Vz tor,, und an der inner an Oberfläche des unteren Endes der Antikathode 192 anliegt und dort dichtet. Ein Gas, vorzugsweise Argem, gelangt in die ringförmige Kammer 198 des Dichtringes 197 und zwar durch den Kanal 199 in der Isolierkappe 195, um den Dichtring zum Zwecke der Abdichtung aufzublasen.

An den Kathodenkopf 200 ist das Kathodenrohr 201 angesetzt. Mit 202 ist ein Montagekopf bezeichnet, der eine untere Scheibe 203 und eine obere Scheibe 204 aufweist, die miteinander verschraubt sind. Die beiden Scheiben 203 und 204 können aus Metall oder Dielektrikum bestehen. ·

Der Montagekopf 202 weist einen aufblasbaren Dichtring 205 auf, der aus dem gleichen Material wie der Dichtring 197 besteht und der zur Abdichtung am oberen Ende der Antikathode 192 dient und zu diesem Zweck auch aufgeblasen wird. Zum Aufblasen gelangt Gas durch den Kanal 208 einer Röhre 209, die koaxial zum Kathodenrohr 201 angeordnet ist und von außen anschließbar ist in einen Kanal 207 in der Scheibe 204 der in den Innenraum 206 des Dichtringes 205 mündet. Das Gas zum Aufblasen des Dichtringes 205 kann aus der gleichen Druckgasquelle wie das zum Aufblasen des Dichtringes ι stammen. Es kann aber auch aus verschiedenen Druckgasquellen, die unabhängig voneinander steuerbar sind, stammen.

BAD ORIÖINAL 109831 /1961

- 19 - P 15 937

5Λ3Γ Spalt 193 kann bei Eetrieb von einer dielektrischen Kühlflüs-ί ic/I'.eit durchströmt werden, die über Einlaßöffnungen 211 in den i'i igförmigen Kanal 210 des Kathodenrohrs 201 strömt und von da (Iv.-" ;h Durchbrüche 212 in eine Kammer 214 und von dort in den Spalt 193. Aus dem Spalt 193 kann die Kühlflüssigkeit durch einen Kanal :!15 abströmen, der in die Isolierkappe 195 eingelassen ist.

jiit 216 ist ein Vergaser bezeichnet» der ähnlich ausgebildet ist vi.i: der Vergaser 79 aus Figur IA und dazu dient, cheraischpiaktives Pas in die Sprühlcaramer einztilassan. Mit 217 und 21S sind Stirnab- ::; llußringe der Sprühkammer bezeichnet, die den Stirnabschlußrinuan 30, 91 aus Figur 1A entsprechen. Der StirnabschltiSring 218 ist nach oben abziehbar in entsprechender Weise wie im Text au Figur IA und IB beschrieben und ein dem Gehäuse 95 entsprechendes Gehäuse kann, zu diesem Zweck lösbar an dem stirnring 69 befestigt ssein und eine Verstellvorrichtung aufnehmen, ähnlich wie in Figur 1B dargestellt«

Aa der Kontagekappe 202 ist eine dielektrisch« Scheibe 220 befestigt entsprechend wie bei dem AusfUhrungsbeispial nach Figur ι, dia auch die gleiche Funktion hat, wie die Scheibe 138,

i/ie Vorrichtung nach Figur 6 wird in entsprechender Weise betrieben, wie das Ausftihrungsbeispiel nach Figur 1 mit der Ausnahme, daß die Antikathode 192 durch eine dielektrische Kühlflüssigkeit, die den Spalt 193 durchströmt, direkt gekühlt wird und diese dielektrische Kühlflüssigkeit trägt auch zur Energieübertragung der Hochfrequenzenergie, die aus der Hochfrequenzleistimgsquelle 121 stammt, bei»

Zn Figur 7 ist nur die Antikathodenanordnung 230 eines anderen Ausjftttirungsbeispiels dargestellt, deren Kathode mit 231 und deren Antikathode mit 232 beseichnet ist. Die Kathode 231 besteht vorz«33weise aus Kupfer und weist einen Kathodsnlcopf V.33 und ein Ka- ;.ny:l?r.ve'":⁵ 234 auf.

109831/1961

-ao- 2^10233A

Der Kathodenkopf 233 und die Antikathode 232 sind !coaxial zuein ander angeordnet und kreiszylindrisch ausgebildet und schließen einen Spalt 235 zwischen sich ein. Zwischen der Stirnfläche 236 der Antikathode 232 und dem Kathodenkopf 231 besteht ebenfalls ein Spalt 237, der mit dem Spalt 235 kommuniziert und in den Kühlkreislauf einbezogen ist. Durch den axialen Kanal 238 des Kathodenrohrs 234 strömt Kühlflüssigkeit zu, in diesem Fall wieder ein dielektrisches Medium, das durch die beiden Spalte 237 und 233 in die Kammer 239 gelangt und von da über einen Kanal 240 einer Abschlußkappe 241 abströmt.

