DE4427585A1

DE4427585A1 - Beschichtungsanlage zum Beschichten eines Substrates

Info

Publication number: DE4427585A1
Application number: DE19944427585
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Phys Steiniger; Andreas Dipl Phys Meier
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Oerlikon Deutschland Holding GmbH
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-08
Also published as: JPH0860345A

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage zum Be schichten eines Substrates mit einem elektrisch nicht leitenden Metalloxid, welche in einem Verdampfungsraum zur Erzeugung eines Plasmas eine Potentialfläche auf weist.

Eine Beschichtungsanlage der vorstehenden Art ist Gegen stand der DE-C-36 27 151. Bei ihr ist eine zur Erzeugung einer Glimmentladung vorgesehene Elektrode zwischen dem Substrat und einem Tiegel mit dem zu verdampfenden Mate rial hinter einer Blendenöffnung angeordnet. An der Au ßenkante der Elektrode verläuft ein Kühlkanal, um eine Überhitzung der Elektrode zu vermeiden. Eine unerwünschte Beschichtung der Elektrode soll gemäß dieser Schrift da durch vermieden werden, daß die Elektrode außerhalb des Dampfstromes liegt und sie deshalb zumindest nicht unmit telbar vom Dampfstrom getroffen wird, wie ausdrücklich in dem Patent angeführt wird.

In der Praxis zeigt es sich jedoch, daß in Beschichtungs anlagen alle in einer Beschichtungskammer angeordneten Teile und die Wände der Beschichtungskammer relativ rasch mit dem Beschichtungsmaterial überzogen werden. Ganz be sonders rasch kommt es zu einem unerwünschten Überziehen von Anlageteile mit Beschichtungsmaterial, wenn diese An lageteile eine niedrige Temperatur haben, weil dann Kon densationseffekte auftreten. Durch die Kühlung der Elek trode gemäß dem eingangs genannten Patent DE-C-36 27 151 wird somit die Bildung eines Überzugs gefördert. Das ist dann ganz besonders unerwünscht, wenn das Beschichtungs material elektrisch isolierend ist, wenn es sich also beispielsweise um Metalloxide handelt. Die Wirkung einer Potentialfläche geht dann sehr rasch durch einen isolie renden Überzug verloren.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Beschich tungsanlage der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß eine in ihr angeordnete Potentialfläche auch bei Be schichtung eines Substrates mit einer elektrisch isolie renden Schicht möglichst lange funktionsfähig bleibt.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch Mittel zum Erwärmen der Potentialfläche auf eine solche Tempera tur, daß auf ihr niedergeschlagene Metalloxide elektrisch leitend sind.

Bei einer solchen Beschichtungsanlage kann man die Poten tialfläche an beliebiger Stelle im Dampfstrom anordnen, so daß sie intensiven Kontakt mit ihm erhält. Im Gegen satz zum Stand der Technik ist bei ihr nicht der Versuch unternommen worden, die Beschichtung der Potentialfläche zu verhindern, vielmehr wird durch die Erwärmung der Po tentialfläche erreicht, daß die auf ihr sich niederschla gende Schicht nicht mehr stört. Da die Potentialfläche jedoch in der Praxis eine Temperatur von etwa 1000 bis 1500°C hat, reduziert sich der Anteil des durch Kondensa tion niedergeschlagenen Beschichtungsmaterials gegenüber einer gekühlten Potentialfläche erheblich, so daß es letztlich doch auch zu einer Verminderung der unerwünsch ten Beschichtung kommt.

Die Potentialfläche kann auf sehr verschiedene Weise auf die erforderliche Temperatur gebracht werden. Eine ein fache Ausführungsform besteht darin, daß hinter der Po tentialfläche eine elektrische Beheizung angeordnet ist.

Alternativ ist es auch möglich, daß die Potentialfläche eine von einem Heizstrom durchflossene Wendel ist.

Wenn in der Beschichtungsanlage zum Verdampfen des Be schichtungsmaterials ein Elektronenstrahl vorgesehen ist, dann kann die Beheizung der Potentialfläche sehr einfach durch einen Elektronenstrahl erfolgen.

Bei Beheizung durch einen Elektronenstrahl ist es beson ders vorteilhaft, wenn hierzu entweder ein Sekundärelek tronenstrahl oder aber zur Beheizung der Potentialfläche eine den Elektronenstrahl periodisch von dem zu verdamp fenden Beschichtungsmaterial auf die Potentialfläche richtende Vorrichtung vorgesehen ist.

