DD141932A1

DD141932A1 - Verfahren und vorrichtung zur teilchenstromionisierung und hochratebeschichtung

Info

Publication number: DD141932A1
Application number: DD20984678A
Authority: DD
Inventors: Guenter Reisse; Manfred Rost; Hans-Joerg Erler; Friedrich Henny; Jochen Klemm
Original assignee: Guenter Reisse; Manfred Rost; Erler Hans Joerg; Friedrich Henny; Jochen Klemm
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1980-05-28
Also published as: JPS55123124A; CS231558B1; DD141932B1; DE2949121A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung ionisierter Teilchenstroeme und zur Ablagerung derselben auf einem Traeger. Das Ziel sowie die zu loesende Aufgabe der Erfindung bestehen in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die die Hochrate-Abscheidung von Schichten wahlweise auch auf grossen Flaechen ermoeglichen und eine Vergroesserung der Dichte des zum Schichttraeger gelangenden Ionenstromes oder Ionenstromanteiles gestatten. Erfindungsgemaess werden neutrale oder teilionisierte das- und/oder dampffoermige Teilchenstroeme durch eine Hohlkatode geleitet, die von in sich geschlosssenen Polschuhen eines oder mehrerer Permanent- oder Elektromagneten umgeben ist. Bei Anlagen einer geeigneten Spannung zwischen der Hohlkatode und einer Anode wird ein merklicher Teil des Teilchenstromes in der entstehenden Hohlkatoden-Ringspaltenentladung ionisiert. Die Extraktion der ionisierten Teilchen erfolgt mit Hilfe eines Ionenextraktionssystems, durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung zwischen Hohlkatode und Schichttraeger oder durch das negative Wandpotential des elektrisch isoliert, im Kontakt mit dem Entladungsplasma angebrachten Schichttraegers. Die Erfindung ist anwendbar: Mikroelektronik, Oberflaechenverguetung, Verschleissminderung und Korrosionsschutz

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Teilchenstroraionisierung und Hochratebeschichtung

Anwendungsgebiete der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar in den Gebieten der Technik, die Schichten mit spezifischen Eigenschaften benötigen, wie z. B. die Beschichtung und Schichteinbringung in der Mikroelektronik, der Optoelektronik und der Optik, zur Oberflächenvergütung, für den Korrosionsschutz und zur Verschleißminderung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits Verfahren zur Erzeugung ionisierter Teilchenströme und Ablagerung derselben auf einem Träger bekannt. Zu diesem Verfahren gehören die Ionenstrahlzerstäubung, die Schichtabscheidung durch Ion-plating, die Ionenstrahlabscheidung von dünnen Schichten und die Ionenstrahlnitrierung von Pestkörperoberflächen.

Das gemeinsame Merkmal dieser Verfahren besteht darin, daß wenigstens ein Teil der am Schichtaufbau beteiligten Elemente oder Verbindungen als Ionen angeliefert werden, wobei die Energie und der Impuls des zum Schichtträger gelangenden Teilchenstromes als eine Ursache für die Entstehung spezifischer Schichteigenschaften oder Verbindungen in Erscheinung tritt, und daß die Schichtabscheidung außer beim plasmagestützten Ion-plating im Hochvakuum erfolgen kann. Bei der Ionenstrahlzerstäubung -(DD-WP 76283) wird das als Target bezeichnete Ausgangsmaterial durch einen in einer Io-

