WO2010069594A1 - Process and apparatus for coating articles by means of a low-pressure plasma - Google Patents

Process and apparatus for coating articles by means of a low-pressure plasma Download PDF

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WO2010069594A1
WO2010069594A1 PCT/EP2009/009150 EP2009009150W WO2010069594A1 WO 2010069594 A1 WO2010069594 A1 WO 2010069594A1 EP 2009009150 W EP2009009150 W EP 2009009150W WO 2010069594 A1 WO2010069594 A1 WO 2010069594A1
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plasma
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activation
activation zone
dissipation
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PCT/EP2009/009150
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Thomas Jung
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32596—Hollow cathodes

Definitions

  • the present invention relates to a novel process for coating substrates, in which the vapor of a precursor in the form of a coating material is activated in an activation zone and guided towards the substrate, and the activation is carried out by a glow discharge plasma generated between the generated plasma, which forms a plasma zone, and the activation zone at least one dissipation zone for reducing the energy of the plasma is arranged.
  • precursors By activating gaseous precursors (precursors) in a low-pressure glow discharge, thin layers with technically useful properties can be produced.
  • precursors mostly low molecular weight hydrocarbons (for example methane or ethyne) are used and also organosilicon compounds, in particular tetramethylsilane (TMS) and hexamethyldisiloxane (HMDSO) or organometallic compounds.
  • TMS tetramethylsilane
  • HMDSO hexamethyldisiloxane
  • the layers produced contain carbon, hydrogen, silicon or certain metals as well as nitrogen or oxygen. With less high degree of crosslinking of the molecules in the layer, this is referred to as plasma polymer layers. Highly crosslinked carbon-rich layers are called DLC (diamond-like carbon).
  • a disadvantage of all these methods is that the precursor molecules are always decomposed by the action of the plasma into very small components. Accordingly, the resulting layers are extremely highly networked and essentially inorganic in nature. Although such layers are often very hard and chemically resistant, important properties but the precursor is often lost. For example, the ductility is very low (elongation at elongation of usually less than 1%, ie similar to a ceramic) and specific optical properties (eg the spectral absorption) change greatly.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for producing from gaseous, liquid or solid precursors a layer on an object, referred to below as substrate, which has the molecules of the precursor in little or moderately altered, in particular not very fragmented Contains form so that essential properties of the precursor are retained and the layer has primarily organic or organosilicon character.
  • the vapor of the precursor be activated in at least one so-called activation zone by means of a plasma generated by at least one plasma electrode and forming at least one plasma zone. It is essential that at least one dissipation zone is interposed between the at least one plasma zone and the at least one activation zone in order to reduce the energy of the plasma. By this measure it is achieved that instead of a plasma only certain particles which are contained in or arise in a plasma are used. These are preferably free electrons.
  • the plasma is generated by a glow discharge, preferably by a hollow cathode glow discharge.
  • the plasma is essentially formed by free electrons and ions. The excitation for this can be done by DC voltage, pulsed DC voltage, low, medium or high frequency AC voltage or by micro waves.
  • DC or AC voltage applied to the plasma electrode and the counter electrode, e.g. the anode is applied is in the range of 20 V to 2000 V.
  • a glow discharge for generating the plasma consist in the fact that, in contrast to many other gas discharges, a glow discharge has a sufficiently high plasma density and, in contrast to the arc discharge, can expand very uniformly to a large volume, which is great for the uniform coating Surfaces is very important.
  • glow discharges can be switched on and off stably in a very short time, which is very advantageous for discontinuous coating processes, for example in the case of repeated coating of individual objects.
  • the plasma as described above forms at least one so-called plasma zone.
  • the free electrons which are in particular movable in the at least one plasma zone are now conducted into the activation zone via a so-called dissipation zone.
  • the purpose of the dissipation zone is that, as the free electrons pass through the dissipation zone, there is a decrease in energy.
  • the formation of the length of the dissipation zone can be such that, at the working pressure prevailing in the dissipation zone, the energy of the electrons in the following activation zone is substantially less than 8 eV, preferably less than 3 eV.
  • Another essential feature of the invention consists in the fact that this so-called dissipation zone is arranged and designed such that the free electrons passing through it are conducted directly into the at least one activation zone.
  • Activations in the invention are understood here as follows: formation of radicals, ionization, conversion into a chemical compound with high chemical reactivity. It is essential that it is possible by this method, from gaseous, liquid or solid precursors to produce a layer on the substrate containing the molecules of the precursor in little or moderately altered, in particular not highly fragmented form, so that essential properties of the precursor and the layer has primarily organic or organosilicon character.
  • the working pressure in the at least one activation zone is advantageously 0.01 to 100 mbar, preferably 0.1 to 10 mbar.
  • the electrons forming the plasma are guided essentially transversely to the direction of the precursor direction within the at least one activation zone.
  • the electrons forming the plasma can be guided within the at least one activation zone essentially parallel to the direction of the precursor device. This embodiment then has the advantage that the electrons can also be conducted in the same or opposite direction to the precursor flow, thereby producing intensive contact with the precursor vapor.
  • the vapor of the precursor which is guided through the activation zone in the direction of the substrate, is produced by bringing the precursor to a temperature at which it has a sufficient vapor pressure for a sufficiently rapid coating.
  • the percursor is heated in an evaporator.
  • Precursors from the groups of the alkanes, alkenes, alkynes, arenes, cycloalkanes, terpenes or silanes or compounds derived therefrom are suitable in the process according to the invention, as are precursors from the groups of the organic compounds which contain an inorganic radical.
  • the precursor vapor can also consist of several different precursor substances.
  • the process according to the invention also opens up the possibility of influencing the activation of the precursor vapor and the layer formation by introducing at least one reactive gas, which is introduced into the activation zone, for example hydrogen, oxygen or nitrogen.
  • a reactive gas can also be in the plasma zone, where it is then activated directly in the plasma and from where it then flows into the activation zone, are supplied. Further influencing the activation of the precursor grain and the layer formation can take place in that particles are removed by cathode sputtering from an electrode of the plasma zone and guided into the activation zone by means of gas flow.
  • a purge gas can be passed through the plasma zone in the direction of the activation zone which limits the diffusion of the precursor vapor into the plasma zone.
  • the surroundings of the anode can also be kept free from the precursor vapor by a purge gas.
  • the anode can be formed, for example, as a hollow anode.
  • the preferred purge gas is an inert gas, e.g. Argon, used.
  • the at least one dissipation zone and / or the activation zone and / or the plasma zone are delimited by a housing.
  • a housing encloses the activation zone has the advantage that a device is provided here can be used, which serves for heating, so that a reduction of the condensation of precursor vapor occurs.
  • An increase in the activation rate of the precursor vapor can also be achieved by supplying heat to the activation zone.
  • the anode disposed inside or at the edge of the activation zone to be heated by the incident electrons or by means of heating.
  • the method described above is particularly suitable for coating organic substrates, substrates of metal, glass, plastic, for the production of barrier layers, anti-corrosion layers, wear protection layers, scratch protection layers, in particular of plastic and for the production of organic layers with defined electrical conductivity and for the production of organic Layers with specific spectral absorptivity.
  • the invention further relates to a device for coating substrates with a coating material by means of a plasma in a vacuum chamber, wherein at least one plasma electrode, at least one counter electrode and at least one storage container for the precursor Be Schweizerungsma- material is arranged in the vacuum chamber.
  • the device according to the invention is particularly characterized in that the at least one storage vessel is designed and positioned such that the vapor of the precursor can be guided onto the substrate via at least one activation zone and the at least one plasma electrode specifies a plasma zone, wherein the at least one plasma zone is so designed and arranged that between the at least one activity administratungszone and the at least one plasma zone is present at least one dissipation zone.
  • An advantageous embodiment of the invention proposes for this purpose that the at least one dissipation zone and / or the at least one activation zone and / or the at least one plasma zone is enclosed by a housing. This then defines the corresponding zones, ie the at least one plasma zone, the at least one activation zone and the at least one dissipation zone.
  • the activation zone it is also possible for the activation zone to be delimited by a housing, which in addition also encloses the substrate in its extension.
  • the housing of the at least one activation zone is designed such that it ends in front of the substrate and has an outflow opening.
  • This outlet opening of the housing which delimits the at least one activation zone, may be e.g. be formed in the form of a slot for coating large-area substrates, preferably in conjunction with a mutually relative movement of the slot and the substrate.
  • the extent is 0.1 to 3 m, preferably 0.3 to 1 m.
  • the formation of the activation zone is carried out as a uniformly uniform region in one direction for the simultaneous coating of large areas, the direction being parallel or approximately parallel to the substrate surface.
  • the extent is also here 0.1 to 3 m, preferably 0.3 to 1 m.
  • the formation of the plasma zone, the dissipation zone and the activation zone can also be used as a uniformly uniform area in one direction for the same time. be provided coating of large areas, wherein the direction is parallel or approximately parallel to the substrate surface.
  • the expansion is 0.1 to 5 m, preferably 0.5 to 2 m.
  • the arrangement of several plasma zones and activation zones is also possible side by side in one direction, ie linear, or in two directions, ie flat, for the simultaneous and uniform coating of large areas.
