DE3882704T2

DE3882704T2 - Verfahren für dampfniederschlag.

Info

Publication number: DE3882704T2
Application number: DE89900684T
Authority: DE
Inventors: Gottfried K Wehner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-21
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2008-03-25
Also published as: DE3882704D1; KR900700652A; ATE92113T1; JPH0776422B2; JPH02501754A; EP0352308A4; WO1989006709A1; AU2826089A; EP0352308B1; EP0352308A1

Description

Diese Patentanmeldung ist eine Continuation-in-part von Nr. 146,300, eingereicht am 21. Januar 1988 und betitelt "Verfahren zum Bestäuben".
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Zerstäubungsbeschichten durch Ionenbeschuß, das Ablagern von MultikomponentenFilmen, wie Legierungs- oder Verbindungsfilmen, die aus zwei oder mehr Elementen des Periodensystems bestehen, und die SubstratElekroden-Geometrie bei der Zerstäubungsbeschichtung einer Schicht.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zerstäubungsbeschichten von Filmen oder Schichten über große Bereiche oder an wesentlich unterschiedlichen Substratanordnungen relativ zu der Elektrode, wobei die Schicht genau dieselbe Festkomponentenzusammensetzung aufweist wie die Elektrode, von der aus das Material zerstäubt wird.
Die Hauptursache für Abweichungen in einer Schichtzusammensetzung von der einer flachen Elektrode liegt darin, daß die verschiedenen von der Elektrode zerstäubten Materialarten unterschiedliche Winkelverteilungen aufweisen. Wird eine Materialart z.B. vorzugsweise in einer zu der Elektrodenoberfläche normalen (senkrechten) Richtung ausgestoßen, so fordert das Gesetz der MASSENERHALTUNG in einem geschlossenen System, daß diese Materialart in einem anderen Ausstoßwinkel fehlen muß. Eine Integration der Materialart über alle Ausstoßwinkel von Null (senkrechter Ausstoß) bis +/- 90 Grad muß sich notwendigerweise zu der genauen Elektrodenzusammensetzung aufaddieren. Diese Massenerhaltung ist jedoch nicht auf flüchtige Gase, wie Sauerstoff anwendbar, wenn diese teilweise in die Pumpe verloren gehen oder in anderen Teilen der Vorrichtung gegettert werden.
Die Winkelverteilung der Bestandteile in binären Legierungen wurde zuerst von dem Erfinder untersucht und in einem Aufsatz: R.R. Olson und G.K.Wehner, Journal of Vacuum Science and Technology, 14, S. 316 (1976) veröffentlicht, gefolgt von einem genauern späteren Aufsatz: R.R. Olson, M.E. King und G.K. Wehner in Journal of Applied Physics, 50, S. 3677 (1979). Die Zerstäubung von Multikomponentenmaterialien ist in einem Überblicksartikel von Betz und Wehner in Topics of Applied Physics, Band 52, Springer Verlag, N.Y. 1983 beschrieben.
Die Elektrodengeometrie spielte in den frühen Versuchen beim Magnetron-Zerstäuben eine Rolle, bei welchem zylindrische, konische und kugelförmige Elektroden (in letzterem Falle für das Zerstäuben in Richtung der Innenseite einer Halbkugel auf ein flaches Substrat) in Betracht gezogen wurden, bevor Magnetron-Zerstäuben von einer ebenen Elektrode erfunden und von Chapin in dem US-Patent Nr. 4,166,018 patentiert wurde.
Wenn eine flache plane Legierungselektrode lediglich zwei Metalle enthält, kann man immer einen Ausstoßwinkel finden, in dem die Zusammensetzung dieselbe ist wie in der Elektrode. Dies ist aber üblicherweise nicht der Fall, wenn mehr als zwei Elemente einbezogen sind, da jede Materialart ihre eigene Winkelverteilung hat und kein Ausstoßwinkel existiert, in dem alle drei zusammenkommen würden, um einen Film mit genau derselben Zusammensetzung wie in der Elektrode zu bilden. Außerdem ist es sehr unpraktisch, in der Anordnung des Substrats relativ zu der Elektrode eingeschränkt zu sein. Eine weitere Komplikation mit einer planen Elektrode tritt dadurch auf, daß die Winkelverteilung unterschiedlicher Materialarten abhängig von der Ionenbeschußenergie variiert.
