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    公开号:WO1986007391A1
    申请号:PCT/EP1986/000332
    申请日:1986-06-04
    公开日:1986-12-18
    发明作者:Klaus Hartig；Anton Dietrich
    申请人:Leybold-Heraeus Gmbh；
    IPC主号:B05D1-00
    专利说明:
    [0001] " Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Substraten mittels einer. Plasmaent¬ ladung "
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von kontinuierlich bewegten Substraten durch Abscheidung von Verbindungen aus der Gasphase mittels einer durch eine Elektrode erzeugten Plasmaentladung mit einer chemischen Reaktion, wobei auf einer Seite des Substrats ein Magnet¬ system zur Erzeugung einer das Plasma einschnürenden magnetischen Falle angeordnet ist. Ein Einsatzgebiet ist die Beschichtung von Folien mit Polymerisaten, die aus polymerisationsfähigen Monomeren aus der Gasphase niedergeschlagen werden. Hierzu 'ist es erforderlich, dem Plasma bzw. der Glimm¬ entladung entsprechende reaktionsfähige Mono- mere zuzuführen. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Abscheidung von anorganischen Verbindungen.
    [0003] Durch die DE-OS 26 08 415 ist ein Beschichtungsver- fahren der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, mit dem beispielsweise Schichten aus Polystyrol er¬ zeugt werden sollen. Dabei liegen einander zwei Elektroden im Abstand von etwa 4 cm in paralleler Lage gegenüber, und das Substrat wird in der Mitte zwischen diesen Elektroden hindurchgeführt. Auf der der Substratposition jeweils abgekehrten Seite einer jeden Elektrode befindet sich ein Magnetsystem zur Erzeugung einer das Plasma einschnürenden mag¬ netischen Falle. Das Plasma brennt dabei in unmittelbarer Nähe einer jeden Elektrodenoberfläche und in einiger Entfernung vom Substrat, so daß Polymerisat auf den
    [0004] Elektrodenoberflächen abgeschieden wird. Es wird auch von der Beobachtung berichtet, daß die Katodenzer¬ stäubungsrate des Elektrodenmaterials viel kleiner ist als diejenige des auf der Elektrode abgelagerten Materials. Das bekannte Verfahren beruht auf der Hoffnung, das Polymerisat aus der Gasphase zunächst auf den Elektroden zu erzeugen und von dort in Richtung auf das Substrat wieder abzustäuben. Das Eintreten des beschriebenen Effektes beruht auf der Tatsache, daß ein Plasma z w i s c h e n der jeweils zu beschichtenden Substratoberfl che und der dieser Oberfläche zugekehrten Elektrode aufrechter¬ halten wird, und dies ist wiederum nur möglich, weil der Abstand zwischen der Substrat- und der Elektrodenoberfl che um ein Vielfaches größer ist als der unter den gegebenen Verfahrensbedingungen sich einstellende Dunkel raumabstand. Der tatsächlich , vorhandene Abstand liegt - unter Vernachl ssigung der Substratdicke - bei etwa 20 mm, während der sich unter den Verfahrensbedingungen einstellende Dunkel¬ raumabstand maximal in der Größenordnung von etwa 3 mm liegt. Bei dem bekannten Verfahren werden aber nicht nur die Elektroden, sondern auch weitere Teile der Inneneinrichtung der evakuierbaren Reaktionskammer beschichtet und verschmutzt.
    [0005] Durch den Aufsatz von Morosoff/Newton/Yasuda "Plasma polymerization of ehtylene by magnetron discharge", veröffentlicht in J . Vac .Sei .Technol . , 15(6), Nov./Dec. 1978, Seiten 1815 bis 1822, sind ein ganz ähnliches Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei dem der lichte
    [0006] Abstand der Elektrodenplatten 7,6 cm beträgt. Es geht auch hier darum, dem Plasma Mpnome'rdämpfe zuzuführen, die sich auf dem Substrat als Polymeri- säte niederschlagen. Auch hierbei geht es darum, . ϊ das Polymerisat zunächst auf den aus Aluminium be¬ stehenden El ektrodeπpl atten niederzuschlagen, und erst von dort in Richtung auf das Substrat abzu¬ stäuben.
