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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Aufdampfen von Material auf ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat in Nachbarschaft des Spaltes zwischen zwei in einer Vakuum-Kammer distanziert voneinander angeordnete Elektroden gebracht wird; dass in der Vakuum-Kammer ein anfängliches Vakuum von maximal 1,3 x 10-4 (10-6 TORR) erzeugt wird; dass zwischen den Elektroden eine Materialschmelze in Flüssigzustand gebildet wird; dass mindestens teilweise zwischen der Schmelze und der von der Schmelze distanzierten Elektrode ein Lichtbogen mit einer Spannung von 70 bis 120 Volt und einem Strom von 100 bis 250 Ampere gezündet wird, um dadurch Material der Schmelze zu verdampfen und den Materialdampf auf dem Substrat, welches vom Lichtbogen entfernt ist und sich im Dampfweg befindet, abzulagern;
und dass das Vakuum während der Ablagerung des Materials auf dem Substrat auf ein Maximum von 1,3 x 10-3 Pa (10-5 TORR) gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Elektrode sprungweise in die Schmelze eingetaucht wird, um an dieser Elektrode einen Belag des Materials der Schmelze zu bilden und dann dieses den Belag bildende Material mit dem Lichtbogen zu verdampfen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze durch Ausschmelzen des die andere Elektrode bildenden Materials gebildet wird, wobei sich die Schmelze in einer, sich in dieser Elektrode ausformenden konkaven Vertiefung befindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung durch Ausschmelzen des Elektrodenkörpers mit dem Lichtbogen gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Schmelze Tröpfchen durch bodenseitige Offnungen in einem die Schmelze enthaltenden Behälter ausgeschieden und diese Tröpfchen vom Lichtbogen verdampft werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden aus unterschiedlichen Substanzen hergestellt werden, welche Substanzen zur Bildung des auf dem Substrat abgelagerten Materials zusammenwirken.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Aufdampfen von Material auf ein Substrat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Trägermittel (2) für eine Material Schmelze (3) des auf dem Substrat (10) abzulagernden Materials eine der Schmelze (3) mit Abstand benachbarten Elektrode (1); eine zwischen Schmelze (3) und Elektrode (1) geschaltete elektrische Stromquelle (8, 9) zur Erzeugung eines Lichtbogens (4) zwischen Schmelze und Elektrode, um das Material der Schmelze zu verdampfen; Mittel zur Anordnung des Substrates (10) in einem vorgegebenen Abstand zum Lichtbogen, derart, dass sich das verdampfte Material auf dem Substrat ablagert; und ferner durch Mittel zur Evakuation des Bereiches zwischen dem Substrat (10) und dem Licht bogen (4) auf mindestens 1,3 x 10-4 Pa (10-6 TORR).
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermittel für die Schmelze (3) aus einer ausgeschmolzenen konkaven Vertiefung (11) in einem Stück (2) gleichen Materials bestehen.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermittel für die Schmelze (303) einen Tiegel (317) bilden, welcher in seinem Boden Öffnungen (321) aufweist, aus welchen Tröpfchen der Schmelze austreten, wobei sich die Gegenelektrode (301) unter diesem Tiegel (317) befindet und der zwischen der aus dem Boden des Tiegels (317) austretenden Schmelze und der Elektrode (301) zündbare Lichtbogen (304) die austretenden Tröpfchen verdampft.
10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Trägermittel für die Schmelze (503) und die Gegenelektrode (501) in einem transportablen, evakuierbaren Gehäuse (500) befinden, welches eine Schleuse (538) sowie Evakuierungsmittel (533) umfasst, wobei mit der Schleuse (538) ein, das zu bedampfende Substrat (510) vakuumdicht tragender Adapter (536) verbindbar ist, um bei offener Schleuse verdampftes Material vom Gehäuse (500) in den Adapter (536) zum Substrat (510) hindurchtreten zu lassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufdampfen von Material auf ein Substrat.
Hierbei sind insbesondere Verfahren gemeint, um antikorrosive, schützende, dekorative oder auch halbleitende Beläge auf ein Substrat aufzubringen oder auf dem Substrat Material zur Bildung von Zusammensetzungen abzulagern, beispielsweise Formierungen von Karbid, Borid, Silizid, Nitrid und Silizium-Karbid.
