DE2139313B2

DE2139313B2 - Vorrichtung zum Aufbringen von homogenen, dünnen Schichten auf Werkstücke

Info

Publication number: DE2139313B2
Application number: DE19712139313
Authority: DE
Inventors: Eduard M. Barchudarow; Nikolaj A. Kerwalischwili; Wladimir P. Kortchondschija
Original assignee: INST FIZ AN GSSR
Current assignee: INST FIZ AN GSSR
Priority date: 1971-08-05
Filing date: 1971-08-05
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE2139313A1; DE2139313C3

Description

linien nicht schneiden. Um ein homogenes Magnetfeld zu erhalten, haben die hohl rohrförmigen Anoden 8 die Form runder gerader Zylinder, deren Symmetrieachse parallel zu den Feldlinien des Magnetfelds der Spule 12 liegen. Die Vorrichtung wird mit inertem Durchflußgas, z. B. mit Argon, bei Drücken von 10-3 bis 10-7 bis 10-«° mm Hg betrieben.

Die Vorrichtung arbeitet dabei folgendermaßen: Das Werkstück 6 wird in das Heizelement 2 gebracht und bis auf die zur Entgasung benötigte Temperatur gebracht. Danach wird das Werkstück mit Hilfe der Vorschubeinrichtung 11 in kontinuierlicher Bewegung in die Einrichtung 3 zur Ionenreinigung eingeführt, in welcher, falls erforderlich, die Oberfläche des Werkstückes von hitzebeständigen Oxydschichten gereinigt oder einer Ionenätzung unterzogen wird. Nach der Reinigung gelangt das Werkstück in die Gasentladungskammer 7, in welcher eine Hochspannungsentladung niedrigen Druckes mit einer Anodenschicht erzeugt wird, deren Dicke von der Stärke des Magnetfeldes der Spule 12 al hängt. Der auftretende Ionenstrom bombardiert die Kathodenfläche 10 und ruft deren Zerstäubung hervor.

Hierbei hängt die Größe des Ionenstroms vom Druck des Gases, der Fache der Anode, der Entladungsspannung und der Stärke des Magnetfeldes ab.

Das Werkstück 6 durchläuft die hohlrobrförmigen Anoden 8 und gelangt zwischen deren Stirnflächen.

Die in der Anodenschicht der Gasentladung beschleunigten Ionen bombardieren und zerstäuben die Kathodenfläche 10. Ein Teil der zerstäubten Atome gelangt in den Spalt zwischen den hohlrohrförmigen Anoden 8 und setzt sich auf der Oberfläche des Werkstückes ab, wobei eine dünne Schicht gebildet wird. Auf diese Weise befindet sich das Werkstück während des Aufstäubens außerhalb des Bereiches des Entstehens der Gasentladung und beeinflußt folglich in keiner Weise deren Verlauf.

Um mehrschichtige Überzüge zu erhalten, ist es möglich, hintereinander mehrere Gasentladungskammern vorzusehen, wobei in jeder die Kathcdenfläche 10 aus einem anderen Material hergestellt sein kann.

Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung können Schichten mit einer Dicke von 1OA bis 100 ^m gleichmäßig und mit hohem Ausnutzungsgrad des Kathodenmaterials aufgestäubt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Hilfe einer Kathodenzerstaubungsvorrichtung der

Patentanspruch: eingangs genannten Art eine gleichmäßige Beschich-^H tung auf Werkstücke aufzubringen, ohne diese wäh-Vorrichtung zum Aufbringen von homogenen, rend des Beschicbtungsvorgangs in Drehung versetdünnen Schichten auf Werkstücke mittels Katho- 5 zen zu müssen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß denzerstäubung in einer evakuierbaren Gasent- dadurch gelöst, daß die Aussparungen zu einem ladungskammer, in welcher eine hohle und ro- Ringspalt erweitert sind, der die rohrformige Anode tationssymmetrisch gestaltete Kathode und eine in zwei Anodenrohre unterteilt und daß die rotavon der Kathode umhüllte hohlrohrförmige Anode tionssymmetrische Kathodenflache durch Drehen angeordnet sind und in welcher ein Magnetfeld io einer Parabel um die in ihrem Brennpunkt und senkerzeugt ist, dessen Feldlinien parallel zu der bei- recht zu ihrer Parabelachse errichtete Symmetrieden Elektroden gemeinsamen Symmetrieachse achse gebildet ist, wobei der Parabelbrennpunkt im und senkrecht zu den elektrischen Feldlinien des Zentrum des Ringspaltes liegt
angelegten Hochspannungsfelds gerichtet sind, Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine völlig und bei der die zu beschichtenden Werkstücke 15 gleichmäßige Beschichtung in Umfangsnchtung und jeweils innerhalb der hohlrohrförmigen Anode eine Raumverteilung der zerstäubten Teilchen erzielt, in einem Bereich angeordnet sind, in dem die die eine weitgehende Ausnutzung des Stroms der Anode mehrere, auf ihrem Umfang verteilte Aus- zerstäubten Teilchen und eine gleichmäßige Besparungen aufweist, dadurch gekennzei- schichtung in axialer Richtung gewährleistet. Solche η e t, daß die Aussparungen zu einem Ringspalt 20 möglichst gleichmäßigen Beschichtungen sind für erweitert sind, der die rohrformige Anode in zwei die Herstellung von Widerständen, Kondensatoren, Anodenrohre (8) unterteilt, und daß die rotations- supraleitenden Drähten usw. sowie auch für die symmetrische Kathodenfläche (10) durch Drehen Herstellung von Mikroschaltungen gleicher Güte einer Parabel um die in ihrem Brennpunkt und von wesentlicher Bedeutung.

