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JP3410140B2 - 処理プロセスを制御する方法と真空処理装置 - Google Patents
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JP3410140B2 - 処理プロセスを制御する方法と真空処理装置 - Google Patents

処理プロセスを制御する方法と真空処理装置

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JP3410140B2
JP3410140B2 JP06505293A JP6505293A JP3410140B2 JP 3410140 B2 JP3410140 B2 JP 3410140B2 JP 06505293 A JP06505293 A JP 06505293A JP 6505293 A JP6505293 A JP 6505293A JP 3410140 B2 JP3410140 B2 JP 3410140B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気チャージキャリア
を含有する真空雰囲気中での物体の処理システムを制御
する方法および真空処理装置に関する。更に特に、本発
明は、導電性材料の少なくとも2つの表面が、少くとも
そのうちの1つの表面が最終的に露出される表面を形成
するように前記の1つの表面の材料より低い導電性の材
料で少なくとも部分的にカバーされて、真空雰囲気に露
出されている方法または装置に関する。
【0002】本発明は、全てのプラズマ強化CVD−プ
ロセスだけでなく、全ての物理的蒸着処理プロセス、反
応性PVD−プロセスに実施されることができる。それ
は、前記のカバーリングを備えた前記の2つの表面が電
気チャージキャリアを含有する真空雰囲気に、このよう
なプロセスで露出されるならば、他の処理プロセスにも
実施されることができる。このような処理プロセスは、
ワークピースがスパッタ・エッチングされるか或いはス
パッタ・コーティングされ、そして、従って予め設定さ
れた電位にバイアスされるか或いは電気的な基準電位に
接続されるか或いは浮遊電位で作動されている、反応性
または非反応性の特別なスパッタリングである。
【0003】本発明は、また特に、反応性または非反応
性のイオンメッキ処理プロセスも関する。それは、蒸発
プロセス、例えば、電子ビーム蒸発プロセス、アーク蒸
発プロセス、加熱されるるつぼの蒸発プロセス、イオン
メッキ・プロセスの一部になる可能性がある全てのこの
ような蒸発プロセスにも実施されることができる。従っ
て、繰り返しであるが、本発明は、前記の導電性の表面
が低導電性材料で全体的または部分的にカバーされる、
全ての真空処理プロセスに実施されることができる。こ
れは、特定の処理プロセスそのものに依って行われる
か、または、例えばこのようなカバーリングがプロセス
に露出されるメタリック部分の表面酸化である場合のよ
うに、特定の処理プロセスが始められる前に既に与えら
れているそのような表面におけるこのようなカバーリン
グに起因する。
【0004】
【従来の技術】導電性の表面が、次に示す説明の全体に
わたって“絶縁カバーリング(isolating c
overing)”と呼ばれる低導電性材料に依って少
なくとも部分的カバーされ、なおかつ、電気チャージキ
ャリアを含有する真空雰囲気に露出される時に、必ず、
絶縁カバーリングが電気チャージキャリアで占められる
(occupied)事実に依って、問題が発生するこ
とが知られている。これは、特に電磁界が真空雰囲気お
よび/または雰囲気のチャージキャリアの同質でない分
布に印加される場合に、このようなキャリアの真空雰囲
気に拡散力を導く。これは、チャージキャリアが例えば
イオンまたは電子衝撃で処理される表面の活性化に例え
ば更に用いられる場合、高温CVD−処理プロセスでも
発生するかも知れない。電気チャージキャリアに依る前
記の占有(occupation)は、制御されていな
い放電が例えばブレークスルーまたはオーバーフラッシ
ュ(overflash)に依って発生するような静電
界が確立される大きさにまで、コンデンサーのように絶
縁カバーリングの静電的な充電を導く。
【0005】主として、この問題は、“ワンポート(o
neport)”を形成する−このような表面が電気エ
ネルギーを供給されると、必ず、エネルギー発生器とし
て、交流発生器が適用され、または直流信号発生器およ
び更に同時に連続して交流信号発生器が適用されるもの
として、今まで解明されてきた。ブレークスルーとオー
バーフラッシュのように、制御されていない放電の前記
の問題は、処理プロセス作動時間と比較されると、時間
的に見ると確率的に分散されて且つ非常に短い間隔で発
生するだけであるという事実にもかかわらず、インパル
ス−発生器、RF−発生器などの場合、全体的な処理プ
ロセス作動時間中に永久的に交流発生器を適用して、こ
れらの問題を解決していた。
【0006】本発明は、従来の技術との比較が要約され
た後に、より明かになる。米国特許US−A−4,69
2,230から、マグネトロン・スパッタ・ソースによ
る陰極スパッタリング・プロセスに於いて、絶縁性だけ
でなく導電性のターゲット材料が断続的にスパッタされ
る方法は周知のことである。スパッタが取り除かれた材
料でワークピースがコーティングされる。導電性のター
ゲット材料がスパッタされるタイム・スパンに於いて、
これは直流スパッタリングで実施されることが、最もふ
さわしいことである。非導電性のターゲット材料がスパ
ッタされる時に、これは、交流発生器の単一インパルス
出力の連続する列を用いて実施される。これらのオペレ
ーション・モードが断続的に印加される。
【0007】US−A−4,693,805は、誘電性
のターゲット物体から出発するスパッタ・コーティング
または反応性スパッタ・コーティング、スパッタ・エッ
チングなどのプロセス、従って、固有の非導電性または
特に低い導電性材料が用いられ且つ絶縁カバーリングを
形成する処理プロセスを述べている。ターゲットの陰極
および陽極配置においてこのような絶縁カバーリングの
静電荷占有を制御するために、前記のターデット陰極と
第3補助電極の間に形成される更なるワンポートが取り
付けられている。
【0008】ターゲット物体が共通の電極を形成する、
2つのワンポートは、各々直流信号発生器からトランジ
スターに依って形成され電気的に制御される直列抵抗エ
レメントを経由して電気的に給電される。それらは特殊
な形状の信号形態で断続的に送られるので、或るサイク
ルでターゲット物体の電位がそのスパッタリングを導
き、なおかつ、他のサイクルで前記のターゲットにおけ
る電気チャージキャリアに依る占有が補助ワンポートに
除去用電界を形成することに依って除去される。
【0009】後者のUS−特許は更なる“吸い込み回路
(suction circuit)”を用いて電気チ
ャージキャリアに依る占有を除去していたが、独特許D
E−A−31 42 900は、チャージキャリア占有
を生成する中和サイクルが電気的に中和されるイオン化
サイクルで断続的に実施するアプローチに準じている。
【0010】イオンメッキ処理プロセスの場合、DE−
A−31 42 900は、低電圧グロー放電をグロー
陰極と陽極の間に与えている。イオン化サイクル中に、
グロー・プラズマ放電が始動され、なおかつ、実質的に
電気的に中性な材料として、るつぼから蒸発される材料
がイオン化され且つマイナスにバイアスされているワー
クピース上へ加速される。中和サイクルに於いて、プラ
ズマ放電したがってイオンの生成は妨げられ、なおか
つ、グロー陰極に生成される電子はワークピース表面の
イオン表面占有(ionsurface occupa
tion)に依って形成される電荷を中和するために使
用される。付随して設計された回路を用いて、グロー放
電プラズマはトリガーされる回路を用いて作動される。
【0011】欧州特許EP−A−0 101 774
は、“異常”モードで作動されるグロー・プラズマ放電
の場合、それがアーク放電モードに移行することを防止
する技術を提案している。これらのオペレーション・モ
ードの定義に関して、基準がUS−A−3,625,8
48の図1に示されている。そこでは、グロー放電の場
合の電流方式が示されていて、なおかつ、アークが発生
しようとする時に放電電流を制限するための抵抗エレメ
ントが更に示されている。この方式に依って、グロー放
電電極間に既に多く存在していたアーク放電が消滅され
る。
【0012】EP−A−0 062 550は、パルス
化されたグロー放電に依る反応性処理プロセスを作動す
ることを提案している。プラズマ放電に左右されない処
理炉の熱を用いてワークピース温度を調整できるように
するために、次のインパルス間に送られる電気エネルギ
ーを、プラズマ放電がまだ消されない程度に下げること
に依って“低温”プラズマが生成される。
【0013】DE−A−33 22 341から、高放
電電圧で作動されるグロー放電に於いて放電モードはア
ーク放電モードに移行(EP−A−0 101 774
も参照)し、なおかつ、直流電流に依って作動されるプ
ラズマ放電の欠点は処理用真空雰囲気の圧力とその内部
温度が相互に依存するという、危険性を緩和すること
も、更に既知のことである。問題は、放電を始動するイ
ンパルス・スパイクおよびグロー放電を保持するために
必要な値をもつ電圧の次のタイム・スパンで各々グロー
放電を断続的に作動することに依って解決される。そこ
で、直流で生成されるグロー放電に依って一般的に作動
される処理プロセスが実施される。
【0014】US−A−3,437,784の目的は、
電極間の局部的なアークでアーク放電モードに移行する
ためにグロー放電を再び抑えることである。これは、或
る半波サイクル中にグロー放電が始動され且つ他の半波
サイクルでそれがオフに切り替えられるように、半波の
振幅が選ばれる、主要周波数の2方向に整流される信号
をグロー放電ワンポートに送ることに依って達成され
る。そこで、まさに発生しようとしているアーク放電の
放電通路にまさに生成されようとしているイオンが、再
び結合できる。タイム・スパンの長さが、給電信号が放
電生成レベルより短い半波タイム・スパンに依り、再結
合に適していない場合、直列接続のスイッチ構成に依っ
て形成され機械的に作動される同期整流器を用いて、引
続くグロー放電始動サイクル間にグロー放電ワンポート
からの給電電圧の分離が生成される。
【0015】US−A−4,863,549は、グロー
放電がRF−作動され且つワークピースのスパッタリン
グのイオン電流が中間周波数信号(90〜450 kHz)
に依って調整され、その場合に中間周波数信号の振幅が
パルス数変調技術を適用しても調整されない、RF−エ
ッチング・プロセスを述べている。EP−A−0,43
2,090から、グロー放電がグロー陰極と蒸発される
材料を含むるつぼの間で作動され且つそこで蒸発された
材料がイオン化される、反応性イオンメッキ・プロセス
は既知のことである。
【0016】ワークピース・キャリアは、グロー放電の
陽極または陰極電位であっても、電気的な基準電位に関
して脈動する直流電圧で作動される。ワークピース・キ
ャリアを備えたワンポートの脈動動作に依って、ワーク
ピースの特に明かな好ましいセラミック・コーティング
が達成される。脈動する直流電圧は、そのために設けら
れたインパルス発生器を用いて、変調可能な方形インパ
ルス列として生成される。
【0017】最後に、DE−PS−37 00 633
から、インパルス電圧源からの直流電流方形インパルス
を用いてグロー放電またはアーク放電を作動させること
が、既知である。これは、ワークピースの不所望の熱負
荷を和らげる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明に戻れ
ば、本発明の方法を用いることに依って、そして、特に
電気チャージキャリア占有の最終的な制御性のために、
原理的な新規な処理プロセスが可能になる。既にその第
1の特色のもとで、本発明は、周知の電気的な給送を単
純にされた給電に置き換えることに限られていない。そ
れにもかかわらず、直流信号動作による既に搭載されて
いる装置は、発明を実施するモジュールを与えることに
依って、直流信号動作によるこの更なるモジュールがな
いと作動しない或いは殆ど作動しない処理プロセスを操
作できるように、容易に変更されることができる。これ
は、例えば、処理されるメタル表面上の酸化層に依る初
期妨害のためである。できるだけ単純に発明の方法を実
施することが、本発明の更なる目的である。
【0019】これは、電気直流信号をチョッパーして更
なる電気信号を印加することに依って達成される。パラ
レル・チョッパーに依って好都合に実施される、チョッ
パーの繰り返し率および/またはデューティ・サイクル
を選択的に調整することに依って、処理プロセスの効率
は、必要なタイム・スパン中で且つできるだけ頻繁に必
要とされる直流信号チョッパーを印加して、容易に最適
化されることができる。幅広い周波数スペクトルをもつ
信号を最適な短い時間間隔でワンポートに結合すると、
放電現象の発生は、処理時間中の最適な短いタイム・ス
パン中にワンポートに送られる電気エネルギーを下げる
ことにより、抑えられる。パラレル・チョッパーを更に
与えることに依って、その2つの特色のもとでの本発明
の最適な組み合わせは、すなわち第1の特色である“直
流信号発生器による給電”と“ワンポート放電”のもと
で生じることとなる。
【0020】この説明の最後に見られるように、重要と
考えられる、本発明とその組み合わせの特徴のセット
が、要約されている。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、第一の特色と
して、前記の妨害現象は全体的な処理期間中に比較的短
い時間間隔で発生するだけなので、全体的な処理期間中
の交流発生器の永久的な適用は、前記の妨害現象を信号
制御技術に依って瞬間的にだけ抑制し回避するオプショ
ンがあるならば、なおかつ、処理プロセスが所望の結果
を導くように達成されるべく実施されることを保証する
必要がある限り、実際には正当化されるものではないと
いう事実の認識に基づいている。
【0022】本発明のこの第1の目的は、次のステップ
を具備する電気チャージキャリアを含有する真空雰囲気
中での物体の処理プロセスを制御する方法を提供するこ
とに依って解決される。即ち、 − 導電性材料の少なくとも2つの表面であって、最終
的な表面を形成するために、少なくともその1つが該1
つの表面の材料より低い導電性の材料で少なくとも部分
的にカバーされているものを供給すること、 − 前記最終的な表面をもって電気的なワンポートを形
成している前記表面を前記真空雰囲気中に露出させるこ
と、 − 電気直流信号を前記ワンポートに接続すること、 − 時間間隔をもって更なる電気信号を前記ワンポート
に印加することに依って電気チャージキャリアに依る前
記カバーリングの占有(occupation)を制御
することであって、ここで該更なる電気信号は前記電気
直流信号とは異なるものであること、 − 前記電気直流信号を前記更なる電気信号よりかなり
長く前記の処理プロセス中ににおいて印加すること。
【0023】直流信号発生器の他にこの方法を加えるこ
とに依って、信号発生器は更なる電気信号を瞬間的で、
かつ、必要と考えられる間だけ、すなわち、処理プロセ
スに対して直流信号が印加されている間のかなり短い時
間間隔中に、制御された状態で生成するように適用され
る。これは、このような更なる手段すなわち信号発生器
は必要とされるパワーを伝えるためにだけ設計されれば
よいという事実に現われている。このような更なる信号
発生器のパワー設計は、実験に依って既に経験されてい
る。
【0024】改善された実施形態に於いては、チャージ
キャリアに依る絶縁カバーリングの占有の実際の様子は
リアルタイムでモニターされ、そして、このようなモニ
ターの結果に左右されて、更なる電気信号が選ばれて印
加される。従って、本発明のこの第1の特色のもとで、
電気チャージキャリアに依る“危険な”占有が前記2つ
の導電性表面の電気的な直流給電にもかかわらず発生す
ることは、避けられる。
【0025】前述のような認識から出発して、本発明
は、占有が特にイオンメッキのケースのように処理プロ
セスの所望の結果となるケースに於いて、前記絶縁カバ
ーリングの電気チャージキャリアに依る占有の静電的な
影響を和らげるという第2に重要な目的を有している。
そこで、このような占有の静電的なマイナスの影響が緩
和され、なおかつ、電気チャージキャリアの材料に依る
絶縁カバーリングの占有はこのようなプロセスの所望の
結果として維持されることとなる。
【0026】従って、前述のもとで、確率的な放電の問
題は、電気エネルギーが−ワンポート−と考えられる2
つの導電性表面に外部から与えられるかどうかという事
実にかかわらず、解決される。これは、次のステップを
具備する電気チャージキャリアを含有する真空雰囲気中
の物体に対する処理プロセスを制御する方法に依って解
決される。即ち、 − 最終的な表面を形成するために、少くとも1つの表
面が該1つの表面の材料より低い導電性の材料で少なく
とも部分的にカバーされている少なくとも2つの導電性
材料の表面を供給すること、 − 前記最終的な表面をもって電気的なワンポートを形
成している前記表面を前記真空雰囲気中に露出させるこ
と、 − 前記ワンポートをブリッジしている制御された放電
または充電切替用の電流通路を用いて、短絡回路と電荷
源との少なくとも1つを、予め設定されたか調整可能か
のいずれかの繰り返し率の時間間隔で、前記ワンポート
に繰り返し印加すること。
【0027】処理プロセスに固有の電気チャージキャリ
アに依る占有が望まれている最も典型的な例は、前述の
ようなイオンメッキである。イオンメッキ・プロセスに
於いて、イオンは、希望されたコーティングを生成する
ために真空雰囲気からワークピース表面に付着される。
そこで、これらのイオンは、真空雰囲気に印加される電
界を用いて前記ワークピース表面にドライブされる。イ
オンメッキ・プロセスに固有のこのイオン付着のため
に、このようなイオンメッキに依って非導電性または低
導電性材料のコーティングを成長すること、或いは、非
導電性あるいは特に低い導電性材料または導電性材料の
ワークピースの非導電性または低導電性材料の表面にコ
ーティングを付着することは、今まで不可能だった。こ
れは、チャージキャリアに依る絶縁カバーリングの所望
の占有から生じる静電界に制御されて影響するためであ
る。
【0028】従って、本発明が実施される重要なプロセ
スとしてイオンメッキは、次に示すプロセスになる。即
ち、 (a)真空雰囲気に外部から印加される1方向の電界を
用いて、イオンが、ワークピースに対する所望の電位の
外部印加を必要とするワークピースの表面に、付着され
る。 (b)電気チャージキャリアに依る前記表面の占有が、
イオンメッキのターゲットが到達されないので緩和され
ない。
【0029】前述の2つの方法を組み合わせると、一部
