DE29602332U1 - Katodischer Vakuumbogenverdampfer - Google Patents

Katodischer Vakuumbogenverdampfer

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Description

01/Ü-07/DE
Kathodischer Vakuumbogenverdampfer
Die Erfindung betrifft einen kathodischen Vakuumbogenverdampfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere für den Einsatz in Durchlaufbeschichtungsanlagen.
Die kathodischen Vakuumbogenverdampfer, auch einfach Vakuumbogenverdampfer genannt, gewinnen in der Praxis zunehmend an Bedeutung, da sich diese Verdampfer durch ein "kaltes" Target, einer hohen Verdampfungsgeschwindigkeit und durch einen hohen Tonisierungsgrad des verdampften Materials auszeichnen. Von Nachteil ist dabei allerdings die unkontrollierte Bewegung des Kathoden-Brennfleckes., auch Kathodenfleck genannt, auf dem Target und die Gefahr des Ausbrechens vom Target auf die Einrichtung mit der Möglichkeit von Zerstörungen. Um diesem Nachteil zu begegnen, gibt es eine Reihe von meist sehr aufwendigen Lösungen zur E&eeinflussung der Lage des Kathoden-Brennflecks auf dem Target. Alle Lösungen führen dabei letztlich zu Erosionen des Targets, die stark auf das Zentrum orientiert sind, während der Randbereich nur gering verdampft wird. Die Folge sind in der Praxis Targetausnutzungen von weniger als 50 %. Derartige Einrichtungen sind z. B. beschrieben in den Dokumenten US 4,430,184 und EP 516 425 Al.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, einen kathodischen Vakuumbogenverdampfer der eingangs genannten Art anzugeben, der bei relativ geringem technischen Aufwand eine im wesentliehen ununterbrochene und restlose Verdampfung des Targetmaterials ermöglicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe drarch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs genannten Merkmale. Erfindungswesentlich ist dabei, daß der gesamte Stirnseitenbereich sowie der angrenzende Bereich der Mantelfläche des stabförmigen Targets als Angriffsfläche des kathodischen Vakuumbogens zur Ver^ fügung steht bzw. bei der kathodischen Vakuumbogenentladung erodiert und verdampft wird.
02/U-07/DE
Die Begrenzung der zur Verdampfung bereitgestellten Targetfläche erfolgt durch die Abdeckung der Kühleinrichtung (4) mit einem Material, welches einen Sekundärelektronenemissions-Koeffizienten aufweist, der geringer ist als die des Materials des Targets (2). Als ein derartiges Material zur Abdeckung der Kühleinrichtung eignet sich z. B. in bekannter Weise Bornitrid. Weitere Abschirmungen der Targethalterung, &zgr;. B. mit elektrostatischen Blenden, können in als solche bekannten Weise erfolgen. Die Ausbildung der Anode der Vakuumlichtbogenenladung ist für die erfinderische Lösung unwesentlich. Als Anode kann sowohl die an Masse liegende Vakuumkammer wie eine gesonderte Anode, &zgr;. B. ein Anodenring in der Nähe des kathodischen Targets, wirken.
Der Vorteil der Erfindung besteht, insbesondere darin, daß das Targetmaterial im wesentlichen ohne Unterbrechung ständig in den Verdampfungsbereich nachgefüttert und somit restlos verdampft werden kann. Die Geschwindigkeit des Vorschubs des Targetmaterials über eine geignete Zuführeinrichtung an der Targethalterung wird derart eingestellt, daß das Target auch im Randbereich relativ gleichmäßig verdampft wird, ohne daß sich ein Makro-Schmelzbad ausbildet.
Der erfindungsgemäße Vakuumbogenverdampfer ist besonders vorteilhaft als kleinere Einrichtung mit einer relativ hohen Verdampfungsrate aus einer Quasi-Punktquelle in Durchlaufanlagen einsetzbar.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die zugehörige Zeichnung zeigt einen erfindungsgemäßen kathodischen Vakuumbogenverdampfer im Schnitt.
Ein stäbförmiges Target 2 ist in einer elektrisch auf kathodischem Potential liegenden Targetaufnahme 7 gehaltert. Die Targetaufnahme 7 ist dabei außerhalb der Vakuumkammer 1 angeordnet. Das Target 2 wird im Beispiel über eine nicht näher dargestellte Durchführung, die mit einem
01/U-07/DE
· · JH
Metallfaltenbalg abgedichtet ist, in das Innere der Vakuumkammer 1 eingeführt. Im Bereich der stirnseitigen Verdampfungsfläche 3 ist um das Target 2 eine Kühleinrichtung 4 angeordnet. Diese Kühleinrichtung 4 weist einen Kühlwasserzulauf 5 und einen Kühlwasserablauf 6 auf. Erfindungswesentlich ist eine gute Kontaktkühlung des stabförmigen Targets 2 durch die Kühleinrichtung 4.
Die Stirnseite der Kühleinrichtung 4 weist etwa in Höhe der stirnseitigen Verdampfungsfläche 3 des Targets 2 einen Bornitridring 8 auf. Dieser Bornitridring 8 verhindert in einer als solche bekannter Weise das Ausbrechen des Kathoden-Brennfleckes der Vakuumbogenentladung von der Verdampfungsfläche 3 auf die Kühleinrichtung 4. Der Einsatz anderer Mittel zur Beeinflussung des Vakuumbogens und insbesondere des Kathodenflecks ist ebenso möglich.
Beim Betrieb des kathodischen Vakuumbogenverdampfers wird in bekannter Weise zwischen einer Zündelektrode und einem Target oder einer anderen Zündeinrichtung eine Primär-Entladung gezündet und als selbständige Vakuumlichtbogenentladung zwischen der Anode und dem kathodischen Target 2 aufrechterhalten. Der Kathoden-Brennfleck der Vakuumbogenentladung wird in bekannter Weise unkontrolliert auf der stirnseitigen Verdampfungsfläche 3 des Targets 2 wandern und dabei das jeweilige Material durch die hohe Energiekonzentration, die sich an dieser Stelle» einstellt, explosionsartig verdampfen. Wenn der Kathoden-Brennfleck zufälliger Weise an den Rand der Verdampfungsfläche 3 kommt, erlischt er durch die Wirkung des Bornitridrings 8 und wird erneut gezündet. Im Laufe des Betriebes wird jedoch die Verdampfungsfläche 3 durch die Targetaufnahme 7 langsam durch die Kühleinrichtung hindurchgeschoben. Die Verdampfung des Targets 2 erfolgt somit, wenn es, auch als einzelne Stabstücke, ständig von unten nachgeschoben wird, ohne jeglichen Rest.

