DE2655942C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenzerstäubungs­ vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Über­ zugs auf der Oberfläche eines Werkstücks, mit koaxial zueinander angeordneten, gekühlten Elektroden, einer Einrichtung zum Erzeugen eines senkrecht zur Rich­ tung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden verlaufenden Magnetfeldes, das mit dem elektrischen Feld einen Elektrodenraum bildet, in den Magnetfeldli­ nien ein- und wieder austreten.

Solche Kathodenzerstäubungsvorrichtungen sind be­ reits bekannt (DE-OS 24 15 111); dort sind um eine hohle zylindrische Kathode eine hohle zylindrische Anode koaxial angeordnet und radial gerichtete Ab­ fangbleche, die unter der Wirkung eines axialen Ma­ gnetfeldes sich auf einer Kreisbahn bewegenden Elek­ tronen abfangen, bevor diese auf die Substrate auftref­ fen und diese unerwünscht aufheizen können. Bei der bekannten Zerstäubungsvorrichtung ergibt sich die An­ ordnung Kathode - Werkstück - Anode und eine Hochfrequenzspule liefert das elektromagnetische Feld zur Erzeugung einer elektrodenlosen Ringentladung. Die Elektronen werden durch das axiale Magnetgleich­ feld auf Kreisbahnen gelenkt, bevor sie auf die Substra­ te auftreffen können. Die Kathode enthält keinen Ma­ gneten. Die Elektronen werden von den Magnetlinien nicht eingeschlossen, diese bewirken einzig und alleine, daß sich die Elektronen auf Kreisbahnen bewegen. Ein Problem der bekannten Zerstäubungsvorrichtung be­ steht darin, daß Elektronen aus dem Zerstäubungsplas­ ma entkommen können, wodurch der Wirkungsgrad der Zerstäubungsvorrichtung verringert wird und damit auch die Güte der Beschichtung der Substrate. Bekannt ist auch bereits eine Kathodenzerstäubungs­ vorrichtung mit einer Kathode und einer Magnetein­ richtung, die an die Rückseite der Kathode anschließt (DE-OS 24 31 832); dort weist die Magneteinrichtung ein Paar Magnetpole auf, zwischen denen magnetische Kraftlinien an voneinander getrennten Stellen in die Vorderseite der Kathode ein- und austreten. Einer der Magnetpole ist länglich ausgebildet, wodurch eine tun­ nelartige Bahn für die Elektronen entsteht, in der diese im wesentlichen gehalten werden und längs welcher sie sich bewegen. Die Kathode und die Anode sind bei die­ ser bekannten Vorrichtung nicht koaxial, sondern senk­ recht zueinander angeordnet und die Magnete befinden sich außerhalb der Kathode, so daß sich die Reihenfolge Anode - Kathode - Substrat ergibt. Das elektrische und das magnetische Feld verlaufen parallel zueinander. Der Durchmesser der Kathode ist wesentlich größer als derjenige der Anode, um zu erreichen, daß das Innere der zylinderförrnigen Kathode einen tunnelförmigen Verlauf der Magnetfeldlinien aufweist, durch welchen die geladenen Teilchen gehalten werden. Die Magnet­ feldlinien sind gegen das Zentrum zu eingeschnürt und drängen an dieser Stelle die geladenen Teilchen zusam­ men.

Es ist auch bereits eine Vakuumpumpe zum Entfer­ nen von Gasen durch Absorption der Gase in frisch niedergeschlagenem reaktivem Zerstäubungsmaterial oder durch Ionenniederschlag bekannt (US-PS 32 16 652); dort sind koaxial zueinander angeordnete Elektroden vorgesehen, wobei die Anode zugleich die Gehäusewand der Pumpe bildet und die Kathode am Umfang eines geschlossenen Teils befestigt ist, in dem eine Anzahl von Magnetscheiben übereinander ange­ ordnet ist, bei denen die Pole gleicher Polarität aneinan­ der angrenzen, nur getrennt durch Polstücke. In der Pumpenkammer entstehen somit gegenläufige ge­ schlossene Magnetkreise, die die Elektronen im elektri­ schen Feld zwischen den Elektroden einschließen. Da­ durch steigt die Stoßwahrscheinlichkeit der Elektronen mit den abzupumpenden Gasmolekülen an. Die durch die Stöße gebildeten positiven lonen werden von der Anode abgestoßen und von der reaktiven Kathode an­ gezogen. Beim Aufprall auf die Kathode reagieren die Ionen mit dem reaktiven Material, das von der Kathode in Richtung der Anode zerstäubt wird oder sie werden von dem reaktiven Kathodenmaterial eingefangen bzw. auf diesem niedergeschlagen. Eine Beschichtung von Werkstücken ist mit einer derartigen Ionen-Vakuum­ pumpe nicht möglich, da sie bei einem Druck von 10^-9 mm Hg arbeitet, während eine Beschichtung von Werk­ stücken durch Zerstäubung von Material bei etwa 10^-2 bis 10^-4 mm Hg Druck abläuft.