™ Die Abschlußkappe 241 ist auf einen Flansch 242 eines Zylinders 243 aus rostfreiem Stahl geschraubt. Der Zylinder 243 ist an einem Vakuumring 244 befestigt, der seinerseits entsprechend wie der Vakuumring 148 aus Figur 5 an einer der Montageplatte 149 entsprechenden Montageplatte befestigt sein kann.

Wenn die Dichtkappe 241 auf den Flansch 242 aufgeschraubt ist, dann wird ein Dichtring 245 aus elektrischem Isoliermaterial, zum Beispiel Teflon, zusammengedrückt und dichtend wirksam. Mit 246 ist ein am Kathodenrohr 234 angesetzter Dichtring bezeichnet, der aus dem gleichen Material vie das Kathodenrohr 234 besteht und zwischen dem Ende des Kathodenrohrs und der aufgesetzten Kappe | flüssigkeitsdicht abdichtet. Der Dichtring 245 besteht aus dielektrischem Isoliermaterial und isoliert das Kathodenrohr 264 gegenüber der Kappe 241 und dem Vakuumring 244.

Die Antikathode 232 besteht aus einem topfförmigen Teil 248 des Zylinders 243, der aus demjenigen dielektrischen Material besteht, das auf ein Substrat gesprüht verden soll, das gegenüber dem Kathodenkopf 233 angeordnet ist. Dieses Teil 248 ist mittels einer abgestuften Verbindung 249 an den Kovar-rKeramik-Kovar-Zylinder angesetzt. Durch diese abgestufte Verbindung 242 verden Thermospanmmgen zwischen dem Teil 248 und dem zylinder 250 vermieden, durch entsprechende Abstimmung dei* thermischen A

. 109831/1961

- 21 - * P 15 937

zienten der beteiligten Materialien. Einer der Kovar-Ringe des Zylinders 250 ist an dem Tragaylinder 243 befestigt.

Die übrigen Teile dieses Ausführungsbeispiels, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, sind genauso ausgebildet wie bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Figur 8 zeigt ausschnittsweise eine Antikathodenanordnung 260, die ebenfalls in Verbindung mit den übrigen aus Figur 5 ersichtlichen Teilen Verwendung finden kann. Die Anordnung 260 weist eine ICa- ' thode 261 mit einem zylindrisch geformten Kathodenkopf 262 auf, der in der gleichen Weise wie in Figur 5 dargestellt ist, befestigt sein kann. Mit 263 ist eins zylindrische Antikathode bezeichnet, die aus dielektrischem Material, zum Beispiel Quarz bestehen kann, und einen ringförmigen Spalt 264 einschließend mit Abstand zum Kathodenkopf 262 angeordnet ist.

Die Kathode 261 weist ein hohles Kathodenrohr 265 auf, das sich durch den Kathodenicopf 262 hindurcbjerstreckt und Durchbrüche 266 aufweist, die durch dielektrische Kühlflüssigkeit sus dem Innern des Kathodenrohrs 265 in den ringförmigen Spalt 264 gelangen kann. Auf diese Weise wird die Antikathode 263 gekühlt und gleichzeitig die Kapazität zwischen Kathodenkopf 262 und Antikathode 263 für die Hochfrequenzenergie vergrößert.

Die Kathodenröhre 265 hat eine rohrförmige Verlängerung 267, die aus der Antikathode 263 herausragt und an eine Hochfrequenzübertragungsleitung 268 angeschlossen ist, bei der es sich um ein hohles Rohr handelt, das an eine Hochfrequenzleistungsquelle angeschlossen ist. Die übertragungsleitung 2β8 ist lösbar an einen Hechfrequenzanschluß 269 angeschlossen, der an eine Kupplung 270 geschraubt ist, die in die Verlängerung 267 eingeschraubt ist.

Mit dieser Anordnung ist es möglich, Hochfrequensenergie von beiden Snden her an dia Kathode 261 zu speisen, wenn man von dai- anderen

10 9 8 31/19 6 1 sad

- 22 - P 15 937

Seite her Hochfrequenzenergie in genau der gleichen v/eise v/i ε- iifi Text zu Figur 5 an dia Kathode 26t speist- Statt die Mochfrequenzspannungsquelle über die festverlegte Hcchfrequen^überti^agungsleitung 268 einzuspeisen_r kann man auch dia übertragungsleitung 268 an eine variable Hochfrequenzlast anschließen.

