DE2608415A1

DE2608415A1 - Verfahren zur beschichtung eines substrats mit einer lage polymeren materials

Info

Publication number: DE2608415A1
Application number: DE19762608415
Authority: DE
Inventors: Sigurd Andresen; Robert L Cormia; Kazumi N Tsujimoto
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1975-03-03
Filing date: 1976-03-01
Publication date: 1976-09-16
Also published as: BE839057A; FR2303091A1; JPS5527626B2; GB1495480A; NL176642C; US4013532A; IT1055462B; JPS51112489A; DE2608415C2; NL7602156A; NL176642B; FR2303091B1; CA1044177A

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den 1/S/Sv- A 3092

AIRCO, INC·

85 Chestnut Ridge Road, Montvale, N.J.07645 U.S.A.

Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einer Lage

polymeren Materials

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrats mit einer lage polymeiisierten Materials durch gleichzeitige Glimmentladungs-Polymerisation und Kathodenzerstäubung.

Glimmentladungs-Polymerisation ist eine wohlbekannte Technik zur Bereitung einer Lage eines organischen oder anorganischen Polymers. Es gibt zwei grundlegende Arten von Verfahren. Bei der ersten Art wird die Oberfläche eines existierenden Materials polymerisiert und "ausgehärtet", indem sie einer Glimmentladung ausgesetzt wird, die in Luft oder einem inerten Gas erzeugt wird. Durch die Glimmentladung werden Oberflächenmoleküle aktiviert und bilden Verbindungen und Querverbindungenmit benachbarten Molekülen. Da die Aktivierung auf einen Bereich in der Nähe der Oberfläche begrenzt ist, bleibt die Masse des Materials unverändert. Bei der zweiten Art von Verfahren wird eine Lage polymerisieren Materials auf einem Substrat abgeschieden, indem eine Glimmentladung in

DR. G. MAMtTZ - DtPU-ING. M. FrNSTERWALD DIPL.-IN O. W. G R A M K O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

8MONCHENaS-ROBERT-KOCH-STRASSEI 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÜNCHEN. KONTO-NUMME R 7 2

TEL. COS?» 22*2 Ii. TEtEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR.23/25.TEL.(O7Il)5&726t POSTSCHECK! MÜNCHEN 7 7062-8 0S

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einem monomeren Gas, angrenzend an das Substrat betrieben wird. Reaktionsfreudige Species bzw. Materialsorten, die in der Glimmentladung erzeugt werden, laden sich auf dem Substrat ab und bilden eine polymerisierte Lage bzw. Schicht. Die Polymerisierung erstreckt sich durch das gesamte abgeschiedene Material. Die Erfindung betrifft die zweite Art von Polymerisationsverfahren.

Bei einer typischen Polymerisations-Situation der zweiten Art, wird die Glimmentladung dadurch errichtet, daß ein elektrisches Potential an zwei Elektroden angelegt wird» die in einer Kammer vorgesehen sind, welche ein monomeres Gas bei einem Druck von weniger als dem Atmosphärendruck enthält. Dabei tritt keine Glimmentladung auf und es fließt nur ein sehr kleiner Strom durch das Gas, wenn nicht das Potential zwischen den Elektroden einen Schwellwert überschreitet» der ausreichend ist, um das Gas zu ionisieren oder "zum Btirchbrueh zu bringen".

Es ist wohlbekannt, daß dieses Durchbruchspotential von der Zusammensetzung des Gases, dem Systemdruck und dem Abstand zwischen den Elektroden abhängt. Nachdem der Durchbruch erfolgt ist, ist das Gas leitend und ein stabiles Plasma kann über einen weiten Bereich von Strömen aufrechterhalten werden. Ein einmal errichtetes Plasma kann mit einem Potential aufrechterhalten werden, das kleiner ist als das Durchbruchspotential bzw. die Durchbruchsspannung. Die genaue Zusammensetzung des Entladungsplasmas ist nicht bekannt. Man nimmt jedoch an, daß es aus Elektronen, Jonen, freien Radikalen und anderen reaktionsfreudigen Species besteht.

Es sind mehrere andere Verfahren zur Errichtung einer Glimmentladung in einem Gas bekannt. Eines davon, das zur Abscheidung polymerisierten Materials verwendet worden ist, beinhaltet die Herstellung eines Hochfrequenzstromes in einer Spule«

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die eine das Gas enthaltende Kammer umgibt. Wenn der Strom ausreichend hoch ist, wird das Gas ionisiert und ein Plasma kann aufrechterhalten werden.

Wenn jedoch die Glimmentladung errichtet ist, werden sich die erzeugten, reaktionsfreudigen Species auf allen nahegelegenen Oberflächen ablagern. Auch unreagierte Monomere werden sich abscheiden. Diese gleichzeitige Abscheidung gestattet die Bildung einer polymerisierten lage, die gleichförmige Eigenschaften aufweist. Das Oberflächenbombardement durch Ionen, Elektronen oder aus dem Plasma stammende elektromagnetische Strahlung kann zusätzliche molekulare Querverbindungen in der abgeschiedenen Schicht hervorrufen.

Die reaktionsbereiten bzw. reaktionsfreudigen Species werden bei Zusammenstößen zwischen monomeren Molekülen und Elektronen oder Ionen gebildet. Somit kann die Polymerisationsrate dadurch vergrößert werden, daß der Entladungsstrom vergrößert wird. Wenn jedoch der Strom vergrößert wird, muß die Spannung vergrößert werden und die Wahrscheinlichkeit einer Bogenentladung wird stark erhöht. Eine Bogenentladung muß vermieden werden, da sie die polymere Schicht und möglicherweise auch die Stromversorgung zerstören oder anderweitig nachteilig beeinträchtigen kann.

Die Materialabscheidungsrate ist direkt mit dem Druck des monomeren Gases verknüpft. Ein Ansteigen dieses Druckes vergrößert die Abscheidungsrate des Monomers und die Raten der Bildung und Abscheidung der reaktionsfreudigen Species· Herkömmliche Glimmentladungspolymerisation kann mit wirtschaftlich vernünftigen Geschwindigkeiten nur im Betrieb bei Drücken von größer als etwa 100 Millitorr (mT) erzielt werden. Ein so hoher Druck ist ein ausgeprägter Nachteil, wenn es gewünscht ist, mehrere Vakuumprozesse simultan oder sequentiell in der gleichen Kammer durchzuführen, da viele Vakuumprozesse einen Druck von weniger als 50 mT erfordern.