Im allgemeinen wird in Kathodenzerstäubungsvor­ richtungen die auftretende Glimmentladung von einer Kathodenzerstäubung begleitet, bei der das Material der Kathode in metallische Atome oder Metallatome durch die Beschießung mit Gasionen verdampft werden. Die auf diese Weise zerstäubten metallischen Atome haften auf der Oberfläche des Werkstückes, das in der Nähe der Anode angeordnet ist und bilden die auf dem Werkstück gewünschte metallische Beschichtung.

Je niedriger der Druck einer Gasatmosphäre bei der Zerstäubung ist, desto kleiner ist die Stoßwahrschein­ lichkeit für die von der Kathode emittierten Metallato­ me mit den Molekülen zwischen den Elektroden und um so feiner wird der metallische Überzug auf dem Werk­ stück. Dies bedeutet, daß der Druck der Gasatmosphäre für die Zerstäubung so niedrig wie möglich gehalten werden soll, um die Qualität der Metallbeschichtung auf dem Werkstück zu verbessern.

Bei bekannten Zerstäubungsvorrichtungen wird im allgemeinen, unter Berücksichtigung der Beschaffenheit und des Zustandes des Gases und des eingesetzten Ka­ thodenmaterials der Gasdruck in der Größenordnung von 1-2×10^-2 Torrin der Gleichstrom-Glimmentla­ dung gehalten, so daß die Absenkung des Gasdruckes nach unten hin begrenzt ist.

Es ist auch zu berücksichtigen, daß die vom Target während der Zerstäubung emittierten Elektronen mit der Anode kollidieren, wodurch deren Temperatur an­ steigt und ebenso die Temperatur des nahe der Anode angeordneten Werkstückes infolge der von der Anode abgestrahlten Wärme. Es muß daher die Wärmestabili­ tät des Werkstücks berücksichtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ka­ thodenzerstäubungsvorrichtung der eingangs genann­ ten Art so zu verbessern, daß eine sehr gleichmäßig dicke Beschichtung des Werkstückes bei sehr niedrigem Gasdruck erfolgen kann und daß die von der Kathode in den Elektrodenraum emittierten Elektronen das zu be­ schichtende Werkstück nicht verschmutzen können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes aus einem bzw. mehreren Magneten im Innern einer hohlen Kathode besteht und daß die aus der Kathode austretenden und in sie eintretenden Magnetfeldlinien die von der Kathode in den Elektrodenraum emittierten Elektronen umschließen.

Dadurch ist vorteilhafterweise sichergestellt, daß die Elektronen aus dem von den Magnetfeldlinien um­ schlossenen Raum nicht entweichen können und eine Verschmutzung des Werkstücks durch Elektronen ver­ hindert wird. Außerdem ergeben sich hier die Vorteile, daß ein Metallfilm auf einem Werkstück in einem Hoch­ vakuum, das niedriger als 2-3×10^-4 Torr bei einer Gleichstromentladung ist, aufgebracht werden kann, daß der Temperaturanstieg des Werkstücks gering ist, wobei der Hauptgrund für den Temperaturanstieg des Werkstücks der Elektronenfluß in die Anode, die zeit­ weilig als eine Basisplatte dient, ist, daß ferner die Nie­ derschlagsrate des Metallfilms hoch ist, was seinen Grund darin hat, daß wegen des geringen Temperatur­ anstiegs des Werkstücks eine große elektrische Lei­ stung an die Zerstäubungsvorrichtung angelegt werden kann und daher eine entsprechend hohe Niederschlags­ rate erhalten wird. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß der Aufbau des Targets einfach ist. Da die elektri­ sche Entladung in einem Hochvakuum erfolgt, kann die Isolation des Targets einfach gestaltet werden. So ist es beispielsweise nicht erforderlich, eine Abschirmung des Dunkelraums und dergleichen vorzusehen. Die Entla­ ung erfolgt nur an der Stelle, an der sich das elektrische und magnetische Feld orthogonal kreuzen. Daher wird die Kathode mit dem Niederschlagsmaterial nur in dem Bereich bedeckt, in dem die Entladung auftritt.

