DE3316693A1 - Verfahren zum herstellen von amorphen kohlenstoffschichten auf substraten und durch das verfahren beschichtete substrate - Google Patents

Verfahren zum herstellen von amorphen kohlenstoffschichten auf substraten und durch das verfahren beschichtete substrate

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DE3316693A1 DE19833316693 DE3316693A DE3316693A1 DE 3316693 A1 DE3316693 A1 DE 3316693A1 DE 19833316693 DE19833316693 DE 19833316693 DE 3316693 A DE3316693 A DE 3316693A DE 3316693 A1 DE3316693 A1 DE 3316693A1
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Description

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- Ir-
LEYBOLD-HERAEUS GmbH
Bonner Straße 504
5000 Köln - 51
Verfahren zum Herstellen von amorphen Kohlenstoffschichten auf Substraten und durch das Verfahren beschichtete Substrate "
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von amorphen Kohlenstoffschichten auf Substraten durch Zersetzen einer gasförmigen Kohlenwasserstoffverbindung in einer ionisierten Gasatmosphäre innerhalb einer Reaktionskammer,, wobei zur Anregung des Plasmas ein elektromagnetisches Wechselfeld verwendet wird.
Die Bezeichnung "amorpher Kohlenstoff" für eine derartige Schicht resultiert aus Untersuchungen5 die auf eine weitgehend amorphe Struktur schliessen lassen. Inzwischen wurde auch nachgewiesen, daß innerhalb kleiner Bereiche eine typische Diamantbindung vorliegt.
Derzeit ist über die grundsätzlichen Bedingungen, unter denen eine derartige Schicht erzeugt werden kann, folgendes bekannt: Die Energie der auf das Substrat auftreffenden Kohlenstoff-Ionen bzw. Kohlenwasserstoff-Radikale muß einen gewissen Schwellenwert überschreiten. In die Schicht werden ca. 30 Atomprozent Wasserstoff eingebaut. Entsprechend den Bildungsbedingungen haben sich im Sprachgebrauch verschiedene Bezeichnungsweisen für die betreffende Schicht eingebürgert:
amorpher Kohlenstoff
i-Carbon (i steht für ion assisted) a-C:H (hydrogenated amorphous carbon) diamond-like carbon
Die betreffenden Schichten haben eine große Härte, sind chemisch inert und für Infrarot-Strahlung durchlässig, so daß für die Anwendung derartiger Schichten als mechanische und chemische Schutzschichten auf allen möglichen Substraten des täglichen Bedarfs sowie als optisch wirksame Schicht auf speziellen infrarot-durchlässigen optischen Substraten ein erheblicher Bedarf vorliegt.
Durch die DE-OS 27 36 514 bzw. die ihr entsprechende^ GB-PS 1 582 231 ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, bei dem das Substrat mit dem Substrathalter eine Platte eines Kondensators bildet, der an eine Frequenz zwischen 0,5 und 100 MHz gelegt wird. Die andere
* O
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Kondensatorplatte kann dabei die Grundplatte der Reaktionskammer sein, sie kann aber auch durch eine zweite in der Reaktionskammer untergebrachte Kondensatorplatte gebildet werden. In jedem Falle befinden sich beide Kondensatorplatten innerhalb der Reaktionskammer und sind infolgedessen auch der ionisierten Gasatmosphäre ausgesetzt5 was für diejenige Platte,, die den Substrathalter bildet., ohnehin unerläßlich ist.
• Die Erfahrung hat jedoch gezeigt., daß mit dem bekannten Verfahren bzw. mit der bekannten Vorrichtung nur Niederschlagsraten des Kohlenstoffs zwischen 1,0 und 3,0 nm/sec erreicht werden können. Schwierigkeiten macht dabei weiterhin die Erzielung guter Schichtdickengleichmäßigkeiten, da sowohl ein ungleichmäßiger Energieeintrag in das Plasma bzw. eine örtliche unterschiedliche Intensität des Plasmas sowie Abweichungen der Monomerkonzentration im Bereich des Substrats zu entsprechenden Schichtdickenabweichungen führt. Hierbei wirkt erschwerend., daß beim Aufbau der Schicht gasförmige Reaktionsprodukte entstehen, die laufend abgepumpt werden müssen. Mit dem gegenwärtig bekannten Verfahren werden bei ^lächenförmigen Substraten mit einem Durchmesser von nur 20 cm Schichtdickenabweichungen von etwa 5 % über die gesamte Fläche erreicht. Es handelt sich dabei vermutlich nur um eine Herstellung im Labormaßstab,'die auf großtechnische Verfahren nicht bzw. nicht ohne weiteres übertragbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dem die Abscheidungsrate beträchtlich erhöht und auch großflächige Substrate gleichförmig zu beschichten sind.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß die Frequenz des elektromagnetischen Wechselfeldes im Mikrowellengebiet gewählt wird und daß die Mikrowellenenergie durch mindestens eine außerhalb der Reaktionskammer liegende Wellenleiter-Struktur in die Gasatmosphäre eingebracht wird.
