DE2541719C3 - Einrichtung zur Herstellung von Schichten durch Kathodenzerstäubung von Werkstoffen mittels Ionen - Google Patents
Einrichtung zur Herstellung von Schichten durch Kathodenzerstäubung von Werkstoffen mittels IonenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
38 40 451) und kann insbesondere zur Herstellung von
Filmschichten aus künstlichem Diamanten sowie von mehrschichtigen Beschichtungen des »Sandwich«-Typs
verwendet werden. Dort werden in einer Vakuumkammer in verdünntem inertem Gas gleichzeitig zwei
Graphitkathoden durch Ionen einer elektrischen Entladung zerstäubt, wobei die frei werdenden Kohlenstoffatome sich auf einem festen Substrat niederschlagen.
Die Anoden sind dort vertikal übereinander angeordnet und das Werkstück ist jeweils an einem Ort vorgesehen,
wo die von den zugehörigen zwei Kathoden abgestäubten Werkstoffpartikel strahlenförmig zusammenlaufen
und sich überdecken.
Es gibt bekanntlich verschiedene Einrichtungen zum Herstellen von Schichten auf Werkstücken mittels
Kathodenzerstäubung eines Wert^offes in verdünntem
Gas innerhalb eines abgeschlossenen Raums. Nach der Art der angewandten Zerstäubungssysteme des wichtigsten Arbeitsorgans gibt es Dioden-, Trioden-, Tetrodeneinrichtungen sowie Einrichtungen mit selbständiger
Die Diodeneinrichtungen sind am einfachsten und billigsten. Sie enthalten eine Vakuumkammer, in der
eine Kathode und eine Anode montiert sind. Das Werkstück wird an der Anode angebracht Die
Einrichtung ist mit einem Evakuierungssystem, einem System zur Zufuhr eines inerten Gases und einer
Stromversorgung versehen. Beim Betrieb wird die Vakuumkammer zuerst evakuiert und dann mit inertem
Gas gefüllt Zwischen Kathode und Anode wird eine
elektrische Spannung angelegt, unter deren Einwirkung
im Raum zwischen der Kathode und Anode eine Gasentladung entsteht und Plasma gebildet wird. Dieses
Plasma besteht aus Elektronen, Ionen und Atomen des inerten Gases, Ionen, Molekülen und Atomen der
Restgase des Vakuumsystems (N2,02, H2O, CO2, CnH1n
usw.). Unter der Einwirkung des elektrischen Feldes prallen die positiven Ionen des inerten Gases und des
Restgases auf die Kathode. Die Kathode wird zerstäubt und emittiert Elektronen und neutrale Atome des
Kathodenmaterials mit einer Energie von mehreren 10 eV. Die emittierten neutralen Atome des Kathodenmaterials schlagen sich auf dem Substrat — d. h. dem
Werkstück — als dünne Beschichtung nieder. Ein
wesentlicher Nachteil der Diodeneinrichtungen besteht
darin, daß der Betrieb bei einem relativ hohen (etwa IQ-2 Torr) Druck des inerten Gases durchgeführt
werden muB, weil bei niedrigerem Druck in diesen
Systemen keine Gasentladung entsteht oder diese Entladung instabil ist. Dies führt dazu, daß die
emittierten neutralen Atcme des Kathodenmaterials gestreut werden und auf dem Weg von der Kathode
zum Substrat infolge mehrfacher Zusammenstöße mit den Teilchen des inerten und des Restgases ihre Energie
verlieren. Es wird eine undichte, unfeste, durch Beimengungen verunreinigte Schicht (Film) erzeugt.
Außerdem besteht ein weiterer Nachteil dieser Einrichtungen darin, daß die frisch abgeschiedene Schicht
ununterbrochen mit Plasmaelektronen und Plasmaionen beschossen wird. Infolgedessen ergeben sich in der
Struktur der Beschichtung strahlungsbedingte Störungen, sie enthält viele Beimengungen, wird locker, unfest.
Die Trioden- und Tetrodeneinrichtungen unterscheiden sich von den Diodeneinrichtungen vor allem
dadurch, daß eine Glühkathode vorhanden ist, die Glühelektror.en emittiert und zur zwangsweisen Aufrechterhaltung
der Gasentladung dien'^ In einem Triodensystem werden die Glühelektronen mit Hilfe der
Anode, an die ein positives Potential angelegt ist, zum Gasentladungsplasma abgesaugt Das zu zerstäubende
Material (Target) wird an einer dritten Elektrode angebracht, die bezüglich des Plasmas unter negativem
Potential steht. Die Werkstücke werden im Halter gegenüber dem Target befestigt. Nach der Aufheizung
der Kathode, der Einschaltung der Anodenspannung und dem Einlaß des inerten Gases in die Entladungskammer bis zu einem Druck von 10 -J Torr entsteht eine
Gasentladung. Wenn dem Target negatives Potential von mehreren 102 V zugeführt wird, setzt dessen
intensiver Beschüß durch positive Plasmaionen ein. Das Targetmaterial wird zerstäubt und schlägt sich an den
Werkstücken nieder.
Die Tetrodeneinrichtungen unterscheiden sich von den Triodeneinrichtungen dadurch, daß in der Nähe der
Glühkathode eine zusätzliche vierte Elektrode angeordnet ist, die die lonisationsbedingungen des Gasentladungsplasmas
verbessert und eine weitere Verminderung des Druckes des inerten Gases während des
Betriebs der Einrichtung bis 2 -=- 4 · ΙΟ-4 Torr ermöglicht.
Ein Nachteil dieser Einrichtungen ist der Beschüß der frisch abgeschiedenen Schicht durch Plasmaelektronen
und Plasmaionen. Außerdem gestattet die in den Trioden- und Tetrodensyslemen vorhandene Glühkathode
nicht, eine reaktive Zerstäubung durchzuführen, wobei die Glühkathode eine Quelle von zusätzlichen
Verunreinigen der abgeschiedenen Schichten ist.
