DE2610444A1 - Verfahren und einrichtung zur beschichtung von traegermaterialien, insbesondere durch zerstaeuben von kathodenmaterial - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur beschichtung von traegermaterialien, insbesondere durch zerstaeuben von kathodenmaterial

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DE2610444A1 DE19762610444 DE2610444A DE2610444A1 DE 2610444 A1 DE2610444 A1 DE 2610444A1 DE 19762610444 DE19762610444 DE 19762610444 DE 2610444 A DE2610444 A DE 2610444A DE 2610444 A1 DE2610444 A1 DE 2610444A1
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Description

München, den 10. März 1976 Anwaltsaktenz.: 181-Pat. 21
Coulter Information Systems, Inc., 7 De Angelo Drive, Bedford, Massachusetts, Vereinigte Staaten von Amerika
Verfahren und Einrichtung zur Beschichtung von Trägermaterialien, insbesondere durch Zerstäuben von Kathodenmaterial.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Beschichtung von Trägermaterialien, insbesondere durch Zerstäuben von Kathodenmaterial. Derartige Verfahren und Einrichtungen sind zum Beispiel durch die US-PS 3 829 373 und 3 884 bekannt.
Bei dem vorliegenden Verfahren handelt es sich um eine Technik, bei der die Kathode als Auftreffelektrode ausgebildet ist und aus Material besteht, das durch Zerstäuben auf einen Träger aufgebracht wird und das aus mehr als einem Grundstoff besteht. Bei dem gewählten praktischen Beispiel, das beschrieben wird, soll Cadmiumsulfid auf einen Träger aus flexiblen, dünnen Polyestermaterial aufgebracht werden. Die Atmosphäre in der Zerstäubungskammer enthält vorzugsweise Argon als Gas, das ionisiert wird und als Plasma die Atome liefert, die die Moleküle aus Cadmiumsulfid aus der Auftreffelektrode herausschlagen und zum Träger treiben. Wenn die stöchiometrischen Verhältnisse des Elektrodenmaterials einwandfrei sind, besteht theoretisch keine Notwendigkeit,der Atmosphäre in der Zerstäubungskammer zusätzliche Stoffe zuzusetzen. Tatsächlich aber ist der Verdampfungsdruck von Schwefel kleiner als der von Cadmium. Das Material der Auftreffelektrode neigt daher dazu, sich unter
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Beschuss aufzuspalten und den Schwefel als erstes abzustossen. Der Schwefel entweicht und wird von einer Vakuumpumpe abgesaugt, die den Druck in der Zerstäubungskammer niedrig hält.
Um den Zerfall des Elektrodenmaterials zu verhindern, ist es bekannt, ein Hintergrundgas zu verwenden. Dabei handelt es sich um ein Gas, das den Grundstoff enthält, der als am leichtesten entweichender Grundstoff Bestandteil der Auftreffelektrode ist. Bei Verwendung von Cadmiumsulfid ist dies Schwefel und als Hintergrundgas eignet sich am besten Schwefelwasserstoff.
Bisher gibt es wenig Erfahrungen bezüglich der Verwendung von Auftreffelektroden und Trägermaterialien, die grosser als 6 Zoll im Durchmesser sind. Insbesondere liegen auf dem Gebiet der Hochfrequenz-Plasmadampf-Beschichtung mit aus mehreren Grundstoffen bestehenden Materialien keine Anhaltspunkte dafür vor, dass die Verwendung von Trägermaterialien in der Grosse, wie sie mit dem neuen Verfahren möglich sind, möglich ist. Hierbei handelt es sich um ein Band aus Polyestermaterial als Träger, wie er zum Beispiel unter der Bezeichnung "Mylar" von der Firma E.I. Du Pont DeNemours & Co vertrieben wird. Dieses Band hat ungefähr eine Breite von 500 mm und eine Länge, die allein von der Grosse der Spule abhängig ist, die ohne Schwierigkeiten innerhalb der Kammer untergebracht werden kann. Verwendet werden zwei Auftreffelektroden mit jeweils 240 mm χ 560 mm nutzbarer Oberfläche im Vergleich zu den bisher üblichen Auftreffelektroden mit ungefähr 30 Quadratzoll Oberfläche, so dass bei dem neuen Verfahren die Auftreffelektrodenrund zehnmal grosser sind als bei den herkömmlichen Verfahren.
