DE60201044T2

DE60201044T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Vakuumbeschichtung mittels Lichtbogen

Info

Publication number: DE60201044T2
Application number: DE60201044T
Authority: DE
Inventors: Koji Ukyo-ku Kyoto Miyake
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: US6692623B2; US6866753B2; KR100496464B1; HK1048832B; JP4085593B2; US20020157609A1; EP1245694B1; EP1245694A1; DE60201044D1; HK1048832A1; JP2002294433A; KR20020077216A; US20040045812A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen und auf ein Verfahren für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen, verwendet zum Bilden eines dünnen Films einer ausgezeichneten Schmiereigenschaft und Härte auf einem solchen Substrat als ein Fahrzeugteil, ein Maschinenteil, ein Maschinenwerkzeug und eine Metallform, die eine magnetische Spule zum Führen eines Plasmas, erzeugt durch eine Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle, zu der Nähe des Substrats umfasst. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und auf ein Verfahren, die die Merkmale aufweisen, wie sie in dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8, jeweils, angegeben sind. Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind aus der US-A-5 840 163 bekannt. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen zum Verhindern einer Verschlechterung der Gleichförmigkeit einer Dickenverteilung auf einer Oberfläche des Substrats, die durch die Drift des Plasmas in einem magnetischen Feld, entwickelt durch die magnetische Spule, verursacht wird.
Beschreibung des in Bezug stehenden Stands der Technik
Eine Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen bildet einen Film (dünnen Film) auf einem Substrat unter Verwendung einer Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle, die eine Kathode durch eine Vakuum-Lichtbogen-Entladung verdampft, um ein Plasma zu erzeugen, das ein Kathodenmaterial enthält. Die Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen ist dahingehend vorteilhaft, dass eine Filmbildungsrate hoch ist und dass sie hoch produktiv ist.
Die US-A-5 840 163, die vorstehend erwähnt ist, offenbart eine Vorrichtung für eine Vakuumbedampfung mittels Lichtbogen, umfassend eine Filmbildungskammer, eine rechteckige Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle und einen Kanal, der die Filmbildungskammer und die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle verbindet. Ein magnetisches Feld wird um die Verdampfungskathode und den Kanal durch eine Vielzahl von Magneten erzeugt. Die Bewegung des Lichtbogens auf der rechtwinkligen Kathodenoberflä che wird durch Umkehren der Polarität des magnetischen Felds zu jedem Zeitpunkt, zu dem der Lichtbogen ein Ende der Kathode erreicht, kontrolliert.
Das Kathodenmaterial, verdampft von der Kathode der Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle, enthält Makro-Teilchen (bezeichnet als Droplets (Tröpfchen)) von mehreren μm, oder größer, zusätzlich zu Mikro-Teilchen, die für eine Filmbildung geeignet sind. Die Makro-Teilchen fliegen zu der Oberfläche des Substrats und haften daran an, möglicherweise unter Beschädigung der Adhäsionseigenschaft und der Glätte (Oberflächen-Rauigkeit) des Films.
Um die vorstehenden Probleme zu lösen, sind die nachfolgenden zwei Techniken bereits vorgeschlagen: 1) eine Technik zum Transportieren des Plasmas zu dem Substrat, nachdem die Makro-Teilchen von dem Plasma entfernt sind, unter Verwendung einer Technik eines magnetischen Ablenkungsfelds (z. B. japanische, ungeprüfte Patentveröffentlichung No. 2001-3160), und 2) eine Technik, um die Makro-Teilchen fein zu gestalten, durch Konvergieren des Plasmas durch das magnetische Feld, um die Dichte des Plasmas zu erhöhen (z. B. japanische, ungeprüfte Patentveröffentlichung No. 2000-34561).
10 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Vorrichtung für eine Vakuumverdampfung mittels Lichtbogen darstellt, die die Technik 1) vorstehend verwendet. Die Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen umfasst eine Filmbildungskammer (oder Vakuumkammer) 2, die im Vakuum durch eine Vakuumentladungsvorrichtung (nicht dargestellt) entladen wird. Ein Halter 8 zum Halten eines Substrats 6, auf dem ein Film gebildet ist, ist in der Filmbildungskammer angeordnet.
In diesem Beispiel wird ein Gas 4, wie beispielsweise ein inaktives Gas oder ein Reaktionsgas, von einer Gasquelle (nicht dargestellt) in die Filmbildungskammer 2 eingeführt.
Eine Vorspannung V_B von –50 V bis –500 V, zum Beispiel, wird von einer Vorspannungs-Energieversorgungsquelle 10 an den Halter 8 und das Substrat 6 angelegt.
Die Filmbildungskammer 2 ist mit einer Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle 12 über eine Rohrleitung 28 (Ablenkungsrohrleitung), die um 90°, in diesem Beispiel, gebogen ist, verbunden.
Die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle 12 umfasst eine Kathode 14, befestigt an einer Endplatte 29 der Rohrleitung 28, mit einem isolierenden Material 20, das dazwischen eingesetzt ist. Die Kathode 14 wird über eine Vakuum-Lichtbogen-Entladung, die zwischen der Kathode 14 und der Rohrleitung 28 auftritt, auch als eine Anode dienend, um ein Plasma 8 zu erzeugen, das ein Kathodenmaterial 16 enthält, verdampft. Eine Anoden-Elektrode kann individuell vorgesehen sein. Hierbei bedeutet das "Kathodenmaterial" ein Material, das die Kathode 14 bildet. Eine Lichtbogen-Entladungsspannung wird von einer Lichtbogen-Energieversorgungsquelle 22 zwischen der Kathode 14 und der Rohrleitung 28 angelegt. Die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle 12 umfasst einen bekannten Trigger-Mechanismus, einen Wasserkühlmechanismus, und dergleichen. Diese Mechanismen sind nicht in der Beschreibung zur Vereinfachung dargestellt.