    [0007] Durch den Aufsatz von Kaganowicz/Ban/Robinson
    [0008] "Spatial Effects in. Plasma Deposition of Si 0 Using Magnetically Enhanced Gl ow Discharge", veröffent¬ licht in ISPC-6 Montreal, Juli 1983, N-ummer C-7-6 sind ein wiederum vergleichbares Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Si lan-Schichten aus Siliziumverbindungen bekannt. Bei der dort be¬ schriebenen Vorrichtung liegen sich zwei Magnetron¬ katoden gleichfalls Spiegel symmetrisch gegenüber, und der lichte Abstand der Elektrodenplatten beträgt 5 cm. Die Verfasser berichten über die Beobachtung, daß die Schichtzusammensetzung sehr stark von der räumlichen Entfernung von den Elektroden abhängig ist und daß sich sogar Schichtmaterial in der Nähe des Ausgangs der Reaktionskammer weit entfernt von den Elektroden niederschlägt. Die Abhängigkeit der
    [0009] Schichtzusammensetzung von der Entfernung von den Elektroden hat insbesondere bei bewegten Substraten, die kontinuierlich zwischen den Elektroden hindurchge- führt werden, den Nachteil , daß erheblich inhomogene Schichten entstehen. Man muß sich hierbei vergegen¬ wärtigen, da.ß der Schichtaufbau mit geringer Nieder¬ schlagsrate bereits in einiger Entfernung von dem Spalt zwischen den Elektroden beginnt, daß die Nieder¬ schlagsrate beim Durchlauf des Substrats durch den be¬ sagten Spal^t ein Maximum durchläuft und daß die Schichtbescϊiaffenhei t und die Niederschlagsrate sich nach dem Austritt aus dem Spalt wieder in umgekehrter Weise verändern, wie vor dem Eintritt in den Spalt.
    [0010] Beim Schichtaufbau ist aber nicht nur die Schicht¬ zusammensetzung selbst maßgebend, sondern auch der Auftreffwinkel , mit dem die einzel nen_ Schichtparti kel auf das Substrat auftreffen. So kann beispielsweise bei zahlreichen Beschichtungsprozessen beobachtet werden, daß' unter einem schrägen, insbesondere bei unter einem spitzen Winkel stattfindenden Beschichtungs Prozessen eine stark verschlechterte Haftung des Schichtmaterials auf dem Substrat auftritt, ein Vor- gang, der f ü r die meisten Anwendungsfälle höchst unerwünscht ist.
    [0011] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Be- schichtungsverfahren der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei die chemische Reaktion auf die unmittel- bare Nachbarschaft des Magnetsystems und des Substrats beschränkt ist. Insbesondere soll die Kondensation von Schichtmaterial an von dem Magnetsystem entfernten Stellen verhindert und der Aufbau weitgehend homogener Schichten ermöglicht werden. Die :Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß die zu behandelnde Oberfläche des Substrats in einem Abstand "s." von der Elektrode gehalten wird, der k l e i n e r ist als der i unter den vorgegebenen Verfahrensbedingungen si h einstellende Dunkel raumabstand , und daß die magnetische Falle so eingestellt wird, daß sie das Substrat durchdringt und über der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats geschlossen ist, derart, daß die che ische Reaktion im eingeschnürten Plasma auf der zu be¬ schichtenden Oberfläche des Substrats aafrechterhalten wird.