Die Verhältnisse im Zerstäubungsbereich lassen sich nicht einfach aufrecht erhalten, wenn die Oberfläche der Auftreffelektrode und des zu beschichtenden Bereiches wesentlich vergrössert wird; ebenso darf man nicht durch eine grössere Einrichtung eine grössere
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Ausbeute erwarten. Es entstehen vielmehr durch die Grosse der Fläche bedingte Probleme. Das wesentlichste dieser Probleme bezieht sich auf die Gleichförmigkeit der Beschichtung und die stöchiometrischen Verhältnisse. Darüber hinaus bedürfen eine Reihe weiterer Probleme noch der Lösung, die aber ihrer Art nach nicht in den Bereich dieser Erfindung fallen.
Die Notwendigkeit der Verwendung eines Hintergrundgases besteht sowohl bei _ Beschichtungseinrichtungen mit kleinen Auftreffelektroden als auch bei solchen mit grossen Elektroden. Bei kleinen Beschichtungseinrichtungen genügt das blosse Zuführen des Gases in den Zerstäubungsraum und eine entsprechende Anpassung des Druckes, um gute Ergebnisse zu erzielen. Bei grossen Beschichtungseinrichtungen reicht dies Jedoch nicht aus. Die Auftreffelektroden werden angegriffen und zerspringen. Die Beschichtung wird nicht gleichförmig und die stöchiometrischen Verhältnisse werden nicht eingehalten. Sind beispielsweise die stöchiometrischen Verhältnisse einwandfrei, so lassen sich die Eigenschaften der Beschichtung nicht mehr wesentlich durch Wärmebehandlung verbessern.
Mit der Erfindung, wie sie sich in einer bevorzugten und später beschriebenen Ausführungsform verkörpert, lassen sich dagegen ausgezeichnete Ergebnisse erzielen und die voranstehend beschriebenen Nachteile im wesentlichen vermeiden. Dies beruht darauf, dass das Hintergrundgas an einer bisher nicht üblichen Stelle zugeführt wird. Dieses Hintergrundgas wird zusammen mit dem das Plasma bildenden Gas von einer der Längsseiten der Auftreffelektrode aus direkt auf die Oberfläche der Auftreffelektrode während des Beschichtungsvorganges geleitet und erst danach strömt das Gas in die umgebende Kammer.
Demzufolge betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung
insbesondere
von Trägermaterialien/durcn Zerstäuben von Kathodenmaterial unter Verwendung einer Auftreffelektrode, die von einer Abschirmung mit vorgegebenem Abstand umgeben ist, so dass zwischen dem äusseren
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Rand der Auftreffelektrode und der Abschirmung ein Spalt besteht, und unter Verwendung von Gas, das- der die Auftreffelektrode umgebenden Atmosphäre zugeführt wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gas von der Rückseite der Auftreffelektrode innerhalb der Abschirmung zugeführt wird, so dass es durch den Spalt zwischen Abschirmung und dem äusseren Rand der Auftreffelektrode, vorzugsweise an nur einer Seitenkante der Auftreffelektrode, hindurchströmt und unmittelbar nach Verlassen des Spaltes auf die Oberfläche der Auftreffelektrode während des Zerstäubungsvorganges einwirkt.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des voranstehend genannten Verfahrens, bestehend aus einem Behälter mit einer Auftreffelektrode, einer Anode und einer Vorrichtung für die Zuführung des Gases über eine Rohrleitung von ausserhalb des Behälters, bei der die Auftreffelektrode an ihren Seitenflächen und der Rückseite von einer Abschirmung umgeben ist, so dass eine Seite als Zerstäubungsoberfläche ungeschirmt ist, wobei zwischen den Kanten der Abschirmung und der Auftreffelektrode ein Spalt und auf der Rückseite der Auftreffelektrode ein eingeschlossener Raum besteht, der über den Spalt mit der Behälterkammer in Verbindung steht, bei der des weiteren die Anode mit Abstand parallel zur Oberfläche der Auftreffelektrode angeordnet ist und den Zerstäubungsspalt bildet, und bei der eine Rohrleitung die Behälterwand durchdringt und in geeigneter Weise mit der Gasquelle ausserhalb des Behälters verbunden ist. Diese Einrichtung ist gemäss der Erfindung dadurch bekennzeichnet, dass die Rohrleitung an der Abschirmung befestigt ist und in den eingeschlossenen Raum an der Rückseite der Auftreffelektrode mündet, so dass das - zugeführte Gas, bevor es in die Behälterkammer gelangt, erst in den eingeschlossenen Raum und von dort über wenigstens einen Teil des Spalts in den Zerstäubungsraum an der Oberfläche der Auftreffelektrode gelangt und diese im wesentlichen im Querrichtung gleichförmig überströmt.
