DE3931713C1 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Beschichten einer Werkstückoberfläche
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine
Vorrichtung zum plasmaunterstützten chemischen
Beschichten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
8.
Plasmaunterstützte Dampfabscheidungsverfahren sind
bekannt, ebenso wie die hierfür eingesetzten Anlagen,
wozu beispielsweise auch auf "Plasma deposition
of inorganic thin films", Alan R. Reinberg, Ann.
Rev. Mater. Sic. 1979, Seiten 341-372, hingewiesen wird.
Zur Erzeugung des Plasmas ist es dabei auch bekannt,
ein elektrisches Feld zwischen zwei Elektroden zu
erzeugen, um dem Gasgemisch in der Vakuumkammer die
zur Plasmabildung notwendige Energie zuzuführen. Der
zwischen den Elektroden liegende Raum kann grundsätzlich
in zwei Dunkelräume unmittelbar im Bereich
der Elektroden und den Plasmaraum, der zwischen den
Dunkelräumen liegt, eingeteilt werden. Während im
Plasmaraum eine hohe Dichte elektrischer Ladungsträger
vorliegt, die Raumladungsdichte, sich aus der
Ladungsbilanz pro Raumeinheit ergebend, aber Null
ist, weisen die Dunkelräume eine ausgesprochene
Raumladungsdichte auf.
Wegen der nicht verschwindenden Ladungsbilanz in den
Dunkelräumen nimmt der Plasmaraum das Plasmapotential
an. Innerhalb des Plasmaraumes ist das Potential
im wesentlichen konstant. Der Plasmaraum ist ein für
den Fachmann klar definierter Raum, wozu z. B. auf
"Glow Discharge Processes", Brian, Chapman, John Wiley &
Sons (1980), Seiten 77-80, verwiesen sei.
Bei der Werkstückbeschichtung mit dem obgenannten
Verfahren, im weiteren PECVD (plasma-enhanced chemical
vapor deposition) genannt, ist es üblich, die
Werkstücke auf einer der Elektroden anzuordnen. Zur
Beschichtung mit leitenden Schichten werden die
Elektroden mit Gleich- oder Wechselspannung betrieben,
während für die Beschichtung mit isolierenden
Materialien eine Wechselspannungsspeisung vorgesehen
ist.
Aus der US-PS 38 47 652 ist ein PECVD-Verfahren mit
entsprechender Anordnung bekanntgeworden, um Osmosemembranen
herzustellen. Das Plasma strömt von einer
Seite gegen einen Träger, auf welchem die Membrane
beschichtet werden soll, während das Monomergas von
der Gegenseite zugeleitet wird. Die Plasmaerzeugung
erfolgt mittels Hochfrequenz an einem Elektrodenpaar,
entfernt vom Träger.
Die Beschichtung der Membrane wird gezielt auf einer
Seite der Trägerplatte gebildet, wobei erläutert
ist, bei unterschiedlicher Flächenausbildung des
Trägers, welche Fläche sich für die Beschichtung
besser eigne.
Im weiteren ist es aus der DE-PS 33 21 906 bekannt,
metallisches Pulver mit einem synthetischen Film
durch plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung
zu beschichten, indem es in einem rotierenden Vakuumbehälter
zwischen Elektroden zur Erzeugung des
Plasmas umgerührt wird, womit das Pulver allseitig
beschichtet wird.
Wie erwähnt wurde, ist es beim PECVD üblich, zu beschichtende
Werkstücke, die, im Gegensatz zu Pulver,
nicht im Prozeßraum umgerührt werden können, auf
der einen Elektrode anzuordnen. Der Nachteil davon
ist, daß die Werkstücke nur von einer Seite beschichtet
werden und daß mithin ein nachmaliges
Wenden notwendig ist, wenn sie beidseitig zu beschichten
sind. Zudem ist das gleichmäßige
Beschichten unterschiedlich hoher Werkstücke
oder von Werkstücken mit gewölbten Oberflächen, wie
später gezeigt wird, schwierig. Eine dreidimensionale
Beschichtung, wie sie gemäß der DE-PS 33 21 906
für Pulverkörner bekannt ist, bei welcher die Pulverkörner
wegen der Rotationsbewegung des Reaktionsgefäßes
im Plasmaraum und in den Dunkelräumen hin und her gerührt
werden, ist klar für die Beschichtung von Werkstücken, wie
Linsen, Filtergläsern etc., nicht möglich.