Die vorliegende Erfindung, die in Form eines unabhängigen Verfahrensanspruchs 1 und eines unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 15 ausgeführt ist, vermeidet die Nachteile des Standes der Technik, indem nicht von einer flachen sondern von wenigstens einer kugelförmigen oder teilweise kugelförmigen Elektrode zerstäubt wird, die in einem einheitlichen Plasma einer Trioden- oder Dioden-Gas- oder -Dampf-Entladung oder in einem Plasma angeordnet ist, das durch Hochfrequenz- oder Mikrowellen-Anregung erzeugt wird. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer kugelförmigen Elektrode, wobei der Massenerhaltungssatz zusammen mit der Kugelsymmetrie der Elektrode garantieren, daß die Zusammensetzung von Feststoffen in dem Niederschlag dieselbe ist wie in der Elektrode, (in Grenzen) unabhängig davon, wo das Substrat angeordnet ist. Selbst wenn solche zusätzlichen Effekte, wie Verdampfung oder Rückstäubung von dem Substrat oder schlechte Haftung einer Komponente einbezogen werden, erfordert die Massenerhaltung in einem sphärisch-geschlossenen System, daß die Zusammensetzung unverändert von der der Elektrode bleibt, unabhängig davon, mit welcher Ionenenergie zerstäubt wird. Bei einer neuen Elektrode ist etwas Vorzerstäuben erforderlich, um Gleichgewichtsbedingungen zu erzeugen. Die Oberflächenzusammensetzung bei der Elektrode paßt sich dann automatisch an, um sich von der der Hauptmasse zu unterscheiden, um die Materialentfernung mit unveränderter Zusammensetzung zu erreichen. Es wird selbstverständlich notwendig sein, die Elektrodentemperatur unterhalb des Wertes zu halten, bei dem Bestandteile beginnen, sich in der Hauptmasse zu bewegen und zu der Oberfläche zu diffundieren, um die Materialart, die am einfachsten von dort zerstäubt wird, aufzufüllen.
Die vorliegende Erfindung wird weniger nützlich in einem Druckbereich, in welchem die mittlere freie Weglänge der zerstäubten Atome sehr kurz wird im Vergleich zu der zurückzulegenden Strecke zwischen Elektrode und Substrat. Die Kollisionen zwischen zerstäubten Atomen und Gas- oder Dampfatomen machem dann die Ausstoßrichtung von der Elektrode unbedeutend. Es existieren aber viele Betrachtungen für den Betrieb in dem niedrigen Gasdruckbereich (0.132 Pa (10&supmin;³ Torr) mit mittleren freien Weglängen der zerstäubten Atome von einigen Zentimetern oder größer), wie zum Erhalten der hohen kinetischen Energie von zerstäubten Atomen oder zum Vermeiden der Rückdiffusion von zerstäubten Atomen zu der Elektrode, was die Ablagerungsrate verringert, oder zum Schaffen einer besseren Haftung solcher Schichten.
Zerstäuben von einer Kugel bei geringem Gasdruck anstelle von einer flachen Elektrode schafft einen weiteren signifikanten Unterschied, nämlich bzgl. der Energien der auftreffenden Atome, weil diese nicht nur von senkrecht sondern auch von schräg ausgestoßenen Atomen kommen, die dafür bekannt sind, daß sie höhere Ausstoßenergien aufweisen. Dies verbessert nicht nur die Filmhaftung, Verbindungsbildung, Kristallisationskernbildung und Oberflächenbewegungen von Atomen, die wiederum der Epitaxie bei niedrigen Substrattemperaturen dienen.
Bei Sauerstoff enthaltenden Elektroden oder in Plasmas oder Elektroden, die andere elektronegative Materialart enthalten, hat man mit einem anderen Problem zu tun, das mit der Tatsache zusammenhängt, daß viele dieser Atome in Form von negativen Ionen zerstäubt werden. Diese werden in der positiven Ionenhülle auf die volle Zerstäubungsspannung in einer Richtung senkrecht zu der Elektrodenoberfläche beschleunigt, wobei sie im Falle einer wie in Fig.1 dargestellten flachen Elektrode einen Strahl negativer Ionen bilden, der das Material von einem gegenüber der flachen Elektrode angeordneten Substrat zurückzerstäuben kann. Bei einer kugelförmigen Elektrode formen diese Ionen keinen Strahl sondern verlassen die Elektrode in radialer Richtung. Sollten alle derartigen Atome als negative Ionen austreten und in dem Niederschlag eingebettet werden, würde sich die Massenerhaltung sogar für solche flüchtigen Materialarten wie Sauerstoff etc. ergeben.
Magnetronzerstäubung von bekannten flachen Elektroden wie in Fig.1 wurde nicht nur zur Erhöhung der Ablagerungsrate erfunden, sondern auch um die von der Elektrode freigesetzten Elektronen von einem Beschießen und Erwärmen des Substrats abzuhalten. Bei der kugelförmigen Elektrode oder bei kugelförmigen Elektroden werden diese Elektronen über das gesamte umgebende Volumen verteilt, was die Notwendigkeit magnetischer Felder zur Ablenkung dieser Elektronen beseitigt.