Eine Vielzahl von magnetischen Spulen 24 ist um einen äußeren Umfang der Rohrleitung 28 herum vorgesehen. Die magnetischen Spulen erzeugen ein magnetisches Feld zum Ablenken des Plasmas 18, erzeugt durch die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle 12, und führt (transportiert) das Plasma 18 in die Nähe des Substrats 6 in der Filmbildungskammer 2. Einige der magnetischen Feldlinien 26, erzeugt durch die magnetischen Spulen 24, sind grob in der Figur dargestellt, und, wie dargestellt ist, erstrecken sich diese magnetischen Feldlinien im Wesentlichen entlang einer inneren Oberfläche der Rohrleitung 28. Diese magnetischen Spulen 24 sind in Reihe verbunden und werden mit einem Spulenstrom I_c zum Erzeugen des magnetischen Felds von einer Spulen-Energieversorgungsquelle 30 versorgt.
Das Plasma 18, erzeugt durch die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle 12, ist im Wesentlichen entlang der magnetischen Feldlinien 26 gekrümmt und wird zu dem Substrat 6 transportiert. Die Makro-Teilchen, abgegeben von der Kathode 14, sind elektrisch neutral oder negativ in dem Plasma 18 geladen. Ein Großteil der Makro-Teilchen ist sehr groß. Dementsprechend gehen diese Teilchen gerade, ungeachtet des magnetischen Felds, hindurch und schlagen auf die innere Wand des gebogenen Rohrs 28 auf und erreichen demzufolge nicht das Substrat 6. Als Folge wird das Plasma 18, das wenig der Makro-Teilchen enthält, in die Nähe des Substrats 6 geführt. Demzufolge wird verhindert, dass die Makro-Teilchen an dem Substrat 6 anhaften. Die Vorrichtung, die die magnetischen Spulen 24, das Rohr 28 und die Spulen-Energieversorgungsquelle 30 (Spulen-Energieversorgungsquelle 40 in 1) umfasst, wie dies vorstehend erwähnt ist, wird auch als ein magnetischer Filter bezeichnet, wo die Aufmerksamkeit auf die Funktion eines Entfernens der Makro-Teilchen gerichtet ist.
Ionen (d. h. ionisiertes Kathodenmaterial 16) in dem Plasma 18, das so in die Nähe des Substrats 6 transportiert ist, werden auf das Substrat 6 unter der Vorspannungs-Spannung V_B, und dergleichen, angezogen und auf der Oberfläche des Substrats niedergeschlagen, um einen dünnen Film auf dem Substrat zu bilden. Wenn ein Reaktionsgas, das mit dem Kathodenmaterial 16 reagiert, um eine chemische Verbindung zu bilden, für das Gas 4 verwendet wird, kann ein dünner Verbund-Film gebildet werden.
Wenn ein Elektron in einem gleichförmigen, magnetischen Feld, wie dies ausreichend bekannt ist, transportiert wird, nimmt das Elektron eine kreisende Bewegung so vor, dass es sich um die magnetischen Feldlinien herumwindet, und zwar unter Lorentz-Kräften, die durch die folgende Gleichung 1 gegeben sind. In der Gleichung ist q eine Ladung, v ist eine Elektronengeschwindigkeit und B ist eine Flussdichte (dieselbe Regel gilt entsprechend für die Beschreibung, die folgt).
Gleichung 1
F = qvB
Dementsprechend bewegen sich in einem gleichförmigen, magnetischen Feld Elektronen, die von zwei Positionen P und Q, dargestellt in 11, abgegeben sind, entlang magnetischer Feldlinien 26, gleichförmig verteilt, erreichen das Substrat 6 und fallen auf Positionen nahe zu den Positionen P₁ und Q₁, entsprechend zu den Positionen P und Q, auf.
Tatsächlich ist ein magnetisches Feld, entwickelt durch die magnetischen Spulen 24, nicht gleichförmig und besitzt Gradienten eines magnetischen Felds ohne Ausnahme. Für eine Drift von aufgeladenen Teilchen, wie beispielsweise Elektronen, in einem magnetischen Feld, das Gradienten besitzt, wird Bezug auf "Newest Plasma Production Technique", von Yoshinobu Kawai, veröffentlicht durch IPC Corporation, am 5. August 1991, Seiten 12 bis 21, genommen. Wie beschrieben ist, driftet das geladene Teilchen unter einer Driftgeschwindigkeit V_D, die durch die folgende Gleichung 2 gegeben ist. In der Gleichung ist μ eine magnetische Permeabilität, ∇B ist ein Gradient (Vektor) des magnetischen Felds und Bv ist ein magnetisches Feld (Vektor) und die anderen Dinge sind dieselben, wie sie vorstehend erwähnt sind. ∇ ist ein Nabla- oder Hamilton-Operator.
Gleichung 2
VD = –μ(∇B × Bv)/(qB2)
Der Gradient des magnetischen Felds wird unter Verwendung einer Vorrichtung, die das Plasma 18 unter Verwendung des magnetischen Ablenkungsfelds transportiert, wie dies in 10 (oder in 1, die später beschrieben wird), dargestellt ist, diskutiert.
Ein Fall, bei dem die magnetische Spule 24 und das Rohr 28 im Querschnitt kreisförmig sind, ist in den 12 bis 18 dargestellt. In den 12 bis 15 sind die Kathoden 14a und 14b einfach durch zwei Positionen P und Q (dasselbe gilt entsprechend für die Darstellungen der 19 bis 21, die später beschrieben werden) dargestellt. In den 16 bis 18 sind die Kathoden 14a und 14b spezifisch dargestellt (dasselbe gilt entsprechend für die Darstellungen der 22 und 23, die später beschrieben werden, und die 2 bis 7).