.' ' '' ^:'-r'.:' _ ρ —

nenquelle erzeugten Ionenstrahl zerstäubt. Der abgestäubte Teilchenstrora, der auf dem entsprechend angeordneten Träger eine Schicht bildet, enthält nur einen geringen Ionenanteil; die mittlere Energie der Teilchen beträgt 5 bis 10 eV. Bei der lonenzweistrahlzerstäubung (DD-WP 130 157) wird gleichzeitig mit dem abgestäubten Teilchenstrom ein Ionenstrom aus einer separaten Ionenquelle auf den Träger gerichtet, so daß eine zusätzliche variierbare Energie-, Impuls-, und Teilchenzufuhr in die aufwachsende Schicht stattfindet. Diese Verfahren wurden bisher wegen der unabhängig variierbaren Versuchsparameter vorwiegend in der Grundlagenforschung eingesetzt. Für industrielle Beschichtungen sind die erreichbaren Schichtwachstumsraten und Beschichtungsflächen noch zu gering; der Ionenanteil im abgestäubten Teilchenstrom ist physikalisch bedingt und kann nicht variiert werden. Beim Ion-plating-Verfahren (DE-AS 15215^1) wird ein Bruchteil des zur Schichtabscheidung verdampften oder in Dampfform· überführten oder als Gas vorliegenden Materials in einem ITiederdruck-Gasentladungsplasma ionisiert und durch das zwischen Schichtträger und einer Hilfselektrode angelegte elektrische Feld auf den Träger beschleunigt. Die bisher für dieses Verfahren verwendeten Gasentladungsformen erlauben nicht, daß das Verhältnis von Ionen mit Energien bis zu einigen 100 eV zu Neutralteilchen im zum Träger gelangenden Teilchenstrom so gestaltet wird, daß eine hohe Schichtabscheidungsrate bei gleichzeitiger Zuführung bis zu einigen 10 eV Energie pro abgelagertes Schichtteilchen möglich ist. Höhere Ionenenergien führen zur Herausbildung von Strukturdefekten in der aufwachsenden Schicht und zur Wiederabstäubung des Schichtmaterials. Des weiteren ist die Abscheidung von Verbindungs-, Legierungs- und dotierten Schichten mit Hilfe dieses Verfahrens nur erschwert möglich.

Bei der Ionenstrahlabscheidung (DE-OS 2113375) von Schichten wird das gesamte zum Schichtaufbau verwendete Material in einer Ionenquelle ionisiert und auf die zu beschichtende Oberfläche beschleunigt. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig

_3- 209 84 6

und gestattet vorwiegend nur die Abscheidung von Schichten aus chemischen Elementen. Die bisher erzielten Schichtaufwachsraten sind gering.

Bei der Ionenstrahlnitrierung (DD-WP 130 157) wirken Stickstoff ionen auf den als Target geschalteten festen Körper ein, wobei die Temperatur der Festkörperoberfläche beispielsweise durch Strahlungsheizung auf einen für die Pestkörperdiffusion der Stickstoffteilchen und die Verbindungsbildung geeigneten Wert eingestellt wird. Pur eine effektive Anwendung dieses Verfahrens sind die bisher erreichten Ionenstromdichten und Behandlungsflächen zu gering.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, einen hohen Ionenanteil im Teilchenstrom zu erzeugen und die Aufwachsgeschwindigkeit der abgelagerten Schichten wesentlich zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die eine Erzeugung ionisierter Teilchenströme und deren Ablagerung auf einem Träger zum Inhalt haben, wobei die Hochrateabscheidung von Einkomponentenschichten-, Verbindungsschichten und dotierten Schichten wahlweise auch auf großen Flächen erfolgen soll.

Die Mangel der bekannten lösungen sind darauf zurückzuführen, daß bei der Ionenstrahlzerstäubung und der Ionenzweistrahlzeretäubung der vom Target abgestäubte, zum Träger gelangende Teilchenstrom vom Ionenstrora auf dem Target und der Zerstäubungsausbeute bestimmt wird. Die Zerstäubungsausbeute kann einen von der lonenart, Ionenenergie und dem Targetmaterial abhängigen Grenzwert nicht überschreiten; die Ionenstromdichte der bekannten großflächigen Ionenquellen beträgt maximal einige mA/cm , so daß die Schichtwachstumsrate ionenetrahlgestäubter Schichten einen Grenzwert, der für Metalle bei 50 nm/min liegt, nicht übersteigt. Auf Grund der begrenzten Ionenstromdichte der bekannten großflächigen Ionenquellen ist die Schichtwachstumsrate bei der Ionenstrahlablagerung