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Es ist ebenfalls bekannt, die Abscheidungsrate dadurch zu erhöhen, daß das Plasma magnetisch konzentriert und auf das Substrat hin gelenkt bzw. gerichtet wird. Ein solches Verfahren zur Abscheidung von Polystyrol ist in der US-PS 3 297 4-05 beschrieben. Wenn das Substrat ein Leiter ist, kann es als Beschleunigungselektrode ausgebildet werden. Wenn das Substrat ein Isolator ist, kann es hinter einer perforierten Elektrode angeordnet werden, durch die die reaktionsfreudige Species hindurchgelangen kann. Ein solches Verfahren zur Bildung einer Lage von Polystyrol ist in der US-PS 3 318 790 beschrieben. Der Nachteil beim Lenken des Plasmas in Richtung auf das Substrat hin, besteht darin, daß das Bombardement durch Ionen und Elektronen &- zu neigt, die Temperatur der Beschichtung und des Substrats zu erhöhen. Ein Überhitzen des polymeren Films ist unerwünscht, da seine physikalischen und chemischen Eigenschaften dazu neigen, ungleichmäßig zu werden. Überdies können sich exzessive bzw. übermäßige Quer- bzw. Kreuzverbindungen bilden, die zu einem brüchigen Film führen. Eine übermäßige Erhitzung kann überdies zu einer Trennung bzw. Dissoziierung oder einer anderweitig nachteiligen Beeinträchtigung des Substrats führen.

Kathodenzerstäubung ist ebenfalls ein wohlbekanntes Verfahren zur Bildung einer Materialschicht auf einem Substrat. Bei der Kathodenzerstäubung bzw. dem "Sputtern¹¹ wird das Material von der Oberfläche einer Auftreffplatte bzw. eines Targets durch Ionenbombardement entfernt und auf dem Substrat abgelagert. Wenn das zu sputternde bzw. zu zerstäubende Material ein elektrischer Leiter ist, wird ein Gleichspannungspotential verwendet. Wenn das zu zerstäubende Material ein Nichtleiter bzw. ein Isolator ist, wird es bevorzugt, eine Hochfrequenzspannung zu verwenden, um den Aufbau von Oberflächenladungen auf dem Isolator und den sich daraus ergebenden Verlust an Beschleunigungsspannung zu vermeiden.

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Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Abscheidung einer Schicht eines Polymers durch Kathodenzerstäubung, wird zuerst das Polymer selbst in der Form einer Platte bzw. einer Tafel oder Pulver vorbereitet. Eine Auftreffelektrode wird hergestellt durch Anordnung der Platte oder des Pulvers in Kontakt mit einer leitenden Oberfläche. Die Auftreffelektrode bzw. das Target und eine zweite Elektrode werden in einer Kammer angeordnet, die mit einem ionisierbaren inerten Gas wie beispielsweise Argon bei einem geeigneten Druck gefüllt werden kann. Eine polymere Schicht auf einem Substrat kann dadurch geformt werden, daß eine Glimmentladung errichtet wird, indem eine geeignete Spannung zwischen das Target und die zweite Elektrode angelegt wird« Ein solches Verfahren zur Abscheidung von Polytetrafluorathylen (PTFE) bzw. Teflon ist in der US-PS 3 767 559 beschrieben.

Es ist ebenfalls bekannt, eine Schicht einer chemischen Verbindung durch reaktives Kathodenzerstäuben abzuscheiden, bei dem ein Bestandteil in Gegenwart eines Gases eines weiteren kathodenzerstäubt bzw. gesputtert wird. Beispielsweise wird eine Lage von Metalloxid durch Sputtern des Metalls in einer Sauerstoff enthaltenden Kammer abgeschieden.

Die Kathodenzerstäubung wird allgemein als langsames Verfahren betrachtet. Die Abscheidungsrate kann erhöht werden, indem der Strom und der Gasdruck erhöht werden, jedoch mit den gleichen Begrenzungen, die vorstehend für die Glimmentladungs-Polymerisation angegeben wurden. Überdies beginnt die Abscheidungsrate abzunehmen, wenn der Druck zu stark erhöht wird, da die gesputterten Atome bei Kollisionen mit dem Gas gestreut werden, bevor sie das Substrat erreichen.

Die Kathodenzerstäubungsrate kann stark erhöht werden, indem das Plasma in einem Bereich in der Nähe der Aufprallelektrode bzw. des Targets eingegrenzt wird. Eine solche Eingrenzung intensiviert das Plasma und erhöht sowohl die Wahrscheinlich-

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keit von Gasatom-Elektron-Kollisionen als auch die Wahrscheinlichkeit, daß die so geformten Ionen die Kathode treffen· Durch Verwendung eines magnetischen Feldes, kann das Plasma in einen Bereich eingegrenzt werden, der nur geringfügig von der Kathode getrennt ist. Ein solches Gerät ist die Planarmagnetron-Sputter-Kathode, die in der US-Patentanmeldung 532 807 beschrieben ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Schicht eines Polymers auf einem Substrat durch gleichzeitige Glimmentladungs-Polymerisation und Kathodenzerstäubung. Dieser Prozeß ermöglicht die schnelle Abscheidung von polymeren Beschichtungen hoher Qualität bei niedrigen Gasdrücken.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird ein Substrat und erste und zweite Elektroden in einer Kammer angeordnet, die evakuiert werden kann. Das Substrat ist vorzugsweise zwischen den Elektroden und wenigstens parallel zur ersten Elektrode gelegen. Der zweite Schritt besteht darin, einen geeigneten bzw. richtigen Druck eines Ausgangsgases im Raum zwischen den Elektroden zu schaffen. Das Ausgangsgas kann ein Monomer oder irgendein Gas sein, aus dem ein Polymer gebildet werden kann. Das Ausgangsgas kann mit einem ionisierbaren inerten Gas vermischt sein. Der dritte Schritt besteht darin, im Gas eine Glimmentladung zu errichten. Dieser Schritt wird vorzugsweise dadurch ausgeführt, daß an die Elektroden eine Spannung von mehreren hundert Volt angelegt wird. Es ist auch bevorzugt, das Glimmentladungsplasma in einem Bereich einzugrenzen, der wenigstens in der Nähe der ersten der Elektroden gelegen ist. Diese Eingrenzung wird vorzugsweise dadurch bewerkstelligt, daß magnetische Flußlinien geschaffen werden, die aus der Elektrode austreten, sich in dem Raum in der Nähe der Elektrode krümmen und in die Elektrode wieder eintreten. Moleküle des Ausgangsgases und reaktionsbereite bzw. reaktionsfreudige Species, die in der Glimmentladung erzeugt

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werden, lagern sich auf den Elektroden und auf dem Substrat ab. Der vierte Schritt besteht darin, an die Elektroden ein elektrisches Potential, vorzugsweise ein Wechselspannungspotential anzulegen. Material, das auf der ersten Elektrode abgelagert wurde, wird zerstäubt, wenn diese Elektrode negativ in bezug auf die zweite Elektrode ist. Ein Teil des zerstäubten Materials lagert sich auf dem Substrat ab, auf dem sich eine polymerisiert^ Beschichtung bildet.