Es ist dabei bekannt, den Aufdampfvorgang unter Vakuum durchzuführen, wobei das auf das Substrat aufzubrin- gende Material mit hoher Energie verdampft wird. um sich dann am Substrat niederzuschlagen.
Bekannte Verfahren dieser Art zur Verdampfung durch Erhitzen eines Stückes der aufzudampfenden Substanz sind aber nicht in der Lage, grössere Substrat-Flächen so zu bedampfen, dass sich genügend gleichförmige Beläge ergeben.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der vorgenannten Art so zu verbessern, dass die Nachteile der Verfahren des bekannten Standes der Technik vermieden werden können. Insbesondere soll das Verfahren ein Aufdampfen unterschiedlichster Materialien und Zusammensetzungen, insbesondere auch das Aufdampfen aller existierender Metalle und Metall-Legierungen auf praktisch jedes Substrat in hohem Masse in gleichförmige Schichten und bei geringsten Betriebskosten und hoher Energieausnützung gestatten, wobei das Aufbringen der Verdampfungsschichten sehr schnell ermöglicht wird. Weiter soll das Verfahren auf dem Substrat die Formierung von Siliziden, Karbiden und anderen Zusammensetzungen gestatten.
Dies wird nun beim erfindungsgemässen Verfahren dadurch erreicht, dass das Substrat in Nachbarschaft des Spaltes zwischen zwei in einer Vakuum-Kammer distanziert voneinander angeordnete Elektroden gebracht wird; dass in der Vakuum-Kammer ein anfängliches Vakuum von 1,3 x 10-4 Pa erzeugt wird; dass zwischen den Elektroden eine Materialschmelze in Flüssigzustand gebildet wird; dass mindestens teilweise zwischen der Schmelze und der von der Schmelze distanzierten Elektrode ein Lichtbogen mit einer Spannung von 70 bis 120 Volt und einem Strom von 100 bis 250 Ampere gezündet wird, um dadurch Material der Schmelze zu verdampfen und den Materialdampf auf dem Substrat, welches vom Lichtbogen entfernt ist und sich im Dampfweg befindet, abzulagern; und dass das Vakuum während der Ablagerung des Materials auf dem Substrat auf ein Maximum von 1,3 x 10-3 Pa gehalten wird.
Durch diese Massnahmen kann eine direkte, wirksame und rationelle Verdampfung des die Schmelze bildenden Materials erreicht werden, welches verdampfte Material sich dann gleichmässig auf dem Substrat niederschlägt. Die Ablage-Geschwindigkeit kann dabei 0,10 bis 0,30 Gramm pro Minute erreichen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht weiter darin, dass die eine Elektrode sprungweise in die Schmelze eingetaucht wird, um an dieser Elektrode einen Belag des Materials der Schmelze zu bilden und dann dieses den Belag bildende Material mit dem Lichtbogen zu verdampfen und weiter, dass die Schmelze durch Ausschmelzen des die andere Elektrode bildenden Materials
gebildet wird, wobei sich die Schmelze in einer, sich in dieser Elektrode ausformenden konkaven Vertiefung befindet.
In letzterem Falle kann dann vorgesehen sein, dass die Vertiefung durch Ausschmelzen des Elektrodenkörpers mit dem Lichtbogen gebildet wird. Die gestattet dann, auf einen Tiegel oder einen Behälter für die Schmelze zu verzichten.
Weiter ist es möglich, dass von der Schmelze Tröpfchen durch bodenseitige Öffnungen in einem die Schmelze enthaltenden Behälter ausgeschieden und diese Tröpfchen vom Lichtbogen verdampft werden, und ferner, dass die Elektroden aus unterschiedlichen Substanzen hergestellt werden, welche Substanzen zur Bildung des auf dem Substrat abgelagerten Materials zusammenwirken.
Mit diesem Verfahren lassen sich Beläge auf einem Substrat aus Quarz, Silizid oder Karbid bilden; ferner lassen sich Silizide durch Reaktion von Silizium mit dem Substrat nach dem Niederschlag des Siliziums auf dem Substrat erzielen.