の処理プロセスおよび特に前記の絶縁カバーリング条件
のもとでのイオンメッキが、発明に依り可能になる。こ
れは、次のステップを具備する電気チャージキャリアを
含有する真空雰囲気中の物体の処理プロセスを制御する
方法に依って達成される。即ち、 − 導電性材料の少なくとも2つの表面であって、最終
的な表面を形成するために、少なくともその1つが、該
1つの表面の材料より低い導電性の材料で少なくとも部
分的にカバーされているものを供給すること、 − 前記最終的な表面をもって電気的なワンポートを形
成している前記表面を前記真空雰囲気中に露出させるこ
と、 − 電気直流信号を前記電気的なワンポートに接続する
こと、 − 更なる電気信号を前記ワンポートに印加することに
依って電気チャージキャリアに依る前記カバーリングの
占有を制御することであって、ここで該更なる電気信号
は前記電気直流信号とは異なるものであること、 − 前記更なる電気信号よりかなり長く前記処理プロセ
ス中において前記電気直流信号を印加すること。 − 前記ワンポートをブリッジしている制御された放電
または充電切替用の電流通路を用いて、予め設定された
か調整可能かの少なくとも1つの繰り返し率で前記ワン
ポートに短絡回路と電荷源との少なくとも1つを繰り返
し適用することに依って、前記更なる電気信号を時間間
隔で印加すること。
【0030】
【作用】前述のように、前述の種類の絶縁カバーリング
は、処理プロセスに左右されず、或いはこのようなプロ
セス中に不所望の或いは所望の影響として、形成される
カバーリングであってもよい。このような不所望の影響
は、真空雰囲気中の汚染ガスの制御されない反応および
真空雰囲気に露出される表面に対するそれらの反応生成
物の付着が原因であるかも知れない。独自に形成される
カバーリングは、処理プロセスが例えばメタリック表面
の表面酸化または前に施されていたコーティングに依っ
て始められる前に生成されていた導電性表面の汚染層で
あってもよい。前記絶縁カバーリングも、例えば非導電
性または低導電性表面のコーティング・プロセスの時お
よび/または非導電性または低導電性材料の層に依るコ
ーティング表面の時に、処理プロセスに固有のものとし
て形成されると説明されているものでよく、後者のケー
スにおいては絶縁カバーリングはプロセスにより成長さ
れることとなる。
【0031】固有の、特に低い或いは低い導電性材料が
関係していない処理プロセスの場合、例えばこのような
表面間にプラズマ放電を生成するため或いはワークピー
ス、スクリーン、電極などをバイアスする場合、電気直
流信号を印加することに依って真空雰囲気の2つのメタ
リック表面間にワンポートを作動することは周知のこと
である。このようなプロセスに於いて、前述のように、
特に低い或いは低い導電性材料が関係していなくても、
例えば普通の雰囲気に既に露出されていたメタリック表
面上に於いて汚染層が特に酸化層として生成されること
は周知のことである。このような表面が前述のプロセス
に適用されると、それらの結果は、このようなプロセス
の開始時に且つ当業者にとって周知なことのように、こ
れらの初期現象を緩和するためにだけ交流信号発生器を
使用することは正当化されないので、許容される前述の
ような確率的な放電現象になる。それにもかかわらず、
プロセス装置に結合される電源と発生器と他の電気デバ
イスは、電気的または機械的または熱学的あるいはその
全ての場合に、このような初期放電現象に依って大きな
影響を受ける、なおかつ、そのために寸法形状的に制約
され、保護され、または頻繁に交換されなければならな
い。
【0032】高価な交流発生器の必要性なしに、本発明
の第1の特色のもとで、前述のような方法に依って解決
されるのが、この問題である。要約すると、本発明は、
従って、今まで組み合わされた直流と交流発生器だけが
連続するオペレーションのために各々寸法設計されて使
用されていたケースに於いて直流信号発生器を適用する
ことを可能にすることを、問題を解決するその第1の特
色のもとで提案することである。
【0033】第2の特色のもとで、本発明は、絶縁カバ
ーリングに電気チャージキャリアを付着すること、なお
かつ、電気チャージキャリアの材料の付着を大きく妨げ
ずに電荷を中和することを可能にして、問題を解決す
る。
【0034】
【実施例】本発明は、次に示す詳細な説明およびその重
要な特徴の要約リストについて検討が行われる時に、よ
り理解され、なおかつ、これらの前に説明された以外の
目的が明かになる。このような説明は添付図面を引用し
て行われる。図1と図2は、従来の技術の方法と関連す
る従来の技術の装置を示す。
【0035】真空容器3に於いて、真空雰囲気は、電荷
qのキャリアと共に封じ込められている。導電性表面2
aと2b、およびこれらの表面間の雰囲気の領域は、電
界が2つの表面間で効果的になるように電気的に作動さ
れる。そこで、2つの表面2aまたは2bの少なくとも
1つあるいはその両方は、“絶縁カバーリング”に依っ
て次の説明で引用される低導電性の材料で少なくとも部
分的にカバーされている。
【0036】絶縁カバーリングは、そこで、例えばメタ
ル表面上の酸化層として、容器で実施される処理プロセ
スに左右されない汚染カバーリングであるかも知れな
い、または、層が低導電性の材料すなわち非導電性また
は低導電性材料から作られている、導電性表面に既に施
されていたコーティングであるかも知れない。更に、前
記の絶縁カバーリングは、前記の非導電性または低導電
性材料のコーティングが付着されるように、容器内で実
施された処理プロセス中に生成されていたかも知れな
い。考えられるプロセス中に生成されたこのようなコー
ティングは、このようなプロセスのターゲットであるか
も知れない、または、このようなプロセス中に望まれず
に付着された汚染物であるかも知れない。
【0037】容器3の2つの表面2a,2bおよびこれ
らの表面をブリッジする全ての構造と雰囲気は、“ワン
ポート”として次に示す説明と請求項で定義されてい
る。絶縁カバーリングは符号4で概略的に図示されてい
る。例えば通常の雰囲気で形成されていた、例えばメタ
リック表面上の前記の酸化層のように、絶縁カバーリン
グ4が汚染層であるケースを除いて、表面2aと2bの
2つの入力タブ間のこのようなワンポートは、交流発生
器、すなわち、少なくとも実質的に正弦波出力信号を形
成するか、または、概略的に図示されているように、お
そらくデューティ・サイクルが変化可能な出力インパル
ス列を生成する、発生器により、第1の実施例として、
一般的に作動される。
【0038】このような条件に対して、図2は、連続す
る交流発生器6bの出力信号が直流信号発生器6aの出
力信号上に7として図示されているようにスーパーイン
ポーズされる、更なる周知のアプローチを示している。
このアプローチは、単極性電界を導電性表面2aと2b
の間に印加すると、電気チャージキャリアの占有層(o
ccupation layer)が絶縁カバーリング
上に付着することから、選択される。例えばマイナスに
バイアスされた表面2bに於いて、プラスの電気チャー
ジキャリア、イオンが付着し、そこでは、更に説明され
るように、絶縁カバーリング4を横断する電圧を生じ
る。このような電圧がこのような絶縁カバーリングに沿
った局部的な条件に基づくそれぞれの限界値に達する
と、それが絶縁カバーリングを横断して経由する場合、
それがその表面に沿っていて且つ導電性表面2b上また
は容器3の内部で他の隣接し付随して電気的に分極され
た部品に対している場合あるいはその両方の場合に、た
だちに、ここでアークと一般的に呼ばれる、局部的で自
然な放電を発生する。
【0039】図3に、第1の基本的な本発明のアプロー
チが概略的な形態で、従って、本発明による装置が描か
れている。ここで、表面2aと2bの間に形成されるワ
ンポートは電気的に給電され、これは容器3の内部で希
望される処理プロセスに対して所望のオペレーションに
基づいて行われる。本発明によれば、表面2aと2bは
直流信号発生器8に依って給電される。更なる電気信号
が、予め設定された或いは調整可能な繰り返し率でおよ
び/またはタイミング・ユニット10に依って、且つ、
概略的に図示されているように、スイッチング・ユニッ
トSに依って制御される予め設計された或いは調整可能
なタイム・スパン中に、直流信号発生器8の出力に重畳
される。概略的に図示されているように、信号発生器ユ
ニット12に依って生成される更なる電気信号が、予め
設定された或いは調整可能なタイム・モーメントで且つ
予め設定された或いは調整可能なタイム・スパン中に2
つの表面2aと2bの間に形成されるワンポートに印加
され、直流信号発生器8の出力に現れる出力信号と異な
る電気的な複合信号になる。
【0040】信号発生器ユニット12は、そこで、この
特定の用途のために特に設計された信号発生器になる。
従って、このような信号発生器は、その出力信号が発生
器8の出力信号に重畳される、繰り返し率に基づいて、
なおかつ、このような信号が重畳されたままのタイム・
スパンに基づいて、特に必要とされるパワーがワンポー
トに伝えられるように設定される。後で見られるよう
に、ユニット12は、直流信号発生器8の出力信号がワ
ンポート2a,2bに印加される前に時間的に且つ制御
される態様で変えられるように好ましい実施例におい
て、受動ユニットとして構成されている。
【0041】図4には、アナログ表示で、本発明のアプ
ローチおよび第2の本発明の特色、すなわち、ワンポー
ト2a,2bが電気的にパワーを給電されないことに基
づく装置が示されている。これは、例えば、2つの表面
の1つがプラズマ放電プロセス中に浮遊電位で作動され
る時のケースである。このケースでは、本発明に依れ
ば、少なくともその1つの上に絶縁カバーリング4が与
えられている2つの表面2aと2bは、放電スイッチン
グ・ユニット14と共に図3に図示されているように、
制御される放電電流通路に依ってブリッジされ、なおか
つ、ユニット14はタイミング・ユニット16に依って
制御される。このユニット16に於いて、繰り返し率、
すなわち、制御される電流通路が少なくとも短いタイム
・スパンに低抵抗になる、特に短絡されるように制御さ
れる頻度が、予め設計されているか或いは調整される。
放電電流通路が低抵抗になり且つ実質的に短絡回路にな
るタイム・スパンの長さで、ワンポートは、ユニット1
6に依っても調整され或いは予め設定されている。
【0042】繰り返し率も、放電電流がワンポート2
a,2bから動作状態にされるタイム・スパンの長さ
も、電荷qのキャリアを含有する真空雰囲気で考えられ
る処理プロセス中において、時間的に必ずしも一定でな
い。これらの値は、共に、プロセスの状態に左右され且
つ容器3で実施されるプロセスのタイプに左右されなが
ら、調整されてもよい。
【0043】図5に、本発明の方法と本発明の装置の好
ましい変形が図示されている。ここでは、図3と図4と
を用いて説明されていた2つのアプローチが組み合わさ
れている。ユニット14は、ワンポートをブリッジし且
つタイム・ユニット16に依って制御される。制御スイ
ッチング・ユニット14をブリッジして、直流信号発生
器8が設けられている。
【0044】明かになり且つ最も優れた態様となるよう
に、ユニット14は、制御される放電電流通路をクロー
ズするスイッチング・ユニットとして作動するだけでな
く、更に、直流信号発生器8の出力信号が変動される図
3のスイッチング・ユニットSとして作動する。従っ
て、タイミング・ユニット16は図3と図4とに基づく
タイミング・ユニット10と16として同時に作動し、
更にユニット14自体は図3のユニットSとユニット1
2として作動する。
【0045】この組み合わせの機能において、制御ユニ
ット14は符号14s に依って引用され、なおかつ、タ
イミング・ユニット16は符号160に依って引用され
る。本発明による原理が、すなわち両方の特色のもと
で、しかし特に第2の特色のもとで、ここに図6a〜c
を用いて繰り返し説明される。図6aには、真空容器3
およびその内部の、真空雰囲気中に、例えばプラズマ放
電PLに依って特に生成される電荷qが概略的に図示さ
れている。導電性材料の2つの本発明に依り作動される
表面2aと2bおよび絶縁カバーリング4が図示されて
いる。絶縁カバーリング4の表面Oはプラス・イオンに
依って占有されるものとする。
【0046】表面2bに隣接する絶縁カバーリング4の
表面に、電荷占有表面Oの逆に等しい電荷の層が生成さ
れている。そこで、絶縁カバーリング4は、図6bの等
価回路に図示されているキャパシタCI の誘電体を形成
する。このキャパシタの一方のプレートは表面2bに依
って生成され、他方のプレートは、電気チャージキャリ
アqに起因して導電性となっている真空雰囲気の近くに
付着される表面Oに依って形成される。表面Oと導電性
表面2aの間の真空雰囲気は、インピーダンスZp に依
る等価回路と考えられ、ここで、少なくとも第1の近似
として、このインピーダンスは抵抗性として更に考えら
れる。これは、真空雰囲気の可動電子が、少なくとも第
1の近似で、チャージキャリアの電界と変位の比例を導
くことになるためである。
【0047】本発明に依り、すなわち図4に基づく本発
明の第2の特色に基づいて、ワンポート2a,2bは、
断続的に且つ実質的に短絡される。図6aに基づく電気
チャージキャリアが表面をOに付着すると、電圧UCI
図6bに図示されているキャパシタCI に生成される。
ワンポートがスイッチング・ユニットS1 を用いて短絡
されると、図4のユニット14に基づいてキルヒホフ
(kirkoff)の法則が依然として支配し、なおか
つ、放電電流通路に沿う全ての電圧の合計とワンポート
がゼロとなる。従って、図6cに図示されている状態が
急速に構成される。スイッチング・ユニットS1 がクロ
ーズされると、点線で図6bと図6cに図示されている
電圧がインピーダンスZp に急速に生成される。この電
圧に依って急速に移動可能な電子が表面Oに向けて加速
される。そこで、表面Oの近くに、イオンの成分に依る
表面Oの占有の実質的な変動なしに、電気的に二重の層
が形成され、本質的にその二重の層は電気的に中性であ
る。
【0048】従って、スイッチング・ユニットS1 をク
ローズすると、電気チャージキャリアに依る表面Oの占
有は電気的に中和され、それによって、イオンが電子よ
りかなり低い可動性を有するので、イオン成分に依る成
分占有をそれほど妨げないことになる。そこで、絶縁カ
バーリング4の電圧UCIが、前記の自然なアークを導
く、ブレークスルーまたはスパークオーバー値に達する
と、直ちに問題となるところの、図6aに図示されてい
る電気チャージキャリアに依る絶縁カバーリングの占有
の問題が、克服される。
【0049】既にここで、前述のアプローチに依ってだ
け、材料のコーティングを非導電性または特に低い導電
性である表面に或いはこのような材料の下部コーティン
グに施すこと、または導電性表面に非導電性または低導
電性コーティングを施すことが、静電界に依って全く可
能となることが強調されるものである。これは、自然の
アークで発生する問題を解決するために述べられた対策
以外のものである。
【0050】スイッチング・ユニットS1 がクローズさ
れる時に発生する電気放電または電荷切替プロセスの時
定数は、インピーダンスZp に基づいて、真空雰囲気に
与えられる電子の可動性に依って実質的に与えられる、
直列の“抵抗”の値とキャパシタCI の静電容量の値に
依って実質的に与えられる。この時定数は、例えば可能
性のある調整可能な抵抗を与えることに依って放電電流
通路の外部手段に依って明らかに影響を受けると思われ
る。必要に応じて、第1の近似で第1の命令システムの
ために設けられたワンポートと放電電流通路から成る放
電電流ループが、更なるインピーダンス・エレメント、
例えば誘電体を加えることに依って第2の命令すなわち
より上位の命令のシステムに変更されることができる。
【0051】本発明に鑑みて、放電プロセス後の電気チ
ャージキャリアに依るキャパシタC I の占有が、電荷線
を放電電流通路に印加し、電荷の流れをその電流通路に
生成することに依って、影響を受ける可能性があること
を認識することが、更に重要である。更に、イオンメッ
キ・プロセスを特に鑑みて、スイッチング・ユニットS
1 がオープンされるタイム・スパンの間に、オープン・
ループ制御状態に於いて或いは負帰還制御状態でも、後
述されるように、ワンポートに電荷を外部から供給する
ことに依って表面Oに付着する電気チャージキャリアの
生成が影響されることを、認識することが重要である。
【0052】更に好ましい実施例の説明を進める前に、
その異なる特色に基づく本発明の概念が、図3〜図5に
与えられていた説明が考慮されている図7を用いて更に
説明されるものとする。図7に、本発明の方法と本発明
の装置が、両方の特色のもとで且つ概略的な形態の好ま
しい実現形態で図示されている。プラズマ放電PLが生
成される好ましい実現モードにおいて真空容器3には、
反応性ガスまたは反応性ガス混合物のインレット18が
設けられることができる。導電性表面2aと2bの間
に、すなわち、これらの表面間で形成されるワンポート
をブリッジするために、図5に基づく方法と装置の実施
例それぞれの第1の好ましい変形として、ユニット14
s がチョッパー・ユニットとして設けられている。更
に、直流信号発生器8の出力は、従って、平行チョッパ
ー・ユニットとして作動するチョッパー・ユニット14
s に依ってブリッジされる。チョッパー・ユニット14
s は、好都合に制御され調整可能な時間制御ユニット16
0 に依って制御される。
【0053】チョッパー・ユニット14s は、トランジ
スタ、MOSFET、サイラトロン、サイリスタ、スパ
ーク・ガス、飽和されたコア・インダクターなどを搭載
した電子スイッチング・エレメントに依って好都合に構
成されており、ワンポートの放電電流通路を制御する。
当業者にとって明かなように、なおかつ、後で詳細にわ
たって述べられるように、チョッパー・ユニット14s
のスイッチング・ユニットS1 がクローズされる時に、
直流信号発生器8の出力の短絡を防止する手段が採用さ
れることができる。
【0054】第1の特色のもとで且つ点線で図7に
“I”で枠付けされているように、本発明は、真空処理
装置の表面2aと2b間のワンポートが電気的に作動さ
れる短絡チョッパー・ユニット14s と直流信号発生器
8の単純な組み合わせを具備している。そこで、直流信
号発生器が設けられている汎用真空処理装置は、単純な
直流信号オペレーションでは不可能な或いは殆ど不可能
な真空処理を実施できるようにするために、単純な方式
で、すなわちチョッパー・ユニット14s を設けること
に依って、改善されることができる。
【0055】第2の特色“II”のもとで、本発明は、発
生器に依って電気的にパワーが給電されない2つの表面
間に設けられたチョッパー・ユニット14s を独占的に
設けることを提案している。その1つは例えば接地電位
上のような基準電位に配置され、2番目は浮遊電位上で
普通に作動され、そこでは、後者の電極の電位は真空雰
囲気中の電位の分布から生じることとなる。このような
ワンポートに於いてもまた、その電極の浮遊電位に影響
することとなる浮遊電極を占有する電気チャージキャリ