Ganz besonders gering ist der Aufwand für die Beheizung der Potentialfläche, wenn sie im Reflexionsbereich des zum Verdampfen des Beschichtungsmaterials auf das Be schichtungsmaterial gerichteten Elektronenstrahls ange ordnet ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zu deren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind drei da von schematisch in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Be schichtungsanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Beschichtungsanlage nach der Erfindung,

Fig. 3 eine besondere Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Potentialfläche.

Die Fig. 1 zeigt stark schematisch einen Rezipienten 1, in welchem ein zu beschichtendes Substrat 2 angeordnet ist. Das hierzu erforderliche Beschichtungsmaterial be findet sich in einem Tiegel 3, welcher bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 1 von einer induktiven Heizung 4 um geben ist. Bei dem Beschichtungsmaterial im Tiegel 3 kann es sich um ein Metalloxid handeln. Möglich ist es jedoch auch, reines Metall zu verdampfen und in den Rezipienten 1 Sauerstoff einzugeben, so daß sich erst dort das Metalloxid bildet.

Oberhalb des Tiegels 3 ist eine Potentialfläche 5 ange ordnet, welche im Gegensatz zum Rezipienten 1 und dem Tiegel 3 an positivem Potential angeschlossen ist, wel ches eine solche Stärke hat, daß sich im Rezipienten 1 eine Plasmawolke 6 bildet. Um zu verhindern, daß die sich auf der Potentialfläche 5 niederschlagenden Schicht elek trisch nicht leitend wird, befindet sich hinter der Po tentialfläche 5 eine elektrische Heizung 7. Diese erwärmt die Potentialfläche 5 auf zum Beispiel 1500°C. Bei sol chen Temperaturen sind Aluminiumoxid und die übrigen für eine Beschichtung in Frage kommenden Metalloxide elek trisch leitend.

Nicht gezeigt ist, daß die Potentialfläche 5 gegenüber dem Rezipienten 1 thermisch isoliert angeordnet sein muß, damit die Wärme nicht zum Rezipienten 1 hin abfließen kann.

Die Fig. 2 zeigt, daß die Potentialfläche 5 auch durch einen Sekundärelektronenstrahl 8 beheizt werden kann. Das ist vor allem dann vorteilhaft, wenn das Verdampfen des Beschichtungsmaterials im Tiegel 3 ohnehin mittels einer nicht gezeigten Elektronenstrahlkanone durch einen Elek tronenstrahl 9 erfolgt.

Statt einen Sekundärelektronenstrahl 8 vorzusehen, könnte man auch den Elektronenstrahl 9 periodisch vom Tiegel 3 wegschwenken und kurz auf die Potentialfläche 5 richten. Möglich ist es jedoch auch, die Potentialfläche 5 so an zuordnen, daß ein Teil der Energie des Elektronenstrahls 9 vom Beschichtungsmaterial im Tiegel 3 zur Potentialflä che 5 hin reflektiert wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Potentialfläche 5 ist als Wendel ausgebildet. Dieses erwärmt sich durch einen durch sie hindurchführenden Stromfluß.

Bezugszeichenliste

1 Rezipient
2 Substrat
3 Tiegel
4 Induktive Heizung
5 Potentialfläche
6 Plasmawolke
7 Heizung
8 Sekundärelektronenstrahl
9 Elektronenstrahl.

Claims

1. Beschichtungsanlage zum Beschichten eines Substrates mit einem elektrisch nicht leitenden Metalloxid, welche in einem Verdampfungsraum zur Erzeugung eines Plasmas eine Potentialfläche aufweist, gekennzeichnet durch Mit tel zum Erwärmen der Potentialfläche (5) auf eine solche Temperatur, daß auf ihr niedergeschlagene Metalloxide elektrisch leitend sind.

2. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß hinter der Potentialfläche (5) eine elek trische Beheizung (4) angeordnet ist.

3. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Potentialfläche (5) eine von einem Heizstrom durchflossene Wendel ist.

4. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, bei der zum Ver dampfen des Beschichtungsmaterials ein Elektronenstrahl vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Potentialfläche (5) durch einen Elektronenstrahl (9) erfolgt.

5. Beschichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Beheizung der Potentialfläche (5) ein Sekundärelektronenstrahl (8) vorgesehen ist.

6. Beschichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Beheizung der Potentialfläche (5) eine den Elektronenstrahl (9) periodisch von dem zu verdamp fenden Beschichtungsmaterial auf die Potentialfläche (5) richtende Vorrichtung vorgesehen ist.

7. Beschichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Potentialfläche (5) im Reflektionsbe reich des zum Verdampfen des Beschichtungsmaterials auf das Beschichtungsmaterial gerichteten Elektronenstrahls (9) angeordnet ist.