DE2418008A1

DE2418008A1 - Kathode fuer kathodenzerstaeubungsgeraete sowie mit derartigen kathoden ausgeruestete kathodenzerstaeubungsgeraete

Info

Publication number: DE2418008A1
Application number: DE2418008A
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung M Antrag
Original assignee: Triplex Safety Glass Co
Current assignee: Pilkington Automotive Ltd
Priority date: 1973-04-27
Filing date: 1974-04-09
Publication date: 1974-11-21
Also published as: BE814286A; NL7404891A; ZA742375B; JPS539594B2; US3890217A; CA1024937A; FR2227345B1; CH590936A5; IT1010755B; JPS5013275A; SE408913B; GB1443827A; FR2227345A1; SU764619A3; AU6775774A

Description

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W/Vh-3036 9.4.74

Triplex Safety Glass Company Limited, 1 Albemarle rtreet,

Piccadilly, London "Wl /'England

Kathode für Kathodenzerstäubungsgeräte sowie mit derartigen Kathoden ausgerüstete Kathodenzerstäubungsgeräte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathode

für KathodenzerstäJbungsgeräte mit einem metallischen Kathodenelement und einem es allseitig bis auf die der zu behandelnden Fläche eines Trägers zugewandten Seite umschiiessenden elektrostatischen Schirm.

Kathodenzerstäubungsgeräte weisen normalerweise eine Vakuumkammer auf, Einrichtungen zum Abstützen eines Trägers in der Vakuumkammer, auf dessen Oberfläche ein Film einer Metallverbindung aufgesprüht werden soll, eine Kathodenanordnung in der Vakuumkammer im Bereich des Trägers, so dass diesem eine Fläche des Metalls zugewandt ist, dessen Verbindung

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aufgesprüht werden soll, einen Anschluss an eine negative Hochspannungsquelle an die Kathodeneinheit und Einrichtungen, um eine Zerstaubungsatmosphare zuzuführen, die aus einem mit der Kathode reagierenden Gas und anderen Gasen, beispielsweise Argon, mit verringertem Druck der Vakuumkammer zugeleitet werden. Zwischen der Kathode und dem Träger wird eine Glühentladung bewirkt, bei der Ionen des die Zerstäubungsatmosphäre bildenden Gases, beispielsweise Argonionen, die Oberfläche der Kathode bombardieren, wodurch ein Film einer Verbindung des Metalls und des mit diesem reagierenden Gases auf die Oberfläche des Trägers aufgesprüht wird.

Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise, wenn auch nicht ausschliesslich, bei einem Zerstäubungsgerät nach der DT-OS 2 204 652 einsetzbar. In dieser Druckschrift ist ein Kathodenzerstäbungsgerät beschrieben, das einen durchsichtigen elektrisch leitenden Metalloxidfilm auf die Oberfläche eines sich in Querrichtung erstreckenden Trägers aufsprüht. Dieses Gerät besteht aus

a) einer Vakuumkammer,

b) Einrichtungen zur Abstützung des Trägers in der Vakuumkammer

c) Einrichtungen, um den Träger auf einer gesteuerten erhöhten Temperatur in der Vakuumkammer zu halten,

d) Einrichtungen zur Zuleitung einer Zerstäubungsatmosphäre aus Sauerstoff und einem anderen Gas oder Gasen mit einem gesteuerten verringerten Druck in der Vakuumkammer,

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e) einer Eathodeneinheit, deren gesamte Ausdehnung in Querrichtung nicht wesentlich kleiner als die des Trägers ist und in der Vakuumkammer im Bereich des Trägers so angeordnet ist, dass mehrere in Abstand voneinander liegende, zueinander parallele Streifen aus dem Metall, dessen Oxid auf den Träger aufgesprüht werden soll, sich parallel zur Oberfläche des Trägers erstrecken, wobei zwischen den Streifen Durchlässe vorgesehen sind, durch die die Zerstäubungsatmosphäre in den

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gesamten Arbeitsraum zwischen der Kathodeneinheit und dem

