DE2431832A1

DE2431832A1 - Kathodenzerstaeubungsgeraet

Info

Publication number: DE2431832A1
Application number: DE2431832A
Authority: DE
Inventors: John F Corbani
Original assignee: Sloan Technology Corp
Current assignee: Sloan Technology Corp
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1975-01-30
Also published as: US3878085A; DE2431832B2; JPS5319319B2; JPS5023382A

Description

PATENTANWÄLTE ^ / O 1 O *5 O

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

SLOAN TECHNOLOGY CORPORATION an-sl-10

BB/p

27. Juni 1974

Kathodenzerstaubungsgerät

Die Erfindung betrifft ein Kathodenzerstaubungsgerät entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Kathodenzerstäubung ist seit langem allgemein bekannt und wird äußerst häufig besonders bei der Dünnfilmbeschichtung von Material auf einer Grundplatte verwandt. Bei diesem Vorgang geschieht der Materialtransport von einer Kathode auf eine Grundplatte in der Dampfphase. Das Material wird durch Bombardierung der Kathode (diese wird manchmal als Target bezeichnet) mit Ionen ausreichender Energie in.die Dampfphase übergeführt. Die Targetoberfläche wird hauptsächlich aufgrund des Impulsübertrages zwischen den einfallenden Ionen und der Kathodenfläche abgetragen. Die durch die Ionen herausgeschleuderten Teilchen durchqueren die evakuierbare Kammer und schlagen sich als dünner Film im folgenden auf einer Grundplatte nieder.

Der Vorgang der Metallzerstäubung ist hinreichend in der US-PS 2,146,025 und US-PS 3,282J3l 6 beschrieben. In zwei relativ jüngeren US-PSen 3,6l6,45o und 3,711,398 sind interessante Ausführungen zu diesem Vorgang enthalten. Da die Physik der Zerstäubungstechnik im allgemeinen gut verstanden wird und hinreichend in den erstgenannten Patentschriften beschrieben ist, wird auf eine ausführliche Beschreibung der Theorie und Arbeitsweise von Zerstäubungsgeräten, um die Erfindung zu erklären, verzichtet.

. 409885/0946

-2- an-sl-lo

Obgleich die Entwicklung von Metallzerstäubungsgeräten weit vorangetrieben ist, kann man dennoch feststellen, daß die Reinheit und der Zusammenhalt des Filmes verbessert werden können, ebenso wie die Erzeugung des Niederschlages verkürzt werden kann. Die Erfindung ermöglicht eine Kathodenzerstäubung mit wesentlich erhöhter Erzeugungsgeschwindigkeit und bei praktikablen Drücken durchzuführen, wobei dünne Schichten höherer Reinheit und besserer Verbindung mit der Grundplatte entstehen. Die Vorrichtung arbeitet wirtschaftlich, ist stabil gebaut, und einfach zu warten und zu unterhalten.

Bei bekannten Zerstäubungsgeräten besteht ein wesentliches Problem darin, daß geladene Teilchen aus dem Kathodenbereich entkommen können. Wenn dieses auftritt, geht der Wirkungsgrad zurück und damit die Güte der Beschichtung. Wenn geladene Teilchen wirkungsvoll verwendet werden, sind ein niederer Druck in der Kammer und weniger Ionen für den Zerstäubungs-■vorgang notwendig. Bei diesen Bedingungen entstehen weniger herausgestreute Teilchen in der Kammer, wo sie sich auf dem Gegenstand niederschlagen könnten. Gleichzeitig kann eine niederere Spannung zusammen mit einem niedereren Druck verwendet werden (normalerweise sind diese beiden Dinge gleichzeitig miteinander unverträglich). Der Leistungsverbrauch wird dadurch weitgehend verringert. Bei einem geringeren Le istungsverbrauch ist auch weniger Kühlung notwendig. Ebenso ist die zu beschichtende Grundplatte weniger Strahlungswärme' ausgesetzt, die bewirken kann, daß sich die Grundplatte einrollt oder in einer anderen Art negativ beeinflußt wird.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, -.ein Kathodenzerstäubungsgerät darzustellen, welches bei seiner Verwendung mit geladenen Teilchen einen hohen Wirkungsgrad hat, die Teilchen im Kathodenbereich zurückhält und dadurch die oben angegebenen Vorteile erzielt.

409885/0 946 ^COPY

an-sl-lo

Ein anderes wesentliches Problem bei bekannten Geräten war das Vorliegen von magnetischen Streufeldern, durch die ein Glühen und Zerstäuben an nicht vorgesehenen Stellen erfolgte. Dadurch kann die Einrichtung zerstört und der zu beschichtende Gegenstand verschmutzt werden.

Ferner soll erreicht werden,, eine magnetische Anordnung darzustellen, durch die das magnetische Feld auf die Stellen gerichtet wird, wo es wirken soll, und die von vorneherein die Bildung von magnetischen Streufeldern in der magnetischen Anordnung unterbindet.

Ein Lösungsmittel der Aufgabe wird im kennzeichnenden Teil des Ansprüche s1 dargestellt.

Bei einer Ausführungsform besteht ein wesentlicher Vorteil darin, daß soviel als möglich von dem Glimmlicht, das während des ZerstäubungsVorganges vorhanden ist, verwendet wird, um eine Elektronenemmission zu bewirken. Der größte Anteil der Elektronenemmission wird durch Fotoanregung bewirkt, und bei vielen Ausführungsformen der Erfindung wird eine Kathodenform verwendet, bei der das von einem Bereich ausgehende Glimmlicht von einem anderen Bereich empfangen wird und dort der Elektronenemmission dient.

Ein weiterer Vorteil kann mit vielen Ausführungsformen der · Erfindung erzielt werden. Da sich die zerstäubten Teilchen in alle Richtungen bewegen können, das heißt sich auch von der Grundplatte entfernen können, besteht ein Vorteil darin, die Teilchen so zu erzeugen, daß ihre ursprüngliche· Bahn so weit als möglich auf die zu beschichtende Grundplatte gerichtet ist. Bei Ausführungformen der Erfindung öffnet sich die Kathoden fläche (n) in einer auf die zu beschichtende Grundplatte gerichteten Richtung. Dadurch wird eine in die umgekehrte Richtung weisende ursprüngliche

A09885/0946

COPY

-4- an-sl-lo

Bahn der Teilchen ausgeschlossen, wodurch die Menge der transportierten Materie erhöht und die Herstellungsrate vergrößert wird. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn das zu zerstäubende Material teuer ist, wie z.B. Gold.