Die Einrichtungen mit selbständiger Ionenquelle besitzen zwei Kammern, nämlich eine Ionisationskammer
und eine Arbeitskammer, die durch eine Membran mit kleiner Öffnung voneinander getrennt sind. Inertes
Gas wird in die Ionisationskammer eingelassen, und der Druck in dieser während des Betriebs kann beträchtlich
höher (10~2 Torr) als der Druck in der Arbeitskammer (ΙΟ-5 Torr) sein. Während des Betriebs findet in der
Ionisationskammer die Bildung von geladenen Teilchen statt, die durch die öffnung in der Trennmembran in die
Arbeitskammer gelangen, von elektrischem und äußerem magnetischen Feld fokussiert werden und das
Target beschießen. Das Target wird zerstäubt, und es bildet sich eine Quelle der zerstäubten neutralen Atome
des Targetmaterials. Alle Werkstücke werden bezüglich der das Target streifenförmig verlassenden Atome
senkrecht angeordnet. Das System mit einer selbständigen Ionenquelle gestattet, eine reaktive Zerstäubung
durch Einlaß eines reaktionsfähigen Gases (beispielsweise
Sauerstoff oder Stickstoff) unmittelbar in die Arbeitskammer durchzuführen, was eine eventuelle
Zerstörung der in der Ionisationskammer angebrachten Glühkathode verhindert. Jedoch ist dieses Kathodenzerstäubungssystme
viel komplizierter als alie anderen Systeme und muß in der Regel mit der
Glühkathode versehen sein, die eine Quelle von zusätzlicher Verunreinigung der erzeugten Schicht
darstellt. Außerdem gestattet das System mit der selbständigen Ionenquelle, mit nur einem zu zerstäubenden
Target zu arbeiten.
Eine weitere bestehende Einrichtung zur Herstellung von Schichten in Gestalt von dünnen Filmen mittels
Kathodenzerstäubung ist der sogenannte Ionenpunktzerstäuber. Die Grundlage dieser Einrichtung bildet
eine Entladungskammer, die aus einer langen zylinderförmigen Anode besteht, in der zwei Kathoden
angeordnet sind, deren eine in d^r zur Anodenachse
senkrechten Ebene in zwei Richtungen verschiebbar ist.
Außen werden an der zylinderförmigen Anode Werkstücke befestigt, auf die durch Öffnungen in der
Anodenwand Material aufgedampft wird. Zur Temperaturstabilisierung
der Werkstücke sind diese von einem Kupfer-Schirm umgeben. Zum Evakuieren der Entladungskammer
und zum Entgasen der Werkstücke wird die Kammer vor Zerstäubungsbeginn an einem Kragstück aus Kupfer aufgehängt, an dessen Ende ein
Becher zur Unterbringung eines Heizelementes befestigt wird. Während des Betriebs wird der Becher mit
einem Kühlmittel gefüllt und zur Abkühlung der Entladungskammer verwendet. Die Entladungskammer
mit dem Kupfer-Schirm ist in einem hermetisch abgeschlossenen zylinderförmigen Glasgehäuse untergebracht,
an dem ein Solenoid zur Erzeugung eines magnetischen Längsfeldes befestigt ist. Spektral reines
inertes Gas wird unmittelbar der Entladunpskammer zugeführt. Eine der Anodenöffnungen kann von einem
metallischen Schieber verdeckt werden, der von außen gesteuert wird, was die Reinheit der hergestellten
Schicht erhöhen und das zu zerstäubende Material genau dosieren läßt. Die Einrichtung arbeitet auf
folgende Weise. Beim Einschalten der Stromspeisung entsteht zwischen den zwei Kathoden eine Gasentladung
in Gestalt eines leuchtenden Plasmastrahls. An der Berührungsstelle des Plasmastrahls mit der beweglichen
Kathode wird das Kathodenmaterial zerstäubt und gelangt durch die Anodenöffnung auf das Werkstück,
wo es sich auch niederschlägt. Zu den Vorteilen dieser Einrichtung gehört, daß die Glühkathode hierin fehlt
und der Druck des inerten Gases gegenüber den Trioden- und Tetrodensystemen noch mehr verringert
werden kann. Außerdem ist, da das Werkstück aus der Endladungszone weggebracht ist, dessen Beschüß durch
Plasmaionen und -elektronen vermieden, was die Qualität der aufgedampften Schichten erhöht. Jedoch
weist diese Einrichtung auch wesentliche Nachteile auf. Der HauptnacLjteiI der Einrichtung besteht darin, daß
die Schicht (Film) durch Kondensation von Atomen nur aus einer punktförmigen ZerstäubungsqueÜe beim
Niederschlagen der Atome auf das Werkstück nur von einer Seite in der Regel unter einem Winkel von 90°
gebildet wird. Dies führt öfters dazu, daß die erzeugte Schicht undicht und unfest ist sowie Mikrorisse und
Mikroporen aufweist. Ein weiterer Nachteil ist, daß in der Einrichtung eine teilweise Verunreinigung der
strahlenförmig emittierten Atome mit Atomen der Restgase und der Beimengungen infolge nachstehend
angegebener Umstände erfolgt:
— Gasausscheidung aus ungekUhltcn Kathoden infolge
der Erhitzung beim Zerstäuben:
— Gasausscheidung aus der Anode und anderen Teilen der Enlladungskammer infolge ungenügender Entgasung der Einrichtung vor Zerstäubungsbeginn und
ungenügender Kühlung während des Betriebs der Einrichtung;
— Gasausscheidung aus den Dichtungen im System zur Zufuhr des inerten Gases und fehlende Reinigung
des inerten Gases vor dessen Eintritt in die Entladungskammer;
— Gasausscheidung aus den Gummidichtungen in unmittelbarer Nähe der Entladungsknmmer.
Außerdem besteht ein Nachteil des lonenpunklzerstäubers darin, daß in ihm eine Vorrichtung zur
endgültigen Reinigung der Werkstückoberfläche von Spuren fremder Verunreinigungen, Oxide usw. vor der
Abscheidung der Schicht (des Filmes) fehlt. Die Folge davon ist eine erniedrigte oder ungenügende Haftung
der Schicht (des Filmes) am Werkstück. Ein weiterer Nachteil des lonenpunklzcrstäubers ist seine niedrige
Arbeitsleistung, insbesondere bei der Herstellung von sandwichartigen Mehrschichtfilmen. Weitere Nachteile
sind:
— Fehlende Reinheit des Werkstoffes in einer einzelnen Schicht bei der [Urzeugung von Mehrschichtfilmen;
— keine Vorrichtung zur Erwärmung von Substraten, die bei der Herstellung von mono- oder großkristallinen Schichten durch Epitaxie erforderlich ist.