    [0012] Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, daß das Plasma ausschließlich auf der dem Magnetsystem g e g e n ü b e r ! i e g .e n d e n Seite des Substrats brennt (auch wenn das Magneilsystem nur einfach, und nicht Spiegel symmetrisch vorhanden ist). Das Substrat hat dabei von dem Magnetsystem bzw. von der gegebenenfalls zwischen dem Substrat und dem Magnetsystem liegenden, zur Vorrichtung gehörenden Elektrode einen derart geringen Abstand, daß sich an dieser Stelle keine Glimmentladung bzw. keine chemische Reaktion ausbilden kahn. Dieser Abstand muß kleiner sein als der sogenannte Dunkelraumabstand, der in der Plasmaphysik hinreichend definiert ist. Er beträgt bei den eingangs beschriebenen Prozeßparametern etwa 1 bis 3 mm und geht in keinem Fall wesentlich über 3mm hinaus. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung wird der
    [0013] Beschi chtungsvorgang auf den unmittelbaren Einwirkungs- bereich des Plasmas auf das Substrat beschränkt.
    [0014] Dabei findet die Kondensation des
    [0015] Schichtmaterials gleichfalls praktisch ausschlie߬ lich' im Bereich des Plasmas statt, und insbesondere werd.en keine Vorrichtungsteile beschichtet. Dadurch wird der Ausnutzungsgrad des in vielen Fallen teuren Besc'hi chtungsmaterial s wesentlich verbessert, und die ansonsten notwendige Reinigung der Vorrichtung wird wesentlich eingeschränkt. Durch die Unterdrückung der Beschichtung außerhalb des eigentlichen Entladungs bereichs wird gleichzeitig eine Vorbeschichtung von kontinuierlich der Beschichtungszone zugef'ührtem Substrätmaterial vermieden, so daß ein außerordent¬ lich, homogener Schichtaufbau erzielt wird. Insbe¬ sondere wird eine schädliche Vorbeschichtung unter spitzem Winkel vermieden.
    [0016] Das Substrat kann dabei aus verschiedenen Materialien bestehen wie beispielsweise aus Metallen, Halb¬ leitern, Isolierstoffen wie Glas, Kunststoff und Keramik. Sofern elektrisch leitendes Substrat¬ material zum Einsatz kommt, kann auf eine besondere Elektrode verzichtet werden: In diesem Fall wird das Substrat selbst an eine entsprechende (negative)
    [0017] Spannung gelegt und ist mit der Elektrode identisch. Bei beweglichen Substraten kann dies durch eine Kontakt¬ rolle geschehen (Figur 2). Bei der Behandlung von Substraten aus nichtleitendem Material , wie z.B. bei Kunststoff-Folien, wird eine besondere Elektrode zwischen dem Substrat und dem Magnetsystem ange¬ ordnet und mit einer Spannungsquelle verbunden (Fi9ur 3). Die Spannungsquelle ist dabei von solcher Beschaffen¬ heit, daß die Elektrode entweder auf negativem Gleichspannungspotential oder an Hochfrequenz ge¬ legt ist, was bei den üblichen relativen Ab¬ messungen von Elektrode und den übrigen, auf Massepotential liegenden Bauteilen der Reaktions¬ kammer dazu führt, daß die Elektrode eine negative • Vorspannung, die sogenannte Bias-Spannung , annimmt. Dabei darf .weder der Abstand zwischen der Elektrode und -dem Magnetsystem noch der Abstand zwischen der Elektrode und dem Substrat größer sein als der er¬ wähnte Dunkel raumabstand , so daß in den genannten Zwischenräumen jegliche Glimmentladung vermieden wi rd.
    [0018] Es ist dabei auch möglich, die Elektrode baulich und elektrisch leitend mit dem Magnetsystem zu vereinigen wobei dann lediglich dafür Sorge zu tragen ist, daß die gesamte Anordnung, also einschließlich des Magnetsystems, gegenüber den metallischen Teilen der Reaktionskammer elektrisch isoliert sind. Bei Verwendung einer ortsfesten, d;.h. vom Substrat unabhängigen Elektrode wird in besonders vorteil¬ hafter Weise so verfahren, daß die der Elektrode zugekehrte erste Oberfläche des Substrats in-:einem Abstand "s2" zur Elektrode gehalten wird, der i kleiner ist als der unter den vorgegebenen Verfahrens¬ bedingungen gegebene Dunkel raumabstand , und daß die magnetische Falle so eingestellt wird, daß sie das Substrat durchdringt und über er der Elektrode abgewandten zweiten Oberfläche des' Substrats geschlossen is derart, daß die chemische Reaktion im eingeschnürten Plasma auf der der Elektrode abgekehrten Seite des Substrats aufrechterhalten wird (Figur 3).