Zweckmässige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung bilden Im übrigen Gegenstand der anliegenden Unteransprüche,
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auf welche zur Verkürzung und Vereinfachung der Beschreibung hier ausdrücklich hingewiesen wird. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 einen sehr vereinfachten schematischen Axialschnitt durch eine Beschichtungseinrichtung gemäss der Erfindung ,
Fig. 2 einen schematischen Radialschnitt durch eine Beschichtungseinrichtung entsprechend der in Fig. 1 angegebenen Schnittebene 2-2 sowie in der angegebenen Blickrichtung,
Fig. 3 eine vergrösserte perspektivische Ansicht einer Auftreff elektrode der Beschichtungseinrichtung nach Fig. 1 und 2, und
Fig. 4 eine Teilansicht entsprechend der in Fig. 3 angegebenen Schnittebene 4-4 sowie der angegebenen Blickrichtung.
Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Beschichtungseinrichtung 10 besteht aus einem Behälter 12 aus rostfreiem Stahl oder dergleichen, der an einem geeigneten Tragrahmen mit geeigneten Mitteln, Dichtungen und dergleichen, wie bei 16 dargestellt, befestigt ist. Der Tragrahmen kann des weiteren der Aufnahme von elektrischen, mechanischen und sonstigen Einrichtungen für den Betrieb der Beschichtungseinrichtung dienen. Der Behälter 12 bildet eine Kammer 18, in der eine in üblicher Weise durch einen Wellenzapfen angetriebene Trommel vorgesehen ist, die an einem von dem Tragrahmen 14 getragenen Halterung 22 montiert ist. Die Trommel besteht aus rostfreiem Stahl und ist so ausgebildet, dass sie in herkömmlicher Weise durch geeignete Flüssigkeiten gekühlt oder erhitzt werden kann. Die Trommel dient als Anode des Zerstäubungssystems, das im vorliegenden Falle mit Hochfrequenz arbeitet und nicht reaktiv ist. Mit anderen Worten, in der Kammer 18 findet keine Reaktion statt,
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obwohl das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren und eine danach ausgebildete Einrichtung ebenso in Verbindung mit einem reaktiven Beschichtungsverfahren angewendet werden kann.
Das Trägermaterial der Einrichtung, auf das das zerstäubte Material aufgebracht werden soll, ist im vorliegenden Falle ein längliches Band aus flexibler und transparenter Polyesterfolie, das auf einer Vorratsspule 26 aufgebracht ist und entlang der unteren Aussenwand der Trommel 20 zu einer Aufnahmespule 28 geführt ist. Diese Spulen sind in üblicher Weise montiert und angetrieben, was symbolisch durch die Einrichtungen 30 und 32 angedeutet ist. Die Antriebsmittel selbst sind nicht gezeigt und können innerhalb des Tragrahmens 14 untergebracht sein.
Der Zerstäubungsvorgang wird durch die am Boden der Kammer 18 angebrachten Auftreffelektroden 34 bewirkt. Diese Auftreffelektroden bilden die Kathoden des Systems. Sie sind über geeignete Anschlüsse mit einer Hochfrequenzstromquelle ausserhalb der Kammer 18 verbunden. Die weiten Rohre 36 sollen die elektrischen und mechanischen Anschlüsse für die Auftreffelektroden andeuten. Zwischen den Auftreffelektroden 34 und dem Behälter 12 sowie der Abschirmung 38 besteht keine elektrisch leitende Verbindung. Die letzteren sind ebenfalls geerdet. Die Rohre 36 führen zu Anschlüssen 40 ausserhalb des Behälters 12. Dabei sind an den Stellen, an denen die Anschlüsse die Kesselwand durchdringen, druckdichte Abdichtungen vorgesehen.