Aus der WO 87/01738 ist ein chemisches Abscheideverfahren
mittels Mikrowellenentladung bekannt, wobei ein zu beschichtendes
Substrat auf einem Substratträgertisch abgelegt
wird, über dem sich der Entladungsraum befindet. Aufgrund
dieser Anordnung können räumlich versetzte Oberflächenbereiche
eines einzigen Werkstücks nicht gleichzeitig
und im wesentlichen gleichmäßig beschichtet werden.
Bei einer aus der GB-A 21 78 062 bekannten Vorrichtung wird
zur zweiseitigen Beschichtung das zu behandelnde Substrat
zwischen zwei Elektroden angeordnet und auf Bezugspotential
gebracht. Bei dieser Anordnung wirken eine obere Elektrode
einerseits und das Substrat andererseits als eine Entladungsstrecke
für die obere Substratoberfläche, die untere
Seite des Substrats mit einer unteren Elektrode als zweite
Entladungsstrecke der unteren Substratseite. Eine gleichmäßige
Beschichtung unabhängig von der Ausbildung bzw. der
Anordnung der zu beschichtenden Flächen ist hierbei nicht
möglich.
Ein weiteres Beschichtungsverfahren ist aus der US-PS
45 12 284 bekannt. Zwar wird auch bei diesem Verfahren
innerhalb eines Rezipienten mittels Elektroden ein Plasma
erzeugt, konkrete Aussagen hinsichtlich der Elektrodenanordnungen
bzw. der Beschaltung des Substrats sind dieser
Schrift jedoch nicht entnehmbar.
Aus der US-PS 42 89 598 ist ein reaktives Ätzverfahren bekannt,
bei dem die zu behandelnden Werkstücke zwischen
kammartig angeordneten Parallelelektrodenpaaren mittig im
Plasmaraum gehalten werden. Die dieser Schrift zugrundeliegenden
Probleme sind andersartig als beim Beschichten, da
an die Behandlungsgleichheit der Werkstückseiten wesentlich
weniger scharfe Bedingungen zu stellen sind als bei einer
Beschichtung von Werkstückseiten, beispielsweise optische
Gläser, bei der eine im wesentlichen gleichmäßige Beschichtung
zweiseitig innerhalb enger Toleranzen gefordert ist.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
8 sind in der US-PS 43 61 595 beschrieben, wobei
zwei Scheiben zwischen Elektroden mit einer abrasiven
Schicht beschichtet werden. Dabei ist jedoch zu beachten,
daß an die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke bei abrasiven
Schichten äußerst geringe Anforderungen zu stellen sind und
daß die mit solchen Schichten versehenen Scheiben nur einseitig
verwendet werden. Die Beschaltung des Substrats ist
in dieser Schrift ebenfalls nicht angegeben und es ist
nicht ersichtlich, in welcher Weise das bekannte Verfahren
bzw. die bekannte Vorrichtung zu modifizieren sind, damit,
abweichend vom geplanten Einsatzgebiet, ein einheitliches
Werkstück gleichmäßig mit engen Toleranzen beschichtet werden
kann. Dies gilt insbesondere auch für den Fall, daß
sich die Oberflächenbereiche des Werkstücks nicht parallel
zu den Elektroden erstrecken und daß mehrere Werkstücke
gleichzeitig beschichtet werden sollen.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
bzw. eine Vorrichtung obgenannter Art vorzuschlagen,
mittels welchen es möglich ist, Werkstückoberflächen
weitgehend unabhängig von der Ausbildung bzw.
der Anordnung zu beschichtender Flächen im wesentlichen
gleichmäßig und gleichzeitig zu beschichten.
Dies wird beim Verfahren eingangs genannter Art dadurch
erreicht, daß es nach dem kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 ausgeführt wird.
Die Erfindung geht von der an sich bekannten Erkenntnis
aus, daß in den an die Elektroden anschließenden
Raumgebieten, den Dunkelräumen, wohl
die höchste Abscheidungsrate beobachtet wird, wenn
in einem dieser Räume das zu beschichtende Werkstück
angeordnet wird, wie unmittelbar auf der einen der
Elektroden, daß aber in diesen an die Elektroden
anschließenden Räumen der Abscheidungsgradient in
Funktion zunehmenden Abstandes von einer betrachteten
Elektrode groß ist, was eben zu den erwähnten
Problemen führt.
