DE722131C

DE722131C - Arrangement and method for metallizing objects by means of cathode sputtering

Info

Publication number: DE722131C
Application number: DEB179593D
Authority: DE
Inventors: Berhard Berghaus; Wilhelm Burkhardt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-08-15
Filing date: 1937-08-15
Publication date: 1942-07-01
Also published as: GB501500A; US2256771A; ES144125A1; CH204862A; FR841903A

Description

Anordnung und -Verfahren zum Metallisieren von Gegenständen nuttels Kathodenzerstäubung Es ist bereits eine Anordnung zum Metallisieren von Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung in einem Kathodenzerstäubungsgefäß bekannt, dessen Deckel gegenüber dem Gefäß isoliert ist und bei dem Gefäß und Deckel als Elektroden geschaltet sind. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der zu metallisierende Gegenstand nicht mit der Kathode verbunden, sondern auf einem Gestell gegenüber der Kathode angeordnet.Arrangement and method for metallizing objects nuttels Cathode sputtering It is already an arrangement for metallizing objects known by means of cathode sputtering in a cathode sputtering vessel, the lid of which is insulated from the vessel and connected as electrodes in the vessel and lid are. In this known device, the object to be metallized is not connected to the cathode, but arranged on a frame opposite the cathode.

Die Erfindung betrifft eine Ahordnung zum Metallisieren von Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung in einem Kathodenzerstäubungsgefäß, dessen Deckel gegenüber dem Gefäß isoliert ist und bei dem Gefäß und Deckel als Elektroden geschaltet sind, welche sich dadurch auszeichnet, daß die aus dem zu zerstäubenden Metall -bestehende Gefäß-Wandung als Kathode geschaltet ist und daß die zu bestäubenden Gegenstände an einer abgeschirmten und isoliert durch den als Anode geschalteten Deckel geführten Stromdurchführung angeordnet sind, an der eine gegen die Anode negative Spannung liegt. Die Anordnung zeichnet sich ferner aus durch einen in geringem Abstand von dem Stromleiter angeordneten Zylinder zur Abschirmung der Stromdurchführung. Der Abstand wird so klein gewählt, daß sich keine Glimmentladung zwischen dem Stromleiter und der Abschirmung ausbilden kann.The invention relates to an arrangement for metallizing objects by means of cathode sputtering in a cathode sputtering vessel, the cover of which is opposite the vessel is insulated and the vessel and lid are connected as electrodes, which is characterized by the fact that the metal to be atomized consists of The vessel wall is connected as a cathode and that the objects to be dusted on a shielded and insulated cover, which is connected as an anode Current feedthrough are arranged at which a negative voltage to the anode lies. The arrangement is also characterized by a small distance from the current conductor arranged cylinder for shielding the current feedthrough. Of the The distance is chosen so small that there is no glow discharge between the conductor and the shield can form.