Das erfindungsgemäße Kathodenzerstäubungsgerät soll in · einer evakuierbaren Kammer zum Beschichten einer Grundplatte, die sich ebenfalls in der Kammer befindet, verwendet werden. Das Gerät hat eine Kathode, deren eine Fläche aus dem zu zerstäubenden Material besteht. Eine magnetische Einrichtung ist anschließend an die Kathode und ihr gegenüberliegend angeordnet. Sie besteht aus einem Paar Magnetpolen, zwischen denen sich magnetische Kraftlinien bilden. Wenigstens einige von ihnen treten in die Kathodenfläshs ein und aus, wobei zwischen den Schnittpunkten der Kraftlinien mit der Kathodenflähe ein Abstand vorhanden ist. Die Kraftlinien enthalten - gebogene Segmente ., die von der Kathoden fläche |m Abstand angeordnet sind und sich zwischen den Schnittpunkten der Kraftlinien erstrecken, wodurch zusammen mit der Kathoden-Üä2he eine Begrenzung eines abgeschlossenen Bereiches in der Ebene einer jeden entsprechenden Kraftlinie gebildet wird. Eine Anode ist in Nähe der Kathode angeordnet und beide sind mit Anschlüssen versehen, um an sie ein elektrisches Potential legen zu können.

Bei einer.bevorzugten Ausführungsform ist mindestens einer der Magnetpole länglich ausgebildet und allgemein mit der Kathoden flachs, ausgerichtet, um dadurch ein magnetisches Feld zu erzeugen, in dem sich eine tunnelähnliche Bahn bildet, in welcher die geladenen Teilchen bevorzugt zurückgehalten werden und durch dt* sie sich bewegen.

Bei einer anderen Ausführungsform wird die Kathode von einem Kathodenhalter Oberfläche an Oberfläche stoßend gehalten, und eine Kühleinrichtung ist für die Kathodenhalterung vorgesehen, um sowohl diese -als auch die Kathode zu kühlen.

409885/0946

-5- an-sl-lo

Bei einer anderen Ausführungsform besteht die magnetische Einrichtung aus einem Paar von Polschuhen, die die Kathodenhalterung umschließen und an eben diese Fläche der Kathode anstoßen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen axialen Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1.

Fig. 3 ist ein axialer Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Fig.l.

Fig. 4 ist ein axialer Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Fig.l.

Fig. 5 ist e'in seitlicher Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung längs der Linie 5-5 der Fig. 6 und 8.

Fig. β ist eine Aufsicht längs der Linie 6-6 der Fig. 5·

Fig. 7 ist ein seitlicher Querschnitt einer wiederum anderen Ausführungsform längs der Linie 7-7 der Fig.9·

Fig. 8 ist eine Aufsicht einer anderen Ausführungsform, die einen seitlichen Querschnitt hat, der wie derjenige der Ausführungsform der Fig. 6 in der Fig. 5 dargestellt ist.

Fig. 9 zeigt eine Aufsicht auf die Aus führungs form de_tr Fig.

409885/0946

-6- an-sl-lo

Pig. Io ist ein Teilquerschnitt einer Abwandlung einer für die vorliegende Erfindung geeigneten Kathode.

Fig. 11 ist ein Teilquerschnitt einer anderen magnetischen Einrichtung.

Fig. 12 ist ein Axialquerschnitt einer weiteren Kathoden ausbildung.

Fig. 13 und 14 sind perspektivische Darstellungen der Ausführungsformen der Fig. 9 bzw. l6, wobei deren magnetische Felder im einzelnen dargestellt sind.

Fig. 15 ist ein Teilquerschnitt einer noch anderen Kathodenausbildung .

Fig. 16 ist ein Querschnitt längs der Linie 16-16 der Fig.14.

Fig. 17 ist ein Teilquerschnitt einer anderen Abwandlung der Fig.l.

Fig. l8 ist eine perspektivische Darstellung einer wiederum anderen Ausführungsform.

Fig. 19 ist ein seitlicher Querschnitt einer Abwandlung der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 2o ist ein Querschnitt einer anderen geeigneten Form der magnetischen Einrichtung.

Die Fig. 1 zeigt ein Kathodenzerstäubungsgerät 2o, das in einer evakuierbaren Kammer 21 eingeschlossen ist. Die Kammer hat einen oberen Teil 22 und einen unteren Teil 23, die über eine Dichtung 24 miteinander verbunden sind, wie es schematisch dargestellt ist.

409885/0946

-7- an-sl-lo

Im oberen Teil 22 ist eine öffnung 25 vorgesehen, die durch eine Abdeckplatte 26, die auch als Stütze für das Kathodenzerstäubungsgerät dient, verschlossen wird. Die Platte 26 kann, wenn es erwünscht ist, aus einem isolierenden Werkstoff bestehen. Eine Halterung 27 dient zum Kalten einer Grundplatte 28, deren obere Fläche 29 mit Hilfe dieses Gerätes beschichtet werden soll. Eine Vakuumpumpe 3° dient zum Evakuieren der Kammer auf den erwünschten Druck. Wenn es erwünscht sein sollte, kann durch die Leitung Jl, welche durch ein Ventil 32 gesteuert wird, Gas in die Kammer eingebracht werden.

Die Abdeckplatte 26 dient als Stütze für das Zerstäubungsgerät und ist selbst an der inneren Oberfläche 35 der Kammer über einen Dichtungsring"36 angebracht. Die Platte 26 ist mittels Befestigungsmitteln 37 festgehalten. Eine metallene Anode 38 wird von der Platte 26 gehalten. Ein Dichtungsring 39 umgibt eine leitende Stange 4o, von der die Anode gehalten wird.'Die Stange dient als Anschluß der Anode an einen Pol der Spannungsquelle. Der Darstellung ist zu entnehmen, daß die Anode das gleiche Potential wie die Kammer hat. Die Stange kann auch gegenüber der Abdeckplatte ,dort wo sie durch diese hindurchgeht, durch eine Isolierscheibe isoliert sein. Das an die Stange gelegte AnodenpotentLal kann dann von dem der Kammer verschieden sein. .

Durch ein Metallrohr 42 wird ein Kühlmittel geführt. Es dient auch als Leiter, um die Kathode mit einer elektrischen Spannungsquelle zu verbinden. Die Kühlmittelleitung ist zweimal durch die Abdeckplatte 26 hindurchgeführt, und zwar einmal zum Zuführen und das zweite Mal zum Wegführen des Kühlmittels. Mit einem ersten Stecker 45 ist das Rohr durch Löten dicht an der Stelle 44 verbunden. Ein zweiter Stecker 46 ist gegenüber angeordnet, und beide Stecker werden durch

409865/0946

-ο- an-sl-lo

Schrauben 47 aufeinander zugezogen. Ein Abstandstück 48 aus Isoliermaterial ist unter dem zweiten Stecker 46 eingepaßt und eine Abdichtplatte 49 befindet sich zwischen dem ersten Stecker und der Abdeckplatte. In der Dichtungsplatte 49 befinden sich ein paar Dichtungsringe 5o, 51. Auf diese Weise bilden die Stecker, das Abstandstück und die Dichtungsplatte einen luftdicht abgeschlossenen Durchgang für das Metallrohr 42. ■

Bei dieser Ausführungsform wird die Kathode 55 durch einen geraden kreisförmigen Zylinder mit einer Mittelachse 57 gebildet. Die Kathode 55 hat eine zylindrische Oberfläche aus dem zu zerstäubenden Material und eine zylinderische Außenwand 58. Die zylindrische Oberfläche ist -konkav gekrümmt.

