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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zum Aufbringen von dünnen Schichten auf ein Substrat im Vakuum, nach dem sogenannten Flash- (Blitz) -Aufdampfverfahren, dient. Eine solche Vorrichtung wird unter anderem bei der Herstellung dünner Metall-, Isolator- oder Halbleiterfilme benötigt. Dieses Verfahren wird in der folgenden Arbeit beschrieben : 1. Holland, "Vacuum Deposition of Thin Films", p. 195, Chapman and Hall Ltd., London (1956). Der hier interessierende Teil des Verfahrens besteht darin, dass das zu verdampfende Gut in Form von feinen Körnern auf einen heissen Metall- oder Graphitstreifen gestreut wird : der dünne Film entsteht durch eine Folge von einzelnen schnellen Aufdampfungen.
Das Charakteristikum des Flash- (Blitz)-Aufdampfverfahrens ist, dass während des gesamten Aufdampfvorganges das zu verdampfende Gut in der Quelle werden in fester noch in flüssiger Form vorliegt, sondern sofort nach Einbringen explosionsartig verdampft wird.
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile, die für die praktische Anwendung vor allem in der Tatsache bestehen, dass bei Verwendung hoher Temperaturen ein beträchtlicher Teil des Aufdampfgutes wegspritzt, und dass ein grosser Teil der für die Erzeugung dieser Temperaturen benötigten elektrischen Energie infolge der Wärmestrahlung verlorengeht, zu beseitigen bzw. zu mindern.
Dies kann dadurch geschehen, dass der zur Durchführung des Aufdampfverfahrens notwendige Metalloder Graphitheizstreifen durch eine Vorrichtung von ganz spezifischer und erfindungsgemäss gebauter Struktur ergänzt wird.
Die erfindungsgemässe Struktur der eingangs genannten Vorrichtung ist durch die folgenden spezifischen Merkmale gekennzeichnet, die sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, auf die sich die angegebenen Nummern beziehen, ergeben. Ein Streifen aus Metall oder Graphit - wird von zwei Seitenblenden --2 und 3-- und von zwei Stirnblenden --4-- umgeben. Im Betrieb wird der Streifen-l-durch elektrischen Strom, der mittels der Schraubklemmen --5-- - die mit Ausnahme der äusseren Seitenblende -3-- die Vorrichtung halten-zugeführt wird, auf eine dem Verfahren entsprechende hohe Temperatur gebracht. Die innere wannenförmige Seitenblende --2-wird so positioniert, dass sie indirekt durch die Wärmestrahlung ausreichend erhitzt werden kann, damit in ihr eventuell sich ansammelndes Gut schnell verdampft.
Hiezu werden der Heizstreifen - und die, an einem Ende des Heizstreifens mit diesem verbundene, Seitenblende -2-- derart
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den Wänden der Blende in einer Entfernung von zwei Millimetern verläuft. Die Breite der Blende - entspricht der Länge des erhitzten Teiles des Heizstreifens und ihre Höhe, d. h. ihre Ausdehnung senkrecht zur Heizstreifenebene, beträgt die ein-bis zweifache Breite des Heizstreifens. Die Höhe der an den Enden des Heizstreifens angeordneten und mit diesem verbundenen Stirnblenden - stimmen mit der Höhe der Seitenblende --2-- überein. Die äussere Seitenblende --3-- dient zur Reflexion der Wärmestrahlung. Ihre Entfernung von der inneren Seitenblende-2-- beträgt 3 mm und sie überragt diese um 4 mm.
Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Herstellung von dünnen Schichten im Vakuum wird in einem in der DD-PS Nr. 91403 (Schiller) beschriebenen Fall aus mehreren übereinander angeordneten Verdampfern von denen die oberen gleichzeitig als Maske dienen, verdampft. Die Verdampfer besitzen einen schornsteinförmigen Aufsatz dessen Oberkante einen relativ geringen Abstand von dem zu bedampfenden Substrat aufweist und im Grenzfall dieses berührt. Die Materialzuführung ist so ausgebildet, dass sich Draht als Verdampfungsgut verwenden lässt. Im andern in DD-PS Nr. 91174 (Hörding) beschriebenen Fall wird die im Rezipienten angeordnete Verdampfungsquelle
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baren, die in der Öffnung des Hohlkörpers angeordnet ist. Diese Blenden, die nicht geheizt werden und auf die Lage des Verdampfungsgutes ohne Wirkung sind, dienen zur Verhinderung der vorzeitigen Bedampfung.
Die erfindungsgemässe Anordnung besteht hingegen aus einer einzigen Verdampfungsquelle mit angeordneten, feststehenden, Seiten- und Stirnblenden, die nicht zur Führung des Dampfstrahles, oder zur Verhinderung der vorzeitigen Bedampfung, sondern zur Reflexion des auf den Heizstreifen gestreuten und von diesem wegspritzenden Aufdampfgutes und zur Wärmereflexion dienen. Im Betrieb wird das zu verdampfende granulierte Gut während des Verdampfungsvorganges auf den Heizstreifen-l-, der durch elektrischen Strom auf die benötigte hohe Tempera-
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tur gebracht wird, gestreut. Die wegspritzenden Körner werden von der Seitenblende -2-- und von den Stirnblenden --4-- auf den Heizstreifen zurückgeworfen.
Die Länge der Blenden --2 und 4-- und die Entfernung des Heizstreifens von Blende --2-- werden so gewählt, dass sie durch die vom Heizstreifen kommende Strahlungwärme ausreichend aufgeheizt werden, damit eventuell anlagerndes Verdampfungsgut sofort verdampfen kann. Dies hat eine Einschränkung der Höhe der Blenden - 2 und 4-zur Folge, sie reichen zur Führung des Dampfstrahles nicht aus. Die Dampfstrahlführung kann durch andere bekannte Anordnungen erfolgen. Die zum Betrieb der Vorrichtung erforderlichen hohen Temperaturen und das Gebot der Schonung des Substrates zwingen zur Einhaltung eines Mindestabstandes zwischen Substrat und Vorrichtung. Deshalb müssen die Blenden so positioniert werden, dass sie das Substrat auch im Grenzfall nicht berühren.
Der Vorteil der Erfindung gegenüber bisher bekannter Vorrichtungen liegt vor allem in ihrer Einfachheit und damit in ihrer Billigkeit und sicheren Betriebsmöglichkeit. Hiezu kommt noch der leichte Einbau in bestehende Anlagen, sowie die schnelle Austauschbarkeit der einzelnen Teile.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung gegenüber bisher bekannten Vorrichtungen ist gegeben durch die Tatsache, dass mit diesen das Flash- (Blitz)-Aufdampfverfahren entweder gar nicht oder nur ungenügend bei gleichzeitigem hohen Material- und Energieverlust durchführbar ist, hingegen die oben beschriebene erfindungsgemässe Vorrichtung den Material- und den Energieverlust beseitigt bzw. mindert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Herstellen von dünnen Filmen im Vakuum unter Verwendung einer Materialzuführeinrichtung für das in granulierter Form vorliegende Verdampfungsgut, aus einem Heizstreifen und aus mehreren Blenden bestehend, dadurch gekennzeichnet, dass um den Heizstreifen (1) eine, an einem Ende des Heizstreifens mit diesem verbundene, wannenförmige Seitenblende (2) derart angeordnet ist, dass mit Ausnahme der Verbindungsstelle der Heizstreifen parallel zum Boden und zu den Wänden der Blende in einer Entfernung von 2 mm verläuft, dass ihre Breite der Länge des erhitzten Teiles des Heizstreifens entspricht und, dass die Höhe der Blende, d. h. die Ausdehnung senkrecht zur Heizstreifenebene, die ein-bis zweifache Breite des Heizstreifens beträgt.