DE2134377B2 - Verfahren zum Abscheiden dünner Schichten auf metallische Werkstücke mittels Kathodenzerstäubung - Google Patents

Description

denteilen geführt sind und daß die von Transport-

30 schlitten getragenen Werkstücke nach dem ersten Ar-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ab- beitsgang ohne Zwischenkühlung in die für die scheiden dünner Schichten auf metallische Werk- Durchführung des zweiten Arbeitsganges vorgesestücke mittels Kathodenzerstäubung in einer ver- hene Position bewegt werden,
dünnten Edelgasatmosphäre innerhalb einer gekühl- Dadurch können vorteilhafterweise beide Seiten ten Vakuumkammer mit darin angeordneten Elektro- 35 eines Werkstückes gleichzeitig dem Ionenbeschuß den, bei dem die auf einer Transporteinrichtung an- unterworfen und darauf folgend mittels Kathodengeordneten Werkstücke und die Elektroden eine Re- zerstäubung beschichtet werden, wobei während der lativbewegung zueinander ausführen und bei dem Durchführung der beiden Arbeitsgänge (Ionendie Werkstücke in einem ersten Arbeitsgang einem beschuß und Kathodenzerstäubung) in der gleichen Ionenbeschuß unterworfen und in einem zweiten Ar- 40 Kammer das Vakuum bestehen bleibt und somit beitsgang beschichtet werden. ein Luftzutritt, der stets eine spürbare Ver-Solche Verfahren sind bereits bekannt (französi- schmutzung der Oberfläche des Werkstückes zur sehe Patentschrift 1574 686). Bei ihnen wird zu- Folge hat vermieden wird. Außerdem unterbleibt nächst der Träger oder das Werkstück in einer ver- die Abkühlung des Werkstückes, so daß sich für die dünnten Edelgasatmosphäre einem Ionenbeschuß un- 45 auf dein Werkstück abgeschiedenen Schichten eine terworfen, um die Oberfläche des Werkstückes zu hohe Qualität erzielen läßt, wie sie z. B. für Elekentgasen und zu reinigen, indem die Oxidschichten, troden in Elektrolysezellen, in Brennstoffzellen und die Spuren von Kohlenwasserstoffen, Fetten u. a. m. in Entsalzungsanlagen erforderlich ist. Das Metallentfernt werden. Man erhält so ein Werkstück, des- werkstück wird zweckmäßigerweise zunächst in einer sen Oberfläche soweit wie möglich dem Zustand des 50 Edelgas-Restatmosphäre, beispielsweise in reinem reinen Metalls angenähert ist. Während diesem Ar- Argon einem Ionenbeschuß ausgesetzt und dann, beitsgang wird das Metall, das zerstäubt werden soll, ohne den Abfall der dadurch bedingten Temperaturdurch einen beweglichen Schild vor den aus dem erhöhung abzuwarten, mittels Kathodenzerstäubung Werkstück herausgeschleuderten Teilchen geschützt. mit einem Eedelmetall oder einem Edelmetalloxid Auf dem gereinigten Werkstück aus Metall wird 55 beschichtet, und zwar zunächst in Edelgas-Restdann in einem zweiten Arbeitsgang das gewünschte atmosphäre, beispielsweise in reinem Argon und dann Metall oder Metalloxid kathodisch durch Zerstäu- in einer gemischten Atmosphäre aus Argon und bung abgeschieden. Man erhält auf diese Weise gut Sauerstoff.

haftende Überzüge auf den Werkstücken, die sich Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Er-

durch Gleichmäßigkeit, Homogenität und Reinheit 60 findung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es

der abgeschiedenen Schicht auszeichnen. Bei der zeigt

Durchführung des bekannten Verfahrens verwendet F i g. 1 einen vertikalen Schnitt und

man eine zentral angeordnete, verdampfbare Ka- F i g. 2 einen horizontalen Schnitt durch eine Vor-

thode, um die sich zylindrische Werkstückträger dre- richtung zur Durchführung des beschriebenen Ver-

hen. Für den Ionenbeschuß ist einr zwnte, drahtför- 65 fahrens.

mige Kathode vorgesehen. Mit dem bekannten Ver- Die Vorrichtung besteht aus einer Kammer 1 für

fahren werden dünne Schichten jedoch nur auf eine Kathodenzerstäubung, die die verschiedenen Einrich-

Seite der Werkstücke aufgebracht. tungen enthält. In einer ersten Stellung sind die Me-

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tallwerkstücke 2 und 2' vertikal auf Wagen oder thoden werden mit einer innen umlaufenden dielek-

Schlitten 3 und 3' fixiert und jeweils zwischen zwei irischen Flüssigkeit gekühlt.

Schilde gebracht, und zwar das Werkstück 2 zwischen Sobald die Kathodenzerstäubung beendet ist wird die Schilde 4 und 5 und das Werkstück 2' zwischen das Vakuum in der Kammer 1 aufgehoben; der Bodie Schilde 4' und 5'. Nachdem in der Kammer eine 5 den 8 der Kammer wird geöffnet. Die Schlitten wer-Restgasatmosphäre gewünschter Zusammensetzung den in ihrer Ausgangsstellung zurückgebracht, die behergestellt worden ist, wird an die Werkstücke über handelten Werkstücke herausgenommen und durch die Schlitten eine Wechselstromspannung von 3000 bis zwei neue Werkstücke für den nächsten Arbeitszy-4000 Volt angelegt, die Schilde werden mit der Vor- klus ersetzt.

richtung geerdet. Während des folgenden Strom- io Um die Zufuhr von Kühlflüssigkeiten zu den durchganges ist jedes Werkstück als Kathode ge- Schilden und Kathoden zu erleichtern ohne abgeschaltet und strahlt Teilchen auf die Schilde ab, die dichtete Rohrleitungen durch die Vakuuaer zu durch umlaufendes Wasser gekühlt werden. Dies ist benötigen, werden die Schilde und Kathoden von indas Stadium des Ionenbeschusses, bei welchem sich nerhalb der Kammer liegenden Stutzen 9 und 10, 9' die Temperatur der Werkstücke erhöht und bis zu 15 und 10', 11 und 12 sowie 11' und 12' getragen, durch 300 bis 500° C erreicht. die Kühlflüssigkeit unmittelbar von außen zugespeist Die Werkstücke werden dann schnell von der werden kann. Die Kühlstutzen 10 und 9', auf denen Hochspannungsquelle getrennt und oarch Verschie- die Schilde 5 und 4' montiert sind, werden ihrerseits bung der Schlitten in eine neue Stellung zwischen durch einen »Tunnel« 14 getragen, der auf dem abzwei Kathoden gebracht, und zwar das Werkstück 2' 20 nehmbaren Boden 8 der Kammer montiert ist. Auf zwischen die Kathoden 6 und 7 und das Werkstück 2' diese Weise ist der Innenteil der Kammer sein- abgezwischen die Kathoden 6' und T. Durch diese leichte schirmt, sobald die Kammer durch Abnahme des Bound schnelle Maßnahme wird eine Abkühlung der dens8 geöffnet wird, um die bekandelten Werk-Werkstücke vermieden, die nun die Anoden darstel- stücke herauszunehmen oder neue Werkstücke einzulen und über ihren jeweiligen Transportschlitten geer- 25 setzen. Die gleiche Einrichtung ist auf der anderen det sind. Die Kathoden bestehen aus dem Metall, das Seite der Kammer an der Abdeckung 13 vorgesehen, zerstäubt werden soll und verschiedenster Art sein wo die Stutzen 12 und 11' von einem Tunnel 15 auskann und werden an eine Wechselstromquelle von gehen, der mit der Abdeckung 13 der Kammer ver-3000 bis 4000 Volt angeschlossen. Das Metill der bunden ist. Die Reinigung der Vakuumkammer wird Kathoden wird darauf auf die beiden Flächen der 30 auf diese Weise sehr erleichtert.
Werkstücke zerstäubt, die sich in einer Restgasatmo- Auf diese Weise lassen sich großflächige Werksphäre veränderbarer Beschaffenheit je nach der in stücke in guter Qualität beschichten; es können leicht Betracht gezogenen Anwendung befinden. Die Ka- 0,60 ■ 0,60 m² große Platten eingeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Bekannt ist auch ein Verfahren, mit dem es

   Patentanspruch- möglich ist, nacheinander mehrere Schichten in

   ein und derselben Kammer abzuscheiden, ohne

   Verfahren zum Abscheiden dünner Schichten daß die Kammer mit der Umwelt in Verbindung auf metallische Werkstücke mittels Kathodenzer- 5 gebracht, d. h. das Vakuum aufgehoben weraen stäubung in einer verdünnten Edelgasatmosphäre muß. Zahlreiche verschiedene Werkstucke werden innerhalb einer gekühlten Vakuumkammer mit den verschiedenen Behandlungsvorgangen durch darin angeordneten Elektroden, bei dem die auf mechanische Ortsveränderung und elektrische Umeiner Transporteinrichtung angeordneten Werk- schaltung unterworfen (französische Patentschrift stücke und die Elektroden eine Relativbewegung ίο 1 533 322). Auch dort erfolgt jedoch die Abscheizueinander ausführen und bei dem die Werk- dung von Schichten jeweils nur auf eme einzige stücke in einem ersten Arbeitsgang einem Ionen- Fläche der Metallwerkstücke, wodurch deren spätere beschuß unterworfen und in einem zweiten Ar- Verwendung ernsthaft beschränkt ist.
   beitsgang beschichtet werden, dadurch ge- Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Bekennzeichnet, daß für jeden Arbeitsgang 15 schichten von Glasplatten ohne vorausgehenden fest angebrachte und jeweils von einander gegen- Ionenbeschuß werden bewegliche Elektroden parallel überliegenden Teilen (4, 5; 4', 5', 6, 7; 6', 7') ge- zu den fest montierten, isolierten Werkstücken gebildete Elektroden vorgesehen sind, daß die führt (österreichische Patentschrift 255 225).
   Werkstücke (2, 2') jeweils als Gegenelektrode Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das schaltbar zwischen den einander gegenüberlie- 20 eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, daß genden Elektrodenteilen geführt sind und daß sich relativ großflächige Werkstücke auf beiden Seidie von Transportschlitten (3, 3') getragenen ten gleichzeitig mit Schichten von hoher Qualität verWerkstücke (2, 2') nach dem ersten Arbeitsgang sehen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungegemäß ohne Zwischenkühlung in die für die Durchfüh- dadurch gelöst, daß für jeden Arbeitsgang fest angerung des zweiten Arbeitsganges vorgesehene Po- as brachte und jeweils von einander gegenüberliegenden sition bewegt werden. Teilen gebildete Elektroden vorgesehen sind, daß die

   Werkstücke jeweils als Gegenelektrode schaltbar zwischen den einander gegenüberliegenden Elektro-