Eine Kathodenhalterung 59 umgibt die Kathode und hat eine innere Wand 60, die unmittelbar mit der äußeren Wand 58 der Kathode in unmittelbarer Oberflächenberührung steht. In der Außenwand 61 der Halterung ist eine Nut 62 eingelassen, in welcher das Rohr 52 so angeordnet ist, daß es mit der Kathodenhalterung in Wärmeleitung steht. Das durch das Rohr 42 hindurchfließende Kühlmittel kühlt die Kathodenhalterung und dadurch die Kathode. Das Rohr steht auch in unmittelbarem elektrisch leitendem Kontakt mit der Kathodenhalterung, so daß das Kathodenpotential über die ,Leitung der Kathodenhalterung an die Kathode selbst gelangt.

Eine magnetische Einrichtung 65 umgibt die Kathode und die Kathodenhalterung. Bei der Ausführungsform der Pig. I besteht diese Einrichtung aus einer Vielzahl von Permamentmagneten 66, von denen ein jeder ein paar von ursprünglichen Magnetpolen und 68 (Nord-und Südpol) hat. Da alle Magneten untereinander gleich sind, wird nur einer beschrieben. Die oberen Pole in Fig. 1 haben die gleiche Polarität und die unteren Pole haben die entgegengesetzte Polarität. Die Magnete sind im

409885/0946

-9- an-sl-lO

wesentlichen ohne Unterbrechung um die Kathode herum verteilt, so daß ein magnetisches Feld innerhalb der Kathode gebildet wird. Da es bei dieser Erfindung erwünscht ist, das magnetische Feld an besonderen Stellen zu haben und ^: ihm eine besondere Form zu geben, sind Polschuhe 69 und _; 70 vorgesehen, die als die Pole der magnetischen Einrichtung wirken. Es handelt sich um magnetisierbare Ringe, die mit dem oberen Teil und dem unteren Teil der Magnete verbunden sind und durch Stützen Jl zusammengehalten werden. Die gleichen Stützen dienen zum Abstandhalten der Kathodeneinrichtung von der Deckplatte 26. Die Polschuhe 69 und Jo enthalten Fortsetzungen der Magnete und werden als Pole der magnetischen Einrichtung bezeichnet. Jeder hat eine von dem anderen unterschiedliche Polarität. Sie umfassen die Kathodenhalterung. Wenigsten einer und bei der vorliegenden Ausführungsform beide der Polschuhe sind länglich ausgebildet und bezüglich der Kathodenfläche so ausgerichtet, daß es sich längs derselben und unmittelbar anschließend an die Fläche 72 der Kathode erstrecken, das heißt der zylinderischen äußeren Wand 58» die auf der gegenüberliegenden Seite der Kathodenfläche 56 ist.

Man sieht, daß der Magnet, die Polschuhe, die Kathodenhalterung = und Kathode gegeneinander gedrückt sind, wodurch sie miteinander, elektrisch leitend und zueinander in guter Wärmeleitung stehen. Wenn die Kathode erhitzt wird und die Halterung gekühlt wird, j dehnt sich die Kathode zu einer festeren Passung innerhalb j der Anordnung aus.

Bei der vorliegenden magnetischen Anordnung werden die Kraftlinien 75 durch die magnetische Einrichtung gebildet. Sie treten in die Kathodenfläche an Schnittpunkten 76 und 77, die voneinander durch einen Abschnitt der Kathodenfläche

409885/0946

-lo- an-sl-lo

getrennt sind, ein und aus. Jede Kraftlinie hat einen gekrümmten Abschnitt 58, der von der Kathodenfläche einen Abstand hat. Zusammen mit der Kathodenfläche bildet.^eder Abschnitt einen abgeschlossenen Bereich 79. Es ist selbstverständlich, daß es eine unendliche Anzahl Kraftlinien durch jede axiale Ebene gibt. Ihre Krümmungen ändern sich und daher ändern sich auch die von ihnen begrenzten abgeschlossenen Bereiche. Es ist beabsichtigt, einen Bereich unmittelbar an die Kathodenfläche angrenzend zu definieren, der durch die Kathodenfläche und die gekrümmten Kraftlinien geschlossen und begrenzt ist. Da wenigstens einer der Pole länglich ausgebildet ist, wird eine tunnelähnliche Bahn - · . gebildet, in der die geladenen Teilchen gehalten werden und längs der . sie sich bewegen. Bei dieser Ausführungsform ist der tunnelähnliche Bereich in sich selbst geschlossen und bildet eine durchgehende. .3ahn. . ohne Anfang und Ende. Geometrisch gesehen stellt die Bahn ein Rotationsvolumen dar, wobei der abgeschlossene Bereich als Erzeugende um die Mittelachse 57 bewegt wird.

Die Verwendung von Polschuhen konzentriert die Schnitte der Linien in umfangsmäßigen , bandförmigen Bereichen, die axial mit den Polschuhen ausgerichtet sind. Da das magnetische Feld im wesentlichen über den Umfang kontinuierlich ist, wird eine unbegrenzte Anzahl von abgeschlossenen Bereichen anschließend aneinander und ineinander übergehend gebildet, wodurch eine ringförmige, tunnelähnliche Bahn eines magnetischen Feldes entsteht, das die Eigenschaft hat; geladene Teilchen zu fangen und ihr Entfernen zu verhüten. Statt dessen wird bewirkt, daß sie an der Innenseite des Ringes unmittelbar anschließend an die Kathoden fläche herumwirbeln, wodurch der Wirkungsgrad des Zerstäubens erhöht wird. Dadurch wird einer der aas bekannten Einrichtungen bekannten Nachteile

409885/0946

-11- an-sl-lO

überwunden, der darin besteht, daß es für die geladenen Teilchen möglich ist, aus dem magnetischen Bereich zu entkommen. Diese Geräte arbeiten daher mit einem wesentlich geringeren Wirkungsgrad.

Die Fig. 1 zeigt einen Aufbau, in welchem das Kathodenzerstäubungsgerät vollkommen in der evakuierbaren Kammer enthalten ist. Die Abdeckplatte ist im wesentlichen auf gleicher Höhe mit der Kammer angeordnet. Die Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung, bei der das Kathodenzerstäubungsgerät 85, welches im wesentlichen den der Fig. 1 nachgebildet ist, an der Außenseite einer evakuierbaren Kammer 86 abgestützt wird und oberhalb einer zu beschichtenden Grundplatte 87 angeordnet ist. Bei der Anordnung der Kathode sind die in der Fig. 1 benutzten Bezugsziffern für die gleichartigen Teile verwendet worden. Die Kathode ist zwischen Dichtungsplatten 88 und angeordnet, die mit geeigneten Dichtungsringen 9o, 91* 92 und 93 versehen sind. Durch eine Abschlußplatte 9^ und Schrauben 95 wird die übereinander geschichtete Anordnung zusammengedrückt.