Träger gelangen kann,

f) einem Anschluss einer negativen Hochspannungsquelle in der Grössenordnung von 1 bis 5 KV an die Kathodeneinheit, um einen Metalloxidfilra auf den Träger durch reaktive Kathodenzerstäu» bung im wesentlichen senkrecht zu den parallelen Streifen zu b ewirken, und

g) Einrichtungen, die eine translatorische Bewegung zwischen der Kathodeneinheit und dem Träger parallel zur Oberfläche des Trägers und quer zur Länge der zueinander parallelen Streifen bewirkt, und zwar um einen Weg, der im wesentlichen schmaler als die gesamte Länge der Kathodeneinheit ist, aber ausreichend, um alle Teile der Trägeroberfläche durch Kathodenzerstäüwbung mit einer gleichmässigen Schicht des Metalloxids zu besprühen.

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Bei dieser bevorzugten Ausbildung sind die

parallelen Streifen, die die Kathodenelemente der Kathodeneinheit darstellen, jeder mit einem zugeordneten elektrostatischen Schirm versehen, der sie mit Abstand umgibt, vobei die Zerstäüfanngsatmosphäre in den Arbeitsraum durch die Zwischenräume zwischen dem Kathodenstreifen und ihren elektrostatischen Schirmen erfolgt.

Bei dieser Ausbildung haben sich Schwierigkeiten ergeben, einen ausreichenden Widerstand gegen elektrisches Durchschlagen zwischen den Kathodenelementen und ihren elektrostatischen Schirmen zu erhalten. Bei den in der Zerstäubungsatmosphäre aufrecht erhaltenen niedrigen Drücken in der Grössen-

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orcinung von 5 x 10 mm QS und bei einem Abstand zwischen dem Kathodenelement und dem Schirm innerhalb praktischer Grenzen derartiger Geräte zwischen 2 und 20 mm nimmt die Durchbruchsspannung mit ansteigendem Gasdruck und grosser werdendem Abstand zwischen Kathodenelement und Schirm ab. Sie erhöht sich erst wieder bei Werten des Druckes und des Abstandes ₉ die für die praktische Verwendung zu hoch sind. Die Durchbruchsspannung sinkt auch ab₉ wenn der Abstand unter 2 mm gewählt wird, da dann Feldeffekte auftreten»

Fliesst kein Strom der Zerstäubungsatmosphäre, i-ienn der Abstand in dem praktisch vorteilhaftem Bereich von 2 bis 20 mm gewählt wird, so wird die Durchbruchs spannung durch

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den Mangel an ionisierbaren Gasmolekülen in der dünnen Gasschicht bei niedrigem Druck erhöht. In der Praxis indessen ist der Strom der Zerstäubungsatmosphäre durch den Raum zwischen den Kathodenstreifen und ihren Schirmen ausreichend, um die Konzentration des mit den Kathoden reagierenden Gases im Arbeitsraum aufrecht zu erhalten, wobei die Erhöhung des Widerstandes des Gasstromes durch die Einschnürung des Strömungsweges innerhalb der oben angegebenen Werte zu einer örtlichen Zunahme des Gasdruckes führt, wodurch die Durchbruchsspannung gering bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathode der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, dass sich eine günstige Durchbruchsspannung ergibt.

der

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass/elektrostatische Schirm mit einer inneren und einer äusseren Wand unter Bildung eines Zwischenraumes versehen ist, durch den die Zerstäubungsatmosphäre zum Arbeitsraum zwischen dem Kathodenelement und dem Substrat zugeleitet wird. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung werden die Eigenschaften des elektrostatischen Abschirmens und der Zufuhr der Zerstäubungsatmosphäre voneinander getrennt und die Abstände in dem dopelwandigen Schirm von dem Kathodenelement und voneinander kann so gewählt werden, dass die verschiedenen Anforderungen der unterschiedlichen Funktionen berücksichtigt werden. Da zwischen