Wenn beide Seiten des Substrats beschichtet werden sollen, wird das Glimmentladungsplasma vorzugsweise in der Nähe beider Elektroden eingegrenzt und jede Elektrode wird wechselweise kathodenzerstäubt bzw. gesputtert. Wenn nur eine Seite des Substrats beschichtet werden soll, braucht das Glimmentladungsplasma nur in der Nähe der ersten Elektrode konzentriert werden und die Größe, die Gestalt und die Lage der zweiten Elektrode kann innerhalb weiter Grenzen verändert werden.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schicht eines polymeren Materials auf dem Substrat mit hoher Geschwindigkeit, aber bei niedrigem Gasdruck zu bilden. Dies wird dadurch erreicht, daß das Plasma in einem Bereich in der Nähe einer oder beider Elektroden konzentriert und eingegrenzt wird. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig das Verfahren gemäß der Erfindung und andere Vakuumprozesse, wie Elektronenstrahlverdampfung in der gleichen Kammer auszuführen, ohne daß eine ernsthafte gegenseitige Verunreinigung aufträte. Überdies vermindert die Eingrenzung des Plasmas auf Bereiche in der Nähe der Elektroden das unerwünschte Aufheizen der polymeren Beschichtung oder des Substrats.

"Ein zweites Ziel besteht darin, eine polymere Schicht zu bilden, ohne das Erfordernis einer elektrischen Verbindung zum Substrat· Dies ist deshalb vorteilhaft, weil die Beschichtung von isolierenden und halbleitenden Substraten auf diese Weise

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genauso einfach, durchgeführt werden kann, wie das Beschichten von Leitern. Überdies kann ein sich bewegendes Substrat beschichtet werden, ohne aufwendige bzw. komplizierte Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines elektrischen Kontaktes mit dem Substrat.

Ein drittes Ziel besteht darin, eine Lage polymeren Materials auf einem Substrat zu bilden, ohne zuerst ein Kathodenzerstäubungs-Target bzw. eine Aufprallplatte aus einem Pulver oder einer Platte dieses Materials vorzubereiten.

Ein viertes Ziel besteht darin, die Bildung einer Lage polymeren Materials zu ermöglichen, die, falls erwünscht, mit aus dem Target bzw. der Aufprallplatte kathodenzerstäubtem Material gleichmäßig dotiert ist.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrats mit einer Lage polymerisieren Materials durch gleichzeitige Glimmentladungs-Polymerisation und Kathodenzerstäubung. Ein Substrat und zwei Elektroden werden in eine Kammer eingebracht, die evakuiert werden kann. Ein geeigneter Druck eines Gases, das ein Polymer bilden kann, wird in die Kammer eingebracht. Eine Glimmentladung wird im Gas errichtet. Moleküle des Ausgangsgases und reaktionsbereite Species, die in der Glimmentladung erzeugt werden, lagern sich auf den Elektroden und auf dem Substrat ab. Das auf wenigstens einer der Elektroden abgelagerte Material wird dadurch auf das Substrat gesputtert bzw. kathodenzerstäubt, daß eine elektrische Spannung, vorzugsweise eine Wechselspannung über die Elektroden angelegt wird. Die Glimmentladung wird vorzugsweise in einem Bereich in der Nähe der kathodenzerstäubten Elektrode eingegrenzt. Diese Eingrenzung kann dadurch erreicht werden, daß eine Planarmagnetron-Kathodenzerstäubungs-Kathode verwendet wird. Das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung ermöglicht die rasche Abscheidung bzw. Ablagerung von polymeren Beschichtungen hoher Qualität bei niedrigen Gasdrücken.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Geräts, das zur Beschichtung beider Seiten eines Substrats nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist;

Pig. 2 eine Querschnittsansicht eines Geräts zur Beschichtung beider Seiten einer rotierenden Scheibe mit dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 3 eine auseinandergezogene Ansicht eines Elektrodenaufbaus;

Fig. 4 eine graphische Darstellung, in der die Abscheidungsrate als Funktion der dem Gerät zugeführten Leistung beim Beschichten eines Substrats mit dem Verfahren gemäß der Erfindung gezeigt ist; und

Fig. 5 eine graphische Darstellung, in der die maximale Abscheidungsrate als Funktion des Partialdrucks von Styrol in der Kammer gezeigt ist, wenn keine Glimmentladung vorhanden ist.

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Gerät ist in der Fig. 1 dargestellt. Eine allgemein eingeschlossene Kammer 10 ist mit einer ersten Leitung 11 zur Verbindung mit einer geeigneten Vakuum-Pumpeneinrichtung (nicht dargestellt) ausgestattet. Der gewünschte Druck des Ausgangsgases kann in der Kammer dadurch aufrechterhalten werden, daß Gas mit einer gesteuerten Rate aus einer (nicht dargestellten) Quelle durch eine zweite Leitung 12 eingeführt wird. Wenn es gewünscht ist, ein organisches Monomer, wie Styrol, zu polymerisieren, erhält man eine geeignete Quelle durch Einschließen des flüssigen Monomers in einen geschlossenen Behälter und Regulierung des Flusses von dessen

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Dampf in die Kammer hinein mittels eines Meßventils. Wenn gewünscht, kann auch ein inertes, ionisierbares Gas mit gesteuerter bzw. kontrollierter Rate durch eine dritte Leitung 13 in die Kammer eingeführt werden.

Das zu beschichtende Substrat 14- ist (durch nicht dargestellte Einrichtungen) in einer Lage in der Nähe wenigstens eines Elektrodenaufbaus gehaltert. Die B¹Ig. 1 zeigt zwei ähnliche Elektrodenaufbauten 15 und 15'» cLLe dann verwendet werden, wenn es gewünscht wird, beide Seiten des Substrats zu beschichten.Wenn es erwünscht ist, nur eine Seite des Substrats zu beschichten, kann der Elektrodenaufbau 15* durch eine einfache Platte oder einen Stab ersetzt werden, die bzw. der entlang der Seite des Elektrodenaufbaus 15 angeordnet ist.