Eine Anode 38 ist durch die Abschlußplatte 9^ hindurchgeführt,in gleicher Weise wie sie durch die Abdeckplatte 26 der Fig. 1 hindurchgeht. Abgesehen von diesem Unterschied in einer Konstruktionseinzelheit und der Tatsache, daß die Kathodenhalterung selbst einen Teil der Vakuumkammer bildet, sind die Vorrichtungen der Fig. 1 und 3 im wesentlichen identisch. Die Platte 9^ kann aus Isoliermaterial hergestellt werden oder aber die Stange, an der die Anode befestigt ist, wird gegenüber der Platte isoliert, wenn das Anodenpotential von dem der Vakuumkammer verschieden sein soll.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform,die sich von der der Fig. 1 in gewissen Einzelheiten unterscheidet. Eine Anode loo befindet sich auf dem gleichen Potential, wie die evakuierbare Kammer 101 und ist fest mit ihr verbunden. Die

409885/0946

-12- an-sl-10

Befestigungselemente, die die Anode an der Kammer halten, dienen auch der elektrischen Verbindung. In diesem Fall ist eine Anpassungsplatte 102 verwendet, um sowohl die Anode und die Kathode, die hier die gleichen Bezugsziffern wie in der Fig. 1 haben, zu halten. Ein Isolierstück dient zum Aufrechterhalten des Potentialunterschiedes zwischen Kathode und Anode.

Die Kathode ist bei dieser Ausführungsform aus zwei Teilen hergestellt. Eines besteht aus einer inneren Hülse 104, die eine Seite 104a aus zu zerstäubendem Material hat, und die andere besteht aus einem Ring I05, der dicht in die Kathodenhalterung paßt und in den wiederum die Hülse eingepaßt ist. Der Ring hat einen Flansch I06, der an die magnetische Einrichtung anschließt, wenn der Ring sich in seiner Lage befindet. Ein magnetisierbarer Ring 107 ist auf den Flansch 106 aufgezogen und hält den Ring 105 an seiner Stelle, da ·ϊγ von den Magneten angezogen wird. Die Kathode kann daher ohne weiteres entfernt und in der Halterung ausgetauscht werden. Eine neue Hülse kann ohne Schwierigkeiten in den Ring I05 eingepaßt werden. Die Einpassung ist eng genug, so daß die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit sichergestellt sind, dieses ist sogar der Fall, wenn die einzelnen Teile kalt sind. Wenn sich die Kathode im Betrieb erhitzt, dehnt sie sich aus und stellt eine bessere Passung in Bezug auf die Kathodenhalterung her.

Eine ringförmige Abschirmung I08 ist unmittelbar unter dem unteren Ende der Kathode angeordnet, um eine körperliche Abschirmung zu bilden, die die Kathode vor geladenen Streuteilchen schützt. Dadurch wird das Ende der Kathode vor Zerstörung geschützt. Die Abschirmung kann auf Anodenpotential über eine leitende Verbindung 108a gehalten werden und ist über eine nichtdargestellte Einrichtung abgestützt.

409885/0946

an-sl-lO

Die bisher beschriebenen Zerstäubungsgeräte sind ringförmig ausgebildet und die Kathodenflächen bilden konkave Flächen, z.B. gerade kreisförmige Zylinder, obgleich es na-¹ türlich möglich ist, daß schräge Oberflächen und ähnliche Flächen ebenso verwendet werden können. In der Fig. 12 ist eine kegelstumpfartige Kathode Io9 dargestellt, die mit einer entsprechen! ausgebildeten Kathodenhalterung verwendet werden kann. Eine wirtschaftliche Verwendung des bei dieser Konstruktion erzeugten Lichtes liegt vor, wenn konkave Oberflächen verwendet werden, weil alle Abschnitte der Kathodenfläche dem Licht eines anderen Bereiches der Kathodenfläche ausgesetzt sind und dieses Licht zur Photoemission von Elektronen verwendet wird.

Die Figuren 5 - 9* 13>* 14, 18 und 19 zeigen, daß das Gerät nicht notwendigerweise kreisförmig sein muß, sondern daß es auch gerade oder gekrümmt ausgebildet sein kann.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein Zerstäubungsgerät 110 mit einer geradlinigen Kathode. Es ist vorgesehen, daß diese Vorrichtung in einer evakuierbaren Kammer während des Zerstäubungsvorganges enthalten ist. Es hat den Zweck, eine Grundplatte 111 die in geeigneter Weise innerhalb der Kammer gehalten wird, zu beschichten. Die Vorrichtung kann in jeder beliebigen Lage arbeiten. Die dargestellte Vorrichtung ist so angeordnet, daß das zerstäubte Material sich nicht nach unten bewegen kann, sondern im wesentlichen nach oben, um die untere Oberfläche 112 der Grundplatte zu beschichten. Eine Anode II3 ist in der Form eines flachen Streifens, der paralell zu der Kathodenanordnung verläuft vorgesehen und mit leitenden Anschlüssen 114 zum Anlegen einer elektrischen Spannung ausgestattet. Wie bei den anderen Äusführungsformen

409885/0946

-14- ' an-sl-lo

der Erfindung dient eine metallene Leitung 115 zum Führen eines Kiihlungsmittels und gleichzeitig als Leitung 116 zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Kathode.

Die Vorrichtung enthält eine Kathode 117 aus Metall, deren eine Seite 118 aus dem zu zerstäubenden Material gebildet ist. Die Kathode hat eine Seite 119, die der anderen Fläche gegenüberliegt und in unmittelbarer Verbindung mit der Kathodenhalterung 120 steht. Die Kathodenhalterung wird von einem Paar von magnetischen Polschuhen 121 und 122 zusammen mit einem Permanentmagneten 123 eingefaßt. Die Polschuhe erstrecken sich der Länge nach im wesentlichen über die gesamte Länge der Vorrichtung,ebenso wie der Magnet. Daher haben die Polschuhe entgegengesetzte magnetische Polarität.

Seitliche Halte elemente 124 und 125 klemmen die erwähnten Elemente zusammen und haben Lippen 127 und 128, die Kanäle bilden zwischen welche die Kathode eingeschoben oder eingeschnappt werden kann. Die Kathode bildet, wenn sie eingebaut ist, vorzugsweise eine gebogene Fläche, wie die in dem Beispiel gezeigte Kathode, die die Form eines Teiles eines Zylinders hat. Die Kathode erstreckt sich parallel zur geraden Achse 129. In gleicher Weise erstreckt sich die magnetische Einrichtung axial hinter der Kathode und erzeugt magnetische Kraftlinien I30, die an der Kathodenfläche an Schnittpunkten 131 und 132 ein-und austreten. Die Kraftlinien schließen gebogene Abschnitte I33 ein. Ein abgeschlossener Bereich wird an jeder Schnittlinie ähnlich der Fig. 5-5 entlang der Längsrichtung der Vorrichtung gebildet.