Die Stromdurchführung für die Gegenstände ist vorteilhaft hohl ausgebildet und innen gekühlt. Im Falle der Zerstäubung durch Wechselstrom ist das eine Ende der Sekundärwicklung des Wechselstromtransformators an das Gefäß und das andere Ende an den Deckel angeschlossen, während die Gegenstände an einen zwischen den Enden der Sekundärwicklung des Transformators liegenden Abgriff angeschlossen sind. Das Gefäß besteht vorteilhaft aus zwei etwa oberflächengleichen Teilen, und der Abgriff für den Anschluß der Gegenstände ist an die Mitte der Sekundärwicklung des Transforrnators gelegt. Im Falle der Zerstäubung durch Gleichstrom ist der Deckel mit dein positiven Pol und das Gefäß rnit dein, Pol der Gleichspannungsquelle verbunden, und die Gegenstände liegen über einen Spannungsteiler an einer je nach Bedarf gewählten Spannung gegen die Anode. Das Gefäß und der Deckel der Zerstäubungskammer werden vorteilhaft gleich groß gewählt, und der Abgriff für den Anschluß der Gegenstände wird an die Mitte der SekundärwicklunJ gelegt. Im Falle der Gleich-23 wird der Deckel rnit dein positiven Pol und das Gefäß mit dein negativen Pol der Spannungsquelle verbunden. Die Gegenstände erhalten dabei eine Spannung, die gegen die Anode beliebig eingestellt werden kann. Vorteilhaft wird sie so gewählt, daß sich um die Gegenstände ein Glimmsaum ausbildet. In jedem Falle wird die spezifische elektrische Leistung auf den Gegenständen vorteilhaft kleiner gewählt als auf der zu zerstäubenden Kathode.The current feedthrough for the objects is advantageously hollow and cooled on the inside. In the case of alternating current atomization, one end of the secondary winding of the alternating current transformer is connected to the vessel and the other end to the lid, while the objects are connected to a tap located between the ends of the secondary winding of the transformer. The vessel advantageously consists of two parts with approximately the same surface area, and the tap for connecting the objects is placed in the middle of the secondary winding of the transformer. In the case of atomization by direct current, the lid is connected to the positive pole and the vessel to the pole of the direct voltage source, and the objects are connected to the anode via a voltage divider at a voltage selected as required. The vessel and the cover of the atomization chamber are advantageously chosen to be of the same size, and the tap for connecting the objects is placed in the middle of the secondary winding. In the case of DC 23 of the lid is rnit your positive pole and the negative pole of the vessel with your voltage source. The objects are given a voltage that can be set as desired against the anode. It is advantageously chosen so that a glowing seam is formed around the objects. In any case, the specific electrical power on the objects is advantageously selected to be smaller than that on the cathode to be sputtered.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Metallisieren von Gegenständen mit der beschriebenen Anordnung, welches sich dadurch auszeichnet, daß die Gegenstände, bevor sie durch Zerstäubung des Kathodenmateriales metallisiert werden, als Kathode einer Gasentladung ausgesetzt werden.The invention also relates to a method for metallizing Objects with the described arrangement, which is characterized by that the objects before they are metallized by sputtering the cathode material are exposed to a gas discharge as the cathode.

Die Erfindung bietet die folgenden Vorteile: Bei der Bestäubung der Gegenstände in einem Gefäß, dessen Innenwände zerstäubt werden, erhalten die Gegenstände einen gleichmäßigen Überzug, außerdem wird das nicht auf den Gegenständen abgelagerte Metall zum größten Teil auf die zu zerstäubende Kathodenfläche zurück diffundiert und somit der Zerstäubung erneut zugeführt. Durch die Schaltung der Gegenstände auf eine Spannung, die gegen die Anode negativ ist, wird die Ausbildung eines Glimmsaumes um dieselben erzielt, demzufolge eine weitere gleichmäßige Verteilung des zerstäubten Materials auf dein Gegenstande erfolgt-und das Material sich haftfest und homogen auch bei Schichtdicken bis zu einigen zehntel Millimeter und mehr niederschlägt.The invention offers the following advantages: When pollinating the Objects in a vessel, the inner walls of which are atomized, receive the objects an even coating, in addition, that is not deposited on the objects Metal for the most part diffuses back onto the cathode surface to be sputtered and thus fed to the atomization again. By switching the items on a voltage which is negative against the anode, the formation of a glow fringe occurs around the same achieved, consequently a further even distribution of the atomized Material on your objects is made - and the material is firmly adherent and homogeneous precipitates even with layer thicknesses of up to a few tenths of a millimeter and more.

In der Zeichnung ist die Erfindung an fünf Ausführungsbeispielen schematisch näher erläutert, und zwar zeigt die Abb. i einen Schnitt durch ein Kathodenzerstäubungsgefäß mit gegen das Gefäß- isoliertem Deckel mit Stromdurchführung, Abb. 2 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Kathodenzerstä ubungsgefäßes, Abb. 3 ein elektrisches Schaltschema für Gleichstrombetrieb des Zerstäubungsgefäßes, Abb. d. ein elektrisches Schaltungsschema für Wechselstrombetrieb des Zerstäubungsgefäßes.In the drawing, the invention is shown schematically in five exemplary embodiments explained in more detail, namely the Fig. i shows a section through a cathode sputtering vessel with the cover insulated from the vessel and with current feedthrough, Fig. 2, a partial section by another embodiment of a cathode atomization vessel, Fig. 3 electrical circuit diagram for direct current operation of the atomization vessel, Fig. d. an electrical circuit diagram for AC operation of the atomization vessel.