Das Mi kr.owel lengebiet liegt in einem Frequenzbereich, der sich von etwa 915 bis 2.540 MHz erstreckt, d.h., die Frequenz ist um mindestens etwa den Faktor 10 größer als die Frequenz beim Stande der Technik. Durch die Erhöhung der Frequenz wird in Verbindung mit einer entsprechenden Leistungssteigerung eine um mindestens den Faktor 7 größere Abscheidungsrate erzielt, d.h. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind ohne weiteres Abscheidungsraten von etwa 20 nm/sec zu erzielen. Durch die Anordnung der Energiequelle für die Anregung des Gasplasmas, d.h. der Wellenleiterstruktur, außerhalb der Reaktionskammer und damit außerhalb der Gasatmosphäre läßt sich der Energieeintrag beträchtlich erhöhen, ohne daß es zu elektrisch und thermisch nicht mehr beherrschbaren Problemen kommt. Die Wellenleiterstruktur, die für sich genommen zum Stande der Technik gehört, erlaubt über ihre gesamte Länge einen gleichmäßigen Energieeintrag, so daß die Schichtdickengleichmäßigkeit
IS bzw. -verteilung in Verbindung mit einer Relativbewegung des Substrats gegenüber der Wellenleiterstruktur wesentlich verbessert werden kann. Selbst bei einer Vervielfachung der Substratfläche ist es möglich, Schichten mit einer Dickengleichmäßigkeit zu erzeugen, bei der die Abweichungen.
kleiner sind als etwa 3 bis 4 %.
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Trotz der hohen Niederschlagsrate sind die erzielten Schichten von einer außerordentlichen Härte, sowie auch von einer hohen chemischen Beständigkeit, so daß sie als Schutzschichten für eine Vielzahl von Substraten bevorzugt anwendbar sind.
Als Kohlenwasserstoffverbindung, die entweder gasförmig ist oder in den gasförmigen Zustand versetzbar ist9 sind Acetylen3 Benzol, Methan sowie weitere ketten- oder ringförmige Kohlenwasserstoffe geeignet, und zwar bevorzugt solche, die Mehrfachbindungen aufweisen.
Während das vorstehend angegebene Verfahren bereits auf speziellen Substratmaterialien wie Germanium zu einer ausreichenden Haftfestigkeit führt, kann, beispielsweise bei Mineralglas, Metallen, Kunststoffen sowie anorganischem Isoliermaterial , die Haftfestigkeit noch-weiter däüurch gesteigert
werden, daß ι
a) in einem vorausgehenden Verfahrensschritt zunächst ein Gas aus der Gruppe der Siloxane oder Silazane in die Reaktionskammer eingeleitet wirds
b) auf den Substraten eine Haftschicht aus einem Polymer der Siloxane bzw. Silazane gebildet wirds
c) anschliessend die gasförmige Kohlenwasserstoffverbindung in die Reaktions kammer eingeleitet wird und daß
d) auf der Haftschicht die armorphe Kohlenstoffschicht gebiIdet wi rd.