Das Dichtglied 270, das aus elektrisches:).! -erendem Material, wie zum Beispiel Teflon, besteht, liegt an einer Schulter 27t der rohrförmigen Verlängerung 267 an. Das Dicfctgliad 272 wird durch die aufgeschraubten Schrauben 275, 276 mit den Dichtgliedern 273, 274 su einer flüssigkeitsdichtan Dichtung verspannt. Die Schraube 275 P wird außen auf die rohrförmige Verlängerung 267 aufgeschraubt und lastet auf dem Dichtglied 274, das dadurch auf dem Dichtglied 273 lastet, welches sich udaderum auf dem Flansch 277 der Antikathode 263 abstützt.

Die Schraube 276 wird auf die rohrförmige Verlängerung 267 aufgeschraubt, bis sie an der Schraube 275 fest anliegt und die:;« sichert.

Um zu vermeiden, daß in unerwünschter Weise Metall von den Schrauben 275 und 276 und Teilen der rohrförmigen Verlängerung 267 versprüht wird, sind alle diese Teile von einem Schutzschild 278 um- ^ geben, das aus dielektrischem Material besteht. Im Ausführungs-™ beispiel besteht das Schutzschild 278 außen aus Quarz und innen aus Teflon, man kann es aber auch vollständig aus Quarz oder einem anderen dielektrischen Material herstellen.

Die festangeschlossene Hochfrequenzübertragungsleitung 268 und ein Teil der rohrförmigen Verlängerung 267 außerhalb des Schildes 278 ist von einem Schutzschild 279 umgeben, wodurch die kapazitive Kopplung Zwischen der übertragungsleitung 268 und einer Vakuumkammer 280 herabgesetzt wird.

109831/1961

8AO

Die zuvoT beschriebenen Ausführungsbeispiele können sowohl in horizontaler Anordnung wie dargestellt oder in vertikaler Anordnung um 180 Grad um eine horizontale Acnse/gegenüber der dargestellten Anordnung betrieben werden. Horizontale Betriebsweise empfiehlt sich bei kontinuierlicher Besprühung mehrerer Substrate. Das ist möglich auf Grund der koaxialer. Anordnung von Anode und Antikathode, indem man in den zylindrischen Sprühraum an einem Ende neue Substrate einführt und am anderen Ende die besprühten absieht. Für eine solche Betriebsveise ist es nur nötig, bei den zuvor beschriebenen Vorrichtungen entsprechende öffnungen vorzusehen, um die Substrate in dieser Weise durchzuführen.

Eine solche kontinuierliche Betriebsveise ist, wenn man gleiche Sprühergebnisse erzielen viii, von besonderen vorteil, veil es dann nicht nötig ist in verschiedenen Chargen hintereinander zu arbeiten und für jede Charge genau vieder die gleichen Betriebsbedingungen insbesondere die gleichen Druckbedingungen herzustellen.

Figur 9A und B zeigt im einzelnen eine AuExü^ningsform, die kontinuierlich betrieben werden kann und bei der die Antikathodenanordnung aus einem der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet werden kann.' Die Antikathodenanordnung 290 ist deshalb nicht in allen Details dargestellt, sie besteht aus einer zylindrischen Anode 291, die drehbar an feststehenden Endscheiben 292 und 293 in Lagerkugeln 294 gelagert ist. Mit 295 sind O-Ringe bezeichnet, die zur Abdichtung zwischen der drehenden Anode 291 und diesen Endplatten 292 und 293 dienen.

Die Anode 291 und die Stirnabschlußplatten 296 und 297 schließen mit der Antikathode 298 die an der Kathode 299 befestigt ist, eine Sprühkammer 300 ein. Mit 301 ist eine Hochfrequenzleistungsquelle bezeichnet, die an die Kathode 299 angeschlossen ist. Die Antikathode 298 kann mit Abstand sur Kathode 299 angeordnet sein, so

109831/1961

- 24 - P 15 937

daß, wie zuvor beschrieben, ein Spalt entsteht, in den Kühlflüssigkeit strömen kann. Die Kathode 299 kann an der Endplatte 293, ähnlich vie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen befestigt sein.

Mit 302 sind mehrere Magnetspulen bezeichnet, die die Anode 291 umgeben und mit Gleichstrom betrieben werden, so daß in der Kammer 300 ein Magnetfeld entsteht, das quer zu dem elektrischen Hochfrequenzfeld gerichtet ist und sich also in Achsrichtung der zueinander koaxial angeordneten, kreiszylindrisch ausgebildeten Anode 291, Kathode 299 und Antikathode 298 erstreckt.