Die Arbeitsweise der Einrichtung 10 ist folgende: Sobald die Kammer 18 leergepumpt ist, wird in der Kammer eine Atmosphäre aus Argon hergestellt. Das Argon wird durch das Hochfrequenzfeld ionisiert, das sich zwischen den Auftreffelektroden und der Trommel 20 ausbildet und die Bildung eines Plasmas im Zwischenraum 42 bewirkt. Ionen des ionisierten Argongases schlagen Moleküle aus dem Elektronenmaterial der Auftreffelektrode. Diese Molekühle überqueren den Zwischenraum 42 und schlagen sich an den gegenüberliegenden Stellen auf dem Träger 24 nieder, der an diesen Stellen die Trommel bedeckt. Der Träger wird dabei lang-
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sam durch den Zwischenraum bewegt, so dass das von den Auftreffelektroden losgeschlagene Material denselben beschichtet.
Für den Fall, dass Auftreffelektroden verwendet werden, deren Material aus einer Verbindung von mehreren Grundstoffen besteht, wird ein Hintergrundgas mit verhältnismässig niedrigem Druck zugeführt, um zu verhindern, dass das Elektronenmaterial zersetzt wird, so dass eine gleichförmige und stöchiometrisch einwandfreie Beschichtung erzielt wird und die Auftref!elektroden selbst nicht zerstört werden.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Auftreffelektroden 34 vorgesehen, von denen beide eine Oberfläche von 240 mm χ 560 mm aufweisen. Beide Elektroden sind im Abstand von 150 bis 200 mm voneinander am Umfang der Trommel 20 angeordnet. Die axiale Länge der Trommel 20 beträgt 540 mm und das Trägermaterial 24 hat eine Dicke von ungefähr 0,127 mm und eine Breite von 500 mm. Der Zwischenraum 42 hat eine Höhe von 4 bis 5 cm und der Trommeldurchraesser beträgt ungeführ 500 mm. Während des Zerstäubungsvorganges herrscht in dem Behälter ein Druck zwischen 10 und 20 Millitorr, in der Regel einer von Millitorr. Das Elektronenmaterial besteht aus sehr reinem Cadmiumsulfid (CdS), das in mehrere rechteckige kleine Stücke gepresst und gesintert ist. Diese Stücke sind mosaikförmig auf einer Basisplatte aus Kupfer angebracht, die durch einen Nickelüberzug gegen Korrosion geschützt ist. Auch Basisplatten aus rostfreiem Stahl sind bereits verwendet worden, diese lassen sich aber schlechter kühlen.
Auf die Darstellung der mit Wasser betriebenen Kühleinrichtungen für die Auftreffelektroden und Abschirmungen sowie der mit erhitztem Öl betriebenen Heizschlangen für die Trommel wurde verzichtet.
Das aus reinem Schwefelwasserstoff (HgS) bestehende Hintergrundgae wird der Kammer mit Argongas im Verhältnis von 15»7 Anteilen
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Argon zu einem Anteil Schwefelwasserstoff gemischt zugeführt. Der Schwefelwasserstoffanteil an dem Gemisch beträgt somit ungefähr 6%. Dieses Gemisch kann vorgemischt in einzelnen druckdichten Behältern von Handelsfirmen bezogen werden. Zweck des Schwefelwasserstoffes ist es, den Abbau des Cadmiumsulfids zu verhindern, so dass es sich in stöchiometrisch einwandfreier molekularer Bindung niederschlägt. Der Gasdruck in der Kammer wird in der Regel bei 9,5 bis 10 Millitorr gehalten, obwohl gelegentlich ein Ansteigen des Gasdruckes bis zu 20 Millitorr vorkommen kann.