Der Elektrodenaufbau 15 weist eine Befestigungsplatte 20 auf, die vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, wie beispielsweise Aluminium oder rostfreien Stahl. Die Elektrode 30 selbst ist eine flache Tafel bzw. Platte und besteht normalerweise aus einem nichtmagnetischen Material, das eine niedrige Kathodenzerstäubungs-Ausbeute aufweist, wie beispielsweise Aluminium. Die Elektrode muß nicht eben sein, es ist jedoch eine ebene Oberfläche bevorzugt, da sie leicht hergestellt werden kann. Die Platte kann perforiert sein, um den Durchtritt der Moleküle des Ausgangsgases zu ermöglichen, dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig. Die Elektrode wird parallel zur Befestigungsplatte angeordnet und von dieser durch eine Anzahl von Abstandsisolatoren 31 getrennt. Der Trennungsabstand zwischen der Elektrodenplatte 30 und der Befestigungsplatte 20 ist so gewählt, daß die Befestigungsplatte einen Dunkelraum-Schirm darstellt, der bekanntermaßen verhindert, daß sich eine Glimmentladung in der Nähe der Seite der Elektrode bildet, die der Befestigungsplatte zugewandt ist.

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Die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode und einer Seite der (nicht dargestellten) Stromversorgung ist durch ein Kabel 32 geschaffen, das ein abgeschirmtes Kabel sein kann. Der Mittelleiter des abgeschirmten Kabels ist mit der Elektrode 30 verbunden und die geerdete Abschirmung ist mit der Befestigungsplatte 20 verbunden.

Eine Anzahl von Magneten, wie mit den Bezugszeichen 26 und 27 bezeichnet, ist an der Seite der Befestigungsplatte 20 angebracht, die der Elektrode abgewandt ist. Die Magneten sind vorzugsweise so befestigt, daß sie magnetische J¹IuB-linien erzeugen, die durch die Befestigungsplatte und die Elektrode hindurchgehen, sich in den Raum zwischen der Elektrode und dem Substrat hinauskrümmen und dann durch die Elektrode und die Befestigungsplatte zurückkehren. Es gibt eine Vielzahl von Magnetanordnungen, durch die dies erreicht wird. Die in Hg. 1 dargestellte Anordnung verwendet eine besondere Art von Permanentmagneten, die die Gestalt eines rechteckigen Festkörpers aufweist. Die zwei Pole des Magneten liegen gerade unter den Oberflächen der zwei größten Stirnflächen des Magneten. Die Magneten sind entlang einer Linie 37 auf der Befestigungsplatte montiert. Die Magneten sind in Paaren so angeordnet, daß ein Magnet, wie 26, seinen Nordpol der Befestigungsplatte 20 zuwendet und der andere, wie 27» seinen Südpol der Befestigungsplatte zuwendet. Wenn die Magneten so befestigt sind, gehen die magnetischen Flußlinien, wie 29» von einem Magnet aus durch die Befestigungsplatte und die Elektrode hindurch, krümmen sich in den Bereich zwischen der Elektrode und dem Substrat und gelangen durch die Elektrode und die Befestigungsplatte zum anderen Magnet zurück. Auf diese Weise entsteht ein "Tunnel" der magnetischen Flußlinien, der sich entlang der Oberfläche der Elektrode parallel zur Linie 37 zwischen den Magneten 26 und 27 erstreckt. Wenn eine Glimmentladung errichtet wird, konzentrieren die kombinierten elektrischen und magnetischen Felder das Glimmentladungsplasma und grenzen es auf einen Bereich zwischen der Elektrode und dem Substrat

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ein. Die Glimmentladung ist von der Elektrode um ein paar Millimeter getrennt und erstreckt sich parallel zur Linie 37· Die Länge des linearen Glimmentladungsbereichs kann einfach dadurch verlängert werden, daß die Elektrode verlängert wird und zusätzliche Paare von Magneten entlang der Linie 37 angeordnet werden.

Beim Beschichten eines Substrats mit der Vorrichtung der Fig. 1, wird zuerst die Kammer auf einen Druck evakuiert, der ungefähr 1 % des gewünschten Betriebsdruckes ist. Dies ist ein herkömmlicher Verfahrensschritt zur Minimierung der Auswirkungen der Restgase. Als nächstes wird ein geeignetes Ausgangsgas, wie ein organisches oder anorganisches Monomer in die Kammer mit einer Rate eingeführt, die ausreicht, um den gewünschten Betriebsdruck aufrechtzuerhalten. Polystyrol-Lagen wurden mit hohen Abscheidungsraten aus einem im wesentlichen reinen Styrolgas gebildet. Es wurden ausreichend Ionen aus dem Styrol gebildet, um das auf den Elektroden abgelagerte Material ordnungsgemäß zu zerstäuben bzw. zu sputtern. Es kann jedoch, wenn erwünscht, ein ionisierbares inertes Gas, wie Argon oder Stickstoff ebenfalls in die Kammer eingeführt werden. Die Abscheidungsrate ist abhängig vom Partialdruck des Ausgangsgases, aber die Größe des Gesamtdruckes ist nicht kritisch, solange der Druck ausreicht, um eine Glimmentladung aufrechtzuerhalten. Für Styrol allein oder Styrol vermischt mit Argon oder Stickstoff ist der niedrigste Druck, bei dem das Gas ionisiert werden kann, typisch ungefähr

Der nächste Schritt besteht darin, eine Glimmentladung zu errichten. Vorzugsweise wird dies dadurch erreicht, daß eine elektrische Spannung von mehreren hundert Volt über die Elektroden angelegt wird. Nachdem die Glimmentladung errichtet wurde, wird der Entladungsstrom so eingestellt, daß die gewünschte Abscheidungsrate aufrechterhalten wird.

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Zur Abscheidung einer polymerisierten lage kann eine Gleichspannung verwendet werden. In diesem Fall wird nur eine Elektrode, die kathode, kathodenzerstäubt und das Material wird an der Seite des Substrats, die der Kathode zugewandt ist, mit einer sehr viel höheren Rate abgeschieden, als auf der entgegengesetzten Seite. Wie nachstehend beschrieben wird, bildet sich jedoch ein Materialfilm auch an gewissen Bereichen der Elektrode. Wenn man mit Polymeren arbeitet, ist dieses abgelagerte Material gewöhnlich ein Isolator und es ergibt sich ein ernsthaftes Bogenentladungsproblem, wenn eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung mit niedriger Frequenz, beispielsweise 60 Hz, verwendet wird. Das Bogenentladungsproblem entsteht dadurch, daß das Ionenbombardement der Elektrode eine Spannung über den dünnen Film hinweg aufbaut, die möglicherweise die dielektrische Durchbruchsspannung des Filmes überschreitet· Das Bogenentladungsproblem wird praktisch dadurch beseitigt, daß man mit einer Wechselspannung arbeitet, deren Frequenz ausreichend hoch ist, um möglicherweise durch Elektronenbombardement die exponierte Oberfläche des Filmes periodisch zu entladen, bevor die Durchbruchsspannung erreicht wird. Dieses Problem und dessen Lösung sind vollständiger in der gleichzeitig anhängigen US-Anmeldung 54-0 044 beschrieben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird daher eine Wechselspannung bevorzugt. Die genaue Betriebsfrequenz ist nicht kritisch und es wurden zufriedenstellende Resultate mit 3,5 kHz erzielt. Eine Frequenz von ein paar hundert Hz wäre möglicherweise immer noch ausreichend zur Verhinderung der Bogenentladung. Eine Frequenz von größer als ungefähr 60 kHz würde möglicherweise die zusätzliche Komplikation eines Impedanzanpassungs-Netzwerkes erfordern. Eine Wechselspannung ist selbst dann bevorzugt, wenn nur eine

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Seite des Substrats beschichtet werden soll.