Bekannt ist auch bereits eine solche Vorrichtung zum Aufbringen von dünnen Schichten auf Werkstücke
mittels Kathodenzerstäubung in einer evakuierbaren Gasentladungskammer (DE-AS 21 39 313), in der eine
hohle rotationssymmetrische Kathode und eine von der Kathode umhüllte hohlrohrförmige Anode angeordnet
sind und in der ein Magnetfeld erzeugt ist, dessen
1 ClUtIHlCn päi~ctiiCi Zu UCt UCtUCII LICIVtI UUCII gCIMCll'lÄa
men Symmetrieachse verläuft; diese bekannte Vorrichtung ist aber offensichtlich wegen ihres rotationssymmetrischen Aufbaus nur für rotationssymmetrische
Werkstücke geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu
verbessern, daß sich bei hoher Leistung dichte, feste,
ununterbrochene Schichten (Filme), insbesondere Schichten mit mexastabiler Struktur (Kristallgitter), auf
beliebig geformte Werkstücke aufbringen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Mittel
gelöst
Dadurch treffen vorteilhafterweise die von allen Kathoden abgestäubten Werkstoffpartikel auf ein
einziges Werkstück, und es ergibt sich eine ziemlich gleichmäßige Beschichtung des Werkstücks ohne
wesentliche »Abschattung«, so daß die auf dem beliebig geformten Werkstück hergestellte Schicht dicht und fest
ist, also keine Poren, Risse oder andere Unregelmäßigkeiten aufweist und sich durch hohe Reinheit auszeichnet
Mit der beschriebenen Einrichtung lassen sich Schichten aus künstlichem Diamanten auf Werkstücken
sowie Diamantschichten in freiem Zustand herstellen
und auch Filmschichten mit sowohl gewöhnlicher
stabiler Struktur (gewöhnlicher Kristallgiltertyp) als auch metastabiler Struktur (anderer Kristallgittertyp)
aufbringen. Außerdem ist das Herstellen extrem dünner
Antikorrosionsschuizschichten auf Werkstücken möglich, die in aggressiven Medien arbeiten. Die beschriebene Einrichtung ist zuverlässig und bequem im Betrieb,
wobei die ganze Schichtenherstellung automatisiert ist. Dadurch, daß vorzugsweise in der Entladungskam
mer die geometrischen Mittelpunkte der Kathoden in
den vier in einer Ebene liegenden Ecken eines gedachten Oktaeders liegen, während in jeder der
beiden anderen Oktaederecken je ein Haller mit zugehörigem Werkstück angeordnet ist, läßt sich die
is Herstellung von festen und ununterbrochenen Filmschichten auf flachen Werkstücken sehr einfach
durchführen.
Eine vorteilhafte Weilerbildung der beschriebenen
Einrichtung zeichnet sich aus durch mehrere Entla
dungkskammern, die achsgicich in einer gemeinsamen
hermetisch abgeschlossenen Glocke untergebracht sind, sowie durch einen Antrieb zur Verschiebung der
Werkstücke auf einer Linie, welche die beiden jeweils nicht in einer Ebene liegenden Ecken der gedachten
Oktaeder aller Entladungskammern verbindet, wobei jeweils zwischen den Werkstücken und den zu
zerstäubenden Kathoden eine ortsfeste Maske mit einem Fenster angebracht ist. dessen geometrischer
Mittelpunkt auf der Verschiebungslinie liegt. Dadurch
so ist es möglich, sandwichartige Mehrschichtfilme aus verschiedenen Materialien herzustellen.
Es ist auch zweckmäßig, wenn am Eingang der
hermetisch abgeschlossenen Glocke eine gekühlte Magnetentladungspumpe mit Differentialevakuicrung
j5 aktiver Gase angeordnet ist: denn diese Anordnung der
Magnetentladungspumpe ermöglicht es, die Pumpe an die Entladungskammern (ohne Rohrleitung und Ventil)
maximal anzunähern und eine wirksame Evakuierung von aktiven Gasen sowohl aus der beheizten Glocke mit
den Entladungskammern als auch aus dem unbeheizten Gehäuse durchzuführen. Außerdem gestattet diese
Anordnung der Magnetentladungspumpe, während
das in die Entladungskammer gelangt.
In manchen Fällen ist es zweckmäßig, daß mindestens
eine der Kathoden aus einem anderen Material als die übrigen Kathoden besteht. Diese Ausführung der
Kathode gestattet, Filmschichten in Gestalt eines Gemisches von mehreren Stoffen, sogar solchen Stoffen
herzustellen, die sich nach den bekannten Verfahren nicht vermischen lassen (beispielsweise Gold-Kohlenstoff). Vorteile ergeben sich auch, wenn mindestens an
ein Paar Kathoden ein elektrisches Potential angelegt ist, das sich in der Größe von den Potentialen an den
übrigen Paaren Kathoden unterscheidet; denn dies gestattet eine getrennte Regelung der Zerstäubungsgeschwindigkeit des Materials der Kathodenpaare zur
Herstellung einer Schicht veränderlicher Dicke auf Werkstücken sowie zur Herstellung von sehr gleichmä-
Big dicken Schichten auf diesen Werkstücken. Bei der
Anwendung von Kathoden aus Materialien mit verschiedem Kathodenzerstäubungskoeffizienten gestattet die Regelung der Zerstäubungsgeschwindigkeiten der Kathodenmaterialien, Schichten aus einem
Gemisch von mehreren Stoffen mit vorgegebener Konzentration herzustellen.
Dadurch, daß an mindestens ein Paar Kathoden eine
Impulsspannung angelegt ist, läßt sich vorteiihafterwei-
se eine Schicht mit vorgegebener Zusammensetzung mittels periodischen Anlegens der Spannung an ein oder
mehrere Kathodenpaare erzeugen. Hierbei können die Kathoden, an die die Impulsspannung angelegt ist, aus
einem Material mit gleichem Kathodenzerstäubungskoeffizienten in jedem Paar sowie aus Materialien mit
verschiedenen Kathodenzerstäubungskoeffizienten in jedem Paar ausgeführt sein.
Es ist zweckmäßig, wenn mindestens bei einem Paar
Kathoden die Ebenen der zu zerstäubenden Oberflächen unter einem gleichen Winkel zum Werkstück hin
geneigt sind: denn dadurch ist die Zerstäubung einer maximalen Stoffmenge auf die Oberfläche des Werkstücks gewährleistet, weshalb zweckmäßigerweise diese
Kathodenanordnung zur Schichtenherstellung auf der Oberfläche räumlicher Werkstücke (z. B. Kugel, Prismausw.) verwendet wird. Vorteile ergeben sich auch, wenn
die Anoden und die Kathoden gekühlt sind, wobei die Anoden an einer Rohrschlange mit einem Kühlmittel
starr befestigt sind, während die Halter der Kathoden an die Rohrschlange über dünne Isolatoren angedrückt
sind; denn die Kühlung der Anoden und Kathoden mit einem Kühlmittel, z. B. flüssigem Stickstoff, verringert
die Gasausscheidung von deren Oberfläche, was die Verunreinigung der Schichten (Filme) durch Beimengungen aktiver Gase vermindert.
Schließlich empfiehlt es sich, daß mindestens in einer Entladungskammer Werkstücke als Kathoden angeordnet sind und daß die Halter der Werkstücke auf jeweils
negativem Potential zweckmäßiger Größe liegen. Beim Anlegen des elektrischen Potentials am Werkstück
erfolgt die Zerstäubung des Werkstückstoffes und somit die Reinigung der Werkstückoberfläche von adsorbierten Gasen, Oxiden und anderen Verunreinigungen.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht der beschriebenen Kathodenzerstäubungseinrichtung in vertikalem Achsschnitt.