Die aus Siloxan und/oder Silazan gebildeten Polymere haben sich als ausgezeichnete Haftvermittler sowohl gegenüber
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dem Substratwerkstoff als auch gegenüber der amorphen Kohlenstoffschicht erwiesen. Bezüglich der Haftfestigkeit zwischen der Siloxan- bzw- Silazanschicht und der amorphen Kohlenstoffschicht ist noch folgendes von Bedeutung: Die Reaktionskammer enthält auch bei einer spontanen Unterbrechung der Zufuhr von Siloxan bzw. Silazan eine gewisse Menge dieses Gases, das sich allmählich durch Kondensation auf der Substratoberfläche verbraucht. Wird nun unter Aufrechterhaltung einer druckabhängig geregelten Gasversorgung mit der Beendigung der Zufuhr an Siloxan bzw. Silazan die gasförmige Kohlenwasserstoffverbindung eingeleitet, so nehmen etwa gleichzeitig die Silazan-bzw. Siloxan-Konzentration ab, während die Konzentration der Kohlen-Wasserstoffverbindung zunimmt. Bereits dieser Vorgang führt zu einem gewissen allmählichen übergang der Schichtmaterialien, der als eine Art Verzahnung zwischen den Schichtmaterialien gedeutet werden kann. Dieser Vorgang kann noch dadurch verbessert werden, daß durch allmähliche Drosselung der Zufuhr des ersten Reaktionsgases (Siloxan, Silazan) und durch allmähliche Ratensteigerung der Kohlenwasserstoffverbindung die Obergangszone verbreitert werden kann, wodurch sich der Hafteffekt noch steigern läßt.
Es ist weiterhin möglich, die Härte der Haftschicht noch dadurch wesentlich zu steigern, daß die Gase aus der Gruppe der Siloxane bzw. Silazane der Reaktionskammer im Gemisch mit einem sauerstoff hai ti gen Gas oder re.inem Sauerstoff zugeführt werden, wobei der Anteil des sauerstoffhaltigen Gases bzw. Sauerstoffs, bezogen auf die gesamte Gasmenge, zwischen 10 und 50 Volumenprozent ge-
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wählt wird. Es ist stets vorteilhaft, auch der Haftschicht, selbst wenn sie sehr dünn ist, eine große Härte zu verleihen, um die Wirkung der an sich sehr harten amorphen Kohlenstoffschicht noch zu steigern.
Die Erfindung betrifft auch ein mit einer amorphen Kohlenstoffschicht versehenes Substrat, bei dem sich zwischen dem Substrat und der amorphen Kohlenstoffschicht eine Haftschicht aus einem Polymer aus der Gruppe der Siloxane bzw. Silazane befindet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert, !
Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein beschichtetes Substrats
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in vereinfachter Ausführung,
Figur 3 einen Querschnitt durch ein Fenster artalog Figur 2s jedoch mit wesentlich ergänzten DetailSj nämlich mit einem Tragrahmen mit
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einem zweiteiligen Fenster und vor den beiden Fensterhälften angeordneten Wellenleiter-Strukturen und
Figur 4 einen Vertikai schnitt durch eine gegenüber Figur 2 senkrecht aufgestellte Reaktionskammer
mit einem senkrecht aufgehängten Substrathalter und dessen Antrieb.
In Figur 1 ist ein aus Mineralglas bestehendes Substrat S dargestellt, auf dem sich eine Haftschicht H aus einem Polymer eines Siloxans oder Silazans befindet, auf die wiederum eine amorphe Kohlenstoffschicht C gemäß der Erfindung aufgebracht ist. Zwischen beiden Schichten befindet sich eine Übergangs- oder Mischzone M, die sich zwischen zwei gestrichelt dargestellten Grenzflächen erstreckt. An der unteren Grenzfläche beträgt die Zusammensetzung noch 100 % des Polymeren des Siloxans bzw. Silazans, während die Zusammensetzung an der oberen Grenzfläche 100/oder amorphen Kohlenstoff schicht ausmacht. Zwischen diesen beiden Grenzflächen ist der übergang im Hinblick auf die beiden Schichtmaterialien im wesentlichen kontinuierlich.
In Figur 2 ist eine Reaktionskammer 1 dargestellt, in der ein plattenförmiges Substrat 2 auf einem ebenen Substratträger 3 angeordnet ist. Das Substrat 2 ist dabei mittels des Substratträgers 3 in Richtung des Pfeils 4 durch die Reaktionskammer 1 transportierbar.
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Der Substratträger 3 kann dabei zwischen einem nicht gezeigten Vorratsmagazin und einem gleichfalls nicht gezeigten Aufnahmemagazin transportiert werden, die an den beiden Enden der Reaktionskammer 1 angeordnet sind. Es können aber auch an beiden Enden der Reaktionskammer 1 Chargierschleusen vorgesehen werden.
Derartige Konstruktionsprinzipien von Reaktionskammern und Schleusen oder Druckstufenstrecken sind jedoch Stand der Technik, so daß sich ein weiteres Eingehen hierauf erübrigt.