アの効果を弱めることが、大きな長所になるかも知れな
い。従って、チョッパー・ユニット14s を用いた本発
明の放電は、本発明の発明的部分と本質的に見なされ
る。本発明のこの部分は、IIにより一点鎖線の内部に図
示されている。
【0056】図8aは、図6に基づく本発明の放電電流
通路の電荷源の構成が図示されている。電荷源は、放電
電流通路がクローズされるタイム・スパンの間に、すな
わちスイッチング・ユニットS1 がクローズされる時
に、ワンポート2a/2bに対して効果的になる。放電
電流通路に、例えば電流インパルス源に依って実施され
る。例えば電荷Qの1つの源20が与えられている。そ
の源は、概略的に図示されているように、図8aに図示
されている構成が図4に図示されている方式で実現され
るか或いは図5または図7に主に図示されている組み合
わされた構成で実現されるかどうかに基づいてトリガー
され、それぞれ、タイミング・ユニット16または16
0に依るスイッチング・ユニットS1 のクローズと少な
くとも実質的に同期される。
【0057】スイッチング・ユニットS1 をクローズす
ると、予め設定された極性の電荷がキャパシタCI に送
られ、なおかつ、図6aに基づく電荷をもつ表面Oの占
有が増減される。そこで特に、放電または充電中和プロ
セスは、表面OすなわちキャパシタCI に多く占める全
体的な電荷の占有が、スイッチング・ユニットS1 がク
ローズされるタイム・スパンの真の開始時に源20から
送られる、電荷に依って中和されるようにして且つその
大きさで、短縮されることができる。
【0058】図8bに、第1の変形が、キャパシタCI
の電荷を制御された態様で外部で影響させるために、図
示されている。スイッチング・ユニットS1 がオープン
されると、ディスクリート・キャパシタCD が、電流源
22に依って所望の極性で且つ例えば図8bに図示され
ているように所望の大きさで負荷される。スイッチング
・ユニットS1 がクローズされると、最終的な放電また
は充電切替プロセスは、CI とCD の静電容量の値に依
って且つ初期条件のような各々の充電条件から、当業者
にとって明らかに周知のことであるように、制御され
る。
【0059】S1 がオープンされるタイム・スパンに、
I に生成される電荷がモニターされると、それは、電
流源22とキャパシタCD に依って図8bに基づいて形
成される、電荷源に依って中和されることができる。1
つのタイム・スパンにおいてキャパシタCI の負荷条件
がモニターされ、なおかつ、他のタイム・スパンにおい
て電気チャージキャリアをもつ表面Oの占有に起因する
この負荷、特にプラスに充電されたイオン、が中和され
る。
【0060】おそらく、スイッチング・ユニットS1
省略されることができる。図8cの好ましい実施例によ
れば、放電電流通路に電圧源UE が接続されるので、放
電プロセスはキャパシタCI の電圧と電圧UE 間の違い
に依って制御される。従って、電圧UE の値と極性を調
整すると、キャパシタCI の放電または充電切替プロセ
スが影響されることとなる。好ましいモードに於いて、
放電プロセスは、キャパシタCI の予め設定された残留
電圧が、ワンポートが短絡だけされるケースと比べる
と、よりはやく達成されるようにして、従って加速され
る。
【0061】発明の放電または充電切替プロセスの重要
な長所は、このような放電または充電切替プロセスが手
段に依ってモニターされることである。これは、放電電
流通路の放電または充電手段に依って好ましい方法で実
施される。1例として、これは図9を用いて説明され
る。図9によれば、ワンポート2a,2bの導電性材料
の表面2bが、電気的な基準電位φ0 に置かれている。
ワンポートは、電流の反転入力のスイッチング・ユニッ
トS1 または、図示されているように、周知の構造の電
荷増幅器24に更に接続されている。更に図示されてい
るように、1例としては、差動増幅器が設けられ、その
プラス入力が基準電位φ0 に接続されている。スイッチ
ング・ユニットS1 が分路またはクローズされると、計
測増幅器24の出力に、時間軸tに概略的に図示されて
いる放電電流の時間積分が現れる。符号Aで図示されて
いるように、放電または充電切替プロセスの測定結果
は、後で述べられる種々の物体に対して更に使用される
ことができる。
【0062】計測増幅器24の出力信号は、スレッショ
ルド値Wがスレッショルド値発生器28に依って生成さ
れ送られる、比較ユニット26に好都合に導かれてい
る。増幅器24の出力信号が、放電プロセスが付随して
予め設定された値に低下したことを示す、選ばれたスレ
ッショルド値Wに達すると、直ちに、例えば双安定素子
30がリセットされ、後者がスイッチング・ユニットS
1 をオープンする。双安定素子30は、そこで、スイッ
チング・ユニットS1 をクローズするタイム・ユニット
16または160の出力信号の立ち上がり端に依ってセ
ットされることができる。
【0063】これは、放電タイム・スパンが、キャパシ
タCI の電荷の希望された状態に達するために必要なそ
の大きさだけに自動的に調整される結果を導く。そこ
で、最も短くなる可能性のあるタイム・スパンだけ処理
時間からブロックされ、残りの時間は、図5に基づく構
成の直流信号発生器8からのプロセス・エネルギー給電
のために特に依然として使用することができる。
【0064】当業者にとって明かなように、放電プロセ
スの時定数τは、キャパシタCI の静電容量値に大きく
左右される。本発明が反応性コーティングのように絶縁
カバーリングに依るワークピースをコーティングするた
めに実施される時に、必ず、CI の静電容量値は、この
ようなコーティングの厚みが増えるにつれて減少する。
【0065】従って、なおかつ、図10に概略的に図示
されているように、図9の信号Aを使用すると、減少す
る放電時定数は、コーティング成長の時間的な経過に関
する情報を導くことのできるこのようなコーティングの
増加する厚みdに関する情報を得るために使用されるこ
とができる。図11には、更なる実施例が示されてお
り、それによれば、実際の放電特性がモニターされ、次
に定格特性と比較され、なおかつ、この比較の結果に基
づいて且つ負帰還制御の感じで、実際の放電特性が定格
特性に実質的に準じるように負帰還制御されるように、
スイッチング・ユニットS1 が作動される。概略的に図
示されているように、これは、放電電流IE が電流検出
器32に依って測定されるように実施される。測定され
た電流に基づく電圧値は、アナログ/ディジタル変換器
34を用いて、例えばデジタル化される。デジタル化さ
れて測定された信号は、実測値記憶ユニット36に記憶
される。実測値記憶ユニット36の内容は、比較ユニッ
ト38で定格放電特性と比較され、後者は定格値記憶ユ
ニット40に記憶されている。
【0066】評価ユニット42は、定格値と実測値の違
いΔを評価する。ユニット42の出力は、一方で、スイ
ッチング・ユニットS1 がオープンされ且つそれに伴っ
て図6aに基づいて表面Oの電荷占有に影響を及ぼす時
に、キャパシタCI の各充電状態に影響するように、そ
の極性に関して反転できる電荷の源44に作動する。他
方で、ユニット42の出力信号は、トリガーされた放電
プロセスの繰り返し率を増減するため、および/また
は、スイッチング・ユニットS1 を制御するユニット1
6または160の出力のインパルス列のデューティ・サ
イクルを変えるために、タイミング・ユニット16また
は160の制御入力に導かれる。ユニット42の出力信
号をフィードバックするための2つの考えられる方式
が、スローオーバー・スイッチNに依って図11に概略
的に図示されている。電荷源44の適切な制御に依っ
て、実際の放電特性が消えるならば、これは、表面Oの
電気チャージキャリアに依る占有が電荷源44の作用に
依って中和されたことを意味している。これは、また、
図11に図示されている、負帰還制御30に依っても達
成されることができる。
【0067】そこで、1例として、回路は次に示すよう
なサイクルで作動される。 (a)S1 のオープン:源44は、電荷が表面Oに付着
する真空雰囲気からのチャージキャリア、例えば、すな
わちプラス・イオンになるように、CI 上の電荷をドラ
イブする。 (b)オープンのままのスイッチング・ユニットS1
源44は短時間で反転されて作動され、プラス・イオ
ンの表面Oを占有する電荷は電子に依って電気的に中和
される。 (c)スイッチ・ユニットS1 がクローズされ、放電電
流IE が測定される:測定された放電電流の残存する強
度と極性に基づいて、繰り返されるステップ(b)の中
和が調整されるか、および/または、ステップ(a)で
制御される表面Oのチャージキャリアの付着が負帰還制
御ループで調整される。
【0068】例えば、スイッチング・ユニットS1 がオ
ープンされるタイム・スパンにおいて、源44の印加よ
うに、ワンポートに対する電荷源の外部印加の影響が、
更に説明される。これは、本発明の1つの重要な部分と
してワークピースのイオンメッキと特に関係している。
キャパシタCI の静電荷の状態および/または放電の繰
り返し率および/または放電タイム・スパンの長さに影
響することに依って、負帰還で制御される方式の電気チ
ャージキャリアに依る表面Oの占有に影響することがで
きるので、キャパシタCI の静電容量値が時間的に実質
的に一定である限り、放電特性従ってチャージキャリア
に依る前記の占有は定格値に実質的に保持される。これ
は、放電時定数がCI の静電容量値の変動につれて変わ
る時でも、そうである。このケースで、放電時定数から
且つそのようにして見いだされたその静電容量の値から
その静電容量の瞬時値を評価し、なおかつ放電プロセス
の初期値に依って、チャージキャリア、特にイオンに依
る表面Oの占有について決定できる。
【0069】図12に基づいて、なおかつ図4の図解ま
たは図5に基づいて組み合わされた構成から出発し、本
発明の1つの重要な特色に基づいて、次の放電タイム・
スパン間のタイム・スパンに於いて、電気チャージキャ
リアに依る、図6aに基づいく、絶縁カバーリング4の
占有は、オープン制御ループ方式または負帰還クローズ
ド・ループ制御方式で調整されることができる。
【0070】従って、図6が再び注目される。図6に於
いて電荷が表面2aと2bを具備するワンポートに外部
から押し込まれると、明らかに、キャパシタCI は充電
される。電流方向規定に従えば、単位時間あたりの電荷
と一致する電流iで給電が行われると、これは、絶縁カ
バーリング4のプラス・イオンに依る電荷占有が増加す
る結果になる。電流方向が反転されると、これは、電荷
に依る占有が減少する結果になる、すなわち、プラス・
イオンが表面Oから取り除かれるおよび/または電子が
前記の表面に向けて引き込まれる結果になる。電流iの
方向は電子の流れ方向と逆に定義されることが通例であ
る事実に注目されるべきである。
【0071】従って、電流または電荷をワンポートに外
部から供給することに依って、絶縁カバーリングの電気
チャージキャリアに依る占有は制御されることができ
る。これは、チャージキャリアに依るこのような占有に
依ってだけ且つ材料と対応する占有に依って、特にイオ
ンメッキ・プロセスのケースでコーティングが生成され
るような、全てのこれらの処理プロセスの場合に特に非
常に重要である。そこでは、真空雰囲気外のイオンが、
静電力を用いてワークピースの表面に制御されて付着さ
れる。
【0072】この目的に対して、図12に基づいて、ス
イッチング・ユニットS1 がユニット14または14s
で図4または図5に従ってオープンされると、タイミン
グ・ユニット16または160を用いて、電荷の流れ
は、スイッチング・ユニットS 1 と同期して作動可能に
される電荷源46に依って、概略的に図12に図示され
ているように、ワンポート2a,2bを経由して生成さ
れる。
【0073】そこで、前記の処理プロセスに於いて且つ
特にイオンメッキ・プロセスに於いて、ワークピースの
非導電性または特に低い導電性表面に対する層またはコ
ーティングの付着、または、ワークピースの導電性また
は非導電性表面の何れかに対する非導電性または特に低
い導電性材料から作られる層またはコーティングの付着
は、それがオープン・ループ方式で制御されるか或いは
負帰還で制御される方式の場合、制御されて影響される
ことができる。
【0074】図13および図14a,bに、概略的に、
本発明の方法の好ましい変形が、図示されており、そし
て、それぞれ好ましい装置が示されている。容器3内に
おいて、材料は、例えばプラズマ放電を用いて、るつぼ
52から蒸発される。これは、るつぼ52に対するアー
ク放電を用いて、或いはるつぼ52内の材料の電子ビー
ム蒸発に依って、或いは、図示されているように、グロ
ー放電を用いて、特に電子エミッタ陰極間例えばグロー
・フィラメント陰極50とるつぼ52間に生成される低
電圧グロー放電を用いて、行われることができる。材料
は、るつぼを加熱することに依って蒸発され、或いはス
パッタされてもよいことは明かである。雰囲気内の材料
がイオン化されることが特に重要なことであり、そこで
は、その材料の源がいかに構成されているか、また、そ
のプロセスで材料が真空雰囲気で自由になるかどうかに
ついては、それほど重要でない。更に、このようなプロ
セスは反応性ガス雰囲気で作動されるので、真空雰囲気
で自由にされる材料は付着する前に反応性ガスと最初に
反応するか、またはこのようなプロセスは非反応性にな
る。
【0075】ガス・インレット18を経由して且つ図示
されている実施例に基づいて、作動ガスは、るつぼ52
から蒸発される材料とグロー放電で反応する反応性ガス
を少なくとも含有しており、真空容器3に給入される。
そこで、イオンが形成される。反応生成物として、非導
電性または特に低い導電性材料が、プラス・イオンの形
態で付着し、そこで、ワークピース・キャリア表面とし
て作動する導電性表面の1つ、例えば表面2aに付着さ
れる1つ或いは複数のワークピース1に、電気チャージ
キャリアの占有を最初に形成する。ワークピース1は、
そこで、導電性表面を本質的に備えていて且つ非導電性
または特に低い導電性材料のコーティングでイオンメッ
キ・プロセスに依ってコーティングされるか、または、
このようなワークピースは、非導電性または特に低い導
電性材料の表面を本質的に備えていて且つ非導電性また
は特に低い導電性材料または導電性材料の層またはコー
ティングでイオンメッキされる。
【0076】この方法は、一方で、全てのタイプの導電
性または非導電性表面に対する非導電性または特に低い
導電性コーティングに依るイオンメッキ、またはワーク
ピースの非導電性または特に低い導電性表面に対する導
電性コーティングに依るイオンメッキを可能にするので
あり、ここで前記の表面は既に付着されていたコーティ
ングに依って或いはワークピースの固有の表面に依って
形成されている。このようなコーティング/ワークピー
ス・システムは、今まで、特に限定された量のイオンメ
ッキにしか実施されることができなかった。これは、必
要な単極性メッキ電流が十分な量で且つ十分なタイム・
スパン中に実施されることができなかったためである。
【0077】更に、ワークピース1は、図13に基づく
装置または、後で説明される、多層コーティング・シス
テムに依る他の構成でも与えられることができる。そこ
で、任意の導電性の材料から作られている特殊なワーク
ピースは、特に耐食性の層としての非導電性または特に
低い導電性の第1の層と、次に特に耐摩耗性の層として
の導電性材料の第2の層と、または、前記の2つの層以
上の層を備えたこのような層の組み合わせにより与えら
れることができる。
【0078】イオンメッキの場合、付着される材料は、
前述のように、真空雰囲気でイオン化されることが重要
である。これは異なる方式で実施されることができる。
電子ビームに依って蒸発された材料は、例えば、るつぼ
上のアーク放電に依って、プラズマ放電を用いてイオン
化されることができる。アーク蒸発またはグロー放電蒸
発の場合、イオン化は、プラズマ放電そのもので行われ
る。代わりに或いは他に、電子またはイオンが、所望の
イオン化を改善するか或いはそれを導くように、真空容
器に供給されることができる。更に、なおかつ前述のよ
うに、反応プロセス以外にも、例えば蒸発された材料が
イオン化後にプロセス雰囲気に自由にされる時に付着さ
れるものとするならば、実施されることができる。
【0079】更に、蒸発の代わりに、材料がスパッタさ
れることができる。導電性材料がスパッタされると、例
えばマグネトロン源のようなスパッタ源が、るつぼ52
の代わりに設けられることができる。非導電性材料がス
パッタされるものとすると、スパッタ源は、RFプラズ
マ放電を用いて独立して好都合に作動される。そこで、
るつぼ52は、本発明を実施するために、容器の基準表
面としてRF放電に左右されず、導電性表面に置換され
る(例えば図27を参照)。
【0080】全てのケースに於いて、ワークピース・キ
ャリア表面として作動する導電性表面2aは或る電位に
接続されるので、イオンメッキの場合、プラス・イオン
は、前記の占有を電気チャージキャリアであるプラス・
イオンに依って形成するために、ワークピース1に向け
て加速される。ワンポート2a/2bに印加されること
が必要な電力は、事実上るつぼで生成されるプラズマ放
電を保持するために必要な電力と比べると遙かに低い。
【0081】図12の実施例に基づいて、外部で印加さ
れるメッキ電流は、導電性表面2aと2b間のイオンと
電子の伝搬と一致する。少なくとも1つの導電性表面2
aと2bの一方、好ましくは、図13に基づくワンポー
ト・キャリア表面として作動する一方の2aは、ディス
クリート・キャパシタCD1に接続される。スイッチング
・ユニットS1 は、第2の導電性表面2bに対する放電
電流通路をクローズする。この第2の導電性表面2b
は、蒸発のケースにおいてはるつぼに依って、或いは、
導電性または半導電性材料をスパッタするケースにおい
てはスパッタ源に依って、形成される。スイッチング・
ユニットS1 がオープンされる時に、図14aに図示さ
れているように、ディスクリート・キャパシタCD1、キ
ャパシタC I 、2つの表面2aと2b間の真空雰囲気の
インピーダンスZp と直列に接続される電流または電荷
源46a(図12と比較)が設けられている。スイッチ
ング・ユニットS1 がクローズされる時に、図14bに
図示されているように、電流または電荷源46aはクロ
ーズされた放電電流通路に依って短絡される。
【0082】この装置は次に示すようにして動作する。
イオンメッキのタイム・スパン、すなわち、層がワーク
ピース1上に付着される処理タイム・スパンにおいて、
スイッチング・ユニットS1 はオープンされる。これら
のタイム・スパン中に、例えば電流インパルスの形態で
ある電荷は、例えば電流インパルス源として図14aお
よび図14bに基づいて実施される源46aに依って、
図14aに基づく直列接続を経由してドライブされる。
供給される電荷の極性は、電流の時間積分に基づいて、
図示されるようにして選択される。従って、ワンポート
のディスクリート・キャパシタCD1とキャパシタCI
は共に充電され、そこでは、表面2a,2b間の真空雰