409885/0946

an-sl-lO

Die ίη den Figuren 5-9,13, 14, 18 und I9 dargestellten Vorrichtungen haben Kathoden, deren Flächen sich in einer Richtung öffnen, die allgemein der Seite II9 gegenüberliegt, das heißt der Seite der Kathode, die an die Kathodenhalterung anschließt. Damit soll ausgedrückt Werden, daß sie nicht einen ganzen Kreis beschreiben,und daß kein Teil der magnetischen Einrichtung und . der Kathodenoberfläche in der gleichen Richtung angeordnet sind. Statt dessen weist die Kathodenoberseite in einer Hauptrichtung ( in Fig.5 nach oben), und es besteht keine Möglichkeit,daß zerstäubtes Material nach unten geschleudert wird. Dies ist im Gegensatz zu den Fig. 1 -4, in denen sich die Kathode in einer Richtung öffnet und die Kathodenoberfläche sich^; selbst gegenüberliegt. Das zerstäubte Material kann hier sowohl nach oben als auch nach unten wandern. Nebenbei wird erwähnt, daß das ausgeschleuderte Material, das lediglich von einem Teil der Kathodenoberfläche der Fig. 1 zu einem anderen Teil geht, eine Verminderung des Wirkungsgrades des ZerstaubungsVorganges darstellt. Ein solcher Vorgang kann in der Fig. 5 nur in einem sehr engen Winkelbereich auftreten.

In den Fig.7, 8, 9 und 14 wird das gleiche Prinzip der Fig.6 mit der Ausnahme verwendet, daß die von den magnetischen Kraftlinien gebildete tunnelartige Bahn in sich selbst steht und weder Anfang noch Ende hat. In derFig. 6 hat dieser Bereich einen Anfang und ein Ende, und weist einen Nachteil der weiter unten erläutert werden soll.

Die Figuren 7, 9 und I3 zeigen ein Kathodenzerstäubungsgerät 154, das im wesentlichen dem der Fig. 5 entspricht. Es sind jedoch zwei geschlossene Bereiche I52 und 153 vorgesehen. Bei dieser Anordnung wird die Kathode I35 durch Seitenplatten 136 und 137 gegen drei Polschuhe I38, I39, 14o und zwei Kathodenhalterungen 141, 142 gehalten. Eine Anode 143,die der Anode II3 (Fig. 5) ähnlich ist,, ist vorgesehen. Ein

409885/0946

-16- an-sl-lO

.leitendes Metallrohr 144 führt dureh beide Kathodenhalterungen, um das elektrische Potential anzulegen und -die Kathode zu kühlen. Die Permanentmagnete 145., 146 sind magnetisch mit entgegengesetzter Polarität angeordnet, so daß die beiden äußeren Polschuhe die gleiche Polarität haben und der mittlere Polschuh eine entgegengesetzte Polarität hat. Es sind zwei magnetische Kraftlinienbereiche 147, 148 vorhanden, die .die Kathodenfläche in von· einander getrennten Schnittpunkten'schneiden, _? wobei bogenförmige Abschnitte 150 und 151 entstehen. Diese bilden zwei abgeschlossene Bereiche 152 und 155, die aneinander stoßen und kontinuierlich in der Form eines tunnelartigen Bahn "über die Länge der geradlinigen Vorrichtung laufen. Bei dieser* Anordnung laufen die geladenen Teilchen in jeder der Bahnen in entgegengesetzter Richtung. Es wird darauf hingewiesen, daß, wenn die Bauweise der Fig. 7 verwendet wird,um nur einen geradlinigen Bereich zu bilden *wie es in der Fig. 6 dargestellt ist, die Magnete so angeordnet sein können, daß ihre Polarität in der gleichen Richtung verläuft. In diesem Fall ist die Polarität der äußeren Polschuhe voneinander verschieden und die Laufrichtung der geladenen Teilchen die gleiche.

Die Ausführungsform der Fig. 6 hat den Nachteil, daß ihr geschlossener Bereich einen Anfang und ein Ende hat und daß die geladenen Teilchen aus dem Ende herausgeschleudert werden. Da es einen Anfangsbereich gibt, wird das Zerstäuben erst nach einer bestimmten anfänglichen Länge des Bereiches auftreten und ein Teil der Vorrichtung trägt zur Erzeugung von zerstäubtem Material nicht bei.

Die Vorrichtungen der Fig. 7, 8, 9, I3, 14, l8,und I9 verhindern diesen Nachteil. In Fig. 8 ist ein Kathodenzerstäubungsgerät 155 mit einer "rennbahnartig" ausgebildeten Kathode dargestellt. Ein seitlicher Querschnitt, der irgendwo· senkrecht zu dem tunnelartigen Bereich genommen ist, entspricht im wesentlichen dem in der Fig. 5 dargestellten. Es handelt sich einfach um die

409885/0946

- 17 - an-sl-10

gerade Vorrichtung der Pig. 5* die in eine Form gebogen wurde, so daß der tunnelartige Bereich ( die unterbrochene Linie 156 zeigt den Verlauf der Bahn) in sich selbst geschlossen ist, so daß es weder einen Anfang noch ein Ende gibt. Unter nochmaliger Bezugnahme auf die Ausführungsform der Fig. 7· und 9 wird darauf hingewiesen, daß durch Verbinden der Enden der Bereiche 152 und 153 ein durchgehender ovaler Laufbereich gebildet werden kann. Dies ist möglich, da die geladenen Teilchen in den Bereichen 152 und 153 eine entgegengesetzte Laufrichtung haben. Die Bildung des Ovals kann ohne Schwierigkeiten dadurch bewerkstelligt werden, daß man halbkreisförmige Endstücke 157 und I58 vorsieht. Diese Endstücke enthalten eine Fortsetzung der Magnete, der äußeren Seitenplatten und der äußeren Polschuhe, jedoch nicht eine Fortsetzung des inneren Polschuhes 139· Dadurch soll eine schalenförmige Kathodenhalterung und Kathode geschaffen werden, die Seitenplatten 136 und I37, Polschuhe I38 und 140 und Kathodenhalterungen 141 und 142 enthält, die als Teil einer durchgehenden, ovalen Bauweise um den Polschuh 139 als Zentrum gebildet sind . Die Bahn 159 der geladenen Teilchen verläuft dann wie sie in den Fig. 9 und I3 dargestellt ist. Der äußere Polschuh in Fig. 13 und 14 wird manchmal als ein " Umfang" -Polschuh bezeichnet..

Die schalenförmige Kathode kann als ein mittlerer, gerader Bereich mit halbkreisförmigen Abschnitten an jedem Ende ausgebildet sein. Sie kann aber auch auf einem einzigen Stück hergestellt sein, webei: die Seitenplatten aus zwei Stücken bestehen, die durch entfernbare Schrauben 159a, 190b (Fig.7) zusammengehalten werden, um das Entfernen und Austauschen der Kathode nach Abheben des oberen Teiles zu ermöglichen.

Die Fig. Io zeigt, daß eine ebene Oberfläche auch funktionsfähig ist, wobei die bevorzugte Ausführungsform der Kathode jedoch eine konkave Oberfläche hat, um den größtmöglichen Gebrauch des Glimmlichtes zu machen. Bei einer ebenen Oberfläche ist der Wirkungsgrad -geringer, da der Beitrag des Glimmlichtes gering ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Kathodenzerstäubungsgerät

409885/0946

-18- an-sl-10

mit Seitenplatten 166, I67 die ein Paar Polschuhe 168,169, einen Permanentmagneten 170 und eine Kathodenhalterung I71 einschließen. Die Bedeutung dieser Anordnung liegt darin, daß magnetische Kraftlinien I72 erzeugt werden sollen, um einen geschlossenen Bereich I73 mit der Fläche 174 der Elektrode zu bilden . Diese Ausgestaltung kann in einem Kreis oder einem Qval,wie bei den anderen Ausführungsformen gezeigt ist, verwendet werden, wobei sie entsprechend abgeändert werden muß, damit eine fläche Oberfläche erhalten werden kann.