F i g. 2 ein Blockschema der beschriebenen Einrichtung,
Fig. 5 ein Ausiuhrungsbeispiei der Entiadungskammer,
F i g. 4 — 7 weitere verschiedene Ausführungsbeispiele der Entladungskammer, und
F i g. 8 eine Entladungskammer gemäß der beschriebenen Einrichtung im Längsschnitt.
Die beschriebene Einrichtung enthält eine Kathodenzerstäubungsanlage 1 (Fig. I) und eine daran
angeschlossene Steuereinheit Γ (F i g. 2).
Die Kathodenzerstäubungsanlage 1 (Fig. 1) enthält
eine abnehmbare beheizte Vakuumglocke 2 und ein an einem ortsfesten Gestell (nicht gezeigt) befestigtes
unbeheiztes Gehäuse 3. Die beheizte Glocke 2 ist mit dem Gehäuse 3 mittels einer zerlegbaren metallischen
Vakuumdichtung 4 verbunden. Im Arbeitsraum der Glocke 2 sind aufeinanderfolgend mehrere Entladungskammern 5 angeordnet, die gleichzeitig und unabhängig
voneinander arbeiten können. Diese Anordnung der Kammern 5 erlaubt, sowohl Einschicht- wie auch
Mehrschichtfilme des Sandwich-Typs herzustellen.
In F i g. 3 ist die Entladungskammer 5 dargestellt, die
zwei Paar gekühlter Kathoden 6 besitzt, deren geometrische Mittelpunkte in vier Ecken eines gedachten Oktaeders liegen, während sich die zu zerstäubenden Rächen der Kathoden 6 in zwei zueinander
parallelen Ebenen befinden. Jedes Paar Kathoden 6
besitzt eine unabhängige gekühlte Anode 7. Die Anoden
7 sind von den Kathoden 6 gleich entfernt und liegen in einer Ebene, die den Ebenen parallel ist, in denen sich
die Kathoden 6 befinden. Werkstücke 8 werden in zwei beweglichen Haltern 9 angeordnet. Während des
Betriebs der Einrichtung können die Mittelpunkte der Werkstücke 8 mit den Ecken eines gedachten Gitters
des erwähnten Oktaeders zusammenfallen, wo die Werkstoffpartikel des zerstäubten Materials von allen
Die Werkstücke 8 können aus einer Entladungskammer 5 in die andere mit Hilfe eines magnetischen
Antriebes 10 gebracht werden, der am Gehäuse 3 (Fig. I) befestigt ist. In diesem Fall ist der Halter 9 mit
υ Hilfe einer Stange (nicht abgebildet) mit einem Kern
(nicht abgebildet) aus magnetisch weichem Material verbunden. Der Kern verschiebt sich in einem Rohr
(nicht abgebildet), das mit dem Gehäuse 3 verschweißt ist. Ein Ringmagnet (nicht abgebildet) aus magnetisch
hartem Material ist auf das Rohr aufgesetzt und auf diesem verschiebbar. Unter der Einwirkung des
magnetischen Feldes verschiebt sich auch der Kern und damit der Halter 9 mit dem Werkstück 8. Zwischen den
Kathoden 6 und den Werkstücken 8 sind zwei
feststehende Masken 11 mit Fenstern 12 angeordnet,
deren Mittelpunkte auf einer Linie liegen, die die Ecken des Oktaedergitters verbindet. Die Form der Fenster 12
kann sehr verschieden sein und ist von der erforderlichen Schichtform abhängig. Zwischen den Kathoden 6
jo und den Masken 11 sind zwei bewegliche jalousieartige
metallische Schieber 13 mit Fenstern Hangeordnet,die
mit einem magnetischen Antrieb 15 (Fig. 1) versehen sind. Der magnetische Antrieb 15 zur Verschiebung der
Schieber 13 ist konstruktiv dem magnetischen Antrieb
10 zur Verschiebung der Werkstücke 8 ähnlich und
gleichfalls am Gehäuse 3 befestigt.
Zur Erzeugung eines magnetischen Längsfeldes in der Entladungskammer 5 ist jede Kammer 5 mit einem
eigenen Solenoid 16 versehen, das außen an der Glocke
2 angebracht ist. Die beschriebene Entladungskammer
5, die in Gestalt eines Oktaeders (F i g. 3) ausgeführt ist, wird zur Beschichtung von flachen Werkstücken
vcfwcliuci.
stücke kann die Enüadungskammer 5 verwendet
werden, in der geometrische Mittelpunkte der zu zerstäubenden Oberflächen der Kathoden 6 in Ecken
von gedachten Prismen — einem dreiseitigen Prisma (Fig.4), einem vierseitigen Prisma (Fig.5), einem
fünfseitigen Prisma (F i g. 6), einem sechsseitigen Prisma (Fig.7) und weiteren Prismen liegen. Jedes Paar
Kithoden 6 in diesen Prismen besitzt eine unabhängige Anode 7. Die Anoden 7 liegen von den Kathoden 6
gleich weit entfernt und befinden sich in eimer Ebene, die
den Ebenen parallel ist in denen die Kathoden 6
angeordnet sind. Beim Beschichten von räumlichen Werkstücken können die Kathoden 6 so gedreht sein,
daß die Ebenen ihrer zu zerstäubenden Oberflächen zum Werkstück hin geneigt sind. Hierbei schlägt sich auf
die Oberfläche der Werkstücke die maximale Menge des zerstäubten Werkstoffes nieder.
Alle Kammern 5 der Einrichtung besitzen ein gemeinsames Kühlsystem, das zur Verringerung der
Gasausscheidung von der Oberfläche aller Elemente der
Gasentladungskammern 5 sowie der Innenfläche der
Glocke 2 dient Hierbei wird die Verunreinigung der Schichten (Filme) durch Beimengungen aktiver Gase
verringert Zur Kühlung der Kathoden 6 und Anoden 7
wird eine Rohrschlange 17 (Fig.8) mit umlaufendem
Kühlmittel (beispielsweise flüssigem Stickstoff) verwendet. Die Anoden 7 sind unmittelbar an der Rohrschlange
17 befestigt und die Kathoden 6 sind in Haltern 18 befestigt, die mit Hilfe von elastischen metallischen
Elementen 19 über dünne flache Isolatoren 20 (beispielsweise aus Glimmer) an Metallringe 21
angedrückt sind, die an die Rohrschlange 17 angeschweißt sind. Die Entladungskammern 5 sind von
einem hohlen Schirm 22 umgeben, der während der Zerstäubung mit dem Kühlmittel (beispielsweise flüssigem
Stickstoff) gefüllt wird. Im hohlen Schirm 22 befindet sich ein Widerstandsheizer 23, der zur
Beheizung aller Elemente der Einrichtung verwendet wird, die im Arbeitsraum der Glocke 2 untergebracht
sind.