- 4 - 209 846

und der Ionenstrahlnitrierung ebenfalls begrenzt. Bei den bekannten lon-plating-Verfahren ist die Dichte des zum Schichtträger gelangenden Ionenstromes wegen der niedrigen Plasmadichte der verwendeten Niederdruck-Gasentladungen gering; die Energie der Ionen darf einen Schwellwert, dessen Überschreitung zur Defektbildung in den aufwachsenden Schichten führen würde, nicht übersteigen. Eine ausreichende Energie- und Impulszuführung in die aufwachsende Schicht kann somit nur bei begrenzten Schichtwachstumsraten erreicht werden. . Die Erhöhung der Schichtwachstumsrate bei genügender Energie- und Impulszuführung in die aufwachsende Schicht erfordert eine Vergrößerung der Dichte des zum Schichtträger gelangenden Ionenstromes bzw. Ionenstromanteiles.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß neutrale oder teilionisierte gas- und/oder dampfförmige Teil- . chenströme durch eine Hohlkatode geleitet und/oder in dieser erzeugt werden, die von in sich geschlossenen Polschuhen eines oder mehrerer Permanent- oder Elektromagneten umgeben ist, so daß sich im Wirkungsbereich des Polschuhpaares über der Hohlkatodenoberflache ein inhomogenes, tunnelförmiges, geschlossenes Magnetfeld ausbildet, welches als Elektronenfalle wirkt. Beim Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen der Hohlkatode und der nahe der Teilchenstromeintritts- und/ oder -austrittsseite angeordneten Anode überlagert sich somit der entstehenden Hohlkatodenentladung, vorwiegend im Bereich der Polschuhpaare, eine Ringspaltenladung. Im Gasentladungsplasma, dessen Dichte in der Hohlkatoden-Ringspaltenentladung hohe Werte erreicht, wird ein merklicher Teil des Teilchenstromes ionisiert. Außer den eingeleiteten Teilchen enthält das Gasentladungsplasma neutrale und ionisierte Teilchen der Hohlkatodenoberflache, die infolge des speziellen Entladungsmechanismus durch Ionenbombardement abgestäubt werden. Bei genügend intensiver Zerstäubung der Hohlkatoden-' oberfläche kann die Entladung auch nach Abschalten des eingeleiteten Teilchenstromes aufrechterhalten werden. Die Extrak-

209 846

tion der ionisierten Teilchen aus dem Gasentladungsplasma und ihre Beschleunigung auf den Schichtträger erfolgt mit Hilfe eines geeigneten lonenextraktionssystems oder durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung zwischen Hohlkatode und Schichtträger oder durch das sich selbst einstellende, negative Wandpotential des elektrisch isoliert, jedoch im Kontakt mit dem Entladungsplasma angebrachten Trägers.

Die Energie des zum Träger gelangenden gaskinetischen Stromes neutraler und im Plasma angeregter Teilchen kann durch die Formgebung der Hohlkatode, beispielsweise durch Ausbildung als Düse, beeinflußt werden; durch Stöße mit den Ionen erfolgt eine weitere Energieerhöhung. Durch unterschiedliche Formgebung des Entladungsraumes und des Magnetfeldes erfolgt des weiteren eine Anpassung der Vorrichtung an die Schichtträgergeometrie. Der Anteil an abgestäubten Teilchen von der Katodenoberfläche im Teilchenstrom zum Schichtträger iet infolge der Verteilungscharakteristik des abgestäubten Materials ebenfalls durch die Formgebung des Entladungsraumes variierbar. Erfindungsgemäß ist der Entladungsraum der Hohlkatoden-Ringspaltentladung wahlweise zylinderförmig, hohlzylinderförmig, kegelstumpfförmig, rotationselliptisch oder prismatisch ausgebildet und wird vom Teilchenstrom in axialer Richtung durchflossen, oder der Entladungsraum ist ringförmig mit prismatischem, elliptischem oder trapezförmigem Querschnitt ausgebildet und wird in radialer Richtung durchflossen. Um die Beschichtungsfläche und damit die Produktivität zu erhöhen, werden in weiterer Ausführung der Erfindung mehrere Hohlkatoden, die von in sich geschlossenen Polschuhpaaren eines oder mehrerer Permanent- oder Elektronenmagneten umgeben sind, parallel zueinander angeordnet. Als Teilchenßtrom wird ein Edelgas und/oder ein Gas verwendet, das wenigstens eine Materialkomponente und/oder das Legierungs- oder Dotierungsmaterials einer auf dem Träger abzulagernden oder einzulagernden Schicht enthält.