In der Pig. 11 ist in einem Kathodenzerstäubungsgerät I75 der Permanentmagnet durch einen Elektromagnet 176 ersetzt. Die Fig. 11 kann als ein seitlicher Querschnitt der Fig. oder einer der anderen Ausführungsformen betrachtet werden, wobei der dort vorgesehene- Permanentmagnet durch einen Elektromagneten ersetzt ist. Um die am günstigsten geformten magnetischen Kraftlinien I77 für diese Vorrichtung zu bilden, sollte der Elektromagnet mit einem ausreichenden Abstand von der Kathode angeordnet sein, damit TJnregelmaßigkeitm des Feldes, die durch die Windungen I78 entstehen, nicht die Form des Feldes innerhalb der Kathode beeinflussen.

Die Fig. 12 zeigt eine kegelstumpfartige Kathodenfläche 179* die mit einer angemessenen Abänderung der Halterung verwendet werden kann. Verglichen mit den Vorrichtungen der Fig. 1 und wird durch diese Kathodenform die Konzentration des^nach unten zerstäubten Materiales verbessert.

Die Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform, die im allgemeinen der der Fig. 10 entspricht. Es handelt sich um ein Kathodenzerstäubungsgerät 180 mit einer Kathode I8I, die eine konvexe Oberfläche l82 hat. Kraftlinien I83 werden erzeugt, um eine tunnelähnliche Laufbahn zu bilden. Die Hinweise bei der Fig.l-r ,

409885/0946

- 19 - an-sl-lO

soweit die nicht konkave Form der-Kathodenf lache und die Nützlichkeit einer Abänderung betroffen sind, gelten -auch hier.

Die Pig. 14 und 16 zeigen ein Kathodenzerstäubungsgerät 210 mit einer ringförmigen Kathode. Das Gerät hat einen mittleren magnetischen Polschuh-211, der als Säule ausgebildet ist, einen umlaufenden Polschuh 212 in der Form eines Zylinders, und einen ringförmigen Magneten 213 zwischen beiden, der so magnetisiert ist, daß ein Pol anschließend an jeden Polschuh entsteht. Zwischen den Polschuhen befindet sich eine ringförmige Kathodenhalterung 214. Sie hat ein leitendes Metallrohr 215, das zum Kühlen dient und auch dazu, ein Potential an die Kathode zu legen. Eine Kathode 216 wird in einer Nute 217 in einer Seitenplatte 218 gehalten, die den Aufbau umgibt. Magnetische Kraftlinien 219 werden erzeugt und bilden eine kreisförmige Bahn 220, wie es bereits beschrieben worden ist. Die Linien schneide! die Kathode in den Bereichen 221 und 222 und haben gebogene Abschnitte 223. Eine ringförmige Anode 224,(diese ist nur in Fig. 16 dargestellt) ist anschließend an die Kathode angeordnet und hat einen nicht dargestellten Anschluß für das Anodenpotential.

Das bei den Vorrichtungen Fig. 1 - 12, X5 und 16 verwendete Material zum Zerstäuben wird normalerweise nicht magnetisches Metall wie beispielsweise Kupfer oder Gold sein . Es ist Jedoch mit dieser Erfindung auch möglich, isolierendes Material und sogar magnetisches Material zu zerstäuben. Eine Abwandlung, die das Zerstäuben von magnetischem Material möglich macht, ist in der Fig. 17 dargestellt. Ein Elektromagnet I90 und eine Katnodenhalterung I9I werden von einem Paar magnetischer Polschuhe 192, I93 eingefaßt. Ein Paar von Anodenabschirmungen 194,195 erstreckt sich parallel zu den Polschuhen und übergreift die Ränder der Kathode I96, deren Fläche 197 von der Seite 198 wegweist, an der die Magneteinrichtung angeordnet ist. Die Anodenabschirmungen sind miteinander über eine, Verbindung leitend verbunden. Statt direkt an die Kathode anzuschließen,

40988 5/0946

-2o- an-sl-lo

haben die Polschuhe einen Abstand von ihr und bilden Luft spalten 2oo, 2ol. Wenn die Kathode auf einem magnetischen Material hergestellt ist, werden die Kanten polarisiert und Kraftlinien 2o2 werden wie in den anderen Ausführungsformen auftreten. Das Feld kann stark genug gemacht werden, damit die ^Kathode magnetisch gewendet wird.

Wenn isolierendes Material zerstäubt werden soll, wird eine Hochfrequenz in der Größenordnung von ungefähr 13*5 MHz als Potential zwischen der Anode und der Kathode verwendet, statt der Gleichspannung, wie sie in den anderen Aus führungs formen vorgesehen ist . Der Aufbau ,abgesehen von dem Luftspalt, ist sonst der gleiche.

Die Pig. 13 zeigt eire perspektivische Darstellung der Vorrichtung in Fig. 9» die die durchgehende Kathodenseite mit der sich darüber erhebenden tunnelähnlichen . 3ahn zeigt, die durch die Kathodenseite selbst und das magnetische Kraftfeld gebildet wird.

In der Flg. 14 ist perspektivisch die tunnelartige "Bahn der in Fig. 16 dargestellten Vorrichtung abgebildet.

Die Fig. 18 zeigt eine Abänderung, bei der die tunnelartige Bahn 2o5 vielmehr auf einer gekrümmten Fläche 2o6 als in einer Ebene liegt. Durch diese Anordnung kann eine gewisse Fokussierungswirkung auf das zerstäubte Material ausgeübt werden. Die Ebene 206 kann natürlich auch konvex statt konkav sein, wobei man dann aber auf gewisse Vorteile, die bei einer konkaven Krümmung auftreten, verzichten muß.

Die Fig. 19 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung, die auch bei den Ausführungsformen der Fig. 1 - 18 erfolgen kann. Bei genauer Betrachtung dieser Ausführungsformen erkennt man, daß Magnetpole unmittelbar anschließend an die Kathode vorhanden sind und auch gleichzeitig Magnetpole an den anderen

409885/0946

-21i an-sl-10

Enden der Polschuhe auftreten. Dadurch wird der Zerstäubungsvorgang nicht nachteilhaft beeinflußt, jedoch entsteht in einem Vakuumsystem ein nutzloses Feld, welches als Ausgangspunkt für eine andere nachteilige Wirkung dienen kann. Dies vermeidet man dadurch, daß die äußeren Polschuhe eine solche Form haben, daß sie Teile eines einstigen Stückes mit einem U-förmigen Querschnitt darstellen.