Als weiterer Vorteil kommt noch hinzu, daß die Küh­ lung einer Elektrode leicht durchgeführt werden kann. So kann die Kathode mit Wasser mit einer herkömmli­ chen Wasserkühlung gekühlt werden, wenn ein Perma­ nentmagnet verwendet wird. Ein oder mehrere Stäbe, die parallel zu der Kathode und senkrecht zu der Rich­ tung der Driftbewegung der Elektronen angeordnet sind, werden als Anoden verwendet. Falls diese Anoden durch rohrförmige Anoden ersetzt werden, können die­ se leicht mit Wasser gekühlt werden. Da die Energie der Elektronen gering ist, wenn sie die Anoden erreichen, ist die notwendige Wassermenge für die Kühlung der Ano­ de relativ gering.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zei­ gen

Fig. 1a und 1b eine Schnittansicht und eine Schnitt­ draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Zerstäu­ bungsvorrichtung der beschriebenen Art,

Fig. 2a und 2b eine Schnittansicht und eine Schnitt­ draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Zerstäu­ bungsvorrichtung der beschriebenen Art,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer dritten Ausfüh­ rungsform der beschriebenen Zerstäubungsvorrich­ tung,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Verteilung der Dicke eines Metallfilms, der mittels der Zerstäu­ bungsvorrichtung nach den Fig. 1a und 1b auf einem Werkstück niedergeschlagen wurde,

Fig. 5 eine weitere graphische Darstellung der Verteilung der Dicke eines Metallfilms, der mit Hilfe der Zerstäubungsvorrichtung, die in Fig. 3 dargestellt ist, auf einem Werkstück niedergeschlagen wurde,

Fig. 6 eine Schnittansicht einer vierten Ausfüh­ rungsform der beschriebenen Zerstäubungsvorrich­ tung, und

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht eines Tar­ gets während des Zerstäubens, das einen in den Fig. 1a und 1b gezeigten Magneten einschließt.

Die in den Fig. 1a und 1b gezeigte Ausführungsform einer Zerstäubungsvorrichtung umfaßt eine Grundplat­ te 1 und eine zylindrische Abdeckung 2, die hermetisch und abnehmbar auf der Grundplatte 1 mittels einer Dichtung 101 befestigt ist, um zusammen mit dieser ei­ nen Vakuumbehälter 3 zu bilden. In diesem Behälter 3 sind koaxial ein Target oder eine Kathode 4, Anoden 5 und Werkstücke 6 angeordnet.

Das Target 4 wird durch Plattieren, Galvanisieren oder Spritzen der äußeren Oberfläche eines Zylinders 8 aus nichtmagnetischem Material mit einem Targetmate­ rial 41, wie beispielsweise Chrom, erhalten. Der Zylinder 8 ist über einen lsolator 7 auf dem zentralen Teil der Grundplatte 1 befestigt. Eine weitere Möglichkeit der Herstellung des Targets 4 besteht darin, einen Draht oder Streifen aus Targetmaterial 41,wie z. B. Molybdän oder Wolfram, um den Zylinder 8 aufzuwickeln. Falls der Zylinder 8 aus einem Material wie beispielsweise Aluminium, Kupfer oder rostfreiem Stahl besteht, ist keine Vorbehandlung, wie voranstehend erwähnt, not­ wendig, das heißt der Zylinder kann dann ohne jede weitere Bearbeitung als Target 4 eingesetzt werden.

Bei dieser Ausführungsform sind die Anoden 5 stab­ förmige Elektroden, die auf der Grundplatte 1 vorgese­ hen sind. Diese stabförmigen Elektroden 5 sind derart angeordnet, daß sie das Target 4 umgeben. Die Werk­ stücke 6 ihrerseits umschließen die Elektroden 5.