  • the at least one plasma electrode is preferably formed as a hollow cathode.
  • the at least one plasma zone and the at least one dissipation zone may also have the form of a largely isotropic prism.
  • the at least one plasma and dissipation zone is approximately in the form of an anisotropic rectangle in a plane which is perpendicular to the main direction of movement of the electrons.
  • FIG. 2 shows the schematic structure of a device according to the invention, wherein here a housing is provided which simultaneously encloses the substrate, 3 shows an embodiment of the device according to the invention, in which case a hollow cathode is provided,
  • FIG. 4 shows a further embodiment according to the invention, in which the plasma zone is connected to the activation zone via an angle of dissipation zone,
  • FIG. 5 shows a device in which the electrons move in the activation zone substantially transversely to the flow direction of the precursor vapor.
  • a counter electrode 11 which is operated as an anode, is arranged relative to the activation zone 5 with respect to the dispersion zone 4 and has a planar shape, for example in the form of a plate, of parallel bars or a network.
  • the plasma electrodes 10 define a plasma zone 3 which is arranged in a plane with the dissipation zone 4.
  • the substrate is denoted by 1 and the coating produced by 2.
  • the electrons from the plasma of the glow discharge pass through the dissipation zone 4, where they release some of their energy by collisions with the gas particles and then traverse on their way to the anode 11 the activation zone 5, where they meet with the molecules of precursor vapor and thereby activate this vapor.
  • the precursor is denoted by 7 and the evaporator by 6.
  • the arrangement and design of the evaporator 6 is selected such that the vapor of the precursor 7 in the gasket leads to the substrate 1 through the activation zone 4.
  • the anode 11 is located on the side of the dissipation zone 4.
  • the electrons are moved in the dissipation zone 4 by the electric field formed by the plasma 3 and the anode 11 in the activation zone 5, where they interact with the molecules meet the precursor vapor and thereby activate this vapor.
  • the activation zone 5 and the dissipation zone 4 as well as the plasma zone 3 are surrounded by a housing 12. With 2, the coating is designated.
  • a preferably inert purging gas for example argon, can be introduced through the purging gas inlet 13, which impedes the propagation of the precursor vapor into these zones as a result of the flow that thereby arises in the region of the electrodes 10, 11 and the dissipation zone, thereby preventing these zones from undesired changes.
  • argon a preferably inert purging gas, for example argon
  • a reactive gas can additionally or alternatively be admitted, which is activated in the plasma zone 3, flows from there into the activation zone 5 and there advantageously influences the activation of the precursor vapor or chemically reacts with it.
  • the substrate 1 is located within the housing 12 of the activation zone 5 in an area of expanded cross-section. For all-round coating, the substrate 1 is rotated during the coating.
  • the plasma electrode 10 is formed as a hollow cathode.
  • a particularly high plasma density and correspondingly a large electron current can thus be generated towards the activation zone 5.
  • the anode 11 is here of the same type as the cathode 10. This simplifies the construction of the device. In addition, when applying an AC voltage anode 10 and cathode 11 can be reversed periodically. This achieves a particularly uniform activation. Furthermore, the generation of undesirable changes to the electrodes 10, 11, i. at the anode and cathode, such as deposits or material removal impeded and avoided excessive heating of the electrodes.
  • a purge gas and additionally or alternatively a reactive gas can be introduced through the purge gas inlets 13.
  • the cathode surface can be removed by ion sputtering in this device.
  • this cathode material is added to the precursor vapor in the form of atoms or clusters and thus also passes into the layer. This material can also cause chemical reactions in activation and in the Influence layer formation and thereby advantageously change the layer properties.
  • the apparatus of Figure 3 may be formed so that the plasma zones 3 and the dissipation zones 4 are in the form of a substantially isotropic prism, i. for example, with approximately circular or approximately square cross-section, wherein the prism axis perpendicular to the axis of the activation zone 5, which also has a substantially isotropic shape.
  • this device can also be designed such that the plasma zones 3 and the dissipation zones 4 have approximately the shape of a strongly anisotropic rectangle in a plane which is perpendicular to the main movement direction of the electrons.
  • the junction of dissipation zone 4 and activation zone 5 then has the shape of a slot.
  • the substrate-side outlet opening of the activation zone has the shape of a slot having a width of, for example, 0.5 cm or 4 cm and a length of, for example, 20 cm or 80 cm. It is therefore a line source with a length of 20 cm or 80 cm.
  • the drawing in FIG. 3 corresponds to a cross-sectional drawing, wherein the same cross-sectional drawing results in any parallel planes in the region of the linear extension of the device.
  • the anode 11 is also formed as a hollow electrode.
  • this form is advantageous because the electron flow in this case is relatively uniform on the electrode surface. sharing and avoiding excessive local warming.
  • the plasma zone 3 is arranged so that only a very small part of the photons produced in the plasma can reach the activation zone 5. As a result, unwanted photochemical reactions can be prevented.
  • this device has inflow openings 14 for a further vapor or a reactive gas, which is added to the precursor vapor 8 only after it has already left the activation zone.
  • the evaporator 6 has two chambers for precursors 7, which can be kept at different temperatures. This makes it possible to simultaneously evaporate two different precursors with given proportions.
  • FIG. 5 shows a device in which the electrons in the activation zone 5, unlike the devices according to FIGS. 1 to 4, do not move substantially transversely to the flow direction of the precursor vapor, but essentially parallel to the flow direction of the precursor vapor, specifically this directed against.
  • a longer path of the electrons through the activation zone 5 can be achieved and thus the probability of activating collisions can be increased.
  • anodes 10, 11 are also arranged on both sides or in a ring around the (cylindrical) activation zone 5.
  • the flushing of the anodes 11, which in turn are formed as hollow electrodes, is carried out by a purge gas, which does not flow through the anodes 11 itself. This makes it easier to design the anodes.
  • Plasma electrode 10 negative pole
  • anode 11 positive pole
  • Plasma of hollow cathode glow discharge activated and then precipitates on the substrate as a very solid layer.
  • the substrate is moved evenly and at a fixed distance laterally to the discharge opening of the activation zone, whereby it is coated over the entire surface after some time.
  • Plasma electrode Setting the pressure in the activation zone to 0.3 mbar.
  • Plasma of hollow cathode glow discharge activated and then precipitates on the substrate as a very dense barrier layer. 7.
  • the substrate is rotated evenly around its own axis.
  • the vacuum chamber is vented and the substrate removed.

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Abstract

The present invention relates to a novel process for coating substrates, in which the vapour from a coating material present in the form of a precursor is activated in an activation zone and guided in the direction of the substrate, and the activation is carried out by a plasma produced by means of glow discharge, wherein at least one dissipation zone for reducing the energy of the plasma is arranged between the produced plasma, which forms a plasma zone, and the activation zone.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Gegenständen mittels eines Niederdruckplasmas Method and device for coating objects by means of a low-pressure plasma
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Beschichtung von Substraten, bei dem der Dampf eines in Form eines Precursors vorliegenden Beschichtungsmaterials in einer Aktivierungszone aktiviert und in Richtung auf das Substrat geführt wird, und die Aktivierung durch ein mittels Glimment- ladung erzeugtes Plasma erfolgt, wobei zwischen dem erzeugten Plasma, das eine Plasmazone bildet, und der Aktivierungszone mindestens eine Dissipationszone zur Herabsetzung der Energie des Plasmas angeordnet ist.The present invention relates to a novel process for coating substrates, in which the vapor of a precursor in the form of a coating material is activated in an activation zone and guided towards the substrate, and the activation is carried out by a glow discharge plasma generated between the generated plasma, which forms a plasma zone, and the activation zone at least one dissipation zone for reducing the energy of the plasma is arranged.
Durch Aktivierung gasförmiger Ausgangsstoffe (Precur- soren) in einer Niederdruck-Glimmentladung können dünne Schichten mit technisch nützlichen Eigenschaften hergestellt werden. Als Precursoren werden meist Kohlenwasserstoffe mit geringem Molekulargewicht (beispielsweise Methan oder Ethin) verwendet sowie auch siliziumorganische Verbindungen, insbesondere Tetramethylsilan (TMS) und Hexamethyldisiloxan (HMDSO) oder metallorganische Verbindungen. Dementsprechend enthalten die hergestellten Schichten Koh- lenstoff, Wasserstoff, Silizium bzw. bestimmte Metalle sowie auch Stickstoff oder Sauerstoff . Bei weniger hohem Vernetzungsgrad der Moleküle in der Schicht spricht man von Plasmapolymerschichten, hoch vernetzte kohlenstoffreiche Schichten werden DLC genannt (diamond-like carbon) .By activating gaseous precursors (precursors) in a low-pressure glow discharge, thin layers with technically useful properties can be produced. As precursors mostly low molecular weight hydrocarbons (for example methane or ethyne) are used and also organosilicon compounds, in particular tetramethylsilane (TMS) and hexamethyldisiloxane (HMDSO) or organometallic compounds. Accordingly, the layers produced contain carbon, hydrogen, silicon or certain metals as well as nitrogen or oxygen. With less high degree of crosslinking of the molecules in the layer, this is referred to as plasma polymer layers. Highly crosslinked carbon-rich layers are called DLC (diamond-like carbon).