Die Fig. 19 zeigt einen weiteren Querschnitt der Vorrichtung der Fig. 7' und ist mit gleichen Bezugsziffern ausgestattet. Jedoch sind die Polschuhe I38 und I4o einstückig mit einem Bügelabschnitt 225 ausgebildet. Durch den gekrümmten Bügelabschnitt wird vermieden, daß sich ein magnetisches Feld an den Enden der magnetischen Teile bildet. Dieses Prinzip kann bei jeder der erfindungsgömäßen Ausführungsformen angewandt werden. Lediglich bei der Ausführungsform in Fig. 2o könnte kein zusätzlicher gekrümmter Bügel eingeführt werden, da bereits einer vorhanden ist.

Die Fig. 2o zeigt einen Permanentmagneten 230, dessen Schenkel 231 und 232 entgegengesetzte Polarität haben. Sie schließen an eine Kathode 233 an und bilden magnetische Kraftlinien 234, wie bei den anderen Ausführungsformen. Diese Art der magnetischer Ausgestaltung kann die oben erwähnten magnetischen Konfigurationen, die aus vielen Stücken bestehen, ersetzen.

Die Fig. 2o zeigt, daß der Ausdruck "Polschuhe" nicht für die Teile begrenzt ist, die vonoeinem Magneten entfernt werden können, obgleich dies -glücklicherweise der Fall sein kann, sondern durch diesen Aufdruck soll eine Konstruktion definiert werden, die einen magnetischen Fluß in an die Kathode anschließende Bereiche führt, wo sich das erwünschte Magnetfeld entwickelt.

409885/0946

-22- ' an-sl-10

Die Polschuhe werden natürlich aus magnetisierbarem Material hergestellt. Alle die beschriebenen Vorrichtungen haben Anodeneinrichtungen, die. genügend nahe angeordnet sind, um das notwendige elektrische Feld zu erzeugen. Die Anoden und Kathoden haben zum Anlegen des notwendigen Potentiales geeignete Anschlüsse.

Die Abmessungen der verschiedenen Ausführungsformen können ohne weiteres von einem Fachmann für" Kathodenzerstäubungstechnik bestimmt werden. Viele Abmessungen werden von der erwünschten Beschichtungsrate oder den erwünschten Außendimensionen der Vorrichtung abhängen. Die Vorrichtung der Fig. 1 ist im wesentlichen Maßstabsgetreu dargestellt, wobei der Durchmesser der Kathodenseite 56 ungefähr 7,5 cm beträgt. Das Magnetfeld hat eine Stärke von ungefähr 100Ö Gauss und das Gleichspannungspotential beträgt ungefähr 600 Volt. Der Druck liegt bei ungefähr 5 - 10 χ 10" " mm Hg _{in der} evakuierbaren Kammer.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Polschuhe das Feld und der Erosionsbereich örtlich genau definiert sind. Teile der magnetischen Einrichtung anderer Zerstäubungsgeräte, die in der gleichen Kammer angeordnet sein können, oder anderer Teile des gleichen Systems können im wesentlichen nicht in der Weise wechselwirken, daß eine Streuerosion bewirkt würde. Dies war bei bekannten Geräten ein Problem. Die Feldlinien in dieser Vorrichtung, die beim Zerstäuben verwendet werden, werden nicht nachhaltend durch Streufelder beeinflußt.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei der vorliegenden Ausbildung geladene Teilchen nicht aus dem Feld in Richtung auf die Grundplatte entkommen können. Sie sind in der tunnelartigen Bahn ,durch eine Schwelle zwischen ihr und der Grundplatte gefangen. Im wesentlichen werden alle geladenen Teilchen durch das Magnetfeld zurückgehalten und sie können nicht auf den zu beschichtenden Gegenstand auf treffen oder auf ihn wirken. Die Teilchen, die iVsc-v den

409885/0946

-2> an-sl-10

sichtbaren Glimmbereich hinaus entkommen, sind neutral urxd steife. dQS zerstäubte Material dar. Die Grundplatte kann irgendwo in der Kammer angeordnet werden, was einen großen Vorteil beim Entwurf und der Bedienung darstellt.Wenn"Vorrichtungen verwendet werden, bei denen die Kathodenseite an einer Seite offenliegt, besteht die Möglichkeit,einen großen Teil von teurem Material zu sparen, da diese Kathode eine Richtuhgswirkung hat. Es gibt nämlich einen größeren Bereich, in dem kein Material zerstäubt wird.

Man sieht, daß ein magnetisches Feld zwischen der Kathode und der Grundplatte als Sperre für geladene Teilchen wirkt. Da bei dieser Bauweise das magnetische Feld geschlossen ist, ist es mehr oder minder gleichgültig, wo die Anode angeordnet wird. Sie muß lediglich ausreichend,nahe an der Kathode angeordnet sein .lurch die Möglichkeit, sie irgendwo anzuordnen wird eine beträchtliche Anpassungsfähigkeit erreicht, wenn es um die Anordnung der zu beschichtenden Grundplatte geht.

Bei der Verwendung einer konkav gekrümmten Bauweise wird das während des Betriebes erzeugte Licht dazu verwendet, durch Photoanregung eine Elektronenemmission zu bewirken. Die Verwendung einer flachen oder konvex gekrümmten Fläche hat einen geringeren Wirkungsgrad bezüglich der Verwendung des Glimmlichtes, aber solche Formen haben gewisse Vorteile, wenn in anderer Beziehung bei der Konstruktion Kompromisse eingegangen werden müssen.

Ein weiterer Vorteil wird einem in jeder Ausführungsform mit einer konkaven Kathode auffallen, der darin besteht, daß,wenn die konkave Kathode, erhitzt wird, sich ihr Material ausdehnt und gegen die gekühlte Kathodenhalterung drückt, welche zum Abführen der Wärme dient. Je stärker sich die Kathode erwärmt, um so enger drückt sie gegen die Wärmeableitung und wird dadurch gekühlt. Der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung

409885/0946

- 24 - an-sl-10

und der elektrischen Leitung wird dadurch erhöht.

Beim Arbeitseinsatz der Vorrichtung der Fig. 1 wird man ein ringförmiges Glühen über den gesamten Umfang der Kathodeninnenseite erkennen. Die Erosion wird im wesentlichen gleichmäßig über den gesamten Umfang erfolgen. Das gleiche trifft auf die Arbeitsweise der anderen Ausführungsformen zu, bei denen die Kathode eine geschlossene Bahn bildet, da dort eine durchgehende Bahn für die Elektronen ohne'Anfang oder Ende besteht. Bei der Vorrichtung gemäß der Fig. 6, die eine rein geradlinige Vorrichtung ist, wird man feststellen, daß in der Nähe eines Endes im wesentlichen keine Erosion auftreten wird und diese vielmehr längs des anderen Endeszunimmt. Wenn es erwünscht ist, den Strahl abzublocken, kann ein isolierendes , die dielekrisches Material zu diesem Zweck in seine Bahn eingebracht werden.Bei den Vorrichtungen mit einer geschlossenen Bahn erstreckt sich das Glimmen über die ganze Länge der Bahn.

