DD160748A3 - Verdampfungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Verdampfungseinrichtung zur Herstellung eines Schichtsystems aus zwei Materialien im Vakuum. Das Ziel ist eine produktive Beschichtung, und die Aufgabe besteht darin, Schichtenohne Stoerung der Oberflaeche oder der Reinheit mit homogener Struktur zu erzeugen. Erfindungsgemaess sind ein Haupt-und Zusatzverdampfer dicht nebeneinander angeordnet, und ueber ihnen befindet sich ein in waagerechter Richtung verschiebbarer Deckel. Dieser besteht aus einem dampfdurchlaessigen und einem geschlossenen Teil, die beide durch Scharniermiteinander verbunden sind. Wenn der Hauptverdampfer geschlossen ist, ist ueber dem Zusatzverdampfer der dampdurchlaessige Teil ist als Baffle ausgebildet.

Description

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Verdampfungseinrichtung Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Verdampfungseinrichtung zum Aufdampfen eines Schichtsystems aus zwei Materialien, vorzugsweise eines Schichtsystems für elektrofotografische Zwecke· Derartige Schichtfolgen bestehen in der Regel aus einer einige/Mn dicken Schicht einer Seienverbindung, z. B. Arsentriselenid, und einer 50 bis 70/im dicken Schicht aus Reinstselen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, zur Erzielung einer gleichmäßigen Schichtdicke auf den Substraten den Verdampfer durch Zwischenwände in mehrere Kammern zu unterteilen und eine empirisch ermittelte Menge

des Verdampfungsgutes einzuwiegen und vollständig zu verdampfen. Die genannte Einrichtung besitzt den Nachteil, daß der Verdampfer beim Aufheizen auf die für die Verdampfung erforderliche Temperatur eine bestimmte Zeit benötigt· Wird diese Zeit durch Anwendung einer großen Heizleistung sehr kurz gehalten, dann wird zwar die für eine günstige Schichtstruktur erforderliche Verdampfungsrate schnell erreicht, die erforderliche Entgasung des Verdampfungsgutes erfolgt jedoch nur sehr unvollständig. Es kommt zu einem starken Einbau von Fremdatomen in die Schicht· Wird die Heizleistung des Verdampfers langsam gesteigert, kann zwar eine ausreichende Entgasung des Verdampfungsgutes erfolgen, die Verdampfungsrate erreicht jedoch nur sehr

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langsam den erforderlichen Wert· In beiden Fällen kommt es zu Beginn der Verdampfung zu einem starken Einbau von Restgasatomen in die Schicht (DD-PS 75 925, GB-PS 1,162,410).

Zur Vermeidung von Flüssigkeitsspritzern auf dem Substrat ist es bekannt, die geradlinige Ausbreitung der von der Oberfläche des Verdampfungsgutes emittierten Teilchen zu unterbinden· Maßnahmen hierzu sind die Anordnung von Blenden über dem Verdampfungsgut, die den direkten Austritt der Dampfmoleküle verhindern (DD-PS 83 048, US-PS 2,793,609), oder labyrinthförmige DampfauatrittsÖffnungen (DE-OS 1 519 713, SU-PS 259 596)· Die genannten Anordnungen besitzen alle den Nachteil, daß sie den Dampfstrom sehr stark drosseln. Das ist erforderlich, weil beim Einschmelzen des Verdampfungsgutes und während der nachfolgenden Entgasungsphase das Material sehr stark zum Spritzen neigt· Daher ist eine mehrmalige Umlenkung des DampfStrahles erforderlich, oder es muß mit relativ engen Austrittsöffnungen des Dampfes gearbeitet werden· Die Verringerung des Querschnittes im Dampfausbreitungsraum führt jedoch zu einer Erhöhung des Dampfdruckes über der Schmelze· Dadurch wird die Verdampfungsrate deutlich herabgesetzt, und es kann in verstärktem Maße Clusterbildung auftreten· Außerdem wird die Wirkung der Einwaage in Kammern weitgehend unwirksam gemacht, falls nicht eine Portsetzung der Unterteilung der Blende in Kammern erfolgt (DD-PS 83 048)· Wird jedoch aus Gründen der hohen Ausnutzung des Verdampfungsgutes und der Schichtdickengleichmäßigkeit am Substratrand mit einem geringen Abstand zwischen der Oberkante der Blende und den Substraten gearbeitet, dann kann die Abschattungswirkung der Kammerwände in der Blende nicht mehr vernachlässigt werden, und es tritt eine Verringerung der Schichtdicke auf dem Substrat an den entsprechenden Stellen auf· Außerdem fordern die bekannten Einrichtungen eine relativ große Bauhöhe und einen großen Abstand zum Substrat·