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dem Kathodenelement und der inneren Wand des elektrostatischen Schirmes kein Gasstrom stattfindet, kann der Abstand zwischen dem Kathodenelement lind der inneren Wand so gewählt werden, dass die Durchbruchsspannung wesentlich höher als die dem Kathodenelement zugeleitete Spannung ist. Die äussere Wand des elektrostatischen Schirms kann von dessen innerer Wand in einem Abstand angeordnet werden, dass ein notwendiger Querschnitt für die Zuleitung der Zerstäubungsatmosphäre zur Verfügung steht, ohne dass auf ihren Einfluss auf die Durchbruchsspannung zu achten ist. Trotzdem bleibt der Schirm gedrängt im Aufbau und beansprucht wenig Raum und geringes Gewicht.

Die genauen Abstände werden von der dem Kathodenelement zugeleiteten Spannung abhängen sowie von dem Druck im Arbeitsraum sowie der Strömungsgeschwindigkeit der Zerstäubungsatmosphäre. Bei einer zugeführten Spannung von -2 bis -5 KV und einem Vakuum in der Vakuumkammer in der Grössenordnung von 5 x 10 mm QS beträgt der Abstand zwischen dem Kathodenelement und der inneren Wand des elektrostatischen Schirms zwischen 2 und 6 mm bei einer Spannung von -5 KV und die obere Grenze des Abstandes erhöht sich auf 10 mm, wenn die Spannung auf -2 KV erniedrigt wird.

Bei einem Durchsatz, der durch das Produkt des Druckes und der volumetrisehen Strömungsgeschwindigkeit der Zerstäubungsatmosphäre mit einem Wert von 0,8 Litern Torr/Sekunde

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(beispielsweise 16 Liter /Sekunde bei 0,05 Torr) gegeben ist, betragen die Abstände zwischen ner inneren und äusseren Wand des elektrostatischen Schirmes 3 bis 5 mm. Der Abstand zwischen den inneren und äusseren Wänden des Schirmes wird im allgemeinen so gewählt werden, dass eine im wesentlichen gleichförmige Gaszuteilung längs der"Kathodenelemente erfolgt.

Die Kathodeneinheit kann selbstverständlich aus mehreren unter sich gleichen Kathodenelementen länglicher Form bestehen. In diesem Falle kgfnn der elektrostatische Sdhirm aus einer inneren trogförmigen, Seiten- und Bodenflächen aufweisenden Wand bestehen, die die Seiten und Bodenflächen der Kathodenelemente mit Abstand umgibt und aus einer äusseren trogförmigen, Seiten- und Bodenflächen aufweisenden Wand, die Abstand von der inneren Wand hat, wobei an beiden Stirnseiten beide Wände durch gemeinsame, in Abstand von dem Kathodenelement liegende Stirnflächen geschlossen sind. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können in dem Zwischenraum zwischen den inneren und äusseren Wänden Prallbleche angeordnet werden, die die Strömung der Zerstäubungsatmosphäre längs der Kathodenelemente vergleichmässigen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei Zuleitungen für die Zerstäubungsatmopshäre an die SnSere Wand des Schirms in der Mittellinie des Kathodenelements mit Abstand voneinander in Längs-

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richtung angeschlossen sind, die in den Zwischenraum zwischen der innerai und der äusseren Wand münden, und dass in dem Zwischenraum Prallwände beiderseits der Mittellinie vorgesehen sind, die eine von den Zuleitungen quergerichtete Strömung der Zerstäubungsatmopshäre beschränken. Hierbei ist es zweck mässig, wenn die Prallbleche rechtwinklig zum benachbarten Teil der äusseren Wand des elektrostatischen Schirm stehen und über die Länge veränderliche Höhe haben, die im Bereich der Zuleitungen am grossten ist.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Gerät zum Aufstäuben eines durchsichtigen, elektrisch leitenden Films aus einer Metallverbindung auf die Oberfläche eines Trägers durch Kathodenzerstäubung, bestehend aus einer Vakuumkammer, einer Auflage für den Träger in der Vakuumkammer, einem Kathodenelement, das in der Vakuumkammer mit einer zur Oberfläche des Trägers im wesentlichen parallelen Fläche angeordnet und im übrigen von einem elektrostatischen Schirm umgeben ist, einem Anschluss des Kathodenelements an eine negative Hochspannungsquelle und Einrichtungen zur Zufuhr einer Zerstäubungsatmosphäre aus einem reaktionsfähigen Gas und w^ejteren Gasen unter verringertem Druck durch den elektrostatischen Schirmin den Arbeitsraum zwischen dem Kathodenelement und dem Träger. Ein derartiges Gerät zeichnet sich dadurch aus, dass der elektrostatische Schirm einen Zwischenraum zwischen einer inneren