    [0019] Mit ganz besonderem Vorteil eignet sich das erfindungs- gemäße Verfahren für die Beschichtung von konti¬ nuierlich über die Elektrode bzw. relativ zum Magnetsystem bewegten Folien, da durch diese Relativ¬ bewegung ein außerordentlich gleichförmiger Beschichtungs- Vorgang - über die Länge des Substrats gesehen - durchge- führt werden kann.
    [0020] Die Erfindung betrifft auch einen chemischen Reaktor zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens. Eine solche Vorrichtung besitzt in herkömmlicher Weise eine evakuierbare Reaktionskammer mit mindestens einer Zuführungseinrichtung für die Reaktionskomponenten, eine Haltevorrichtung für mindestens ein Substrat, eine in der Nähe der Substratposition angeordnete Elektrode für die Erzeugung eines Plasmas und ein auf der der Substratposition gegenüberliegenden Seite der Elektrode angeordnetes Magnetsystem mit Polflächen entgegengesetzter Polung zur Erzeugung einer von den Polflächen ausgehenden, in sich ge- schlossenen, die Elektrode durchdringenden magnetischen Falle.
    [0021] Zur Lösung der gleichen Aufgabe ist eine solche Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung in einer solchen räumlichen Lage zur Elektrode angeordnet ist, daß sich die der Elektrode zugekehrte erste Oberfläche des Substrats in einem Abstand "s2" zur Elektrode befinde.t> der kleiner ist als der unter den vorgegebenen Verfahrens bedingungen gegebene Dunkelraumabstand, und daß die magnetische Falle so eingestellt ist, daß sie das
    [0022] Substrat durchdringt und über der der Elektrode abge¬ wandten zweiten Oberfläche des Substrats geschlossen ist, derart, daß sich das eingeschnürte Plasma und die chemische Reaktionszone auf der der Elektrode abge- tehrten Seite des Substrats befinden.
    [0023] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungs¬ gegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteran¬ sprüchen .
    [0024] Beim Erfindungsgegenstand ist die räumliche Ausdehnung des Plasmas auf die unmittelbare Nachbarschaft der Elektrode bzw. des hinter der Elektrode befindlichen Magnetsystems beschränkt. Dadurch sind die Beschichtungsbedingungen nur in unmittelbarer Nähe des Substrats erfüllt. Der für die Beschichtung verwendete Energieanteil kann dabei außerordentlich genau kontrolliert werden, so daß die Niederschlagsraten und die Schichteigenschaften ^enau und reproduzierbar eingestellt werden können.
    [0025] Die Beschichturfg von Vorrichtungsteilen wird dabei so gut wie vollständig vermieden, so daß es auch nicht zu dem gefürchteten Abplatzen oder Abschälen von Schichtmaterial kommt, das sich im'Laufe der Zeit ansonsten auf Vorrichtungsteilen ansammelt und im Falle des Abplatz.ens zu Betriebsstörungen oder fehlerhaften Schichten führt. Verunreinigungen, die sich auf zu beschichtenden Substraten ablagern, führen zu örtlichen Unterbrechungen der Schicht. Wenn es sichum sehr kleine Partikel handelt, treten an den Substraten sogenannte Miniaturl cher oder "Pin-Holes" auf, die unvermeidbar zu Ausschuß führen .
    [0026] Beim Erfindungsgegenstand kann weiterhin durch Gas¬ druck, relative Lage und Stärke des Magnetfelds sowie durch die elektrische Feldstärke die Konzentration deä Plasmas sehr gut eingestellt und definiert werden, wodurch die Reproduzierbarkeit des Verfahrens weiter gef rdert wi rd.