Die Anode 291 wird mittels eines Motors 303 bei Betrieb gedreht. Der Motor 303 ist über eine Übertragungskette 304 an einen Zahnring 305 gekuppelt, der außen an der Anode 291 befestigt ist. Ändert mau die Antriebsgeschwindigkeit des Motors 303 oder das übersetzungsverhältnis der Übertragungskette 304, dann ändert sich entsprechend die Drehgeschwindigkeit mit der die Anode 291 umläuft, die man auf diese Weise verstellen kann.

Als elektrischer Anschluß für die Anode 291 an die Hechfrequenzieistungsquelle 301 dient ein elektrischer Kontaktring 306, der nach Art eines Kugellagerringes außen an der Anode gelagert ist und auf diese Weise an mehreren Stellen gleichzeitig punktförmigen elektrischen Kontakt mit der Anode findet. Auf diese Weise werden hohe Felddichten an bestimmten Punkten vermieden, die sich ergeben würden, wenn man den Kontaktübergang durch eine einzige gleitende Bürste oder dergleichen bewerkstelligen würde.

Die Anode 291 kann gekühlt werden durch eine Kühlflüssigkeit, die zwischen der inneren und der äußeren Wandung der Anode 291 hindurchströmt, wie dies bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall ist. In diesem Fall muß man natürlich daFur Sorge tragen, daß die Einlaßleitung 307 und die Auslaßleitung 308 für die Kühlflüssigkeit die Drehbewegung der Anode nicht stört.

109831/1961

- 25 - * P 15 937

Wie aus Figur 10 ersichtlich, sind an der inneren Oberfläche der Anode 291 eine Vielzahl von in gleichem Winkelabstand zueinander auf den umfang verteilt angeordnete Längsschlitze 309 vorgesehen, in die Substrathalter 310 hineinpassen. Jeder der Substrathalter 310 kann eine Vielzahl von Substraten 311,wie aus Figur 11 ersichtlich, haltern.

Die Längsschlitze 309 sind mit Schwalbenschwanzquerschnitt geformt und der Querschnitt der Substrathalter 310 entspricht dem Querschnitt der Längsschlitze. Auf diese Weise können die Substrathalter 310 in den Längsschlitzen gehaltert werden, auch wenn die Längsschlitze nach unten offen sind.

Die einzelnen Substrate 311 können in Aufnahmeschlitzen 312 des Substrathalters 310 aufgenommen werden. Die Aufnahmeschiitze 312 haben ebenfalls schwalbenschwanzförmigen Querschnitt und die Substrate 311 sind im Querschnitt entsprechend geformt, so daß sie eb'snfalls gehaltert werden und nicht herausfallen können, selbst wenn die Aufnahmeschlitze 312 nach unten offen sind. Die Aufnahmeschlitze 312 erstrecken sich bei eingesetztem Substrathalter 310 quer zu den Längsschlitzen 309, so daß die Wandungen der Längsschlitze 309 die Substrate daran hindern in Längsrichtung aus den Aufnahmeschlitzen 312 herauszurutschen. Statt der Substrathaiterung gemäß Figur 10 und 11 kann die auch die aus Figur 2 und 3 bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden.

Um die Sprühbedingungen in der Sprühkammer 300 möglichst konstant zu halten, muß die Kammer gegen Vakuumleck abgedichtet werden, während die Substratträger 10 in die Sprühkammer 300 eingeschoben werden beziehungsweise herausgezogen werden. Die Substratträger werden deshalb aus einer besonderen Vakuumkammer 313 zugeführt, die von außen beschickt werden kann und evakuierbar ist und als Schleuse wirkt.

Die Vakuumkammer 313 ist über mehrere hintereinander geschaltete Schleusenkammern 3115, 316, 317 an die Sprühkammer· 300 angeschlossen.

109831/1961

- 26 - P 15 937

Der Subs trat träger wird auf einem Förderer 314 von der Vakuumkammer 313 durch die Schleusenkammern hindurch in die Sprühkarancr 300 transportiert. Die Antriebsmittel für den Förderer 314 sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Förderer 314 bewegt sich aus der Vakuumkammer 313 zunächst in die erste Schleusenkammer 315 und dann von Schleusenkammer zu Schleusenkammer, wobei er an der Schiene 312 läuft.