-e- 209 840

Die Herstellung von kontaminationsfreien Einkomponentenschichten, Verbindungsschichten, Legierungsschichten oder dotierten Schichten wird dadurch ermöglicht, daß die Wand der Hohlkatode aus dem Schichtmaterial oder aus einer Komponente oder sektorweise aus den Komponenten desselben und/ oder aus dem für die Legierung oder Dotierung der Schicht bestimmten Material besteht oder damit belegt ist. Die einzelnen Sektoren sind des weiteren wahlweise von je einem in sich geschlossenen Polschuhpaar umgeben und erhalten das gleiche oder unterschiedliche, separat regelbare elektrische Potentiale, wodurch der Anteil der verschiedenen Materialkomponenten in der Schicht variiert werden kann. Aus dem gleichen Grund wird der magnetische Pluß in den vorhandenen Polschuhpaaren wahlweise separat geregelt und auf unterschiedliche Werte eingestellt. Um eine hohe Standzeit der Hohlkatode zu erreichen, wird der Ort der stärksten Abtragung der Hohlkatodenwand durch Verschiebung der Polschuhe verlagert, oder das Katodenmaterial wird bei entsprechender Ausbildung der Hohlkatode durch geeignete Zuführungseinrichtungen laufend . ergänzt.

Die Zündung und Aufrechterhaltung der Hohlkatoden-Ringspaltentladung bei niedrigen Spannungen und eine Erhöhung der Plasmadichte kann erreicht werden durch Einstrahlung zusätzlicher Elektronen oder durch Einbringen eines Plasmastrahles oder eines vorionisierten Teilchenstrahles in den Entladungsraura. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Vorrichtung deshalb einer Einrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahls, eines Plasmastrahles oder eines vorionisierten Teilchenstrahles nachgeschaltet, wobei die der Hohlkatode am nächsten liegende Elektrode dieser Einrichtung gegenüber der Hohlkatode ein positives Potential erhält und somit gleichzeitig die Anode der Hohlkatoden-Ringspaltentladung darstellt. Die Vorrichtung kann beispielsweise Ionenquellen vom Pinkelsteintyp nachgeschaltet werden, wobei die Extraktionselektrode der Ionenquelle gegenüber der Emissionselektrode der Ionenquelle ein positives Potential erhält und gleichzeitig als Anode der Hohlkatodenringspaltentladung geschaltet wird.

-τ- 209 84 6

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung an drei Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die Vorrichtung mit zylinderfb'rmigem Entladungsraum,