Die aus Metall bestehende Reaktionskammer 1 ist dabei mit einem Fenster 5 aus einem mikrowellendurchlässigen Werkstoff wie Quarzglas oder Aluminiumoxidkeramik, Polytetrafluorethylen etc. versehen. Das Fenster ist in der Draufsicht rechteckig, wobei die Länge mindestens den Breitenabmessungen des Substrats 2 bzw. des Substratträgers 3 quer zur Transportrichtung (Pfeil 4) entspricht.
Oberhalb des Fensters 5 sind zwei Wellenleiterstrukturen und 7 angeordnetj die gemäß Figur 3 aus zwei geraden Ho'lmen 8 bzw. 9 bestehen, die paarweise parallel zueinander verlaufens und zwischen denen sich gleich lange Sprossen 10 bzw. 11 erstrecken, die mit den Holmen 8 bzw. 9 in metallischer Verbindung stehen.
Die Sprossen 10 bzw. 11 sind abwechselnd mit einem von zwei Mittelleitern elektrisch leitend verbunden, die der Einfachheit halber weggelassen wurden. Ausbildung und Anordnung solcher WeIlenleiterstrukturen sind in der
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US-PS 3 814 983, insbesondere in den Figuren 4 bis 8 ausführlich dargestellt.
Gemäß Figur 1 steht die erste Wellenleiterstruktur 6 über einen Hohlleiter 8 mit einem Mikrowellensender 9 in Verbindung, wobei die Verbindung durch eine gestrichelte Linie nur schematisch angedeutet ist. Wesentlicher Teil des Mikrowellensenders 9 ist ein Magnetron. Die Ankopplung der Wellenleiterstruktur 6 an den Hohlleiter 8 ist gleichfalls Stand der Technik und beispielhaft in der US-PS 3 814 983, Figuren 4 und 5, dargestellt. Das jenseitige Ende der Wellenleiterstruktur 6 ist über einen weiteren Hohlleiter 10 mit einer sogenannten Blindlast 11 verbunden, die einen Mikrowellenkurzschluß darstellt. Die Wellenleiterstruktur 6 verläuft unter einem spitzen Winkel zum Fenster 5 und zum Substratträger 3, wobei der größte Abstand an demjenigen Ende vorhanden ist, an dem sich der Hohlleiter 8 befindet. Der Anstellwinkel kann durch Verschiebung des Hohlleiters 8 in Richtung des links daneben dargestellten Doppelpfeils verändert werden.
Der Anstellwinkel wird dabei so gewählt, daß über die Länge der Wellenleiterstruktur ein gleichmäßiger Energieeintrag in das Plasma erfolgt, konstante Entladungsparameter vorausgesetzt.
Die Wellenleiterstruktur 7 ist - gleichfalls quer zur Transportrichtung des Substrats ausgerichtet - neben der Wellenleiterstruktur 6 angeordnet; sie verläuft jedoch in entgegengesetzter Richtung und hat den gleichen spitzen Winkel zur Substratoberfläche. Das am weitesten von der Substratoberfläche entfernte Ende der Wellenleiterstruktur
<4 * *n
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ist gleichfalls über einen Hohlleiter 12 in völlig analoger Weise mit dem gleichen Mikrowellensender 9 verbunden. Das jenseitige Ende der Wellenleiterstruktur ist5 gleichfalls in analoger Weise, über einen weiteren Hohlleiter 13 mit einer weiteren Blindlast 14 verbunden. Sämtliche Hohlleiter 8, 1O9 12 und 13 sind zum Zwecke einer exakten Ausrichtung der Wellenleiterstrukturen 6 und 7 relativ zur Substratoberfläche in Richtung der Doppelpfeile längsverschiebbar angeordnet. Eine Feineinstellung der Schichtdickenverteilung kann zusätzlich durch Abstimmung der Leistungsverteilung auf die beiden Strukturen erzielt werden.
Das Plasma wird innerhalb der Reaktionskammer 1 gebildet, in der sich die reaktionsfähigen Gase wie beispielsweise Siloxan oder Silazan für die Haftschicht und/oder ein gasförmiger Kohlenwasserstoff für die Bildung der amorphen Kohlenstoffschicht befindet. Zusätzlich kann auch Sauerstoff bzw. ein sauerstoffhai tiges Gas wie Wasserdampf in die Reaktionskammer ί eingeleitet werden.