In diesem Fall gibt die Art der kreisförmigen, magnetischen Spulen 24 dem magnetischen Feld in dem Rohr 28 einen Gradienten ∇B, wie dies in 14 dargestellt ist, so, dass eine Intensität des magnetischen Felds am geringsten an der Mitte 28a des Rohrs innen ist, und sich graduell zu der Außenseite hin erhöht. In einem Fall, bei dem eine Vielzahl von magnetischen Spulen 24 angeordnet ist, während sie gebogen sind, wie dies in 10, zum Beispiel, dargestellt ist, ist die geringste Intensität des magnetischen Felds an einer Position etwas nach außen von der Mitte 28a verschoben, tatsächlich angeordnet.
Dementsprechend driften, wie in den 12 und 13 dargestellt ist, Elektronen 32a und 32b, abgegeben von den zwei Positionen P und Q, unter einer Driftgeschwindigkeit V_D in der Umfangsrichtung (15) durch den Gradienten ∇B des magnetischen Felds (14), wie dies in der Gleichung 2 definiert ist. Deshalb landen die Elektronen auf dem Substrat 6 an Positionen, die in der Umfangsrichtung verschoben sind. Dasselbe gilt für die Ionen, und demzufolge driftet das Plasma, während es in der Umfangsrichtung verschoben wird.
In einem Fall der 16 und 17, wo zwei Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen 12 vertikal voneinander beabstandet und entlang der z-Achse angeordnet sind, erreicht Plasma 18, erzeugt durch die Kathoden 14a und 14b, das Substrat 6, während es in der Umfangsrichtung driftet. Eine Dichteverteilung jedes Plasmas, erzeugt durch die Kathoden 14a und 14b, ist gewöhnlich in einer Form einer nach außen gerichteten Kurve gezeigt; die Dichte ist am höchsten an der Mitte des Plasmas im Querschnitt und verringert sich graduell zu deren Rand hin. Dementsprechend treten Spitzen 36a und 36b und Ränder 38a und 38b einer Filmdickeverteilung (nämlich eine Verteilung einer Filmbildungsgeschwindigkeit) an der Oberfläche des Substrats 6 auf, wie dies in dem Fall der 18 gezeigt ist. Wie dargestellt ist, sind diese Spitzen und Ränder an Positionen, verschoben in der Umfangsrichtung gegenüber Positionen 34a und 34b, entsprechend zu den Kathoden 14a und 14b, angeordnet.
Ein Fall, bei dem die magnetischen Spulen 24 und das Rohr 28 im Querschnitt rechtwinklig sind, ist in den 19 bis 23 dargestellt.
Ein magnetisches Feld innerhalb des Rohrs 28 besitzt einen Gradienten ∇B, wie dies in 20 dargestellt ist, derart, dass eine Intensität des magnetischen Felds am geringsten an einem Teil 28b, geringfügig näher zu der Außenseite als zu der Mitte 28a, ist und sich graduell zu der Außenseite hin erhöht. Der Gradient ∇B hängt von der Art der rechtwinkligen, magnetischen Spulen 24 und der Anordnung der Vielzahl von magnetischen Spulen 24, die angeordnet sind, während sie so gebogen sind, wie dies in 10 und dergleichen, dargestellt ist, ab.
Wie in den 12 und 19 dargestellt ist, driften Elektronen 32a und 32b, emittiert von zwei Positionen P und Q, unter einer Driftgeschwindigkeit V_D, wie sie in Gleichung 2 (21) definiert ist, in einer nach unten gerichteten und schrägen Richtung, was das Ergebnis der nach unten gerichteten Richtung und der lateralen Richtung ist, mit dem Gradienten ∇B des magnetischen Felds 8 (20).
In einem Fall der 16 und 22, wo zwei Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen 12 vertikal voneinander beabstandet und entlang der z-Achse angeordnet sind, erreicht Plasma 18, erzeugt durch die Kathoden 14a und 14b, das Substrat 6, während es in der nach unten gerichteten und schrägen Richtung driftet. Dementsprechend treten Peaks 36a und 36b und Ränder 38a und 38b einer Filmdicken-Verteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 auf, wie dies in dem Fall der 23 dargestellt ist. Wie dargestellt ist, sind die Peaks 36a und 36b und die Ränder 38a und 38b an Positionen, verschoben in der nach unten gerichteten und schrägen Richtung gegen Positionen 34a und 34b, entsprechend zu den Kathoden 14a und 14b, angeordnet.
Tatsächlich ist eine Verschiebung des Peaks 36a gegenüber derjenigen des Peaks 36b unterschiedlich. Die seitliche und nach unten gerichtete Verschiebung des Peaks 36b an der unteren Seite (gesehen in der z-Achse, wird dasselbe nachfolgend angewandt) sind größer als der Peak 36a an der Unterseite. Diese Tatsache wurde empirisch bestä tigt. Die Peaks 36a und 36b sind in Richtungen verschoben, in denen sich der Abstand dazwischen erhöht. Ein solches Beispiel ist in 23 dargestellt. Dort, wo solche Verschiebungen auftreten, tritt eine geringe Filmbildung an dem zentralen Teil des Substrats 6 auf. Weiterhin werden die Verschiebungen größer, wenn sich ein Abstand des Substrats 6 von der Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle 12 erhöht. Dort, wo die Peaks 36a und 36b und die Ränder 38a und 38b der Filmdicken-Verteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 um den Gradienten ∇B des magnetischen Felds verschoben sind, ist es schwierig, einen Film auf dem Substrat 6 so, wie es erwünscht ist, zu bilden. Die Verschiebung wird die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 verschlechtern. Wenn mit einem Fall verglichen wird, bei dem die magnetischen Spulen 24 und das Rohr 28 im Querschnitt kreisförmig sind, in einem Fall, bei dem die magnetischen Spulen 24 und das Rohr 28 im Querschnitt rechteckig sind, werden die Peaks 36a und 36b der Dickenverteilung voneinander weg verschoben, und die Verschiebungen davon werden größer, wenn sich ein Abstand zwischen dem Substrat 6 und der Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle 12 vergrößert. Dementsprechend wird die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 mehr verschlechtert.