Ziel der Erfindung

Es soll eine Verdampfungseinrichtung geschaffen werden, die frei von den Mängeln des Standes der Technik ist und eine pro-

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duktive Beschichtung von Substraten mit zwei Materialien gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdampfungseinrichtung zu schaffen, die zur Verdampfung von zwei Materialien, vorzugsweise von Selenverbindungen und Reinstselen, geeignet ist. Beide Schichten müssen ohne Störungen der Oberfläche oder der Reinheit sowie mit homogener Struktur und mit einem hohen Ausnutzungsgrad des Selens aufgebracht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem indirekt geheizten wannenförmigen Hauptverdampfer mit Unterteilung durch Zwischenwände· und einem direkt geheizten Zusatzverdampfer mit Zwischenwänden sowie einer Vorrichtung zur Unterbindung des geradlinigen Dampfaustrittes dadurch gelöst, daß neben dem Hauptverdampfer in gleicher Ebene ein Zusatzverdampfer angeordnet ist und daß über beiden ein beheizter und in waagerechter Richtung verschiebbarer Deckel angeordnet ist. Dieser Deckel besteht aus zwei Teilen und besitzt mindestens die doppelte Breite der Wanne des Hauptverdampfers. Die eine Hälfte des Deckels ist ale indirekt beheizte Platte ausgeführt und besitzt eine geschlossene Oberfläche. Die andere Hälfte des Deckels ist dampfdurchlässig, jedoch optisch dicht ausgeführt. Die beiden Teile des Deckels sind durch Scharniere beweglich miteinander verbunden, so daß der dampfdurchlässige Teil des Deckels um mindestens 90° nach oben geklappt werden kann. Der geschlossene Teil des Deckels läuft auf Rollen. Der gesamte Deckel kann vorteilhaft mittels eines Seilzuges in waagerechter Richtung bewegt werden. Der Öffnungsquerschnitt des dampfdurchlässigen Teiles des Dekkels ist mindestens gleich der Verdampferoberfläche. Der Zusatzverdampfer ist dicht neben dem Hauptverdampfer angeordnet und befindet sich unter dem dampfdurchlässigen Teil des Deckels, wenn der Hauptverdampfer durch die andere Deckelhälfte ver-

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schlossen ist» Der dampfdurchlässige und schwenkbare Teil des Deckels ist in Form eines Baffle ausgeführt. Die Prallbleche sind rechtwinklig gekantet, elektrisch isoliert und in Reihe geschaltet, so daß sie durch direkten Stromdurchgang beheizt werden können· Zur Reduzierung der Aufheizung der Substrate durch den beheizten Deckel ist es vorteilhaft, die Temperatur des Deckels 20 ⁰C bis 30 ⁰C niedriger einzustellen als die Temperatur des Hauptverdampfers· Die Wanne des Hauptverdampfers besitzt an der Oberkante einen 10 bis 20 mm breiten Rand, der zum Deckel nur einen geringen Abstand besitzt. Vorteilhafterweise wird ein Verhältnis Spaltlänge zu Spalthöhe von größer als 1 : 20 eingestellt. Durch diese Anordnung wird es möglich, das Verdampfungsgut einzuschmelzen und zu entgasen, ohne daß in dieser Phase kondensierbare Dampfteilchen auf das Substrat gelangen, weil durch den langen waagerechten Spalt eine Kollimatorwirkung erreicht und ein waagerechter, stark gebündelter Dampfstrahl erzeugt wird, der die Substrate nicht erreicht·

Ausführung abeiapie1

Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Verdampfungseinrichtung %m Schnitt· ό

Die Verdampferwanne 1 ist durch Zwischenwände in Kammern unterteilt und besteht aus Edelstahlblech und besitzt am oberen Rand einen 20 mm breiten Kragen. Die Verdampferwanne 1 ist indirekt durch den Strahlungsheizer 2 beheizt, der durch die Keramiken 3 gehaltert ist· Unterhalb des Strahlungsheizers 2 ist ein Reflektor 4 angeordnet. Der Deckel 5 besteht aus dem indirekt beheizten, geschlossenen Teil 6 und dem dampfdurchlässigen Teil 7. Beide Teile sind durch Scharniere 8 miteinander verbunden, so daß das Teil 7 um 150° nach oben geschwenkt werden kann· Die Beheizung des Teiles 6 erfolgt durch den Strahlungsheizer 9. Die Prallbleche 10 im Teil 7 sind aus Edelstahlblech gefertigt und durch die Formgebung stabil. Die Längsausdehnung infolge der Beheizung ist durch eine lose Halterung in einer Keramik