Durch die Wellenleiterstrukturen 6 und 7 werden unterhalb des Fensters 5 zwei langgestreckte plasmaerfüllte Räume ausgebildet,, die von den Substraten nacheinander durchlaufen werden. Es versteht sichs daß die Wellenleiterstrukturen 6 und 7 zusammen mit den am Ende angeordneten Hohlleitern in ihrer Projektion auf das Fenster 5 in dessen lichtem Querschnitt liegen. Diejenigen Hohleiter 8 bzw. 12, über die äer Leistungseintrag in das Plasma, erfolgts liegen an entgegengesetzten Enden des Substratträgers, quer zur Transportrichtung gemäß Pfeil 4 gesehen.
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- JrA -
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Weitere Einzelheiten einer solchen Vorrichtung sind in der DE-OS 31 47 986 offenbart.
Figur 3 zeigt weitere Einzelheiten eines Fensters 5a, das eine Variante des Fensters 5 gemäß Figur 2 darstellt. Die Reaktionskammer 1 besitzt mehrere Kammerwände, darunter eine Vorderwand 15, in der lösbar ein Tragrahmen 16 befestigt ist, vor dem sich eine Mikrowellenabschirmung 17 in Form eines quaderförmigen Gehäuses befindet. Vor diesem Gehäuse sind in antiparalleler An-Ordnung analog zu Figur 2, jedoch hier nicht dargestellt, Mikrowellensender und Blindlasten angeordnet.
Der Tragrahmen 16 ist rechteckig ausgebildet und mit zwei parallel zu den längeren Seiten des Rechtecks verlaufenden Fensteröffnungen 19 und 20 versehen. Zwischen den Fensteröffnungen befindet sich eine Rahmenstrebe 21, die in Richtung der längsten Symmetrieachse des Tragrahmens 16 verläuft. In den Fensteröffnungen 19 und befindet sich je eine mikrowellendurchlässige Fensterhälfte 22 bzw. 23 aus Quarzglas. Die Rahmenstrebe 21 besitzt entlang ihrer längsten Achse eine Verteilungseinrichtung 25 für die weiter oben genannten Reaktionsgase, die im vorliegenden Fall aus einer Vielzahl von öffnungen besteht, die in den Innenraum der Reaktionskammer 21 münden. Die öffnungen 26 verlaufen normal zu einer in der Rahmenstrebe 21 angeordneten Längsbohrung 27, die ihrerseits in nicht gezeigter Weise mit einer Zuleitung für die betreffenden Gase verbunden ist, aus denen durch die Plasmareaktion eine Oberflächenschicht auf dem Substrat
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gebildet werden soll. Parallel zur Längsbohrung 27 verläuft vor sämtlichen öffnungen ein durchgehendes Verteilerblech 28, dessen parallele Längskanten in der gezeigten Weise leicht in Richtung auf die Rahmenstrebe 21 gebogen sind, so daß zwischen der Rahmenstrebe 21 und dem Verteilerblech 28 zwei Gasaustrittsspalte 29 und 30 gebildet werden, die sich über die gesamte Länge der Rahmenstrebe 21 erstrecken. Sofern nun parallel zu den Fensterhälften 22 und 23 ein Substrat bewegt wird, dessen Bewegungsrichtung senkrecht zur Längsachse der Rahmenstrebe 21 verläuft., wird die gesamte Breite des Substrats mit einem gleichförmigen Strom aus den betreffenden Reaktionsgasen bespült. Unter dem Einfluß der hinter den Fensterhälften und 23 brennenden Glimmentladungen bildet sich auf der Oberfläche der Substrate die gewünschte Schicht.
Aus Figur 3 ist noch ersichtlich, daß sich in dem Tragrahmen einschließlich der Rahmenstrebe 21 außer der Längsbohrung noch Kühlkanäle 31 befinden, die im Betrieb von Kühlwasser durchströmt werden und das gesamte Temperaturniveau des Tragrahmens 16 niedrig halten.
Gemäß Figur 3 sind zwischen den Wellenleiterstrukturen und 7 und den Fensteröffnungen 19 und 20 Justierblenden und 33 angeordnet, durch die die Verteilung des Energieeintrags in die Reaktionskammer in Längsrichtung der
Fensteröffnungen 19 und 20 gezielt veränderbar ist. Die Justierblenden sind an beiden Enden an Einstellspindeln befestigt,, welche eine Einstellung der Raumlage der-Justierblenden 32 und 33 parallel zur Fensterebene erlauben.