Im Zylinder 8 ist ein zylindrischer Magnet 9 vorgese­ hen, der längs seiner Achse eine Durchführung derart aufweist, daß die Richtung des Magnetfelds H des Ma­ gneten 9 senkrecht die Richtung des elektrischen Feldes E zwischen den Elektroden 4 und 5 kreuzt.

Dichtungen 10 sind zwischen der Grundplatte 1 und dem Isolator 7 und zwischen diesem und dem Boden des Zylinders 8 derart angebracht, daß das Innere des Zylin­ ders luftdicht abgeschlossen ist. Eine Kühlwasser-Ein­ laßrohrleitung 12 zum Einleiten von Kühlwasser W in den Zylinder 8 und eine Kühlwasser-Auslaßrohrleitung 11 für das Abfließen des Kühlwassers W aus dem Zylin­ der 8, wie aus Fig. 1a ersichtlich, treten durch die Grund­ platte 1 in das Innere des Zylinders 8 ein, wobei sich die Auslaßleitung 11 durch die Durchführung des Magneten 9 derart erstreckt, daß das Kühlwasser in dem Zylinder 8 so zirkuliert, daß es das Target 4 kühlt, dessen Tempera­ tur normalerweise durch die Bombardierung mit Gasio­ nen ansteigt.

In der Grundplatte 1 sind des weiteren eine Luftan­ saugöffnung 14, die mit einer Vakuumpumpe 13 verbun­ den ist, und eine Gaszuführungsöffnung 17, die mit ei­ nem Gaszylinder 15 über ein Regelventil 16 in Verbin­ dung steht, vorgesehen.

Die Wirkungsweise der Zerstäubungsvorrichtung ist folgende: Zuerst ist die Vakuumpumpe 13 in Betrieb, um den Vakuumbehälter 3 zu evakuieren. Anschließend wird der Vakuumbehälter 3 mit dem Gas aus dem Gaszylin­ der 15 gefüllt, wobei das Gas in dem Vakuumbehälter 3 während der gesamten Betriebszeit auf einem vorgege­ benen Druck durch Einstellen des Regelventils 16 des Gaszylinders 15 gehalten wird. Anschließend wird, so­ bald diese Bedingungen eingestellt sind, eine geeignete Erregerspannung V zwischen dem Target 4 und den Anoden 5 angelegt, um zwischen diesen Elektroden eine Glimmentladung zu erhalten, bei der das Kathodenzer­ stäubungsphänomen auftritt, bei dem die zerstäubten Targetatome auf den Oberflächen der Werkstücke 6 haften und auf diesen niedergeschlagen werden, so daß sie auf dem einzelnen Werkstück einen fest haftenden Film bilden.

Bei dieser Betriebsweise bewirkt das Magnetfeld H des Magneten 9 eine Kraft F längs den Elektroden 4 und 5, die in Form von koaxialen Zylindern vorgesehen ist, um auf die Elektronen einzuwirken, die von dem Target 4 durch das Beschießen mit Gasionen emittiert werden, mit dem Ergebnis, daß die Elektronen in einem Raum, definiert durch das elektrische Feld, gebildet durch die Elektroden 4 und 5 und durch das magnetische Feld des Magneten 9 eingeschlossen sind, wobei dieser Raum im folgenden als "Elektrodenraum" bezeichnet wird. Die Elektronen werden längs der Elektroden bewegt. Es ist offensichtlich, daß mit einer Steigerung der Dichte der Elektronen im Elektrodenraum und damit einer stärker verlaufenden Glimmentladung die Zerstäubung stärker wirksam wird.

Dies bedeutet, daß beispielsweise bei einer Reduzie­ rung des Druckes in dem Vakuumbehälter 3 von 1×10^-2 auf einen Wert in der Größenordnung von 1×10^-4 Torr die Zerstäubung mit hoher Wirksamkeit durchgeführt werden kann. Des weiteren wird dann in der beschriebenen Zerstäubungsvorrichtung der Anteil der Elektronen, bezogen auf die von der Kathode emit­ tierten Elektronen, der mit den Werkstücken zusam­ menstößt erheblich reduziert, und der Temperaturan­ stieg der Werkstücke somit erheblich herabgesetzt.