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möglich. Die Prallbleche 10 verengen wegen ihrer geringen Dicke den Querschnitt des Dampfausbreitungsraumes nur unwesentlich. Zusätzlich ist der Rahmen des Teiles 7 breiter als die öffnung der Verdampferwanne 1· Der Zusatzverdampfer 11 ist als Rinne aus Molybdänblech ausgeführt und durch Zwischenwände (nicht gezeichnet) ebenfalls in Kammern unterteilt. Er ist dicht unterhalb des Deckels 5 angeordnete Durch die Auflagerollen 12 wird ein Abstand von 0,5 mm zwischen Oberkante der Verdampferwanne 1 und Unterkante des Deckels 5 gewährleistet» Die Bewegung des gesamten Deckels 5 erfolgt über einen Seilzug 13·

Die Arbeitsweise der Verdampfungseinrichtung ist folgende:

Die Verdampferwanne 1 des Hauptverdampfers sowie der Zusatzverdampfer 11 werden in üblicher Weise beschickt» Zum Beschicken des Zusatzverdampfers 11 bei geschlossenem Deckel 5 und zum Beschicken des Hauptverdampfers bei geöffnetem Deckel 5 wird der dampfdurchlässige Teil 7 des Deckels 5 nach oben geklappt. Bei geschlossenem Deckel 5 für den Hauptverdampfer wird der dampfdurchlässige Teil 7 des Deckels 5 als Sperre gegen Flüssigkeitsspritzer aus dem Zusatzverdampfer 11 benutzt. Eine Entgasung des Verdampfungsgutes des Zusatzverdampfers 11 ist wegen der wesentlich geringeren Menge nicht erforderlich· Hat die Verdampferwanne 1 die Endtemperatur angenommen und wurde das Verdampfungsgut ausreichend entgast» dann wird durch Horizontalbewegung des Deckels 5 die Verdampferöffnung durch den dampfdurchlässigen Teil 7 des Deckels 5 abgedeckt. Es erfolgt eine spritzerfreie Bedampfung mit definiertem Einsatzpunkt und mit der erforderlichen Rate von Beginn an. Die große Durchlaßöffnung des Deckels 5 verhindert einen Dampfstau über der Schmelze· Es kann mit der normalen Verdampfertemperatur gearbeitet werden, und die Einstellung der Schichtdicke durch die Einwaage des Verdampfungsgutes bleibt voll wirksam.

Claims (5)

229292 8 Erfindungsanspruch

1· Verdampfungseinrichtung, bestehend aus einem indirekt geheizten Hauptverdampfer und einem direkt geheizten Zusatzverdampfer, beide durch Trennwände in Kammern unterteilt, und einer Vorrichtung zur Unterbindung des geradlinigen Dampfaustrittes, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptverdampfer und der Zusatzverdampfer (11) in einer Ebene dicht nebeneinander angeordnet sind und daß über beiden ein beheizter, in waagerechter Richtung verschiebbarer Deckel (5) angeordnet ist, der aus einem geschlossenen Teil (6) mit Strahlungsheizer (9) und einem dampfdurchlässigen Teil (7), mittels Scharnier (8) verbunden, besteht, daß die Breite des Deckels (5) mindestens doppelt so groß ist wie die der Verdampferwanne (1) des Hauptverdampfers und der Öffnungsquerschnitt des dampfdurchlässigen Teils (7) mindestens gleich der Verdampferoberfläche ist, und daß der Deckel (5) mit seinem dampfdurchlässigen Teil (7) den Zusatzverdampfer (11) abdeckt, wenn sich der geschlossene Teil (6) über dem Hauptverdampfer befindet»

2· Verdampfungseinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dampfdurchlässige Teil (7) des Deckels (5) als Baffle ausgeführt ist, dessen Prallbleche (10) isoliert angebracht, elektrisch in Reihe geschaltet und durch direkten Stromdurchgang geheizt sind·

3. Verdampfungseinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Deckels (5) 20 ⁰G bis 30 ⁰C niedriger als die des Hauptverdampfers eingestellt ist·

4· Verdampfungseinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand der Verdampferwanne (1) so ausgebildet und der Abstand zum Deckel (5) so gewählt ist, daß das Verhältnis Spaltlänge zu Spalthöhe größer als 1 : 20 ist.

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5· Verdampfungseinrichtung nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (5) mittels Seilzug verschiebbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen