JP2001192815A - 電極構成およびその使用 - Google Patents

電極構成およびその使用

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JP2001192815A
JP2001192815A JP2000349399A JP2000349399A JP2001192815A JP 2001192815 A JP2001192815 A JP 2001192815A JP 2000349399 A JP2000349399 A JP 2000349399A JP 2000349399 A JP2000349399 A JP 2000349399A JP 2001192815 A JP2001192815 A JP 2001192815A
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cathode
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Thomas Gebele
トーマス・ゲベレ
Jurgen Henrich
ユルゲン・ハインリヒ
Stefan Bangert
ステファン・バンゲルト
Juergen Honekamp
ユルゲン・ホネカンプ
Elisabeth Budke
エリーザベト・ブドカ
Juergen Ulrich
ユルゲン・ウルリヒ
Helmut Grimm
ヘルムート・グリム
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Leybold AG
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第1の材料成分をアノード材料表面(13)
に与えて蒸発させるアノード構成(5)および第2の材
料成分をカソード材料表面(25)に与えるカソード構
成(7)を有する、少なくとも1つの第1および第2の
材料成分を含み、プラズマ放電、特にアーク放電(3
5)を生成する、材料の層で基材(3)にプラズマ支援
コーティングするための電極構成を提供する。 【解決手段】 カソード材料表面(25)はプラズマ放
電(35)をサポートする蒸発活性部分(27)および
プラズマ放電をサポートしない蒸発不活性部分(41)
によって構成される。好ましくは、動き生成手段(4
9)が設けられて蒸発不活性手段(41)をカソード材
料表面(25)上で動かし、カソード材料表面(25)
上の第1の材料成分による材料の堆積を減じる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ支援コー
ティングのための電極構成に関する。
【0002】
【従来の技術】このような電極構成は、たとえば、基材
の表面に1層以上の材料を堆積させることにより基材が
その表面にわたって特定の物理特性をもたらすようにす
るために採用される。ある適用例として、ガラス板が所
望の反射特性または伝達特性を有するようにガラス板を
光学的に活性な層でコーティングするものがあり、また
は別の例として、プラスチック箔が拡散障壁として活性
になるようにプラスチック箔を1層の材料でコーティン
グするものがある。
【0003】特許公報PCT/EP99/00768
は、1層の材料で基材をコーティングするための電極構
成を開示し、これは2つの材料成分を含み、第2の材料
成分は第1の材料成分より少ない程度でドーピング剤と
して材料層中に含まれる。第1の材料成分はるつぼから
の蒸発によって与えられ、一方第2の材料成分はるつぼ
に対してカソードとして回路内に配置される電極の表面
から与えられる。このカソードとるつぼとの間でアノー
ドの役割を果たすように、アノードとカソードとの好適
に選択された電位差およびアノードとカソードとの間に
存在するガスを用いて、アーク放電が当てられる。これ
により、第2の材料成分のアーク放電の粒子はカソード
表面から分離されてアノードから蒸発した第1の材料成
分の粒子と混合かつ反応し、その結果、カソードおよび
アノードの近傍に配置された基材表面に材料層が堆積さ
れ、このような材料層はこれら2つの材料成分の両方を
含む。堆積された材料層中のこれら2つの材料成分の割
合は、るつぼからの蒸発の度合およびアーク放電の強度
が互いに独立してある度合まで変化し得るので、変わる
こともある。
【0004】この場合、アーク放電の強度および効率
は、カソードの表面特性に影響される。従来の電極構成
の場合、第1の材料成分のアノードから蒸発した粒子ま
たはその反応生産物がそれぞれ第2の材料成分を構成す
るカソードの表面に堆積するという問題がある。つま
り、カソードの表面特性は電極構成の動作中に変化し、
これがアーク放電の強度および効率を経時的に変化させ
ることになり、またそれに応じて基材上に予め定められ
た組成で材料層を堆積することに関して欠陥が生じるこ
とになる。より具体的には、カソード上の第1の材料成
分の堆積により、アーク放電が消失してしまう怖れがあ
り、電極構成を汚染カソードでさらに動作させることは
不可能になり得る。そしてカソードの置換が不可欠にな
り、つまりこれが材料層の製造の効率に関する欠点とな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最初
に述べたタイプの電極構成、すなわち所望の材料組成で
基材に継続的にコーティングすることを可能にする電極
構成を設計することである。
【0006】これに関して、本発明は開始点として、少
なくとも1つの第1および第2の材料成分を含む材料層
で基材にプラズマ支援コーティングするための電極構成
をとる。この場合、プラズマ放電を生成するためにアノ
ード構成およびカソード構成が設けられ、このアノード
構成は蒸発のためのアノード材料表面における第1の材
料成分の源となり、カソード構成はカソード材料表面に
おける第2の材料成分の源となる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、カソード材料
表面が2つの領域、すなわちプラズマ放電をサポートす
る蒸発活性部分とプラズマ放電をサポートしない蒸発不
活性部分とに分けられる。所与の大きさのカソード材料
表面および所与の強度のプラズマ放電で、カソード材料
表面が2つの領域に分かれていないものと比較すると、
結果として蒸発活性部分における単位面積当たりのプラ
ズマ放電の強度が増す。
【0008】さらにこの場合、カソード材料表面上の蒸
発活性部分の構成を経時的に変化させることにより蒸発
活性部分をカソード材料表面にわたって動かす、動き生
成手段が設けられる。つまり、常に経時的に変化するカ
ソード材料表面の部分が、プラズマ放電をサポートす
る。
【0009】この動き生成手段に関して、またはそれの
代替例として、カソード表面上に保護ガスを照射する方
法が適切であり、この保護ガスは、処理チャンバ内で活
性カソード表面から離れるように動く蒸発した粒子と同
じ方向に動きつつ放出するように、かつ蒸発した材料成
分がアノード材料表面から離れてカソードの方へ移動し
てそこに絶縁層として堆積されるのを防ぐように、流さ
れる。ガスとしては、不活性保護ガスを採用するのが好
ましい。ここでは、保護ガスがプラズマ放電の方向に処
理チャンバ内へ放出するような態様で保護ガスをカソー
ド表面の蒸発活性部分に供給すると申し分ない。ただ
し、保護ガスをそのように供給するとカソード全体がま
わりを取囲む保護ガスとともに流されるので、これは便
宜上のものである。
【0010】本発明は、強いプラズマ放電がカソード材
料表面に清浄作用をもたらすという概念に基づいてい
る。したがって、第1の材料成分の動作中に生成される
堆積物は、常に一定なプラズマ放電をもたらすために、
強いプラズマ放電によって定常的に再び取除かれ得る。
【0011】堆積物中の第2の材料成分の所与の割合が
いかなるものであっても、プラズマ放電の強度には限界
がある。これは、そうでなければ材料層中の第2の材料
成分の割合が過度に増加してしまうからである。これに
応じて設定されるプラズマ放電の強度は、今度はカソー
ド材料表面の第1の材料の堆積物を取除くには弱すぎる
かもしれない。
【0012】本発明に従ってカソード材料表面を蒸発活
性部分と蒸発不活性部分とに分割することはつまり、カ
ソード材料表面の全領域の蒸発活性部分に比例した領域
を好適に選択することによって、第1の材料成分の堆積
物が実質上取除かれるカソード材料表面の蒸発活性部分
においてプラズマ放電のそのような集中的な発達を引き
起こすことも可能になる。したがって、カソード材料表
面はアーク放電によって局所的に清浄され、カソード材
料表面にわたる蒸発活性部分の動きは最終的にはカソー
ド材料表面全体を実質上清浄することになり、よってカ
ソードの表面特性は実質上経時的に一定に保たれ、また
は従来の電極構成と比べて変化が少なくなり、特に、カ
ソード材料表面の第1の材料成分の堆積によるアーク放
電の消失を実質上防止することが可能になる。
【0013】これに関して、カソード材料表面の蒸発活
性部分と蒸発不活性部分との間の遷移は細密に明確なも
のではないので、これら2つの部分は、電極ジオメトリ
の特定の設計に依存していくぶん広い遷移ゾーンで互い
に併合し得るということが明らかであろう。
【0014】カソード材料表面にわたる蒸発活性部分の
動きは、好ましくはバフル構成を設けて行なわれ、その
バフル開口がプラズマ放電のために蒸発活性部分を露出
し、またバフル構成はカソード材料表面の蒸発不活性部
分をプラズマ放電から遮蔽する。つまり、バフル開口を
カソード材料表面に対して動かすために駆動装置が設け
られる。アノード構成に関しては、バフル開口は静止し
て配置されるのが好ましい。
【0015】好ましい実施例に従うと、カソード材料は
好ましくはシリンダ周囲面であり、そのシリンダ軸のま
わりを駆動装置により回転可能である。これに代わる好
ましい様式としては、カソード材料表面が環状面の形態
であって、この環状面に対して垂直に延びる中心軸のま
わりを駆動装置により回転可能である、という構成が採
用され得る。
【0016】さらに、カソード材料表面の好ましい形態
の代替例として、カソード材料本体の線形に延びる表面
が駆動装置によってその表面の延びの一方向に往復運動
され得るものも可能である。
【0017】好ましくは、バフル構成は、蒸発不活性部
分をプラズマ放電から遮蔽するバフル構成の部分とカソ
ード材料表面との間に中間の空間を残すような態様で、
少なくとも部分的にフードのようにカソードのまわりに
延びる。この中間の空間に掃気ガスが導入され、これは
この中間の空間からバフル開口を通って逃げる。これに
応じて、バフル開口の近傍、したがってカソード材料表
面の蒸発活性部分の近傍に、カソード材料表面から離れ
るよう向けられたガス流が生じる。表面から離れるよう
に流れるこのガス流が、第1の材料成分またはその反応
生産物のカソード材料表面に衝突する粒子の数を減じ、
結果的にこの電極構成の規則的な動作を促進する。
【0018】このバフル構成に代わるものとして、また
はこれと組合せるものとして、カソード材料表面の構成
は、プラズマ放電がカソード材料表面のアノードに面し
蒸発活性部分を規定する領域において起こるよう凸面の
形態であるのが好ましい。これに関して、そこで駆動装
置が設けられ、これはアノードに対するカソード材料本
体の方向または向きを変えることにより、カソード材料
表面にわたる蒸発活性部分を動かす。
【0019】プラズマ放電の清浄効果を促進させるため
には、蒸発不活性部分でカソード材料表面上の材料の堆
積物を取除く、清浄手段を設けるのが好ましい。カソー
ド材料表面の蒸発不活性部分はプラズマ放電を起こさな
いので、ここでは簡単な方法でカソード材料表面にアク
セスでき、そうしてカソード材料表面に存在し得るいか
なる汚染堆積物も比較的簡単に取除くことができる。
【0020】この清浄手段は、好ましくは剥離装置を含
み、これはより具体的には、ブラシ、および/またはカ
ソード材料表面に研磨作用する装置、および/またはカ
ソード材料表面をチップ除去の態様で処理する装置の形
態である。これに関して、清浄手段は材料の堆積物を取
除くばかりでなく、そのカソード材料本体の部分自体も
取除くことができるので、これにより、常に再生可能
な、より具体的には平面状のカソード材料表面がもたら
されることになる。
【0021】アノードに対してカソード材料表面からも
たらされる第2の材料成分の粒子の空間における分布を
最大に均一にするためには、カソード構成は、カソード
材料表面の互いに間隔をあけて配置される複数の蒸発活
性部分を含むのが好ましい。
【0022】アーク放電により第1の材料成分に供給さ
れたエネルギはそのような成分の蒸発を少なくとも部分
的に促進するが、第1の材料成分に対して加熱手段を設
けるのが好ましい。これにより、堆積された材料層中の
第1および第2のそれぞれの材料成分の割合を互いに独
立して設定することが可能になる。この加熱手段は、好
ましくは第1の材料成分を液化するための加熱されたる
つぼである。
【0023】好ましい実施例に従うと、第1の材料成分
はシリコンを含み、第2の材料成分は銅および/または
亜鉛もしくは真鍮を含む。そして、この電極構成は、た
とえば拡散または浸透障壁機能を備える材料層を有する
プラスチック部品(より具体的にはポリエチレンテレフ
タラート(PET)、特に食料品の包装に用いるもの)
に利用される。コーティングされる基材はここでは電極
構成を過ぎてバンド材料として動かされる包装用箔であ
るか、またはより好ましくは容器および特にPETの飲
料ボトルであってもよく、これはコーティングのために
電極構成を過ぎて動かされ、その後好ましくはコーティ
ングがボトルの周囲にわたって均一に堆積されるように
回転される。この場合、好ましくは互いに間隔をあけた
複数の電極構成、および直列にまたは互い違いに配置さ
れた電極構成が問題とされる。
【0024】次に、本発明を添付の図面を参照して説明
する。
【0025】
【発明の実施の形態】図1は、本質的には金属原子でド
ープされたSiOxからなる、拡散障壁として作用する
材料層でPETの飲料ボトル3にコーティングするため
の電極構成1を示す。このコーティングは、約2×10
-4mbarの圧力で真空雰囲気中で行なわれる。電極構
成1は、アノード構成5およびカソード構成7を含む。
【0026】アノード構成5は、シリコン溶融物11を
受けるるつぼ9を含み、シリコン溶融物の表面13から
は、シリコン粒子が飲料ボトル3に向けてるつぼ9上方
のガス空間へ蒸発する。矢印15はこの場合シリコン表
面13から蒸発する粒子を表わしている。
【0027】るつぼ9は、電気的加熱手段17の支援を
受けて加熱され、電気的加熱手段17には制御された電
源(図示せず)からリード線を介して加熱エネルギが供
給される。アノード構成5は一般に、前述の特許公報P
CT/EP99/00768に記載の構成とほぼ同じで
あり、その全体をここに引用として援用する。
【0028】カソード構成7は、真鍮のシリンダ状カソ
ード本体21を含み、そのシリンダ軸は23で示され、
そのシリンダ周囲面は25で示され、シリンダ周囲面2
5のシリコン溶融物11に近接する部分27はシリコン
溶融物1の表面13に対して直交し、かつ斜めにずらさ
れて設置される。真鍮のシリンダ状本体21は、そこに
固定的に接続されたシャフト29を通じてシリンダ軸2
3に沿って延びるリード線31と電気的に接合される。
【0029】さらに、シリコン溶融物11はるつぼ9を
介してリード線33と電気的に接合され、リード線31
および33は、シリンダ本体21がカソードとして接続
されかつシリコン溶融物11がアノードとして接続され
るように、さらなる制御された電源(図示せず)に接続
されている。リード線31と33との間の電圧を適切に
設定することにより、カソード構成7とアノード構成5
との間でアーク放電が維持され、鎖線35がアーク火花
の経路を示している。このアーク放電は、1つ以上の補
助電極(図示せず)によって当てられ得る。シリンダ本
体21から、このアーク放電は、シリンダ周囲面25の
アノード構成5に近接した部分27における粒子を取除
き、そのような粒子は図1に矢印37で示す方向に、シ
リコン表面13とコーティングされる飲料ボトル3との
間のガス空間に向けて動く。ここで金属粒子37はシリ
コン粒子15と混ざり合い、また粒子間での反応も起こ
り、さらにガス雰囲気の存在下で、粒子とそれらの反応
生産物とが飲料ボトル3上に最終的に堆積され、所望の
材料層が得られる。この場合、真鍮シリンダ21から蒸
発した粒子は、シリコン表面13から蒸発した材料粒子
に比べて材料層の割合が小さいので、前の粒子はSiO
x材料層のドーピングとして見なされ得る。
【0030】るつぼ9および加熱手段17の上方にはそ
れらを保護するためにバフル39が設けられ、バフル3
9はシリコン溶融物11および真鍮シリンダ21に対し
て浮遊電位で保持される。
【0031】シリンダ周囲面25のアノード構成5に面
する部分27における電界効果によって、放電火花35
が形成されるのでここにシリンダ周囲面25の蒸発活性
部分27が形成され、一方、シリンダ周囲面25の残り
の部分41は火花放電35の衝突点を全く構成せず、し
たがってシリンダ周囲面25の蒸発不活性部分41とな
る。しかしながら、蒸発活性部分27は、シリンダ周囲
面25のアノード構成5に面する部分に対する電界効果
によって限定されるだけでなく、真鍮シリンダ21をフ
ードのように本質的に完全に取囲んでそのアノード構成
5に面する部分にはバフル開口45を有する、バフル構
成43の作用によっても制限される。このバフル構成4
3はシリコン溶融物11および真鍮シリンダ21に対し
て浮遊電位になっているので、バフル構成43はシリン
ダ周囲面25の蒸発不活性部分41において真鍮シリン
ダ21を火花35から遮蔽する。シリコン溶融物11の
表面13から開始する粒子15は、シリコン溶融物11
と飲料ボトル3との間のガス空間において分散され、ま
たガス粒子と反応するので、粒子はそれにより図2に矢
印47で示すようにシリンダ周囲面25へ向けて動く。
これらの粒子が、シリンダ周囲面25上に材料(主とし
てシリコン酸化物)を堆積させ、よってアーク放電35
の強度を経時的に変化させることになる。
【0032】しかしながら、シリンダ周囲面25の蒸発
活性部分27がシリンダ周囲面25の一部のみに限定さ
れていることと、蒸発活性部分27におけるアーク放電
の強度がこれに対応して増幅されることとにより、アー
ク放電35によってシリンダ周囲面25にシリコンおよ
びその組成物の堆積47をなくすようアーク放電の強度
を強くすることが可能であり、このシリンダ周囲面25
によって経時的に実質上一定なアーク放電35の状態を
もたらすことができる。シリンダ周囲面25の蒸発のた
めに設けられたこの領域に常に堆積物がないようにする
ために、モータ49が設けられ、これがシャフト29
を、したがってシリンダ周囲面25をバフル構成43に
対して回転させることにより、漸進的にシリンダ周囲面
25のすべての部分が蒸発活性部分27として強いプラ
ズマ放電35によって処置され、したがって堆積物47
から解放される。
【0033】アーク放電35による清浄に加えて、シリ
ンダ周囲面25は、蒸発不活性部分41においてバフル
構成43に支持されるばね53によってシリンダ周囲面
25に対して押し付ける引きずり部材51によって清浄
される。真鍮シリンダ21がシリンダ軸23のまわりを
回転する際、引きずり部材51は材料の堆積物47をシ
リンダ周囲面25から取除き、また蒸発活性部分27に
おけるアーク放電35によって生じる粗さは研磨または
研削して取除かれるのでその面を実質上平坦な状態に維
持する。
【0034】迫台(abutment)55はバフル構成43に
固定して配置され、ばね57を介してシャフト29の軸
受59をアノード構成5に向けて偏位させる。つまり、
真鍮シリンダ21のシリンダ周囲面25は、シリンダ周
囲面25の蒸発不活性部分41においてバフル開口45
に近接して配置されたローラ軸受61に対して押付けら
れる。すなわち、アーク放電35および引きずり部材5
1での研削による蒸発作用に起因する真鍮シリンダ21
からの材料除去の進行と、その結果生じる真鍮シリンダ
21の直径の減少とに伴なって、シリンダ周囲面25の
蒸発活性部分27はバフル開口45およびアノード構成
5に対して常に実質上同じ間隔の関係で保たれ、よっ
て、真鍮シリンダ21からの材料の除去に関係なく、実
質上経時的に一定なアーク放電を維持することが可能に
なる。
【0035】シリンダ周囲面25とバフル43との間の
中間の空間において、ガス(たとえば酸素)がライン6
5を介して導入される。ライン65を介して供給される
ガスの少なくとも一部は、中間の空間63からバフル開
口45を通って図2に矢印65で示すように、シリコン
溶融物11と飲料ボトル3との間のガス空間の方へ逃げ
る。その結果生じるガス流65は粒子の動き方向47と
は逆方向に向けられ、よってシリンダ周囲面25上に望
ましくない堆積物が生じてしまう。これに関して、ガス
粒子65は望ましくない粒子27の流れと衝突し、それ
をそれらの経路からバフル開口45を通して偏向させて
シリンダ周囲面25における後の堆積を防止するので、
シリンダ周囲面25における材料堆積による望ましくな
い影響も減じられる。
【0036】以下に、図1および図2に開示された本発
明の実施例の変形例を説明する。ここでは相当部分は図
1および図2と同じ参照番号で示されるが、補足の文字
を付すことによってそれらを区別している。さらに、前
述の説明全体を参照すべきである。
【0037】図3は本発明のさらなる実施例を示し、こ
れは前に述べた実施例とほぼ同様であり、カソード材料
本体の異なる構成、つまり真鍮シリンダ21の形態では
あるがアノード構成5aに向けて延びる回転軸23aの
まわりを回転可能であるので、真鍮シリンダ21aの表
面の蒸発活性部分27aがシリンダ21aの一方端の面
に配置されるという構成に関して異なる。真鍮シリンダ
21aがモータ49aによって回転軸23aのまわりを
回転する際、蒸発活性部分27aはシリンダ床71で環
状面となるであろう。シリンダ床面71の蒸発活性部分
21は、この場合、シリンダ床面の残りの部分を遮蔽す
るバフル構成43aのバフル開口45aによって規定さ
れる。
【0038】図4に示す電極構成1bの場合、真鍮本体
は長手方向に延びるロッド21bの形態で設計され、ア
ノード構成5に面するその平坦側25aはバフル構成4
3bによって実質上遮蔽され、バフル構成43bではバ
フル開口45bが平坦側25bの蒸発活性部分27bを
制限するようにされている。バフル構成43bに対して
支持されるばね53bは平坦側73に係合し、この平坦
側73は真鍮ロッド21bの平坦側25から背くよう向
けられ、これらのばねはその平坦側25bでロッド21
bをアノード構成5の方向へ、かつバフル構成43bに
固定されている引きずり部材51bに対して、押し付け
ている。真鍮ロッド21bは、ロッド21bを往復運動
させるために、部分的に駆動装置(図4に図示せず)と
接合されている駆動ロッド75と結合される。この往復
運動により、平坦側25bの蒸発活性部分27bもまた
そこで往復運動され、よって、平坦側25bの徐々に異
なる領域が蒸発活性部分27として作用するので、シリ
コン溶融物27bから発生する粒子47bの堆積による
望ましくない影響は減じられる。
【0039】図5は、アノード構成5cを有する電極構
成1cを模式的に示し、これもまたシリコン溶融物11
cと、カソード構成7とを含む。カソード構成7cは、
この場合、カソード材料の真鍮環21cを含み、これは
アノード構成5cに対して静止しており、かつシリコン
溶融物11cの上方に中央に配置されている。この真鍮
環21c内で放射状に環状バフル43cが配置され、そ
の対称軸83のまわりを回転するためにモータ49cお
よび摩擦ローラ81によって駆動される。環状バフル4
3は真鍮環21cのシリンダ周囲面25cの大部分を遮
蔽し、一方、環状バフル43cの周囲方向に分布する複
数のバフル開口45cは真鍮環21cのシリンダ内側面
25cの蒸発活性部分27cをアーク放電35cに露出
させ、シリンダ内側面25cの他の領域はすべて蒸発不
活性部分41cとしてアーク放電35cから遮蔽され
る。環状バフル43cがその軸81のまわりを回転する
ことはつまり、蒸発活性部分27cが真鍮環21cのシ
リンダ内側面25cにわたって周囲方向に動かされるこ
とであるので、内側面25c全体が漸進的に強いアーク
放電35cによる清浄作用を受け、シリコン溶融物11
cから発生するその上の材料の堆積物を取除く。
【0040】図1および2の実施例ならびに図4の実施
例の場合も、カソード材料面の清浄は引きずり部材の作
用に支援される。これらの方法は、図3および図5の本
発明の実施例にも適合され得る。この場合、引きずり手
段の代替物として剥離手段をブラシまたはチップ除去装
置(たとえば回転のみ(chisel)もしくはルータなど)
の形態で有することも可能である。これらの清浄装置は
この場合、回転ブラシまたはルータのように、バフル構
成に対して動かすこともできる。さらに、清浄手段とし
て、イオン衝撃またはエッチングなどの物理的もしくは
機械的技術の使用も考えられ得る。
【0041】望ましくない粒子がカソード材料表面に衝
突したりそこに付着することを減じるために、図1およ
び2に従った実施例は、バフル開口からガス流を生じる
ガス供給手段を含む。このような方法は、図3から図5
の実施例にも同様に適合され得る。
【0042】図6および図7に示す実施例では、静止し
た電極構成について示され、ここではバフルとカソード
の両方が静止しており、つまりそれらは非回転式で、ま
たは並進運動で動作可能である。図6に示す実施例で
は、バフルは参照符号43dで示され、鎖線のみで示さ
れるカソード21dにフードのように被せて取付けられ
る。その正面に、フード43dはバフル開口45dを有
し、これがカソード21dの蒸発活性部分27cをアー
ク放電のために曝露している。この電極構成の残りの部
分は従来通りの設計であるので、さらなる詳細な説明は
不要である。しかしながら、ガス供給ライン80を通っ
て不活性な保護ガス(より具体的には酸素、アルゴンも
しくは酸素とアルゴンガスとの混合物、または別の好適
なガス混合物)が、鎖線のみで示される保護ガス源81
からフード43d内のカソードの蒸発活性部分27dの
領域に供給される。このようにカソード表面の前に直接
導入された(この場合はバフル開口45dの近傍で導入
された)保護ガスは、バフル開口45cを通ってカソー
ドの蒸発活性部分27dから蒸発した粒子とともにバフ
ル開口45dを通って放出するので、自立プラズマがS
i蒸気とは関係なく生成され、維持され得る。Si蒸気
から切離すことによって、アーク放電、すなわちプラズ
マ処理は、実質上より安定した態様でより長い処理時間
にわたって一定に維持され得る。
【0043】これは、消耗材料で再充電する際に特に有
利である。保護ガスを供給することなく、Si蒸気の残
りはカソードを再充電する間そのような堆積物をカソー
ド上に生じるので、アークが確実に再び当たることおよ
び/またはさらなる動作を信頼できる態様で保証するこ
とはできない。
【0044】図7の実施例の場合は、図6と同じ参照番
号が用いられ、保護ガスは、カソード21dの背面か
ら、すなわち一方側とは反対に向けて、かつバフル開口
45dと逆に供給される。この実施例は、カソードが流
れている保護ガス内に完全に保持され、よってシリコン
蒸気から粒子が入ることに対して保護されるという利点
を提供する。これにより、蒸発したSi酸化物によるカ
ソード表面に対する毒作用を極めて効果的に防ぐことが
でき、またアークが当たるのを妨げて結局はカソードの
使用および寿命さえ実質上限定してしまうような、絶縁
層によって表面が部分的に覆われてしまうことを回避で
きる。保護ガスの供給によって、部分的に圧力の高い領
域がカソード表面の前に生成され、保護ガスがはバフル
開口を通って処理空間へ放出される。カソード毎に採用
されるガスの量は5sccmから50sccmの間、好
ましくは10sccmである。
【0045】図6および図7に示す静止電極構成は、る
つぼ上方でシリコン溶融物と横方向に位置をずらして配
置され得る。しかしながら、複数の電極構成をるつぼと
反対側に群で配置するか、またはそれらをその周囲に配
置することも可能である。
【0046】プラスチックの飲料ボトルのコーティング
以外にも、この電極構成は他のすべてのタイプのコーテ
ィングに採用され得る。より具体的には、ここでは平坦
な材料のコーティング、特にバンド状または帯状のもの
のコーティングが挙げられる。この場合、複数の電極構
成を直列に、および/または互い違いに配置することに
より、大きな領域のコーティングさえも可能になる。
【0047】上記に開示された実施例の場合、堆積され
る材料層はSiOx層であり、これは真鍮カソードから
分離された金属イオンでドーピングされる。しかしなが
ら、本発明はそのような材料に限定されることはないの
で、他のすべての可能な材料を採用してもよく、材料層
の1つの主成分をアノード蒸発によって入手できるよう
に、また材料層のドーピング成分をプラズマ放電カソー
ドから分離することによって入手できるようにすること
も可能である。
【0048】本発明はまた、カソード材料本体のための
冷却手段を設けることも考えられる。そのような冷却手
段は、たとえば中を水が流れる管の形態であり得る。
【0049】カソード材料本体の上述のジオメトリに加
えて、カソード材料表面を蒸発活性部分と蒸発不活性部
分とに分割することができる他のジオメトリも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例の概略断面図である。
【図2】 図1のカソード構成を線II−IIに沿って
切った断面図である。
【図3】 本発明の第2の実施例の図1に対応する図で
ある。
【図4】 本発明の第3の実施例の図1に対応する図で
ある。
【図5】 本発明の第4の実施例の図1に対応する図で
ある。
【図6】 静止電極構成の実施例を表わす図である。
【図7】 静止電極構成の実施例を表わす図である。
【符号の説明】
5 アノード構成、7 カソード構成、9 るつぼ、1
1 シリコン溶融物、21 シリンダ本体、25 シリ
ンダ周囲面、29 シャフト、31,33 リード線、
39 バフル、57 ばね。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン・ハインリヒ ドイツ連邦共和国、63694 リメシャイン、 アム・ゲオルゲンバルト、5 (72)発明者 ステファン・バンゲルト ドイツ連邦共和国、36396 シュタイナウ、 ザイデンローテル・シュトラーセ、6 (72)発明者 ユルゲン・ホネカンプ ドイツ連邦共和国、63457 ハナウ、アウ グスト−ガウル−シュトラーセ、5 (72)発明者 エリーザベト・ブドカ ドイツ連邦共和国、50354 ヒュルト、ク リームヒルトシュトラーセ、5 (72)発明者 ユルゲン・ウルリヒ ドイツ連邦共和国、61137 シェーネック、 リングシュトラーセ、17 (72)発明者 ヘルムート・グリム ドイツ連邦共和国、64291 ダルムシュタ ット、シュタットベーク、27

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの第1および第2の材料
    成分を含む層で基材(3)をプラズマ支援コーティング
    するための電極構成であって、この場合プラズマ放電、
    より具体的にはアーク放電(35)の生成のために、第
    1の材料成分をアノード材料表面(13)に与えて蒸発
    させるアノード構成(5)と、カソード材料表面(2
    5)に第2の材料成分を与えるカソード構成(7)が存
    在し、 カソード材料表面(25)が、プラズマ放電(35)を
    サポートする蒸発活性部分(27)と、プラズマ放電を
    サポートしない蒸発不活性部分(41)とによって構成
    されることを特徴とする、電極構成。
  2. 【請求項2】 蒸発活性部分(27)を動かし、それに
    応じてカソード材料表面(25)にわたって蒸発不活性
    部分(41)を動かしてカソード材料表面(25)にお
    ける第1の材料成分による材料の堆積を減じるために動
    き生成手段(49)が設けられることを特徴とする、請
    求項1に記載の電極構成。
  3. 【請求項3】 動き生成装置が、蒸発活性部分(27)
    をプラズマ放電(35)のためにバフル開口(45)で
    露出させ、それに対応してプラズマ放電(35)から蒸
    発不活性部分(41)を遮蔽するバフル構成(43)
    と、カソード材料表面(25)に対してバフル開口(4
    5)を動かす駆動装置(49)とを含む、請求項1また
    は請求項2に記載の電極構成。
  4. 【請求項4】 バフル開口(45,45aおよび45
    c)がアノード構成(5,5aおよび5c)に対して静
    止して配置されることを特徴とする、請求項3に記載の
    電極構成。
  5. 【請求項5】 カソード材料表面が、カソード材料本体
    (21)のシリンダ周囲面(25)の形態になってお
    り、それがそのシリンダ軸(23)のまわりを駆動装置
    (49)によって回され得ることを特徴とする、請求項
    3または請求項4に記載の電極構成。
  6. 【請求項6】 カソード材料表面がカソード材料本体
    (21a)の環状面(71)の形態であり、それが環状
    面に対して垂直に延びる中心軸(23a)のまわりを駆
    動装置(49a)によって回され得ることを特徴とす
    る、請求項3または請求項4に記載の電極構成。
  7. 【請求項7】 カソード材料表面が、カソード材料本体
    (21b)の線形に延びる面(25b)の形態であり、
    面(25b)の延び方向に駆動装置によって往復運動さ
    れ得ることを特徴とする、請求項3または請求項4に記
    載の電極構成。
  8. 【請求項8】 バフル開口(43)が、プラズマ放電
    (35)の形成をサポートしない、蒸発不活性部分(2
    7)の形成のために少なくとも部分的にカソード材料表
    面(25)のまわりにフード様に適合することを特徴と
    する、請求項1から請求項7のいずれかに記載の電極構
    成。
  9. 【請求項9】 保護ガスがカソード材料表面の前に、好
    ましくはガス供給手段を通じてカソード材料表面の蒸発
    活性部分(27,27a−d)に供給されることを特徴
    とする、請求項1から請求項8のいずれかに記載の電極
    構成。
  10. 【請求項10】 保護ガスがバフル構成(43)とカソ
    ード材料表面(25)との間の中間空間(63)内に導
    入されることにより、供給された保護ガスが少なくとも
    部分的にバフル開口を通ってカソード材料表面とバフル
    構成(43,43a−43d)との間の中間空間からの
    プラズマ放電に向けて逃げることを特徴とする、請求項
    9に記載の電極構成。
  11. 【請求項11】 保護ガスが、カソード材料表面のバフ
    ル開口(27,27a−d)から背いている背面に供給
    されることを特徴とする、請求項10に記載の電極構
    成。
  12. 【請求項12】 カソード材料表面がカソード材料本体
    (21)の凸面(25)の形態であることにより蒸発活
    性面(27)が、面(25)のアノード材料表面(1
    3)へ向けられた領域上に形成され、かつカソード材料
    本体(21)の方向が駆動装置(49)によってアノー
    ド材料表面(13)に対して変更され得ることを特徴と
    する、請求項1から請求項11に記載の電極構成。
  13. 【請求項13】 清浄手段(51,51b)が、カソー
    ド材料表面(25,25b)の蒸発不活性部分(41)
    における材料堆積物を取除くために設けられることを特
    徴とする、請求項1から請求項12のいずれかに記載の
    電極構成。
  14. 【請求項14】 清浄手段が、剥離手段、より具体的に
    はブラシおよび/またはカソード材料表面を研磨処理す
    る装置(51,51b)および/またはチップ除去の態
    様でカソード材料表面を処理する装置を含むことを特徴
    とする、請求項13に記載の電極構成。
  15. 【請求項15】 アノード材料表面(13,13b)と
    カソード材料表面(25,25b)の蒸発活性部分(2
    7,27b)との間のクリアランスを実質上一定に保つ
    追従装置(29,61、53b,51b)が設けられる
    ことを特徴とする、請求項1から請求項14のいずれか
    に記載の電極構成。
  16. 【請求項16】 カソード構成(7c)が、カソード材
    料表面(25c)の間隔をあけて配置された複数の蒸発
    活性部分(27c)を含むことを特徴とする、請求項1
    から請求項15のいずれかに記載の電極構成。
  17. 【請求項17】 アノード構成(5)が、第1の材料成
    分(11)を液化するために加熱可能なるつぼ(9)を
    含むことを特徴とする、請求項1から請求項16のいず
    れかに記載の電極構成。
  18. 【請求項18】 第1の材料成分がシリコンを含み、第
    2の材料成分が銅および/または亜鉛もしくは真鍮およ
    び/またはマグネシウムを含むことを特徴とする、請求
    項1から請求項17のいずれかに記載の電極構成。
  19. 【請求項19】 包装材料、より具体的にはPET、特
    に飲料ボトルの形態のものを拡散絶縁および/または浸
    透絶縁材料層でコーティングするための請求項1から1
    8のいずれかに記載の電極構成の使用。
  20. 【請求項20】 剥離材料、より具体的には箔片の形態
    のものをコーティングするための請求項1から19のい
    ずれかに記載の電極構成の使用。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6881270B1 (en) * 1999-11-17 2005-04-19 Applied Films Gmbh & Co. Kg Electrode arrangement
JP2005240182A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Nanofilm Technologies Internatl Pte Ltd 複数の利用可能なターゲットによる連続的アーク蒸着の装置および方法
WO2005089031A1 (ja) * 2004-03-16 2005-09-22 Ferrptec Corporation プラズマ生成装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050136100A1 (en) * 1999-05-27 2005-06-23 Foss Manufacturing Co., Inc. Hollow anti-microbial fibers and fibrous products
KR100852114B1 (ko) * 2007-02-22 2008-08-13 삼성에스디아이 주식회사 플라즈마 건

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4868003A (en) * 1986-11-26 1989-09-19 Optical Coating Laboratory, Inc. System and method for vacuum deposition of thin films
DE3700633C2 (de) * 1987-01-12 1997-02-20 Reinar Dr Gruen Verfahren und Vorrichtung zum schonenden Beschichten elektrisch leitender Gegenstände mittels Plasma
US5009922A (en) * 1989-03-02 1991-04-23 Ashahi Glass Company, Ltd. Method of forming a transparent conductive film
DE4026494A1 (de) * 1990-08-22 1992-02-27 Ehrich Plasma Coating Vorrichtung zur materialverdampfung mittels vakuumlichtbogenentladung und verfahren
DE19724996C1 (de) * 1997-06-13 1998-09-03 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zum plasmaaktivierten Elektronenstrahlverdampfen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
JP3839930B2 (ja) * 1997-09-29 2006-11-01 スタンレー電気株式会社 薄膜作製装置及び薄膜作製方法
AU2522299A (en) * 1999-02-05 2000-08-25 Applied Films Gmbh & Co. Kg Device for coating substrates with a vaporized material under low pressure or ina vacuum using a vaporized material source
ATE256762T1 (de) * 1999-11-17 2004-01-15 Applied Films Gmbh & Co Kg Elektrodenanordnung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6881270B1 (en) * 1999-11-17 2005-04-19 Applied Films Gmbh & Co. Kg Electrode arrangement
JP2005240182A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Nanofilm Technologies Internatl Pte Ltd 複数の利用可能なターゲットによる連続的アーク蒸着の装置および方法
WO2005089031A1 (ja) * 2004-03-16 2005-09-22 Ferrptec Corporation プラズマ生成装置
US7823537B2 (en) 2004-03-16 2010-11-02 Ferrotec Corporation Plasma generator

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