Fig.. 2: die Vorrichtung mit hohlzylinderförmigem Entladungsraum,

Fig. 3: die Vorrichtung mit ringförmigem Entladungsraum,

Im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ist die Hohlkatode 3 rohrförmig ausgebildet, so daß ein zylinderförmiger Entladungsraum 4 entsteht. Die Hohlkatode ist ringförmig vom PoI-ßchuhpaar 5 eines Elektro- oder Permanentmagneten 6 umgeben. Beim Einlaß des Teilchenstromes 1 durch die Öffnungen der scheibenförmigen Anode 2 und Anlegen einer Spannung U. wird im Druckbereich von 0,1 ... 1 Pa eine Hohlkatodenentladung gezündet und aufrechterhalten, die vorwiegend im Bereich des magnetischen Feldes, dessen Feldlinien im Bereich des PoI-Bchuhpaares 5 parallel zur Hohlkatodenoberfläche verlaufen, und des elektrischen Feldes, das ausgehend vom Entladungsplasma senkrecht zur Hohlkatodenoberfläche gerichtet ist, von einer Ringspaltentladung überlagert wird. Der Ionisierungsgrad und die Ladungsträgerdichte erreichen im Plasma der sich herausbildenden Hohlkatoden-Ringspaltentladung sehr hohe Yferte, so daß ein merklicher Anteil des eingeleiteten Teilchenstromes ionisiert wird. Auf Grund des vorliegenden Entladungsmechanismus wird die Oberfläche der Hohlkatode 3 vorwiegend im Bereich des Polschuhpaares 5 durch Ionenbombardement zerstäubt.

Die abgestäubten Teilchen werden in der Entladung ebenfalls teilweise ionisiert und mischen sich dem eingeleiteten Teilchenstrom 1 bei. Durch Variation der Entladungsspannung U^ und des Magnetfeldes können sowohl die Dichte und die Energie der aus der Plasmagrenzschicht zur Hohlkatodenoberfläche beschleunigten Ionen und somit die Menge des abgestäubten Materials als auch der Ionisierungsgrad und die Ladungsträger-

209 846

dichte im Plasma gesteuert werden, so daß im Entladungsplasma ein bestimmtes Verhältnis von eingeleiteten zu abgestäubten Teilchen und von Ionen zu Neutralteilchen vorliegt. Die Extraktion der ionisierten Teilchen und ihre Beschleunigung auf den am Halter 10 befestigten Schichtträger 9 erfolgtim vorliegenden Beispiel mit Hilfe eines Zweielektrodenextrakt ions sy st ems mit mehreren Emissionsöffnungen, wobei die Emissionselektrode 7 das Potential der Hohlkatode 3 und die Beschleunigungselektrode 8 die Spannung U_ß gegenüber der Hohlkatode 3 erhalten. Gleichzeitig gelangt ein gaskinetischer Strom neutraler Teilchen zum Schichtträger 9. Das Extraktionssystem wirkt ferner als Druckstufe, so daß die Beschichtung Unter HochVakuumbedingungen erfolgen kann.

Eine weitere Möglichkeit der Ionenextraktion besteht darin, daß der Schichtträger als Beschleunigungselektrode geschaltet wird. Bei dieser Ion-plating-Variante entfallen Emissions- 7 und Beschleunigungselektrode 8; der Schichtträger 9 wird an die Stelle der Beschleunigungselektrode positioniert und erhält das Potential U^ gegenüber dem Plasma. Die Beschichtung eines Trägers kann auch dadurch erfolgen, daß Schichtträger 9 und Halter elektrisch isoliert angebracht und bei Wegfall der Emissions- und Beschleunigungselektrode 7, 8 an die Stelle der Emissionselektrode 7 positioniert werden. Durch den unmittelbaren Kontakt des elektrisch isoliert angebrachten Schichtträgers 9 mit dem Entladungsplasma lädt sich dessen Oberfläche bis auf das Wandpotential negativ auf und bewirkt die Ionenextraktion aus dem Plasma.

Im zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) besteht die Hohlkatode 3 aus dem inneren Katodenrohr 11 und dem äußeren Katodenrohr 12, die ineinander gestellt einen hohlzylinderförmigen Entladungsraum 4 bilden. Die beiden Katodenrohre 11, 12 werden von je einem Polschuhpaar 5 eines äußeren und inneren Elektro- oder Permanentmagneten 13, 14 ringförmig umgeben. Die Anode 2, die Emissions- 7 und Beschleunigungselektrode 8 sowie der Halter 10 für die Schichtträger 9 sind scheibenringförmig ausgebildet.

