DE2134377C3 - Verfahren zum Abscheiden dünner Schichten auf metallische Werkstücke mittels Kathodenzerstäubung - Google Patents

Description

Werkstücke jeweils als Gegenelektrode schaltbar

zwischen den einander gegenüberliegenden Elektro-

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 .netallische 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 lonenbeschuß 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 lonenbeschuß 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 1 574 686). 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 lonenbeschuß un- 45 auf dem 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 lonenbeschuß ausgesetzt und dann, beitsgang wird das Metall, das zerstäubt werden soll, ohne den Abfall der dadurch bedingten Temperaturtlurch 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 Fig. 1 einen vertikalen Schnitt und

man eine zentral angeordnete, verdampfbare Ka- Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch eine Vor-

thode, um die sich zylindrische Werkstückträger dre- richtung zur Durchführung des beschriebenen Verhen. Für den lonenbeschuß ist eine zweite, 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-

tallwerkstiicke 2 und 2' vertikal auf Wagen oder Schlitten 3 und 3' fixiert und jeweils zwischen zwei Schilde gebracht, und zwar das Werkstück 2 zwischen die Schilde 4 und 5 und das Werkstück 2' zwischen die Schilde 4' und 5'. Nachdem in der Kammer eine Restgasatmosphäre gewünschter Zusammensetzung hergestellt worden ist, wird an die Werkstücke über die Schlitten eine Wechselstromspannung von 3Ü00 bis 4000 Volt angelegt, die Schilde werden mit der Vorrichtung geerdet. Während des folgenden Stromdurchganges ist jedes Werkstück als Kathode geschaltet und strahlt Teilchen auf die Schilde ab, die durch umlaufendes Wasser gekühlt werden. Dies ist das Stadium des Ionenbeschusses, bei welchem sich die Temperatur der Werkstücke erhöht und bis zu 300 bis 500° C erreicht.

Die Werkstücke werden dann schnell von der Hochspannungsquelle getrennt und durch Verschiebung der Schlitten in eine neue Stellung zwischen zwei Kathoden gebracht, und zwar das Werkstück 2' zwischen die Kathoden 6 und 7 und dai. Werkstück 2' zwischen die Kathoden 6' und 7'. Durch diese leichte und schnelle Maßnahme wird eine Abkühlung der Werkstücke vermieden, die nun die Anoden darstellen und über ihren jeweiligen Transportschlitten geerdet sind. Die Kathoden bestehen aus dem Metall, das zerstäubt werden soll und verschiedenster Art sein kann und werden an eine Wechselstromquelle von 3000 bis 4000 Volt angeschlossen. Das Metal! der Kathoden wird darauf auf die beiden Flächen der Werkstücke zerstäubt, die sich in einer Restgasatmosphäre veränderbarer Beschaffenheit je nach der in Betracht gezogenen Anwendung befinden. Die Kathoden werden mit einer innen umlaufenden dielektrischen Flüssigkeit gekühlt.

Sobald die Kathodenzerstäubung beendet ist, wird das Vakuum in der Kammer 1 aufgehoben; der Boden 8 der Kammer wird geöffnet. Die Schlitten werden in ihrer Ausgangsstellung zurückgebracht, die behandelten Werkstücke herausgenommen und durch zwei neue Werkstücke für den nächsten Arbeitszyklus ersetzt.

Um die Zufuhr von Kühlflüssigkeiten zu den Schilden und Kathoden zu erleichtern ohne abgedichtete Rohrleitungen durch die Vakuumkammer zu benötigen, werden die Schilde und Kathoden von innerhalb der Kammer liegenden Stutzen 9 und 10, 9' und 10', 11 und 12 sowie 11' und 12' getragen, durch die Kühlflüssigkeit unmittelbar von außen zugespeist werden kann. Die Kühlstutzen 10 und 9', auf denen die Schilde 5 und 4' montiert sind, werden ihrerseits durch einen »Tunnel« 14 ge' igen, der auf dem abnehmbaren Boden 8 der Kammer montiert ist. Auf diese Weise ist der Innenteil der Klammer sehr abgeschirmt, sobald die Kammer durch Abnahme des Bodens 8 geöffnet wird, um die bekandelten Werksticke herauszunehmen oder neue Werkstücke einzusetzen. Die gleiche Einrichtung ist auf der anderen Seite der Kammer an der Abdeckung 13 vorgesehen, wo die Stutzen 12 und 11' von einem Tunnel 15 ausgehen, der mit der Abdeckung 13 der Kammer verbunden ist. Die Reinigung der Vakuumkammer wird auf diese Weise sehr erleichtert.

Auf diese Weise lassen sich großflächige Werkstücke in guter Qualität beschichten; es können leicht 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 werden stäubung in einer verdünnten Edelgasatmosphäre muß. Zahlreiche verschiedene Werkstücke werden innerhaJb einer gekühlten Vakuumkammer mit den verschiedenen Behandlungsvorgänpen 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 io 1 533 322). Auch dort erfolgt jedoch die Abscheizuemander ausführen und bei dem die Werk- dung von Schichten jeweils nur auf eine 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- lonenbeschuß werden bewegliche Elektroden parallel überliegenden Teilen (4, 5; 4', 5', 6, 7; 6', T) ge- zu den fest montierten, isolierten Werkstücken gebildete Elektroden vorgesehen sind, daß die führt (österreichische Patentschrift 255 225).
   Werkstücke (2, 2¹) 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- 35 brachte und jeweils von einander gegenüberliegenden sition bewegt werden. Teilen gebildete Elektroden vorgesehen sind, daß die