Zur chemischen Aktivierung der Precursoren werden verschiedene Formen von Niederdruck-Glimmentladungen verwendet, z. B. eine Hochfrequenzentladung zwischen im Vakuumraum parallel angeordneten Elektroden (Pa- rallelplattenreaktor) [M. Grischke, K. Bewilogua, K. Trojan, H. Dimigen, Surface and Coatings Technology 74-75 (1995), S. 739] oder innerhalb einer Spule, in deren Inneren sich ein elektrisch nichtleitendes Vakuumge- faß befindet. Weitere Formen sind mikrowellenangeregte Entladungen, ohne oder mit Magnetfeld (ECR- Entladung) [D. Roth, B,. Rau, S. Roth, J. Mai, Surface and Coatings Technology 68-69 (1994), S. 783] sowie Magnetron-Entladungen mit Gleichspannung oder mit- telfrequent gepulster Gleichspannung oder Wechselspannung [M. Grischke, K. Bewilogua, H. Dimigen, Materials and Manufacturing Processes 8 (1993), S. 407] und Hohlkathoden-Glimmentladungen [DE 198 34 733] .For the chemical activation of the precursors various forms of low-pressure glow discharges are used, for. B. a high-frequency discharge between parallel in the vacuum space arranged electrodes (parallel plate reactor) [M. Grischke, K. Bewilogua, K. Trojan, H. Dimigen, Surface and Coatings Technology 74-75 (1995), p. 739] or within a coil in whose interior there is an electrically non-conductive vacuum vessel. Other forms are microwave-excited discharges, with or without magnetic field (ECR discharge) [D. Roth, B ,. Rau, S. Roth, J. May, Surface and Coatings Technology 68-69 (1994), p. 783] as well as magnetron discharges with DC voltage or mid-frequency pulsed DC voltage or AC voltage [M. Grischke, K. Bewilogua, H. Dimigen, Materials and Manufacturing Processes 8 (1993), p. 407] and hollow cathode glow discharges [DE 198 34 733].
Nachteilig bei allen diesen Verfahren ist, dass die Precursor-Moleküle durch die Einwirkung des Plasmas stets in sehr kleine Bestandteile zerlegt werden. Dementsprechend sind die daraus entstehenden Schichten extrem hoch vernetzt und im Wesentlichen anorga- nischer Natur. Solche Schichten sind zwar oft sehr hart und chemisch beständig, wichtige Eigenschaften des Precursors gehen aber häufig verloren. Beispielsweise ist die Duktilität sehr gering (Bruch bei Dehnung von meist weniger als 1%, d.h. ähnlich einer Keramik) und spezifische optische Eigenschaften (z.B. die spektrale Absorption) verändern sich stark.A disadvantage of all these methods is that the precursor molecules are always decomposed by the action of the plasma into very small components. Accordingly, the resulting layers are extremely highly networked and essentially inorganic in nature. Although such layers are often very hard and chemically resistant, important properties but the precursor is often lost. For example, the ductility is very low (elongation at elongation of usually less than 1%, ie similar to a ceramic) and specific optical properties (eg the spectral absorption) change greatly.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um aus gasförmigen, flüssigen oder festen Precursoren eine Schicht auf einem Ge- genstand, im Weiteren Substrat genannt, herzustellen, welche die Moleküle des Precursors in wenig oder mäßig veränderter, insbesondere nicht stark fragmentierter Form enthält, so dass wesentliche Eigenschaften des Precursors erhalten bleiben und die Schicht primär organischen oder siliziumorganischen Charakter besitzt .The object of the invention is to provide a method and a device for producing from gaseous, liquid or solid precursors a layer on an object, referred to below as substrate, which has the molecules of the precursor in little or moderately altered, in particular not very fragmented Contains form so that essential properties of the precursor are retained and the layer has primarily organic or organosilicon character.
Die Aufgabe wird in Bezug auf das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 und in Bezug auf die Vorrichtung durch die kennzeichnendenThe object is achieved with respect to the method by the characterizing features of claim 1 and with respect to the device by the characterizing
Merkmale des Patentanspruchs 18 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.Characteristics of claim 18 solved. The dependent claims show advantageous developments.
Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, dass der Dampf des Precursors in mindestens einer sog. Aktivierungszone mittels eines durch mindestens eine Plasmaelektrode erzeugten Plasmas, das mindestens eine Plasmazone bildet, aktiviert wird. Wesentlich ist nun, dass zwischen der mindestens einen Plasmazone und der mindestens einen Aktivierungszone mindestens eine Dissipationszone zur Herabsetzung der Energie des Plasmas zwischengeschaltet ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass anstelle eines Plasmas nur bestimmte Teilchen, die in einem Plasma enthalten sind oder entstehen, verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich hierbei um freie Elektronen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es dabei wesentlich, dass die Erzeugung des Plasmas durch eine Glimmentladung, bevorzugt durch eine Hohlkathoden- glimmentladung erfolgt. Das Plasma wird dabei im Wesentlichen durch freie Elektronen und Ionen gebildet. Die Anregung hierfür kann durch Gleichspannung, gepulste Gleichspannung, niedrig-, mittel- oder hochfrequente Wechselspannung oder auch durch Mikro- wellen erfolgen. Ein günstiger Bereich für dieAccording to the invention, it is thus proposed that the vapor of the precursor be activated in at least one so-called activation zone by means of a plasma generated by at least one plasma electrode and forming at least one plasma zone. It is essential that at least one dissipation zone is interposed between the at least one plasma zone and the at least one activation zone in order to reduce the energy of the plasma. By this measure it is achieved that instead of a plasma only certain particles which are contained in or arise in a plasma are used. These are preferably free electrons. In the method according to the invention, it is essential that the plasma is generated by a glow discharge, preferably by a hollow cathode glow discharge. The plasma is essentially formed by free electrons and ions. The excitation for this can be done by DC voltage, pulsed DC voltage, low, medium or high frequency AC voltage or by micro waves. A favorable area for the
Gleichspannung oder Wechselspannung, der an die Plasmaelektrode und die Gegenelektrode, z.B. die Anode angelegt wird, liegt im Bereich von 20 V bis 2000 V.DC or AC voltage applied to the plasma electrode and the counter electrode, e.g. the anode is applied is in the range of 20 V to 2000 V.
Der besondere Effekt dieses Plasmas besteht nun darin, dass nach Durchlaufen dieser freien Elektronen durch eine sogenannte Dissipationszone, die nachfolgend näher beschrieben wird, eine Herabsetzung der Energie der Elektronen möglich wird.The particular effect of this plasma is that after passing through these free electrons through a so-called dissipation zone, which is described in more detail below, a reduction of the energy of the electrons is possible.
Die entscheidenden Vorteile einer Glimmentladung zur Erzeugung des Plasmas bestehen nun darin, dass eine Glimmentladung im Unterschied zu vielen anderen Gasentladungen eine ausreichend hohe Plasmadichte auf- weist und im Unterschied zur Bogenentladung sich sehr gleichmäßig auf ein großes Volumen ausdehnen lässt, was für die gleichmäßige Beschichtung großer Flächen sehr wichtig ist. Außerdem lassen sich Glimmentladungen in sehr kurzer Zeit stabil ein- und ausschalten, was für diskontinuierliche Beschichtungsprozesse beispielsweise bei der wiederholten Beschichtung einzelner Gegenstände sehr vorteilhaft ist.The decisive advantages of a glow discharge for generating the plasma consist in the fact that, in contrast to many other gas discharges, a glow discharge has a sufficiently high plasma density and, in contrast to the arc discharge, can expand very uniformly to a large volume, which is great for the uniform coating Surfaces is very important. In addition, glow discharges can be switched on and off stably in a very short time, which is very advantageous for discontinuous coating processes, for example in the case of repeated coating of individual objects.
Wesentlich beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun, dass das wie vorstehend beschriebene Plasma mindestens eine sog. Plasmazone bildet. Die in der mindestens einen Plasmazone enthaltenen insbesondere beweglichen freien Elektronen werden nun über eine sog. Dissipationszone in die Aktivierungs- zone geführt. Der Sinn der Dissipationszone besteht darin, dass beim Durchlaufen der freien Elektronen durch die Dissipationszone eine Minderung der Energie eintritt .It is essential in the subject matter of the present invention that the plasma as described above forms at least one so-called plasma zone. The free electrons which are in particular movable in the at least one plasma zone are now conducted into the activation zone via a so-called dissipation zone. The purpose of the dissipation zone is that, as the free electrons pass through the dissipation zone, there is a decrease in energy.
Die Ausbildung der Länge der Dissipationszone kann dabei derart sein, dass bei dem in der Dissipationszone herrschenden Arbeitsdruck die Energie der Elektronen in der folgenden Aktivierungszone im Wesentlichen kleiner als 8 eV, bevorzugt kleiner als 3 eV, ist.The formation of the length of the dissipation zone can be such that, at the working pressure prevailing in the dissipation zone, the energy of the electrons in the following activation zone is substantially less than 8 eV, preferably less than 3 eV.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht nun darin, dass diese sog. Dissipationszone so angeordnet und ausgebildet ist, dass die sie durch- laufenden freien Elektronen direkt in die mindestens eine Aktivierungszone geführt werden. Unter Aktivierungen in der Erfindung wird hier folgendes verstanden: Bildung von Radikalen, Ionisierung, Umwandlung in eine chemische Verbindung mit hoher chemischer Re- aktivität. Wesentlich ist nun, dass es durch dieses Verfahren möglich ist, aus gasförmigen, flüssigen o- der festen Precursoren eine Schicht auf dem Substrat herzustellen, welche die Moleküle des Precursors in wenig oder mäßig veränderter, insbesondere nicht stark fragmentierter Form enthält, so dass wesentliche Eigenschaften des Precursors erhalten bleiben und die Schicht primär organischen oder siliziumorganischen Charakter besitzt.Another essential feature of the invention consists in the fact that this so-called dissipation zone is arranged and designed such that the free electrons passing through it are conducted directly into the at least one activation zone. Activations in the invention are understood here as follows: formation of radicals, ionization, conversion into a chemical compound with high chemical reactivity. It is essential that it is possible by this method, from gaseous, liquid or solid precursors to produce a layer on the substrate containing the molecules of the precursor in little or moderately altered, in particular not highly fragmented form, so that essential properties of the precursor and the layer has primarily organic or organosilicon character.
Der Arbeitsdruck in der mindestens einen Aktivierungszone beträgt dabei günstigerweise 0,01 bis 100 mbar, bevorzugt 0,1 bis 10 mbar.The working pressure in the at least one activation zone is advantageously 0.01 to 100 mbar, preferably 0.1 to 10 mbar.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die das Plasma bildenden Elektronen innerhalb der mindestens einen Ak- tivierungszone im Wesentlichen quer zur Richtung der Precursorrichtung geführt werden. Alternativ ist es möglich, dass die das Plasma bildende Elektronen innerhalb der mindestens einen Aktivierungszone im Wesentlichen parallel zur Richtung der Precursorrich- tung geführt werden. Diese Ausführungsform hat dann den Vorteil, dass auch die Elektronen in gleicher o- der entgegengesetzter Richtung zur Precursorströmung geleitet werden können und dadurch ein intensiver Kontakt zum Precursordampf hergestellt wird.It is furthermore preferred if the electrons forming the plasma are guided essentially transversely to the direction of the precursor direction within the at least one activation zone. Alternatively, it is possible for the electrons forming the plasma to be guided within the at least one activation zone essentially parallel to the direction of the precursor device. This embodiment then has the advantage that the electrons can also be conducted in the same or opposite direction to the precursor flow, thereby producing intensive contact with the precursor vapor.
Der Dampf des Precursors, der durch die Aktivierungs- zone in Richtung des Substrats geführt wird, wird dadurch erzeugt, indem der Precursor auf eine Temperatur gebracht wird, bei der er einen für eine genügend schnelle Beschichtung ausreichenden Dampfdruck aufweist. Bei Precursorn mit bei Umgebungsdruck geringem Dampfdruck wird der Percursor in einem Verdampfer erwärmt .The vapor of the precursor, which is guided through the activation zone in the direction of the substrate, is produced by bringing the precursor to a temperature at which it has a sufficient vapor pressure for a sufficiently rapid coating. For precursors with low vapor pressure at ambient pressure, the percursor is heated in an evaporator.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind Precursoren aus den Gruppen der Alkane, Alkene, Alkine, Arene, Cyclo- alkane, Terpene oder Silane oder daraus abgeleiteten Verbindungen geeignet, wie auch Precursorn aus den Gruppen der organischen Verbindungen, die einen anor- ganischen Rest enthalten.Precursors from the groups of the alkanes, alkenes, alkynes, arenes, cycloalkanes, terpenes or silanes or compounds derived therefrom are suitable in the process according to the invention, as are precursors from the groups of the organic compounds which contain an inorganic radical.
Der Precursordampf kann selbstverständlich dabei auch aus mehreren unterschiedlichen Precursorstoffen bestehen. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet weiterhin die Möglichkeit, dass eine Beeinflussung der Aktivierung des Precursordampfes und der Schichtbildung dadurch vorgenommen wird, dass mindestens ein Reaktivgas, welches z.B. in die Aktivierungszone eingeführt wird, beispielsweise Wasserstoff, Sauerstoff oder Stickstoff zugeführt wird. Ein Reaktivgas kann aber auch in die Plasmazone, wobei es dann im Plasma direkt aktiviert wird und von wo aus es anschließend in die Aktivierungszone strömt, zugeführt werden. Eine weitere Beeinflussung der Aktivierung des Precursordam- fes und der Schichtbildung kann dadurch erfolgen, dass Teilchen durch Kathodenzerstäubung von einer Elektrode der Plasmazone abgetragen werden und mit- tels Gasströmung in die Aktivierungszone geführt werden.Of course, the precursor vapor can also consist of several different precursor substances. The process according to the invention also opens up the possibility of influencing the activation of the precursor vapor and the layer formation by introducing at least one reactive gas, which is introduced into the activation zone, for example hydrogen, oxygen or nitrogen. But a reactive gas can also be in the plasma zone, where it is then activated directly in the plasma and from where it then flows into the activation zone, are supplied. Further influencing the activation of the precursor grain and the layer formation can take place in that particles are removed by cathode sputtering from an electrode of the plasma zone and guided into the activation zone by means of gas flow.
Zur Verminderung oder Vermeidung der Beschichtung der Flächen, welche die Plasmazonen begrenzen, beispiels- weise die Elektroden, insbesondere die Kathode, kann durch die Plasmazone hindurch in Richtung hin zur Aktivierungszone ein Spülgas geführt werden, welches die Diffusion des Precursordampfes in die Plasmazone hinein begrenzt. Zur Verminderung oder Vermeidung der Beschichtung der Anode kann auch die Umgebung der A- node durch ein Spülgas vom Precursordampf freigehalten werden. Dazu kann die Anode beispielsweise als Hohlanode ausgebildet werden. Als bevorzugtes Spülgas wird ein Inertgas, z.B. Argon, eingesetzt.To reduce or avoid the coating of the surfaces which delimit the plasma zones, for example the electrodes, in particular the cathode, a purge gas can be passed through the plasma zone in the direction of the activation zone which limits the diffusion of the precursor vapor into the plasma zone. To reduce or avoid the coating of the anode, the surroundings of the anode can also be kept free from the precursor vapor by a purge gas. For this purpose, the anode can be formed, for example, as a hollow anode. The preferred purge gas is an inert gas, e.g. Argon, used.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn die mindestens eine Dissipationszone und/oder die Aktivierungszone und/oder die Plasmazone durch ein Gehäuse begrenzt werden. Die Ausführungsform, bei der ein Gehäuse die Aktivierungszone umschließt, hat den Vorteil, dass hier eine Vorrichtung vorgesehen werden kann, die zur Erwärmung dient, so dass eine Verminderung der Kondensation von Precursordampf eintritt. Auch kann eine Erhöhung der Aktivierungsrate des Precursordampfes durch Wärmezufuhr in die Akti- vierungszone erreicht werden. Ergänzend ist es möglich, dass eine Aufheizung der innerhalb oder am Rande der Aktivierungszone angeordneten Anode durch die auftreffenden Elektronen oder mittels einer Heizung erfolgt .In the method according to the invention, it is preferred if the at least one dissipation zone and / or the activation zone and / or the plasma zone are delimited by a housing. The embodiment in which a housing encloses the activation zone has the advantage that a device is provided here can be used, which serves for heating, so that a reduction of the condensation of precursor vapor occurs. An increase in the activation rate of the precursor vapor can also be achieved by supplying heat to the activation zone. In addition, it is possible for the anode disposed inside or at the edge of the activation zone to be heated by the incident electrons or by means of heating.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ist insbesondere geeignet zur Beschichtung organischer Substrate, von Substraten aus Metall, Glas, Kunststoff, zur Herstellung von Barriereschichten, Korrosionsschutz- schichten, Verschleißschutzschichten, Kratzschutzschichten, insbesondere aus Kunststoff und zur Herstellung organischer Schichten mit definierter elektrischer Leitfähigkeit sowie zur Herstellung organischer Schichten mit spezifischem spektralem Absorpti- onsgrad.The method described above is particularly suitable for coating organic substrates, substrates of metal, glass, plastic, for the production of barrier layers, anti-corrosion layers, wear protection layers, scratch protection layers, in particular of plastic and for the production of organic layers with defined electrical conductivity and for the production of organic Layers with specific spectral absorptivity.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten mit einem Beschichtungs- material mittels eines Plasmas in einer Vakuumkammer, wobei mindestens eine Plasmaelektrode, mindestens eine Gegenelektrode sowie mindestens ein Vorratsbehältnis für das den Precursor enthaltene Beschichtungsma- terial in der Vakuumkammer angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich besonders da- durch aus, dass das mindestens eine Vorratsgefäß so ausgebildet und positioniert ist, dass der Dampf des Precursors über mindestens eine Aktivierungszone auf das Substrat führbar ist und die mindestens eine Plasmaelektrode eine Plasmazone vorgibt, wobei die mindestens eine Plasmazone so ausgebildet und angeordnet ist, dass zwischen der mindestens einen Akti- vierungszone und der mindestens einen Plasmazone mindestens eine Dissipationszone vorliegt. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung schlägt hierzu vor, dass die mindestens eine Dissipationszone und/oder die mindestens eine Aktivierungszone und/oder die mindestens eine Plasmazone durch ein Gehäuse umschlossen ist. Dadurch werden dann die entsprechenden Zonen, d.h. die mindestens eine Plasmazone, die mindestens eine Aktivierungszone und die min- destens eine Dissipationszone definiert. Hierbei ist es auch möglich, dass die Aktivierungszone durch ein Gehäuse begrenzt ist, welches zusätzlich in seiner Verlängerung auch das Substrat umschließt.The invention further relates to a device for coating substrates with a coating material by means of a plasma in a vacuum chamber, wherein at least one plasma electrode, at least one counter electrode and at least one storage container for the precursor Beschichtungsma- material is arranged in the vacuum chamber. The device according to the invention is particularly characterized in that the at least one storage vessel is designed and positioned such that the vapor of the precursor can be guided onto the substrate via at least one activation zone and the at least one plasma electrode specifies a plasma zone, wherein the at least one plasma zone is so designed and arranged that between the at least one activity vierungszone and the at least one plasma zone is present at least one dissipation zone. An advantageous embodiment of the invention proposes for this purpose that the at least one dissipation zone and / or the at least one activation zone and / or the at least one plasma zone is enclosed by a housing. This then defines the corresponding zones, ie the at least one plasma zone, the at least one activation zone and the at least one dissipation zone. In this case, it is also possible for the activation zone to be delimited by a housing, which in addition also encloses the substrate in its extension.
Alternativ kann auch eine Ausführungsform realisiert werden, bei der das Gehäuse der mindestens einen Aktivierungszone so ausgebildet ist, dass es vor dem Substrat endet und eine Ausströmungsöffnung aufweist. Diese Ausströmungsöffnung des Gehäuses, die die min- destens eine Aktivierungszone eingrenzt, kann z.B. in Form eines Schlitzes zur Beschichtung großflächiger Substrate ausgebildet sein, vorzugsweise in Verbindung mit einer zueinander relativen Bewegung des Schlitzes und des Substrates. Die Ausdehnung beträgt 0,1 bis 3 m, bevorzugt 0,3 bis 1 m. Bei der Vorrichtung ist es weiterhin günstig, wenn die Ausbildung der Aktivierungszone als in einer Richtung gleichmäßig ausgedehnter Bereich zur gleichzeitigen Beschichtung großer Flächen vorgenommen wird, wobei die Rich- tung parallel oder etwa parallel zur Substratoberfläche ist. Die Ausdehnung beträgt auch hier 0,1 bis 3 m, bevorzugt 0,3 bis 1 m.Alternatively, an embodiment can also be realized in which the housing of the at least one activation zone is designed such that it ends in front of the substrate and has an outflow opening. This outlet opening of the housing, which delimits the at least one activation zone, may be e.g. be formed in the form of a slot for coating large-area substrates, preferably in conjunction with a mutually relative movement of the slot and the substrate. The extent is 0.1 to 3 m, preferably 0.3 to 1 m. In the case of the device it is furthermore advantageous if the formation of the activation zone is carried out as a uniformly uniform region in one direction for the simultaneous coating of large areas, the direction being parallel or approximately parallel to the substrate surface. The extent is also here 0.1 to 3 m, preferably 0.3 to 1 m.
Die Ausbildung der Plasmazone, der Dissipationszone und der Aktivierungszone kann auch als in einer Richtung gleichmäßig ausgedehnter Bereich zur gleichzei- tigen Beschichtung großer Flächen vorgesehen sein, wobei die Richtung parallel oder etwa parallel zur Substratoberfläche ist. Die Ausdehnung beträgt 0,1 bis 5 m, bevorzugt 0,5 bis 2 m. Auch ist die Anord- nung mehrerer Plasmazonen und Aktivierungszonen nebeneinander in einer Richtung, d.h. linear, oder in zwei Richtungen, d.h. flächig, zur gleichzeitigen und gleichmäßigen Beschichtungen großer Flächen möglich.The formation of the plasma zone, the dissipation zone and the activation zone can also be used as a uniformly uniform area in one direction for the same time. be provided coating of large areas, wherein the direction is parallel or approximately parallel to the substrate surface. The expansion is 0.1 to 5 m, preferably 0.5 to 2 m. The arrangement of several plasma zones and activation zones is also possible side by side in one direction, ie linear, or in two directions, ie flat, for the simultaneous and uniform coating of large areas.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die mindestens eine Plasmaelektrode bevorzugt als Hohlkathode ausgebildet. Die mindestens eine Plasmazone und die mindestens eine Dissipationszone können dabei auch die Form eines weitgehend isotropen Prismas aufwei- sen.In the device according to the invention, the at least one plasma electrode is preferably formed as a hollow cathode. The at least one plasma zone and the at least one dissipation zone may also have the form of a largely isotropic prism.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung schlägt vor, dass die mindestens eine Plasma- und Dissipationszone in einer Ebene, welche senkrecht zur Hauptbe- wegungsrichtung der Elektronen liegt, näherungsweise in Form eines anisotropen Rechtecks ausgebildet ist.Another embodiment of the invention proposes that the at least one plasma and dissipation zone is approximately in the form of an anisotropic rectangle in a plane which is perpendicular to the main direction of movement of the electrons.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 sowie zweier Verfahrensbeispiele näher be- schrieben.The invention will be described in more detail below with reference to FIGS. 1 to 5 and two method examples.
Hierbei zeigenShow here
Figur 1 den schematischen Aufbau einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung,1 shows the schematic structure of an inventive device,
Figur 2 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei hier ein Gehäuse vorgesehen ist, das gleichzeitig das Substrat umschließt, Figur 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei hier eine Hohlkathode vorgesehen ist,2 shows the schematic structure of a device according to the invention, wherein here a housing is provided which simultaneously encloses the substrate, 3 shows an embodiment of the device according to the invention, in which case a hollow cathode is provided,
Figur 4 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der die Plasmazone über eine im Winkel angeordnete Dissipations- zone mit der Aktivierungszone verbunden ist,FIG. 4 shows a further embodiment according to the invention, in which the plasma zone is connected to the activation zone via an angle of dissipation zone,
Figur 5 eine Vorrichtung, bei der sich die Elektronen in der Aktivierungszone im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Precursordampfes bewegen.5 shows a device in which the electrons move in the activation zone substantially transversely to the flow direction of the precursor vapor.
Bei der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden für alle Ausführungsformen für identische Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.In the following description of the figures, the same reference numerals are used for all embodiments for identical parts.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung ohne Gehäuse, bei der eine Gegenelektrode 11, die als Anode betrieben wird, bezogen auf die Aktivierungszone 5 gegenüber der Dis- sipationszone 4 angeordnet ist und ein ebene Form aufweist, beispielsweise in Form einer Platte, paral- leler Stäbe oder eines Netzes. Die Plasmaelektroden 10 definieren eine Plasmazone 3, die in einer Ebene mit der Dissipationszone 4 angeordnet ist. Das Substrat ist mit 1 bezeichnet und die erzeugte Beschich- tung mit 2. Die Elektronen aus dem Plasma der Glimm- entladung durchlaufen die Dissipationszone 4, geben dort einen Teil ihrer Energie durch Stöße an die Gasteilchen ab und durchqueren anschließend auf ihrem Weg zur Anode 11 die Aktivierungszone 5, wo sie mit den Molekülen des Precursordampfes zusammentreffen und dabei diesen Dampf aktivieren. In der Figur 1 ist der Precursor mit 7 und der Verdampfer mit 6 bezeichnet. Die Anordnung und Ausbildung des Verdampfers 6 ist so gewählt, dass der Dampf des Precursors 7 in der Dichtung auf das Substrat 1 durch die Aktivierungszone 4 führt.1 shows an arrangement without a housing, in which a counter electrode 11, which is operated as an anode, is arranged relative to the activation zone 5 with respect to the dispersion zone 4 and has a planar shape, for example in the form of a plate, of parallel bars or a network. The plasma electrodes 10 define a plasma zone 3 which is arranged in a plane with the dissipation zone 4. The substrate is denoted by 1 and the coating produced by 2. The electrons from the plasma of the glow discharge pass through the dissipation zone 4, where they release some of their energy by collisions with the gas particles and then traverse on their way to the anode 11 the activation zone 5, where they meet with the molecules of precursor vapor and thereby activate this vapor. In FIG. 1, the precursor is denoted by 7 and the evaporator by 6. The arrangement and design of the evaporator 6 is selected such that the vapor of the precursor 7 in the gasket leads to the substrate 1 through the activation zone 4.
In der Vorrichtung nach Fig. 2 befindet sich die Anode 11 auf der Seite der Dissipationszone 4. Die Elektronen werden in der Dissipationszone 4 durch das vom Plasma 3 und von der Anode 11 gebildete elektrische Feld in die Aktivierungszone 5 bewegt, wo sie mit den Molekülen des Precursordampfes zusammentreffen und dabei diesen Dampf aktivieren. Zur Sicherstellung einer innigen Durchmischung des Precursor- dampfes mit den Elektronen sowie zur gerichteten Lenkung des Precursordampfes zum Substrat 1 sind die Aktivierungszone 5 und die Dissipationszone 4 sowie auch die Plasmazone 3 von einem Gehäuse 12 umgeben. Mit 2 ist die Beschichtung bezeichnet.In the apparatus of Fig. 2, the anode 11 is located on the side of the dissipation zone 4. The electrons are moved in the dissipation zone 4 by the electric field formed by the plasma 3 and the anode 11 in the activation zone 5, where they interact with the molecules meet the precursor vapor and thereby activate this vapor. To ensure intimate mixing of the precursor vapor with the electrons and for directional control of the precursor vapor to the substrate 1, the activation zone 5 and the dissipation zone 4 as well as the plasma zone 3 are surrounded by a housing 12. With 2, the coating is designated.
Durch den Spülgaseinlass 13 kann ein vorzugsweise inertes Spülgas, beispielsweise Argon, eingelassen werden, welches durch die hierdurch im Bereich der Elektroden 10, 11 und der Dissipationszone entstehen- de Strömung die Ausbreitung des Precursordampfes in diese Zonen behindert und dadurch diese Zonen vor unerwünschten Veränderungen, wie beispielsweise Belägen, schützt.A preferably inert purging gas, for example argon, can be introduced through the purging gas inlet 13, which impedes the propagation of the precursor vapor into these zones as a result of the flow that thereby arises in the region of the electrodes 10, 11 and the dissipation zone, thereby preventing these zones from undesired changes. such as coverings, protects.
Durch den Spülgaseinlass 13 kann zusätzlich oder alternativ ein Reaktivgas eingelassen werden, welches in der Plasmazone 3 aktiviert wird, von dort in die Aktivierungszone 5 strömt und dort die Aktivierung des Precursordampfes vorteilhaft beeinflusst oder mit diesem vorteilhaft chemisch reagiert. Das Substrat 1 befindet sich innerhalb des Gehäuses 12 der Aktivierungszone 5 in einem Bereich mit erweitertem Querschnitt. Zur allseitigen Beschichtung wird das Substrat 1 während der Beschichtung gedreht .Through the purge gas inlet 13, a reactive gas can additionally or alternatively be admitted, which is activated in the plasma zone 3, flows from there into the activation zone 5 and there advantageously influences the activation of the precursor vapor or chemically reacts with it. The substrate 1 is located within the housing 12 of the activation zone 5 in an area of expanded cross-section. For all-round coating, the substrate 1 is rotated during the coating.
In der Vorrichtung nach Fig. 3 ist die Plasmaelektrode 10 als Hohlkathode ausgebildet. Durch die Ausbildung einer Hohlkathoden-Glimmentladung kann so eine besonders hohe Plasmadichte und entsprechend ein gro- ßer Elektronenstrom hin zur Aktivierungszone 5 erzeugt werden.In the apparatus of Fig. 3, the plasma electrode 10 is formed as a hollow cathode. As a result of the formation of a hollow cathode glow discharge, a particularly high plasma density and correspondingly a large electron current can thus be generated towards the activation zone 5.
Die Anode 11 ist hier von gleicher Bauart wie die Kathode 10. Dies vereinfacht die Konstruktion der Vor- richtung. Außerdem können beim Anlegen einer Wechsel - Spannung Anode 10 und Kathode 11 periodisch vertauscht werden. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Aktivierung erzielt. Weiterhin wird die Entstehung unerwünschter Veränderungen an den Elektroden 10, 11, d.h. an Anode und Kathode, wie beispielsweise Beläge oder Materialabtrag, behindert und eine übermäßige Erwärmung der Elektroden vermieden.The anode 11 is here of the same type as the cathode 10. This simplifies the construction of the device. In addition, when applying an AC voltage anode 10 and cathode 11 can be reversed periodically. This achieves a particularly uniform activation. Furthermore, the generation of undesirable changes to the electrodes 10, 11, i. at the anode and cathode, such as deposits or material removal impeded and avoided excessive heating of the electrodes.
Durch die Spülgaseinlässe 13 kann wie im Vorrich- tungsbeispiel 2 dargestellt ein Spülgas sowie zusätzlich oder alternativ ein Reaktivgas eingelassen werden.As shown in the exemplary embodiment 2, a purge gas and additionally or alternatively a reactive gas can be introduced through the purge gas inlets 13.
Bei ausreichend hoher EntladungsSpannung kann in die- ser Vorrichtung die Kathodenoberfläche durch Ionenzerstäubung abgetragen werden. Vor allem bei gleichzeitiger Verwendung eines Spülgases wird dieses Kathodenmaterial in Form von Atomen oder Clustern dem Precursordampf zugefügt und gelangt dadurch auch mit in die Schicht. Dieses Material kann außerdem chemische Reaktionen bei der Aktivierung und bei der Schichtbildung beeinflussen und dadurch die Schichteigenschaften vorteilhaft verändern.If the discharge voltage is sufficiently high, the cathode surface can be removed by ion sputtering in this device. Especially with the simultaneous use of a purge gas, this cathode material is added to the precursor vapor in the form of atoms or clusters and thus also passes into the layer. This material can also cause chemical reactions in activation and in the Influence layer formation and thereby advantageously change the layer properties.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 kann so ausgebildet sein, dass die Plasmazonen 3 und die Dissipationszonen 4 die Form eines weitgehend isotropen Prismas aufweisen, d.h. beispielsweise mit etwa kreisförmigem oder etwa quadratischem Querschnitt, wobei die Prismenachse die Achse der Aktivierungszone 5, die ebenfalls eine weitgehend isotrope Form besitzt, senkrecht schneidet. Zur Beschichtung großflächiger Substrate 1 kann diese Vorrichtung auch so ausgebildet sein, dass die Plasmazonen 3 und die Dissipationszonen 4 in einer Ebene, welche senkrecht zur Hauptbewegungsrich- tung der Elektronen liegt, näherungsweise die Form eines stark anisotropen Rechteckes aufweisen. Die Verbindungsstelle von Dissipationszone 4 und Aktivierungszone 5 hat dann die Form eines Schlitzes. Ebenso hat in diesem Falle die substratseitige Austrittsöff - nung der Aktivierungszone die Form eines Schlitzes, mit einer Breite von beispielsweise 0.5 cm oder 4 cm und einer Länge von beispielsweise 20 cm oder 80 cm. Es handelt sich dabei also um eine Linienquelle mit einer Länge von 20 cm bzw. 80 cm. Bei dieser Ausbil- düng der Vorrichtung entspricht die Zeichnung in Fig. 3 einer Querschnittszeichnung, wobei sich in beliebigen parallelen Ebenen im Bereich der linearen Ausdehnung der Vorrichtung die gleiche Querschnittszeichnung ergibt .The apparatus of Figure 3 may be formed so that the plasma zones 3 and the dissipation zones 4 are in the form of a substantially isotropic prism, i. for example, with approximately circular or approximately square cross-section, wherein the prism axis perpendicular to the axis of the activation zone 5, which also has a substantially isotropic shape. For coating large-area substrates 1, this device can also be designed such that the plasma zones 3 and the dissipation zones 4 have approximately the shape of a strongly anisotropic rectangle in a plane which is perpendicular to the main movement direction of the electrons. The junction of dissipation zone 4 and activation zone 5 then has the shape of a slot. Likewise, in this case, the substrate-side outlet opening of the activation zone has the shape of a slot having a width of, for example, 0.5 cm or 4 cm and a length of, for example, 20 cm or 80 cm. It is therefore a line source with a length of 20 cm or 80 cm. In this embodiment of the device, the drawing in FIG. 3 corresponds to a cross-sectional drawing, wherein the same cross-sectional drawing results in any parallel planes in the region of the linear extension of the device.
In der Vorrichtung nach Fig. 4 ist die Anode 11 ebenfalls als Hohlelektrode ausgebildet. Neben der Möglichkeit einer wirksamen Reinhaltung der Anode 11 durch Spülung mittels eines Spülgases ist diese Form vorteilhaft, weil sich der Elektronenstrom hierbei relativ gleichmäßig auf die Elektrodenoberfläche ver- teilt und dadurch übermäßige örtliche Erwärmungen vermieden werden.In the apparatus of Fig. 4, the anode 11 is also formed as a hollow electrode. In addition to the possibility of effectively keeping the anode 11 clean by flushing by means of a purge gas, this form is advantageous because the electron flow in this case is relatively uniform on the electrode surface. sharing and avoiding excessive local warming.
Die Plasmazone 3 ist so angeordnet, dass nur ein sehr geringer Teil der im Plasma entstehenden Photonen in die Aktivierungszone 5 gelangen kann. Dadurch können unerwünschte photochemische Reaktionen verhindert werden.The plasma zone 3 is arranged so that only a very small part of the photons produced in the plasma can reach the activation zone 5. As a result, unwanted photochemical reactions can be prevented.
Darüber hinaus besitzt diese Vorrichtung Einströmöffnungen 14 für einen weiteren Dampf oder ein Reaktivgas, der bzw. das dem Precursordampf 8 erst zugefügt wird, nachdem dieser die Aktivierungszone bereits verlassen hat.In addition, this device has inflow openings 14 for a further vapor or a reactive gas, which is added to the precursor vapor 8 only after it has already left the activation zone.
Außerdem weist der Verdampfer 6 zwei Kammern für Pre- cursoren 7 auf, die auf unterschiedlicher Temperatur gehalten werden können. Damit ist es möglich, zwei unterschiedliche Precursoren mit vorgegebenen Antei- len gleichzeitig zu verdampfen.In addition, the evaporator 6 has two chambers for precursors 7, which can be kept at different temperatures. This makes it possible to simultaneously evaporate two different precursors with given proportions.
In Fig. 5 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der sich die Elektronen in der Aktivierungszone 5 im Unterschied zu den Vorrichtungen nach Fig. 1 bis 4 nicht im Wesentlichen quer zur Strömungsrichtung des Precursordampfes bewegen, sondern im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Precursordampfes, und zwar dieser entgegen gerichtet. Dadurch kann ein längerer Weg der Elektronen durch die Aktivierungszo- ne 5 erreicht und mithin die Wahrscheinlichkeit aktivierender Zusammenstöße erhöht werden.FIG. 5 shows a device in which the electrons in the activation zone 5, unlike the devices according to FIGS. 1 to 4, do not move substantially transversely to the flow direction of the precursor vapor, but essentially parallel to the flow direction of the precursor vapor, specifically this directed against. As a result, a longer path of the electrons through the activation zone 5 can be achieved and thus the probability of activating collisions can be increased.
Zur gleichmäßigen Aktivierung des Precursordampfes sind außerdem Plasma- und die Dissipationszonen 3, 4 sowie Anoden 10, 11 beidseitig oder ringförmig um die (zylindrische) Aktivierungszone 5 angeordnet. Die Spülung der Anoden 11, die wiederum als Hohl- elektroden ausgebildet sind, erfolgt durch ein Spülgas, welches die Anoden 11 nicht selbst durchströmt. Dadurch lässt sich die Bauart der Anoden vereinfachen.For uniform activation of the precursor vapor plasma and the dissipation zones 3, 4 and anodes 10, 11 are also arranged on both sides or in a ring around the (cylindrical) activation zone 5. The flushing of the anodes 11, which in turn are formed as hollow electrodes, is carried out by a purge gas, which does not flow through the anodes 11 itself. This makes it easier to design the anodes.
Verfahrensbeispiel 1Process Example 1
Beschichtung einer Tafel aus Polycarbonat mit einer Kratzschutzschicht .Coating a polycarbonate sheet with a scratch-resistant coating.
Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 3.Use of the device according to FIG. 3.
1. Nasschemische Reinigung des Substrates.1. Wet-chemical cleaning of the substrate.
2. Einbringung des Substrates in die Vakuumkammer.2. introduction of the substrate in the vacuum chamber.
3. Evakuierung der Vakuumkammer.3. Evacuation of the vacuum chamber.
4. Aufheizung des Precursors im Verdampfer auf 180 0C. 5. Einlassen von Argon in den Spülgaseinlass beider4. Heating the precursor in the evaporator to 180 ° C. 5. Intake argon into the purge gas inlet of both
Hohlelektroden .Hollow electrodes.
6. Einlassen von Transportgas in den Transportgas - einlass; Einstellung des Druckes in der Aktivierungszone auf 1 mbar. 7. Anlegen einer Gleichspannung von 400 V an die6. introducing transport gas into the transport gas inlet; Setting the pressure in the activation zone to 1 mbar. 7. Apply a DC voltage of 400 V to the
Plasmaelektrode 10 (Minuspol) und die Anode 11 (Pluspol) . Es kommt zu einer Hohlkathodenglimm- entladung im Bereich der Plasmaelektroden. Die Elektronen queren auf ihrem Weg zur Anode die Aktivierungszone.Plasma electrode 10 (negative pole) and the anode 11 (positive pole). It comes to a Hohlkathodenglimm- discharge in the plasma electrodes. The electrons traverse the activation zone on their way to the anode.
8. Einlassen von Transportgas in den Verdampfer 6, welches sich mit dem Precursordampf mischt und diesen durch die Aktivierungszone zum Substrat transportiert. In der Aktivierungszone wird der Precursordampf durch die Elektronen aus dem8. Admitting transport gas into the evaporator 6, which mixes with the precursor vapor and this transported through the activation zone to the substrate. In the activation zone, the precursor vapor is released by the electrons from the
Plasma der Hohlkathoden-Glimmentladung aktiviert und schlägt sich anschließend auf dem Substrat als sehr feste Schicht ab.Plasma of hollow cathode glow discharge activated and then precipitates on the substrate as a very solid layer.
9. Das Substrat wird gleichmäßig und in festem Abstand seitlich zur Ausströmöffnung der Aktivie- rungszone bewegt, wodurch es nach einiger Zeit ganzflächig beschichtet ist.9. The substrate is moved evenly and at a fixed distance laterally to the discharge opening of the activation zone, whereby it is coated over the entire surface after some time.
10. Nach Fertigstellung der Schicht erfolgt das Abtrennen der elektrischen Potentiale und Sperren der Gaszufuhr aller Gase. 11. Die Vakuumkammer wird belüftet und das Substrat entnommen .10. After completion of the layer, the separation of the electrical potentials and blocking the gas supply of all gases. 11. The vacuum chamber is vented and the substrate removed.
Verfahrensbeispiel 2Process Example 2
Beschichtung eines Kunststoff -Substrates mit einer BarriereschichtCoating of a plastic substrate with a barrier layer
Verwendung der Vorrichtung nach Fig . 2.Use of the device according to FIG. Second
1. Nasschemische Reinigung des Substrates.1. Wet-chemical cleaning of the substrate.
2. Einbringung des Substrates in die Vakuumkammer.2. introduction of the substrate in the vacuum chamber.
3. Evakuierung der Vakuumkammer.3. Evacuation of the vacuum chamber.
4. Aufheizung des Precursors im Verdampfer auf 240 0C. 5. Einlassen von Argon in den Spülgaseinlass der4. Heating the precursor in the evaporator to 240 0C. 5. Intake argon into the purge gas inlet of the
Plasmaelektrode. Einstellung des Druckes in der Aktivierungszone auf 0.3 mbar.Plasma electrode. Setting the pressure in the activation zone to 0.3 mbar.
6. Anlegen einer mit 200 kHz gepulsten Gleichspannung von 300 V an die Plasmaelektrode 10 (Minus- pol) und die Anode 11 (Pluspol) . Es kommt zu einer Glimmentladung im Bereich der Plasmaelektroden. Die Elektronen werden von der Anode angezogen und gelangen dadurch verstärkt in die Aktivierungszone. Der Precursordampf wird in der Ak- tivierungszone durch die Elektronen aus dem6. Apply a 200 kHz pulsed DC voltage of 300 V to the plasma electrode 10 (negative pole) and the anode 11 (positive pole). There is a glow discharge in the area of the plasma electrodes. The electrons are attracted to the anode and thus get reinforced in the activation zone. The precursor vapor is released in the activation zone by the electrons from the
Plasma der Hohlkathoden-Glimmentladung aktiviert und schlägt sich anschließend auf dem Substrat als sehr dichte Barriereschicht ab. 7. Zur allseitig gleichmäßigen Beschichtung wird das Substrat gleichmäßig um die eigene Achse ge- dreht .Plasma of hollow cathode glow discharge activated and then precipitates on the substrate as a very dense barrier layer. 7. For evenly uniform coating, the substrate is rotated evenly around its own axis.
8. Nach Fertigstellung der Schicht erfolgen das Abtrennen der elektrischen Potentiale und das Abstellen des Spülgases.8. After completion of the layer, the separation of the electrical potentials and the shutdown of the purge gas.
9. Die Vakuumkammer wird belüftet und das Substrat entnommen. 9. The vacuum chamber is vented and the substrate removed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Beschichtung von Substraten, bei dem der Dampf eines in Form eines Precursors vorliegenden Beschichtungsmaterials durch ein Plasma, welches durch eine Glimmentladung er- zeugt wird, aktiviert und in Richtung auf das1. A process for coating substrates in which the vapor of a precursor in the form of a coating material is activated by a plasma which is generated by a glow discharge, and in the direction of the
Substrat geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf des Precursors in mindestens einer Aktivierungszone mittels eines durch mindestens eine Plasmae- lektrode erzeugten Plasmas, das mindestens eineSubstrate is guided, characterized in that the vapor of the precursor in at least one activation zone by means of a plasma generated by at least one plasma electrode, the at least one
Plasmazone bildet, aktiviert wird, wobei zwischen der mindestens einen Plasmazone und der mindestens einen Aktivierungszone mindestens eine Dissipationszone zur Herabsetzung der Energie des Plasmas zwischengeschaltet wird.Plasmazone forms, is activated, wherein between the at least one plasma zone and the at least one activation zone at least one dissipation zone for reducing the energy of the plasma is interposed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die mindestens eine Plasmazone bildende Plasma im Wesentlichen aus freien Elektronen und Ionen gebildet ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the at least one plasma zone forming plasma is formed essentially of free electrons and ions.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung der Entladung durch Gleichspannung, gepulste Gleichspannung, niedrig-, mittel- oder hochfrequente WechselSpannung oder durch Mikrowellen erzeugt. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the excitation of the discharge by DC voltage, pulsed DC voltage, low, medium or high frequency AC voltage or generated by microwaves.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Plasma durch eine Hohlkathodenglimmentladung erzeugt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the plasma is generated by a hollow cathode glow discharge.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Gleichspannung oder WechselSpannung von 20 Volt bis 2000 Volt an die Plasmaelektrode und die Anode angelegt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that a DC or AC voltage of 20 volts to 2000 volts is applied to the plasma electrode and the anode.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der mindestens einen Dissipationszone so gewählt wird, dass bei dem in der Dissipationszone herrschenden Arbeitsdruck die Energie der Elektronen in der Aktivierungszone im Wesentlichen kleiner als 8 eV ist.6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the length of the at least one dissipation zone is selected so that at the prevailing in the dissipation zone working pressure, the energy of the electrons in the activation zone is substantially less than 8 eV.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Energie kleiner als 3 eV ist.7. The method according to claim 6, characterized in that the energy is less than 3 eV.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsdruck in der mindestens einen Aktivierungszone 0,01 bis8. The method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the working pressure in the at least one activation zone 0.01 to
100 mbar, bevorzugt 0,1 bis 10 mbar ist.100 mbar, preferably 0.1 to 10 mbar.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Plasma herausgeführten Elektronen innerhalb der mindestens einen Aktivierungszone im Wesentlichen quer zur Richtung der Precursor-Strömung geführt werden.9. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the led out of the plasma electrons are guided within the at least one activation zone substantially transversely to the direction of the precursor flow.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die das Plasma bildenden Elektronen innerhalb der mindestens einen Aktivierungszone im Wesentlichen parallel zur Richtung der Precursor-Strömung geführt werden.10. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the electrons forming the plasma within the at least one Activation zone are guided substantially parallel to the direction of the precursor flow.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen in gleicher oder in entgegen gesetzter Richtung zur11. The method according to claim 10, characterized in that the electrons in the same or in the opposite direction to
Precursor-Strömung geführt werden.Precursor flow can be performed.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der mindestens einen Plasma-, Dissipations- und Aktivierungszone als in einer Richtung gleichmäßig ausgedehnte Bereiche erfolgt.12. The method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the formation of the at least one plasma, dissipation and activation zone takes place as uniformly extended in one direction areas.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung der mindestens einen Aktivierungszone so erfolgt, dass sie einen in einer Richtung gleichmäßig ausgedehnten Bereich darstellt, wobei die Richtung parallel oder nahezu parallel zur Substrat - Oberfläche ist.13. The method according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the formation of the at least one activation zone is such that it represents a uniformly extended in one direction area, wherein the direction is parallel or nearly parallel to the substrate - surface.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Plasmazonen und Aktivierungszonen nebeneinander in einer Richtung linear oder in zwei Richtungen flächig zur gleichzeitigen und gleichmäßigen Beschich- tung größerer Flächen angeordnet werden.14. The method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that a plurality of plasma zones and activation zones are arranged side by side in a direction linear or in two directions surface for simultaneous and uniform coating of larger surfaces.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich in die mindestens eine Aktivierungszone mindestens ein Reaktivgas geführt wird. 15. The method according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that in addition to the at least one activation zone at least one reactive gas is performed.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Einführung mindestens eines Spülgases zur Vermei- düng der Beschichtung der Flächen, die das Plasma begrenzen, vorgesehen ist.16. The method according to at least one of claims 1 to 15, characterized in that in addition the introduction of at least one purge gas to avoid fertilizing the coating of the surfaces which limit the plasma is provided.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülgas ein Edelgas, bevorzugt Argon, verwendet wird. 17. The method according to claim 16, characterized in that a noble gas, preferably argon, is used as purge gas.
18. Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (1) mit mindestens einem in einem Vorratsbehältnis (6) befindlichen Beschichtungsmaterial mittels eines Plasmas in einer Vakuumkammer, wobei mindestens eine Plasmaelektrode (10) , mindestens eine Gegenelektrode (11) und mindestens ein Substrat (1) in der Vakuumkammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vorratsgefäß (6) so ausgebildet und positioniert ist, dass der Dampf des Precursors über mindestens eine Aktivierungszone (5) auf das Substrat (1) führbar ist und die mindestens eine Plasmaelektrode (10) durch Anregung mittels einer Glimmentladung ein Plasma erzeugt, das eine Plasmazone (3) vorgibt, wobei die mindestens eine Plasmazone (3) so ausgebildet und angeordnet ist, dass zwischen der mindestens einen Aktivierungszone (5) und der mindestens einen Plasmazone (3) mindestens eine Dissipationszone (4) vor- liegt.18. An apparatus for coating substrates (1) with at least one in a storage container (6) located coating material by means of a plasma in a vacuum chamber, wherein at least one plasma electrode (10), at least one counter electrode (11) and at least one substrate (1) in the vacuum chamber is arranged, characterized in that the at least one storage vessel (6) is designed and positioned such that the vapor of the precursor can be guided to the substrate (1) via at least one activation zone (5) and the at least one plasma electrode (10) generated by excitation by means of a glow discharge a plasma which defines a plasma zone (3), wherein the at least one plasma zone (3) is designed and arranged such that between the at least one activation zone (5) and the at least one plasma zone (3) at least one Dissipation zone (4) is present.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dissipationszone (4) und/oder die mindestens eine Aktivierungszone (5) und/oder die mindestens eine Plasmazone (3) durch ein Gehäuse (12) umschlossen sind.19. The device according to claim 18, characterized in that the at least one dissipation zone (4) and / or the at least one activation zone (5) and / or the at least a plasma zone (3) are enclosed by a housing (12).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aktivierungszone (5) durch ein Gehäuse begrenzt ist, welches in seiner Verlängerung auch das Substrat (1) umschließt.20. The device according to claim 19, characterized in that the at least one activation zone (5) is delimited by a housing, which in its extension encloses the substrate (1).
21. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) der mindestens einen Aktivierungszone (5) so ausgebildet ist, dass es vor dem Substrat endet und eine Ausströmungsöffnung aufweist.21. The device according to at least one of claims 18 to 20, characterized in that the housing (12) of the at least one activation zone (5) is formed so that it ends in front of the substrate and having an outflow opening.
22. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmungs- öffnung des Gehäuses (12), die die mindestens eine Aktivierungszone eingrenzt, in Form eines Schlitzes zur Beschichtung großflächiger Sub- strate ausgebildet ist.22. The device according to at least one of claims 18 to 21, characterized in that the outflow opening of the housing (12), which limits the at least one activation zone, is formed in the form of a slot for coating large-area substrates.
23. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Plasma-, Dissipations- und Aktivierungszone (3, 4, 5) als in einer Richtung gleichmäßig ausgedehnte Bereiche ausgebildet sind.23. The device according to at least one of claims 18 to 22, characterized in that the at least one plasma, dissipation and activation zone (3, 4, 5) are formed as uniformly extended in one direction areas.
24. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Plasmaelektrode (10) als Hohlkathode ausgebildet ist. 24. The device according to at least one of claims 18 to 23, characterized in that the at least one plasma electrode (10) is designed as a hollow cathode.
25. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode als einfache oder mehrfache Hohlelektrode ausgebildet ist.25. The device according to at least one of claims 18 to 24, characterized in that the anode is formed as a single or multiple hollow electrode.
26. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Plasmazone (3) und die mindestens eine Dissipa- tionszone (4) die Form eines weitgehend isotropen Prismas aufweist .26. Device according to claim 18, characterized in that the at least one plasma zone (3) and the at least one dissipation zone (4) have the shape of a largely isotropic prism.
27. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Plasma- und Dissipationszone (3, 4) in einer E- bene, welche senkrecht zur Hauptbewegungsrichtung der Elektronen liegt, näherungsweise in Form eines anisotropen Rechtecks ausgebildet ist. 27. The device according to at least one of claims 18 to 26, characterized in that the at least one plasma and dissipation zone (3, 4) in an e-plane which is perpendicular to the main direction of movement of the electrons, is approximately in the form of an anisotropic rectangle ,
28. Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Beschichtung organischer Substrate, von Substraten aus Metall, Glas, Kunststoff, Keramik, zur Herstellung von Barriereschichten, Korrosionsschutzschichten, Verschleißschutzschichten, Kratzschutzschichten, insbesondere aus Kunststoff und zur Herstellung organischer Schichten mit definierter elektrischer Leitfähigkeit sowie zur Herstellung organischer Schichten mit spezifischem spektralem Absorptionsgrad. 28. Use of the method according to at least one of claims 1 to 17 for coating organic substrates, substrates of metal, glass, plastic, ceramic, for the production of barrier layers, corrosion protection layers, wear protection layers, scratch protection layers, in particular of plastic and for the production of organic layers with defined electrical conductivity and for the production of organic layers with specific spectral absorption.
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