Die Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform der Zerstäubungsvorrichtung, die in den Fig. 2a und 2b gezeigt ist, ist die gleiche wie diejenige der ersten Aus­ führungsform. Hier ist eine Werkstückhalterung 18 zen­ tral in dem Vakuumbehälter 3 angeordnet, die aus ei­ nem nichtmagnetischen isolierten Material besteht, und ein Target 42 und ein Hohlzylindermagnet 91, die beide zylindrisch sind, umgeben die Werkstückhalterung 18. Das Target 42 weist äußere und innere Wände auf, die eine zylindrische Kammer 19 bilden, in der der Magnet 91 angeordnet ist und durch die Kühlwasser W durch eine Einlaß- und Auslaßrohrleitung 12 bzw. 11 zirkuliert.

Das Werkstück 6 wird, wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt, auf der Werkstückhalterung 18 aufgebracht. Da die Oberfläche des Targets 42 größer als die Fläche des Werkstücks ist, erfolgt das Dickenwachstum des metallischen Films auf dem Werkstück wesentlich ra­ scher als bei der ersten Ausführungsform. Dies ist eines der Hauptmerkmale der zweiten Ausführungsform.

Die bisher erläuterten Ausführungsformen zeigen die Vorteile, daß die Zerstäubung mit großer Wirksamkeit auch in einer Gasatmosphäre von extrem niedrigen Druck erzielt wird und daß daher ein feiner metallischer Überzug auf dem Werkstück niedergeschlagen wird. Des weiteren besitzen die beschriebenen Zerstäubungs­ vorrichtungen einen hohen Kühleffekt, und dadurch ist es möglich, einen metallischen Film auch auf Materi­ alien, wie beispielsweise Papier, Kunststoff und synthe­ tischem Harz auszubilden, die geringe thermische Stabi­ lität besitzen.

Bei den voranstehend beschriebenen Ausführungs­ formen wurde ein Gleichstrom-Zerstäubungsverfahren angewandt; es kann jedoch auch eine Hochfrequenz- Zerstäubungsmethode, unter Verwendung einer hoch­ frequenten elektrischen Quelle eingesetzt werden.

Die in Fig. 3 gezeigte dritte Ausführungsform der beschriebenen Zerstäubungsvorrichtung ist ähnlich zu der ersten Ausführungsform aufgebaut, mit der Ausnah­ me, daß eine Vielzahl von kleinen Magneten 92 im Tar­ get 4 angeordnet sind, so daß die Verteilung der Dicke des auf einem Werkstück 6 niedergeschlagenen metalli­ schen Films gleichmäßig ist.

In einer Zerstäubungsvorrichtung mit einem zylindri­ schen Magneten, wie er beispielsweise in den Fig. 1a und 1b gezeigt ist, bildet ein Teil des Magneten 9 eine Zerstäubungsquelle. Aus diesem Grund ist die Dicke eines metallischen Films, wie in Fig. 4 dargestellt, un­ gleichmäßig. Diese Tatsache wurde aufgrund von ver­ schiedenen Experimenten bekannt.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeit, die bei der ersten Ausführungsform auftreten kann, wird der ein­ zelne zylindrische Magnet 9, der in den Fig. 1a und 1b gezeigt ist, in eine Anzahl von zylindrischen Magneten 92 unterteilt, die eine entsprechende Anzahl von Zer­ stäubungsquellen bilden, wodurch die Verteilung der metallischen Atome, die durch Zerstäubung emittiert werden, gleichmäßig über das gesamte Targetmaterial verläuft.

Die dritte Ausführungsform ist im wesentlichen ähn­ lich im Aufbau und in der Betriebsweise zu der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1a und 1b. Die Magnete 92 sind in geeigneten Abständen längs dem Targetmate­ rial 41 räumlich angeordnet. lnsbesondere sind die Ma­ gnete 92, die nahe dem Ober- und dem Bodenteil des Targetmaterials vorgesehen sind, in relativ kurzen Ab­ ständen voneinander angeordnet und gleichzeitig dieje­ nigen Magnete, die sich im Mittelteil befinden, durch relativ große Abstände voneinander getrennt, so daß die Verteilung der metallischen Atome, die durch Zer­ stäubung emittiert werden, über das gesamte Targetma­ terial gleichförmig ist und somit die Dichte der emittier­ ten Metallatome im Elektrodenraum gleichmäßig ist. Dementsprechend wird auch die Verteilung der Dicke eines auf einem Werkstück 6 niedergeschlagenen metal­ lischen Films gleichförmig. Dadurch ist es möglich, daß die Größe, insbesondere die Höhe eines Werkstücks 6, das mit der dritten Ausführungsform der Zerstäubungs­ vorrichtung bearbeitet wird, größer gewählt werden kann als bei einem Werkstück, das durch die herkömmli­ chen Zerstäubungsvorrichtungen oder der ersten und zweiten Ausführungsform behandelt wird.