Die Schleusenkammern sind durrä Wände 3i8 bis 320 voneinander getrennt mit öffnungen zum Durchführen des Substrathalters 310. Diese öffnungen sind immer geschlossen,, wenn nicht gerade ein Substrathalter durch eine solche öffnung hindurch transportiert werden soll. Die öffnungen werden, immer durch das Ende des gerade hindurchgelaufenen Substrathalters 310 verschlossen und haben den gleichen lichten Querschnitt wie der Querschnitt des Substrathalters. Die Länge der einzelnen Kammern, die unter sich gleich lang sind, ist so auf die Länge der gleichlangen Subtrathalter abgestimmt, daß die in den Kammern befindlichen Substrathalter mit ihren Enden alle öffnungen in den Wänden der Kammern gleichzeitig dichten können.

Die Schleusenkammer 315 kann neben ihrer Schleusenfunktion gleichzeitig dazu dienen, in umgekehrter Sprühfunktion die Oberflächen der eingebrachten Substrate noch besonders zu reinigen. Der Druck und die Atmosphäre in der Schleusenkammer 315 wird von einer Vakuumpumpe 327 aufrecht erhalten, die mit ihrer Saugseite über eine Leitung 326 mit einem Drosselventil 325 an die Kammer 315 angeschlossen ist.

Zunächst läuft der Förderer 314 mit dem Substrathalter in die Kammer 315, die dann evakuiert wird. Ist auf diese Weise der Substrathalter mit den Substraten abschließen gereinigt worden, dann wird der Förderer 314 erneut aktiviert, um den Substrathalter 310 in die Schleusenkammer 316 weiter au trensportieren. Die Schleusenkammer 316 kann mehrere Substrathalter nebeneiii3*ider aufnehmen und dient als Speicherkammer.

109831/1961

210233A

- 27 - P 15 937

Die Schleusenkammer 316 wird auf Unterdruck gehalten durch eine über die mit einem Drosselventil 330 augestattete Leitung angeschlossene Vakuumpumpe 329.

In entsprechender Weise wird die nachfolgende Schleusenkammer 317 durch eine über die Leitung 332 angeschlossene Vakuumpumpe 331 auf Unterdruck gehalten, in der Leitung 332 ist eine Drosselklappe 333 vorgesehen. Von der Kammer 317 führt ein Durchbruch 334 in die SprUhkammer 300« Das Ende des Substrathalters 310 in der Kammer 317 verschließt solange es in der Kammer 317 untergebracht ist die öffnung 334.

Nachdem der Substrathalter 310 von der Schleusenkammer 315 über die Schleusenkaamer 316 und 317 durch die öffnung 334 in die Sprtihkammer 300 gelangt ist und dort besprüht worden ist, gelangt er durch eine öffnung 337 in die Schleusenkammer 336. Ein Substratträger, der am Ende der Sprühkammer 300 angelangt ist, verschließt mit seinem vorderen Ende die öffnung337, bis er nach vollenden des Sprühvorganges durch diese öflhung in die Schleusenkammer 336 gelangt.

In der Schleusenkammer 336 ist wieder ein Schiene 339 vorgesehen, die mit der Öffnung 337 fluchtet und den Substratträger 310 aus der Sprühkammer 300 aufnimmt. Die Schleusenkammer 336 wird durch nicht dargestellte Kühlmittel, zum Beispiel eine kryogenische Platts, auf einer vorbestimmten niedrigen Temperatur gehalten, also gekühlt, um die Substrate 311 zu kühlen. Außerdem ist eine Vakuumpumpe 340 über die Leitung 341 zum Evakuieren der Schleusenkammer 336 an diese angeschlossen. Mit 342 ist ein Ventil in der Leitung 341 bezeichnet. Mittels der Vakuumpumpen 331 und 340 kann auch die Sprühkammer 300 unter Ausnutzung der Lekage durch die abgedichteten öffnungen 334 und 337 evakuiert werden.

Bin chemischjinaktives Gas, wie zum Beispiel Argon, kann durch einen Vergaser in das Innere der Schleusenkammer gelangen. Die Stirnab-

109831/1961

Schlußpiatte 297 weist einen Ringkanal 343 auf, der über eine Zuleitung von außen zugänglich ist und über radiale Stichkanäle 344 mit der iCaramer 300 kommuniziert und dazu dienen kann, das Edelgas in die Sprühkcimmer 300 einzuleiten.

Von der Schleusenkammer 336 gelangen die Substrathalter in eine gegenüber dieser durch eine mit einer öffnung versehene Wandung abgegrenzte Vakuumkammer 345. Die öffnung in der Wandung 346 wird wiederum wie auch die entsprechenden anderen öffnungen durch das eine Ende des jeweils in der Schleusenkammer 336 befindlichen Substrathalters verschlossen. Aus der Vakuumkammer 345 kann der Substrathalter herausgenommen werden.