Nun wird aber erkannt, daß der Abscheidungsratengradient,
in Funktion des von einer Elektrode her
betrachtet zunehmenden Abstandes, im Plasmaraum mindestens
genähert Null wird, d. h. daß im Plasmaraum
die Abscheidungsrate, wenn auch geringer als im Dunkelraum,
so doch weitgehendst abstandsunabhängig
ist, womit in herkömmlichen derartigen Prozessen die
genannten Probleme höchst einfach gelöst werden können,
wenn man vom vorerst offensichtlichen Kriterium
wegkommt, die höchste Abscheidungsrate aus Gründen
vermeintlich optimaler Prozeßökonomie, in den Dunkelräumen,
ausnützen zu wollen.
Durch die erfindungsgemäße Abkehr vom direkten
Optimieren - größtmögliche Beschichtung
pro Zeiteinheit - werden nun weitere höchst vorteilhafte
Möglichkeiten eröffnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in bevorzugter
Art und Weise dazu ausgenützt werden, am
selben Werkstück gleichzeitig zwei voneinander beabstandete
Flächen, wie die sich gegenüberliegenden,
zu beschichten. Dies hat prozeßökonomisch einen
ganz wesentlichen Vorteil mit Bezug auf die Beschichtung
einer Fläche, dann Drehen der Werkstücke
und Wiederaufnahme oder Weiterführung des Prozesses,
wie dies bekanntlich dann erfolgen muß, wenn die
Werkstücke auf der einen Elektrode, d. h. im Dunkelraum,
plaziert werden.
Die erfindungsgemäße Erkenntnis erlaubt nun aber
auch, den Plasmaraum grundsätzlich
zum Anordnen von Werkstücken auszunützen, räumlich
gestaffelt, womit gleichzeitig wesentlich mehr Werkstücke
bearbeitet werden können, als wenn ihr Anordnen
auf die zur Verfügung stehende zweidimensionale
Fläche einer der Elektroden beschränkt ist.
Obwohl es physikalisch durchaus möglich ist, PECVD-Verfahren
mittels einer Gleichspannungsentladung
vorzunehmen, ist dies bei der Beschichtung mit isolierenden
Materialien aus Elektrodenbeschichtungsgründen
und der Bildung von Kapazitäten durch die
sich bildenden Schichten als Dielektrikum problematisch.
Allerdings ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht
auf Beschichtungsvorgänge für isolierende Materialien
beschränkt, sondern kann durchaus auch für die
Beschichtung mit leitenden Materialien eingesetzt
werden, wo, wie erwähnt, mit einer Gleichspannungsentladung
gearbeitet werden kann.
Vorzugsweise wird dies aber mit Hochfrequenz bis hin
in den Mikrowellenbereich vorgenommen, insbesondere
wenn die Beschichtung mit isolierenden Material erfolgt.
Obwohl es in manchen Fällen angezeigt sein mag, die
Flächen während der Beschichtung zu bewegen, ist es
mit ein wesentliches Element der vorliegenden Erfindung,
daß die Flächen während des Prozesses stationär
gehalten werden können und trotzdem gleich und
gleichzeitig beschichtet werden.
Nun ist es ebenfalls bekannt, daß Eigenschaften des
Plasmaraumes, hier interessierend vor allem dessen
Ausdehnung, durch Anlegen eines magnetischen Induktionsfeldes
im Reaktionsraum beeinflußt werden
können. Hierzu sei beispielsweise auf den Artikel
"Magnetic field effects in the plasma-enhanced chemical
vapor deposition of boron nitride" von T. H.
Yuzuriha et al., J. Vac. Sci. Technol. A 3(6),
Nov./Dez. 1985, Seite 2135 hingewiesen.
Nachdem erfindungsgemäß schon erkannt wurde, welche
Vorteile die Beschichtung im Plasmaraum gegenüber
der Beschichtung in einem der Dunkelräume aufweist,
wird erfindungsgemäß ein weiterer Schritt gegangen,
indem man die Ausbildung des Plasmaraumes optimiert,
insbesondere in seiner räumlichen Ausdehnung.
Dies wird nach dem Wortlaut von Anspruch 6 vorgenommen.
Man erreicht dadurch, daß sich der Plasmaraum
homogen über einen größeren Bereich des Reaktionsraumes
erstreckt, womit der zur Verfügung stehende
Raum zum Anordnen zu beschichtender Werkstück vergrößert
wird.
Eine Vorrichtung zur gleichzeitigen, plasmaunterstützten chemischen
Beschichtung zeichnet sich zur Lösung der oben gestellten
Aufgabe nach dem Wortlaut von Anspruch 8 aus.
Es sind somit daran Halteorgane vorgesehen, die
grundsätzlich bezüglich auf elektrisches Potential
gelegter Anlageteile isoliert angeordnet sind, wobei
sich aber, wie dem Fachmann klar ist, während des
Prozesses, gleichermaßen wie der Plasmaraum auf Potential
liegt, an der erwähnten Haltepartie ein
Schwebepotential einstellt. Wesentlich ist, daß
sich dieses Potential frei einstellen kann.
Um nun an ein und demselben Werkstück, wie beispielsweise
an optischen Linsen, gleichzeitig beide
Seiten beschichten zu können werden diese Oberflächenbereiche
freigelassen, während
dann, wenn gezielt nur eine Fläche beschichtet werden,
aber gleichzeitig der Plasmaraum im obgenannten
Sinne ausgenützt werden soll, die Halteorgane nur eine
Fläche freilassen müssen.
Bevorzugte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind in den Ansprüchen 9 und 10 spezifiziert.
Bevorzugte Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind im
weiteren in den Ansprüchen 11 bis 13 spezifiziert.
Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand
von Figuren und Beispielen erläutert.
In den Figuren zeigt
Fig. 1 eine an sich bekannte Prozeßkammer, schematisch
und im Querschnitt, zur Durchführung
eines PECVD-Verfahrens, zur Erläuterung
der unterschiedlichen Beschichtungsratenverhältnisse
im Zusammenhang mit Fig. 2,
Fig. 2 über einer, wie in Fig. 1 beispielsweise
eingetragenen Raumachse x, senkrecht zur
einen der Elektroden, die qualitativen Verhältnisse
der Beschichtungsrate R,
Fig. 3 an der Prozeßkammer gemäß Fig. 1 eine erfindungsgemäße
Anordnung von gleichzeitig
zwei- und/oder mehrseitig zu beschichtenden
Werkstücken,
Fig. 4 an der Kammer gemäß Fig. 1 das erfindungsgemäße
Anordnen von Werkstücken zur
gleichzeitigen, gleichmäßigen Beschichtung,
Fig. 5 die beispielsweise Anordnung von Magneten
zur Erzeugung eines gezielt die Plasmaverteilung
beeinflussenden magnetischen Induktionsfeldes .
In Fig. 1 ist schematisch, im Querschnitt, eine bekannte
Prozeßkammer 1 zur plasmaunterstützten chemischen
Dampfabscheidung (PECVD) dargestellt. Sie
umfaßt ein Kammergehäuse 3, durch welches, wie mittels
einer isolierten Durchführung 5, die elektrische
Speisung 7 einer der Elektroden 9, hier als
Plattenelektrode dargestellt, durchgeführt ist. Der
Elektrode 9 gegenüberliegend ist eine zweite Elektrode
11 vorgesehen, welche beispielsweise zusammen
mit dem Gehäuse 3 auf Masse gelegt ist.
Insbesondere für die Beschichtung mit einem isolierenden
Schichtmaterial ist die Speisung 7, über ein
Anpaßnetzwerk 13, mit einem Wechselspannungsgenerator 15 verbunden,
der im genannten Fall bevorzugterweise ein
Hochfrequenzsignal erzeugt. Wenn vom Prozeß her geeignet,
insbesondere vom Beschichtungsmaterial, kann
anstelle des Wechselspannungsgenerators 15 ein Gleichspannungsgenerator
15a, wie gestrichelt dargestellt,
vorgesehen werden, allenfalls dann unter Weglassung
des Anpaßnetzwerkes 13.
