DE102008044024A1 - Coating method and coating device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein PE-CVD-Beschichtungsverfahren zum Beschichten metallischer Werkstücke (7), insbesondere von Komponenten von Kraftstoff-Einspritzsystemen, wobei die metallischen Werkstücke (7) mit einer hochfrequenten Wechselspannung oder einer gepulsten oder ungepulsten Gleichspannung beaufschlagt und einem Plasmastrom (9) aus einem Gasverteiler (2) ausgesetzt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Werkstücke (7) ortsfest relativ zum Gasverteiler (2) angeordnet werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Beschichtungsvorrichtung (1).The invention relates to a PE-CVD coating method for coating metallic workpieces (7), in particular of components of fuel injection systems, wherein the metallic workpieces (7) acted upon by a high-frequency AC voltage or a pulsed or non-pulsed DC voltage and a plasma stream (9) a gas distributor (2) are exposed. According to the invention, it is provided that the workpieces (7) are arranged in a stationary manner relative to the gas distributor (2). Furthermore, the invention relates to a coating device (1).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein PE-CVD-Beschichtungsverfahren (PE-CVD = plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) gemäß Anspruch 1 sowie eine Beschichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.The The invention relates to a PE-CVD coating process (PE-CVD = plasma-assisted chemical vapor deposition) according to claim 1 and a coating device according to the preamble of claim 14.
Hochwertige Schutzschichten werden heute in plasmagestützten Verfahren in Batchanlagen oder in getakteten Mehrkammer-Batchanlagen abgeschieden. Die sich in Serie befindlichen Beschichtungsverfahren zielen auf möglichst große Batchgrößen ab, um die Beschichtungskosten gering zu halten. Bei den bekannten Beschichtungsvorrichtungen werden die Werkstücke (bis mehrere 10000 Stück) in einer Beschichtungskammer um bis zu drei Achsen rotierbar angeordnet, wobei die Beschichtungskammer mit Prozessgas zur Ausbildung eines Plasmas beschickbar ist. Während der Beschichtung werden die Werkstücke relativ zu den Gasaustrittsöffnungen (Gasverteiler, Gasdusche) rotiert, um eine gleichmäßige Abscheidung zu erreichen. Die Beschichtung erfolgt üblicherweise in Druckbereichen zwischen etwa 10–1 bis etwa 10–3 mbar, wobei Abscheideraten von typischerweise zwischen 1 und 2 μm/h realisiert werden können.High-quality protective coatings are nowadays deposited in plasma-aided processes in batch systems or in clocked multi-chamber batch plants. The in-line coating processes are aimed at the largest possible batch sizes in order to keep the coating costs low. In the known coating devices, the workpieces (up to several 10000 pieces) are rotatably arranged in a coating chamber by up to three axes, wherein the coating chamber can be charged with process gas to form a plasma. During the coating, the workpieces are rotated relative to the gas outlet openings (gas distributor, gas shower) in order to achieve a uniform deposition. The coating is usually carried out in pressure ranges between about 10 -1 to about 10 -3 mbar, wherein deposition rates of typically between 1 and 2 microns / h can be realized.
Nachteilig bei den sich in Serie befindlichen Beschichtungsverfahren ist es, dass mit diesen nicht wirtschaftlich kleine, an Vorfertigungsschritte angepasste Batchgrößen realisierbar sind. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist die lange Taktzeit bei bekannten Beschichtungsverfahren von bis zu mehreren Stunden.adversely in the in-line coating processes, it is that with these are not economically small, at prefabrication steps adapted batch sizes are feasible. One Another major disadvantage is the long cycle time in known Coating process of up to several hours.
Aus
der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beschichtungsverfahren sowie eine Beschichtungsvorrichtung vorzuschlagen, mit denen auch geringe Batchgrößen wirtschaftlich beschichtbar sind. Insbesondere sollen mit dem Verfahren und der Vorrichtung kurze Taktzeiten realisierbar sein.Of the Invention is based on the object, a coating method and to propose a coating apparatus with which also small batch sizes economically coatable are. In particular, with the method and the device short cycle times can be realized.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Beschichtungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale auch als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.These Task is with regard to the coating method with the features of claim 1 and in terms of the coating device with the features of claim 14 solved. Advantageous developments The invention are specified in the subclaims. In the scope of the invention covers all combinations at least two of in the description, the claims and / or features disclosed in the figures. To avoid repetition should also be disclosed according to the method apply as disclosed according to the device and be claimable. Likewise, according to the device disclosed features as disclosed according to the method and claim claimable be.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Werkstücke nicht wie im Stand der Technik rotierbar anzuordnen, sondern bevorzugt ortsfest relativ zum Gasverteiler (Gasdusche), also ortsfest relativ zu den Gasaustrittsöffnungen, durch die Prozessgas und/oder Prozessflüssigkeit zur Bildung eines Plasmastroms ausströmt. Aufgrund der ortsfesten Anordnung der Werkstücke können hohe Abscheideraten von über 20 μm/h erreicht werden, wodurch insgesamt sehr kurze Taktzeiten realisierbar sind. Die Taktzeiten können weiter optimiert werden, wenn das Beschichtungskammervolumen (Prozesskammervolumen) minimiert wird, insbesondere indem die Werkstücke in einem möglichst geringen Abstand zu dem Gasverteiler angeordnet werden. Durch eine Minimierung des Beschichtungskammervolumens kann die Zeit, die benötigt wird, um die Beschichtungskammer zu evakuieren, auf ein Minimum reduziert werden. Mit einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Verfahren sowie einer entsprechend ausgebildeten Beschichtungsvorrichtung kann eine deutlich gesteigerte Abscheiderate bei zumindest gleichbleibender Schichtqualität realisiert werden. Insgesamt können vergleichsweise kostengünstige Beschichtungsvorrichtungen geschaffen werden, da keine aufwändige Kathodentechnik sowie kein Hochvakuum notwen dig sind. Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren sowie eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Beschichtungsvorrichtung eignen sich zur Integration in Fertigungslinien. In den Rahmen der Erfindung fällt auch eine Ausführungsform, bei der die Werkstücke zwar nicht rotiert werden, bei der jedoch eine, vorzugsweise sehr langsame, translatorische Relativbewegung zwischen den Werkstücken und dem Gasverteiler realisiert ist. Bevorzugt werden die Werkstücke dabei translatorisch auf den Gasverteiler zu und/oder von diesem weg bewegt.Of the Invention is based on the idea, the workpieces not as in the prior art rotatable to arrange, but preferred stationary relative to the gas distributor (gas shower), that is stationary relative to the gas outlet openings, through the process gas and / or Process liquid flows out to form a plasma stream. Due to the fixed arrangement of the workpieces can reached high deposition rates of over 20 microns / h be, which in total very short cycle times are feasible. The cycle times can be further optimized if the Coating chamber volume (process chamber volume) is minimized especially by placing the workpieces in one as possible small distance to the gas distributor can be arranged. By a Minimizing the coating chamber volume can take the time needed is evacuated to evacuate the coating chamber to a minimum be reduced. With a trained according to the concept of the invention Method and a suitably trained coating device can a significantly increased deposition rate at least consistent Layer quality can be realized. Overall, you can comparatively inexpensive coating devices be created because no elaborate cathode technology and no high vacuum neces sary. The invention Coating method and one according to the concept of the invention trained coating device are suitable for integration in production lines. Within the scope of the invention also an embodiment in which the workpieces Although not rotated, but one, preferably very slow, translational relative movement between the workpieces and the gas distributor is realized. The workpieces are preferred while translational to the gas distributor and / or away from it emotional.
Bevorzugt ist die mittels des Beschichtungsverfahrens erhaltene Schutzschicht abriebsfest und schützt die Werkstücke vor Korrosion und/oder dient als Diffusionsschutz gegenüber Sauerstoff und/oder gegenüber Wasser/Wasserdampf und/oder dient als Schutz vor sonstigen chemischen Angriffen saurer oder basischer Medien. Zusätzlich oder alternativ kann die mindestens eine aufgebrachte Schicht als, insbesondere farbgebende und/oder strukturgebende, Dekorationsschicht realisiert werden. Bei Bedarf können auch die Werkstücke mittels des nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Verfahrens bzw. mittels der Vorrichtung nacheinander mehrere Schichten in derselben Beschichtungskammer aufgebracht werden, vorzugsweise zunächst eine Haftschicht, auf die die eigentliche Schutzschicht auf Basis von Kohlenwasserstoffen und/oder Silanen (Dotierungen mit z. B. N, O, F sind durch Zugabe weiterer Gase möglich) aufgebracht wird. Die Haftschicht kann beispielsweise mit Silan, Tetramethylsilan (TMS), Hexamethyldisilazan (HMDS), Hexamethyldisilazanoxid (HMDSO) oder Metallorganika realisiert werden. Als Prozessgas zur Ausbildung des Plasmastroms für den eigentlichen Beschichtungsprozess eignen sich insbesondere halogen-, silizium-, kohlenstoffhaltige und/oder metallorganische Monomere, d. h. niedermolekulare, vernetzbare Stoffe. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Acetylen und/oder Methan um eine reibarme, diamantähnliche Kohlenstoffschicht (DLC-Schicht) zu erhalten. Neben den gasförmigen Prekursoren ist auch das Einbringen von leichtflüssigen Ausgangsmaterialien mit einem hohen Anteil der schichtbildenden Spezies am Gesamtmolekulargewicht, wie beispielsweise Benzin oder Pentan möglich.Preferably, the protective layer obtained by means of the coating process is resistant to abrasion and protects the workpieces from corrosion and / or serves as diffusion protection against oxygen and / or water / water vapor and / or serves as protection against other chemical attacks of acidic or basic media. Additionally or alternatively, the at least one applied layer can be realized as, in particular, a coloring and / or structuring, decorative layer. If necessary, the workpieces can successively by means of the method formed by the concept of the invention or by means of the device several layers in the same coating chamber preferably first an adhesive layer onto which the actual protective layer based on hydrocarbons and / or silanes (dopings with, for example, N, O, F are possible by adding further gases) is applied. The adhesive layer can be realized, for example, with silane, tetramethylsilane (TMS), hexamethyldisilazane (HMDS), hexamethyldisilazane oxide (HMDSO) or organometallic compounds. Suitable as process gas for the formation of the plasma stream for the actual coating process are in particular halogen-, silicon-, carbon-containing and / or organometallic monomers, ie low molecular weight, crosslinkable substances. Particularly advantageous is the use of acetylene and / or methane to obtain a low-friction, diamond-like carbon layer (DLC layer). In addition to the gaseous precursors, it is also possible to introduce highly fluid starting materials with a high proportion of the layer-forming species in the total molecular weight, such as, for example, gasoline or pentane.
Bei Bedarf kann den Werkstücken eine Gegenelektrode zugeordnet werden, wobei sowohl die Gegenelektrode als auch den Gasverteiler potenzialfrei oder potenzialbehaftet eingesetzt werden können. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn ausschließlich die Werkstücke eine spannungsbeaufschlagte Elektrode bilden, d. h. die die Werkstücke elektrisch kontaktierenden Mittel nicht unmittelbar mit Prozessgas und/oder Plasma beaufschlagt werden, um eine Abscheidekonzentration an den Werkstücken zu realisieren.at Demand can be assigned to the workpieces a counter electrode where both the counter electrode and the gas distributor can be used potential-free or potenzialbehaftet. It is especially preferred if only the Workpieces form a voltage-loaded electrode, d. H. the means electrically contacting the workpieces not directly supplied with process gas and / or plasma to To realize a deposition concentration on the workpieces.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der zum Einsatz kommende Gasverteiler mehrere Austrittsöffnungen aufweist, wobei die Austrittsöffnungen mit Vorteil derart beschaffen sind, dass das aus ihnen austretende Prozessgas unmittelbar nach dem Austritt aus den Austrittsöffnungen als Plasma aktiviert wird, d. h. gezündet wird. Diese Austrittsöffnungen können optional in Richtung der Werkstücke konisch erweiternd ausgeformt werden.All Particularly preferred is an embodiment in which the used gas distributor several outlet openings having, wherein the outlet openings advantageously such are such that the process gas leaving them directly after exiting the exit openings as plasma is activated, d. H. is ignited. These outlet openings can optionally be tapered towards the workpieces widening be formed.
Besonders bevorzugt ist es, wenn jedem Werkstück mindestens eine, vorzugsweise ausschließlich eine, Austrittsöffnung zur direkten (unmittelbaren) Anströmung zugeordnet ist. Bevorzugt ist das insbesondere rotationssymmetrische Werkstück dabei koaxial zu einer die Austrittsöffnung durchsetzenden Längsmittelachse angeordnet. Nicht zu beschichtende Flächen des Werkstücks können wie bei herkömmlichen Beschichtungsverfahren mit leitenden und nichtleitenden Material maskiert werden. Mit Vorteil wird das Werkstück bzw. der in die Beschichtungskammer ragende Abschnitt direkt von dem Plasmastrom umströmt. Es existieren auch Bauteilgeometrien, bei denen die Anströmung nicht direkt über der Längsmittelachse des Werkstücks erfolgen muss. So kann es für Kolben, die nicht auf der Stirnfläche zu beschichten sind, auch sinnvoll sein, die Austrittsöffnungen in dem Gasverteiler gerade im Gitter versetzt zu den Bauteilen oder als Ringgasdusche koaxial zum Bauteil anzuordnen.Especially it is preferred if each workpiece has at least one, preferably only one, outlet opening is assigned to the direct (direct) flow. Preferably, the particular rotationally symmetrical workpiece is included coaxial with a longitudinal center axis passing through the outlet opening arranged. Uncoated surfaces of the workpiece can as in conventional coating methods be masked with conductive and non-conductive material. With advantage is the workpiece or in the coating chamber projecting portion flows directly from the plasma stream. There are also component geometries in which the flow not directly above the longitudinal center axis of the workpiece must be done. So it may be for pistons that are not on the Face to be coated are also useful, the outlet openings in the gas distributor just in the grid offset from the components or to be arranged as a ring gas coaxial with the component.
Das Beschichtungskammervolumen kann auf ein Minimum reduziert werden, wenn die Werkstücke in einem geringen Abstand zu den ihnen zugeordneten Austrittsöffnungen angeordnet sind. Bevorzugt beträgt der Abstand eines Werkstücks zu der ihm zugeordneten Austrittsöffnung weniger als 50 mm, vorzugsweise weniger als 30 mm. Durch die resultierende, unmittelbare Anströmung der Werkstücke mit dem Plasmastrom können hohe Abscheideraten erzielt werden.The Coating chamber volume can be reduced to a minimum, if the workpieces are at a close distance to them associated outlet openings are arranged. Prefers is the distance of a workpiece to him associated outlet opening less than 50 mm, preferably less than 30 mm. Due to the resulting, direct flow of the workpieces with the plasma stream can be high Separation rates are achieved.
Besonders bevorzugt ist es, die Werkstücke derart anzuordnen, dass diese sich entgegen der Strömungsrichtung erstrecken, d. h. dass die Längserstreckung der Bauteile parallel zur Strömungsrichtung des Plasmastroms bzw. der Plas maströme ausgerichtet ist, um die direkte Anströmung sowie die unmittelbare Umströmung der Werkstücke mit Plasmastrom zu erreichen.Especially it is preferred to arrange the workpieces such that these extend counter to the flow direction, d. H. that the longitudinal extent of the components parallel to Flow direction of the plasma stream or the Plas maströme is aligned to the direct flow as well as the immediate To achieve flow around the workpieces with plasma flow.
Aufgrund der hohen erzielbaren Abscheiderate reicht es aus, wenn die Werkstücke weniger als 20 Minuten lang mit dem Plasmastrom beaufschlagt werden. Besonders bevorzugt ist die Zeitdauer, die die Werkstücke mit Plasmastrom beaufschlagt werden, aus einem Wertebereich zwischen weniger als 10 Sekunden und 20 Minuten.by virtue of the high recoverable deposition rate, it is sufficient if the workpieces be exposed to the plasma stream for less than 20 minutes. Particularly preferred is the length of time that the workpieces be subjected to plasma current, from a range of values between less than 10 seconds and 20 minutes.
In Weiterbildung der Erfindung werden mit Vorteil Beschichtungsraten von mehr als etwa 3 μm, vorzugsweise von mehr als 20 μm pro Stunde erreicht. Optimale Beschichtungsergebnisse werden erhalten, wenn die Werkstücke in der Beschichtungskammer, in der sie nachfolgend beschichtet werden, vorbehandelt und/oder gereinigt werden. Bevorzugt erfolgt die Vorbehandlung und/oder Reinigung durch den Einsatz von Reinigungsgasen, die durch Hochfrequenz oder gepulste Gleichspannung zu einem Plasma aktiviert werden. Ganz besonders bevorzugt kommen hierbei wasserstoff-, halogen-, sauerstoff-, fluor- und/oder stickstoffhaltige Gase zum Einsatz, die mittels Hochfrequenz zu einem Plasma aktiviert werden. Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Edelgasen. Mit Vorteil beträgt der Druck bei der Vorbehandlungs- und/oder Reinigungsphase zwischen etwa 0,01 mbar und 50 mbar. Durch die Anregung des Reinigungs- bzw. Vorbehandlungsgases im Plasma bzw. durch dessen Fragmentierung entstehen Radikale und/oder Ionen, die eine intensive Oberflächenreinigung und/oder Aktivierung ermöglichen. Darüber hinaus ermöglicht die Vorbehandlung eine gute Anbindung (Haftung) der tatsächlichen Verschleißschutzbeschichtung oder einer Haftvermittlerschicht. Für die spätere Funktion der Schicht ist eine gute Haftung auf dem Substrat wünschenswert. Eine schlecht haftende Schicht würde sich nach den ersten Bewegungen des Bauteils relativ zum Gegenkörper vom Substrat lösen und das Bauteil nur noch uneffizient gegen Verschleiß schützen. Alternativ zu einer direkten Anstrahlung mit Reinigungsgas ist eine diffuse Verteilung des Reinigungsgases in der Kammer möglich – im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen eigentlichen Prozessgas. Die gesamte Vorbehandlungszeit beträgt bevorzugt wenige Sekunden bis einige Minuten – je nach Grundmaterial und Schichtart. Der sich in der Vorbehandlungskammer einstellende Druck hängt insbesondere vom Gasfluss und von der Saugleistung der Gaspumpe ab.In a development of the invention, coating rates of more than about 3 μm, preferably of more than 20 μm, per hour are advantageously achieved. Optimum coating results are obtained when the workpieces are pretreated and / or cleaned in the coating chamber in which they are subsequently coated. Preferably, the pretreatment and / or cleaning by the use of cleaning gases, which are activated by high frequency or pulsed DC voltage to a plasma. Very particularly preferably hydrogen, halogen, oxygen, fluorine and / or nitrogen-containing gases are used, which are activated by means of high frequency to a plasma. Particularly preferred is the use of noble gases. Advantageously, the pressure in the pretreatment and / or cleaning phase is between about 0.01 mbar and 50 mbar. The excitation of the cleaning or pretreatment gas in the plasma or by its fragmentation gives rise to radicals and / or ions which permit intensive surface cleaning and / or activation. In addition, the pre-treatment allows a good connection (adhesion) of the actual wear protection coating or a primer layer. For the later function of the layer is a good adhesion on the substrate desirable. A poorly adhering layer would become detached from the substrate after the first movements of the component relative to the counter body and would only inefficiently protect the component against wear. As an alternative to a direct irradiation with cleaning gas, a diffuse distribution of the cleaning gas in the chamber is possible - in contrast to the actual process gas described above. The entire pretreatment time is preferably a few seconds to a few minutes - depending on the base material and layer type. The pressure setting in the pretreatment chamber depends in particular on the gas flow and the suction power of the gas pump.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Verfahrens, bei dem die Werkstücke mit einer Wechselspannungsfrequenz aus einem Wertebereich zwischen etwa 10 kHz und 6 GHz beaufschlagt werden. Ganz besonders bevorzugt wird die Frequenz aus einem Frequenzbereich zwischen etwa 20 kHz und 400 MHz gewählt, wobei es weiter bevorzugt ist, wenn die einzukoppelnde Leistung ungefähr 0,01–100 Watt pro cm2 Werkstückfläche beträgt.Particularly preferred is an embodiment of the method in which the workpieces are subjected to an AC voltage frequency from a value range between about 10 kHz and 6 GHz. Most preferably, the frequency is selected from a frequency range between about 20 kHz and 400 MHz, and it is more preferable for the power to be coupled to be about 0.01-100 watts per cm 2 of workpiece area.
Die Erfindung führt auch auf eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten metallischer Werkstücke, insbesondere von Düsennadeln für Kraftstoff-Injektoren. Ganz besonders bevorzugt ist die Beschichtungsvorrichtung zur Durchführung eines zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst ein Gasverteiler, also eine Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen zum Beaufschlagen der Werkstücke mit einem Plasmastrom, der durch Aktivieren von durch die Austrittsöffnungen ausströmendem Prozessgas und/oder zu verdampfende Prozessflüssigkeit erzeugt wird. Ferner umfasst die Beschichtungsvorrichtung Mittel zum Beaufschlagen der Werkstücke mit einer hochfrequenten Wechselspannung, wobei die einzukoppelnde Leistung bevorzugt zwischen etwa 0,01 Watt und etwa 100 Watt pro cm2 Werkstückfläche entspricht. Die Beschichtungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Werkstücke ortsfest relativ zum Gasverteiler positionierbar sind. Alternativ ist eine translatorische (nichtrotatorische) Relativbewegungsmöglichkeit zwischen den Werkstücken und dem Gasverteiler gegeben. Die Beschichtungsvorrichtung zeichnet sich ferner durch eine optimale Skalierbarkeit aus, insbesondere dann, wenn die Werkstücke, wie später noch erläutert werden wird, auf einer Elektrodenplatte (Werkstückträger) angeordnet werden. Die Größe der Elektrodenplatte kann an den Prozess angepasst werden. Es ist denkbar, Elektroden mit einer Flächenerstreckung von 1 cm × 1 cm bis > 1 m × 1 m einzusetzen. Bevorzugt werden die Werkstücke matrizenförmig in und/oder an der Elektrodenplatte angeordnet.The invention also leads to a coating apparatus for coating metallic workpieces, in particular nozzle needles for fuel injectors. Most preferably, the coating device is designed for carrying out a method described above. The device comprises a gas distributor, that is to say a multiplicity of gas outlet openings for pressurizing the workpieces with a plasma stream which is produced by activation of process gas flowing out through the outlet openings and / or process liquid to be evaporated. Furthermore, the coating device comprises means for applying a high-frequency alternating voltage to the workpieces, wherein the power to be coupled in preferably corresponds to between about 0.01 W and about 100 W per cm 2 workpiece surface. The coating device is characterized in that the workpieces can be positioned in a stationary manner relative to the gas distributor. Alternatively, there is a translational (non-rotatory) relative movement possibility between the workpieces and the gas distributor. The coating device is further characterized by an optimal scalability, in particular when the workpieces, as will be explained later, are arranged on an electrode plate (workpiece carrier). The size of the electrode plate can be adapted to the process. It is conceivable to use electrodes with an areal extent of 1 cm × 1 cm to> 1 m × 1 m. The workpieces are preferably arranged in the form of a die in and / or on the electrode plate.
Besonders bevorzugt werden die Werkstücke hierzu auf einer Elektrodenplatte angeordnet, die vorzugsweise parallel zum Gasverteiler (Gasdusche) ausgerichtet ist, so dass die Werkstücke mit ihrer Längserstreckung parallel zum Plasmastrom ausgerichtet sind.Especially For this purpose, the workpieces are preferred on an electrode plate arranged, which are preferably aligned parallel to the gas distributor (gas shower) is, so that the workpieces with their longitudinal extension aligned parallel to the plasma stream.
Bevorzugt werden die Werkstücke unmittelbar von dem Plasmastrom angeströmt, um die Abscheiderate weiter zu optimieren.Prefers the workpieces are directly impinged by the plasma stream, to further optimize the deposition rate.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Beschichtungsvorrichtung, bei der ausschließlich die Werkstücke, die mit Spannung, insbesondere hochfrequenter Wechselspannung oder gepulster Gleichspannung, beaufschlagte Elektrode bilden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die die Werkstücke tragende Elektrodenplatte derart isoliert ist, dass der Plasmastrom die Elektrodenplatte (Trägerplatte) nicht unmittelbar beaufschlagen kann, sondern ausschließlich auf die Werkstücke auftrifft. Hierdurch kann der Abscheidevorgang auf die Werkstücke konzentriert werden. Bei Bedarf kann der vorzugsweise ausschließlich von den Werkstücken gebildeten Elektrode eine Gegenelektrode zugeordnet werden.All particularly preferred is an embodiment of the coating device, in which only the workpieces with Voltage, in particular high-frequency alternating voltage or pulsed DC voltage, forming the applied electrode. This can be done be achieved, that the workpieces carrying electrode plate such is isolated, that the plasma current the electrode plate (carrier plate) can not act directly, but exclusively impinges on the workpieces. As a result, the deposition process be focused on the workpieces. If necessary, the preferably exclusively from the workpieces formed electrode associated with a counter electrode.
Bei Bedarf kann der Plasmastrom mittels Hilfselektroden vorteilhaft geformt werden, um Inhomogenitäten zu reduzieren. Dabei ist es möglich, mindestens eine Hilfselektrode zwischen den Werkstücken und/oder im Bereich der Austrittsöffnungen des Gasverteilers anzuordnen. Dabei können die Hilfselektroden sowohl auf dem Potential der Werkstücke, oder auf dem des Gasverteilers oder auf dem von Absaugöffnungen liegen. Auch ist es denkbar, die Hilfselektroden auf ein separat gesteuertes Potential zu legen, vorzugsweise aus einem Frequenzbereich zwischen etwa 0 und 400 MHz.at Demand, the plasma flow by means of auxiliary electrodes advantageous be shaped to reduce inhomogeneities. there it is possible to have at least one auxiliary electrode between the workpieces and / or in the region of the outlet openings of the Gas distributor to arrange. In this case, the auxiliary electrodes both on the potential of the workpieces, or on the one of the Gas distributor or on the suction of holes. It is also conceivable, the auxiliary electrodes on a separately controlled Potential to lay, preferably from a frequency range between about 0 and 400 MHz.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments as well as from the drawings.
Diese zeigen in:These show in:
In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In The figures are the same elements and elements with the same Function marked with the same reference numerals.
In
In
der Beschichtungskammer
Wie
sich aus
Zu
erkennen ist ferner, dass die Werkstücke
In
der Elektrodenplatte
Das über
die düsenartigen Austrittsöffnungen
Vor
dem zuvor beschriebenen Beschichtungsprozess können die
Werkstücke
Mit
der in
Alternativ
zu einer in den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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