    [0027] Verfahren und Vorrichtung werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert. Es z e i gen
    [0028] Fi gu r 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vor¬ richtung zur Beschichtung einer konti¬ nuierlich bewegten Kunststoff-Folie,
    [0029] Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 1 in vέr- größe'rtem Maßstab mit der Variante, daß -uf eine ortsfeste Elektrode ver¬ zichtet wird und das leitfähige Substrat selbst die Elektrode bildet,
    [0030] Figur 3 einen Ausschnitt aus Figur 1 in ver¬ größertem Maßstab,
    [0031] Figur 4 einen Vertikalschnitt durch eine Vor¬ richtung zur Beschichtung einer hohl- zylindrischen Walze oder einer über diese Walze geführten Folie und
    [0032] Figur 5 einen Schritt entlang der Linie V-V durch den Gegenstand von Figur 4.
    [0033] In Figur 1 ist eine Reaktionskammer 1 dargestellt, die über eine Saugleitung 2 an einen nicht dargestellten Satz von Vakuumpumpen anschließbar ist. Der Innen¬ raum 3 der Rekati ons kammer ist durch eine Tür 4 Zu¬ gang! ichr Die Reaktionskammer besitzt einen Boden 5, auf dem - in der Höhe verstellbar - ein Magnetsystem 6 be¬ festigt ist. Dieses Magnetsystem besteht aus einer ferromagnetischen Jochplatte 7, auf der zwei in sich geschlossene Reihen von Permanentmagneten angeordnet sind. Die nach oben gerichteten Polflächen dieser Magnete sind entgegengesetzt gepolt, und zwar liegen bei der inneren Reihe der Magnete die Südpole oben, bei der äußeren Reihe von Magneten die Nordpole. Auf diese Weise wird ein oberhalb der Polflächen liegen-der geschlossener Tunnel aus Magnetfeldlinien gebildet, wie dies von den sogenannten Zerstäubungs- Magnetrons her bekannt ist. Ein derartiges Magnetron ist beispielhaft' in der DE-OS .30 47 113 beschrieben, allerdings in umgekehrter Lage zeichnerisch darge¬ stellt. Die Jochplatte 7 ist höhenverstellbar auf Stützen 8 und 9 gelagert, die als Rohre ausgebildet sein können und für die Zu- und Abfuhr von Kühlwasser dienen können.
    [0034] Unmittelbar oberhalb der Polflächen ist eine platten- förmige Elektrode 10 angeordnet, die sämtliche Pol¬ flächen überdeckt und über eine Leitung 11 , die über eine Vakuumdurchführung 12 herausgeführt ist, mit einer Spannungsquell e 13 in Verbindung steht. Die Spannungsquelle 13 ist dabei entweder eine Gleich- spannungsquell e, an deren negativer Pol die Elektrode 10 gelegt ist, oder eine Hochfrequenzquell e mit einer Frequenz von beispielhaft 13,56 MHz. Eine Versorgung der Elektrode 10 mit Hochfrequenz führt zu einer negativen Vorspannung dieser Elektrode relativ zur Reaktionskammer 1.
    [0035] Der Elektrode 10 ist eine Haltevorrichtung 14 fün ein Substrat 15 zugeordnet, das aus einer Folie be¬ steht. Die Haltevorrichtung wird im vorliegenden «. Fall durch zwei Führungswalzen gebildet, die das Substrat 15 in einer planparallelen Lage horizontal über die Elektrode 10 führen. Das Substrat 15 wird dabei von einer 'Vorratsrolle 16 zugeführt und nach der Plasmabehandlung auf einer Aufwickel rolle 17 wieder gesammelt. Oberhalb der Elektrode 10 bzw. oberhalb der durch die Haltevorrichtung 14 definierten Substrat¬ position befindet sich eine Gaszuführungseinrichtung 18 der das erforderliche Reaktionsgas, vorzugsweise :im Gemisch mit einem Inertgas wie Argon, über eine Lei¬ tung 19 von einem nicht gezeigten Vorratsbehälter zugeführt wird. Die Gaszuführungseinrichtung besitzt eine Vielzahl von üffnungen, durch die das Gas in großflächiger Verteilung in Richtung des Substrats austreten kann.