Weitere Einzelheiten seien nachfolgend anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben, die eine der Auftreffelektroden 34 und die zugehörige Abschirmung 38 zeigen. Die Auftreffelektrode 34 ist aus Mosaikteilchen aus Cadmiumsulfid zusammengesetzt, die auf eine aus/Nickel überzogenem Kupfer bestehende Basisplatte aufzementiert sind. Diese Basisplatte ist auf einer Halterung 46 montiert, die durch das Rohr 36 hindurchführt. Die Auftreffelektrode 34 und die dazugehörige Basisplatte 44 sind so isoliert, dass keine elektrisch leitende Verbindung zu der übrigen Einrichtung besteht. Die Halterung 46 schliesst gleichzeitig den elektrischen Anschluss für die benötigte Hochfrequenzversorgung ein. Die Abschirmung 38 ist kastenförmig ausgebildet und besteht aus Kupfer oder einem anderen gut wärmeleitenden Material, das gegen Korrosion oder Verschmutzung in geeigneter Weise überzogen ist. Die Abschirmung wird von dem Rohr 36 getragen und ist geerdet. Die Seitenwände 48, 50, 52 und 54 dieser Abschirmung enden mit ihrer Längskante alle in einer Ebene mit Abstand von den Aussenkanten der Auftreffelektrode 34, so dass ein Ringspalt 56 um die Auftreffelektrode herum gebildet wird. Diese Abschirmung 38 verhindert, dass sich zerstäubtes Elektrodenmaterial an den Seiten und auf der Rückseite der Auftreffelektrode niederschlägt. Der Spalt 56 ist entsprechend eng dimensioniert.
Die Rückseite der Auftreffelektrode ist ebenfalls durch das Teil abgeschirmt, so dass auch die Rückseite der Basisplatte 44 geschützt ist»
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Wie der Zeichnung weiterhin zu entnehmen ist, bildet die Abschirmung 38 eine Art Abdeckhaube mit einem eingeschlossenen Raum 60. Gemäss der Erfindung wird aas Hintergrundgas - im vorliegenden Falle Schwefelwasserstoff - und das beigemischte Argongas zusammen in diesen eingeschlossenen Raum 60 eingeleitet, von,wo es dann durch den Spalt 56 abströmt. Dies bewirkt, dass die Gase unmittelbar und zum frühestmöglichen Zeitpunkt mit der Zerstäuberoberfläche der Auftreffelektrode in Berührung kommen, so dass der Schwefelwasserstoff eine Aufspaltung des Elektrodenmaterials und der austretenden Moleküle überaus wirkungsvoll verhindert.
Eine bevorzugte Möglichkeit, die Gase in den eingeschlossenen Raum 60 einzuleiten, besteht darin, dass die Gasrohrleitung 62 von ausserhalb des Behälters 12 durch eine gasdichte Fassung 64 zu einer Fassung 65 an einer der Kopfseiten 50 der Abschirmung 38 und dann durch diese hindurchgeführt ist. Im Inneren des eingeschlossenen Raumes 60 ist ein langgestrecktes Rohr 66 vorgesehen, das entlang seiner Oberseite perforiert ist, wie 68 zeigt, und das: an seinem zweiten Ende mit einer Kappe abgeschlossen ist. Auf diese Weise wirkt das Rohr 66 wie ein Verteilerrohr. Diesem zugeführtes Gas kann in den eingeschlossenen Raum 60 einströmen und in überwiegendem Maße durch den Spalt 56 entlang der einen Längsseite 48 der Abschirmung 38 ausströmen, so dass es unmittelbar über die Zerstäuberoberfläche der Auftreff elektrode 34 geleitet wird.
Es sei angemerkt, dass zu diesem Zeitpunkt die Trommel 20 und der Träger 24 gerade einen kurzen Abstand zu der Zerstäuberoberfläche der Auftreffelektrode einnehmen, so dass die Gase zwangsläufig den durch die in Fig. 3 und 4 eingezeichneten Pfeile vorgeschriebenen Weg nehmen. Natürlich wird etwas Gas an der Oberfläche der Auftreffelektrode vorbeiströmen, Jedoch ist der über die Oberfläche der Auftreffelektrode hinwegströmende Anteil des Gases wirksam genug, um einen bei weitem ausreichenden Schutz des Elektrodenmaterials und die gewünschte Gleichförmigkeit des Niederschlages zu gewährleisten. Ohne die Erfindung wäre es dagegen sehr schwierig, das Elektrodenmaterial vor einem
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Zerfall zu schützen und eine ausreichend gleichförmige Beschichtung zu ermöglichen.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist bei beiden Auftreffelektroden das Verteilerrohr 66 jeweils an der rechten Seite angeordnet. Die Neigung eines Teils des der linken Auftreffelektrode zugeführten Gases, sich von dieser Elektrode nach rechts weg zu bewegen, bedeutet keinen unerwünschten Effekt, da es sich zu der rechten Auftreffelektrode hin bewegt.