Die kugelförmige Elektrode wird sogar Probleme lösen, die auftreten, wenn eine Einzelelement-Elektrode in einem elektronegativen Plasma zerstäubt wird, um Zwei-Komponenten- Schichten, wie Metalloxide zu erzeugen. Die beschießenden positiven Sauerstoffionen werden beim Auftreffen teilweise in negative Ionen konvertiert, die wiederum im Falle einer flachen Elektrode einen senkrecht zu der Elektrodenoberfläche gerichteten Strahl bilden, was unerwünscht ist, da sie ein Zurückstäuben von Material von dem Substrat verursachen. Bei einer kugelförmigen Elektrode werden diese Ionen jedoch in radialer Richtung beschleunigt und werden daher stärker verdünnt.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zweckmäßig für die vor kurzem entdeckten keramischen hoch-Tc Supraleitermaterialien.
Die Lehre der vorliegenden Erfindung ist außerdem in den folgenden Bereichen anwendbar:
1. Supraleitende Verbindungen, wie NbSn, NbTi, NbGe etc., d.h. andere als die neuen keramischen hoch-Tc Materialien.
2. Halbleiterfilme, wie GaAs, AlGaAs, HgCdTe, etc.
3. Zwischenmetallische Verbindungen für verbesserten Korrosions- und Verschleißwiderstand und größere Härte, wie PtCr an den Schneidkanten von Rasierklingen.
4. MoS&sub2;-Filme für verbesserte Schmierung.
5. Cermet-Filme zur Herstellung von Beschichtungen mit spezifischem Schichtwiderstand.
6. Harte Beschichtungen, wie SiC oder WC oder andere Metallcarbide, -boride oder -silizide.
7. Beschichtungen mit gewünschten optischen (solare, TiN goldgefärbt) oder magnetischen Eigenschaften, wie MnBi oder CoCr für senkrechte magnetische Aufnahmen.
Und viele andere, bei denen optimierte mechanische (Verschleiß, Härte, Reibung etc.), optische, elektrische, magnetische oder magneto-optische Eigenschaften gewünscht werden.
Andere Ziele der vorliegenden Erfindung und viele der Bedienungsvorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich auf einfache Weise, wenn dieselbe durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird:
Fig. 1 zeigt den Stand der Technik des Zerstäubens von einer flachen Elektrode;
Fig. 2 zeigt die vorliegende Erfindung des Zerstäubens von einer großen kugelförmigen Elektrode auf ein Substrat;
Fig. 3 zeigt die vorliegende Erfindung des Zerstäubens von einer kleinen kugelförmigen Elektrode auf ein Substrat; und
Fig. 4 zeigt einen Graphen des spezifischen Widerstand gegenüber der absoluten Temperatur bei einem zerstäubungsbeschichteten Supraleiter-Film von einer 123 Elektrode.
Fig. 2 zeigt eine elektrisch leitende Elektrodenkugel, die in Position gehalten wird und mit dem negativen Pol des GleichstromStromversorgers oder, im Fall von Isolierungsschichten auf einer metallischen Kugel, mit einem Hochfrequenzzerstäuber-Stromversorger verbunden ist. Die erlaubten Substratpositionen sind auf solche beschränkt, die nicht in Sichtlinie mit der Fläche der Kugel liegen, an der die Verbindung erfolgt. Die Verbindungsleitung zu der Kugel muß natürlich von dem Plasma isoliert sein, so daß es dem Zerstäuben nicht ausgesetzt ist. Die Kugel kann aus dem zu zerstäubenden Material hergestellt oder eine metallische Kugel sein, die mit einer ausreichend dicken Schicht des zu zerstäubenden Materials beschichtet ist.
Die Entfernung zwischen der Kugel und dem Substrat und die Kugelgröße haben keinen Einfluß auf die Zusammensetzung, beeinflussen beide aber die Ablagerungsrate. Das Verhältnis der Elektrodenkugel zu dem Substrat muß derart sein, daß zerstäubte Atome das Substrat über den Ausstoßwinkel von -90º uber 0 bis +90º erreichen. Der einzige Bereich der Kugel, der notwendig ist, ist der, der einen solchen Ausstoßwinkel über alle Teile des Substrats vorsieht. Versucht man, eine hohe Einheitlichkeit der Ablagerungsrate über eine flache Oberfläche zu erreichen, sollte man, wie in Fig.3 dargestellt, eine kleine Elektrodenkugel und eine große Substratentfernung verwenden, jedoch wird dann die Ablagerungsrate sehr klein. Verwendet man den Fall von Fig. 2 mit dem Substrat näher an einer großen Elektrodenkugel, wird es nicht nur schwer, den Raum zwischen Substrat und Elektrode mit einem dichten einheitlichen Plasma zu füllen, sondern die Ablagerungsrate auf einer flachen Elektrode wird uneinheitlicher, wenn man keine mechanischen Bewegungen benutzt.