    [0036] In Figur 2 ist eine Anordnung dargestellt, bei der das Substrat 15 selbst aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff (Metall) besteht und infolgedessen die Funktion der Elektrode 10 in Figur 1 übernimmt. Der leitfähige Teil des Substrats 15 ist infolgedessen mit 10a bezeichnet. Diesem leitfähigen Teil wird von der Spannungsquelle 13 her die erforderliche Spannung über eine Kontaktrolle 20 zugeführt. Im vorliegenden Falle ist der leitfähige Teil 10a des Substrats 15 noch mit einem Isol ierstoffbeiag 15a versehen, der beispielsweise durch eine Isolierstoff-Folie ge- bildet $ein kann, um aufzuzeigen, daß als Substrat 15 auch sogenannte Verbundfolien in Frage kommen.
    [0037] _ » ϊ
    [0038] Die sogenannte "magnetische Falle 21" ist durch ge¬ strichelt angedeutete magnetische Feldlinien' darge¬ stellt, das von dieser magnetischen Falle eingeschnürte bzw. eingeschlossene Plasma 22 ist kreuzschraffiert dargestellt. Die zu behandelnde Oberfläche 15b des Substrats 15 ist dem Magnetsystem 6 und dem leit¬ fähigen Teil 10a abgekehrt. Dabei ist der Abstand s^ der zu behandelnden Oberfläche 15b des Substrat von der Elefttrode (leitfähiges Teil 10a) kleiner als der unter den vorgegebenen Verfahrensbedingungen sich einstellende Dunkel raumabstand . Im vorliegenden Falle kann sich zwischen der zu beschichtenden Oberfläche 15b und der Elektrode bzw. dem leitfähigen Teil 10a über- haupt keine Glimmentladung ausbilden, weil der Isolier¬ stoffbelag 15a, zu dem die zu beschichtende Ober¬ fläche 15b gehört, in körperlicher Berührung mit dem leitfähigen Teil 10a steht. Es handelt sich mithin um einen Grenzfal 1.
    [0039] Ein weiterer Grenzfal! ist für den Fall gegeben, daß der Isol ierstoffbelag 15a nicht vorhanden ist. In diesem Fall ist der Abstand s. = 0. Zu beachten ist auch, daß der Abstand S3 zwischen der Rückseite der Elektrode (des 1 6 -
    [0040] leitfähigen Teils 10a) und dem Magnetsystem 6 gleich¬ falls kleiner sein muß, als der unter den vorgegebenen Verfahrensbedingungen sich einstellende Dunkel raumab¬ stand.
    [0041] Es ist in Figur 2 aber insbesondere zu erkennen, daß die magnetische Falle so eingestellt ist, daß sie das Substrat 15 durchdringt und über der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats geschlossen ist, derart, daß das eingeschnürte Plasma 22 auf der zu beschichtenden, dem Ma.gnetsystem 6 abgekehrten, Oberfläche 15b des Substrats aufrechterhalten wird.
    [0042] Die Figur 3 zeigt in vergrößertem Maßstab die Ver¬ hältnisse im unteren Teil der Vorrichtung nach Figur 1. In diesem Falle ist dem Magnetsystem eine ortsfeste Elektrode 10 zugeordnet , wobei der Abstand s, zwischen diesen beiden Teilen wiederum kleiner ist als der erwähnte Dunkelraumabstand. Das Substrat 15 besteht in diesem Falle aus einem Isoliermaterial, beispiels¬ weise aus einer thermoplastischen Folie, deren Dicke im Verhältnis zur Elektrode 10 übertrieben groß dargestellt ist. Das Substrat 15 besitzt auch hier eine zu beschichtende Oberfläche 15b. Das Substrat besitzt weiterhin eine der Elektrode 10 zugekehrte erste Oberfläche 15c, und der Abstand s2 zwischen dieser Oberfläche 15c und der Elektrode 10 ist wiederum kleiner als der unter den vorgegebenen Verfahrensbedingungen sich einstellende Dunkel raumabstand. Der Abstand s, zwischen der zu behandelnden Oberfläche 15b und der gleichen Elektrode 10 ist in der Praxis nicht merklich verschieden von dem vorerwähnten Abstand S2> weil die Dicke des Substrats 15, die der Differenz zwischen S. und S m entspricht, in Relation zu den übrigen Ab- messungen vernachlässigbar ist. Die üblicherweise i zu behandelnden thermoplastischen Folien haben-- Dicken zwischen 1 und 5 μm. In jedem Falle ist der Spalt 23, dessen Breite durch den Abstand s« definiert wird, so eng zu halten, daß in ihm keine Gl immentladung* brennt. Es ist auch hier zu erkennen, daß die magnetische
    [0043] Falle so eingestellt ist, daß sie das Substrat durch¬ dringt und über der der Elektrode abgewandten, zu be¬ schichtenden Oberfläche 15b geschlossen i.st, derart, daß sich das eingeschnürte Plasma auf der der Elektrode abgekehrten Seite des Substrats befindet.