Zur Reinigung der Oberfläche der Werkstücke 8 von adsorbierten Gasen, Oxiden und anderen Verunreinigungen
ist im Innern der Vakuumglocke 2 eine Kammer ->a /c;„ i\ ..... !„„„„_„;„;„..„„ ,)„.. \i/„^i,,.;.„i._ ο
*-T \i lg. ■/ LUi IUIIVIIIbIIiIgUiIg uvi μ vinj(ui.nt, υ
vorhanden. Als Kammer 24 kann eine Entladungskammer 5 verwendet werden, in der die Kathoden 6 fehlen.
Die Rolle der Kathoden 6 spielen die Werkstücke 8, die bezüglich der Anode 7 unter negativem Potential
stehen. Zwischen den Werkstücken 8 ist in der Kammer 24 die Anode 7 angeordnet, die von der Oberfläche der
Werkstücke 8 gleich entfernt ist. Mit Hilfe der Solenoide 16 und eines Eisenkörpers 25 wird ein magnetisches
Feld in Richtung Anode 7 — Werkstück 8 erzeugt. Am Eingang der Vakuumglocke 2 sind eine oder mehrere
beheizte Magnetentladungspumpen 26 angeordnet. Als beheizte Magnetentladungspumpe 26 kann eine der
Entladungskammern 5 verwendet werden, deren Kathoden 6 aus einem Material ausgeführt sind, das die
Moleküle der Restgase gut sorbiert. Diese Materialien können beispielsweise Titan, Zirkonium, Tantal und
andere Metalle bzw. deren Kombinationen sein. Die beheizte Magnetentladungspumpe 26 dient zur Evakuierung
aktiver Gase, die während des Betriebs der Einrichtung in den Entladungskammern 5 entwickelt
werden, und zur Evakuierung von Restgasen, die sich infolge Desorption im unbeheizten Gehäuse 3 bilden.
Außerdem erfolgt mit Hilfe der beheizten Magnptpntladungspumpe 26 eine zusätzliche Reinigung des in die
Entladungskammern 5 gelangenden inerten Gases von Beimengungen aktiver Gase. Am Gehäuse 3 ist eine
Sorptionspumpe 27 mit einem Ventil 28 zur Vorevakuierung der Einrichtung 1 (bis zu K)-3 Torr), die unter dem
Atmosphärendruck steht, angebracht, welche ein Gefäß mit einem Sorbens darstellt, das während des Betriebs
der Einrichtung durch flüssigen Stickstoff gekühlt wird. Als Sorbens können Zeolith, Silikagel usw. verwendet
werden. Die Druckkontrolle geschieht mit Hilfe eines Gebers 29 eines Thermoelementvakuummeters 30. Das
Thermoelementvakuummeter 30 befindet sich in der Steuereinheit 1' (F i g. 2).
Zur Hochvakuumevakuierung und Hochvakuumentgasung der Einrichtung 1 wird eine unbeheizte
Magnetentladungspumpe 31 mit einem Ventil 32 verwendet, die am Gehäuse 3 befestigt sind. Die
Druckmessung in der Einrichtung 1 geschieht mit Hilfe
eines Gebers 33 eines lonisationsvakuummeters 34, das
in der Steuereinheit 1' angeordnet ist Zur ununterbrochenen dosierten Zuführung reinen inerten Gases
(beispielsweise Krypton) zu den Entladungskammern 5 durch die arbeitende beheizte Magnetentladungspumpe
26 sind am Gehäuse 3 ein Glaskolben 3§ mit einem Vorrat an reinem inertem Gas sowie ein elektromagnetisches
Ventil 36 angeordnet, das das Einströmen der erforderlichen Menge des inerten Gases in den
Arbeitsraum der Glocke 2 automatisch regelt. Außerdem sind am Gehäuse 3 elektrische Hochvoltvakuuman-Schlüsse
37 zum Anlegen hoher Spannung an den Kathoden 6 der Entladungskammern 5 und der Anode 7
der Kammer 24 cur lonenreinigung sowie elektrische Niederspannungsvakuumanschlüsse 38 für Thermoelemente
(nicht abgebildet) angebracht, die innerhalb der
ίο Gocke 2 untergebracht sind. Außerdem können über die
Anschlüsse 38 Heizer der Werkstücke 8 und Thermoelemente (nicht abgebildet) angeschlossen werden, die die
Temperatur der Werkstücke bei der Herstellung von monokristallinen Schichten regeln. Am Gehäuse 3 ist
ferner ein Ventil 38' angebracht, das zum Einlaß von Trockengas (beispielsweise Stickstoff) in die Einrichtung
1 nach der Beendigung des Betriebs dient. Der Partialdruck der Gasbeimengungen im Arbeitsraum der
Glocke 2 wird mit Hilfe eines Omegatrongebers 39, der
messers 40 gemessen, der sich in der Steuereinheit Γ
(F i g. 2) befindet.
In der Steuereinheil Γ befinden sich mehrere
(entsprechend der Zahl der Entladungskammern) Hochspannungs-Entladungsspannungsquellen 41, die
die Ausgangsspannung im Bereich von 1 —5 kV und den Laststrom im Bereich von 0—10 mA ändern können.
Ein Entladungsstromstabilisator 42 befindet sich gleichfalls in der Steuereinheit Γ. Er steuert das elektromagnetische
Ventil 36 und regelt mit dessen Hilfe automatisch das Einströmen der erforderlichen Menge
inerten Gases in den Arbeitsraum der Glocke 2, was den Entladungsstrom in den Kammern 5 stabilisiert.
Außerdem befindet sich in der Steuereinheit Γ ein
)5 Belichtungsmesser 43 zur automatischen Steuerung der
Schieber 13. Die Belichtungszeit wird im Bereich von 0 bis 9999 s vorgegeben. Die Einstellungsdauer der
Belichtungszeit beträgt 0,1 s. Die laufende Zeit wird digital angezeigt.
■ίο Bei der Herstellung von mehrschichtigen Filmschichten
des Sandwich-Typs wird ein Schichtenzähler 44 verwendet, der in der Steuereinheit angeordnet ist. Die
Schichtenzahl wird digital angezeigt. Zur Herstellung eines Gemisches von zwei oder mehreren Materialien
mit erforderlicher Konzentration ist in der Steuereinheit ein Impulsspannungstransistorregler 45 vorhanden.