Die Erfindung ist nicht nur in Hinblick auf Einrichtungen mit nichtreaktivem Prozessablauf anwendbar, sondern auch in Verbindung mit allen anderen Einrichtungen von Wert, bei denen es von Bedeutung ist, dass ein ...zugeführtes Gas so nah wie möglich an der Oberfläche der Auftreffelektrode reagiert. Es sei weiterhin angemerkt, dass die Anordnung des Verteilerrohres 66 innerhalb der Abschirmung es zulässt, dass das Gas in unmittelbarer Nähe der Auftreffelektrode freigesetzt werden kann, ohne dass sich Elektrodenmaterial auf dem Verteilerrohr niederschlägt. Das Verteilerrohr selbst und seine Austrittslöcher bleiben auf diese Weise sauber.
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Claims (14)

  1. Patentansprüche
    durch 1.^ Verfahren zur Beschichtung von Trägermaterialien,insbesondere' Zerstäubung von Kathodenmaterial, unter Verwendung einer Auftreffelektrode, die von einer Abschirmung mit vorgegebenem Abstand umgeben ist, so dass zwischen dem äusseren Rand der Auftreffelektrode und der Abschirmung ein Spalt besteht, und unter Verwendung von Gas, das der die Auftreffelektrode umgebenden Atmosphäre zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas von der Rückseite der Auftreffelektrode innerhalb der Abschirmung zugeführt wird, so dass es durch den Spalt zwischen Abschirmung und dem äusseren Rand der Auftreffelektrode, vorzugsweise an nur einer Seitenkante der Auftreffelektrode, hindurchströmt und unmittelbar nach Verlassen des Spaltes auf die Oberfläche der Auftreffelektrode während des Zerstäubungsvorganges einwirkt.
  2. 2. 'Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gas aus dem Spalt entlang der Auftreffelektrode gleichzeitig und im wesentlichen über die volle Länge austritt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichartig aufgebaute Auftreffelektroden verwendet werden, und dass das Gas bei jeder Auftreffelektrode von derselben Seite her die Oberfläche der Auftreffelektrode überströmt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas entlang der einen Seitenkante der Auftreffelektrode an einer Vielzahl von gleichmässig verteilten Stellen austritt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas die Auftreffelektrode in Querrichtung von einer Seitenkante aus überströmt.
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  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass ein Hintergrundgas in der Weise zugeführt wird, dass es gleichfalls entlang einer Seitenkante der Auftreffelektrode austritt und gleichförmig quer über die Zerstäubungsoberfläche hinwegströmt.
  7. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bestehend aus einem Behälter mit einer Auftreffelektrode, einer Anode und einer Vorrichtung für die Zuführung des Gases über eine Rohrleitung von ausserhalb des Behälters, bei der die Auftreffelektrode an ihren Seitenflächen und der Rückseite von einer Abschirmung umgeben ist, so dass eine Seite als Zerstäubungsoberfläche ungeschirmt ist, wobei zwischen den Kanten der Abschirmung und der Auftreffelektrode ein Spalt und auf der Rückseite der Auftreffelektrode ein eingeschlossener Raum besteht, der über den Spalt mit der Behälterkammer in Verbindung steht, bei der des weiteren die Anode mit Abstand parallel zur Oberfläche der Auftreffelektrode angeordnet ist und den Zerstäubungsspalt bildet, und bei der eine Rohrleitung die Behälterwand durchdringt und in geeigneter Weise mit der Gasquelle ausserhalb des Behälters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (62) an der Abschirmung (38) befestigt ist und in den eingeschlossenen Raum (60) an der Rückseite der Auftreffelektrode (34) mündet, so dass das zugeführte Gas, bevor es in die Behälterkammer (18) gelangt, erst in den eingeschlossenen Raum (6O) und von dort über wenigstens einen Teil des Spalts (56) in den Zerstäubungsraum (42) an der Oberfläche der Auftreffelektrode gelangt und diese im wesentlichen in Querrichtung gleichförmig überströmt.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (62) ein längliches, perforiertes Verteilerrohr (66) umfasst, das in dem eingeschlossenen Raum (60) angeordnet ist und sich in Längsrichtung der
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    Auftreffelektrode (34) erstreckt, wobei die Austrittslöcher (68) des Verteilerrohres (66) in den Spalt (56) gerichtet sind.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffelektrode (34) und die Wände der Abschirmung (38) zueinander planparallele Oberflächen aufweisen, die den eingeschlossenen Raum (60) bilden, dass die Rohrleitung (62) in ein längliches Verteilerrohr (66) übergeht, dass in dem eingeschlossenen Raum (60) in der Nähe einer der Seiten der Auftreffelektrode (34) angeordnet ist und wenigstens eine Reihe von Austrittslöchern (68) in Längsrichtung aufweist, die in den Spalt (56) gerichtet sind.