OO
• α
83508
-Xf-
Gemäß Figur 3 sind die Wellenleiterstrukturen 6 und 7 auf der den Fenstern 22 und 23 abgekehrten Seite von einer gemeinsamen Mikrowellenabschirmung 36 umgeben, die als quaderförmiger Metallkasten ausgebildet ist, dessen auf die Fenster zu gerichtete Seite offen ist. An der Mikrowellenabschirmung sind die Hohlleiter befestigt, die den Hohlleitern 8, 10, 12 und 13 in Figur 2 entsprechen. Die Befestigung erfolgt über Tragstützen 37, so daß sich eine feste räumliche Zu-Ordnung der Hohlleiter sowie der mit den Hohlleitern verbundenen Wellenleiterstrukturen 6 und 7 ergibt. Der Anschluß der Mikrowellensender bzw. Blindlasten erfolgt über Anschlußflansche 38. Die Mikrowellenabschirmung 36 besitzt eine Rückwand 36a, durch die die Hohlleiter 18 hindurchgeführt sind. Parallel zur Rückwand 36a verlaufen zwei Reflektoren 39 und 40, welche als teilweise Zylinderschalen ausgebildet und auf die Wellenleiterstrukturen 6/7 bzw. Fensteröffnungen 19/20 ausgerichtet sind. Dank dieser Reflektoren gelangt ein wesentlich höherer Anteil der Mikrowellenleistung in das Innere der Reaktionskammer 1.
In Figur 4 ist von Figur 3 nur der Tragrahmen 16 mit einer der beiden Fensterhälften 22 dargestellt. Alle übrigen, außerhalb der Reaktionskammer 1 liegenden Vorrichtungsteile gemäß Figur 3 sind der Einfachheit halber fortgelassen worden.
In Figur 4 ist ein.Vertikai schnitt durch eine senkrecht stehende Reaktionskammer 1 im Bereich des Tragrahmens
ρ Λ Λ β Λ
83508
und einer mikrowellendurchlässigen Fensterhälfte 22 gezeigt, wobei die Transportrichtung des Substratträgers 3 senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Bei dem Substratträger 3 handelt es sich um eine ebene, senkrecht aufgehängte Platte, die parallel zum Fenster ausgerichtet ist. Der Substratträger 3 ist mittels eines Tragwinkels 51 am oberen Trumm einer Endloskette aufgehängt, die Teil eines Transportsystems 37 ist. Die beiden Kettentrumms werden über zwei Kettenräder geführts von denen eines hinter und das andere vor der Zeichenebene liegen. Zur Unterstützung der Kette dienen zwei U-förmige Führungsschienen 38 und 39S die aus einem unter Prozeßbedingungen gut gleitfähigen Kunststoff bestehen. Das hinter der Schnittebene liegende Kettenrad ist in einem Lager 41 gelagert und über ein Winkelgetriebe 42 und ein Untersetzungsgetriebe 43 mit einem Antriebsmotor 44 verbunden. Die Kettenräder 4O5 deren Lager 41 sowie die Führungsschienen 38 und 39 sind an einem Traggestell 45 befestigt, das sich durch die gesamte Länge der Reaktionskammer 1 erstreckt. Mittels des Transportsystems ist es möglich;, den Substratträger 3 in Richtung der längsten Achse der Reaktionskammer 1 hin und her zu bewegen. Die Baugruppe gemäß Figur 3 ist dabei an die Vorderwand 15 bzw. den Tragrahmen 16 angesetzt zu denken.
Figur 4 ist noch zu entnehmen, daß sich auf dem Boden der Reaktionskammer 1 Stützen 53 mit einer durchgehenden Führungsschiene 54'befinden9 an der der Substratträg~er mittels einer Führungsrolle 55 anliegt, um ein Pendeln
83508
oder eine seitliche Auslenkung des Substratträgers 3 zu verhindern. Die Reaktionskammer 1 ist durch Versteifungsbleche 1a, 1b und 1c im Hinblick auf den geringen Betriebsdruck versteift.