Mit dessen Hilfe läßt sich die Impulsdauer beim Speisen eines oder mehrerer Paare Kathoden 6 mit Impulsspannung
regeln. Diese Regelung gewährleistet die Zerstäu-
•50 bung der erforderlichen Menge des Materials der Kathoden 6. In der Steuereinheit Γ befindet sich ferner
ein Slromversorgungsteil 46 der unbeheizten Magnetentladungspumpe
31. Außerdem befindet sich in der Steuereinheit Γ ein Stromversorgungsteil 47 des
Widerstandsheizers 23, mit dessen Hilfe die erforderliche Temperatur bei der Beheizung der Einrichtung 1
aufrechterhalten wird. In diesem Fall wird die Temperatur in der Steuereinheit mit Hilfe von
Gleichspannungs-Digitalvoltmetern 48 erfaßt, die die
Urspannung an den Enden der Thermoelemente (nicht abgebildet) messen, die im Arbeitsraum der Glocke 2
angeordnet sind In der Steuereinheit Γ befinden sich auch Stromversorgungsteile 49 der Solenoide 16, die
regelbare Gleichrichter darstellen. Die Stromspeisung der Einrichtung erfolgt vom Drehstromnetz mit einer
Spannung von 220/380 V bei einer Frequenz von 50 Hz. Vor Betriebsbeginn werden in jeder Entladungskammer
5 vier Kathoden 6 aus jenem Material angeordnet.
aus dem Schichten (Filme) hergestellt werden soll. Wenn Schichten (Filme) aus künstlichem Diamanten
erzeugt werden sollen, wird als Material für die Kathoden 6 Graphit genommen. Im Halter 9 werden die
Werkstücke 8 angeordnet. Danach werden die Fenster ', 12 in den Masken 11 mit Hilfe des magnetischen
Antriebes 15 von Schiebern 13 verdeckt. Auf die Entladungskammern 5, die Kammer 24 zur lonenreinigung
des Werkstückes 8 und die beheizte Magnetentladungspumpe 26 wird die Vakuumglocke 2 aufgesetzt, ι ο
die dann mit dem Gehäuse 3 mit Hilfe der metallischen Vakuumdichtung 4 verbunden wird.
Die Einrichtung wird auf Evakuierung umgeschaltet. Zuerst wird die Einrichtung mit Hilfe der Sorptionspumpe
27 bis zu einem Druck in der Größenordnung von r> IO-3Torr und danach mit Hilfe der Magnetentladungspumpe
26 evakuiert. Nach Erreichen eines Vakuums von 10-6 Torr wird der Widerstandsheizer 23 eingeschaltet,
und es beginnt die Entgasung des Arbeitsraums der Glocke 2. Bei der Er^ärmun11 erfo!»! die Oasausschei- _>(!
dung von der Oberfläche aller Elemente, die sich im Arbeitsra.,/n der Glocke 2 befinden. Die Überwachung
der Entgasungstemperatur erfolgt mit Hilfe von Thermoelementen (nicht abgebildet), die im Arbeitsraum
der Glocke angeordnet sind, sowie der Digital· 2">
voltmeter 48. Bei Entgasungsende wird den Elektroden der beheizten Magnetentladungspumpe 26 Hochspannung
von der Entladungsspannungsquelle 41 zugeführt und ein magnetisches Längsfeld dank der Spannungsanlegung
vom Stromversorgungsieil 49 am Solenoid 16 w erzeugt, das in der Zone der Magnetentladungspumpe
26 angeordnet ist. Hierbei entsteht in der Magnetentladungspumpe 26 eine Entladung, und es erfolgt die
Zerstäubung des Materials der Kathoden 6. Das zerstäubte Kathodenmaterial, beispielsweise Titan, v,
Zirkonium, Tantal usw., sorbiert die Restgasmoleküle.
Das Kühlsystem der Einrichtung wird mit dem Kühlmittel, beispielsweise flüssigem Stickstoff, gefüllt.
Infolge des Anlassens der Magnetentladungspumpe 26 und der Einschaltung des Kühlsystems werden im ad
Arbeitsraum der Glocke 2 maximal reine Vakuumverhältnisse geschaffen. Der Druck, der mit Hilfe des
Gebers 33 des lonisationsvakuummessers 34 gemessen wird, erreicht ~ 10-l0 Torr, und die Partialdrücke aller
Gasbeimengungen, die mit Hilfe des Omegatrongebers a~· 39 und des Partialdruckmessers 40 gemessen werden,
werden auf ein Minimum, beispielsweise
Ph2<10-'° Torr, Ph2
< 10-10 Torr,
Ph2O<10-'° Torr, Po2<
10"10 Torr .()
reduziert. Danach wird mit Hilfe des Ventils 32 die Magnetentladungspumpe 31 vom zu evakuierenden
Raum abgeschaltet der Entladungsstromstabilisator 42 wird eingeschaltet, und es setzt die Zuführung eines
inerten Gases, beispielsweise Krypton, aus dem Kolben 35 durch das elektromagnetische Ventil 36 zu der
Einrichtung ein. Allmählich wird der Druck im evakuierten Raum durch Zustrom von inertem Gas von
10-'° Torr auf 10-6 Torr gesteigert. Danach werden die Entladungskammern 5 eingeschaltet Hierbei wird in Mi
den Entladungskammern 5 durch das Spannungsanlegen vom Stromversorgungsteil 49 an den Solenoiden 16
aller Entladungskammern 5 ein magnetisches Längsfeld erzeugt, und an den Elektroden der Entladungskammern
5 wird Hochspannung von der Entladungsspannungsquelle41 angelegt
Nach der Einschaltung der Kammern 5 laufen in jeder von ihnen folgende Prozesse ab.
Im Zwischenraum zwischen den Kathoden 6 erf:>lgt
die Ionisation der Atome des inerten Gases. Die gebildeten Ionen werden unter der Einwirkung des
elektrischen Feldes in Richtung von den Anoden 7 zu den Kathoden 6 beschleunigt, um diese zu beschießen.