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und einer äusseren Wand aufweist, durch den die Zerstäubungsatmosphäre zugeleitet wird und die innere Wand des Schirms von dem Kathodenelement einen solchen Abstand hat, das die Durchschlagsspannung wesentlich höher als die dem Kathodenelement zugeleitete Spannung ist. Bei einer bevorzugsten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere Kathodenelemente länglihher Form vorgesehen sind, die parallel zur Trägeroberfläche senkrecht zur Längsrichtung der Kathodenelemente während der Kathodenzerstäubung bewegbar sind.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines

Kathodenzerstälibungsgeräts,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Kathodeneinheit für das Gerät nach Fig. 1, in der der Strom der Zerstäubungsatmosphäre durch den elektrostatischen Schirm dargestellt ist, Fig. 3 einen Querschnitt in grösserem Maßstabe

durch ein Kathodenelement, Fig. 4 einan Längsschnitt durch das Kathodenelement

gemäss Fig. 3>

Fig. 5 eine Draufsicht zu Fig. 3 und 4 und Fig. 6 ein Kurvenbild, in dem die Durchbruchsspannung in KV über dem Abstand zwischen dem Kathodenelement und dem elektrostatischen Schirm in mm aufgetragen ist. 409847/1027

Das in Fig. 1 dargestellte Kathodenzerstäubungsgerät hat einen zylindrischen Vakuumkessel 40, der durch abnehmbare, nicht dargestellte Deckel abgedichtet verschliessbar ist. Eine Kathodeneinheit 27 besteht aus mehreren in Abstand voneinander liegenden zueinander parallel ausgerichteten Kathodenelementen 271 in Streifenform, deren obere Oberfläche aus einer Indium-Zinn-Legierung besteht. Die K&fchodenstreifen sind von an Masse liegenden elektrostatischen Schirmen 28 umgeben. Die Kathodeneinheit 27 ist senkrecht zur Länge der Kathodenelemente hin- und herbeweglich. Jeder elektrostatische Schirm 28, der ein Kathodenelement 271 an allen Seiten mit Ausnahme der oberen Seite umgibt, ist doppelwandig ausgebildet und besteht aus einer inneren trogförmigen Seiten- und Bodenflächen aufweisenden Wand 281, die mit geringem Abstand von den Seiten und Bodenflächen des Kathodenelements 271 liegt, und einer äusseren trogförmigen, Seiten- und Bodenflächen aufveLeenden Wand 282. Stirnwände 284 sind mit der inneren und der äusseren Wand 281 und 282 verbunden und verschliessen die Stirnseiten der Tröge. Wie Fig. 2 schematisch zeigt, bildet der Zwischenraum zwischen den Wänden 281 und 282 einen Strömungsweg für die Zufuhr der Zerstäubungsatmosphäre, die über ein Rohr 33 und Zweigleitungen 331 in den Arbeitsraum 32 zwischen der Kathodeneinheit 27 und einem zu besprühenden Träger 31 leitet. Die Zerstäubungsatmosphäre wird somit in den Arbeitsraum 32

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an Stellen zugeleitet, die in Längsrichtung der Kathodenelemente 271 Abstand voneinander haben.