Beispiel 1:
In einer Vorrichtung gemäß den Figuren 3 und 4 wurde ein Glassubstrat mit den Abmessungen 0,4 χ 0,4 m2 auf einem ungekühlten Substrathalter in die Reaktionskammer eingebracht. Nach Evakuieren des Rezipienten
-4
auf einen Druck unterhalb 10 mbar wurde Hexamethyldisiloxan eingelassen und die Dosierung so eingestellt, daß si'ch ein
_ ρ
konstanter Druck von 1 · 10 mbar einstellte. Mit einer Eingangsleistung von 2 kW bei 2,45 GHz in beide Strukturen stellte sich unmittelbar nach dem Zünden des P-lasmas
_2
ein Druck von 4 · 10 mbar ein. Nach 2 s wurde die Hexamethyldisiloxanzufuhr unterbrochen und durch Azetylen unter Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks ersetzt. Während der Aufenthaltsdauer von 50 s im Plasma ergab sich eine Gesamtdicke des Schichtsystems von 1 um, was einer mittleren Abscheiderate von 20 nm/s entspricht. Die Schichtdickenabweichung über die gesamte Substratfläche betrug - 4 %. Bei der Charakterisierung der Schicht ergaben sich folgende Merkmale:
Die Schicht mit einem Brechungsindex von 1,8 weist im Infrarotbereich eine Transmission von durchschnittlich 95 % auf. Außerdem ergaben sich im Infrarotspektrum keine Hinweise auf Kohlenstoffmehrfachbindungen. Die Schicht ist sehr hart (VH 5000 kg/mm2) und hat im Vergleich zu
83508
Schichten ohne Haftvermittler eine wesentlich verbesserte Haftfestigkeit.
Beispiel 2:
In einem zweiten Versuch wurden unter sonst identischen Bedingungen Benzol statt Azetylen verwendet. Die entstandene Schicht hatte die gleichen Eigenschaften wie im Beispiel 1 .

Claims (6)

83508 -.Γ - ANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Herstellen von amorphen Kohlenstoffschichten auf Substraten durch Zersetzen einer gasförmigen Kohlenwasserstoffverbindung in einer ionisierten Gasatmosphäre innerhalb einer Reaktionskammer, wobei zur Anregung des Plasmas ein elektromagnetisches Wechselfeld verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des elektromagnetischen Wechselfeldes im Mikrowellengebiet gewählt wird und daß die Mikrowellenenergie durch mindestens eine außerhalb der Reaktionskammer liegende Wellenleiterstruktur in die Gasatmosphäre eingebracht wird»
2. Verfahren-?n,a;c.h, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
a) in einem-vorausgehenden Verfahrensschritt zunächst ein Gas aus der Gruppe der Siloxane oder Silazane in die Reaktionskammer eingeleitet wird5
b) auf den Substraten eine Haftschicht aus einem Polymer der Siloxane bzw. Silazane gebildet wird,
c) anschliessend die gasförmige Kohlenwasserstoffverbindung in die Reaktionskammer eingeleitet wird und daß
d) auf der Haftschicht die amorphe Kohlenstoffschicht gebiIdet wi rd.
3. Verfahren nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr der Siloxane bzw. Silazane allmählich gedrosselt und etwa .gleichzeitig die Gaszufuhr des Kohlenwasserstoffs auf die für den stationären Betrieb erforderliche Rate gesteigert wird.
ti β
83508 - . 2 -
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase aus der Gruppe der Siloxane bzw. Silazane der Reaktionskammer im Gemisch mit einem sauerstoffhai ti gen Gas oder reinem Sauerstoff zugeführt werden, und daß der Anteil des sauerstoffhai ti gen Gases bzw. Sauerstoffs, bezogen auf die gesamte Gasmenge, zwischen 10 und 50 Volumensprozent beträgt.
5. Mit einer amorphen Kohlenstoffschicht versehenes Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Substrat und der amorphen Kohlenstoffschicht eine Haftschicht aus einem Polymer aus der Gruppe der Siloxane bzw. Silazane befindet.
6. Verwendung einer Reaktionskammer für den Transport von Substraten und für die Aufrechterhaltung einer Atmosphäre aus ionisierbaren, gasförmigen Kohlenwasserstoffverbindungen, sowie aus mindestens einer quer zur Transportrichtung der Substrate verlaufenden langgestreckten Wellenleiter-Struktur, die unter einem spitzen Winkel zur Substratoberfläche ausgerichtet und einseitig über einen Hohlleiter mit einem Mikrowellensender verbunden ist, für die Abscheidung von amorphen Kohlenstoffschichten auf den Substraten.
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