Im dritten Ausführungsbeispiel (Pig· 3) wird die Hohlkatode von zwei scheibenringförmigen Katoden 15» 16 gebildet, so daß ein ringförmiger Entladungsraum 4 mit rechteckigem Querschnitt entsteht. An der dem Entladungsraum 4 abgewandten Seite jeder Katode 15, 16 ist je ein ringförmiges Polschuhpaar 5 eines Elektro- oder Permanentmagneten 17, 18 angeordnet· Die Anode 2, die Emissions- 7 und Extraktionselektrode 8 sind rohrförmig ausgebildet; der Halter 10 für die Schichtträger 9 ist rohrförmig gestaltet oder besitzt die Form einer prismatischen Mantelfläche·

Der Einlaß des Teilchenstromes 1, die Zündung und Aufrechterhai tung der Entladung, die Ionisierung des Teilchenstromes 1, die Zerstäubung der Hohlkatodenoberflächen, die Ionenextraktion und die Beschichtung erfolgen auf die gleiche Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel mit dem Unterschied, daß die beiden Katodenrohre 11, 12 im zweiten Ausführungsbeispiel und die beiden scheibenringförmigen Katoden 15» .16·im dritten Ausführungsbeispiel aus unterschiedlichem Material bestehen können und daß durch separate Regelung der Magnetfeldstärken in den vorhandenen Magneten und durch Anlegen unterschiedlicher Potentiale U^ und U^₂ &n die Katoden die Zerstäubungsgeschwindigkeit der Katodenoberflächen und damit der Anteil des jeweiligen Katodenmaterials im Teilchenstrom 1, zum Schichtträger 9 variiert v/erden kann. Mit der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Ion-plating-Variante konnten beispielsweise harte, transparente Kohlenstoffschichten bei folgenden Parametern abgeschieden werden:

Material der Hohlkatode: Graphit eingeleiteter Teilchenstrom: 90 % Methan/10 % Argon Druck im BeSchichtungsraum: ρ = 0,3 Pa Entladungsspannung: U. = 300 V

Beschleunigungsspannung: Ug = 100 V Schichtaufwachsgeschwindigkeit: 500 nm/min

Claims

- ίο - 209 84 6 Erfindungsanspruch

1.6. Verfahrennach Punkt 1. bis 1.5.,gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlkatoden-Ringspaltentladung bei genügend hoher, durch intensive Zerstäubung hervorgerufener Abtragsgeschwindigkeit der Hohlkatodenoberfläche und durch entsprechende Formgebung des Entladungsraumes, beispielsweise durch konkav ausgebildete Entladungsraumwände und geringen Querschnitt der Teilchenstromaustrittsöffnungen, nach Abschalten der Teilchenstromzufuhr betrieben wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1. bis 1.6., gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlkatode (3) von in sich geschlossenen Polschuhen (5.) eines oder mehrerer Permanent- oder Elektromagneten (6) umgeben ist, nahe der Teilchenstromeintritts- und/oder -austrittsseite eine Anode (2) angeordnet ist und nahe der Teilchenstromaustrittsseite der Hohlkatode (3) wahlweise ein Extraktionselektrodensystem angebracht ist, das beispielsweise aus Emissionselektrode (7) und Beschleunigungselektrode (8) besteht, oder zwischen Schichtträger (9) und Hohlkatode (3) oder Anode (2) eine Beschleunigungsspannung (Ug) angelegt ist oder der Schichtträger (9) elektrisch isoliert nahe der Hohlkatode (3) angeordnet ist.

2.1. Vorrichtung nach Punkt 2.,gekennzeichnet dadurch, daß der Entladungsraum (4) der Hohlkatoden-Ringspaltentladung wahlweise zylinderförmig, hohlzylinderförmig, kegelstumpf förmig, rotationselliptisch oder prismatisch ausgebildet ist und vom Teilchenstrom (1) in axialer Richtung durchflossen wird, oder ringförmig mit prismatischem,

- 209 84 6

elliptischem oder trapezförmigem Querschnitt ausgebildet ist und vom Teilchenstrom (1) in radialer Richtung durchflossen wird.