Weiter gestattet das Verfahren eine Substrat-Beschichtung mit praktisch jedem gewünschten Metall oder jeder gewünschten Legierung. um schützende oder andere Beläge zu erhalten. Das Verfahren lässt sich in vielen Zweigen der Technik, etwa in der Metallurgie, Chemie, Elektro-Industrie, Elektronik, Elektro-Vakuum-lndustrie.
Optik, Raketentechnik, Raumfahrt und Nuklear-Industrie verwenden, wobei gefunden wurde, dass sich besonders effektiv spiegelähnliche Beläge, Reflektoren, Antikorrosionsschichten und Filme für Produkte flacher oder sehr komplizierter Gestalt erzeugen lassen; weiter ist das Verfahren geeignet für die Herstellung von Halbleiter-Komponenwn und hochohmiger Wider stands-Somponenten, einfach überall dort, wo eine Oberflächenvergütung eines Substrates erforderlich ist und dies durch Aufdampfen erreicht werden kann. Weiter können mit diesem Verfahren Metall-Nitrid-Beläge formiert werden, wenn Stickstoff in den evakuierten Bereich eingebracht und das Va kuum auf etwa 0,325 Pa (2,5 > < x 10-3 l0- TORR) stabilisiert wird.
Das verdampfende Elektrodenmetall verbindet sich mit Sticlc- stoff und das entsprechende Nitrid wird abgelagert.
Beim Verfahren, das ein 2-Elektroden-System umfasst und bei dem die Verbindungen an Ort und Stelle vom Material beider Elektroden formiert werden, kann das Metall der Elektrode hochreines Ti, W, AL oder Cu sein, wogegen die andere Elektrode aus Silizid, Borid oder Karbid sein kann, so dass die Ablagerung ein Silizid, Borid oder Karbid auf einem hochreinen Metall sein kann. Besteht eine Elektrode aus Graphit oder Karbid und die andere aus Silizid, wird im Lichtbogen ein Silizium-Karbid formiert und abgelagert. Bestehen beide Elektroden aus Silizid oder Borid, wird auch ein Belag aus Silizid bzw. Borid erzeugt.
Weiter betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Aufdampfen von Material auf ein Substrat.
Diese Einrichtung zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch Trägermittel für eine Material-Schmelze des auf dem Substrat abzulagernden Materials eine der Schmelze mit Abstand benachbarten Elektrode; eine zwischen Schmelze und Elektrode geschaltete elektrische Stromquelle zur Erzeugung eines Lichtbogens zwischen Schmelze und Elektrode, um das Material der Schmelze zu verdampfen; Mittel zur Anordnung des Substrates in einem vorgegebenen Abstand zum Lichtbogen, derart, dass sich das verdampfte Material auf dem Substrat ablagert; und ferner durch Mittel zur Evakuation des Bereiches zwischen dem Substrat und dem Lichtbogen auf mindestens 1,3 x 10-4 Pa (10-6 TORR).
Hierbei besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Einrichtung darin, dass die Trägermittel für die Schmelze durch eine ausgeschmolzene konkave Vertiefung in einem Stück gleichen Materials gebildet sind, oder alternativ darin, dass die Trägermittel für die Schmelze einen Tiegel bilden, welcher in seinem Boden Öffnungen aufweist, aus welchen Tröpfchen der Schmelze austreten, wobei sich die Gegenelektrode unter diesem Tiegel befindet und der zwischen der aus dem Boden des Tiegels austretenden Schmelze und der Elektrode zündbare Lichtbogen die austretenden Tröpfchen verdampft.
Eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung kann ferner darin gesehen werden, wenn sich die Trägermittel für die Schmelze und die Gegenelektrode in einem transportablen, evakuierbaren Gehäuse befinden, welches eine Schleuse sowie Evakuierungsmittel umfasst, wobei mit der Schleuse ein, das zu bedampfende Substrat vakuumdicht tragender Adapter verbindbar ist, um bei offener Schleuse verdampftes Material vom Gehäuse in den Adapter zum Substrat hindurchtreten zu lassen.
Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Aufdampfen von Material auf ein Substrat;
Fig. 2 eine erste Ausführungsvariante einer Einrichtung gemäss Fig. 1;
Fig. 3 teilweise im Vertikalschnitt eine weitere Ausführungsvariante einer Einrichtung gemäss Fig. 1, ebenfalls in schematischer Darstellung; Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante in einer der Fig. 3 ähnlichen Darstellung;
Fig. 5 im Axial-Schnitt eine weitere erfindungsgemässe Aufdampfungseinrichtung; und
Fig. 6 in schematischer und grösserer Darstellung einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte erste mögliche erfindungsgemässe Anordnung dient der Durchführung eines einfachen Lichtbogen-Verdampfungs-Verfahrens im Sinne der vorliegenden Erfindung, um etwa spiegelartige Schutzbeläge auf Substrate zu erhalten oder um verschiedene Metalle oder Me- tall-Legierungen mit hitzebeständigen und widerstandsfähigen Anteilen als Belag auf die Substrate abzulagern.
Die Anordnung gemäss Fig. 1 umfasst in der Regel eine hier nicht näher gezeigte Vakuumglocke oder -Kammer, welche etwa jener gemäss Fig. 6 entsprechen kann. Diese Vakuumglocke umgibt eine erste Metall-Elektrode 1 mit einer Speiseschaltungsanordnung 7, wobei gegenüber dieser Elektrode 1 eine weitere Elektrode 2 angeordnet ist, die stirnseitig eine Schmelze 3 bildet, und zwischen welchen Elektroden ein Lichtbogen 4 zündbar ist. Die weitere Elektrode 2 bzw. deren Körper stützt sich in einem Halter 5 ab.
Ferner wird der Lichtbogenstrom über Elektrode 1 und Elektrodenkörper 2 von einer Gleichstrom-Quelle 9 geliefert, welche über einen herkömmlichen Lichtbogen-Stabilisierungsschaltkreis 8 angeschlossen ist.
Es hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen, die relativ dünne Elektrode 1 mit einem Wärmeregler 6 zu versehen, um eine Überhitzung der Elektrode 1 zu verhindern.
Da der Querschnitt des Elektrodenkörpers 2 wesentlich grösser ist als jener der Elektrode 1, liegt die Schmelze 3 in einer konkaven Vertiefung 11, welche an Ort und Stelle in den Körper 2 eingeformt wird.
Beispielsweise kann die Anordnung gemäss Fig. 1 mit Elektroden 1 und 2 aus Titan, Aluminium, Wolfram, Tantal oder Kupfer ausgerüstet sein und einen Lichtbogen bei einer Temperatur von 5 000 bis 7 000 zünden, um das Metall der Schmelze 3 zu verdampfen, wobei der Dampf eine Distanz von 10 bis 15 cm bis zum Substrat 10 zurücklegen kann, um sich dort als Metall-Belag niederzuschlagen. Die Schmelze 3 kann aus einer Vermischung der Metalle der Elektroden 1 und 2 gebildet sein, wodurch auf dem Substrat eine Legierung aus den Metallen der beiden Elektroden aufgebracht werden kann. Vorzugsweise besteht die Elektrode aber aus Titan, wogegen das Metall der Schmelze überwiegend aus Aluminium, Wolfram, Tantal oder Kupfer besteht.
Die Einrichtung gemäss Fig. 1 kann ohne wesentliche Änderungen für tiegellose Aufdampfverfahren zur Herstellung von Schutzbelägen aus Karbid sowie zur Erzeugung von Silizid-Belägen auf dem Substrat oder zur Bildung von Siliziumkarbid-Belägen auf dem Substrat herangezogen werden. Um Siliziumkarbid oder Wolframkarbid-Beläge auf dem Substrat bilden zu können, besteht die Elektrode 2 aus Graphit und die Elektrode 1 aus Wolfram oder Silizid. Einleitend wird ein Vakuum von 1,3 x 10-4 Pa (10-6 TORR) erzeugt und dieses dann auf 1,3 x 10-3 Pa (10-5 TORR) oder weniger gehalten.
Die Gleichspannung zur Erzeugung des Lichtbogens beträgt 100 Volt und der Lichtbogenstrom 150 Ampere. Die Ablagerung bildet sich unter Abgabe von ca. 0,2 Gramm pro Minute.