Wenn das Substrat nahe bei einem Elektrodenaufbau, wie 15» angeordnet ist, grenzen die sich von der Elektrode erstreckenden magnetischen Flußlinien das Glimmentladungsplasma auf einen Bereich in der Nähe der Elektrode ein. In diesem Plasmabereich erzeugen die Kollisionen zwischen den Molekülen des Ausgangsgases und Elektronen oder Ionen reaktive Bestandteile bzw. Species, wie Ionen und freie Radikale. Diese reaktionsfreudigen Bestandteile bzw. Species, sowie Moleküle des Ausgangsgases lagern sich sowohl auf der Elektrode als auch auf dem Substrat ab. Gasionen, die aus dem Plasmabereich entweichen, werden auf die Elektrode zu beschleunigt, wenn diese auf einem negativen Potential liegt. Der Ionenaufprall schlägt etwas von dem auf der Elektrode abgeschiedenen Material heraus und ein Teil des kathodenzerstäubten bzw. gesputterten Materials lagert sich auf dem Substrat ab. Die reaktionsbereiten Species und die auf dem Substrat abgelagerten, reaktionsträgen Moleküle des Ausgangsgases bilden eine Lage von gleichförmig polymerisiert em Material.

Um die Abscheidungsrate auf das Substrat zu maximieren, wird das Substrat vorzugsweise parallel zur Elektrode in einem Trennungsabstand angeordnet, der geringfügig größer ist als die Ausdehnung des Bereiches des Glimmentladungsplasmas. Wenn das Substrat ungefähr, in der Mitte zwischen zwei Elektrodenaufbauten, wie 15 und 15¹» angeordnet und eine Wechselspannung angelegt ist, werden die Elektroden wechselweise kathodenzerstäubt und beide Seiten des Substrats werden mit ungefähr der gleichen Rate beschichtet.

Die Abscheidungsrate auf dem Substrat ist räumlich ungleichmäßig. Die Abscheidungsrate ist am höchsten in Bereichen des Substrats, die dem Plasmabereich am nächsten liegen. Wenn das Substrat schmäler ist als die Länge des Glimmentladungs-

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bereiches, kann eine gleichförmige Dicke dadurch abgeschieden werden, daß das Substrat in einer Richtung senkrecht zur Länge des Glimmentladungsbereiches bewegt wird. In der Fig. 1 erstreckt sich die Glimmentladung vertikal und parallel zur Linie 37 und das Substrat wird horizontal translatorisch in Richtung des Pfeiles 16 bewegt. Wenn erwünscht, kann das Substrat mehrere Male durch den Beschichtungsbereich hindurchgehen. Die Raten der Materialabscheidung und des Ionenbombardements der Elektrode 15 sind ebenfalls räumlich nicht gleichförmig. Derjenige Bereich der Elektrode, der mit dem Glimmentladungsbereich ausgerichtet ist, wird durch den Kathodenzerstäubung sproζeß von abgeschiedenem Material frei gehalten. In anderen Bereichen der Elektrode, an denen die Abscheidungsrate die Rate der Materialabtragung durch Kathodenzerstäubung überschreitet, tritt ein Aufbau von Material auf. Wie oben erläutert, kann dieser Materialaufbau zu einer unerwünschten Bogenentladung führen.

Normalerweise tritt keine beobachtbare Erosion der Elektrodenoberfläche auf, da die Kathodenzerstäubungsrate des Elektrodenmaterials selbst normalerweise viel kleiner ist als diejenige des auf der Elektrode abgelagerten Materials. Das abgelagerte Material ist an die Elektrode viel schwächer gebunden, als das wirkliche Elektrodenmaterial. Daher bleibt möglicherweise die 'Abtragungsrate des abgeschiedenen Materials sogar für Ionen mit sehr niedriger Energie erhalten, die keine ausreichende Energie aufweisen, um die fest gebundenen Atome abzutragen· Somit kann es möglich sein, das abgelagerte Material mit einer Interelektrodenspannung bzw. einer Spannung zwischen den Elektroden zu zerstäuben bzw. zu sputtern, welche nicht ausreicht zur Errichtung oder Aufrechterhaltung der Glimmentladung. In so einem Fall könnte die Entladung durch Verwendung anderer Einrichtungen, beispielsweise einer dritten Elektrode, wie sie beim Qirioden-Kathodenzerstäu-¹ ben verwendet wird, errichtet oder aufrechterhalten werden.

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Eine weitere, zur Beschichtung eines bewegten Substrats nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignete Vorrichtung ist in der Fig. 2 dargestellt. Das Substrat 14 ist eine kreisförmige Scheibe, die um ihre Achse 51 durch einen hermetisch abgedichteten Motor 50 gedreht werden kann, Der Motor kann mittels eines durch die Kühlwicklung 52 kreisenden Fluids gekühlt werden. Der Motor ist über einen Träger 53 an der Basis 54 befestigt. Ein Elektrodenaufbau 15 ist an einem Blatt 41 eines Scharniers 40 befestigt, das seinerseits an der Basis 54 befestigt ist. Der andere Elektrodenaufbau 15' ist am anderen Blatt 42 des Scharniers befestigt. Bei dieser Befestigungsweise kann der Elektrodenaufbau 15' um den Scharnierstift 43 gedreht werden und kann daher aus dem Weg bewegt werden, um eine bequeme Anbringung und Entfernung des Substrats 13 zu gestatten. Das Scharnier kann in irgendeiner gewünschten Lage mittels des Riegels 44 festgestellt werden.