In praktischen Anwendungen wird man wahrscheinlich einen Kompromiß zwischen Kugelgröße und Abstand anstreben, je nachdem was wichtiger ist, die Ablagerungsrate oder die Dickeneinheitlichkeit. Eine größere Kugel kann einfacher gekühlt werden, was notwendig wird, wenn man auf eine hohe Zerstäubungsrate einer einzelnen Kugel abzielt. Hohe Raten können einfach mit einer hohen Plasmadichte erreicht werden, wie sie in einer Hg-Triodenentladung und auch mit einer Trioden-Edelgasentladung erzeugt werden. Man kann in diesem Fall Rohre mit einem Loch in der Elektrodenkugel verbinden oder mit einer hohlen Metallkugel, die mit ausreichend dicken Ablagerungen des gewünschten Materials beschichtet ist. Um die Abkühlung ohne Aushöhlen der Kugel zu vereinfachen, kann man die erlaubten Substratpositionen verengen, indem man, für den Fall von Fig. 2, nicht eine volle, sondern weniger als eine halbe Elektrodenkugel oder, für den Fall von Fig. 3, etwas mehr als eine halbe Kugel verwendet, und diese Teilkugeln mit einer Kühlplattform verbindet, die natürlich vor dem zerstäuben beschützt werden muß. Das Substrat sollte nicht in der Sichtlinie der Stelle sein, an der die Stütze zum Halten oder Kühlen der Elektrodenkugel befestigt ist.
Das Zerstäuben von Isolierungmaterialien kann nur mit Hochfrequenzstrom erreicht werden, der auf eine Metallkugel einwirkt, welcher das zu zerstäubende Isoliermaterial auf der äußeren Kugeloberfläche anhaftet.
Die Tatsache, daß die Zusammensetzung der von der kugelförmigen Elektrode zerstäubten Ablagerungen unabhängig von den Substratpositionen bleiben (innerhalb der besprochenen Grenzen) und unabhängig von der Entfernung zwischen Elektrode und Substrat, ermöglicht es, mehr als eine in Plasma eingebettete Kugelelektrode zu verwenden, insbesondere in dem Fall, daß die Substrat-ElektrodenEntfernung wesentlich größer ist als die Elektrodenkugeln. Zur Verdreifachung in diesem Fall der Ablagerungsrate und zur Erreichung einer besseren Ablagerungsrateneinheitlichkeit auf einem flachen Substrat werden drei solche Kugelelektroden in einer Dreieckskonfiguration angeordnet, die auf ein Substrat gerichtet ist, das in einer Richtung senkrecht zu dem Mittelpunkt des Dreiecks ausgerichtet ist. Kugelförmige Elektroden können auch in einer Reihe angeordnet sein, um eine "Linienquelle" für zerstäubtes Material zu erzeugen, wie sie üblicherweise bei "Rennbahn"-Magnetron-Zerstäubungsquellen zur Beschichtung von großen Glasplatten verwendet wird, die kontinuierlich über die Linienquellenzerstäubungselektrode transportiert werden.
Außerdem können die Elektroden in einem Kreis angeordnet werden, und ein durch Zerstäuben zu beschichtender Draht oder Stab wird kontinuierlich durch den Mittelpunkt des Kreises geführt. Außerdem können viele Kugelelektroden nach Art einer Dreiecksmatrix oder sogar in einer dreidimensionalen Konfiguration angeordnet werden, um eine hohe Ablagerungsrate und eine hohe Einheitlichkeit der Dicke über große flache Flächen zu erreichen. Man muß nur sicherstellen, daß jede einzelne Kugel von einer einheitlichen Plasmadichte umhüllt wird. Wie oben dargelegt, sollten die Stellen, an denen die Kugelhalterungen mit den Kugeln verbunden sind, außerhalb der Sichtlinie der Substrate liegen.
Die direkte Auswirkung der vorliegenden Erfindung liegt in der Filmablagerung von Y&sub1;Ba&sub2;Cu&sub3;O7-x (bezeichnet als 123) keramischen Supraleitern. Diese Materialien werden aus Pulvern gepreßt, die in dem richtigen Verhältnis gemischt und gesintert und in Sauerstoff bei hoher Temperatur ausgeglüht wurden. Dünne Filme aus diesen Materialien werden üblicherweise durch Vakuumverdampfung oder Zerstäubung von zwei oder drei Quellen synthetisiert, die Y-, Ba-, Cu-Metalle oder deren Verbindungen enthalten. Genau die 123-Zusammensetzung der Metalle in der Ablagerung zu erhalten, ist keine leichte Aufgabe, weil es Flußüberwachung für jede einzelne Quelle erfordert und die Stelle, an der man genau die 123-Zusammensetzung erhält sehr begrenzt ist. Das Zerstäuben von einer einzelnen supraleitenden 123-Elektrode wäre sehr viel einfacher, war aber bisher nicht erfolgreich, wenigstens im Stand der Technik nicht bei der Herstellung von 123-Filmen über große Flächen. In manchen Fällen kann die gewünschte 123-Zusammensetzung in der Ablagerung durch entsprechende Auswechslung der Elektrodenzusammensetzung verbessert werden.