  10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Auftreffelektroden (34) vorgesehen sind, von denen jede von einer Abschirmung (38) umgeben ist, so dass ein die Zerstäubungsoberfläche der Auftreffelektrode jeweils ringförmig umgebender Spalt (56) gebildet wird, dass an jeder Abschirmung (38) eine Rohrleitung (62) für die Gaszufuhr angeschlossen ist, die eine als perforiertes Verteilerrohr (66) ausgebildete Verlängerung aufweist, die entlang jeweils nur einer Seitenkante der Auftreffelektrode (34) angeordnet ist, wobei jedes Verteilerrohr (66) die Zufuhr von Gas aus der Rohrleitung (62) zu der Zerstäubungsoberfläche der zugehörigen Auftreffelektrode (34) ermöglicht.
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerrohre (66) jeweils auf derselben Seite der zugehörigen Auftreffelektrode (34) angebracht sind.
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittslöcher (68) der Verteilerrohre (66) so angebracht sind, dass sie in den Spalt (56) zwischen
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    der Auftreffelektrode (34) und der Abschirmung (38) gerichtet sind.
  13. 13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch 1 ■ gekennzeichnet, dass die Auftreffelektroden (34) aus einer Basisplatte (44) bestehen, auf die aus Elektrodenmaterial bestehende, einzeln gepresste Teile mosaikförmig aufgebracht sind.
  14. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13 mit einem Zerstäubungsraum, wenigstens einer Auftreffelektrode aus Material, das aus wenigstens zwei Grundstoffen zum Zerstäuben für die gleichzeitige Beschichtung eines Trägermaterials mit den beiden Grundstoffen im Zerstäubungsraum besteht, einer metallenen Abschirmung, die die Auftreffelektrode bis auf die Zerstäubungsoberfläche umgibt und die Zerstäubung auf eine Richtung beschränkt, und einer Rohrleitung zum Zuführen eines Hintergrundgases, das der Aufrechterhaltung der stöchiometrischen Verhältnisse des durch Zerstäubung aufgebrachten Materials dient, dadurch gekennzeichnet, dass die metallene Abschirmung (38) einen Spalt (56) bedingt, der mit der Zerstäubungsoberfläche der Auftreffelektrode (34) entlang wenigstens einer Kante dieser Elektrode in Beziehung steht, und dass die Rohrleitung (62) von ausserhalb des Behälters (20) zum Inneren des eingeschlossenen Raumes (60) führt und einen Teil aufweist, der sich als perforiertes Verteilerrohr (66) in das Innere des eingeschlossenen Raumes (60) erstreckt und unterhalb der Auftreffelektrode (34) entlang nur einer der Seitenkanten angeordnet ist, wobei die Austrittslöcher (68) in den Spalt (56) gerichtet sind, so dass das Hintergrundgas über die gesamte Länge des Verteilerrohres (66) austritt und im wesentlichen durch den Spalt (56) entlang der einen Seitenkante und über die Zerstäubungsoberfläche der Auftreffelektrode (34) in den Zerstäubungsraum (42) strömt.
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DE2610444A 1975-03-20 1976-03-12 Verfahren und Einrichtung zur Beschichtung von Trägermaterialien, insbesondere durch Kathodenzerstäubung Expired DE2610444C2 (de)

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US05/560,352 US3976555A (en) 1975-03-20 1975-03-20 Method and apparatus for supplying background gas in a sputtering chamber

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DE2610444A1 true DE2610444A1 (de) 1976-10-07
DE2610444C2 DE2610444C2 (de) 1983-03-31

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