In der Abb. i, die einen Schnitt durch ein Kathodenzerstäubungsgefäß i mit gegen das Gefäß isoliertem Deckel 2 mit Stromdurchführung 3 darstellt, besteht die Innenwandung des Zerstäubungsgefäßes i aus dein zu zerstäubenden Metall 4.. Das Zerstäubungsgefäß ist von einem Kühlmantel 5 umgeben, dem durch den Stutzen 6 ein Kühlmittel zugeführt und durch den Stutzen 7 abgeleitet wird. An den Stutzen 8 wird die Vaktrtiiripumpe angeschlossen, die es ermöglicht, iin Zerstäubungsgefäß einen Druck unterhalb q.o rnm bis o,oooi mm, vorzugsweise ; bis o.oi min einzustellen. Durch den Stutzen 9 kann ein Füllgas, wie Wasserstoff. Stickstoff o. dgl., in geringer, durch ein Ventil geregelter Menge zugeführt werden. io ist eine Stromleitung, die z_. B. zur Kathode einer Gleichstromquelle führt. Durch den Isolierring i i, der den Deckelflansch völlig abdeckt, und die Dichtungpringe 12 und 13 ist der Deckel 2 vakuumdicht aufgesetzt. Der Deckel 2 besitzt gleichfalls einen Kühlmantel, dem durch den Stutzen 14 ein Kühlmittel zugeführt und durch den Stutzen 15 abgeleitet werden kann. Die in dem Deckel angeordnete Stromdurchführung 3 ist hohl ausgebildet und kann im Inneren gekühlt werden. Durch die Leitung 16 wird das Kühlmittel zugeführt und durch die Leitung 17 abgeleitet. Die Stromdurchführung 3 ist durch den Metallzylinder 18 hindurchgeführt, der in einem so geringen Abstand angeordnet ist, daß sich keine Glimmentladung in dem Zwischenraum ausbilden kann. i9, 2o und 21 sind Isolierringe, von denen der letztere als Anpreßring dient. 22, 23, 24 und 23 sind Dichtungsringe. 26 ist ein Stromkabel, das gegen die Anode eine negative Spannung führt. 27 ist ein Stromkabel, das die Anodenspannung führt. Der Ringspalt 28 zwischen Deckel und Gefäß wird so eng bemessen, daß keine Glimmentladung darin stattfindet. An dem an der Stromdurchführung befestigten Gestänge 29 sind die zu bestäubenden Gegenstände 3o aufgehängt.In Fig. I, a section through a cathode sputtering vessel i represents with cover 2 with current feedthrough 3, which is insulated from the vessel the inner wall of the atomization vessel i made of the metal to be atomized 4 .. The atomization vessel is surrounded by a cooling jacket 5, which is passed through the nozzle 6 a coolant is supplied and discharged through the nozzle 7. On the nozzle 8 the vacuum pump is connected, which makes it possible to use the atomization vessel a pressure below q.o mm to 0.0000 mm, preferably; set to o.oi min. A filling gas, such as hydrogen, can pass through the nozzle 9. Nitrogen or the like, in less, can be supplied in a regulated quantity through a valve. io is a power line that z_. B. leads to the cathode of a direct current source. Through the insulating ring i i, the completely covers the lid flange, and the sealing rings 12 and 13 is the lid 2 attached vacuum-tight. The cover 2 also has a cooling jacket, the A coolant is supplied through the connection 14 and discharged through the connection 15 can be. The electrical feedthrough 3 arranged in the cover is hollow and can be cooled inside. The coolant is supplied through line 16 and derived through line 17. The power feedthrough 3 is through the metal cylinder 18 passed, which is arranged at such a small distance that none Can form glow discharge in the gap. i9, 2o and 21 are insulating rings, of which the latter serves as a pressure ring. 22, 23, 24 and 23 are sealing rings. 26 is a power cord that has a negative voltage against the anode. 27 is a power cable that carries the anode voltage. The annular gap 28 between the cover and The vessel is so narrow that no glow discharge takes place in it. On that at The rods 29 attached to the power feed-through are the objects to be pollinated 3o hung up.