Beispiel:

Eine unbearbeitete Halbkugel mit etwa 4 mm Radius wurde auf einer Schleifscheibe aus einer 123-Scheibe geformt. Ein 700 nm dicker Film wurde von dieser Halbkugel auf ein SrTiO&sub3;&submin; Kristallsubstrat, das der Halbkugelelektrode symmetrisch gegenüberlag, zerstäubt. Bei einer vollen Kugel wäre die Substratposition weniger eingeschränkt gewesen. Der Graph in Fig. 4 zeigt die Ergebnisse.
Die vorliegende Erfindung wurde experimentell in einem Quecksilber-Triodenplasma nachgeprüft, wobei die Elektronen von einem Kathodenansatzpunkt geliefert wurden, der auf einem Quecksilberbad angeregt wurde. Grund für die Verwendung dieses Plasmas war die Tatsache, daß diese Ausrüstung bereits vorhanden und in Betrieb war und daß der Erfinder eine lange Erfahrung mit dieser Ausrüstung besitzt. Dieselben Resultate werden zweifellos auch bei einer Edelgas-Triodenentladung erhalten werden.
Die Vorrichtung ist in dem US-Patent Nr. 3,021,271 von Wehner, dem Anmelder, beschrieben. Die einzige Veränderung betrifft das Wegnehmen von Gitter #16 und des Reflektors #32, weil beide dem Zerstäuben ausgesetzt wären und daher unerwünschte verunreinigende Metalle hinzufügen würden. Die Ablagerung von Fig. 4 wurde durch Ersetzen der flachen Elektrode #36 durch die halbkugelförmige Elektrode aus dem 123-Supraleiter erhalten, die mit ihrer Symmetrieachse auf das Substrat #34 zeigt.
Die Einzelheiten eines Beispiels (mit den in Fig. 4 dargestellten Ergebnissen) der vorliegenden Erfindung sind wie folgt: Die Elektrodenhalbkugel hatte eine Radius von 4 mm. Das Substrat war ein 5x6x1 mm SrTiO&sub3;-Kristall, der etwa 4 cm von der Elektrode entfernt angebracht war. Der Hauptentladungsstrom zwischen der Kathode #22 und der Anode #30 betrug 4 Amp mit einem Spannungsabfall zwischen Anode und Kathode von 25 Volt. Der untere Teil des Pyrex-Rohre war in auf 11 ºC abgekühltes Wasser eingetaucht, was den Dampfdruck des Hg auf etwa 0.066 Pa (5x10&supmin;&sup4; Torr) setzte. Das Rohr wurde mit einer 12 L/sec Hg-Diffusionspumpe bepumpt. Die Elektrodenspannung betrug 300 Volt negativ w.r.t. Anode (was dem Plasmapotential sehr nahe kommt) und zog einen 2 mA Ionenstrom von dem Plasma. Die erdfreie Spannung bei diesem sehr nichtthermischen Niederdruck-Plasma betrug minus 17 Volt w.r.t. Anode, was natürlich hilft, das isolierende Substrat durch Zerstäuben zu reinigen, bevor die Zerstäubungsbeschichtung beginnt. Die Dicke des abgelagerten Filmes betrug 700 nm und dies wurde in etwa 11 Stunden Zerstäuben erreicht.
Fig. 4 zeigt, daß die gesamte Widerstandskurve von 300 ºK bis 92 ºK sich nach unten krümmt, was sich von den meisten anderen veröffentlichten Daten unterscheidet. T (10% bis 90%) ist immer noch relativ hoch. Volle Supraleitfähigkeit wird bei 76 ºK erreicht. Die Probe ist nach der Beschichtung ein Isolator und erfordert das übliche Sauerstoffausglühverfahren zur Aufnahme der richtigen Sauerstoffmenge. Das Verfahren war: 650 ºC für 90 min, 750 ºC für 30 min, 850 ºC für 20 min und 920 ºC für 3.5 min mit einer anschließenden langsamen Abkühlung auf Raumtemperatur in Sauerstoff.
Diese Filme benötigen immer eine solche Hochtemperatur- Hitzebehandlung nach der Beschichtung, um die O7-x (x1)- Zusammensetzung zu erreichen und um das Material in die orthorhombische Struktur umzuwandeln.
Verschiedene Veränderungen der vorliegenden Erfindung sind möglich, ohne ihren erkennbaren Rahmen zu verlassen. Welche Materialien mit noch höheren Supraleitfähigkeitssprungtemperaturen auch entdeckt werden, egal wie kompliziert ihre Zusammensetzung ist, sie können mit der vorliegenden Erfindung einfach mit unveränderter Zusammensetzung über große Flächen von einer Elektrode zu einem Film auf einem Substrat übertragen werden. Außerdem ist die Lehre der vorliegenden Erfindung auf Kugeln anwendbar, welche im wesentlichen kugelförmig sind, wie Teilkugeln oder Halbkugeln.

