DD286825A5 - Einrichtung zur abscheidung von hartstoffschichten durch chemisch-thermische prozesse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abscheidung von Hartstoffschichten durch chemisch-thermische Prozesse, insbesondere auf Substraten aus metallischen Werkstoffen und aus Hartmetall, die aus einer haubenfoermig gasdicht auf einer Grundplatte aufsitzenden und von einer Heizeinrichtung umgebenen Rezipientenglocke, auf der Grundplatte uebereinander gestapelten siebartigen Substrattraegern, durch die Grundplatte gefuehrten Gaszufuehrrohren und -abfuehrrohren und im Rezipienten angeordnete Gasleiteinrichtungen gebildet ist. Solche Einrichtungen werden in der Werkzeugindustrie zur Beschichtung von Hartmetallschneideinsaetzen, Ziehsteinen u. ae. mit Hartstoffen wie TiC, TiN, TaC u. a. verwendet, um den Verschleiszwiderstand der Werkzeuge zu verbessern. Die erfindungsgemaesz vorgeschlagene Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dasz das Gasabfuehrrohr (4) zentral un in einem gleichmaeszigen Abstand um dieses die Gaszufuehrrohre (5) durch die Grundplatte (1) ragend angeordnet sind, dasz die siebartigen Substrattraeger (6, 6.1) mit einer der Anzahl der Gaszufuehrrohre (5) entsprechenden Anzahl Gasleitrohre (7, 7.1) versehen und mit diesen deckungsgleich uebereinander und auf den Gaszufuehrungsrohren (5) aufsitzend gestapelt sind, dasz die Gasleitrohre (7, 7.1) mit auf die siebartigen Substrattraeger (6, 6.1) gerichteten Duesenbohrungen (9) versehen sind und dasz die Querschnitte der Duesenbohrungen (9) und der Durchbrueche (10) in den siebartigen Substrattraegern (6, 6.1) der jeweiligen Stapelebene angepaszt sind. Figur{Hartstoffschichten; Beschichtungseinrichtung; CVD-Verfahren; Substrate; Hartmetall; Substrattraeger; Gasleitrohre; Gasleiteinrichtungen; Rezipientenglocke}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung .^ur Abscheidung von Hartstoffschichton furch chemisch-thermische Prozesse, insbesondere auf Susbtraten aus metallischen Werkstoffen und aus Hartmetall, die aus einer haubenförmig gasdicht auf einer Grundplatte aufsitzenden und von einer Heizeinrichtung umgebenen Rezipientenglocke, auf der Grundplatte übereinander gestapelten siebartigen Substratträgern, durch die Grundplatte geführten Gaszufuhr- und -abführrohren und im Rezipienten angeordnete Gasleiteinrichtungen gebildet ist.

Charakteristik des bekennten Standes der Technik

Die Abscheidung von allseitig geschlossenen gleichmäßigen Hartstoffschichton in bezug auf die Schichtdicke, deren chemische Zusammensetzung und Struktur wird bei den sogenanntem CVD-Verfahren maßgeblich von der Führung der Beschichtungsgase im Rezipienten beeinflußt.

Zum bekannten Stand der Technik gehört eine Beschichtungseinrichtung, bei der die Substrate auf übereinander gestapelten siebartigen Substratträgern angeordnet sind, wobei durch die Umfangsflächen der Substratträger ein geschlossener Gasleitzylinder gebildet wird, in den die Beschichtungsgase von unten eingeleitet werden. Die Boschichtungsgase strömen durch die Durchbrüche der siebartigen Substratträger nach oben, wobei auf den heißen Substraten die Hartstoffe abgeschieden werden, treten oben aus dem Gasleitzylinder aus und werden in dem verbleibenden Raum zwischen den Umfangsflächen der Substrattri ger und der Rozipientenglocke abgesaugt.

Die Nachteiia dieser bekannten Beschichtungseinrichtung sind darin zu sehen, daß durch die Umfangsflächen der Substratträger der Wärmeübergang von der Heizeinrichtung auf die Substrate behindert wird und damit lange Aufheizzeiten nötig sind und daß durch die einfache axiale Gasführung ein großes Konzentrationsgefälle der Beschichtungsgase von unten nach oben entsteht.

Dieses Konzentretionsgofälle führt besonders bei schnell reagierenden Beschichtungsgasen zu einer ungleichmäßigen Schichtabscheidung.

Aus der DE-OS 32164C¹J(C 23 C 11/00) ist eine Beschichtungseinrichtung bekanntgeworden, beidor die Beschichtungsyaso radial durch den Substratträgerstapel geleitet werden. Zu diesem Zweck sind neben dem Substratträgerstapel zwei Gaszufuhrrohre angeordnet, die mit radialen Düsenbohrungen versehen sind. Die Gaszuführrohre und der Substratträgerstapel sind von oinem Rohrmantel exzentrisch umgeboii, der mit einem Gasauslaßschlitz versehen ist. Auch diese Einrichtung hat den Nachteil, daß der Wärmeübergang von der außen liegenden Heizeinrichtung auf die Substrate durch den Rohrmantel behindert