Weiter kann unter Verwendung der vorbeschriebenen Einrichtung gemäss Fig. 1 unter Vakuum die eine Elektrode 1 aus Silizium oder Kohlenstoff und die andere Elektrode 2 aus Metall bestehen, um einen Belag aus Silizid oder Karbid zu formieren. Soll hingegen ein Silizium-Niederschlag auf dem Substrat erhalten werden, muss die andere Elektrode 2 aus Silizium bestehen.
Wird beispielsweise eine Ablagerung von Silizium-Karbid auf dem Substrat gefordert, besteht die eine Elektrode 1 aus Silizium, während die andere Elektrode 2 aus einem Kohlenstoffstück besteht, in dem eine Schmelze aus Silizium und löslichgemachtem Kohlenstoff erhalten wird.
Die Dämpfe werden, wie aus dem Vorbeschriebenen entnehmbar ist, zum Substrat geführt und dort als ein Silizium Karbid Belag niedergeschlagen. Das Substrat kann beispielsweise Titan sein und die Ablagerung auf dem Substrat eine Mischung aus Titan-Silizid und Titan-Karbid.
Alternativ kann ein Titan-Karbid oder ein Silizid auf einem Substrat unterschiedlichster Zusammensetzung abgelagert werden, wenn die eine Elektrode 1 aus Silizium oder Kohlenstoff und die andere Elektrode 2 aus Titan besteht.
Wird in der evakuierten Kammer eine leicht oxydische Atmosphäre erzeugt, entstehen Silizium-Dioxyd-Niederschläge auf dem Substrat.
Selbstverständlich kann die anhand von Fig. 1 beschriebene Einrichtung auch zur Herstellung von Halbleitern herangezogen werden.
Der Wärmeregler 6 kann vervielfacht und entlang der Erstreckung der einen Elektrode 1 angeordnet werden. Ferner können weitere Wärmeregler auch für die andere Elektrode 2 vorgesehen werden, um deren Überhitzung zu verhindern.
Wenn entweder die eine oder andere Elektrode aus Silizium und die andere aus Kohlenstoff hergestellt werden, wird ein Silizium-Karbid durch Reaktion erhalten, dessen Reinheit höher ist als der Reinheitsgehalt vom Silizium und vom Kohlenstoff.
Wenn beide Elektroden aus Silizium bestehen, können Ablagerungen aus Quarz und Silizium hoher Dichte errreicht werden, wie dies für Halbleiterbeschichtungen erwünscht ist.
Die in Fig. 2 veranschaulichte Einrichtung entspricht im Wesentlichenjener gemäss Fig. 1, wobei diese Einrichtung allerdings nach einem anderen Prinzip arbeitet, indem die Verdampfung mindestens teilweise an der benetzten oberen Elektrode 101 bewirkt wird.
Bei dieser Anordnung werden vergleichsweise zu Fig. 1 gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen, erhöht auf 100, bezeichnet.
Danach ist hier die Speiseschaltungsanordnung 107 der Elektrode 101 mit einer Vertikal-Kolben-Antriebseinheit 112 verbunden, welche gestattet, die Elektrode 101 in Richtung des Pfeiles 114 hin-und-her zu bewegen, um die Spitze dieser Elektrode 101 periodisch in die Schmelze 103 der Elektrode 102 eintauchen zu können.
Durch den nach dem Eintauchen gezündeten Lichtbogen 104 kann dann der Belag 113 des geschmolzenen Metalls an der Elektrode 101 verdampfen und sich auf dem Substrat 110 niederschlagen. Der Körper der Elektrode 102 ist auch hier im Halter 105 abgestützt und der Lichtbogenstrom wird durch eine Gleichstromquelle 109 und einen Stabilisierungskreis 108 in der vorbeschriebenen Weise erzeugt. Auch ist hier die eine Elektrode 101 wieder mit einem Wärmeregler 106 ausgerüstet.
Diese vorbeschriebene Anordnung ergibt die besten Resultate, wenn u.a. die eine Elektrode 101 aus Titan und die andere bzw. die Schmelze 103 aus Aluminium bestehen.
Bei der in Fig. 3 veranschaulichten weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung ist über dem zu bedampfenden Substrat 210 ein ringförmiger, nach oben offener Tiegel 217 angeordnet, in dem sich das geschmolzene Metall 203 befindet. Der Tiegel 217 ist dabei an einem Halter oder Rahmen 205 abgestützt.