Zur Ausführung des PECVD-Prozesses sind Gaseinlässe
17, gespiesen aus einem oder mehreren Gastanks, vorgesehen,
um das Reaktionsgas in die Prozeßkammer 3
mit zwischen den Elektroden liegendem Reaktionsraum
3a durch schematisch dargestellte Einlässe 19 gesteuert
zuzuführen. In der hier dargestellten Ausführungsvariante
ist die Prozeßkammer zylindrisch
aufgebaut, und koaxial zur Zylinderachse A ist ein
Evakuierungsanschluß 21 vorgesehen, in bekannter
Art und Weise mit einer Vakuumpumpe und Reinigungsstufen
zur Reinigung des abgepumpten Gases während
des Prozesses verbunden. Wie erwähnt, stellt sich
beim bekannten Betrieb einer solchen bekannten Kammer
für ein PECVD-Verfahren zwischen den Elektroden
9 und 11 der rein qualitativ dargestellte schraffierte
Plasmaraum ein, der sich durch eine hohe
Dichte von Ladungsträgern auszeichnet, bei dem die
Raumladungsdichte ρ, mindestens genähert, Null ist.
In Fig. 1 ist eine x-Achse mit Nullpunkt auf der
Oberfläche der Elektrode 11 eingetragen, bezüglich
welche Fig. 2 dargestellt ist.
In Fig. 2 ist als Funktion der x-Koordinate gemäß
Fig. 1 vorerst gestrichelt und rein qualitativ die
Raumladungsdichte ρ(x) dargestellt. Sie ist im elektrodennahen
Bereich, dem Dunkelraum, wie erwähnt,
nicht verschwindend und verschwindet insbesondere im
Plasmaraum. Da aber im Plasmaraum die Raumladungsdichte
ρ(x) verschwindet, ist dort das elektrische
Potential konstant.
In Fig. 2 ist nun weiter die in Funktion von x beobachtete
Beschichtungsrate R des in einem PECVD-Verfahren
abgeschiedenen Schichtmaterials dargestellt.
Wie ersichtlich, ist die Beschichtungsrate R im Dunkelraum
mit abnehmendem Abstand von der betrachteten
Elektrode stark zunehmend, so daß sich, nur die Beschichtungsrate
als Optimierungsgröße betrachtend,
das bisher bekannte Vorgehen, nämlich das zu beschichtende
Werkstück im Dunkelraum anzuordnen, ohne
weiteres anbietet. Allerdings ist in diesem Dunkelraum
der Beschichtungsratengradient dR/dx groß, so
daß dann, wenn mehrere elektrisch nicht leitende
Flächen gleichzeitig zu beschichten sind, peinlich
darauf zu achten ist, daß diese Flächen auch auf
dem selben x-Koordinatenwert liegen.
Aus Fig. 2 wird nun aber ersichtlich, daß die Beschichtungsrate
R im Plasmaraum nicht verschwindet,
jedoch der Gradient dR/dx. Damit wird hier die Beschichtungsrate
weitgehend unabhängig von der x-Koordinate,
d. h. es können hier Flächen in x-Richtung
beliebig gestaffelt angeordnet werden, und sie werden
trotzdem gleich beschichtet.
Betrachtet man nun weiter die auf der Elektrode 11
gemäß Fig. 1 für das herkömmliche Anordnen von
Werkstücken zur Verfügung stehende Oberfläche 23 und
vergleicht sie mit dem nun zum Anordnen von Werkstücken
erfindungsgemäß zur Verfügung stehenden
Plasmaraum, so wird ersichtlich, daß mit der der
Erfindung zugrundegelegten Erkenntnis, d. h. Ausnützung
des Plasmaraumes für die PECVD-Beschichtung,
das zum Anordnen gleichzeitig und gleich zu beschichtender
Flächen zur Verfügung stehende Platzangebot
wesentlich größer ist, insbesondere wenn man
bedenkt, daß nun Werkstücke, in x-Richtung gestaffelt,
dabei auch lateral aufeinander ausgerichtet,
angeordnet werden können, da sie sich auch dann, bezüglich
Beschichtung, nicht abdecken.
In Fig. 3 ist, ausgehend von der Darstellung in Fig. 1
und den Erläuterungen im Zusammenhang mit Fig. 2,
dargestellt, wie in einer Variante des erfindungsgemäßen
Vorgehens die Eigenschaft, daß nämlich der
Beschichtungsratengradient in Entladungsrichtung im
Plasmaraum verschwindet, ausgenützt wird. Werkstücke,
wie optische Linsen, Filtergläser etc., die
durch das PECVD-Verfahren beschichtet werden sollen,
werden mit einer Halteanordnung im Plasmaraum angeordnet,
und zwar elektrisch isoliert bezüglich auf
Potential gelegter Anlageteile, wie Elektrode 9,
Kammer und Gegenelektrode 3 bzw. 11.