    [0044] In Figur 4 sind gleiche Teile wie bisher mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    [0045] Die Haltevorrichtung 14 besteht im vorliegenden Fall aus einer hohlen Führungswalze 23, die gleichzeitig die Elektrode 10 ist, und in deren Innenraum 23a das Magnetsystem 6 untergebracht ist. Wie aus Figur 5 hervorgeht ,- 1 iegen die nicht näher bezeichneten Pol¬ flächen des Magnetsystems 6 in einer Zylinderfläche, die möglichst nahe an der zylindrischen Innenfläche der Führungswalze 23 angeordnet ist. über die Führungs¬ walze 23 kann gemäß Figur 5 ein fol i enförmiges Substrat 15 geführt werden, was im Prinzip der Anordnung gemäß Figur 2 entspricht. Es ist weiterhin sogar möglic die Führungswalze 23 nicht nur als Elektrode, sondern gleichzeitig auch als Substrat zu verwenden, d.h. die (auswechselbare) Führungswalze ist das Endprodukt und wird einer speziellen Oberf1 ächenbeschichtung unter¬ zogen-.
    [0046] Die Führungswäl ze 23 besitzt eine Welle 26, die in Drehlagern 24 gelagert und über einen Schleif¬ kontakt 25 mit der Spannungsque! 1 e 13 verbunden ist. Das jenseitige Ende der Welle 26 ist mit einem An¬ triebsmotor 27 verbunden, dessen Drehzahl über eine Antriebssteuerung 28 regelbar ist. ;
    [0047] Das Verfahren und die Vorrichtung sind für eine ganze Reihe von reaktiven Beschichtungsverfahren ge¬ eignet. So. önnen beispielsweise anorganische Schichten aus gasförmigen bzw. flüchtigen Verbindungen von
    [0048] Silizium, Germanium, Arsen, Bor, Aluminium, Titan, Phosphor und Gallium hergestellt werden. Es ist weiterhin möglich, polymere Schichten aus polymeri sations fähigen Monomeren herzustellen, beispielsweise Poly- methylmethacryli aus Methyl-Methacrylat. Weiterhin ist es möglich, amorphe Kohlenstoffschichten aus Kohlen¬ wasserstoffverbindungen wie C2H2 oder C.H. herzustellen-
    [0049] Beispiele:
    [0050] In einer Vorrichtung nach Figur 1 wurden Substrate aus Glas, Aluminium und Kunststoff in Platten¬ bzw. Folienform untergebracht, über ein Dosier- ventil wurde Methyl-Methacrylat ( 5Hg02) mit
    [0051] . 5 Volumensprozent Argonzusatz und einer Menge von ' 60 cm3/s in die Reaktionskammer eingeführt, wobei
    [0052] :. durch entsprechendes Abpumpen ein Prozeßdruck von
    [0053] 1 -2 2,2 x 10 mbar eingestellt wurde- Eine Magnetron- : katode des Typs PK 500 (Hersteller: Leybold-Heraeus GmbH) wurde bei einer Elektrodenspannung von 100 V mit einer Leistung von 800 W beaufschlagt. Die gesamte Katoden¬ fläche betrugt 450 cm2. Die Niederschlagsrate be¬ trugt 3 nm/s. Es ergaben sich Schichten aus plasma- " polymerisiertem Methyl-Methacrylat, die transparent waren und einen Brechungsindex von 1 ,5 bis 1 ,6 auf¬ wiesen. Durch Steigerung der elektrischen Leistung liessen sich Niederschlagsraten von mehr als 6 nm/s errei chen .