Hierbei setzt die Zerstäubung des Materials der Kathoden 6 ein. Der Kathodenzerstäubungskoeffizient
der meisten Materialien bei einer Energie beispielsweise von K'ryptonionen von 4 keV beträgt einige Atome je
Kr-Ion. Die Atomstrahlen, die von der Oberfläche Jcr
Kathoden 6 von Ionen inerten Gases herausgeschlagen wurden, bestehen vorwiegend aus neutralen Atomen,
wobei der weitaus größere Teil der herausgeschlagenen Atome eine Energie von mehreren Elektronenvolt
besitzt, was die Energie beträchtlich übersteigt, die die Atome bei thermischer Zerstäubung im Vakuum
besitzen. Bei einem Druck inerten Gases von ΙΟ-*1 —
I0"5 Torr in der Kammer 5 übertrifft die mittlere freie
Weglänge einzelner Atome den Abstand zwischen den Kathoden 6 und de>n Werkstück R beträchtlich Auf
diese Weise emittiert während des Betriebs der Kammer 5 jede der vier Kathoden 6 einen divergierenden
Strahl relativ »schneller« Atome. Außer den neutralen Atomen des Materials der Kathoden 6
schlagen Ionen inerten Gases von der Oberfläche der Kathoden 6 Sekundärelektronen heraus, die unter der
Einwirkung des elektrischen und magnetischen Längsfeldes des Solenoids 16 anfangen, sich längs einer
Spirale in der Richtung der magnetischen Feldlinien zu bewegen, zwischen zwei Kathoden 6 oszillieren, die
Ionisierung des inerten Gapes hervorrufen und die Gasentladung bei niedrigem Druck inerten Gases
aufrechterhalten. Die Ionen des inerten Gases bleiben, nachdem sie die Kathodenzerstäubung herbeigeführt
haben, im Material der Kathode 6 haften, werden neutralisiert und mit weitergehender Zerstäubung des
Materials der Kathode 6 allmählich in der Mitte der Kathode 6 freigegeben, in deren seitlichen Teilen aber,
die nur schwach zerstäubt werden, noch festgehalten. Der Verlust an inertem Gas infolge dessen Absorption
durch die Kathoden 6 wird durch ständiges Einströmen neuen inerten Gases aus dem Kolben 35 kompensiert,
wobei die Einströmung inerten Gases mit Hilfe des elektromagnetischen Ventils 36 automatisch geregelt
wird, das vom Entladungsstromstabilisator M gesteuert wird. Das Ventil 36 wird je nach der Stromstärke der
Gasentladung, die dem Druck in der Kammer 5 proportional ist, geöffnet bzw. geschlossen. Nach etwa
30 min Leerlaufarbeit jeder Kammer 5, bei der eine zusätzliche Reinigung der Kathoden 6 und Anoden 7
stattfindet, ist die Einrichtung betriebsbereit.
Zur Herstellung eines Einschichtfilmes wird der Halter 9 mit dem Werkstück 8 mit Hilfe des
magnetischen Antriebes 10 in der Mitte des Fensters 12 der Maske 11 angeordnet Mit Hilfe des magnetischen
Antriebes 15 werden die Schieber 13 so verschoben, daß deren Fenster 14 mit den Fenstern 12 in der Maske 11
zusammenfallen, und gleichzeitig wird der Belichtungsmesser 43 eingeschaltet, der die Aufdampfdauer des
Materials auf die Werkstücke 8 bestimmt. Die Mitte des Fensters 12 der Maske 11 befindet sich in der Gitterecke
eines gedachten Oktaeders. Deshalb laufen während der Arbeit in der Mitte des Fensters 12 vier Atomstrahlen
»schneller« Atome des zu zerstäubenden Materials der Kathoden 6 zusammen. Jeder der vier Strahlen fällt auf
die Oberfläche der Werkslücke 8 unter einem Winkel von etwa 45°. Dadurch kann es auf der Oberfläche des
Werkstücks 8 so gut wie keine »Schatten«-Stellen
geben, an die das zerstäubte Material der Kathoden 6
nicht gelangen würde. Die an den Werkstücken 8 gebildete Schicht ist dicht, fest, weist keine Poren, Risse
und anderen Mängel auf. Nach der Beendigung der Aufdampfung wird auf Befehl des Belichtungsmessers
43 der Schieber 13 automatisch geschlossen.
Zur Herstellung von Einschichtfilmen gleichzeitig an mehreren Werkstücken 8 sowie zur Herstellung von
mehrschichtigen Sandwich-Filmschichten werden mehrere Entladungskammern 5 verwendet, die gleichzeitig
und unabhängig voneinander arbeiten können. Bei der Herstellung von Mehrschichtfilmen sind die Materialien
der Kathoden 6 in jeder Kammer 5 verschieden. Auf das Werkstück 8 wird der Reihe nach in jeder Entladungskammer 5 eine Schicht aufgetragen, wobei das
Werkstück 8 aus einer Kammer 5 in die andere mit Hilfe eines magnetischen Antriebes 10 verschoben wird. Die
Verschiebung des Werkstückes 8 erfolgt bei geschlossenen Schiebern 13 ohne Unterbrechung des Zerstäubungsprozesses. Die Anzahl der Schichten, die auf ein
Werkstück 8 aufgedampft wurden, wird mit Hilfe eines
elektronischen Schichtenzählers 44 automatisch erfaßt.
Zur Erhöhung der Haftung der aufgetragenen Schicht
sollte die Reinigung der Oberflächen der Werkstücke 8 von sorbierten Gasen, Oxiden usw. vorgenommen
werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, erfolgt die vorläufige Reinigung der Oberfläche der Werkstücke 8
während der Aufheizung und Entgasung der Einrichtung. Bei der Erwärmung des Werkstütics 8 im Vakuum
erfolgt die Reinigung von dessen Oberfläche von sorbierten Gasen. Wenn diese Reinigung der Oberfläche des Werkstücks 8 ungenügend ist. wird die
Reinigung der Oberfläche des Werkstücks 8 durch lonenbeschuß in der Kammer 24 zur Ionenreinigung des
Werkstückes 8 vorgenommen. Hierzu wird das Werkstück 8 mit Hilfe des magnetischen Antriebes 10 in der
Kammer 24 angeordnet. Am Werkstück 8 wird bezüglich der Anode 7 negatives Potential angelegt,
dessen Größe in Abhängigkeit vom Material des Werkstücks 8 und dem Reinigungsbetrieb gewählt wird.
Danach wird durch Spannungsanlegen an den Solenoiden 16 vom Stromversorgungsteil 49 ein magnetisches
Feld in Richtung Anode 7 — Kathode 6 erzeugt Zwischen der Anode 7 und dem Werkstück 8 entsteht
eine Entladung, wodurch die Zerstäubung des Materials des Werkstücks 8 herbeigeführt wird. Hierbei erfolgt die
Reinigung der Oberfläche des Werkstücks 8 sowohl von
sorbierten Gasen, wie auch von Oxiden, verschiedenen
Verunreinigungen usw.
Zur Herstellung von Schichten (Filmen) aus einem Gemisch von mehreren Stoffen in beliebigem Verhältnis
ist mindestens eine der Kathoden 6 in der Entladungskammer 5 aus einem Material ausgeführt, das sich vom
Material der anderen Kathoden 6 unterscheidet. Der Prozentgehalt der Komponenten in der Schicht (im
Film) wird durch getrennte Regelung der Spannung
ίο gewährleistet, die an die verschiedenen Paare Kathoden
6 von den selbständigen Entladungsspannungsquellen 41 angelegt ist Auf diese Weise lassen sich die
Zerstäubungsgeschwindigkeiten der Materialien der Kathodenpaare getrennt regeln und Schichten (Filme)
aus einem Gemisch von mehreren Stoffen mit vorgegebener Konzentration herstellen. Wenn die
Kathoden 6 aus gleichem Material ausgeführt sind, läßt diese getrennte Spannungsregelung an verschiedenen
Paaren Kathoden 6 an Werkstücken 8 Schichten (Filme)
veränderlicher Dicke oder Schichten (Filme) herstellen,
die der Dicke nach mit hohem Genauigkeitsgrad gleichmäßig sind.