Das Ausgangsgas strömt aus einer nicht dargestellten Quelle durch den Anschluß 63 zur öffnung 62 und in die Umhüllung 60 hinein, die aus der Befestigungsplatte 20 und einer Deckplatte 61 geformt ist. Die Befestigungsplatte hat eine oder mehr öffnungen, wie 64, um zu ermöglichen, daß das Ausgangsgas direkt in den Plasmabereich zwischen den Elektroden eingeführt wird. Wenn das Ausgangsgas direkt in den Plasmabereich eingeführt ist, kann der Durchschnittsdruck in der Kammer vermindert werden. Überdies können der Durchmesser und die Lage der Öffnungen so eingestellt werden, daß ein Gradient in der Ausgangsgas-Konzentration zur Kompensation der vergrößerten Fläche der Scheibe in der Nähe ihres Durchmessers vorgesehen wird, der somit zur Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Dicke entlang des Radius der Scheibe beiträgt.

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Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung besteht jede Elektrode 30 aus einer Platte perforierten Aluminiums mit der Größe 11 χ 15 cm» die von der Befestigungsplatte 20 etwa 6 mm entfernt ist. Der Trennungsabstand zwischen den Elektroden beträgt etwa 4 cm. Der elektrische Kontakt zwischen dem Mittelleiter eines abgeschirmten Kabels 32 und der Elektrode 30 ist durch ein Befestigungselement 33 hergestellt. Der elektrische Kontakt zwischen der Abschirmung des Kabels 32 und der Befestigungsplatte 20 ist durch ein Befestigungselement 34· hergestellt.

Die Befestigungsplatte 20 ist aus drei verschachtelten Abschnitten zusammengesetzt, ähnlich derjenigen, die in der US-Anmeldung 532 807 beschrieben ist. Der innerste Abschnitt ist ein inneres Polstück 21. Das innere Polstück ist von einem ringförmigen Mittelabschnitt 22 umgeben, der aus einem nichtmagnetischen Material, wie rostfreiem Stahl, geformt ist. Der Mittelabschnitt 22 ist von dem ringförmigen äußeren Polstück 23 umgeben. Die Polstücke 21 und 23 sind aus einem magnetischen Material, wie kaltgewalztem Stahl geformt. Die ümfangsbereiche der Polstücke sind allgemein rechteckig mit abgerundeten Kanten. Die Polstücke könnten kreisförmig, dreieckig oder von irgendeiner anderen gewünschten Gestalt sein. Der Zweck der separaten Polstücke 21 und besteht darin, die Veränderungen bzw. Variationen der magnetischen "Feldstärke zu vermindern und eine gleichmäßigere, intensive Glimmentladung zu schaffen. Dies führt zu gleichmäßigeren Abscheidungsraten entlang der länge der Elektrode. Eine geringere Gleichmäßigkeit ist in der Nähe der Enden der Elektroden erforderlich, da sie weit über die Breite des Bereiches hinaus verlängert werden können, indem eine Dickengleichmäßigkeit erforderlich ist.

Sechs U-förmige Magneten, wie 28, sind so befestigt, daß sie die inneren und äußeren Polstücke verbinden. In der Fig.

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sind nur vier dieser Magneten 28 dargestellt. Die Magneten sind im Abstand entlang der Polstücke angeordnet und jeder Magnet wird durch eine Schraube 38 in seiner Lage gehalten, die durch den Mittelpunkt des Magneten hindurchgeht und in den Mittelabschnitt 22 eingeschraubt ist. Jeder der Magneten 28 ist so ausgerichtet, daß sein Nordpol mit dem inneren Polstück 21 und sein Südpol mit dem äußeren Polstück 23 in Berührung steht. Alternativ dazu, könnten alle Südpole das innere Polstück berühren. Bei dieser Art von Befestigung gehen die magnetischen Flußlinien von einem Polstück aus durch die Befestigungsplatte und die Elektrode hindurch, krümm_en sich in den Bereich zwischen der Elektrode und dem Substrat hinein und kehren dann durch die Elektrode und die Befestigungsplatte zurück zum anderen Polstück. Auf diese Weise besteht ein endloser "Tunnel" aus magnetischen Flußlinien, der sich entlang der Oberfläche der Planarelektrode in ungefährer Ausrichtung mit dem ringförmigen Bereich, der zwischen dem inneren und dem äußeren Polstück liegt, erstreckt. Die Kombination dieser Art eines magnetischen Felds und einer Planarelektrode ist als "Planar-Magnetron" bekannt. (Siehe die Veröffentlichung von John S. Chapin in Research/Development, Januar 1974-, Seiten 37-40.)

Die kombinierten elektrischen und magnetischen Felder konzentrieren das G-limmentladungsplasma und grenzen es auf einen ringförmigen Bereich ein, der parallel zur Elektrode entlang des "Tunnels" des magnetischen Flusses liegt. Die Eingrenzung des Plasmas in einen geschlossenen Ring ist wirksamer als die Eingrenzung auf einen linearen Bereich, wie in der Vorrichtung gemäß Fig. 1. Bei dieser letzteren ist zus%zliche Energie erforderlich, um die Elektroden und Ionen zu ersetzen, die durch die offenen Enden des linearen Eingrenzungsbereichs bzw. Einschlußbereiches entweichen. Ionen, welche aus dem ringförmigen Plasmaeinschlußbereich entweichen, werden in Richtung auf die negative Elektrode zu beschleunigt und können beim Aufprall

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Material aus der Oberfläche zerstäuben. Die Kathodenzerstäubungsrate ist am höchsten in einem ringförmigen Bereich, der mit dem eingeschlossenen Plasma ausgerichtet ist.

Ein weiterer Elektrodenaufbau ist in der Fig. 3 dargestellt. Bei diesem Gerät v/eist die Montageplatte 20 eine rechteckige Aluminiumplatte auf, an der ein inneres Polstück 21 und ein ringförmiges äußeres Polstück befestigt sind. Vierzehn Stabmagneten, wie 28, sind so befestigt, daß sie das innere und das äußere Polstück verbinden. Jeder der Magneten ist so befestigt, daß sein Nordpol in Berührung mit dem inneren Polstück steht. Die Magneten werden durch zwei Seiten_befestigungsbügel, wie 35» und einen Mittelbefestigungsbügel 36 an ihrem Platz gehalten. Durch die Verwendung von zwei Endmagneten, wie 24-, und vier Eckmagneten wie 25 wird eine brauchbare Kontinuität der magnetischen Feldstärke in der Nähe der Enden der Befestigungsplatte 20 erzielt. Ein Teil jedes Endes von jedem der Magneten 24 und 25 ist entfernt, um eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen diesen Magneten und dem inneren Polstück zu schaffen.