Claims

1. Verfahren des Zerstäubungsbeschichtens eines Films oder einer Schicht von einer Elektrode auf ein Substrat oder mehrere Substrate mit den Schritten:

a. Verwenden einer Elektrode, deren Oberfläche wenigstens teilweise kugelförmig ist und eine Vielzahl von Bestandteilen in gewünschten Abmessungen aufweist, und Eintauchen der Elektrode in ein Plasma geringen Druckes einheitlicher Dichte;

b. Versehen der Elektrode mit einem Metalldraht oder einem Metallstab zum Anlegen der negativen Zerstäubungsspannung, Führen des Stroms und Halten der Elektrode in dem Plasma; und

c. Anordnen des Substrats oder der Substrate ohne irgendeine Behinderung der Sichtlinie zwischen dem kugelförmigen Teil der Elektrode und dem(n) Substrat(en), so daß das darauf abgelagerte Material aus Atomen besteht, welche von der kugelförmigen Oberfläche über den Ausstoßwinkelbereich von -90º über 0º bis +90º ausgestoßen worden sind, wodurch, über alle Teile des (der) Substrats (Substrate), die Anteile der Bestandteile in dem abgelagerten Film die gleichen sind wie diejenigen in der Elektrode.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt Eintauchen der kugelförmigen Elektrode in ein einheitliches Plasma geringen Druckes einer Triodenentladung.

3. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt Machen der kugelförmigen Elektrode zu einer Kathode in einer Niederdruckdiodenentladung.

4. Verfahren nach Anspruch 1 mit dem Schritt Eintauchen der kugelförmigen Elektrode in ein durch Hochfrequenz angeregtes Plasma.

5. Verfahren nach Anspruch 1 mit dem Schritt Eintauchen der kugelförmigen Elektrode in ein durch Mikrowellen angeregtes Plasma.

6. Verfahren nach Anspruch 1 mit dem Schritt Verwenden einer Elektrode einer kugelförmigen Metallkugel, welche mit dem Material beschichtet ist, das zerstäubt werden soll.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, bei welchem die Elektrode mit einem Isolator beschichtet und durch Anlegen von Hochfrequenz an die Metallkugel zerstäubt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 mit dem Schritt Kühlen der Elektrode.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bei Verwendung mehrerer kugelförmiger Elektroden, wobei jede der Elektroden in das Plasma geringen Druckes eingetaucht ist zum Erhöhen der Beschichtungsrate und zum Erhalten einer größeren Gleichmäßigkeit der Beschichtungsdicke der ebenen Oberfläche des Substrats.

10. Verfahren nach Anspruch 1 mit den Schritten:

a. Anordnen von Elektrodenkugeln in einem Kreis zum Zerstäuben auf Draht- oder Stabsubstrate; und

b. Bewegen der Draht- oder Stabsubstrate durch die Mitte des Kreises zum gleichmäßigen Beschichten der Substrate.

11. Verfahren nach Anspruch 1 mit den Schritten Zerstäuben in einem Quecksilberplasma geringen Drucks, wobei die Elektronen zur Plasmabildung von Kathodenansatzpunkten geliefert werden, welche auf einem Flüssigquecksilberbad angeregt und unterhalten werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die kugelförmigen Elektroden aus wenigstens einem supraleitenden Material mit hohem Tc-Gehalt zum Zerstäubungsbeschichten von Filmen oder Schichten bestehen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem das supraleitende Material ein 123-keramischer Supraleiter ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Vielzahl von Bestandteilen eine intermetallische Verbindung enthält.

15. Vorrichtung zur Anwendung in einem Verfahren des Zertäubungsbeschichtens auf ein Substrat oder mehrere Substrate, mit:

(a) einer oder mehreren Elektrode(n), deren Oberfläche wenigstens teilweise kugelförmig ist und eine Vielzahl von Bestandteilen in gewünschten Abmessungen aufweist, welche unterschiedliche Winkelverteilungen von austretenden Partikeln haben;

(b) Mitteln zum Bereitstellen eines Plasmas geringen Druckes gleichmäßiger Dichteverteilung;

(c) einem Metallstab oder -draht zum Anlegen der Zerstäubungsspannung, Leiten des Stromes und Halten der Elektrode in dem Plasma; und

(d) Mitteln zum Anordnen von Substraten ohne irgendeine Behinderung der Sichtlinie zwischen der Elektrode und den Substraten derart, daß das abgelagerte Material aus Atomen besteht, welche von der kugleförmigen Elektrodenoberfläche über den Ausstoßwinkelbereich von -90º über 0º bis +90º ausgestoßen wurden, wodurch die Elektrodenbestandteile über alle Teile des Substrats in denselben Anteilen abgelagert werden, wie die Elektrodenbestandteile in der Elektrode vorkommen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher das Plasma ein Niederdruck-Quecksilbertriodenplasma ist, in welchem die Elektronen zur Plasmabildung von Kathodenansatzpunkten geliefert werden, welche auf einem Flüssigquecksilberbad angeregt und unterhalten werden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, bei welcher die Vielzahl von Bestandteilen ein supraleitendes Material enthält.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher das supraleitende Material 123-keramisches Supraleitermaterial ist.