囲気で生成される電界Eが、図14aに図示されている
ワークピースに向けてプラス・イオンをドライブするた
めに、作動する。ワークピースの絶縁カバーリングの表
面Oに、すなわち、その非導電性または特に低い導電性
表面の上に、このようなメッキ時間間隔中に給電されて
いた電流iと一致するチャージキャリアの占有が付着さ
れる。
【0083】そこで、源46aを用いて外部から供給さ
れる電荷の量は、ワークピース1上のこれらのメッキ時
間間隔で付着される電気チャージキャリア(イオン)の
量と少なくとも近似的に一致することが、明かになる。
外部から印加される電荷をメッキ時間間隔中で変える
と、従って、電荷付着の度合い或いは量、従ってコーテ
ィングの成長率が変えられる。このようなメッキ時間間
隔の後または途中で、スイッチング・ユニットS1 は前
述のようにクローズされる。
【0084】ディスクリート・キャパシタCD1だけでな
く、前述のようなワンポートの静電容量も、周知のよう
に、短絡されるエレメントとして、もともと作動する。
スイッチング・ユニットS1 がクローズされると、図1
4bに図示される構成が有効になる。ここで並列に現れ
る等価回路エレメント、すなわち、特にキャパシタC I
とキャパシタCD1は、図14bに図示されている等方向
の電圧に最初に充電されているので、ディスクリート・
キャパシタCD1の放電プロセスはキャパシタC I の放電
または充電切替プロセスを加速する。全体的な放電プロ
セスの時定数は2つの容量性エレメントの直列接続に依
って与えられるので、キャパシタCI の値よりかなり大
きいキャパシタCD1の値の選択に依って、放電プロセス
の時間的な態様は、CI とインピーダンスZp に依って
殆ど与えられることとなる。
【0085】キャパシタCD1に印加される電荷は、直列
接続のために、CI に印加される電荷と実質的に等しい
(図14a)ので、前記の放電プロセスは、図14bに
基づいて、実際に加速され、それに依って、図14bの
並列構成における電圧は、過渡的な放電プロセスが終了
する時の値に等しくされる。過渡的な放電の後に、CD1
とCI の電圧は、並列構成において、逆方向にされ、な
おかつ、等しい値になることは、明かなことである。
【0086】何故ならば、なおかつ、前述のように、放
電プロセス中に実質的に占有イオンの電荷だけが中和さ
れ且つイオンの成分粒子に依る占有でないので、放電プ
ロセス中に、既に付着されていて且つちょうどいま電気
的に中和されるイオン粒子層の大きな変動は発生しな
い。図13に、この好ましい実施例の更なる改善が、特
にイオンメッキのために図示されている。そこで、なお
かつ前述のように、放電電流が測定され、各々測定電流
はコンバータ34で可能性のあるアナログ/デジタル変
換され且つ実測値記憶素子30に実測値として記憶され
る。データ・バッファとして作動する記憶素子30の内
容は、比較ユニット38で定格値記憶素子40に記憶さ
れている定格値と比較される。そこで、各々実際および
定格の放電特性の有意な値が比較される。
【0087】評価ユニット42は、コーティングの厚み
の増加に起因するコンデンサーCIの変動値の関数とし
て恐らく時定数が変わるという考えのもとで、実測値と
定格値の比較結果Δを評価する。負帰還制御のために、
ユニット42の出力信号は源46aの制御入力に作動す
るので、この源は、定格放電特性またはその特性パラメ
ータと少なくとも実質的に等しくなるように実際の放電
特性またはその有意なパラメータを調整するように制御
される。従って、メッキ付着の時間間隔中に、図6の表
面Oに基づいて、ワークピース1の各々の表面の占有を
調整することに依って層の成長を正確に制御すること、
そこで更に、放電時間間隔中に付着される電気的な電荷
メッキを中和することに依って、一般的なアークに関し
て図6に基づく各々絶縁カバーリング4の危険な電圧の
発生を防止することが、可能になる。
【0088】図15に、更なる改善、すなわち、図13
の実施例のために説明されていた、技術の実施の非常に
単純な形態が図示されている。そこから、いま本発明
が、図5と共に説明されていた組み合わされた特色のも
とで、実施されることが明かになる。容器3の処理室に
関して、図13と共に述べられていた同じ条件が圧倒的
に多い。主な目的は、最も単純な方式で図13の源46
aを実施することである。これは、直流信号発生器8の
出力が、図5に基づいて、源46aの代わりに図13と
共に述べられていたネットワークにチョークL66を経て
作動するようにして、行われる。
【0089】直流信号発生器8は、例えば図15の電圧
B に基づいて、極性が設定される。スイッチング・ユ
ニットS1 がクローズされる時に且つ最初にユニット5
6を考えないと、電流は、チョークL66を経由して且つ
クローズされたスイッチング・ユニットS1 を流れる。
こうして流れる電流が図15にI1 で図示されている。
スイッチング・ユニットS1 がメッキ時間間隔をスター
トするためにオープンされると、ただちに、UL66 に概
略的に図示されているように、高いマイナス電圧のイン
パルスがチョークL66に生成される。この電圧インパル
スは、CD1とC I の直列接続を経由して、図14aと共
に説明されたように、電気的なメッキ電荷をドライブす
る。UL66 に起因するこの過渡現象の後に、電圧UB
キャパシタCI とCD1を横断して広く存在する。チョー
クL66に依って、過渡的なメッキ・プロセスは、このメ
ッキ時間間隔で加速される。オペレーションは、スイッ
チング・ユニットS1 がオープンされる時に、チョーク
66が省略され且つ電圧U B が2つのキャパシタ素子C
I とCD1の直列接続に直接印加される場合に、定量的に
同じ状態のままになる。
【0090】そこで、直流信号発生器8が、その出力に
現れる容量性負荷を急速に充電するために、その出力電
圧を保持することができると確信するに違いない。チョ
ークL66が与えられると、例えば電気的に可変の抵抗性
エレメントが、放電電流通路に、例えば、図13に基づ
いて、ユニット42の出力から制御され、なおかつ、ス
イッチング・ユニットS1 がクローズされる時にチョー
クL66を流れる電流を変える、トランジスター・ステー
ジ56が与えられる。この電流を変えると、電圧インパ
ルスUL66 の波高値が変えられるので、過渡的なメッキ
時間間隔の時間の状態も変えられる。メッキ時間間隔且
つ放電時間間隔において異なるように、ステージ56の
抵抗値を変えると、ステージ56は、放電時間間隔中に
影響が生じない、すなわち、短絡回路を形成することが
できるか、または過渡的な放電特性を調整するために、
これらの時間間隔にも使用されることができる。そこ
で、スイッチング・ユニットS1 は、トランジスター・
ステージ56と明らかに組み合わされることができて、
後者は次にスイッチング・ユニットを形成する制御され
た抵抗ステージとして作動する。
【0091】図13に図示されているように、放電電流
と負帰還の手段を設けることなくステージ56の抵抗値
を予め選択すること、従って例えば最初の調整実験中に
ステージ56を調整し次に図13のタイミング・ユニッ
ト16,160とちょうど同期されてステージ56を作
動することが、絶対に可能であることは更に明かであ
る。
【0092】図15の更なる代替実施例に於いて、図1
6は更に好ましい変形を示している。そこで、電荷の高
効率で正確に制御される転送が、メッキ時間間隔で実施
され、すなわち、これらの時間間隔においてコーティン
グ付着の高効率の制御が実施される。そこで、図13の
構成に相応して、直流信号発生器8の出力信号に、源5
8と共に図示されている電圧信号が重畳され、その出力
電圧は時間に関して予め設定された或いは調整可能な経
過、すなわちdU/dtの予め設定された特性を有して
いる。
【0093】この源58は、メッキ時間間隔のトリガー
入力Tr で、すなわちスイッチング・ユニットS1 がオ
ープンされる時に、タイム・ユニット16または160
の出力信号に依ってトリガーされる。図16の下部に図
示されているように、源58は、イオンメッキによる付
着された層の所望の成長率に基づいて、トリガーされる
予め設定された特性の時間変動を有する例えば直線性ま
たは能動的な出力ランプまたは別の出力電圧曲線形状を
生成できるかも知れない。2つの容量性素子C I とCDL
の直列接続の時間微分特性のために、dU/dtとして
知られる対応する電流の流れ、すなわち、単位時間あた
りの対応する電荷の流れが生じる。この時間変動dU/
dtは、負帰還制御ループの調整値として図11の源4
4に適用されることもできる。
【0094】図15に関連して既に述べられたように、
図16に基づいて、時間変動の所望の時間的な経過は、
例えばユニット42の出力信号に依って負帰還制御ルー
プの内部で予め選択または調整されることができる。そ
こで、メッキ時間間隔でチャージキャリアに依る所望の
占有が達成され、それは、前述のように、前記の負帰還
制御のために再調整される放電時間間隔中にモニターさ
れる。メッキ電流の調整が、図15に点線で図示されて
いる。付加的なトリガーされる電圧源を与える代わり
に、直流信号発生器8の出力電圧は、所望のdU/dt
を与えるために設けられたタイミング・ユニット16ま
たは160の出力信号と同期して変えられる。
【0095】図12〜図16を用いて説明された方法
は、イオンメッキ処理プロセスと組み合わされると最も
優れたものになる。そこで、導電性コーティングを非導
電性表面に施す或いは非導電性コーティングを導電性ま
たは非導電性表面に施す機能により、新規のイオンメッ
キの方法が案出される。図13〜図16を用いて説明さ
れた方法は、メッキ時間間隔中に図6に基づく表面Oの
電荷占有を制御するために、前述の他の特徴と組み合わ
されると明らかに最も優れたものになると思われる発明
として、本質的に考えられる。
【0096】図5に基づいて、ワンポート2a,2bが
直流信号発生器8からチョッパー・ユニット14s を経
由して或いはチョッパー・スイッチング・ユニットS1
を経由して給電され、そして、プラズマ放電PLが真空
容器中で、図17に図示されているように、プラズマ生
成電極60aと60bの間で生成されるようにされた本
発明の方法または装置の全ての実施例に於いて、電気的
な不安定性は、プラズマ放電電流で負荷された電極の1
つが、例えば電極60bのように、放電電流通路の電位
に接続されることで回避されている。好ましくは、本発
明により設けられているワンポートの2つの導電性表面
の1つは、図17に基づいてプラズマ生成電極として更
に用いられる。これは、図17の接続62に依って明確
に図示されている。
【0097】図18に、本発明の方法と装置の更に好ま
しい実施例が図示されている。真空容器3において、グ
ロー放電が、例えば容器3の壁と導電性または少なくと
も半導電性材料のターゲット64との間に生成される。
ガス供給管18を用いて、作動ガスは、反応ガスと共に
容器3に入れられる。従って、図18は反応性陰極スパ
ッタリング・プロセスのための装置を示している。ター
ゲット64は、マグネトロン・スパッタ源の一部になる
ことができる。ワークピースは図18に図示されていな
い。それらは、例えばイオンメッキのために図12〜図
16に図示されていたように、浮遊状態で作動される
か、またはバイアス電位でドライブされる。
【0098】図18の実施例におけるグロー放電は、基
本的に図5に基づいて作動される。既になれた説明の他
に、図18の実施例について当業者に詳細に説明される
ものはない。グロー放電を作動する直流信号発生器8は
比較的大きい出力を必要とするので、スイッチング・ユ
ニットS1 がタイミング・ユニット160に依ってクロ
ーズされ、従ってそれと逆位相で生成される時に、直列
のスイッチング・ユニットS2 がオープンされるので、
グロー放電電流はスイッチング・ユニットS1を流れる
ことができない。特に直流信号発生器8が直流電流源の
出力特性を有している時に、スイッチング・ユニットS
2 は、ネットワーク、好ましくは抵抗ネットワークに依
って、図18のRで図示されているように、好ましくは
ブリッジされるが、トランジスター・ネットワークのよ
うに電子制御ネットワークに依ってブリッジされること
もできる。
【0099】そこで、スイッチング・ユニットS2 がオ
ープンされる時に、高すぎる電圧がオープンされたスイ
ッチング・ユニットS2 に現れることがないようにされ
る。前述の手段、例えば、放電プロセスまたは手段に影
響を及ぼすために図8cに基づいて恐らく制御される電
圧源UE の配設、あるいは、図9を用いて説明されたよ
うに、放電プロセスを計測し且つ関連してタイミング・
ユニット160に影響する手段は、この実施例でも好都
合に実現される。特に図9の特徴は、例えば図16に基
づく陰極スパッタリングのケースにおいて、装置の効率
を、放電タイム・スパンが最適に適合されて、最も短い
長さになるように調整されるようにして、最適化するこ
とを可能にする。
【0100】図12〜図16に基づく本発明のイオンメ
ッキの場合、好都合に、直流信号発生器8の出力信号
は、50 kHz〜500 kHz、好ましくは少なくとも90
kHz、特に好ましくは前記の周波数でスイッチング・ユ
ニット、S1 すなわち、タイミング・ユニット16また
は160を作動する結果になる少なくとも100 kHzに
基づく繰り返し率で変化される。スイッチング・ユニッ
トS1 のクローズ時間は、50nsecと10μsec で、好
ましくは0.5μsec 〜2μsec の範囲または2μsec
〜10μsec の範囲で、また選ばれた前述の繰り返し率
と実施することを意図された処理プロセス、特に意図さ
れたイオンメッキ・プロセスとに左右されずに、好都合
に選択される。スパッタリングが実施される場合、1つ
の好ましい実施例として図18を用いて説明されたよう
に、直流信号発生器8の出力信号が変えられる繰り返し
率に基づくスイッチング・ユニットS1 の動作周波数
は、好都合に50Hz〜1MHz の範囲、更に好ましくは5
kHz〜100 kHzの範囲に、そこで特に好ましくは10
kHz〜20 kHzの範囲で選択される(全ての限界値は含
まれる)。ここでまた、時間間隔、すなわちスイッチン
グ・ユニットS1 がクローズされたままのクローズ・タ
イム・スパンは、50nsec〜10μsec 、好ましくは
0.5μsec 〜2μsec の範囲または2μsec 〜10μ
sec の範囲で、所望の処理プロセスと選ばれた繰り返し
率にそれぞれ左右されて、選択される。
【0101】図18を用いて述べられた本発明の方法
は、シリコン酸化コーティング、すなわちSix y
コーティングの生成に特に適している。その方法は、イ
ンジウム酸化物とスズ酸化物の混合物またはインジウム
とスズの混合物のスパッタ陰極に関連して適用されるた
めに特に適していて、それらの素材は各々のコーティン
グをワークピースに実施するために酸素を含有する雰囲
気中にスパッタされる。同じ装置が、ターゲットの代わ
りにワークピースの表面をスパッタするために、スパッ
タ・エッチングを実施するために、またはターゲットの
表面をスパッタ・エッチングするために使用され、それ
により、例えば酸化層または他に希望されない付着のよ
うな例えば汚染層を取り除くことができる。
【0102】反応性陰極スパッタリング・プロセスは、
図18に関連して述べられたように、酸化(反応性)ま
たは転移モードで作動されることができる、またこれら
の動作モードの定義に関して、それは、S.Schil
lerなどがメタル・コーティングに関する国際会議、
San Diego/California,1987
年3月、表面処理技術33(1987)で演説した“製
造方法としての反応性直流高速スパッタリング”(“R
eaktives DC−Hochratezerst
auben als Produktionsverf
ahren”)を参照する。
【0103】そこで、本発明の陰極スパッタ方法を使用
すると、メタリックから反応性モードへの移行は、一般
的に予想されるほど急激でないことが認められた。これ
は、本発明の方法を用いると本質的に安定した移行モー
ドの特性いわゆる内部モードは予想されたより均一であ
り、なおかつ、従ってプロセス作用位置は負帰還制御を
用いる他の方法よりこの内部モードにおいて本発明に依
り非常に簡単に安定にすることを意味している。
【0104】図19に、図18に関連して考えられた更
に好ましい実施例が図示されている。それにもかかわら
ず、図19に基づく実施例と方法は、イオンメッキまた
は他の処理プロセスと関連していることも示されてい
る。一部の更なる例が図21〜図29を用いて後で開示
される。制約なしに、この更なる改善は、図18に基づ
く陰極スパッタ方法に準じて図19に図示されている。
【0105】放電電流をここで1例として測定する代わ
りに、例えばグロー放電電流をモニターする電流検出器
66が与えられている。電流IS をモニターすると、オ
ーバーフラッシュまたはブレークスルーである確率的な
アークの発生が、記録され、そこで、そのアークは放電
電流IS に重畳された電流スパイクの発生に依って認識
される。電流をモニターする代わりに、確率的なアーク
は真空容器の光学的検出器に依ってモニターされること
もできる。検出器66に依ってモニターされる電流の特
性は、アーク発生検出ユニット68で評価される。アー
ク検出ユニット68の出力信号は、比較ユニット70に
導かれる。そこで、それは、前記の確率的なアークが発
生する繰り返し頻度および/または前記の電流スパイク
の発生と形態を分析することに依って回復される強度に
おいて、モニターされる。評価された実際の特性値は、
それは強度および/または繰り返し率であるが、ユニッ
ト72で予め設定されているこの特性値のために予め設
定された定格値と、ユニット70で比較される。ユニッ
ト70の出力は、コントローラ73を経由して、図19
のブロック74の破線で枠付けされた本発明の構成を調
整する。そこで、アークの発生が、放電電流をモニター
する代わりにモニターされる。
【0106】コントローラ73に依って、スイッチング
・ユニットS1 がクローズされるタイム・スパンの繰り
返し率および/または長さが、時間間隔ユニット16ま
たは160を経由して制御され、これは、電気的に動作
状態に給電されないワンポートに対してもそうであり、
陰極スパッタのための、すなわち直流信号発生器8の給
電がないワンポートのための図19の実施例と逆にな
る。
【0107】例えば確率的なアークの発生周波数が余り
にも高い場合、スイッチング・ユニットS1 をクローズ
する繰り返し率が多くされるか、および/または、スイ
ッチング・ユニットS1 が放電電流通路をクローズする
タイム・スパンが長くされる。これらの特徴に依って、
また、放電タイム・スパンがプロセスの実際のアークの
態様に依って必要とされるように頻繁に長く生成され
て、最適な効率が達成される。
【0108】特に、放電または充電切替タイム・スパン
を設定する繰り返し率は、絶縁カバーリングの実際の成
長に適応される。そこで、自動的に、処理するプラント
の装置の効率が最適化される。プラズマ放電、特にグロ