Die magnetische Feldintensität im Glimmentladungs-Einschlußbereich sollte im Bereich von 100 bis 400 Gauss liegen. Eine Feldintensität von etwa 200 Gauss wurde bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung durch Verwendung von Magneten mit einer Größe von 2,5 x 2,5 x 1° cm erzielt, wobei die Magneten gemessen in der Nähe ihrer Enden eine magnetische Feldintensität von 0,9 bis 1,2 Kilogauss hatten. Die maximale Feldstärke, gemessen an der Oberfläche der Elektrode innerhalb des ringförmigen Kathodenzerstäubungsbereiches betrug ebenfalls etwa 200 Gauss.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Elektrodenaufbau ist die Aluminiumelektrode etwa 24 χ 52 cm groß und der Abstand zwischen der Elektrode und ihrer Befestigungsplatte

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beträgt etwa 2 cm· Bei einer- massiven Plattenelektrode wurde eine höhere Eathodenzerstäubungsrate !beobachtet als bei einer perforierten Elektrode. Dies deutet an, daß das kathodenzerstäubte Material eines nennenswerten Anteil desjenigen Materials darstellt, das auf dem Substrat abgelagert wird.

Unter Verwendung der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Elektrodenaufbauten wurden Substrate beschichtet. Die bei Verwendung des Elektrodenaufbaus gemäß der fig. 3 erzielten Daten und Ergebnisse werden benutzt, um die Betriebs— parameter des Verfahrens nachstehend zu beschreiben.

In der Fig. 4- ist die Styrol-Abscheidungsrate R als Funktion der !leistung F dargestellt, welche der Glimmentladung für drei unterschiedliche Strömungsraten von Styrol zugeführt werden. Eine relative Angabe der Strömungsrate wird aus 3?_Q erhalten, dem Partialdruck von Styrol im System in Abwesenheit einer Glimmentladung. Die letztgenannte Größe soll hier als "Druck ohne Glimmentladung" bezeichnet werden. Für jede der in der Fig. % gezeigten Kurven war das Substrat in der Mitte zwischen den Elektroden angeordnet» die etwa 10 cm voneinander getrennt waren. Bei jedem Versuch war das System auf weniger als iO Sprr evakuiert; dann wurde Stickstoff mit einer Rate eingeführt, die ausreichte, um den Systemdruck auf 8 mO} ansteigen zu lassen. Darauf wurde Styroldampf in die Kammer eingelassen, um den Gesastdruek auf 20, 25 bzw. 30 mT, bei drei Versuchen zu erhöhen. Der Styrol-Druck ohne Glimmentladung betrug somit 12, 1? bzw. 22 mT. Wenn die Strömungsrate und der gesamte Systemdruck stabil waren, wurde eine Glimmentladung errichtet, indem eine 10-kHz-Wechselspannung über die Elektroden angelegt wurde. Die Styrol-Abseheidungsrate wurde aus der Dicke der auf Glasplättchen abgeschiedenen, lage bestimmt, die für eine Minute zwischen die Elektroden eingeführt wurden. Bei jedem Versuch wurde die Styrol-Abscheidungsrate für mehrere verschiedene !«eistungen gemessen. Wenn sich

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die leistung erhöhte, wurde beobachtet, daß der gesamte Systemdruck sich von dem anfänglichen Wert auf ungefähr 8 mT verminderte, was dem Partialdruck des Stickstoffs allein entspricht. Die Verminderung des Partialdrucks von Styrol deutet an, daß der bei dem Prozeß verbrauchte Betrag von Styrol ansteigt, wenn die Leistung zunimmt.

Die in der Fig. 4- gezeigten Daten enthüllen zwei experimentelle Konstanten, die zur Kennzeichnung der Abscheidungsrate eines bestimmten Materials mit einem bestimmten Gerät verwendet werden können. Bei niedriger Energiezufuhr, wo der Partialdruck des Styrols verhältnismäßig hoch ist, beträgt die Abscheidungsrate R ungefähr k^P, wobei die Konstante k. = 500 (£/min)/kW beträgt. Bei hoher Energiezuführung, wo der Partialdruck des Styrols niedrig ist, nähert sich die Abscheidungsrate einem Maximalwert, der von der Styrol-Strömungsrate oder von dem Druck ohne Glimmentladung abhängt.

Die Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der maximalen Abscheidungsrate R_mev, die bei hohen Leistungen als Funk-

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tion von P_Q, des Drucks ohne Glimmentladung im System beobachtet wird. Die Fig. 5 zeigt, daß bei hohen Leistungen die maximale Abscheidungsrate etwa kpP beträgt, wobei die Konstante kp =» 20 (8/min)/mO? beträgt. Andere Daten zeigen, daß diese Beziehung für Werte von P_Q bis zu 80 mT gilt, wobei Abscheidungsraten größer als 1400 8/min beobachtet wurden.

Das Beschichtungsgerät wurde kontinuierlich 100 Stunden lang betrieben, ohne daß irgendwelche augenscheinlichen schädlichen Wirkungen auf die erzeugten Beschichtungen beobachtet worden wären. Bei diesem Lebensdauer-Versuch wurden Stickstoff und Styrol mit Raten in die Kammer eingeführt, die ausreichten, um den gesamten Betriebsdruck zwischen 13 und 18 mQ? zu hal-

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ten. Der Partialdruck des Stickstoffs betrug etwa 7» 5 mT. Der Strom wurde bei 2,2 A gehalten und die Spannung betrug etwa 900 Volt. Die Abscheidungsrate für einen Gesamtdruck von -15 mT wurde periodisch gemessen; es wurde gefunden, daß sie im wesentlichen bei 15°O %/m±n konstant blieb.

Es wurden viele Polystyrol-Lagen bzw.-Schichten mit einer breiten Vielfalt von Bedingungen erzeugt. Es sollen nur zv/ei erläuternde Beispiele erwähnt werden. Bei dem ersten Beispiel 83-27-RC war das Ausgangsgas Styrol, das auf einem Druck von 6,8 mT gehalten wurde. Es wurde kein ionisierbares inertes Gas in die Kammer eingeführt. Es wurde eine Schicht mit einer Dicke von 0,35yum auf ein Glasplättchen in 15 min abgeschieden, wobei eine Spitzenleistung von 28 Watt zugeführt wurde. Der Spitzenstrom betrug 50 mA und die Spitzenspannung war 555 Volt mit 9,7 kHz.