Zusammenfassung der Erfindung
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen und ein Verfahren für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen zu schaffen, die eine Verschlechterung der Gleichförmigkeit einer Filmdicken-Verteilung auf einer Oberfläche eines Substrats, was durch die Drift eines Plasmas in einem magnetischen Feld, entwickelt durch eine magnetische Spule, verursacht ist, verhindern kann.
Die vorliegende Erfindung löst ihre Aufgabe durch Schaffen einer Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen, aufweisend die Merkmale, wie sie in Anspruch 1 beansprucht sind, und durch ein Verfahren für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen, das die Schritte aufweist, wie sie im Anspruch 8 angegeben sind.
Das Plasma wird in die Nähe des Substrats durch das magnetische Feld, entwickelt durch die magnetischen Spulen, bevor und nachdem die Flussrichtung des Spulenstroms, zugeführt zu den magnetischen Spulen, umgekehrt ist, geführt. Der Grund hierfür ist derjenige, dass, solange wie das magnetische Feld existiert, das Plasma durch das magnetische Feld geführt wird.
Wenn die Flussrichtung des Stroms, zugeführt zu den magnetischen Spulen, umgekehrt ist, verbleibt der Gradient ∇B des magnetischen Felds unverändert, allerdings wird die Richtung des Vektors des magnetischen Felds B_V umgekehrt. Wie anhand der Gleichung 2 gesehen werden kann, wird die Driftgeschwindigkeit V_D, die auf das Plasma einwirkt, um transportiert zu werden, in ihrer Richtung umgekehrt.
Das Phänomen, das bereits angegeben ist, dass die Peak-Positionen der Dickenverteilung auf der Substratoberfläche durch die Drift des Plasmas, das transportiert wird, verschoben sind, tritt in dem umgekehrten Zustand auf der Substratoberfläche dann auf, wenn die Flussrichtung des Spulenstroms umgekehrt ist. Diese Umkehrung verringert die Nicht-Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung, wodurch die Verschlechterung der Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung auf der Substratfläche verhindert wird. Das Ergebnis ist dasjenige, dass ein Film gleichförmiger über einen breiteren Bereich auf dem Substrat gebildet werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Diagramm, das eine Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 stellt, in einer Ansicht in der Richtung C-C in 1, eine Anordnung von Kathoden in zwei Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen dar, wo die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt rechtwinklig sind;
3 stellt, in einer Ansicht in der Richtung D-D in 1, Driftrichtungen von Elektronen in einem magnetischen Feld durch die magnetische Spule in 1 dar, bevor der Spulenstrom in seiner Flussrichtung umgekehrt ist, wobei die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt rechtwinklig sind;
4 stellt, in einer Ansicht in der Richtung D-D in 1, Driftrichtungen von Elektronen in einem magnetischen Feld durch die magnetische Spule in 1 dar, nachdem der Spulenstrom in seiner Flussrichtung umgekehrt ist, wobei die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt rechtwinklig sind;
5 zeigt ein Diagramm, das Filmdicken-Verteilungen auf einer Oberfläche eines mittels Film gebildeten Substrats durch die Kathoden in 2, bevor der Spulenstrom in seiner Flussrichtung umgekehrt ist, darstellt;
6 zeigt ein Diagramm, das Filmdicken-Verteilungen auf einer Oberfläche eines mittels Film gebildeten Substrats durch die Kathoden in 2 darstellt, nachdem der Spulenstrom in seiner Flussrichtung umgekehrt ist;
7 zeigt ein Diagramm, das Filmdicken-Verteilungen darstellt, wenn die Verteilungen der 5 und 6 eines auf dem anderen überlagert sind;
8 zeigt ein Diagramm, das zwei Dickenmesseinrichtungen, angeordnet nahe zu dem Umfang des Substrats, darstellt;
9 zeigt ein Diagramm, das zwei Ionenstrommesssonden, angeordnet nahe zu dem Umfang des Substrats, darstellt;
10 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach dem Stand der Technik darstellt;
11 zeigt ein Diagramm, das Elektronenbewegungen in einem gleichförmigen, magnetischen Feld darstellt;
12 zeigt ein Diagramm, das einen Bereich der magnetischen Spule der Vorrichtung der 1 und 10 darstellt;
13 zeigt ein Diagramm, das einen Querschnitt der Struktur der 12, gesehen in einer Richtung C-C, darstellt, wobei die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt kreisförmig sind;
14 zeigt ein Diagramm, das eine Abstufung eines magnetischen Felds in einem Schnitt der Struktur der 12, gesehen in einer Richtung D-D, darstellt, wobei die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt kreisförmig sind;
15 zeigt ein Diagramm, das Driftrichtungen von Elektronen in einem magnetischen Feld, entwickelt durch die magnetische Spule der 14, darstellt;
16 zeigt ein Diagramm, das eine Struktur jeder der 1 und 10 darstellt, die von den Kathoden zu dem Substrat reicht;
17 stellt, in einer Ansicht in der Richtung C-C in 16, eine Anordnung von Kathoden dar, wobei die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt kreisförmig sind;
18 zeigt ein Diagramm, das Filmdicken-Verteilungen auf einer Oberfläche eines durch Film gebildeten Substrats darstellt, die durch die Kathoden in 17 verursacht sind;
19 zeigt ein Diagramm, das einen Querschnitt der Struktur der 12, gesehen in einer Richtung C-C, darstellt, wobei die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt rechtwinklig sind;
20 zeigt ein Diagramm, das eine Abstufung eines magnetischen Felds in einem Querschnitt der Struktur der 12, gesehen in einer Richtung D-D, darstellt, wobei die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt rechtwinklig sind;
21 zeigt ein Diagramm, das Driftrichtungen von Elektronen in einem magnetischen Feld, entwickelt durch die magnetische Spule der 20, darstellt;
22 stellt, in einer Ansicht in der Richtung C-C in 16, eine Anordnung von Kathoden dar, wo die magnetische Spule und das Rohr im Querschnitt rechtwinklig sind; und
23 zeigt ein Diagramm, das Filmdicken-Verteilungen auf einer Oberfläche eines mittels Film gebildeten Substrats darstellt, die durch die Kathoden in 22 verursacht sind.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Diagramm, das beispielhaft eine Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 stellt, in einer Ansicht in der Richtung C-C in 1, eine Anordnung von Kathoden in zwei Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen in einem Fall dar, wo eine magnetische Spule und ein Rohr im Querschnitt rechtwinklig sind. 2 ist dasselbe Diagramm wie 22, das vorstehend beschrieben ist. In den Figuren sind ähnliche oder dieselben Bereiche, verwendet in den 10 bis 23, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Eine Beschreibung wird angegeben werden, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden der Ausführungsform gegenüber der Vorrichtung nach dem Stand der Technik gelegt wird.
Die Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen, dargestellt in 1, weist eine Spulen-Energieversorgungsquelle 40 und eine Steuereinheit 42 auf. Die Spulen-Energieversorgungsquelle 40 wird anstelle der Spulen-DC-Energieversorgungsquelle 30 nach dem Stand der Technik verwendet und kehrt die Flussrichtung des Spulenstroms I_C um, der durch eine Mehrzahl von magnetischen Spulen 24 fließt. Die Steuereinheit 42 steuert die Spulen-Energieversorgungsquelle 40, um die Flussrichtung des Spulenstroms I_C, der durch jede magnetische Spule 24 fließt, umzukehren.
Die Spulen-Energieversorgungsquelle 40 kann eine bipolare Energieversorgungsquelle sein, die dazu geeignet ist, einen bipolaren Strom zuzuführen, oder kann eine Kombination von zwei DC-Energieversorgungsquellen sein; eine führt einen positiven Strom zu, und die andere führt einen negativen Strom zu.
In der Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen sind zwei Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen 12 entlang der z-Achse angeordnet, während sie vertikal voneinander getrennt sind. Jede der magnetischen Spulen 24 und das Rohr 28 können im Querschnitt kreisförmig sein, wie dies vorstehend beschrieben ist. In den Ausführungsformen der 2 bis 7 ist der Querschnittaufbau davon rechtwinklig.
Das Plasma 18, erzeugt durch die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen 12, wird in die Nähe des Substrats 6 in der Filmbildungskammer 2 geführt, bevor und nachdem der Spulenstrom I_C, der durch die magnetischen Spulen 24 fließt, in seiner Flussrichtung umgekehrt ist. Der Grund hierfür ist derjenige, dass, solange wie das magnetische Feld existiert, das Plasma durch das magnetische Feld geführt wird.
Wenn der Spulenstrom I_C durch jede magnetische Spule 24 in der Uhrzeigerrichtung, gesehen von den Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen 12 aus, fließt, driften Elektronen 32a und 32b, abgegeben von den Kathoden 14a und 14b der Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen 12, schräg und nach unten unter einer Driftgeschwindigkeit V_D, wie dies in 3 dargestellt ist. Mit der Drift der Elektronen driftet das Plasma 18, das in der Nähe der Kathoden 14a und 14b erzeugt ist, und wird durch das magnetische Feld transportiert, in derselben Richtung wie die Elektronen. Als Folge erscheinen Peak-Positionen 36a und 36b und Ränder 38a und 38b einer Filmdicken-Verteilung eines dünnen Films, gebildet auf der Oberfläche des Substrats 6, an Positionen, die schräg und nach unten verschoben sind, wie dies in 5 dargestellt ist. Die 3 und 5 entsprechen jeweils den 21 und 23, die vorstehend erwähnt sind. Der Grund, warum die Driftgeschwindigkeit V_D und die Dickenverteilung verschoben sind, ist bereits im Detail beschrieben.
Wenn die Flussrichtung des Spulenstroms I_C, zugeführt zu den magnetischen Spulen 24, umgekehrt ist, d. h. in der Gegenuhrzeigerrichtung, wie dies in 4 dargestellt ist, verbleibt der Gradient ∇B des magnetischen Felds, entwickelt durch die magnetischen Spulen 24, unverändert, allerdings wird die Richtung des Vektors des magnetischen Felds B_V umgekehrt. Wie anhand der Gleichung 2 zu sehen ist, wird die Driftgeschwindigkeit V_D, die auf die Elektronen 32a und 32b einwirkt, in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen, wie sie in dem Fall der 3 zu sehen ist, umgekehrt. Mit der Drift der Elektronen driftet das Plasma 18, das in der Nähe der Kathoden 14a und 14b erzeugt wird, und durch das magnetische Feld transportiert wird, in derselben Richtung wie die Elektronen, die unter einer Driftgeschwindigkeit V_D driften.
Als eine Folge erscheint das Phänomen, das bereits angegeben ist, dass die Peak-Positionen 36a und 36b und die Ränder 38a und 38b der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats durch die Drift des Plasmas, das gerade transportiert wird, verschoben sind, in dem umgekehrten Zustand, nämlich durch Umkehren eines Zustands des Falls der 3 und 5. Dieser Zustand ist in 6 dargestellt. Die Peaks 36a und 36b oder dergleichen, der Filmdicken-Verteilung durch die Kathoden 14a und 14b, werden schräg und nach oben gegenüber den Positionen 34a und 34b entsprechend zu den Kathoden 14a und 14b verschoben, während sich ein Abstand dazwischen erhöht.
Durch Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms I_C werden die Dickenverteilungen, dargestellt in den 5 und 6, einander in einer Filmdicken-Verteilung überlagert, wie dies in 7 dargestellt ist. Demzufolge treten Peaks 36a und 36b und die Ränder 38a und 38b der Filmdicken-Verteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 in einer gestreuten Weise auf. Wenn eine Zeit t₁, für die der Spulenstrom I_C in Uhrzeigerrichtung fließt, so ausgewählt wird, dass sie gleich zu einer Zeit t₂ ist, für die der Strom in Gegenuhrzeigerrichtung fließt, treten Peaks, deren Größen (Filmdicke) im Wesentlichen gleich sind, an vier Positionen verteilt auf. Mit der Verteilung der Peak-Positionen wird eine Nicht-Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 verringert. Demzufolge kann eine Verschlechterung der Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 durch die Drift des Plasmas 18 in dem magnetischen Feld, erzeugt durch die magnetischen Spulen 24, verhindert werden. Als eine Folge kann ein Film gleichförmig auf einem breiten Bereich auf dem Substrat 6 gebildet werden.
Das Substrat 6 und der Halter 8, der dieses hält, können um die Mitte des Substrats 6 in, zum Beispiel, einer Richtung eines Pfeils "R" (oder seiner umgekehrten Richtung) gedreht werden, wie dies in den 1 und 7 dargestellt ist. Indem dies so vorgenommen wird, wird eine Nicht-Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung durch die Drehung des Substrats 6 verringert, so dass die Filmdicke auf dem Substrat 6 gleichförmiger ist.
Die Steuereinheit 42 steuert die Spulen-Energieversorgungsquelle 40 so, um die Flussrichtung des Spulenstroms I_C umzukehren, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist. Der Umkehrvorgang kann einmal durchgeführt werden; allerdings ist es bevorzugt, den Umkehrvorgang unter vorbestimmten Zeitintervallen zu wiederholen. Falls dies so vorgenommen wird, wird die Verringerung der Nicht-Gleichförmigkeit der Dickenverteilung, verursacht durch Umkehren des Spulenstroms I_C, wiederholt, und demzufolge ist die Dickenverteilung gleichförmiger.
Die Zeit t₁ eines Fließens des Spulenstroms I_C in der vorbestimmten Richtung und die Zeit t₂ eines Fließens desselben Stroms in der umgekehrten Richtung können so ausgewählt werden, dass sie gleich zueinander sind. Diese Zeiten können so ausgewählt werden, dass sie unterschiedlich sind, um so die Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung durch Verringern der Nicht-Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung in einer anspruchsvolleren Art und Weise zu erhöhen.
Es ist bevorzugt, den Umkehrvorgang der Richtung des Spulenstroms I_C unter kurzen Zeitintervallen zu wiederholen. Der Grund hierfür ist derjenige, dass es möglich ist, die Konzentration einer thermischen Beanspruchung auf dem Substrat 6 durch Ionen in dem Plasma 18, die auf das Substrat auffallen, zu verringern, und demzufolge wird die Konzentration der thermischen Beanspruchung auf dem Substrat verringert. Eine der bevorzugten Arten und Weisen ist diejenige, die Flussrichtung des Spulenstroms I_C unter einem Zeitintervall umzukehren, das ein ganzzahliges Vielfaches der Zeit ist, die für eine Drehung des Substrats 6 benötigt wird. In einem spezifischen Beispiel, bei dem die Zeit, die für eine Drehung des Substrats 6 benötigt wird, 5 Sekunden beträgt, wird die Flussrichtung des Spulenstroms I_C unter einem Zeitintervall von 10 Sekunden umgekehrt.
Um die Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 noch mehr zu verbessern, kann die nachfolgende Dicken- oder Ionenstrom-Erfassungseinheit eingesetzt werden.
In der Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen, dargestellt in 8, ist eine Vielzahl von Dickenmesseinrichtungen 44, jeweils zum Messen einer Dicke eines Films, gebildet durch das Plasma 18, in der Nähe des Substrats 6 angeordnet. Genauer gesagt sind, in diesem Fall, zwei Dickenmesseinrichtungen 44 nahe zu und oberhalb und unterhalb des Substrats 6 angeordnet. Die Steuereinheit 42 führt die Steuerung für eine Umkehrung der Flussrichtung des Spulenstroms I_C durch, wenn eine Differenz zwischen Filmdicken-Werten, wie sie durch die zwei Dickenmesseinrichtungen 44 gemessen sind, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Dort, wo die Dickenerfassungseinheit eingesetzt ist, führt die Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen die Steuerung zum Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms I_C zum Verringern der Nicht-Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 durch, während die Filmdicke auf der Oberfläche des mittels Film gebildeten Substrats 6 an einer Mehrzahl von Positionen nahe zu dem Umfang des Substrats 6 überwacht wird. Dementsprechend wird die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 mehr verbessert.
In der Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen, dargestellt in 9, ist eine Vielzahl von Ionenstromsonden 46 in der Nähe des Substrats 6 zum Messen von Ionenströmen I_I, die fließen, wenn Ionen in dem Plasma 18 darauf auffallen, vorgesehen. Genauer gesagt sind, in diesem Fall, die zwei Ionenstromsonden 46 oberhalb dem und unterhalb dem und nahe des Substrats 6 angeordnet. Zusätzlich sind zwei Stromintegratoren 50 zum Integrieren von Ionenströmen I_I, die durch die Ionenstromsonden 46 fließen, vorgesehen. Die Ionenstromsonden 46 können auf Erdungspotenzial gehalten sein. Um exakt Ionenströme I_I zu messen, ist es bevorzugt, dass eine Vorspannungs-Energieversorgungsquelle 48 vorgesehen ist, und sie ist negativ vorgespannt, wie in diesem Fall. Die Steuereinheit 42 führt die Steuerung zum Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms I_C durch, wenn eine Differenz zwischen Stromwerten, integriert durch die zwei Stromintegratoren 50, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Der Grund, warum ein Film auf dem Substrat 6 durch Führen des Plasmas 18 in die Nähe des Substrats 6 gebildet wird, ist derjenige, dass Ionen (ionisiertes Kathodenmaterial 16) in dem Plasma 18 auf das Substrat 6 auftreffen. Eine Korrelation ist zwischen der Menge der auftreffenden Ionen und der Filmdicke vorhanden. Die Menge der auffallenden Ionen wird unter Verwendung des integrierten Werts der Ionenströme I_I gemessen.
Dementsprechend führt, unter Verwendung der Ionenstrom-Erfassungseinheit, wie sie vorstehend erwähnt ist, die Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen die Steuerung zum Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms I_C zum Verringern der Nicht-Gleichförmigkeit der Menge der auftreffenden Ionen durch, während die Menge der auftreffenden Ionen auf dem Substrat 6 an einer Vielzahl von Stellen, nahe zu dem Umfang des Substrats 6, überwacht wird. Dies verbessert weiterhin die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6.
Auch driftet in dem Fall, bei dem die magnetische Spule 24 und das Rohr 28 im Querschnitt kreisförmig sind, das Plasma 18 mit dem Gradienten ∇B des magnetischen Felds, um dadurch die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 zu beeinträchtigen, wie dies unter Bezugnahme auf die 13 bis 15, 17 und 18 beschrieben ist. In diesem Fall kann allerdings die Richtung der Drift des Plasmas 18 durch Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms I_C umgekehrt werden. Hierdurch kann die Nicht-Gleichförmigkeit der Dickenverteilung verringert werden. Genauer gesagt, wird die Verschlechterung der Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6 durch die umgekehrte Drift des Plasmas 18 in dem magnetischen Feld, entwickelt durch die magnetische Spule 24, verhindert.
In den Ausführungsformen, die vorstehend erwähnt sind, wird ein magnetisches Ablenkungsfeld durch die Vielzahl der magnetischen Spulen 24 entwickelt, und das Plasma 18 wird abgelenkt und transportiert. Falls erforderlich, kann das Plasma 18 auch in die Nähe des Substrats 6 durch das magnetische Feld geführt werden, während es nicht durch das magnetische Feld abgelenkt wird. In diesem Fall werden Makro-Teilchen durch Konvergieren des Plasmas 18 fein gestaltet, um die Dichte des Plasmas durch eine oder eine Vielzahl von magnetischen Spulen, wie dies vorstehend beschrieben ist, zu erhöhen. Solange wie das Plasma 18 unter Verwendung des magnetischen Felds, entwickelt durch die magnetische Spule, transportiert wird, existiert der vorstehend angegebene Gradient ∇B des magnetischen Felds, und er bewirkt, dass das Plasma 18 in der vorbestimmten Richtung driftet. Dies verschlechtert die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats 6. Ähnlich kann, in diesem Fall, die Richtung der Drift des Plasmas 18 durch Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms I_C umgekehrt werden. Zusätzlich kann die Nicht-Gleichförmigkeit der Dickenverteilung verringert werden.
Die vorliegende Erfindung, die so aufgebaut ist, besitzt die folgenden, nützlichen Effekte.
Die Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen der Erfindung umfasst die Spulen-Energieversorgungsquelle und die Steuereinheit. Dementsprechend wird die Flussrichtung des Spulenstroms, zugeführt zu den magnetischen Spulen, umgekehrt. Als eine Folge tritt das Phänomen, dass die Peak-Positionen der Dickenver teilung auf der Oberfläche des Substrats durch die Drift des Plasmas, das gerade transportiert wird, verschoben werden, in dem umgekehrten Zustand auf der Oberfläche des Substrats auf, wenn der Spulenstrom, zugeführt zu den magnetischen Spulen, in seiner Flussrichtung umgekehrt wird. Diese Umkehrung verringert die Nicht-Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung, wodurch die Verschlechterung der Gleichförmigkeit der Verteilung der Filmdicke auf der Oberfläche des Substrats verhindert wird. Die Folge ist diejenige, dass ein Film gleichförmiger über einen breiteren Bereich auf dem Substrat gebildet werden kann.
Für eine Vielzahl von Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquellen mit den magnetischen Spulen, die ein magnetisches Ablenkungsfeld erzeugen, tritt die Nicht-Gleichförmigkeit der Dickenverteilung durch die Drift des Plasmas leicht auf. Der Effekt eines Verbesserns der Nicht-Gleichförmigkeit der Filmdicken-Verteilung ist noch stärker dann, wenn die Spulen-Energieversorgungsquelle und die Steuereinheit so vorgesehen sind, dass die Flussrichtung des Spulenstroms, zugeführt zu den magnetischen Spulen, umgekehrt wird.
In der Vorrichtung zum Vakuumdampfbeschichten mittels Lichtbogen der Erfindung kann der Vorgang einer Verringerung der Nicht-Gleichförmigkeit der Dickenverteilung durch Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms wiederholt durchgeführt werden. Deshalb wird die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung verbessert.
Die Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen der Erfindung kann die Steuerung zum Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms durchführen, um die Nicht-Gleichförmigkeit der Dickenverteilung zu verringern, während die Filmdicke auf der Oberfläche des mittels Film gebildeten Substrats an einer Vielzahl von Stellen, nahe zu dem Umfang des Substrats, überwacht wird. Dementsprechend wird die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats verbessert.
Die Vorrichtung für eine Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen der Erfindung kann die Steuerung zum Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms durchführen, um die Nicht-Gleichförmigkeit der Menge der auffallenden Ionen zu verringern, während die Menge der auffallenden Ionen auf das Substrat an einer Vielzahl von Stellen, nahe zu dem Umfang des Substrats, überwacht wird. Dementsprechend wird die Gleichförmigkeit der Dickenverteilung auf der Oberfläche des Substrats verbessert.