Hierzu ist eine Isolationsstrecke 25 an der Halterung
24 vorgesehen und endständig ein wie auch immer
und je nach Werkstück ausgebildetes Halteorgan 27,
um das zweiseitig bzw. allseitig zu beschichtende
Werkstück 29 an den mindestens zwei gleichzeitig und
gleich zu beschichtenden Flächen frei im Plasmaraum
zu positionieren. In Fig. 3 ist das Anordnen lediglich
eines Werkstückes 29 dargestellt. Es versteht
sich aber von selbst, daß wie durch radial in die
Kammer einragende Haltevorrichtungen 24 eine große
Anzahl von Werkstücken 29 für die gleichzeitig zweiseitige
Beschichtung während eines Prozesses angeordnet
werden kann.
In Fig. 4 ist wiederum an der anhand von Fig. 1 beispielsweise
dargestellten Kammer gezeigt, wie weiter
grundsätzlich eine Vielzahl gleichzeitig und gleich
zu beschichtender Werkstücke vorgesehen wird. Wie
beschrieben bezüglich auf Potential liegender Anlageteile
isoliert, wie bei 29 schematisch dargestellt,
ist eine Halteanordnung vorgesehen, beispielsweise
mit einer Netzstruktur 31, worauf allseitig
und insbesondere zweiseitig gleichzeitig zu
beschichtende, allenfalls zusätzlich noch gewölbte
oder gekrümmte bzw. beliebig geformte Werkstücke 33,
wie Linsen, abgelegt sind.
Auf einer unteren netzartigen Struktur 35 ist nun
beispielsweise eine Anzahl planer Werkstücke 37 abgelegt,
wobei die netzartige Struktur so ausgebildet
ist, daß die eine Oberfläche der hier planen Werkstücke
37 auf der Struktur aufliegt und mithin nicht
beschichtet wird. Gegebenenfalls werden die zwei
Netzstrukturen aus isolierendem Material gefertigt
oder, wie bei 39 schematisch dargestellt, mindestens
voneinander isoliert, um die Potentialverteilung im
Plasmaraum durch galvanische Ausgleichsströme nicht
zu stören.
Soll nicht nur in x-Richtung, sondern auch in Lateralrichtung
(in Fig. 1 mit y gestrichelt angedeutet)
in einem größeren Bereich eine gleichmäßige
gleichzeitige Beschichtung sichergestellt werden, so
kann es notwendig sein, die Verteilung des Plasmas
zu beeinflussen, wie zu homogenisieren und auszudehnen,
um einen möglichst großen erfindungsgemäß
ausnützbaren Raum zu erhalten. Dies wird grundsätzlich,
und wie in Fig. 1 schematisch eingetragen,
durch Anlegen eines magnetischen Induktionsfeldes
erreicht. Ein solches Feld wird durch Vorsehen einer
Permanent- und/oder Elektromagnetanordnung, vorzugsweise
außerhalb der Kammer, erzeugt.
Es wurden, wie in Fig. 5 dargestellt, Permanentmagnete
43 im Bereich der Elektrode 11 außerhalb der
Kammer 3, bezüglich der Achse A gleichmäßig verteilt,
vorgesehen.
In einem kapazitiv gekoppelten Hochfrequenzreaktor der Art,
wie in den Figuren dargestellt, mit 7 cm Plattenabstand
zwischen den Elektroden 9 und 11, wurde eine
Glasplatte 50 × 50 × 2 mm etwa über der Vakuumabsaugung
21 und etwa mittig zwischen den Elektroden positioniert
und durch Plasmapolymerisation von Dimethyldiaethoxylsilan
bei einem Gasfluß von 31 Standardkubikzentimeter/min,
600 Watt Hochfrequenzleistung, bei 0,93 Pa Druck während 30
Min. beschichtet. Beide Seiten der Glasplatte waren
danach mit einer Schicht von 550 nm Dicke beschichtet.