Die Kathodenzerstäubungsvorrichtung nach Abb.2 unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Abb. i im wesentlichen dadurch, daß der Gefäßteil 31 und Deckelteil 32, die mit den Kühlmänteln 33 und 34 versehen sin@1, gleich groß ausgebildet sind. 35 ist ein IsolIerring, und. 36 und 37 sind Dichtungsringe.The cathode sputtering device shown in Figure 2 is different of the device according to Fig. i essentially in that the vessel part 31 and Lid part 32, which is provided with the cooling jackets 33 and 34 sin @ 1, same are made large. 35 is an insulating ring, and. 36 and 37 are sealing rings.

Die Abb. 3 zeigt ein elektrisches Schaltungsschema für Gleichstrom, und zwar ist 38 eine Gleichstromquelle, deren positiver Pol mit dem isolierten Deckel 39 über einen Schalter in Verbindung steht, während der negative Pol mit dem Gefäß 40 über einen Schalter verbunden ist. 41 ist ein Potentiometerwiderstand, von dem die Leitung 42 über einen Schalter und die Stromdurchführung 43 zu dem zu bestäubenden Gegenstand 744 führt.Fig. 3 shows an electrical circuit diagram for direct current, namely 38 is a DC power source, its positive pole with the insulated cover 39 is connected via a switch, while the negative pole is connected to the vessel 40 is connected via a switch. 41 is a potentiometer resistor of which the line 42 via a switch and the power feed-through 43 to the to be pollinated Item 744 leads.

Die Abb. 4 zeigt das gleiche Schaltschema wie die Abb.3 nur für Wechselstrom, und zwar ist 45 z. B. ein Wechselstromtransformator. Der Oberteil 46 und der Unterteil 47 des Gefäßes werden: in. diesem Fall möglichst gleich groß ausgebildet.Fig. 4 shows the same circuit diagram as Fig. 3 only for alternating current, namely 45 z. B. an AC transformer. The upper part 46 and the lower part 47 of the vessel are: in this case made as equally large as possible.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Arrangement for metallizing objects by means of cathode sputtering in a cathode sputtering vessel, the lid of which is insulated from de riz vessel and in which the vessel and lid are connected as electrodes, characterized in that the vessel wall consisting of the metal to be atomized is connected as a cathode and that the to pollinating objects are arranged on a shielded and insulated current leadthrough which is guided through the cover connected as an anode and on which there is a negative voltage with respect to the anode.

2. Arrangement according to claim z, characterized by a small distance from the conductor arranged cylinder for shielding the current feedthrough.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the current feedthrough is made hollow for the objects and cooled inside.

4. Arrangement according to claim r to 3, characterized in that in the case of atomization by alternating current one end of the secondary winding of the AC transformer to the vessel and the other end is connected to the lid, while the objects are attached to one connected tap located between the ends of the secondary winding of the transformer are.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the vessel consists of two there is approximately equal surface parts and that the tap for connecting the Objects placed in the middle of the transformer's secondary winding. .

6th Arrangement according to Claims z to 5, characterized in that in the case of atomization .by direct current the lid with the positive pole and the vessel with the negative Pole of the DC voltage source is connected and that the objects via a voltage divider at a voltage against the anode selected as required.

7. Procedure for metallizing objects with the arrangement according to claims r to 6, characterized in that characterized in that the objects before they are by sputtering the cathode material be metallized, exposed to a gas discharge as the cathode.