Die Anode 291 wird bei Betrieb verhältnismäßig langsam, beispielsweise mit einer Umdrehung in 20 Minuten gedreht. Diese Drehbewegung wird kurzzeitig unterbrochen, immer dann wenn einer der Schlitze 309 mit den öffnungen 334 und 337 fluchtet. Während die Anodenrotation stillsteht wird der Förderer 314 aktiviert und schiebt eine ausreichende Anzahl von Substratträgem310, die in der Kammer 317 gespeichert sind in den fluchtenden Längsschlitz, bis diener gefüllt ist. Dabei schiebt der Förderer gleichzeitig die in diesem Längsschlitz bereits befindlichen Substratträger heraus, die dann durch die öffnung 337 in die Schleusenkammer 336 geraten. Der Förderer 314 kann zu diesem Zweck allein den hintersten Substratträger schieben, der dann alle davor liegenden, aneinander stoßenden Substrathalter in einer Reihe vorstößt, so daß also der Förderer 314 die Kammer 313 nicht verlassen muß, um alle Substrathalter schrittweise vorzuschieben.

Es ist selbstverständlich, daß die Antikathode 298 aus demjenigen Material gemacht werden kann, das aufgesprüht werden soll. Vienn es sich dabei um Metall handelt, dann kann man die Antikathode 2ΐ8 unmittelbar auf die Kathode 299 montieren. Auch in einem solches:. 7all ist es zweckmäßig, die Kathode 299 und die Antikathode 298 durch ähnliche Mittel wie bei diesem Ausführungsbeispiel dargestellt zu kühlen.

109831 /1961

Auch die Rückseite der einzelnen Substratträger 310 sollte zweckmäßig mit flüssiger metallischer Paste, zum Beispiel Galium_; <μ.~ kühlt werden, um den Kitzeübertrag zwischen dem Substratträger 31C uiiä der An ede 291 eu begünstigen. Flüssiges Metall oder ne ^::\.'. :■■

0AD ORIGINAL

-²⁹- 210233/, ^P15937

sehe Paste kann zugefügt werden während der Substratträger 310 die Schleusenkammer 317 passiert. Das kann zum Beispiel mittels rotierender Scheiben, die in einen mit flüssigem Metall oder mit metallischer Paste gefüllten Tank eintauchen, geschehen.

Bei dein Ausführungsbeispiel nach Figur 9 ist nur ein einziger Einlaflkanal und ein einziger Auslaßkanal für die Substratträger vorgesehen. In Abänderung dessen kann man natürlich auch mehrere parallel geschaltete, aus jeweils mehreren hintereinander geschalteten Schleusen bestehende Bin- und Aulaßkanäle vorsehen, zum Beispiel kann man drei Einlaßkanäle und drei Auslaßkanäle vorsehen, die bezogen auf die UmIaufbewegung der Anode um 120 Grad gegeneinander versetzt sind. Die Stirnabschlußplatten 296 und 297 weisen dann je drei um 120 Grad versetzte öffnungen zum Einschieben der Substratträger aus den verschiedenen, dann vorzusehenden Kanälen beziehungsweise Schleusensystemen und zum Herausschieben derselben auf.

Auf diese Weise ist es auch möglich, im Durchlaufbetrieb einzelne Substrate 311 verschieden dick zu besprühen, indem man sie unterschiedlich lange Zeit in der Sprühkammer beläßt. Das ist auch möglich mit einen einzigen Kanal, aber dann sind die Unterschiede nur im Kähnen einer oder mehrerer voller UnIaufPerioden gegeben, van« rend man es bei beispielsweise drei Kanälen um jeweils ein Drittel einer Umlaafperiode variieren kann. Die Anzahl der Längsschlitze 309 vird zweckmäßig auf die der Kanäle abgestimmt, so daß in einer bestimmten Stellung mit jeder der Öffnungen ein Längsschlitz 309 fluchtet, dementsprechend sind bei drei Kanälen insgesamt zwölf Längsschlitze vorgesehen, die su Tripein jeweils um 120 Grad versetzt sind.

Die Erfindung ist auch anwendbar beim Aufsprühen und beim Abtragen von Metall durch Vakuumverdampfung, das gilt insbesondere für die Mittel zun kontinuierlichen Betrieb gemäß Figur 9A und 9B.

Der kontinuierliche Betrieb gemäß Figur 9A und· 9B kann natürlich automatisch gesteuert werden, so daß die einzelnen öffnungen in den

109831/1961

Wandungen zwischen den Schleusen und Va2a>umkammerii av/iscic/i je zwei Vorwärtsschritten durch jeweils ein Ende eines Substrathalter verschlossen sind.

In Verbindung mit Figur 9A und 9B können natürlich auch die Merkmale der Antikathodenanordnungen aus den zuvor beschriebenen AusfUhrungsbeispielen angewendet werden. Wenn man die Merkmale aus Figur 1A und 1B in Verbindung mit Figur 9 verwanden will, dann muß in dem Stirnabschlußring 90 und in dem Füilring 92 ein Durchbruch vorgesehen werden, durch den der Substratträger 310 hindurchgeschoben werden kann. Ein entsprechender Durchbruch ist auch in dem Abstandshalter 70 und in der Montageplatte 36 erforderlich. Die Montageplatte 36 kann durch eine der Endplatte 2£3 entsprechende Platte ersetzt werden oder man kann die Montag2pic,tte 35 an der Endplatte 293 befestigen.

Der verschiebliche Stirnabschlußring Si aus Figur IA u/ird denn durch einen feststehenden Stirnabschlußring entsprechend dem stirnabschlußring 90 ersetzt. Dieser Stirnabschlußring 91 hat dann ebenso eine öffnung wie der Stirnabschlußring 90 durch die das Substrat wieder herausgeführt werden kann.

Auch die Anode 11 muß etwas modifiziert werden, indem an dem Innenrohr 66 den Längsschlitzen 309 entsprechende Längsschlitze angebracht werden und die Anode 11 muß drehbar und antreibbar gelagert werden. Die Vakuumpumpe 63 ist wegen der Vakuumpumpen 331 und 340 entbehrlich und deshalb ist es dann auch möglich, die Sprühkammer statt durch den Stirnring 69 entsprechend wie in Figur 9B dargestellt abzuschließen.

Entsprechende Modifikationen kann man auch mit den anderen Antikathodenausführungsformen vornehmen.

109831/1961

**D OPiIQiNAL

- ³¹ - 210233Α ρ is 937

Bei den Ausführungsformen ist die koaxiale Anordnung und kreiszylindrische Form der Kathode, der Anode und der Antikathode bevorzugt wiewohl sich die Erfindung auch mit polygonen Querschnittsformen verwirklichen läßt, wenn diese nur bei allen am Sprühvorgang beteiligten Elementen kongruent und koaxial sind. Von polygonen Formen wird die dreieckige als die einfachste bevorzugt.

Der Spalt zwischen Kathode und" Antikathode kann wie bemerkt mit deionisiertem Kühlwasser gefüllt sein, stattdessen kann er auch mit flüssigem Metall oder mit metallischer Paste gefüllt sein und das ist vorteilhaft, weil dadurch der Wärmeübergang/die Hochfrequenzenergieübertragung begünstigt wird.

Man kann den Wärme- und Energieübergang auch durch Vorsprünge begünstigen, die in den spalt ragen und von der Antikathode ausgehen und zur Kathode hin gerichtet sind oder umgekehrt. Diese Vorsprünge sind vorzugsweise federnd.

Die Antikathode ist vorzugsweise mit rrnder, also zylindrischer Oberfläche geformt, während in der Regel die Substratoberfläche eine Ebene ist« Das läßt eine ungleiche Verteilung der Beschichtung auf ebenen Substraten vermuten, aber Versuche haben ergeben, daß dieser Effekt bei den in Frage stehenden Größenverhältnissen keine Holle spielt und im übrigen durch oszillierende Bewegung der Substrate auf dem Träger während des Besprühens vollständig vermieden werden kann in den seltenen Fällen, in denen die geringen Ungleichmäßigkeiten nicht hingenommen werden können.

Der Substratträger wird in einem solchen Fall aus einem äußeren und einem inneren Tragelement bestehen, wobei das innere Tragelement das Substrat hält und unter Federbelastung in einer Richtung gegenüber dem äußeren schwenkbar ist. Man kann nun eine Zahnstange in der Bewegungsbahn eines Stiftes anordnen, der fest am inneren Element angebracht ist und über die zähne gleitet und dabei im Su£3 der Umlaufbewegung des Substrathalters den inneren Substrathalter g&gc: die Federkraft seiner Lagerung gegenüber dem äußeren

109831 /1961

- 32 - P 15 S37

Tragelement wippt, so daß dieser mit dem Substrat beim Umlauf eine kleine Oszillationsbewegung vollführt, um eine Achse parallel zur Umlaufachse beziehungsweise zur Zylinderachse der Antikathode. Bei Anordnungen, bei denen die Anode stillsteht, kann man diese oszillierende Bewegung dadurch hervorrufen, daß der Zahnring, mit dessen Zähnen die Ossillationsbewegung hervorgerufen wird, rotierend angetrieben wird.