Ebenso wie bei der ersten und zweiten Ausführungs­ form weist die in Fig. 3 gezeigte Zerstäubungsvorrich­ tung den Vorteil auf, daß die Zerstäubung mit großer Wirksamkeit selbst in einer Gasatmosphäre von extrem niedrigen Druck erreicht wird und daß ein feiner metal­ lischer Film auf einem Werkstück niedergeschlagen wird.

Eine weitere, vierte Ausführungsform der beschriebe­ nen Zerstäubungsvorrichtung ist in Fig. 6 dargestellt und ist ähnlich im Aufbau zu derjenigen nach Fig. 1a, mit der Ausnahme, daß ein Magnet 93 in dem Target 4 vorgesehen ist, der längs der Achse des Targets 4 be­ wegt wird, um die Gleichförmigkeit in der Dicke eines auf einem Werkstück 6 niedergeschlagenen Metallfilms zu erhalten und ebenso die Gleichförmigkeit des Ver­ brauchs an Material des Targets 4 oder 41 im Elektro­ denraum.

In der Zerstäubungsvorrichtung nach Fig. 1a und 1b ist der Teil des Targets 4, in dem der Magnet angeordnet ist, die Zerstäubungsquelle. Wenn angenommen wird, daß die an die Zerstäubungsvorrichtung angelegte elek­ trische Leistung konstant gehalten wird, ist die Rate der Zerstäubung des Targets 4 proportional zu der Stärke des Magnetfeldes H und zu der senkrechten Richtung des Magnetfeldes H mit dem elektrischen Feld E auf der Oberfläche des Targets oder mit anderen Worten, von der Genauigkeit, mit der ein rechter Winkel zwischen dem Magnet- und dem elektrischen Feld eingehalten wird. Daher ist der Verbrauch an Target 4 infolge der Zerstäubung, wie in Fig. 7 gezeigt, auf den zentralen Teil des Targets konzentriert, wo das Zentrum des Ma­ gneten 9 angeordnet ist, d. h. der zentrale Teil des Tar­ gets wird zerstrahlt. Je mehr die Zerstäubung voran­ schreitet, desto mehr steigt der Verbrauch an. Das be­ deutet, daß der zentrale Teil des Targets 4 rascher als die übrigen Teile verbraucht wird. Daher ist es notwen­ dig, das Target 4 zu ersetzen, wenn der zentrale Teil des Targetmaterials verbraucht ist. Anderenfalls wird die Zerstäubungsrate absinken, was zu einer Herabsetzung der Wirksamkeit der Zerstäubungsvorrichtung führt.

Dementsprechend ist auch die Betriebszeit des Tar­ gets 4 in einer derartigen Zerstäubungsvorrichtung kurz, und somit im erheblichen Umfang unwirtschaft­ lich.

Des weiteren ist festzustellen, daß die Dicke eines auf einem Werkstück 6 niedergeschlagenen Metallfilms in jenem Bereich größer ist, der dem zentralen Teil des Targets gegenüberliegt, als in den übrigen Teilen, da der zentrale Teil wesentlich stärker durch die Zerstäubung abgetragen wurde, als die übrigen Teile. Daher ist es unmöglich, einen metallischen Film gleichmäßiger Dik­ ke auf dem Werkstück durch die Verwendung der in Fig. 1a dargestellten Zerstäubungsvorrichtung nieder­ zuschlagen.

Die in Fig. 6 dargestellte Zerstäubungsvorrichtung soll diese Schwierigkeit, die der Zerstäubungsvorrich­ tung nach Fig. 1a anhaftet, überwinden.

In dieser Zerstäubungsvorrichtung (Fig. 6) ist die Länge des Magneten 93 kürzer als die Länge L des Targets 4 und dieser Magnet 93 wird vertikal oder längs dem Target 4 manuell, durch einen motorbetriebenen Mechanismus oder durch einen hydraulischen Mecha­ nismus bewegt.