Jedes Kathodenelement 271 ist, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, hohl ausgebildet und mit Kühlwasser gefüllt, das durch ein biegsames Rohr 52 zugeleitet und durch ein biegsames Rohr 51 am anderen Ende des Kathodenelements 271 abgeleitet wird. Die Rohre 51 und 52 verbinden die einzelnen Kathodenelemente 27I in Reihe, jedoch sind in Fig. 1, 2, 4 und 5 die Verbindungsstücke zur Erhöhung der Deutlichkeit fortgelassen. Ein Hochspannungskabel 44, das von einer Hochspannungsquelle 45 kommt, ist vom koaxialen Typ, wobei der äussere Leiter an Masse liegt und mit der inneren Wand 281 und der äusseren Wand 282 des elektrostatischen Schirmes 28 verbunden ist (Fig. 3). Ähnliche Kab,-el 44 verbinden die einzelnen Kathodenelemente miteinander.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, sind zwei Zweigleitungen 331 mit der äusseren Wand 282 im Bereich der Mittellinie der Kathodeneinheit, jedoch mit Abstand in Längsrichtung der Kathodeneinheit verbunden und münden in den Zwischenraum zwischen der inneren Wand 281 und der äusseren Wand 282 des elektrostatischen Schirmes 28. Der Abstand zwischen der inneren Wand 281 und der äusseren Wand 282 beträgt zwischen 3 bis 5 mm, ; um einen ausreichenden Widerstand für den Strom der Zerstäubungsatmosphäre zu bilden, damit eine gleichmässige Strömung

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über die Länge der Kathoäenstreifen eintritt. Wenn eine wintere Vergleichförmigung der Strömung längs der Kathodenelemente 271 erwünscht ist, so können in Längsrichtung liegende Prallbleche 283 in den Zwischenraum zwischen den Wänden 281 und 282 vorgesehen werden. Wie dargestellt, können die Prallbleche 283 rechtwinklig zur Aussenwand 282 und parallel zueinander liegen, wobei die Höhe über die Länge veränderlich ist und nahe den Zweigleitungen 331 am höchsten ist. Sie sind somit so gestaltetj dass sie einem Querstrom in den Bereichen X nahe den Zweigleitungen 331 einen grösseren Widerstand entgegensetzen als in den von den Zweigleitungen 331 weiter entfernten Bereichen Y (Fig. 4).

Für ein rechteckiges Kathodenelement 271 einer Grosse von 75 x 600 mm besteht die Zerstäubungsatmosphärenmenge beispielsweise aus 16 Liter/See bei einem Druck von Oj05 Torr während des Durehstromes durch den elektrostatischen Schirm 28. Der Abstand der inneren Wand 281 von den Kathodenelement 271 kann bei einer angelegten Spannung von -2 bis -5KV 3hm betragen und der Druck in dem Vakuumkessel auf 5 x 10 mm QS eingestellt sein«, Bei diesem Abstand ist die Gefahr eines elektrischen Durchschlags durch den Raum zwischen dem Kathodenelement 271 und der inneren Wand 281 des elektrostatischen Schirns 28 nicht vorhanden, da in diesem Raum ein Druck in der

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Grössanordnung von 5 x 10 mm QS besteht und mangels eines

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Gasstromes keine Druckerhöhung eintritt.

Die Abhängigkeit zwischen der Durchschlagsspannung und dem Abstand zwischen dem Kathodenelement und seinem elektrostatischen Schirm ist bei einem niedrigen Gasdruck in der Grössenordnung von 5 x 10 mm QS unter vier verschiedenen Strömungsbedingungenim Kurvenbild der Fig. 6 veranschaulicht.

Die Kurve A zeigt die Abhängigkeit, wenn kein Gasstrom vorliegt. Die Kurve B zeigt die Verhältnisse, wenn das Produkt des Gasdruckes im Arbeitsraum 32 und die Strömungsgeschwindigkeit durch diesen Raum 0,4 Liter Torr/See, beispielsweise 8 Liter /See bei einem Druck von 0,05 Torr beträgt. BIe Kurve C stellt die Verhältnisse dar, wenn das Produkt aus Druck und Gasgeschwindigkeit 0, 8 Liter Torr/See, beispielsweise 16 Liter /See und 0,05 Torr, beträgt. Die Kurve D schliesslich zeigt die Verhältnisse, wenn das Produkt 1,6 Liter Torr/See beträgt. Diese Werte beziehen sich alle auf ein rechteckiges Kathodenelement der Abmessungen von 75 x 600 mm.