Wenn an mindestens ein Paar Kathoden 6 Impulsspannung vom Impulsspannungsregler 45 angelegt ist
läßt sich der Prozentgehalt der Komponenten in der Schicht (im Film) in breiten Bereichen durch Regelung
der Impulsdauer und Impulsamplitude ändern. Zur Herstellung einer Einkristall-Schicht (eines Einkristall-Films) wird im Halter 9 ein Werkstück 8 in Gestalt eines
jo Einkristalls, beispielsweise einem Steinsalzeinkristall,
angeordnet, das während der Aufdampfung mit Hilfe eines besonderen Widerstandsheizers (nicht abgebildet)
auf die erforderliche Temperatur erwärmt wird. Die Temperatur des Werkstücks 8 wird mit Hilfe eines
Thermoelementes (nicht abgebildet) gemessen. Nach Betriebsende schaltet die Steuereinheit alle Elemente
der Einrichtung ab. Das Kühlsystem wird ebenfalls abgeschaltet, und nach Erreichen der Umgebungstemperatur durch alle Elemente, die sich im Arbeitsraum der
Glocke 2 befinden, wird der Einrichtung mittels des Ventils 38' ein trockenes Gas, beispielsweise Stickstoff,
zugeführt
Dies verhindert die Adsorption aktiver Gase an der Oberfläche aller Elemente im Arbeitsraum der Glocke
■f> 2, was die zur Evakuierung der Einrichtung erforderliche Zeit während deren Vorbereitung zum Betrieb
verkürzt
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
- Patentansprüche;U Einrichtung zur Herstellung von Schichten durch Kathodenzerstäubung von Werkstoffen mittels Ionen in verdünntem Gas,mit einer gekühlten Vakuum-Entladungskammer,mit mindestens zwei Paar Kathoden, von denen die geometrischen Mittelpunkte ihrer ebenen Zerstäubungsflächen in jedem Paar voneinander gleich entfernt in zueinander parallelen Ebenen liegen, wobei jedes Paar Kathoden mit einer eigenen Anode versehen ist, die von den Kathoden des jeweiligen Paars gleich weit entfernt liegt,mit einer Stromversorgung,mit einer Magnetfeldquelle,mit einem System zur Evakuierung der Erttla- «iingskammer sowiemit efnein System zur Zufuhr inerten Gases indie Entladungskammer, dadurch gekennzeichnet,daß die Anoden (7) aller Paare Kathoden (6) in einer Ebene liegen, unddaß sich das Werkstück (8) an einem Ort anordnen läßt, der von allen Kathoden (6) gleich weit entfernt ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Entladungskammer (5) die geometrischen Mittelpunkte der Kathoden (6) in den vier in einer Ebene liegenden Ecken eines gedachten Oktaeders liegen, während in jeder der beiden anderen Oktaederecken, je ein Halter (9) mit zugehörigem Werkstück (8) angeordnet ist (F i g. 3).
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mehrere Entladungskammern (5), die achsgleich in einer gemeinsamen hermetisch abgeschlossenen Glocke (2) untergebracht sind, sowie durch einen Antrieb (10) zur Verschiebung der Werkstücke (8) auf einer Linie, welche die beiden jeweils nicht in einer Ebene liegenden Ecken der gedachten Oktaeder aller Entladungskammern (5) verbindet, wobei jeweils zwischen den Werkstücken (8) und den zu zerstäubenden Kathoden (6) eine ortsfeste Maske (11) mit einem Fenster (12) angebracht ist, dessen geometrischer Mittelpunkt auf der Verschiebungslinie liegt (F i g. 1,3).
- 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der hermetisch abgeschlossenen Glocke (2) eine gekühlte Magnetentladungspumpe (26) mit Differentialevakuierung aktiver Gase angeordnet ist (F i g. I).
- 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kathoden (6) aus einem anderen Material als die übrigen Kathoden (6) besteht.
- 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an ein Paar Kathoden (6) ein elektrisches Potential angelegt ist, das sich in der Größe von den Potentialen an den übrigen Paaren Kathoden (6) unterscheidet.
- 7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens ein Paar Kathoden (6) eine Impulsspannung angelegt ist.
- 8. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bei einem Paar Kathoden (6) die Ebenen der zu zerstäubenden Oberflächen unter einem gleichen Winkel zum Werkstück (8) hin geneigt sind.
- 9. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden (7) und die Kathoden (6) gekühlt sind, wobei die Anoden (7) an einer Rohrschlange (17) mit einem Kühlmittel starr befestigt sind, während die Halter (18) der Kathodenίο (6) an die Rohrschlange (17) Ober dünne isolatoren (20) angedrückt sind (F i g. 8).
- 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einer Entladungskammer (5) Werkstücke (8) als Kathoden angeordnet sind und daß die Halter (9) der Werkstücke (8) auf jeweils negativem Potential zweckmäßiger Größe liegen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752541719 DE2541719C3 (de) | 1975-09-18 | 1975-09-18 | Einrichtung zur Herstellung von Schichten durch Kathodenzerstäubung von Werkstoffen mittels Ionen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19752541719 DE2541719C3 (de) | 1975-09-18 | 1975-09-18 | Einrichtung zur Herstellung von Schichten durch Kathodenzerstäubung von Werkstoffen mittels Ionen |
Publications (3)
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DE2541719A1 DE2541719A1 (de) | 1977-03-24 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19752541719 Expired DE2541719C3 (de) | 1975-09-18 | 1975-09-18 | Einrichtung zur Herstellung von Schichten durch Kathodenzerstäubung von Werkstoffen mittels Ionen |
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DE (1) | DE2541719C3 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD153497A3 (de) * | 1980-02-08 | 1982-01-13 | Georg Rudakoff | Verfahren und vorrichtung zum plasmaaetzen oder zur plasma cvd |
DE3107914A1 (de) * | 1981-03-02 | 1982-09-16 | Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln | Verfahren und vorrichtung zum beschichten von formteilen durch katodenzerstaeubung |
-
1975
- 1975-09-18 DE DE19752541719 patent/DE2541719C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2541719B2 (de) | 1980-02-07 |
DE2541719A1 (de) | 1977-03-24 |
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