Claims (1)

  1. 01/U-07/DE
    Schutzanspruch
    Kathodischer Vakuumbogenverdampfer zur kontinuierlichen und vollständigen Verdampfung des Targetmaterials, wobei das Target gekühlt wird und Mittel zur Zündung sowie zur Begrenzung der Bogenentladung gegenüber der Targethalterung vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (2) stabförmig ist und im Bereich der stirnseitigen Verdampfungsfläche
    (3) mantelförmig von einer Kühleinrichtung (4) umgeben ist, wobei das stabförmige Target (2) in einer Targetaufnahme (7) oder einer Nachfütterungseinrichtung gehaltert ist, die an kathodischem Potential liegt und geeignet ist das stabförmige Target (2) in der Längsachse gegenüber der Kühleinrichtung
    (4) zu verschieben.
DE29602332U 1995-03-21 1996-02-10 Katodischer Vakuumbogenverdampfer Expired - Lifetime DE29602332U1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19727647A1 (de) * 1997-06-12 1998-12-17 Leybold Ag Vorrichtung zum Beschichten eines Substratkörpers mittels Kathodenzerstäubung
DE19743799C1 (de) * 1997-10-02 1999-01-28 Ardenne Anlagentech Gmbh Vorrichtung zur Einführung von stangenförmigem Targetmaterial in Elektronenstrahlbedampfungsanlagen

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DE19727647A1 (de) * 1997-06-12 1998-12-17 Leybold Ag Vorrichtung zum Beschichten eines Substratkörpers mittels Kathodenzerstäubung
DE19743799C1 (de) * 1997-10-02 1999-01-28 Ardenne Anlagentech Gmbh Vorrichtung zur Einführung von stangenförmigem Targetmaterial in Elektronenstrahlbedampfungsanlagen

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