Es zeigt sich, dass bei Durchstrom von Gas durch den Arbeitsraum zwischen dem Kathodenelement und dem elektrostatischen Schirm die Durchschlagsspannung einen Höchstwert bei Abständen zwischen 4 und 7 mm erreicht, der von der Intensität des Gasstromes abhängt. Der Höchstwert der Durchschlagsspannung erniedrigt sich bei erhöhtem Strom das Gases und beträgt bei der vorzugsweise anzuwendenden Kurve C nur 3 KV,

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liegt also innerhalb der bevorzugten Betriebsbereiche.

Besteht kein Gasstrom, wie dies bei den Kathodenelementen gemäss der Erfindung der Fall ist, so gilt die Kurve A und es ergibt sich eine wesentlich höhere Durchschlagsspannung. Bei einem üblichen Abstand von 3mm beträgt die Durchschlagsspannung 20 KV und liegt damit weit über dem normalen Betriebsbereich. Für den Betrieb bei einer zugeleiteten Spannung von -2 KV ergibt sich aus der Kurve A, dass ein Abstand von 10 mm zwischen Kathodenelement und elektrostatischem Schirm bereits einen Durchschlag sicher vermeidet. Bei einem Betrieb mit -5 KV ist der Sicherheitsabstand bei 6 mm erreicht. Der Kleinstabstand von 2mm wird durch die bereits erwähnten Feldeffekte notwendig.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 sind dort nur der Deutlichkeit halber drei Kathodenelemente 271 dargestellt. Die tatsächlich vorgesehene Zahl der Kathodenstreifen ergibt sich aus den Abmessungen des Trägers, der besprüht werden soll, wobei im allgemeinen eine Hin- und Herbewegung einer Grosse gewählt wird, die dem Abstand der Mittellinien der zueinander parallelen Kathodenelemente 271 entspricht, damit alle Teile des Trägers gleichmässig beschichtet werden. Die Kathodenelemente sind auf zwei Rollenpaaren 41 an ihren beiden Längsenden abgestützt, die auf horizontalen Schienen laufen. Die Schienen 42 sind einander gegenüberliegend in dem

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Vakuumkessel 40 befestigt. Die einzelnen Kathodenelemente 271 sind durch einstellbare Lenker 43 miteinander verbunden, die sie in gleichem Abstand und parallel zueinander halten und die gleichmässige und gleichgrosse Hin- und Herbewegung der Kathodenelemente gewährleisten. Das Hochspannungskabel 44 ist biegsam ausgebildet und ist an die Kathodenelemente angeschlossen, um die negative Hochspannung zuzuleiten.

Auf einer Querwelle 47 an jedem Ende des Vakuumkessels 40 sind Scheiben 46 angeordnet, über die Zugseile 48, die mit den elektrostatischen Schirmen 28 verbunden sind, laufen„ Die eine der Wellen 47 tritt abgedichtet nach aussen und wird über eine Vorrichtung 49» die eine Hin- und Herbewegung veränderlichen Hubes bewirkt, angetrieben. Die Vorrichtung 49 erhält ihren Antrieb von einem Elektromotor 50.

Oberhalb der Schienen 42 sind zwei horizontale Tragschienen 53 in den Seitenwänden des Vakuumkessels 40 befestigt, auf denen ein Träger 31 abgestützt ist, der mit einem durchsichtigen elektrisch leitenden Film versehen werden solle Oberhalb des Trägers 31 ist ein Strahlungsheizer 54 vorgesehen, der über einen Niederspannungsleiter 55 und Anschlußschienen mit einer Niederspannungsquelle 57 verbunden ist. Der Strahlungsheizer 54 erstreckt sich über die gesamteOberfläche des Trägers 31.