ー放電における前記のアーク特性を検出する測定装置
は、周知である。
【0109】図19で丁度述べられたばかりの方法は、
図18に関連して図示された陰極スパッタ装置と組み合
わせて好都合に適用される。図20に、本発明の方法と
装置の更に最も重要な実施例が図示されているが、それ
は図12〜図16に基づくイオンメッキにとって特に重
要である。それにもかかわらず、ここで図示されている
方法と原理は、イオンメッキに独占的に適用されるもの
ではない。図20は、それにもかかわらず、且つ制約な
しに、図12〜図16に関連して開示されているイオン
メッキに対するこのような改善を示している。
【0110】図20に、図13に関連して既に述べられ
ている部品が、同じ符号で引用されている。真空容器3
で、前に説明された方式の1つを用いてイオンメッキ
が、例えば、本発明に使用されているワンポートの2つ
の導電性表面の1つを形成する蒸発性るつぼ52を使用
して実施される。図13の説明に基づくグロー放電また
は別のプラズマ放電が、図示されてはいないが、存在し
ている。イオンメッキされるワークピース1が付着され
る幾つかのワークピース・キャリア表面2a1 ,2
2 , 2a3 , …, 2an が設けられている。本発明で
作動される導電性表面2ax との2bの各々のペアが、
各々且つここで極く概略的に図示されているように、本
発明のオペレーション・ブロックBx に依って作動さ
れ、図12〜図16に関連して説明されたようにして実
施される。
【0111】このような構成で概略的に図示されている
全てのスイッチング・ユニットS1が同時にクローズさ
れると、かなりのエネルギーが、プロセスがこのような
プラズマ放電に依って作動されるならば、処理プロセス
から且つ特にプラズマ放電から取り除かれる。従って、
且つ図20に基づいて、例えばタイム・スタガ・ユニッ
ト71を経由して、例えばシフト・レジスター・ユニッ
トに依って実施され、ユニットB1 〜Bn の各々をサイ
クル的に且つタイム・スタガな方式で制御する監視用時
間制御ユニット162が設けられている。これは、ユニ
ットBx の各々に対応してタイム・スタガされた制御イ
ンパルスに依って時間軸t上に概略的に図示されてい
る。最適化された態様で別々にワンポート2ax /2b
の各々を作動することが希望される場合、これらのワン
ポートの各々に対して、時間間隔ユニット16または1
60が図13に基づいて与えられ、なおかつ、ワンポー
トの各々が図12〜図16に基づいて作動され、そこで
は、同期ユニットが、タイミング・ユニット16または
160を経由して、図20に図示されているように、ワ
ンポートが時間的にスタガされて放電されることを確認
する。おそらく複数のワークピース・キャリア表面2a
x がグループを形成するように互いに作動され、その表
面2a X のグループが時間的にスタガされた態様で作動
されることが、明かになる。
【0112】更に、図7と次に示す図を用いて説明され
た、チョッパー・ユニット14または14s を使用する
と、直流信号発生器給電機能を具備する数多くの従来の
真空処理装置が改良されることができるので、このよう
に改良された装置を使用すると、特に図1に関連して説
明された異なる発生器を使用すると、今まで完全に異な
る装置とプラントが使用されていたプロセスも、実施で
きることが強調されなければならない。
【0113】従って、1つおよび同じ装置を使用する
と、一方で直流動作を必要とし、他方で今まで直流動作
で実施されることができなかった、処理プロセスが実施
されることができて、本発明が実施される単純な事実に
依ってこのような処理に対しても装置がいま作動される
ことができる。図21では、本発明を実施する一部の可
能性が、完全でない且つ発明を制約する意図もなく、更
に説明されるものとするので、当業者は、本発明が適用
される態様と方法について、明確な考えを得ることがで
きる。図21は、従って、自ら絶縁カバーリングを形成
する、非導電性または低導電性材料から作られているワ
ークピース1から出発している。真空容器3に於いて、
プラズマ放電PLは周知の方式で始動される。ワークピ
ース1は、エッチングされるか、または、導電性または
非導電性材料の蒸発、反応性または非反応性、または導
電性または半導電性材料のスパッタリング、再び反応性
または非反応性である場合、導電性または非導電性の層
でコーティングされることができる。本発明のオペレー
ション・ユニットは、前述のように、ブロック5として
概略的に図示されている。図22に、図21の一般的な
図解から始まる、プラズマ放電がプラズマ放電電極80
aと80bの間に図示されていて、そこでは、プラズマ
放電が、直流または交流電流発生器82に依って生成さ
れ、特にプラズマ放電を送ることが予測される。処理プ
ロセスは例えばイオンメッキになることができる。本発
明で作動される導電性表面2aと2bはプラズマ放電に
左右されずに作動される。例えば非導電性または低導電
性材料がスパッタされるものとする場合、後で反応性ま
たは非反応性付着プロセスでワークピース1に付着され
るために、発生器82がRF発生器として周知の態様で
好都合に設けられることが理解されるであろう。
【0114】図23に基づいて、プラズマ放電PLは誘
導コイル84のフィールドに依って保持される。ワンポ
ートを形成する本発明により設けられる導電性表面2a
と2bを作動することに関しては、図22に関して変更
はない。図24に基づいて、再びプラズマ放電はプラズ
マ放電電極80aと80bの間に保持され、そこではプ
ラズマ放電電極の1つ、例えば電極80bが、本発明で
作動される導電性表面の1つとして、例えば表面2aと
して使用される。
【0115】図25に基づいて、ワークピース1はプラ
ズマ放電で例えばエッチングされ、そこでは電極80
a,80bが各々本発明で作動される導電性表面2aと
2bを同時に形成している。図22、図24に基づくプ
ラズマ放電を用いて、プラズマ放電電極の1つに付着さ
れる材料は、ワークピース1に直接付着されるために、
または容器3の内部で作用するガスまたはこのように作
用するガスの一部に依る反応の後にこのようなワークピ
ースに付着されるために、スパッタされることができ
る。同様に、蒸発された材料は、それが反応されないか
或いは真空容器3に導かれた反応性ガスに依る反応後に
なる場合、ワークピースにイオンメッキすることに依っ
て付着されるために図示されているプラズマ放電に依り
イオン化されることができる。基本的に、材料源とその
イオン化が真空容器で実現される態様は、本発明にとっ
て第2に重要なことである。第1に重要なことは、絶縁
カバーリングをもつワークピースが電気チャージキャリ
アを含有する真空雰囲気で処理されることである。
【0116】アーク蒸着、いわゆるロッド送り(rod
feed)技術、電子ビーム蒸着、高温蒸着またはス
パッタリング、全ての反応性または非反応性、および更
なるプラズマ強化ケミカル・ウェハー付着(PECV
D)を適用できる。図26に基づいて、導電性または少
なくとも半導電性材料から作られているターゲット85
はプラズマ放電でスパッタされ、なおかつ、スパッタ・
オフされた材料は、ワークピース1に対する導電性また
は非導電性または低導電性層として容器3の反応性ガス
に依る更なる反応の有無にかかわらず付着される。最初
のケースに於いて、ワークピースは、前のコーティング
に依って実施されていたと思われる、またはワークピー
ス材料に固有の、非導電性または低導電性表面を有して
いる。
【0117】共に、プラズマ放電とワンポートは、本発
明に依って、2aと2b2 間だけでなく、導電性表面2
aと2b1 間でも作動されることができる。基本的に且
つ好都合に、ペアの導電性表面は本発明に依って作動さ
れ、その上に非導電性または低導電性材料の付着が考え
られ或いはそこにこのような材料が供給される。図27
に基づいて、RFプラズマ放電の場合、ターゲット87
の非導電性または低導電性材料が、スパッタされ、なお
かつ、インレット構成18を経由して反応性ガス入力と
反応されることとなる。非導電性または低導電性材料の
層はワークピース1の上にイオンメッキされ、そこで
は、このケースで、ワークピース・キャリア電極は本発
明で作動される導電性表面の1つ2bに依って形成さ
れ、なおかつ、第2の導電性表面2aがプラズマ放電と
別に設けられている。
【0118】図28に基づいて、プラズマ放電が電極8
0aと80bの間で作動される、例えばグロー放電がそ
うである、なおかつ、るつぼ89、導電性材料、非導電
性材料、または低導電性の材料から材料が蒸発される。
プラズマ放電の場合、蒸発された材料は、そこで各々材
料の層を形成するために、イオン化され且つワークピー
ス1の上に付着される。ここでまた、反応性プロセス
は、ガス・インレット18を経由して反応性ガスがプロ
セス雰囲気に供給されるように作動されることができ
る。
【0119】2つの導電性表面2aと2b間のワンポー
トだけでなくグロー放電電極も、2つのブロック5を用
いて概略的に図示されているように、本発明により作動
される。結局、図29は図28から類推した本発明の実
施例を示していて、そこでは、プラズマ放電は、容器3
に結合されるフィールドに依って蒸発される材料をイオ
ン化するために、生成され且つ誘導コイル91に依って
生成される。
【0120】図示され且つ述べられた例は、当業者に本
発明が適用されることができる範囲を示すものである。
【0121】
【発明の効果】本発明による陰極スパッタリングの例 (1)装置: Balzers AG,Balzers/FL社のBAS
450 陰極: Balzers AG社のAK 510 磁気システム:Balzers AG社のMA 525 ターゲット: S10-2403シリコン・ターゲット(5x10イ
ンチ) 直流電源: 10 kW ターゲットと物体間の距離: 70mm ワークピース・キャリアの回転周波数: <0.5 Hz 本発明による放電の周波数(繰り返し率): 17 kHz 放電のタイム・スパン: 9μsec 放電の種類: 短絡 スパッタリング・パワー: 2kW 容器のガス圧力: Ar: pAr =8E−3mbar 02: p02 =2E−3mbar ターゲットの直流電圧: メタリック・モードで: −668 V メタリック・モードと酸化モード間の作用点で:−340
V コーティング: SiO2 SiO2 の屈折率、λ=633 nmで: 1.47 SiO2 の吸光係数k,λ=633 nmで: <1E−5
【0122】(2)装置: Balzers AG,Balzers
/FL社のBAK 760 陰極: Balzers AG社のAK 525 磁気システム:Balzers AG社のMA 525 ターゲット: S10-3976シリコン・ターゲット(5x25イ
ンチ) 直流電源: 10 kW ターゲットと物体間の距離: 60mm ワークピース・キャリアの回転周波数: 0.5 Hz 本発明により適用される放電の繰り返し周波数(繰り返
し率):17μsec 放電のタイム・スパン: 16μsec 放電のタイプ: 短絡 スパッタリング・パワー: 2kW 容器のガス圧力: Ar: pAr =8E−4 bar 02: p02 =2E−5mbar ターゲットの直流電圧: メタリック・モードで: −660 V メタリックと酸化モード間の作用点で: −550 V 付着される層: 284 nm SiO2 エネルギー収量: DDR(SiO2) =44.6 nm mm2/Ws (DDR =印加されるエネルギーあたりのコーティングの
付着量) SiO2 の屈折率、λ=633 nmで: 1.47 SiO2 の吸光係数k,λ=633 nmで: <1E−5発明のイオンメッキの例 1.成形工具が、図13に概略的に図示されており且つ
図17と図20に基づく実施例に基づいて構成された装
置を用いて、反応性イオンメッキ・プロセスで表面処理
された。シリコンは蒸発され且つ工具はシリコン窒化物
コーティングで表面処理された。従って耐食性の層でコ
ーティングされた成形工具は、工具を耐摩耗性にするた
めに、更に堅固な材料のコーティングにより後でコーテ
ィングされた。
【0123】従って、チタン炭素窒化物がアルミニウム
・フランチング(flanching)・ホィールの成
形工具に、チタン窒化物がポリビニールクロライドの射
出成形に、クロム窒化物コーティングがメタル圧力ダイ
キャスト工具に使用された。そこで、まず、周知の従来
の技術のイオンメッキ・プロセスが使用された。本発明
のイオンメッキ装置を形成する、すなわち予め設定され
た繰り返し率で直流電圧を印加して放電する、本発明の
方法を実施する場合にだけ、電気的に絶縁された下部層
(絶縁カバーリング)に起因する問題が解決され、なお
かつ、特に、十分な接着力をもつ耐摩耗性コーティング
がシリコン窒化物の層に付着されることができた。本発
明のイオンメッキに依って処理された工具だけが実際に
使用されることができると思われる。 2.周知の物理的な蒸着手順(PVD)に依ってターン
オーバー切断プレートをコーティングすることが試みら
れた。そこで、同時にアルミニウムとクロムがるつぼか
ら蒸発された。そこで、コーティング層が一方で十分な
強度になるが、耐摩耗性が摩耗に関して特に強い要望が
ある適用分野には適していないことが認められた。走査
型電子顕微鏡を使用したコーティングの分析は、層がそ
れほど緻密になっていないことを示していた。
【0124】従って、同じコーティングが本発明による
イオンメッキ方法に依って付着され、その場合に且つ所
望の耐摩耗性の十分な向上がターンオーバー切断プレー
トにおいて達成された。複数のワークピース・キャリア
を使用する前述の2つの例に基づく大量生産の場合、装
置は、図20に概略的に図示されているようにして構成
された。異なるワークピース・キャリアに印加された放
電タイム・スパン間に於いて10 nsecの最短タイム・
スパンが必要であることが認められた。異なるワークピ
ース・キャリアの各放電タイム・スパン間の200 nse
c より長いこのような時間間隔において、特に動作が安
定した。
【0125】この方法を用いると、数多くのワークピー
ス・キャリア表面に付着されたワークピースは、本発明
のイオンメッキに依って“ほぼ同時に”処理されること
ができた。用いられた装置は12種類の異なるワークピ
ース・キャリアを具備していた。そこで、ターンオーバ
ー切断プレートがコーティングされた時に、それらの耐
摩耗性は、従来技術の高温CVD方法に依ってコーティ
ングされた、このようなターンオーバー切断プレートの
耐摩耗性と実質的に同じになった。
【0126】一般的に語られているように、本発明でイ
オンメッキされたワークピースは、高温CVD方法に依
って処理されたワークピースより高い延性を有してい
る。これは、本発明のイオンメッキが十分に低い温度を
処理プロセス中に導くからである。本発明でイオンメッ
キされたターンオーバー切断プレートに依って達成され
た前記の高い延性が、このような切断プレートが中断さ
れない切断動作に使用されることを可能にするからであ
る。
【0127】本発明の次に示す更なる且つ実質的な利点
が認められた。 1.陰極スパッタリングの場合:既に述べられた利点以
外に、 − 本発明の方法と装置の効率は、印加された電気エネ
ルギーあたり付着されたコーティング量の観点で、周知
の方法と比べられると高められている。
【0128】− 反応のメタリック・モードまたは酸化
モードからの転移は安定するので、プロセス作用点は前
記の転移モードの負帰還制御手段に依って更に容易に安
定する。 2.本発明によるイオンメッキの場合:前述の利点のほ
かに、次に示す利点が認められた。即ち、 − 本発明でイオンメッキされたコーティングの接着力
が大幅に改善される。
【0129】− 本発明で付着されたコーティングの緻
密性が大幅に高められ且つ耐摩耗性も向上される。 − 処理されるワークピースの処理温度は、イオンメッ
キの場合に周知のように本発明により大幅に低下される
ことができる。イオンメッキが、そこで、本発明の改善
に依っていま適用されることができる事実に依って、今
まで高温CVD方法を適用することが一般的だった場合
に、本発明で処理されるワークピースの延性は、高温C
VD方法に依ってだけ、均一にコーティングされるワー
クピースと比べられると、大幅に高められることができ
る。
【0130】
【発明の特徴点】次に且つ説明を要約するシーケンスの
形態で、発明の最も重要な特徴と特徴の組み合わせがリ
ストされる。本発明は次の特徴を具備する。 I.電気信号が少なくとも2つの導電性表面に印加され
る方法に依って真空雰囲気でワークピースを処理する方
法であって、それで表面が真空処理雰囲気に露出され且
つそこでは前記の2つの表面の少なくとも1つが前記の
表面を少なくとも部分的にカバーする非たまは低導電性
材料の“絶縁カバーリング”を具備し且つそこでは真空
雰囲気が電気チャージキャリアを含有し且つそこでは更
に直流信号発生器の出力信号が前記の2つの導電性表面
に依って形成されるワンポートに印加され、なおかつ、
そこで更に、処理中に、前記の発生器の出力信号と異な
る更なる電気信号が前記のワンポートに或る繰り返し率
で且つ真空雰囲気で且つ前記の絶縁カバーリングの上に
付着する電荷に依って要求されるこのような長さのタイ
ム・スパン中に印加され且つそこでは、更に、前記の処
理中に直流信号発生器の出力信号が印加される更なる電
気信号よりかなり長く印加されるようになっている。
【0131】II. 電気チャージキャリアを含有する真空
雰囲気のワークピース処理のための方法であって、そこ
では少なくとも2つの導電性表面が真空雰囲気と相互に
作用し且つ少なくともその1つが非または低導電性材料
の絶縁カバーリングに依って少なくとも部分的にカバー
されていて、なおかつ、そこでは前記の導電性表面が、
予め設定された或いは調整可能な繰り返し率の短い時間
間隔で短絡されるか、および/または放電または充電切
替電流通路を経由して電荷源に接続されるになってい
る。
【0132】III. IとIIの特徴を備えた方法に準じる
方法であって、そこでは更に回路の短絡または電荷源の
印加あるいはその両方が前記の更なる電気信号が印加さ
れるタイム・スパンに実施され且つそこでは少なくとも
Iに基づく絶縁カバーリング表面がIIに基づくものを形
成している。 IV. IまたはIII の特徴に基づいて好都合に実施される
方法であって、そこでは更なる信号が発生器の出力信号
のチョッパーに依って生成される。 V.IVの特徴に基づいて好都合に実施される方法であっ
て、そこでは更なる信号が発生器の出力信号の平行チョ
ッパーに依って生成される。
【0133】VI. 特徴I〜Vのセットの1に好都合に準
じる方法であって、そこでは少なくとも1つのワークピ
ースが、(a)前記の絶縁カバーリングとして非または
低導電性材料の表面を具備する、および/または(b)
前記の処理に依って前記の絶縁カバーリングとして非ま
たは低導電性材料の層でコーティングされる、そして、
ワークピースは前記の導電性表面の1つの上に付着され
る。 VII. VIに基づく特徴のセットに好都合に準じる方法で
あって、そこでは前記の絶縁カバーリングとして非また
は低導電性材料から形成される表面上に、導電性材料の
層が処理プロセスに依って付着される。
【0134】VIII. 好都合にセットI〜VII の1つの特
徴のセットが印加され且つワークピース処理がイオンメ
ッキ・プロセスである方法。 IX. セットI〜VIIIの1つの特徴に好都合に準じる方法
であって、そこでは更に、(a)前記の絶縁カバーリン
グが処理プロセスに左右されずに与えられるか或いは処
理プロセス中に印加される、導電性材料が、処理プロセ
スの原材料として蒸発またはスパッタされる、および/
または(b)前記の絶縁カバーリングを形成する、原材
料として非または低導電性材料が、処理プロセスのため
に蒸発される、なおかつ、材料が、前記の表面の1つを
形成するか、または前記の表面の導電性のものの上に付
着される。
【0135】X.I〜IXで形成されるセットの1つに好
都合に準じる方法であって、そこでは処理プロセスがP
VD処理プロセスまたは反応性PVD処理プロセスまた
はプラズマ強化CVD処理プロセスである。 XI. セットI〜Xの1つの特徴に好都合に準じる方法で
あって、そこでは更にプラズマが真空雰囲気で生成され
る。 XII. IXに基づく特徴のセットに好都合に準じる方法で
あって、そこでは更にプラズマが前記の表面の1つから
送られる。 XIII. XIで形成されるセットに好都合に準じる方法で
あって、そこではプラズマ放電が送られる電極の更なる
1つが前記の表面の1つの電位に付着される。 XIV. II〜XIIIのセットの1つに好都合に準じる方法で
あって、そこでは更に放電または充電切替の状態が電流
通路で測定される。
【0136】XV. XIVで形成されるセットに好都合に準
じる方法であって、そこでは更に絶縁カバーリングの厚
みが測定された放電または充電切替状態から検索され
る。 XIV. XIV で形成されるセットとして特徴のセットに好
都合に準じる方法であって、そこでは電気チャージキャ
リアに依る絶縁カバーリングの実際の占有が測定された
放電または充電切替状態から検索される。 XVII. II〜XVI に基づく特徴のセットの1つに好都合に
準じる方法であって、そこでは絶縁カバーリングの電気
チャージキャリアに依る占有の成長が測定される。
【0137】XVIII. XIV 〜XVIIに基づく特徴のセット
に好都合に準じる方法であって、そこでは更に測定され
た放電または充電切替状態が定められた状態と比較され
且つ、この比較の結果の機能として、絶縁カバーリング
の電気チャージキャリアに依るカバーリングが外部で送
る電荷に依っておよび/または放電または充電切替サイ
クルの繰り返し頻度を調整することに依っておよび/ま
たは各々放電または充電切替ステップに対して与えられ
る時間長を調整することに依って調整されるので、最終
的に測定される実際の放電または充電切替特性は定めら
れた状態と実質的に一致する。
【0138】XIX. セットXIV 〜XVIII の1つの特徴に
好都合に準じる方法であって、そこで電気チャージキャ
リアに依る前記の絶縁カバーリングに起因する。自然の
ブレークスルーまたはフラッシュオーバー、一般的に呼
ばれる“アーク”が、モニターまたは観察され且つ、そ
れらの発生頻度またはそれらの発生タイプあるいはその
両方に基づく電気チャージキャリアに依る占有がオープ
ン・ループで調整されるか或いは電荷外部入力を変える
ことに依っておよび/または放電または充電切替サイク
ルの繰り返し率を変えることに依っておよび/または放
電または充電切替サイクルの時間長を調整ことに依って
負帰還で制御されるので、前記の自然アークに関して希
望された状態が達成される。
【0139】XX. セットXIV 〜XIX の1つの特徴に好都
合に準じる方法であって、そこではそこで、測定された
放電または充電切替状態が予め設定された状態と少なく
とも実質的に一致する時に、各々放電または充電切替サ
イクルがストップされる。 XXI. II〜XXの1つに基づく特徴のセットに好都合に準
じる方法であって、そこでは放電または充電切替サイク
ル間のタイム・スパンに於ける電気チャージキャリアに
依る前記の占有の成長が絶縁カバーリングに依りその表
面に対する電荷の外部入力に依って制御されるので、前
記の絶縁カバーリング上に付着される電気チャージキャ
リアを搬送する表面になる。 XXII. XXI に基づく特徴のセットに好都合に準じる方法
であって、そこでは更に電気チャージキャリアに依る占
有の成長が前記の層のイオンメッキ付着中に少なくとも
1つのワークピースの上に希望された層の成長として制
御される。
【0140】XXIII. I〜XXIIに基づく特徴のセットの
1つに好都合に準じる方法であって、そこでは、絶縁カ
バーリングとして自ら作動するワークピース表面が非ま
たは低導電性であって且つイオンメッキに依ってコーテ
ィングされ、および/またはワークピース表面が非また
は低導電性材料のコーティングを用いて絶縁カバーリン
グとしてイオンメッキすることに依ってコーティングさ
れ、なおかつそこではワークピース・キャリア表面が前
記の導電性表面の1つであって、そこでは容量性エレメ
ントが放電電流通路の前記のキャリア表面に直列に接続
されているので、イオンメッキの時間間隔中にこの静電
容量およびワークピースの少なくとも1つの絶縁カバー
リングに依って形成される静電容量が直列に接続されて
現れ且つ放電または充電切替の時間間隔中に平行に接続
されて現れ、なおかつメッキ時間間隔中にこの直列接続
が電気的に充電されるのでそこに前記のワークピースの
上に少なくとも圧倒的に多く予めセットされていたイオ
ン占有が発生する。
【0141】XXIV. XXIII に基づく特徴のセットに好都
合に準じる方法であって、そこではイオンメッキの時間
間隔に於いて予め設定された或いは調整可能な電荷が前
記の2つの静電容量の直列接続を経由して送られ且つそ
れでワークピース表面の電気チャージキャリアに依る占
有が制御される。 XXV. XXIVに基づく特徴のセットに好都合に準じる方法
であって、そこでは前記の電荷が予め設定された時間誘
導で電圧を2つの静電容量の前記の直列接続に印加する
ことに依って印加される。 XXVI. XXIII 〜XXV に基づく特徴のセットに好都合に準
じる方法であって、誘導で成長される過電圧に依る前記
の直列接続の電気的な充電を更に具備する。
【0142】XXVII. XXIII 〜XXVIの1つに形成される
特徴のセットに好都合に準じる方法であって、そこで
は、前記の直列接続をイオンメッキの時間間隔で充電す
ることが傾斜形状の時間的な経過をもつ電圧信号に依っ
て且つ従って少なくとも実質的に一定の電流に依って発
生し、なおかつ、そこで実質的に一定の割合の電気チャ
ージキャリア付着が実施される。 XXVIII. I〜XXVII の1つに基づく特徴のセットに好都
合に準じる方法であって、そこでは更に2つ以上の2つ
のペアの表面が与えられていて且つ各々ペアまたは各々
グループの各々ペアが直流信号発生器に依ってまたは放
電または充電切替電流通路に依ってあるいはその両方に
依って与えられ、各々ペアまたはグループが時間的に相
互にスタガされる。
【0143】XXIX. I〜XVIII の1つに基づく特徴のセ
ットに好都合に準じる方法であって、そこではワークピ
ースが前記の表面の少なくとも2つのペアまたはグルー
プの上に与えられていて且つイオンメッキに依って処理
され、なおかつ更にペアまたはグループのペアが時間的
にスタガされる態様で放電サイクルに晒される。 XXX. XXIII 〜XXIXに基づく特徴のセットの1つに好都
合に準じる方法であって、そこでは放電状態が測定さ
れ、測定結果が定められた状態と比較され、なおかつ、
前記の直列接続をイオンメッキの時間間隔中に於ける充
電を前記の比較の結果の関数として変えることに依っ
て、ワークピースのイオンに依る占有および従って測定
された放電状態が、前記の1つの表面に依って形成され
る静電容量の時間変動、その上の絶縁カバーリング、そ
の上の電気チャージキャリアに依る占有を恐らく考慮
し、放電時定数の変動を考慮することに依って、定めら
れた状態と実質的に等しくなるように調整される。
【0144】XXXI. XXIII〜XXX の1つに基づく特徴の
セットに好都合に準じる方法であって、そこでは更に放
電サイクルが50 kHz〜500 kHzの範囲の繰り返し率
または頻度(共に含まれる)に依って、好都合に少なく
とも90 kHzに依って、更に好都合に少なくとも100
kHzに依って繰り返される。 XXXII. セットXXIII 〜XXXIの1つに基づく特徴のセッ
トに好都合に準じる方法であって、そこでは少なくとも
1つのワークピースの上に少なくとも1つの耐食性また
は少なくとも1つの耐摩耗性コーティングあるいはその
両方がイオンメッキに依って、例えば耐食性層として非
または低導電性の第1層および耐摩耗性層として導電性
の第2層または2つ以上の2つの層をもつ層のシステム
として更なる層の組み合わせが与えられている。
【0145】XXXIII. セットI〜XXI の1つに基づく特
徴に好都合に準じる方法であって、そこでは導電性材料
が真空雰囲気でプラズマ放電に依ってスパッタされ、そ
こではプラズマ放電がスパッタされる材料と反対側の電
極の間に支えられていて、且つそこではスパッタされた
材料が非または低導電性材料の合成物を形成するために
インレット反応性ガスに依って真空雰囲気で反応され、
なおかつ更に制御される放電電流通路がプラズマ放電ス
テージを横断して与えられていて且つ前記の放電電流通
路を横断して直流信号発生器と中断スイッチ・ユニット
が与えられていて、共に直列に接続され、そこでは中断
スイッチ・ユニットと制御される放電電流通路が逆位相
でクローズされている。
【0146】XXXIV. XXXIIIで形成される特徴のセット
に好都合に準じる方法であって、そこでは更に、特に前
記の直流信号発生器が出力特性を実質的に電流源に基づ
いて備えている時に、前記の中断スイッチング・ユニッ
トが、好都合に受動エレメントから作られていて、好都
合に抵抗から作れている、電気回路に依ってブリッジさ
れる。 XXXV. XXXIII またはXXXIV で形成される特徴のセット
に好都合に準じる方法であって、そこでは更に反応性ス
パッタリング・プロセスがメタリックと酸化オペレーシ
ョン・モード間の酸化または転移モードで作動される。
【0147】XXXVI. セットXXXIII〜XXXVの1つに形成
される特徴に好都合に準じる方法であって、そこでは更
にシリコンがスパッタされ且つシリコン酸化層を付着す
るために酸素と反応される。 XXXVII. セットXXXIII〜XXXVI の1つに基づく特徴に好
都合に準じる方法であって、そこでは誘電性または非ま
たは低導電性層がメタルに基づく材料から形成される。 XXXVIII. セットI〜XXI,XXXIII〜XXXVIIで形成される
特徴に好都合に準じる方法であって、そこでは更なる電
気信号が断続的に且つ50Hz〜1MHz の範囲(両方の限
界値が含まれる)、好ましくは5 kHz〜100 kHzの範
囲(両方の限界値が含まれる)、更に好ましくは特に1
0 kHz〜20 kHzの範囲(両方の限界値が含まれる)の
周波数に基づく繰り返し率で印加される。
【0148】XXXIX. セットI〜XXXVIII の1つに基づ
く特徴に好都合に準じる方法であって、そこでは前記の
更なる電気信号が50nsec〜10μsec の範囲(両方の
限界値が含まれる)、好ましくは0.5μsec 〜2μse
c の範囲(両方の限界値が含まれる)または2μsec 〜
10μsec(両方の限界値が含まれる)の長さのタイム・
スパン中に断続的に印加される。 XL. 或る物体の表面の電気チャージキャリアに依る占有
を制御する方法であって、その表面が前記の物体の非ま
たは低導電性部分に依って或いは前記の物体の非または
低導電性カバーリングに依って形成されていて、そこで
は前記の物体が導電性表面の近く或いはその上に付着さ
れていて、なおかつ、前記の物体の表面が、更なる導電
性表面が真空雰囲気に露出されるように与えられていて
且つ電荷が前記の1つの導電性表面、前記の表面を備え
た前記の物体、前記の真空雰囲気の領域、好都合にプラ
ズマ放電が前記の真空雰囲気に生成されていて制御され
る状態の前記の更なる導電性表面を経由してドライブさ
れる、電気チャージキャリアを含有する真空雰囲気に露
出されている。
【0149】XXXXI. 真空容器(3)を具備する真空処
理装置であって、そのなかで電気信号発生器は前記の雰
囲気と真空容器で相互に作用する少なくとも(2a,2
b)導電性表面に接続される装置のワークピースのため
のキャリア構成であって、そこでは信号発生器が直流信
号発生器(8)とユニット(12,14,14s
1)を直流信号発生器の出力側に具備し且つそのユニ
ットに依って発生器(8)の出力信号が前記の2つの導
電性表面(2a,2b)に印加れる電気信号を生成する
ために制御されて変えられ、そこでは前記のユニット
が、予め設定された或いは調整可能な繰り返し頻度に依
ってまたは予め設定された或いは調整可能なタイム・ス
パンの期間に於いてあるいはその両方に依り前記の2つ
の表面に印加される信号が前記の直流信号発生器(8)
の出力信号と異なるように制御されている或いは制御可
能(16,160)になる。
【0150】XXXXII. 真空容器(3)を具備する真空処
理装置であって且つそのなかで電気チャージキャリアを
前記の容器に生成する手段を更に具備するワークピース
のためのキャリア構成であって、そこでは2つの導電性
表面(2a,2b)が容器(3)の雰囲気と相互に作用
し且つ制御される放電または充電切替電流通路(14,
14s ,S1 )を経由して相互に接続されている。 XXXXIII. セットXXXXI とXXXXIIの特徴を好都合に備え
ている真空処理装置であって、そこでは更に前記の放電
または充電切替電流通路の繰り返し率と制御が同期され
ていて且つXXXXI で形成される装置に基づく導電性表面
の少なくとも1つがXXXXIIの特徴で形成される装置のも
のである。
【0151】XXXXIV. セットXXXXI 〜XXXXIII の1つで
形成される特徴を好都合に備えている真空処理装置であ
って、そこでは更に2つの導電性表面(2a,2b)が
制御される短絡回路ユニット(14s ,S1 )を経由し
て相互に接続されている。 XXXXV. セットXXXXIVに基づく装置のために形成される
特徴を好都合に備えている真空処理装置であって、そこ
では短絡回路スイッチング・ユニット(S1 )が前記の
直流信号発生器(8)の出力側だけでなく放電または充
電切替電流通路の制御ユニット(14)として作動す
る。 XXXXVI. セットXXXXI 〜XXXXV で形成される装置の1つ
に基づく装置の特徴を好都合に備えている真空処理装置
であって、そこでは更に導電性表面(29)の1つが、
ワークピース・キャリア表面を形成するか、または原材
料が少なくとも1つのワークピース(1)の前記の装置
のコーティング・プロセス中に使用される原材料を支え
るための表面(52,2b)を形成している。
【0152】XXXXVII. XXXXI 〜XXXXVIの1つに基づく
装置の特徴を好都合に備えている真空処理装置であっ
て、そこでは導電性表面の1つ(2a)がワークピース
・キャリア表面を形成していて且つ装置がイオンメッキ
装置である。 IIL. セットXXXXI 〜XXXXVIの1つで形成される装置の
特徴を好都合に備えている真空処理装置であって、そこ
では更にスパッタされる意図する物体(64)が与えら
れていて且つそのなかに前記の導電性表面1つ(2b)
が前記の真空雰囲気に前記の意図する物体(64)に接
触している。 IL. IIL に基づく装置の特徴を好都合に備えている真空
処理装置であって、そこでは意図する物体がマグネトロ
ン構成の一部になっている。
【0153】L.セットXXXI〜ILの1つに基づく装置の
特徴を好都合に備えている真空処理装置であって、そこ
では手段(52,50,3,64)がプラズマ放電(P
L)を容器で生成するように与えられている。 LI. セットXXXI〜Lの1つで形成される装置の特徴を好
都合に備えている真空処理装置であって、そこでは少な
くとも1つの電極のペアがプラズマ放電を容器で生成す
るように与えられていて且つそこでは好都合にこれらの
電極の少なくとも1つ(64)が前記の導電性表面の1
つ(2b)を形成している。 LII. セットXXXXI 〜LIの1つで形成される装置の特徴
を好都合に備えている真空処理装置であって、そこでは
更に前記の導電性表面の少なくとも3つ(2a1,2a
2 ,2b)がセットXXXXI に基づいて少なくともペアで
且つ少なくとも1つの発生器(8)が与えられグループ
化されているか、および/またはセットXXXXIIに基づく
電流通路が各々グループに与えられていて且つ各々時間
内にスタガされる時間制御ユニット(70)を用いて制
御される。
【0154】LIII. セットLII の特徴で形成される装置
の特徴を好都合に備えている真空処理装置であって、そ
こでは更に2つ以上のグループの導電性表面が時間制御
ユニットに依って相互に時間的にスタガされる状態で制
御される。 LIV. セットXXXXI 〜LII の1つで形成される装置の特
徴を好都合に備えている真空処理装置であって、そこで
は更にガス送り構成(18)が、ガス送り構成が反応性
ガス、タンクと連結されている、真空容器に与えられて
いる。 LV. セットXXXXI 〜LIV の1つの特徴に依って形成され
る装置の特徴を好都合に備えている真空処理装置であっ
て、そこでは装置はPVD−装置または反応性PVD−
装置またはプラズマ強化CVDのための装置または前記
の真空雰囲気のガス部分を容器でイオン化するための構
成を備えた高温CVDのための装置である。
【0155】LVI. セットXXXXI 〜LVの1つの特徴に依
って形成される装置の特徴を好都合に備えている真空処
理装置であって、そこでは更に低電圧グロー放電ステー
ジがグロー電子放出陰極(50)と共に与えられてい
る。 LVII. 特徴XXXXI 〜LVI のセットの1つで形成される装
置の特徴を好都合に備えている真空処理装置であって、
そこでは少なくとも2つの電極(60a,60b)がプ
ラズマ(PL)を真空容器(3)で生成するために与え
られていて且つそこではこれらの電極の少なくとも1つ
(60b)が前記の導電性表面(62)の1つの電位に
接続されている。 LVIII. 特徴XXXXI 〜LVIIのセットの1つで形成される
装置の特徴を好都合に備えている真空処理装置であっ
て、そこでは制御される放電または充電切替電流通路は
この通路が制御されてクローズされる時に容量性
(CI ,CD , CD1) になる。
【0156】LIX. セットXXXXI 〜LVIII の1つで形成
される装置の特徴を好都合に備えている真空処理装置で
あって、そこでは電荷記憶素子(CD , 20,CD1)が
放電電流通路および/または電圧源(UE )に与えられ
ている。 LX. セットXXXXI 〜LIX の1つで形成される装置の特徴
を好都合に備えている真空処理装置であって、そこでは
更に計測構成(24,32,66)が前記の制御される
放電または充電切替電流通路を流れる電流を示す信号を
測定するために与えられている。 LXI. セットLXで形成される装置に基づく特徴を好都合
に備えている真空処理装置であって、そこでは計測構成
の出力信号が前記の制御される放電または充電切替電流
通路を制御する調整手段(30,16,160,56,
73)を作動する。 LXII.セットLXまたはLXI の1つで形成される装置の特
徴を好都合に備えている真空処理装置であって、そこで
は計測構成の出力が好都合な調整可能スレッショルド値
(W)を有するスレッショルド感知ユニット(26)を
作動し、その出力は前記の制御放電または充電切替電流
通路の制御入力(30,R)に導かれている。
【0157】LXIII. セットLX〜LXIIの少なくとも1つ
に依って形成される装置の特徴を好都合に備えている真
空処理装置であって、そこでは更に恐らくアナログ−デ
ジタル・コンバータ(34)を経由する計測構成の出力
が実測値記憶手段(36)を作動し、その出力が定格値
記憶手段(40)の出力だけでなく比較ユニット(3
8)の1つの入力に導かれていて且つ比較ユニット(3
8)の出力が前記の制御される放電または充電切替電流
通路の制御入力を作動する。 LXIV. セットXXXXI 〜LXIII の1つに基づいて形成され
る装置の特徴を好都合に備えている真空処理装置であっ
て、そこでは制御される或いは制御可能な電荷源(2
0,22,44,58,CD1)が前記の2つの導電性表
面(2a,2b)間の電気通路上に特に前記の制御され
る放電または充電切替電流通路が高抵抗になるために制
御されて中断される或いは制御されるタイム・スパン中
に与えられる。
【0158】LXV. セットXXXXI 〜LXIVの1つに依って
形成される装置の特徴を好都合に備えている真空処理装
置であって、そこでは更に容量性エレメント(CD1)が
前記の電流通路の前記の導電性表面(2a,2b)の少
なくとも1つに接続されていて且つ前記の2つの導電性
表面(2a,2b)間に形成されるワンポートを用いて
前記の容量性エレメント(CD1)の直列接続を電気的に
充電する手段(46,46a,58)を更に具備してい
て且つそこでは前記の容量性エレメントは前記の電流通
路が制御されてクローズされる時に前記のワンポートと
電気的に並列で現れる。 LXVI. 特徴XXXXI 〜LXV のセットの1つで形成される装
置の特徴を好都合に具備する真空処理装置であって、そ
こでは容量性エレメント(CD1)が導電性表面の少なく
とも1つ(2a)に電気的に接続されていて、なおかつ
前記の電流流れ通路が高抵抗になるため或いは中断され
るために制御される時に2つの導電性表面(2a,2
b)間に形成されるワンポートが前記の容量性エレメン
トと電源(58)に直列で接続され且つ時間的に制御可
能な状態で変動し或いは時間的に調整可能な状態で変動
する(dU/dt)出力信号を生成する源とも直列にな
るので、前記の直列接続に依って且つ前記の電源の前記
の出力信号の時間的な変動の関数としてそこに前記の直
列接続を経由して制御可能な或いは調整可能な電流が流
れる。
【0159】LXVII. 特徴LXV 〜LXVIのセットの1つで
形成される装置の特徴を好都合に具備する真空処理装置
であって、そこでは誘導性手段(L66)を具備する前記
の直列回路を充電する手段が与えれらている。 LXVIII. 特徴XXXXI 〜LXVIのセットの少なくとも1つで
形成される装置の特徴を好都合に具備する真空処理装置
であって、そこでは装置がイオンメッキ装置であり且つ
前記の導電性表面の1つ(2a)がワークピース(1)
のキャリアを形成し且つそこでは容量性エレメント(C
D1)と制御スイッチング・ユニット(S1)を経由して
放電電流通路が前記の導電性表面(2a,2b)間に生
成されていて且つ直流信号発生器(8)が前記のスイッ
チング・ユニット(S1 )と並列に接続されていて且つ
そこでは好都合に電荷源(58,DD1)が前記のスイ
ッチング・ユニット(S1 )と前記の容量性エレメント
(CD1)に直列に作動し或いは電荷源が前記の容量性エ
レメント(CD1)を具備しそこでは前記の電荷源のオペ
レーションが前記のスイッチング・ユニット(S1 )の
オペレーションと同期しているので、前記のスイッチン
グ・ユニット(S1 )がオープンされる時に予め設定さ
れた或いは調整可能な充電電流が前記の導電性表面(2
a,2b)に向けて生成され且つそこから生成される。
【0160】LXIX. 特徴LXVIIIのセットで形成される装
置の特徴を好都合に具備する真空処理装置であって、そ
こでは複数の、好都合に2つ以上のワークピース・キャ
リアとして作動する導電性表面(2ax ) が与えられて
いて、なおかつそこでは、各々、スイッチング・ユニッ
トが、放電電流通路を、各々、形成するためにワークピ
ース・キャリアとして作動する前記の導電性表面の各々
に与えられていて、なおかつそこでは容量性エレメント
(CD1)および、好都合に、電荷源(58,CD1)また
は電荷源が前記の容量性エレメント(CD1)に依り形成
されていて、そこではスイッチング・ユニット(S1
を相互に時間的にスタガされる状態で作動する時間制御
ユニット(162,71)が与えられている。 LXX. 特徴XXXXI 〜LXIXのセットの1つに依って形成さ
れる装置の特徴を用いて好都合に構成されている真空処
理装置であって、そこでは前記の導電性表面の1つ(2
b)が与えられているスパッタされる意図する物体(6
4)が容器に与えられていて、そこでは2つの導電性表
面(2a,2b)が制御放電電流通路を形成するために
制御されるスイッチング・ユニット(S1 )に依って連
結されていて且つ更に直流信号発生器(8)がその出力
と直列にスイッチング・ユニット(S2 )と共に与えら
れていて、そこではスイッチング・ユニット(S1 ,S
2 )が逆位相で時間制御ユニット(160)の制御のも
とで断続的に作動される。
【0161】LXXI. 特徴LXX のセットに依って形成され
る装置の特徴を用いて好都合に構成されている真空処理
装置であって、そこでは検出手段が容器(3)の内部の
アーク例えばフラッシュオーバーとブレークスルーを検
出するために与えられていて、なおかつ出力信号または
前記の検出手段が比較ユニット(70)の第1入力に作
動し、定格値生成ユニット(72)の出力信号が前記の
比較ユニットの第2入力に導かれ、前記の比較ユニット
(70)の出力信号が調整ユニットおよび好都合に時間
制御ユニット(16,160)の制御入力に作動し、後
者はスイッチング・ユニット(S1 )の断続的なオペレ
ーションを調整する。
【0162】LXXII. 特徴XXXXI 〜LXXIのセットの少な
くとも1つに依って形成される装置の特徴を好都合に備
えている真空処理装置であって、そこでは装置は光学的
な層をワークピースの上に生成する装置である。 LXXIII. 特徴LXXII のセットに依って形成される装置の
特徴を好都合に具備する装置であって、そこで装置は少
なくとも1つのスパッタされる意図する物体(64)を
具備している。 LXXIV. 特徴XXXXI 〜LXXIのセット1つで形成される装
置の特徴を好都合に具備する真空処理装置であって、そ
こでは装置は堅固な材料および/または摩耗防止コーテ
ィングを生成する装置である。 LXXV. 特徴LXXIV のセットに依って形成される装置の特
徴を用いて好都合に構成されている真空処理装置であっ
て、そこでは装置はイオンメッキ装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】絶縁カバーリングが与えられている真空処理雰
囲気の導電性表面の間に形成されるワンポートを電気的
に送るための各々周知の方法または装置の概略機能ブロ
ック図を示す。
【図2】絶縁カバーリングが与えられている真空処理雰
囲気の導電性表面の間に形成されるワンポートを電気的
に送るための各々周知の方法または装置の概略機能ブロ
ック図を示す。
【図3】概略機能図を用いて本発明に基づく基本アプロ
ーチおよび本発明の第1の特色のもとで図1または図2
に基づく電気的な給電を示す。
【図4】図3から類推して、その第2の特色のもとで本
発明を示す。
【図5】図1〜図4から類推して、図3と図4に図示さ
れている発明の2つの特色を好都合に組み合わせる本発
明の方法と装置を示す。
【図6】電荷付着メカニズムを説明し且つ本発明に基づ
くその電気的な中和を説明し且つ少なくとも第1の近似
のこのようなワンポートに対して有効な等価回路を更に
説明するために、非導電性または特に低い導電性材料の
絶縁カバーリングを具備する真空処理雰囲気のワンポー
トを概略的に繰り返し示す。
【図7】IとIIのもとで各々本発明の2つの特色が図7
の説明に基づいて組み合わされて図示されている、本発
明の方法および本発明の装置および本発明の2つの特色
の機能概略図を示す。
【図8】ワンポートの放電または充電切替状態を電荷の
外部送りに依って本発明で調整する3つの例を概略的に
示す。ここでワンポートはその等価回路で図示されてい
る。
【図9】ワンポートの放電状態がモニターされ且つ放電
タイム・スパンが自動的に最適化され、本発明の方法と
装置の好ましい実施例の機能ブロック/信号流れ図を示
す。
【図10】放電時定数に関して本発明で考えられるワン
ポートの導電性表面に対する非導電性または特に低い導
電性コーティングの立上る厚みの影響を概略的に示す。
【図11】その等価ネットワークに依って図示されてい
るワンポートの放電状態がモニターされ且つ定められた
状態と比較され、なおかつ、放電繰り返し率または放電
タイム・スパンあるいはその両方が、ワンポートに各々
送られる、負帰還制御技術または電荷あるいはその両方
に依って調整される、本発明の更なる実施例を示す。
【図12】機能ブロック/信号流れ図を用いて、絶縁カ
バーリングの電気チャージキャリアに依る占有を調整す
るための本発明の方法と装置を主として示す。ここで、
後者は本発明で制御されるワンポートの2つの導電性表
面の1つの上に形成されている。
【図13】図13に基づく装置の異なるオペレーション
・サイクルに対して有効な各々等価回路(図14)でイ
オンメッキするための本発明の方法と装置の好ましい実
施例を示す。
【図14】図13に基づく装置の異なるオペレーション
・サイクルに対する等価回路を示す。
【図15】図13に基づく技術と装置の実施の好ましい
形態を示す。
【図16】機能ブロック/信号流れ図を用いて、電荷付
着がイオンメッキのオペレーション・サイクル中に制御
される、各々図13または図15に基づく本発明の方法
と装置の更に好ましい実施例を概略的に示す。
【図17】本発明に基づく装置の略図を用いて、プラズ
マ放電電極および電位に依って本発明で作動される導電
性表面の好ましい給電を示す。
【図18】直流信号発生器の本発明の実施のもとで反応
性スパッタリングのために本発明の更に好ましい実施例
を示す。
【図19】機能ブロック/信号流れ図を用いて、真空処
理室の自然放電現象(ブレークスルー、フラッシュオー
バー)の発生率および/または発生タイプがモニターさ
れ、なおかつ、その機能として希望された電荷付着の放
電および/または調整が本発明の特色に基づく負帰還制
御技術で実施される、本発明の方法と本発明の装置の更
に好ましい実施例を概略的に示す。
【図20】機能ブロック/信号流れ図を用いて、複数の
ワンポートが時間的に相互に異なる態様で作動される本
発明の方法と装置を示す。
【図21】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【図22】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【図23】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【図24】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【図25】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【図26】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【図27】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【図28】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【図29】広範囲にわたって本発明が実施されることを
示すために、異なる構成による本発明の実施例を概略的
に示す。
【符号の説明】
2a…導電性表面 2b…導電性表面 3…真空容器 4…絶縁カバーリング 6b…交流信号発生器 6a,8…直流信号発生器 10,16,160…タイミング・ユニット 12…信号発生器ユニット 14…スイッチング・ユニット 14s …チョッパー・ユニット 18…ガス供給管 24…計測増幅器 26…比較ユニット 28…スレッショルド値発生器 30…双安定素子 32…電流検出器 34…アナログ/ディジタル変換器 36…実測値記憶ユニット 38…比較ユニット 40…定格値記憶ユニット 42…評価ユニット 44,46,46a…電荷源 50…電子エミッタ陰極 52,89…るつぼ 56…トランジスタ・ステージ 60a,60b…プラズマ生成電極 64,85,87…ターゲット 66…電流検出器 68…アーク検出ユニット 70…比較ユニット 71…タイム・スタガ・ユニット 73…コントローラ 80a,80b…プラズマ放電電極 82…交流発生器 84…誘導コイル PL…プラズマ放電 S1 …スイッチング・ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス ベラーディック スイス国,9470 ブーフス,トゥルンハ ーレンシュトラーセ 9 (72)発明者 ヘルムート ルディギール スイス国,7310 バート ラガーツ,サ ンドシュトラーセ 3 (72)発明者 バルター ハーグ スイス国,9472 グラープス,ブーヘン ベーク 2 (56)参考文献 特開 平2−54764(JP,A) 特開 平3−194842(JP,A) 特開 昭63−128725(JP,A) 特開 平5−311433(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56

Claims (64)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気チャージキャリアを含有する真空雰
    囲気中の物体の処理プロセスを制御する方法であって、 − 導電性材料の少なくとも2つの表面を供給するもの
    であって、その少なくとも1つが最終的な表面を形成す
    るために前記1つの表面の材料より低い導電性の材料で
    少なくとも部分的にカバーされているステップと、 − 前記真空雰囲気に対して前記最終的な表面を備えた
    電気的なワンポートを形成するように前記表面を露出す
    るステップと、 − 電気直流信号を前記ワンポートに接続するステップ
    と、 − 時間間隔をもって更なる電気信号を前記ワンポート
    に印加することに依って、電気チャージキャリアに依る
    前記カバーリングの占有を制御するものであって、ここ
    で前記更なる電気信号は前記電気直流信号と異なってい
    るステップと、 − 前記電気直流信号を前記更なる電気信号よりかなり
    長い間前記処理プロセス中に印加するステップとを含む
    方法。
  2. 【請求項2】 電気チャージキャリアを含有する真空雰
    囲気中の物体の処理プロセスを制御する方法であって、 − 導電性材料の少なくとも2つの表面を供給するもの
    であって、その少なくとも1つが最終的な表面を形成す
    るために前記の1つの表面の材料より低い導電性の材料
    で少なくとも部分的にカバーされているステップと、 − 前記真空雰囲気に対して前記最終的な表面を備えた
    電気的なワンポートを形成するように前記表面を露出す
    るステップと、 − 前記ワンポートに対して、時間間隔をもって繰り返
    し且つ予め設定され且つ調整可能な繰り返し率で、少な
    くとも1つの短絡回路と電荷源を、前記ワンポートをブ
    リッジする制御された放電または充電切替電流通路を用
    いて、印加するステップとを含む方法。
  3. 【請求項3】 電気チャージキャリアを含有する真空雰
    囲気中の物体の処理プロセスを制御する方法であって、 − 導電性材料の少なくとも2つの表面を供給するもの
    であって、その少なくとも1つが最終的な表面を形成す
    るために前記1つの表面の材料より低い導電性の材料で
    少なくとも部分的にカバーされているステップと、 − 前記真空雰囲気に対して前記最終的な表面を備えた
    電気的なワンポートを形成するように前記表面を露出す
    るステップと、 − 電気直流信号を前記電気的なワンポートに接続する
    ステップと、 − 更なる電気信号を前記ワンポートに印加することに
    依って、電気チャージキャリアに依る前記カバーリング
    の占有を制御するものであって、ここで前記更なる電気
    信号は前記電気直流信号と異なっているステップと、 − 前記電気直流信号を前記更なる電気信号よりかなり
    長い間前記処理プロセス中に印加するステップと、 − 少なくとも1つの短絡回路と電荷源を前記ワンポー
    トに少なくとも1つの予め設定され且つ調整可能な繰り
    返し率で、前記ワンポートをブリッジする制御された放
    電または充電切替電流通路を用いて、繰り返し印加する
    ことに依って前記更なる電気信号を時間間隔をもって印
    加するステップとを含む方法。
  4. 【請求項4】 前記更なる電気信号を印加する前記のス
    テップが前記電気直流信号をチョッパーする機能を備え
    ている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項5】 チョッパーする前記ステップが並列チョ
    ッパーの機能を備えている請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記処理プロセスがイオンメッキ・プロ
    セスである請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 プラズマを前記真空雰囲気中に生成する
    ステップを更に備えている請求項1乃至請求項3のいず
    れかに記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記プラズマが導電性表面の前記2つの
    表面の少なくとも1つから電気的に供給される請求項7
    に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記電気的なワンポートの放電および充
    電切替状態のものに有意な少なくとも1つの物理的な値
    をモニターするステップを更に備えている請求項1乃至