Bei dieser Anordnung weist die obere Elektrode 201 die Form eines sphärischen Segmentes auf, welches als Reflektor derart wirksam ist, dass beim Verdampfen der Schmelze 217 unter der Wirkung eines Lichtbogens 204 zwischen Schmelze 217 und Lichtbogen 201 der aufsteigende Metalldampf in Richtung der Pfeile 219 fokussiert, in Richtung der Pfeile 218 zum Substrat hin reflektiert wird.
Die Gleichstromquelle 209 ist hier über Elektrode 201 und Tiegel 217 über den Stabilisierungskreis 208 angeschlossen.
Ferner ist die obere Elektrode 201 an einem Zapfen 216 angeordnet, der in vertikaler Richtung durch die Speiseschaltungsanordnung 207 und in horizontaler Richtung durch einen Hilfsmechanismus 215 fixiert ist, wobei letzterer eine Einstellung der Elektrode 201 relativ dem zu verdampfenden Material erlaubt.
Bei dieser Anordnung kann die eine Elektrode 201 aus Titan, Molybdan oder Wolfram bestehen, und die Schmelze Aluminium oder Kupfer umfassen. Der Tiegel 217 besteht vorzugsweise aus Graphit.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung zeigt Fig. 4, bei welcher sich der Dampf nach unten auf ein Substrat niederschlägt. Hier ist der nach oben offene Tiegel 317 mit dem geschmolzenen Material 303 gefüllt und von einem Reservoir 322 mit Festkörperteilchen oder mit bereits geschmolzenem Material speisbar. Der Tiegel 317 kann durch eine induktive Heizung 323 oder dgl. aufgeheizt werden und ist auch hier wieder an einem Halter 305 abgestützt. Weiter weist der Tiegel 317 bodenseitige Offnungen 321 auf, aus welchen Tröpfchen der Schmelze 303 austreten können, welche dann unter der Wirkung des Lichtbogens 304 zwischen der unteren Elektrode 301 und dem Boden des Tiegels 317 verdampfen.
Die Temperatur im Bereich des Lichtbogens lässt sich durch eine Induktionsschleife 324 oder dgl. steuern und die Elektrode 301 kann durch Kühlelemente 306 gekühlt werden.
Die Elektrode 301 wird hier über den Elektrodenhalter 307 gespeist und der gezündete Lichtbogen ist durch einen Stabilisierungskreis 308. der mit der Gleichstromquelle 309 verbunden ist, aufrechterhaltbar.
Bei dieser vorbeschriebenen Einrichtung kann das geschmolzene Material Kupfer sein. Anstelle der Hilfsvorrichtung 324 kann ein zu bedampfendes Substrat, beispielsweise in Form eines Titan-Ringes angeordnet sein.
Bei der weiteren Anordnung gemäss Fig. 5 wird das geschmolzene Metall in einem geschlossenen Spalt verdampft, wobei dieser Dampf dann durch Öffnungen 425 hindurchdringt und zum Substrat gelangt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Schmelze durch Ausschmelzen der Elektrode 402 gebildet, welche letztere im Halter 405 abgestützt ist. Hierbei erstreckt sich die Gegenelektrode 401 durch eine zentrale Bohrung 426 in der Elektrode 402, stützt sich dort über eine Isolierhülse 427 ab, und ist durch die Speiseschaltungsanordnung 407 speisbar. Hier umgibt der Wärmeregler 406 koaxial die beiden Elektroden nahe dem Lichtbogenbereich, um dort eine Überhitzung zu verhindern. Die Beschichtung erfolgt hier auf einem Substrat 410.
Weiter wird, wie bereits beschrieben, auch hier der Strom von einer Gleichstromquelle 409 über die Lichtbogen- Stabilisierungsschaltung 408 zugeführt. Der gezündete Lichtbogen ist hier mit 404 bezeichnet.
Fig. 6 zeigt nun weiter eine tragbare voltaische Lichtbogen-Einrichtung zur Herstellung von reflektiven, antikorrosiven, schützenden und halbleitenden Belägen aus Metall, Siliziden und Karbiden.
Diese Anordnung umfasst eine Vakuum-Kammer 500, welche obenseitig einen Handgriff 530 aufweist, um die Anordnung leicht transportieren zu können.