Claims

Vorrichtung zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen, die aufweist: eine Filmbildungskammer (2), die ein Substrat (6) enthält und im Vakuum entladen wird; eine Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle (12) zum Erzeugen eines Plasmas, enthaltend ein Kathodenmaterial, durch Verdampfen eines Kathodenmaterials durch eine Vakuum-Lichtbogen-Entladung; ein Rohr (28), das die Filmbildungskammer (2) und die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle (12) verbindet; eine magnetische Spule (24), vorgesehen an dem äußeren Umfang des Rohrs (28), um ein magnetisches Feld zum Ablenken oder Konvergieren des Plasmas (18), erzeugt durch die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle, zu erzeugen und um das Plasma zu der Nähe des Substrats innerhalb der Filmbildungskammer zu führen; eine Spulenenergieversorgungsquelle (40), um einen Spulenstrom zum Erzeugen des magnetischen Felds zu der magnetischen Spule zuzuführen, wobei die Spulenenergieversorgungsquelle eine Flussrichtung des Spulenstroms, zugeführt zu der magnetischen Spule, umkehrt; und eine Steuereinheit (42), um die Spulenenergieversorgungsquelle so zu steuern, um die Flussrichtung des Spulenstroms, zugeführt zu der magnetischen Spule, umzukehren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuum-Lichtbogen-Verdampfungsquelle eine Vielzahl von Verdampfungsquellen (14a, 14b) aufweist; die magnetische Spule (24) über im Wesentlichen den gesamten Umfang des Rohrs (28) vorgesehen ist, um den Umfang des Rohrs mit dem magnetischen Feld zu umgeben; und dass die Steuereinheit die Spulenenergieversorgungsquelle so steuert, um die Flussrichtung des Spulenstroms, zugeführt zu der magnetischen Spule, zu jedem vorbestimm ten Zeitpunkt umzukehren, um das magnetische Feld zu steuern und demzufolge die Drift des Plasmas zu steuern, um dadurch eine gleichförmige Verteilung der Filmdicke auf dem Substrat zu erhalten.
Vorrichtung zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach Anspruch 1, wobei die magnetische Spule (24) ein magnetisches Ablenkungsfeld zum Ablenken des Plasmas erzeugt.
Vorrichtung zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: eine Vielzahl von Dicke-Erfassungseinheiten (44), angeordnet in der Nähe des Substrats, jeweils zum Messen einer Dicke eines Films, gebildet durch das Plasma, wobei die Steuereinheit (42) die Steuerung zum Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms vornimmt, wenn eine Differenz zwischen Film-Dicke-Werten, wie sie durch die Vielzahl der Dicke-Erfassungseinheiten gemessen sind, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Vorrichtung zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: eine Vielzahl von Ionenstrom-Erfassungseinheiten (46), angeordnet in der Nähe des Substrats, zum Messen von Ionenströmen, die fließen, wenn Ionen in dem Plasma darauf auffallen; und eine Vielzahl von Stromintegratoren (50) zum Integrieren von Ionenströmen, die durch die Ionenstrom-Erfassungseinheiten fließen, wobei die Steuereinheit (42) die Steuerung zum Umkehren der Flussrichtung des Spulenstroms dann vornimmt, wenn eine Differenz zwischen Stromwerten, integriert durch die Vielzahl der Stromintegratoren, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Vorrichtung zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach Anspruch 1, wobei sich das Substrat (6) um seine Mitte dreht.
Vorrichtung zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach Anspruch 5, wobei die Flussrichtung des Spulenstroms unter einem Zeitintervall umgekehrt wird, das ein ganzzahliges Vielfaches der Zeit ist, die für eine Drehung des Substrats (6) benötigt ist.
Vorrichtung zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (42) eine Zeit eines Flusses des Spulenstroms in einer vorbe stimmten Richtung und eine Zeit eines Flusses des Spulenstroms in einer umgekehrten Richtung so steuert, dass sie gleich zueinander sind.
Verfahren zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen, das aufweist: Erzeugen eines Plasmas, enthaltend ein Kathodenmaterial, durch Verdampfen eines Kathodenmaterials, durch eine Vakuum-Lichtbogen-Entladung; Zuführen eines Spulenstroms zum Erzeugen eines magnetischen Felds zu einer magnetischen Spule, um das Plasma abzulenken oder zu konvergieren, das so erzeugt wird, und Führen des Plasmas in die Nähe eines Substrats; und Umkehren einer Flussrichtung des Spulenstroms, zugeführt zu der magnetischen Spule, gekennzeichnet durch Verdampfen einer Vielzahl von Kathoden, um das Plasma zu erhalten; Erzeugen des magnetischen Felds über im Wesentlichen den gesamten Umfang eines Rohrs, das die Kathoden mit dem Substrat verbindet; Kontrollieren einer Umkehrung der Flussrichtung des Spulenstroms, zugeführt zu der magnetischen Spule, zu jeder vorbestimmten Zeit, um das magnetische Feld zu steuern und um so die Drift des Plasmas zu steuern, um dadurch eine gleichmäßige Verteilung der Filmdicke auf dem Substrat zu erhalten.
Verfahren zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach Anspruch 8, das weiterhin aufweist: Messen einer Filmdicke auf der Oberfläche des Films, gebildet durch das Plasma, an einer Vielzahl von Punkten nahe zu dem Umfang des Substrats, wobei die Flussrichtung des Spulenstroms umgekehrt wird, wenn eine Differenz zwischen Film-Dicke-Werten, die so gemessen sind, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Verfahren zur Vakuumdampfbeschichtung mittels Lichtbogen nach Anspruch 8, das weiterhin aufweist: Messen von Ionenströmen an einer Vielzahl von Punkten in der Nähe des Substrats, wobei die Flussrichtung des Spulenstroms umgekehrt wird, wenn eine Differenz zwischen integrierten Stromwerten, die so gemessen sind, einen vorbestimmten Wert übersteigt.