Bei einer derart aufgebauten Zerstäubungsvorrich­ tung wird während eines Zerstäubungsvorgangs der Magnet 93 zumindest die Hälfte des Hin- und Herwegs längs dem Target 4 mit fortschreitender Zerstäubung geführt. Wenn der Magnet 93 auf diese Weise bewegt wird, wird auch der Teil des Targets 4, in welchem die Zerstäubung am weitesten fortgeschritten ist, gleichfalls bewegt. Daraus resultiert, daß die Oberfläche des Tar­ gets 4 gleichförmig abgebaut wird und daher ein metal­ lischer Film gleichförmiger Dicke auf einem Werkstück 6 erhalten wird.

In der Zerstäubungsvorrichtung nach Fig. 6 wird das Phänomen, daß das Target lokal zerstäubt wird, wie dies bei herkömmlichen Zertäubungsvorrichtungen oder bei der hier beschriebenen ersten und zweiten Ausfüh­ rungsform der Fall ist, nicht beobachtet, was gleichbe­ deutend damit ist, daß das Target gleichmäßig ver­ braucht wird und dementsprechend auch wirkungsvoll und wirtschaftlich genutzt wird. Hinzu kommt noch, daß die Dicke des auf einem Werkstück niedergeschlagenen Metallfilms gleichmäßig ist.

Somit kann mit der Zerstäubungsvorrichtung nach Fig. 6 der Niederschlag eines Metallfilms in ökonomi­ scher Weise mit ausgezeichneten Ergebnissen erhalten werden. Dabei ist diese Zerstäubungsvorrichtung insbe­ sondere für das Aufbringen eines Metallfilms auf einem relativ langen Werkstück geeignet.

Hinzu kommt noch, da der Magnet 93 beweglich ist, daß die Verteilung des Magnetfeldes im Elektroden­ raum steuerbar ist, wodurch die Zerstäubung an jeder gewünschten Stelle des Targets wirksam werden kann und somit die Verteilung der Dicke eines Metallfilms auf einem Werkstück je nach Wunsch und Bedarf geregelt werden kann.

Claims (5)

1. Kathodenzerstäubungsvorrichtung zum Herstel­ len eines metallischen Überzugs auf der Oberfläche eines Werkstücks, mit koaxial zueinander angeord­ neten, gekühlten Elektroden, einer Einrichtung zum Erzeugen eines senkrecht zur Richtung des elektri­ schen Feldes zwischen den Elektroden verlaufen­ den Magnetfeldes, das mit dem elektrischen Feld einen Elektrodenraum bildet, in den Magnetfeldli­ nien ein- und wieder austreten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes aus einem bzw. mehreren Magneten (9; 91; 92; 93) im Innern einer hohlen Kathode (4; 42; 4; 4) besteht und daß die aus der Kathode (4; 42) austretenden und in sie eintretenden Magnet­ feldlinien die von der Kathode (4; 42) in den Elek­ trodenraum emittierten Elektronen umschließen.

2. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kathode (42) eine wassergekühlte Hohlzylinderkathode ist, in deren lnneren der Magnet (91) angeordnet ist, daß eine Anzahl von stabförmigen Anoden (5) in gleich gro­ ßen Abständen von der Kathode (42) angebracht sind und diese umgeben, und daß ein Werkstück (6) außerhalb der stabförmigen Anoden (5) positio­ niert ist.

3. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (42) eine Hohlzylinderkathode mit einer wassergekühl­ ten Kammer (19) ist, die an der Peripherie der Zer­ stäubungsvorrichtung angeordnet ist, daß der Ma­ gnet (91) in der Kammer (19) untergebracht ist, daß eine Anzahl von stabförmigen Anoden (5) derart in gleichen Abständen von der Kathode (42) entfernt sind, daß die Anoden (5) von der Kathode (42) um­ geben sind, und daß das Werkstück (6) sich in der Mitte der stabförmigen Anoden (5) befindet.

4. Zerstäubungsvorrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Ma­ gneten (92) längs der Achse der Kathode (4) ange­ ordnet sind, um die Dickenverteilung eines metalli­ schen Überzugs gleichförmig zu gestalten.

5. Zerstäubungsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnet (93) verschiebbar in der Kathode (4) ange­ ordnet ist und während der Zerstäubung längs der Kathode (4) bewegt wird, so daß diese gleichmäßig in den Elektrodenraum zerstäubt wird.