Im selben Reaktor wurde eine Kunststofflinse mit
65 mm Durchmesser und einer Krümmung 1/R′ von 0,013 cm-1 exzentrisch,
d. h. lateral in y-Richtung verschoben, bis
auf etwa das halbe Radiusmaß der Elektrode 9, 11
positioniert. Es wurden Permanentmagnete, wie in
Fig. 5 dargestellt, vorgesehen, so daß am Substrat
bzw. im Bereich der Kunststofflinse ein Magnetfeld
von 10-7 bis 10-2 Tesla entstand. Bei einem Druck von 0,93 Pa,
einem Gasfluß von 31 Standardkubikzentimeter/min und 600 Watt Hochfrequenz-Leistung,
wiederum bei 13, 56 MHz, wurden beide Seiten
mit der Abscheiderate von 38 nm/Min beschichtet.
Ein krümmungsbedingter Schichtdickenunterschied vom
Zentrumsbereich der Linse zu deren Peripherie konnte
nicht festgestellt werden.
In einem gleichen Reaktor mit Plattenabstand 5 cm
wurde weiter ein Würfel aus Polycarbonat mit Kantenlänge
1 × 1 × 1 cm koaxial positioniert und wiederum
durch Plasmapolymerisation von Dimethyldiaethoxylsilan
bei einem Gasfluß von 30 Standardkubikzentimeter/min, bei 15 Pa
Druck und 1000 Watt Hochfrequenzleistung (13,56 MHz) während
45 Min beschichtet. Der Würfel wies eine allseitige
Beschichtung von 700 nm auf.
Obwohl keinesfalls auf das erfindungsgemäße Vorgehen
einschränkend auszulegen, wird dem Fachmann angeraten,
vorerst den Prozeß erfindungsgemäßer Art
mit den erprobten Druckwerten von 0,1 Pa bis 100 Pa
vorzunehmen.
Claims (13)
1. Verfahren zum gleichzeitigen plasmaunterstützen chemischen
Beschichten von räumlich versetzten Oberflächenbereichen
eines Werkstückes, dadurch gekennzeichnet,
daß man zum im wesentlichen gleichmäßigen Beschichten
der Oberflächenbereiche eines einheitlichen Werkstückes
das einheitliche Werkstück bezüglich elektrischem
Potential freischwebend in den Mittenbereich eines zwischen
zwei Elektroden einer Vakuumbehandlungskammer gebildeten
Entladungsraumes einbringt und zwischen den Elektroden eine
Entladung erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man je einen der Oberflächenbereiche
einer der Elektroden zugewandt anordnet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenbereiche gewölbt
sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß man den einen Oberflächenbereich
konkav, den anderen konvex gebogen einsetzt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß man gleichzeitig mehrere
der Werkstücke beschichtet, dabei man vorzugsweise die
Werkstücke in Richtung der Entladung versetzt anordnet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Entladung zusätzlich
mittels eines Magnetfeldes im Entladungsraum
unterstützt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß man als Dampf eine metallorganische
Verbindung verwendet und durch Polymerisation
eine Schutzschicht gegen mechanisch und chemische
Einflüsse auf dem Werkstück aufbringt.
8. Vorrichtung zur gleichzeitigen, plasmaunterstützten,
chemischen Beschichtung von räumlich versetzten Oberflächenbereichen
eines Werkstückes mit mindestens zwei Elektroden
(9, 11) zur Erzeugung einer Entladung in einer Vakuumprozeßkammer
(1), dadurch gekennzeichnet,
daß Halteorgane zwischen den zwei Elektroden angeordnet
sind, bezüglich auf definiertem elektrischem Potential gelegter
Anlageteile isoliert sind, die zur Aufnahme von
Werkstücken ausgebildet sind, derart, daß die Oberflächenbereiche
je an den Werkstücken, um sie im wesentlichen
gleich zu beschichten, für eine Beschichtung freiliegen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halteorgane zur Aufnahme mehrerer
Werkstücke ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß Felderzeugungsorgane
(43) vorgesehen sind, welche in der Prozeßkammer ein
Magnetfeld (B₁) erzeugen.
11. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1
bis 7 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
10 bis die Beschichtung von Substraten mit planen Oberflächen.
12. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1
bis 7 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
10 zur Beschichtung von Substraten mit gewölbten Oberflächen.
13. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1
bis 7 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis
10 für die Beschichtung von Kunststoffsubstraten mit optisch
transparenten und abriebfesten Schutzschichten.
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