2.2. Vorrichtung nach Punkt 2. und 2.1.,gekennzeichnet dadurch, daß mehrere Hohlkatoden (3),die von in sich geschlossenen Polschuhen (5) eines oder mehrerer Permanentoder Elektromagneten (6) umgeben sind, parallel zueinander angeordnet werden.

2.3. Vorrichtung nach Punkt 2. bis 2.2.,gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlkatode (3) aus nacheinander angeordneten Sektoren zusammengesetzt ist, die Sektoren
wahlweise von Polschuhen (5) je eines Permanent- oder Elektromagneten (6) umgeben sind und wahlweise das gleiche oder unterschiedliche, separat regelbare elektrische Potentiale erhalten.

2.4. Vorrichtung nach Punkt 2. bis 2.3·,gekennzeichnet dadurch, daß der magnetische Fluß in den Polschuhen (5) jedes Permanent- oder Elektromagneten (6) separat regelbar und auf unterschiedliche Werte einstellbar ist.

2.5. Vorrichtung nach Punkt 2. bis 2.4.tgekennzeichnet dadurch, daß die Polschuhe (5) verschiebbar angeordnet sind.

1.5. Verfahren nach Punkt 1. bis 1.4._ygekennzeichnet dadurch, daß am Ort der stärksten Abtragung das Katodenmaterial laufend ergänzt wird.

1.4. Verfahren nach Punkt 1. bis 1.2., gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlkatode aus reinem oder dotiertem Silizium besteht und als Gas Silan verwendet wird.

1.3. Verfahren nach Punkt 1 bis 1.2., gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlkatode aus Kohlenstoff besteht und als Teilchenstrom ein Methan/Argon-Gasgemisch und/oder polyzyk-· lische Kohlenwasserstoffe verwendet werden.

-11 - 209 84 6

1.2. Verfahren nach Punkt 1 und 1.1., gekennzeichnet dadurch, daß die Hohlkatode aus dem Schichtmaterial oder aus einer Komponente oder sektorweise aus den Komponenten desselben und/oder aus dem für die Legierung oder der Dotierung der Schicht bestimmten Material besteht oder damit belegt ist.

1.1. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Teilchenstrom ein Edelgas und/oder ein Gas verwendet wird, das wenigstens eine Materialkomponente und/oder das Dotierungs- oder Legierungsmaterial einer auf dem Träger abzulagernden oder einzulagernden Schicht enthält.

1. Verfahren zur Teilchenstromionisierung und Hochratebeschichtung unter Verwendung bekannter Mittel zur Vakuumerzeugung, zum Gas- und/oder Dampfeinlaß, zur Erzeugung von Magnetfeldern sowie zur Strom- und Spannungsversorgung ₉ gekennzeichnet dadurch; daß ein neutraler oder' teilionisierter gas- und/oder dampfförmiger Teilchenstrom durch eine Hohlkatode, in der ein inhomogenes, tunnelförmiges, geschlossenes Magnetfeld erzeugt wird, welches als Elektronenfalle wirkt, geleitet und/oder in dieser erzeugt wird, sich bei Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen der Hohlkatode und einer Anode eine HohlkatcJdenentladung und eine Ringspaltentladung ausbilden und überlagern, im Gaeentladungsplasma der Hohlkatoden-Ringspaltentladung ein merklicher Teil des Teilchenstromes ionisiert wird und danach die ionisierten Teilchen aus dem Gasentladungsplasma extrahiert und auf einen Träger beschleunigt werden.

2.6. Vorrichtung nach Punkt 2. bis 2.5.,gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung einer Einrichtung zur Erzeugung eines Elektronenstrahles, eines Plasmastrahles oder eines vorionisierten Teilchenstrahles nachgeschaltet wird und daß die der Hohlkatode (3) am nächsten liegende Elek^- trode dieser Einrichtung gleichzeitig die Anode (2) der Hohlkatoden-Ringspaltentladung darstellt.

Hierzu

3 Seiten Zeichnungen