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An der oberen Oberfläche des Trägers 31 ist

ein Thermoelement 58 vorgesehen, das über Leiter 59 mit einem geeich-ten Anzeigegerät 60 verbunden ist, das die Temperatur des Trägers anzeigt.

Eine nicht dargestellte Vakuumpumpe ist mit

dem inneren des Vakuumkessels 40 über einen Absaugstutzen 61 verbunden und ferner ist ein Einlaßstutzen 62 zur Zufuhr einer ausgewählten Atmosphäre vorgesehen, die über einen Strömungsmesser 63 und ein Nadelventil 64 und ein biegsames Rohr 65 an das Rohr 33 angeschlossen ist. Die Zufuhr der Zerstäubungsatmosphäre direkt zum Arbeitsraum 32 zwischen den Wänden 281 und 282 der elektrostatischen Schirme 28 unterstützt das Aufrechterhalten einer gleichmässigen Sauerstoffkonzentration im Arbeitsraum, Dies ist wichtig, um einen gleichmässigen Film aufzusprühen, so dass einwandfreie Durchsichtigkeit und elektrische Leitfähigkeit erzielt werden.

Nach dem Auflegen des Trägers 31 auf die Tragschienen 53 und dem dichten Verschliessen des Vakuumkessels 40 wird dieser über den Absaugstutzen 61 durch die Vakuumpumpe evakuiert und die gewünschte Zerstäubungsatmosphäre über den Einlaßstutzen 65 zugeleitet, während der Träger auf die gewünschte Temperatur durch den Strahlungsheizer 54 erhitzt wird. Die Kathodeneinheit 27 wird längs der Schienen 42 durch den Motor 50 hin- und herbewegt und die negative Hochspannung den

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KaMiodeneleraenten 271 zugeleitet. Der Vaku#mkessel 40, die Schienen 42 und 53 sowie die elektrostatischen Schirme 28 liegen an Masse. Es wird dann ein Film aus Indium/Zinnoxiden auf die untere Fläche des Trägers 31 aufgesprüht. Die Heizwirkung des Plasmas im Arbeitsraum auf den Träger ist so, dass die Stromzufmh-r von der Niederspannungsquelle verringert werden kann, um die Temperatur des Trägers mit einer Genauigkeit von - 10⁰C einzuhalten. Hierzu kann ein automatischer Steuerkreis verwendet werden. Der Hub der Hin- und Herbewegung der Kathodenelemente 271 wird entsprechend dem Abstand der Mittellinien der Kathodenstreifen voneinander eingestellt. Dieser Abstand ist mittels der Lenker 43 einstellbar. Es werden alle Teile des Trägers 31 mit gleichen Aufsprühzeiten während einer Hin- und Herbewegung besprüht.

Es wird auf de^L/se Weise ein gleichförmiger hochtransparenter Film geringen spezifischen elektrischen Widerstandes auf dem Träger niedergeschlagen. Die änderungen des spezifischen Widerstandes können leicht mit einer Genauigkeit von ί 10% eingehalten werden«

Die erfindungsgemässe Ausgestaltung der elektrostatischen Schirme 28 mit doppelter Wandung bewirkt einen ausgezeichneten Schutz gegen elektrische Durchschläge, wobei die Kathodeneinheit verhältnismässig gedrängt im Aufbau bleibt.

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Claims

Patentansprüche

1/ Kathode für Kathodenzerstäubungsgeräte mit einem metallischen Kathodenelement und einem es allseitig bis auf die der zu behandelnden Fläche eines Trägers zugewandten Seite umschliessenden elektrostatischen Schirms, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrostatische Schirm (28) mit einer inneren (281) und einer äusseren Wand (282) unter Bildung eines Zwischenraumes versehen ist, durch den die Zerstäubungsatmosphäre (Rohr 33) zum Arbeitsraum (32) zwischen der Kathodeneinheit und dem Träger zugeleitet wird.