In dieser Kammer befindet sich ein Hohlkugelkörper 517, dessen unterer Teil einen Tiegel für die Schmelze 503 bildet, welcher innenseitig mit einem hitzebeständigen Material, wie Aluminiumoxyd beschichtet ist. Der obere Teil 531 dieser Kugel ist mit einer Reflexionsschicht zur Wärmereflexion versehen.
Ein Lichtbogen 504 ist zwischen einer Elektrode 501 und der Schmelze 503 zündbar, wobei die Elektrode 501 auch hier von einer Speiseschaltungsanordnung 507 versorgt wird.
Zusätzliches Metall, beispielsweise in Festform, kann als Stange 532 der Schmelze zugeführt werden, wobei die Zuführung über eine geeignete Vorrichtung 533' erfolgt. Weiter ist die Elektrode 501 und die Schmelze 503 in der vorbeschriebenen Weise über die Stabilisierungsschaltung an der Gleichstromquelle angeschlossen.
Wie der Fig. 6 entnommen werden kann, umgibt die genannte Stange 532 eine rohrförmig ausgebildete Elektrode 502. Weiter ist die Vakuum-Glocke untenseitig an eine Evakuierungspumpe 533 angeschlossen, welche sowohl die Kammer mit der darin angeordneten Kugel evakuiert als auch einen Adapter 536, welcher eine nach aussen divergierende Form besitzt und aussen am Gehäuse 500 befestigbar ist. Die Evakuierung des Adapters 536 erfolgt dabei über einen Verbindungskanal 534 und ein Ventil 535. Das Adaptergehäuse 536 kann von einer Heizspule oder -spirale 537 umgeben sein, um im Innenraum des Adapters eine Dampfkondensation zu vermeiden.
Der Adapter 536 steht über eine Queröffnung 525 im Gehäuse 500 mit dem Innern der Kugel 531 in Verbindung. Zwischen dieser Öffnung 525 und dem Adapter 536 ist eine Schleuse 538 vorgesehen und eine Montageanordnung 539 für die Anbringung von Adapter unterschiedlicher Form und Grösse angeordnet. Weiter umfasst der Adapter aussenseitig eine vakuumdichte Manschette 540 zum dichten Anschlagen eines zu bedampfenden Substrates.
Die tragbare Einrichtung gemäss Fig. 6 kann nun zum bedampfenden Substrat 510 transportiert und am Gerät der für dieses Substrat geeignete Adapter über die Montageanordnung 539 befestigt werden, worauf diese Anordnung mit der Manschette 540 gegen die zu bedampfende Fläche des Substrates 510 gepresst wird. Dann wird die Anordnung am Strom angeschlossen und zunächst das System mittels der Pumpe 533 evakuiert, wobei ein Schmelzen des Metalls erfolgt und die Schmelze 503 im Tiegel entsteht.
Dann wird die Schleuse 538 geöffnet, was dem Pamp wenigstens teilweise erlaubt, zum Substrat 510 zu gelangen, wofür der notwendige Druckunterschied zwischen dem Innern der Kugel 517 und des Adapters durch das Ventil 535 regelbar ist
Praktisch kann mit dieser Einrichtung durch Verwendung geeigneter Adapterjedes Produkt aufjeder Seite bedampft und mit einem geeigneten Belag versehen werden, ohne dafür den betreffenden Körper aus seinem Verwendungsbereich herausnehmen zu müssen. Die Einrichtung ist weiter zerlegbar und so auch zum Bedampfen der Innenseiten von Kanälen und dgl. verwendbar.
Diese dargestellte und vorbeschriebene Einrichtung lässt sich ohne Adapter 536, auch als Treibmittel für Personen oder Einrichtungen im Raum verwenden.
Nach dem Zünden des Lichtbogens ist lediglich die Schleuse 538 zu öffnen, um einen Strom durch die Öffnung 525 zu erhalten, der einen Vortrieb in entgegengesetzter Richtung bewirkt. Hierbei macht das natürliche Vakuum im Raum die Vakuum-Pumpe 533 überflüssig. Ferner kann praktisch jeder sich im Anwendungsbereich im Raum ergebender Abraum im Hohlkugelkörper 517 verwendet werden, um einen solchen Vortrieb zu erzeugen.