Die Erfindung bietet eine Vielzahl von vorteilen, hg.z.1 sie e« ermöglicht mit geringem Aufwand in Großserien Substrate zu besprühen. Die Substrate werden dabei nur sehr wenig hitzebelastet und wenig mit Elektronenstrom belastet, so daß man nur mit wenig Beschädigungen rechnen muß. Die Schichtdicke der aufgesprühten Schicht läßt sich sehr genau einstellen und es können immer eine Vielzahl von Substraten gleichzeitig und auch unter den gleichen Bedingungen besprüht werden. Die Erfindung läßt sich im Durchlaufverfahren verwirklichen und eine entsprechende Apparatur ist der automatischen Steuerung zugänglich. Auch die Antikathodenanordnungen, die in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden, lassen sich mit verhältnismäßig geringem Kostenaufwand herstellen. Mit der Erfindung ist es auch möglich, eine hohe Niederschlagsrate im Verhältnis zur aufgewandten Hochfrequenzenergie zu erzielen ira Vergleich gegenüber Anordnungen mit planparalleler Geometrie. Auch das störende Rücksprühen kann in Verbindung mit der Erfindung unterbunden beziehungsweise gesteuert werden, ohne daß man dazu den Abstand zwischen Antikathode und Anode verändern muß.

SAD 101831/1961

Claims

Meine Akte:

P 15 937 / FI 968 075

21. Dezember 1970

ANSPRÜCHE

Hochfrequenzsprühvorrichtung mit einer flächenhaften Anode und einer dieser gegenüber angeordneten flächenhaften Kathode und einer flächenhaften Antikathode zum Besprühen eines vor der Anode innerhalb einer evakuierbaren SprÜhkaramer gehalterten Substrates mit Material der die Kathode gegenüber der Anode abdeckenden Antikathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kathode (12), die der Kathode und die der Anode (11) zugekehrte Oberfläche der Antikathode (14) und die Oberfläche der Anode koaxial zueinander sind.

2. Sprühvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander koaxialen Flächen kreiszylindrisch sind.

3. Sprühvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche der Kathode (12) und der ihr zugekehrten Oberfläche der Antikathode (14) ein Ringspalt (13) besteht.

1 09831/1961

4- Sprühvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (13) in ein von deionisiertera Wasser oder dergleichen dielektrischer Kühlflüssigkeit durchflos3enes iCühlleitungssystem (23 - 29) einbezogen ist.

5. Sprühvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (13) mit flüssigem Metall oder Metallpaste gefüllt ist.

6. Sprühvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikathode (12) und der zwischen Antikathode (12) und Anode (11) bestehende, evakuierbare, ringförmige Sprühraum (65) an beiden axialen Enden über die Oberfläche der Kathode (12) hinausragt.

7. Sprühvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühraum (65) an seinem einen Ende durch einen Ring (91) dicht verschlossen ist, der axial verschieblich ist mittels einer angeschlossenen Verstellvorrichtung (Figur 1B), die ein evakuierbares Gehäuse (94) aufweist, in das der Ring (91) aus seiner Punktionsstellung zurückgezogen werden kann;

8. Sprühvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Anode (118) als Substrathalter ausgebildet ist und austauschbar ist.

9- Sprühvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (11) doppelwandig ausgebildet ist und in dem sich dadurch ergebenden Zwischenraum von einem Kühlschlangensystem (73) durchzogen ist.

109831 /1961

P 15 937

ίο. sprühvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

eine

gekennzeichnet durch eine an/Gleichstromversorgung anschließbare Magnetspule (133) koaxial zu den zueinander koaxialen Flächen, die um die sprUhkammer (95) herumgelegt ist.

11. sprühvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Substrathalter dienende Anode um die gemeinsame ZylinderSymmetrieachse rotierend gegenüber der Antikathode gelagert und rotierend antreibbar ist

12. Sprühvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am einen axialen Ende der Sprühkammer eine Einschuböffnung (334) und dieser gegenüber eine Ausschuböffnung (337) für je einen langgestreckten Substratträger vorgesehen ist und daß mit diesen Öffnungen fluchtend in der Anode (291) Längsschlitze (309) vorgesehen sind, in die die Substrathalter passen und daß ein Vakuumschieusensystera im Anschluß an beide Durchbrüche (334, 337) zum Zuführen und Abführen der Substrathalter unter Aufrechterhaltung des Vakuums in der SprUhkammer (300) vorgesehen ist.

109831/1961

Leerseite