2. Kathode nach Anspruch 1 zur Verwendung

in einem Gerät, dem eine Spannung von -2 bis -5 KV zugeleitet wird und in deren Vakuumkessel ein Druck von 5 x 10 mm QS eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Kathodenelement (271) und der Innenwand (281) des elektrostatischen Schirms bei einer aufgedrückten Spannung bis zu -5 KV zwischen 2 und 6 mm beträgt, und bis auf 10 mm erhöht wird, wenn die Spannung auf -2 KV verringert wird.

3. Kathode nach Anspruch 1 oder 2, zur Verwendung in Geräten, in denen das Produkt aus Druck und Strömungs-

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geschwindigkeit der Zerstäubungsatmosphäre auf 0,8 1 Torr/sec eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der inneren (281) und der äusseren Wand (282) des elektrosta±±schen Schirms zwischen 3 und 5 mm beträgt.

4. Kathode nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem ^.anglichen Kathodenelement, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrostatische Schirm aus einer inneren trogförmigen _v Seiten- und Bodenflächen aufweisenden Wand besteht, die die Seiten- und Bodenflächen des Kathodenelements mit Abstand umgibt, und aus einer ä&sseren trogf örmigen Seiten- und Bodenflächen aufweisenden Wand, die Abstand von der inneren Wand hat, und an beiden Stirnseiten beide Wände durch gemeinsame in Abstand von dem Kathodenelement liegenden Stirnflächen geschlossen sind.

5. Kathode nach einem der vorhergehenden Ansprüche ₅ dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum zwischen den Wänden (281, 282) des elektrostatischen Schirms zwecks Vergleichmässigung des Stromes dar ZerstäubungsatmoSphäre in Längs» richtung des Kathodenelements (271) liegende Prallbleche (283) vorgesehen sind.

6. Kathode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zuleitungen (331) für die Zerstäubungsatmosphäre an die äussere Wand (282) des Schirms in der Mittel-

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linie des Kathodenelements (271) mit Abstand voneinander in Längsrichtung angeschlossen sind, die in den Zwischenraum zwischen der inneren und der äusseren W^nd münden, und dass in dem Zwischenraum Prallbleche (283) beiderseits der Mittellinie vorgesehen sind, die eine von den Zuleitungen quergerichtete Strömung der Zerstäubungsatmosphäre beschränken.

7φ Kathode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallbleche (283) rechtwinklig zum benachbarten Teil der äusseren Wand (282) des elektrostatischen Schirms stehen und über die Länge veränderliche Höhe haben, die im Bereich der Zuleitungen (331) am grössten ist.

8. Gerät zum Aufstäuben eines durchsichtigen

elektrisch leitenden Films aus einer Metallverbindung auf die Oberfläche eines Trägers durch Kathodenzerstäubung, bestehend aus einen Vakuumkessel, einer Auflage für den Träger in dem Vakuumkessel, einem Kathodenelement, das in dem Vakuumkessel mit einer zur Oberfläche des Trägers im wesentlichen parallelen Fläche angeordnet ist und im übrigen von einem elektrostatischen Schirm umgeben ist, einem Anschluss des Kathodenelements an eine negative Hochspannungsquelle und Einrichtungen zur Zufuhr einer Zerstäubungsatmosphäre aus einem reaktionsfähigen Gas und weiteren Gasen unter verringertem Druck durch den elektrostatischen Schirm in den Arbeitsraum zwischen dem Kathodenelement und dem Träger, dadurch gekennzeichnet, dass der elektro-

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statische Schirm einen Zwischenraum zwischen einer inneren und einer äusseren Wand aufweist, durch den die Zerstäubungsatmosphäre in den Arbeitsraum zwischen dem Kathodenelement und dem Träger zugeleitet wird und dass die innere Wand von dem Kathodenelement einen solchen Abstand aufweist, dass die Durchschlagsspannung wesentlich höher als die dem Kathodenelement zugeleitete Spannung ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kathodenelemente länglicher Form vorgesehen sind, die parallel zur Trägeroberfläche senkrecht zur Längsrichtung der Kathodenelemente während der Kathodenzerstäubung bewegbar sind.

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