    权利要求:
    Claims

    A n s p r ü c h e:
    Verfahren zum Beschichten von kontinuierlich be¬ wegten Substraten durch Abscheidung von Ver¬ bindungen aus der Gasphase mittels einer durch eine Elektrode erzeugten Plasmaentladung mit einer chemischen Reaktion, wobei auf einer Seite des Substrats ein Magnetsystem zur Erzeugung einer das Plasma einschnürenden magnetischen Falle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnde Oberfläche des Substrats in einem Abstand "s," von der Elektrode gehalten wird, der kleiner ist als der unter den vorge¬ gebenen Verfahrensbedingungen sich einstellende Dunkel raumabstand , und daß die magnetische Falle so eingestellt wird, daß sie das Substrat durch¬ dringt und über der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats geschlossen ist, derart, daß die chemische Reaktion im eingeschnürten Plasma auf der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats aufrechterhalten wird.
    Verfahren nach Anspruch 1 zum Beschichten von über mindestens eine ortsfeste Elektrode bewegten Substraten, dadurch gekennzeichnet, daß die der Elektrode zugekehrte erste Oberfläche des Substrats in einem Abstand "s2" zur Elektrode gehalten wird, der kleiner ist als der unter den vorgegebenen Verfahrensbedingungen gegebene Dunkelraumab¬ stand, und daß die magnetische Falle so einge¬ stellt wird, daß sie das Substrat durchdringt, und über der der Elektrode abgewandten zweiten Oberfläche des Substrats geschlossen ist, derart, daß die chemische Reaktion im eingeschnürten Plasma auf der der Elektrode abgekehrten Seite des Substrats aufrechterhalten wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Beschichten von Substraten mit Polymerisaten, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß man dem Plasma kontinuierlich polymerisationsfähige Substanzen zuführt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die .El ektrode auf negativem Potential ge¬ halten wird.
    Chemischer Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, mit einer evakuierbaren Reaktions¬ kammer mit mindestens einer Zuführungseinrichtung für Reaktionskomponenten, mit einer Haltevorrichtung für mindestens ein Substrat, mit einer in der Nähe der Substratposition angeordneten Elektrode für die Erzeugung eines Plasmas und mit einem auf der der Substratposition gegenüberliegenden Seite der Elektrode angeordneten Magnetsystem mit Polflächen entgegengesetzter Polung zur Erzeugung einer von den Polflächen ausgehenden, in sich geschlossenen, die Elektrode durchdringenden magnetischen Falle, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (14) in einer solchen räumlichen Lage zur Elektrode (10) angeordnet ist, daß sich die der Elektrode (10) zugekehrte erste Oberfläche (15c) des Substrats (15) in einem Abstand "s2" zur Elektrode befindet, der. kleiner ist als der unter den vorgegebenen Ver¬ fahrensbedingungen gegebene Dunkelraumabstand, und daß die magnetische Falle (22) so einge¬ stellt ist, daß sie das Substrat (15) durchdringt und über der der Elektrode (10) abgewandten zweiten Oberfläche (15b) des Substrats geschlossen ist, derart, daß sich das eingeschnürte Plasma und die chemische Reaktionszone auf der der Elektrode abgekehrten Seite des Substrats be¬ finden.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (14) für das Substrat (15) aus mindestens einer Führungswalze (23) besteht, durch die das Substrat parallel zur Elektrode (10) über diese führbar ist.
    Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (14) für das Substrat (15) aus einer hohlen Führungswalze (23) besteht, die gleichzeitig die Elektrode ist und in deren Hohl¬ raum (23) das Magnetsyste (6) untergebracht ist.
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