Die Arbeitsweise der Vorrichtungen kann ohne Schwierigkeiten von Fachleuten verstanden werden und verlangt keine weitere ins einzelne gehende Beschreibung. Es ist lediglich zu beachten, daß .magnetische Kraftlinien, die die Wand der Kathode im Abstand voneinander schneiden und über ein durchgehend gekrümmtes Magnetlinienelement verbunden sind, abgeschlossene Bereiche begrenzen, in denen die geladenen Teilchen und die, die sich fortbewegen, im wesentlichen.zurückgehalten werden^ wodurch sie besonders wirksam in dieser Vorrichtung verwendet werden.

409885/0946

Claims

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

OIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

an-sl-10 If.Suni 1974

• ar·

Patentansprüche

C"
1. 'Kathodenzerstäubungsgerät zum Beschichten einer Grundplatte in einer Vakuumkammer, dadurch gekennze lehnet, daß eine Kathode (57) auf der Vorderseite (56) das zu zerstäubende Material trägt, wobei eine magnetische Einrichtung (65)* die anschließend an die Kathode (55) und an ihrer Rückseite, das heißt an der Seite, die der Vorderseite (56) gegenüberliegt, vorhanden ist,-wobei die magnetische Einrichtung (65) ein Paar Magnetpole (67*68') hat, zwischen denen magnetische Kraftlinien'(75) vorhanden sind, von welchen wenigstens einige an voneinander getrennten Stellen (76,77) in die Vorderseite (56. ein- und austreten, wobei sich gebogene Peldlinienabschnitte (78' zwischen den Stellen (76,77) im Abstand von der Vorderseite (56) bilden, und daß/eihe Begrenzung längs der Vorderseite (56) ein abgeschlossener Bereich in der Ebene jeder entsprechenden Kraftlinie gebildet wird, und daß wenigstens einer der Magnetpole länglich ausgebildet ist, wodurch eine tunnelartige Bahn entsteht, in der die geladenen Teilchen im wesentlichen gehalten werden und längs welcher sie sich bewegen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite {56) eine Krümmung hat.

409885/0946

an-sl-lo

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (56) eine Mittelachse (57) hat, die von der magnetischen Einrichtung (65) und der Vorderseite (56) umfaßt wird.

4. Gerät nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet , daß die Vorderseite (56) die Form eines kreisförmigen Zylinders hat.

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung konkav ist.

6. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet , daß die Krümmung konvex ist.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichne t, daß die Vorderseite (56, 174, 197) eben ist.

8. flerät nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die Vorderseite (56) sich allgemein in einer Richtung öffnet, die der Rückseite der Kathode entgegengesetzt ist.

9. Gerät nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (I08) eine gebogene Fläche darstellt, wobei die Biegung in der Ebene der geschlossenen Bereiche liegt.

10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tunnelartige Bahn (I56, 159) in sich selbst geschlossen ist, woduroh eine durchgehende Bahn ohne Anfang oder Ende gebildet wird.

11. Gerät nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet daß die Vorderseite ein e Kurve mit einer Mittelachse daeter die von der Kurve und der magnetischen Einrichtung umfaßt wird.

409885/0946

- f - an-sl-lO

12. Gerät nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorderseite (56) sich in einer Richtung öffnet, die allgemein entgegengesetzt der Rückseite liegt.

13. Gerät nach Anspruch 12,dadurch ge kennzeichnet, daß die Bahn eine geschlossene Schleife darstellt.

14. Gerät nach Anspruch I3* dadurch g ekennzeichnet , daß die Bahn gerade und gekrümrate Abschnitte hat.

15· Gerät nach Anspruch I3* dadurch g. ekennze lehnet, daß die Bahn kreisförmig ist.

16. Gerät nach Anspruch IJ, .dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn in einer Ebene liegt.

17. Gerät nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn auf einer gekrümmten Fläche liegt.

18. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennze lehne t, daß die Kathode von einem leitenden Kathodenhalter (59) getragen wird, wobei zwischen der Kathode und dem Kathodenhalter ein unmittelbarer Flächenkontakt besteht.

19· Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenhalterung Anschläge enthält, In die ein Paar gegenüberliegender Ränder der Kathode eingreifbar ist, wobei bei Erhöhung der Kathoden temperatur und der Kathodenausdehnung die Kathode gegen die Halterung (6) gepreßt wird.

2o. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenhalterung eine Ausnehmung (217) hat, in die die Kathode fest paßt, wobei bei Erhöhung der Kathodentemperatur und der Kathodenausdehnung die Kathode in feste Berührung mit der Kathodenhalterung gedrückt wird.

409885/0946

an-sl-lO

21. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinrichtung aus einem Permanentmagneten besteht.

22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennze ichnet, daß die Magneteinrichtung aus einem Paar magnetisierbarer Polschuh besteht, die anschließend an den Magneten angeordnet sind und die Magnetpole bilden , wobei sie εχ.-schließend an die Rückseite der Kathode angeordnet sind und 1 ihre magnetischen Kraftlinien im wesentlichen durch die Kathode hi»aureh<Jr Ingen.

23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbaren Polschih gegen die Rückseite der Kathode anstoßen.

24. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennze ichnet, daß magnet is ierbare Pols chuh( 192, I9/5) im Abstand von der Rückseite (I98) der Kathode angeordnet sind, und daß zwischen den Polschuhen und der Rückseite ein Luftspalt (200) vorhanden ist.

25. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenhalterung zwischen den Polschuhen angeordnet und von ihnen umschlossen wird, und daß die Kathodenhalterung mit der Kathode in enger Flächenberührung steht.

26. Gerät nach Anspruch 25* dadurch gekennze lehne t, daß eine Kühleinrichtung (42, II5, 144, 215) vorhanden ist, um die Kathodenhalterung zu kühlen.

27. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die magnetische Einrichtung einen Elektromagnet enthält, der erregt die magnetischen Kraftlinien erzeugt.

409885/0946

an-sl-lo

28. Gerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung ein Paar magnetisierbarer Polschuhe hat, die anschließend an den Magneten angeordnet die magnetischen" Pole "bilden und an die Rückseite der Kathode anschließen,wobei die magnetischen Kraftlinien im wesentlichen durch die Kathode hindurchdringen.

29. Gerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Pole an die Rückseite der Kathode stoßen.

30. Gerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbaren Polschuhe mit einem Abstand von der Rückseite der Kathode angeordnet sind, und daß dazwischen ein Luftspalt vorhanden ist.

31. Gerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Polschuhe miteinander ohne Unterbrechung an ihren Seiten gegenüber der an die Kathode grenzenden Seite des Magneten verbunden sind.

32. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung die Form einer geschlossenen Schleife hat.

33. Gerät nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Einrichtung einen mittleren Polschuh, einen umfangsmäßigen Polschuh und einen Magneten hat, der sich zwischen ihnen erstreckt, und daß die Kathode anschließend an die Polschuhe angeordnet ist, wodurch sich eine geschlossene Bahn bildet.

409885/0946

-ρ- an-sl-10

Gerät nach Anspruch 33 * dadurch gekennzej ch n- e t, daß der umfangsmäßige Polschuh über einen Bügel geschlossen ist, um ein magnetisches Feld außer- " halb der Kathode zu unterdrücken.

409885/0946

Leerseite