    請求項3のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記少なくとも1つのモニターされた
    値と定格値を比較し、且つ電荷を前記ワンポートに前記
    比較の結果の関数として印加または除去することに依っ
    て、前記占有を制御するステップを更に備えている請求
    項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 電流を前記ワンポートに次の時間間隔
    に流れるようにすることに依って前記占有を制御し、前
    記次の時間間隔の繰り返し率を前記比較の結果の関数と
    して調整する請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】 電流を前記ワンポートに次の時間間隔
    中に流れるようにすることに依って前記占有を制御し、
    前記次の時間間隔の長さを前記比較の結果の関数として
    調整する請求項10に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記雰囲気中の前記占有に起因する自
    然の放電アークをモニターするステップを更に備えてい
    る請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記アークの発生頻度と強度の少なく
    とも1つをモニターし、電荷を前記ワンポートにモニタ
    ーされた前記頻度と前記強度の少なくとも1つの関数と
    して供給する請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 電気的に前記ワンポートを放電または
    充電に次の時間間隔で切り替え且つ前記時間間隔の繰り
    返し率を前記アークの発生頻度と強度の少なくとも1つ
    の関数として調整するステップを更に備えている請求項
    13に記載の方法。
  16. 【請求項16】 調整可能な長さの次の時間間隔で前記
    ワンポートを放電または前記ワンポートを充電に切り替
    えるステップと、前記長さを前記アークの発生頻度と強
    度の少なくとも1つの関数として調整するステップとを
    更に備えている請求項13に記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記放電または前記充電への切替が予
    め設定されたレベルに到達する時に前記放電または前記
    充電への切替を中断するステップを更に備えている請求
    項9に記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記ワンポートを放電し且つ前記ワン
    ポートを充電に切り替えることを最初の時間間隔中に断
    続的に行うステップと、電荷を少なくとも前記1つの表
    面に供給することに依り前記占有を前記最初の時間間隔
    の間の第2の時間間隔中に制御するステップとを備えて
    いる請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記占有に依ってイオンメッキする層
    の付着を制御する請求項18に記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記モニターされる値を負帰還制御す
    るステップを更に備えている請求項9に記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記モニターされる自然アークを負帰
    還制御するステップを更に備えている請求項13に記載
    の方法。
  22. 【請求項22】 前記カバーリングをイオンメッキされ
    るワークピースの表面および前記ワークピースを導電性
    材料の前記2つの表面の1つの上に付着することに依っ
    て供給し、少なくとも1つの容量性エレメントを用いて
    前記ワンポートをブリッジする制御された電流流れ通路
    を供給し、前記制御された電流流れ通路をイオンメッキ
    する時間間隔中に制御し、そこで、前記少なくとも1つ
    の容量性エレメントと前記ワンポートに依って形成され
    る更なる容量性エレメントが直列に接続され且つ前記イ
    オンメッキする時間間隔の間の第2の時間間隔で前記容
    量性エレメントと前記ワンポートが並列に電気的に接続
    されるようにし、更に前記イオンメッキする時間間隔中
    に電荷を前記容量性エレメントおよび直列に接続されて
    いるワンポートに印加し、そこで、実質的に予め設定さ
    れたイオン付着が前記カバーリング上で前記占有の少な
    くとも一部として生じるようにされた請求項1乃至請求
    項3のいずれかに記載の方法。
  23. 【請求項23】 前記カバーリングを処理される前記ワ
    ークピースの表面の一部として供給する請求項21に記
    載の方法。
  24. 【請求項24】 前記カバーリングを前記ワークピース
    の前記イオンメッキに依って施す請求項21に記載の方
    法。
  25. 【請求項25】 電圧を予め設定された或いは調整可能
    な時間的な経過で前記容量性エレメントおよび直列に接
    続されているワンポートに印加することに依って前記電
    荷を印加するステップを備えている請求項22に記載の
    方法。
  26. 【請求項26】 電圧信号を前記容量性エレメントおよ
    び直列に接続されているワンポートに誘導的に結合する
    ことに依って前記電荷を印加するステップを更に備えて
    いる請求項22に記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記電圧をランプ状に経過する電圧と
    して印加することに依って実質的に一定の電流に依って
    前記電荷を印加し、実質的に一定の割合で成長させるた
    めに前記カバーリング上の前記占有を制御するステップ
    を更に備えている請求項25に記載の方法。
  28. 【請求項28】 2つ以上の前記ワンポートを設け、且
    つ前記印加を前記ワンポートに時間間隔をもって相互に
    時間的にスタガされる態様の時間間隔で実施するステッ
    プを備えている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
    の方法。
  29. 【請求項29】 3つより多い前記ワンポートを設け、
    且つ前記ワンポートをグループ化し且つそこで前記印加
    を前記グループのワンポートの間で相互に時間的にスタ
    ガされる態様の時間間隔で実施するステップを更に備え
    ている請求項28に記載の方法。
  30. 【請求項30】 付着されたワークピースが前記ワンポ
    ートの前記導電性表面の1つの上にイオンメッキされる
    ステップを備えている請求項28に記載の方法。
  31. 【請求項31】 プラズマ放電を前記スパッタされる表
    面と更なる導電性表面の間に生成することに依って、前
    記ワンポートの前記導電性表面の1つの材料をスパッタ
    するステップを更に備えている請求項1乃至請求項3の
    いずれかに記載の方法。
  32. 【請求項32】 前記プラズマ放電を前記ワンポートの
    前記2つの導電性表面の間に生成するステップを備えて
    いる請求項31に記載の方法。
  33. 【請求項33】 前記真空雰囲気に反応性ガスを供給し
    且つ前記導電性表面のスパッタされる前記材料を前記反
    応性ガスと反応させる請求項31に記載の方法。
  34. 【請求項34】 プラズマ放電を前記スパッタがオフさ
    れた表面と前記ワンポートの第2の導電性表面の間に生
    成し且つ前記電気直流信号を前記電流通路をブリッジし
    且つ前記電流通路を切り替えて前記時間間隔に於いて低
    抵抗にする直流信号発生器から印加し、そこで前記直流
    信号発生器を前記ブリッジする電流通路から前記時間間
    隔で分離することに依って、前記ワンポートの前記導電
    性表面のものの材料をスパッタするステップを更に備え
    ている請求項3に記載の方法。
  35. 【請求項35】 反応性ガスを前記真空雰囲気に供給
    し、且つ前記スパッタ・オフされた材料を前記反応性ガ
    スと反応させるステップを更に備えている請求項34に
    記載の方法。
  36. 【請求項36】− 真空容器と、 − 電気チャージキャリアを前記容器内部の雰囲気に生
    成する手段と、 − 前記真空容器に於けるワークピース・キャリア配置
    と、 − 電気的なワンポートを形成する前記容器内の少なく
    とも2つの導電性表面と、 − 直流信号発生器および該直流信号発生器の出力に位
    置し且つ少なくとも1つの予め設定され且つ調整可能な
    繰り返し率で且つ少なくとも1つの予め設定され且つ調
    整可能なタイム・スパン中に該直流信号発生器の出力信
    号と異なる出力信号を生成する調整ユニットであって、
    該調整ユニットの出力信号は前記ワンポートに接続され
    ているものと、を備えた真空処理装置。
  37. 【請求項37】− 真空容器と、 − 電気チャージキャリアを前記容器内部の雰囲気に生
    成する手段と、 − 前記容器に於けるワークピース・キャリア配置と、 − 電気的なワンポートを形成する前記容器に於ける少
    なくとも2つの導電性表面と、 − 前記ワンポートをブリッジし且つ制御された放電ま
    たは充電切替電流通路を有する調整ユニットとを備えた
    真空処理装置。
  38. 【請求項38】− 真空容器と、 − 電気チャージキャリアを前記容器内部の雰囲気に生
    成する手段と、 − 前記容器に於けるワークピース・キャリア配置と、 − 電気的なワンポートを形成する前記容器に於ける少
    なくとも2つの導電性表面と、 − 直流信号発生器および該直流信号発生器の出力に接
    続されていて且つ少なくとも1つの予め設定され且つ調
    整可能な繰り返し率で且つ少なくとも1つの予め設定さ
    れ且つ調整可能なタイム・スパン中に該直流信号発生器
    の出力信号と異なる出力信号を生成する調整ユニットで
    あって、該調整ユニットの出力信号は前記ワンポートに
    接続されているものとを備え、 − 前記調整ユニットは、制御用放電または充電切替電
    流通路を有している真空処理装置。
  39. 【請求項39】 前記調整ユニットが前記ワンポートを
    断続的且つ実質的に短絡する制御されたスイッチング・
    ユニットを有している請求項36乃至請求項38のいず
    れかに記載の装置。
  40. 【請求項40】 前記放電または充電切替電流通路が断
    続的且つ実質的に前記ワンポートを短絡し且つ前記ワン
    ポートに対し前記調整ユニットの前記出力信号を生成す
    る制御されるスイッチング・ユニットを有している請求
    項39に記載の装置。
  41. 【請求項41】 前記ワンポートの前記導電性表面の1
    つは、前記雰囲気中にワークピースをコーテイングする
    ための材料を送るために、少なくとも1つのワークピー
    ス・キャリア表面と原材料表面である請求項36乃至請
    求項38のいずれかに記載の装置。
  42. 【請求項42】 導電性表面の1つがワークピース・キ
    ャリア表面であり且つ装置がイオンメッキ装置である請
    求項36乃至請求項38のいずれかに記載の装置。
  43. 【請求項43】 プラズマ放電を前記容器内部に生成す
    る手段を更に備えている請求項36乃至請求項38のい
    ずれかに記載の装置。
  44. 【請求項44】 前記導電性表面の少なくとも3つが3
    つのワンポートを形成するように設けられていて、なお
    かつ、少なくとも2つの調整ユニットが前記少なくとも
    3つのワンポートの2つに接続されて設けられており且
    つ前記少なくとも2つの調整ユニットを時間的に相互に
    スタガされる時間間隔中に制御する時間制御ユニットを
    更に有している請求項36乃至請求項38のいずれかに
    記載の装置。
  45. 【請求項45】 アウトレット構成を有するガス送り構
    成を前記真空容器内に更に備えていて且つ前記ガス送り
    構成の少なくとも一部が反応性ガスを含有するタンクに
    連結されている請求項36乃至請求項38のいずれかに
    記載の装置。
  46. 【請求項46】 少なくとも2つのプラズマ生成電極を
    前記容器内に更に備えていて且つ前記電極の1つが前記
    ワンポートの前記導電性表面の1つと同じ電位に接続さ
    れている請求項36乃至請求項38のいずれかに記載の
    装置。
  47. 【請求項47】 前記調整ユニットが前記ワンポートに
    制御可能に接続できる電圧源と静電容量手段の少なくと
    も1つを有する請求項36乃至請求項38のいずれかに
    記載の装置。
  48. 【請求項48】 前記ワンポートに出入する電流を測定
    する計測手段を更に備えている請求項36乃至請求項3
    8のいずれかに記載の装置。
  49. 【請求項49】 前記計測手段の出力信号が前記調整ユ
    ニットを制御する制御手段にフィードバックされる請求
    項48に記載の装置。
  50. 【請求項50】 前記計測手段の出力がスレッショルド
    感知ユニットの入力に導かれていて且つその出力が前記
    調整ユニットを制御するための制御入力を作動する請求
    項49に記載の装置。
  51. 【請求項51】 前記計測手段の出力が定格値記憶手段
    に導かれていて、その出力が比較ユニットの第1入力に
    導かれていて且つその第2入力が定格値記憶手段の出力
    に接続されていて且つその出力が調整ユニットを制御す
    るための制御入力を作動する請求項48に記載の装置。
  52. 【請求項52】 前記調整ユニットが制御される或いは
    制御可能な電荷源を備えている請求項36乃至請求項3
    8のいずれかに記載の装置。
  53. 【請求項53】 前記調整ユニットが前記ワンポートの
    ために制御される放電または充電切替電流通路を有して
    おり、前記ワンポートを最初の時間間隔中に低抵抗でブ
    リッジし、前記電荷源が電荷を前記電荷を前記ワンポー
    トに前記最初の時間間隔の間の第2の時間間隔において
    供給する請求項52に記載の装置。
  54. 【請求項54】 前記ワンポートに直列に接続されてい
    る容量性エレメントを更に有しており、前記調整ユニッ
    トが前記直列接続をブリッジし且つ低抵抗にして前記容
    量性エレメントと前記ワンポートを並列に接続するよう
    に、時間間隔をもって制御される制御電流通路を有する
    請求項36乃至請求項38のいずれかに記載の装置。
  55. 【請求項55】 前記ワンポートの前記導電性表面の1
    つに接続されている容量性エレメントを更に有してお
    り、且つ、電圧源と該電圧源を切り替えるスイッチング
    ・ユニットと該電圧源を前記容量性エレメントと前記ワ
    ンポートに低抵抗で直列に切り替えるスイッチング・ユ
    ニットとを更に有しており、前記電圧源が予め設定され
    た或いは調整可能な態様で時間的に変動する出力信号を
    生成して、そこで前記直列接続に依って前記電圧源が制
    御される或いは調整可能な電流を前記ワンポートを経由
    してドライブする請求項36乃至請求項38のいずれか
    に記載の装置。
  56. 【請求項56】 前記装置がイオンメッキ装置であっ
    て、前記導電性表面の1つがワークピース・キャリア表
    面を形成し、且つ、容量性エレメントと前記ワンポート
    および直流信号発生器をブリッジする制御されるスイッ
    チング・ユニットとを更に有しており、且つその出力は
    前記スイッチング・ユニットをブリッジする請求項36
    乃至請求項38のいずれかに記載の装置。
  57. 【請求項57】 前記スイッチング・ユニットと前記容
    量性エレメントとに直列な電荷源を更に有しており、且
    つ該電荷源は前記スイッチング・ユニットと同期されて
    おり、そこで、前記スイッチング・ユニットが高抵抗に
    なる時間間隔において予め設定された或いは調整可能な
    充電電流が前記ワンポートに供給される請求項56に記
    載の装置。
  58. 【請求項58】 前記容量性エレメントと共に電荷源を
    形成するために前記容量性エレメントと直列に接続され
    ている電源を更に有しており、前記電荷源が前記スイッ
    チング・ユニットのオペレーションと同期されており、
    そこで前記スイッチング・ユニットが高抵抗である時に
    予め設定された或いは調整可能な充電電流が前記ワンポ
    ートに供給される請求項56に記載の装置。
  59. 【請求項59】 ワークピース・キャリア表面として作
    動する複数の前記導電性表面を更に有しており、前記ワ
    ークピース・キャリア表面の各々に前記調整ユニットの
    1つが連結されている請求項56に記載の装置。
  60. 【請求項60】 前記ワークピース・キャリア表面の各
    々に電荷源が接続されている請求項59に記載の装置。
  61. 【請求項61】 前記容量性エレメントの各々が電荷源
    を付随的に形成するために電圧源に接続されている請求
    項59に記載の装置。
  62. 【請求項62】 前記調整ユニットを時間的に相互にス
    タガされて制御する時間制御ユニットを更に有している
    請求項59に記載の装置。
  63. 【請求項63】 前記導電性表面の1つがプラズマでス
    パッタされるターゲットの表面に依って形成され、前記
    調整ユニットが前記直流信号発生器の出力を断続的に低
    抵抗でブリッジする電流通路を制御して切り替えるスイ
    ッチング・ユニットを有しており、且つ前記直流信号発
    生器の出力と前記スイッチング・ユニットの間に前記最
    初のスイッチング・ユニットが低抵抗になるように制御
    されると必ず高抵抗になるように制御して切り替えられ
    る更なるスイッチング・ユニットを更に有している請求
    項36乃至請求項38のいずれかに記載の装置。
  64. 【請求項64】 前記容器に於けるアークの検出手段を
    更に有しており、且つその出力が比較ユニットの最初の
    入力に導かれていて且つその第2の入力が定格値信号源
    の出力に接続されていて且つ前記比較ユニットの出力信
    号が前記ワンポートをブリッジする電流通路の電気イン
    ピーダンスを制御する制御ユニットに作動する請求項3
    6乃至請求項38のいずれかに記載の装置。
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