senkrecht zu ihrer Parabelachse errichtete Sym- 25 Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Er-

metrieachse gebildet ist, wobei der Parabelbrenn- findung an Hand der Zeichnung näher erläutert; die

punkt im Zentrum des Ringspaltes liegt. Zeichnung zeigt die beschriebene Vorrichtung im

Schnitt.

In der evakuiu baren Kammer 1 sind nacheinander

30 ein Heizelement! zur Reinigung des Werkstückes

von flüchtigen Oxyden, eine Einrichtung 3 zur Ionenreinigung, weiche z. B. eine Penningzelle sein kann, die eine Anode 4 und eine Kathode 5 mit einer Boh-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung rung in ihrem Mittelteil zum Durchgang des Werkzum Aufbringen von homogenen, dünnen Schichten 35 Stückes 6 enthält, sowie eine Gasentladungskammer 7 auf Werkstücke mittels Kathodenzerstäubung in einer angeordnet, in der das Aufbringen des Schichtmateevakuierbaren Gasentladungskammer, in weicher eine rials auf das Werkstück stattfind?:.,
hohle rotationssymmetrisch gestaltete Kathode und Die Gasentladungskammer 7, die im Grunde einen eine von der Kathode umhüllte hohlrohrförmige Ionenzerstäuber darstellt, besitzt eine Anode 8, die Anode angeordnet sind und in welcher ein Magnet- 40 entlang der Symmetrielängsachse dieser Kammer anfeld erzeugt ist, dessen Feldlinien parallel zu der bei- geordnet ist und eine Kathode, die von den auf gleiden Elektroden gemeinsamen Symmetrieachsen und chem Potential befindlichen Kathodenflächen 9 und senkrecht zu den elektrischen Feldlinien des angeleg- 10 gebildet wird.

ten Hochspannungsfeldes gerichtet sind, und bei der Die Kathodenflächen 10 sind als Wände der Gasdie zu beschichtenden Werkstücke jeweils innerhalb 45 entladungskammer 7 symmetrisch zu ihrer Längsder hohlrohrförmigen Anode in einem Bereich an- achse angeordnet und aus dem Material, welches auf geordnet sind, in dem die Anode mehrere, auf ihrem das Werkstück aufgetragen werden, hergestellt. Die Umfang verteilte Aussparungen aufweist. Anode 8, die auf diese Weise innerhalb der Kathode Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, wie angeordnet ist, wird von zwei hohlen Rohren gebil-•ie in der DT-OS 1 690 688 beschrieben ist, ist die 50 det, die entlang der bereits erwähnten Symmetrie-Anode zwar mit Durchbrechungen versehen; dort ist achse und mit Spalt zwischen ihren Stirnseiten ange-Jedoch ein Drehen des zu beschichtenden Stabes er- ordnet sind. Um eine bessere Qualität der aufgefordcrlich, um auf diesem eine Schicht gleichmäßiger stäubten Schicht zu gewährleisten und den auf das Dicke zu erhalten, und es ist weiterhin erforderlich, Werkstück gelangenden Strom des zerstäubten Madaß der Stab dünn im Verhältnis zum Durchmesser 55 terials zu vergrößern, hat die Kathodenfläche im der Anode ist. Querschnitt die Form einer Parabel, deren Fokus Aus der DT-OS 1515 297 ist es bekannt, Präpa- mit dem Mittelpunkt des Spaltes zwischen den hohlrate zu beschichten, indem sie auf einen als Anode ge- rohrförmigen Anoden 8 zusammenfällt,
schalteten hohlen Träger aufgebracht werden, der Zur Verschiebung des Werkstückes 6 aus einer auf ein Trägerrohr aufschiebbar ist. Da bei einer 60 Bearbeitungsposition in eine andere ist eine Vor-Niederdruckentladung das Vorhandensem eines Prä- schubeinrichtung 11 vorgesehen, die eine kontinuierparates auf der Anode zur Störung der beschleunigen- liehe Bewegung ermöglicht,
den Anodenelektronenschicht führt,' kann dabei nur Außerhalb der evakuierbaren Kammer 1 ist eine eine Entladung bei einem Druck von mehr als Spule 12 angeordnet, welche in der Gasentladungs* IQ-"⁸ Torr erfolgen. Durch die hohe Zahl der dabei 65 kammer 7 und der Einrichtung 3 zur Ioneneinrichvorhandenen Restgasmoleküle wird die Qualität der tung ein magnetisches Längsfeld erzeugt, wobei die aufgetragenen Schicht verringert. hohlrohrförmigen Anoden 8 der Form dieses Ma-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit gnetfeldes entsprechen, d. h. die magnetischen Feld-