Bei dem zweiten Beispiel 1O5-8 wurde in der Kammer ein Druck von 4- mT Stickstoff errichtet und Styrol wurde eingelassen, um den Gesamtdruck auf 8,2 mT zu halten. Das Substrat war ein Stück Plastik, das mit etwa 300 S Kupfer beschichtet worden war. In einer Minute wurde eine Polystyrol-Beschichtung von etwa 350 £ abgeschieden. Die Leistung betrug 2,3 kW, der Strom betrug 2,6 4 und die Spannung etwa 900 Volt bei 10 kHz.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind nicht auf die Bildung von Polystyrol-Beschichtungen begrenzt. Es wurden auch Schichten von Polytetrafluoräthylen (Teflon) erzeugt, wobei als Ausgangsgas Tetrafluoräthylen verwendet wurde. Zur Abscheidung dieser Schichten wurde ein Partialdruck von 1O mT Stickstoff und ein Druck ohne Glimmentladung von 15 mT Ausgangsgas in die Kammer eingeführt. Nach Errichten der Glimmentladung fiel der Systemdruck auf 25 mT. Eine Beschichtung mit einer Dicke von 700 £ wurde auf ein Glasplättchen in 30 min abgeschieden. Eine Lage mit einer Dicke

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von 4-00 Α wurde auf einem metallbeschichteten Glasplättchen in 30 aiin abgeschieden. Für beide Beispiele betrug die Glimmentlaäsngsleistung 1,i kW, der Strom 1,2 A und die Spannung 9GO YoIt bei 9,7 kHz.

Bei gewissen Anwendungen ist es wünschenswert, eine Lage eines Polymers zu erzeugen, die mit einer bestimmten Konzentration mit einem anderen Material dotiert ist. So eine Dotierung kann die Dielektrizitätskonstante, die elektrische Leitfähigkeit und andere Eigenschaften der Lage verändern. In vielen. Fällen kann das Dotierungsmaterials als Kathodenzerstäubtmgs-Elektrode verwendet werden. Die für die gewünschte KathoäLenzerstäubungsrate erforderliche Leistung hängt ab von der Kathodenzerstäubungs-Ergiebigkeit des Dotierungsmaterials« Der Druck des Ausgangsgases in der Kammer kann ebenfalls verändert werden, um die relativen Beträge von Dotierungsstoff und polymerisiertem Material zu verändern, welche sich auf dem Substrat ablagern. Ein Gradient in der Dotierungskonzentration kann dadurch erhalten werden, daß man die relativen Abscheidungsraten verändert, während sich die Schicht bildet.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einer Lage polymeren Materials, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode in eine Kammer eingebracht werden, die evakuiert werden kann, daß in die Kammer ein Ausgangsgas eingeführt wird, das Material auf der ersten Elektrode und auf dem Substrat ablagert, daß eine Glimmentladung in der Kammer errichtet wird, und daß eine elektrische Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angelegt wird, so daß das auf der ersten Elektrode abgelagerte Material kathodenzerstäubt und auf dem Substrat wieder abgelagert wird, auf dem sich eine polymerisierte Beschichtung bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung in einen Bereich in der Nähe der ersten Elektrode eingegrenzt wird.

3» Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung durch magnetische Flußlinien eingeschlossen wird, die von der ersten Elektrode ausgehen, sich in den Raum in der Nähe der ersten Elektrode hinein krümmen und in die erste Elektrode wieder zurückkehren.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die erste und die zweite Elektrode eine Wechselspannung angelegt wird.

5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdruck in der Kammer weniger als 100 Millitorr beträgt.

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6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein ionisierbares inertes Gas in die Kammer eingeführt wird.

7. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einer polymeren Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat, eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode in eine evakuierbare Kammer eingeführt werden, daß im Raum zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ein Ausgangsgas auf einem Partialdruck gehalten wird, der weniger als 100 Millitorr beträgt, daß zwischen die erste und die zweite Elektrode eine Wechselspannung gelegt wird, um ein Glimmentladungsplasma zu erzeugen, und daß das auf der ersten Elektrode abgelagerte Material kathodenzerstäubt wird und ein Teil des kathodenzerstäubten Materials wieder auf dem Substrat abgelagert wird, auf dem sich ein Polymer bildet.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Glimmentladungsplasma durch ein magnetisches Feld in einen ringförmigen Bereich in der Nähe der ersten Elektrode eingeschlossen wird, wobei das magnetische Feld Flußlinien aufweist, die von der ersten Elektrode ausgehen, sich in den Raum in der Fähe der ersten Elektrode hinein krümmen und in die erste Elektrode wieder eintreten.

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung eine Frequenz aufweist, die größer als 3 kHz und kleiner als 60 kHz ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgas aus Styrol besteht.

11. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mit einer lage polymeren Materials, das mit einem Material dotiert ist, das kathodenzerstäubt werden kann, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß eine erste, aus dem Dotierungsmaterial gefertigte Elektrode, eine zweite Elektrode und das Substrat in eine evakuierbare Kammer eingebracht werden, daß in die Kammer ein Ausgangsgas eingeführt wird, das Material auf die erste Elektrode und auf das Substrat ablagert, daß eine Glimmentladung in derKammer errichtet wird, und daß zwischen die erste Elektrode und die zweite Elektrode eine elektrische Spannung angelegt wird, so daß das auf der ersten Elektrode abgelagerte Material und das Elektrodenmaterial selbst kathodenzerstäubt und auf dem Substrat abgelagert werden, auf dem sich eine polymerisierte Beschichtung bildet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung auf einen ringförmigen Bereich in der Nähe der ersten Elektrode durch magnetische Flußlinien eingeschlossen wird, die aus der ersten Elektrode austreten, sich in den Raum in der Nähe der ersten Elektrode hinein krümmen und in die erste Elektrode wieder eintreten.

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung durch eine zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angelegte elektrische Wechselspannung errichtet wird.

14. Vorrichtung zur Beschichtung eines Substrats mit einem polymeren Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine evakuierbare Kammer vorgesehen ist, eine erste und eine zweite Elektrode, Einrichtungen zur Einführung eines Ausgangsgases in die Kammer, das Material auf der ersten Elektrode und auf dem Substrat ablagert, sowie Einrichtungen zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen die erste und die zweite Elek-

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tro&e, wobei die elektrische Spannring eine Glimmentladung hervorruft und das auf der ersten Elektrode abgelagerte Material kathodenzerstäubt, und daß magnetische Einrichtungen vorgesehen sind zur Eingrenzung der Glimmentladung in einen Bereich in der Nähe der ersten Elektrode.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode und die magnetische Einrichtung zur Eingrenzung der Glimmentladung eine Planarmagnetron-Kathode umfassen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Bewegung des Substrats während dessen Beschichtung vorgesehen sind.

17· Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung von Gas einen Gradienten in der Ausgangsgas-Konzentration entlang des ringförmigen Bereiches hervorruft, in welchem die Glimmentladung eingeschlossen ist.

B098 3 8/ÜG36