Ein weiteror Nachteil besteht darin, daß der im Rezipienten zur Verfügung stehende Beschichtungsraum nur ungenügend ausgenutzt werden kann, da für die Gaszuführrohre und den Rohrmantel sowie dessen exzentrische Anordnung Platz benötigt

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Einrichtung zur Abscheidung von Hartstoffschichten durch chemisch-thermische Prozesse, die bei einer weitgehenden Ausnutzung doj im Rezipienten zur Verfügung stehenden Boschichtungsraum die Abscheidung von gleichmaßigen, allseitig geschlossenen Hartstoffschichten auf allen Substraten, unabhängig von deren Anordnung im f ezipienten, ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung Ist es, die Gasführung In einer Einrichtung zur Abscheidung von Hartstoffschichten durch chemischthermische Prozesse zu verbessern, wobei durch die Gasleiteinrichtungen der Wärmeübergang von dar Heizeinrichtung auf die Substrate nicht behindert werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gasabführrohr zentral und in einem gleichmäßigen Abstand um dieses herum die Gaszuführrohre durch die Grundplatte ragend angeordnet sind, daß die siebartigen Substratträger mit einer der Anzahl der Gaszuführrohre entsprechenden Anzahl Gasleitrohre versehen und mit diesen deckungsgleich übereinander und auf den Gaszuführungsrohren aufsitzend gestapelt sind, daß die Gasleitrohre mit auf die siebartigen Substratträger gerichteten Düsenbohrungen versehen sind und daß die Querschnitte der Düsenbohrungen und der Durchbrüche in den siebartigen Substratträgern der jeweiligen Stapelebene angepaßt sind.

Die Substratträger entsprechen in ihren Abmessungen nahezu der Querschnittsfläche der Rozipientenglocke, so daß die Beschichtungsgase während des Beschichtungsvorganges nur durch dio Durchbrüche der siebartigen Substratträger nach unten strömen können.

Die Gasleitrohre sind gleichzeitig Abstandshalter bzw. Stützfüße der Substratträger und bilden nach dem Stapoln der Substratträger jeweils ein durchgehendes Gasleitrohr, durch das die Beschichtungsgase oder deren einzelne Komponenten getrennt voneinander, ausgehend von den Gaszuführrohren, bis zum obersten Substratträger geleitet werden. Die Beschichtungsg&se treten durch die Düsenbohrungen in Richtung der Substrate aus, strömen durch die siebartigen Substratträger nach unten, wobei die Hartstoffe auf den Substraten abgeschieden werden und werden durch das Gasabführrohr abgesaugt. Durch eine der jeweiligen Stapelebene entsprechende Bemessung des Querschnittes der Düsenbohrungen und der Durchbrüche der siobartigen Substratträger wird erreicht, daß in jeder Stapelebene die gleiche Konzentration und Zusammensetzung der Beschichtungsgase als Voraussetzung für qualitätsmäßig gleiche Hartstoffschichten auf allen Substraten gegeben ist.

Der Wärmeübergang von der Heizeinrichtung auf die Substrate wird bei der vorgeschlagenen Einrichtung nicht behindert. Der im Rezipienten zur Verfügung stehende Beschichtungsraum wird nahezu vollständig ausgenutzt, da die Gasleiteinrichtung durch die Substratträger selbst gebildet wird und keine zusätzlichen Einbauten erforderlich sind.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt

eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Beschickungseinrichtung in der Seitenansicht im Schnitt Auf eine thermisch isolierte Grundplatte 11 ist eine im Querschnitt runde Rezipientenglocke 2 gasdicht aufgesetzt, die von einer Heizeinrichtung 3 haubenförmig überdeckt wird.

In der Grundplatte 1 sind zentral ein Gasabführrohr 4 und in einem gleichmäßigen Abstand um dieses vier Gaszuführrchre 5 angeordnet, die dicht über der Grundplatte 1 enden und in bekannter Weise mit den Gasver- und -entsorgungseinrichtungen verbunden sind. Die runden siebartigen Substratträger 6,6.1 sind an ihrem Umfang mit je vier Gasleitrohron 7,7.1 versehen und mit diesen deckungsgleich übereinandergestapelt, wobei der unterste Substratträger 6.1 mit seinen Gasleitrohren 7.1 auf den Gaszuführrohren 5 aufsitzt. Durch die Gasleitrohre 7,7.1 werden die durch die Gaszuführrohre zugeführten Bcschichtungsguse zu den auf den Substratträgern angeordneten Substraten geleitet. Zu diesem Zweck sind die Gasleitrohre 7,7.1 mit Düsenbohrungen 9 versehen, die auf die Substratträger 6,6.1 gerichtet sind. Die aus den Düsenbohrungen 9 austretenden Beschichtungsgase vermischen sich über den Substraten 8, wobei es zur Abscheidung der Hartstoffschicht entsprechend der Gaszusammensetzung kommt und strömen durch Durchbrüche 10 in den siebartigen Substratträgern 6,6. ι nach unten, wo sie durch das Gasabführrohr 4 abgesaugt werden. Die Querschnitte der Düsenbohrungen 9 und der Durchbrüche 10 sind so bomessen, daß in jeder Stapclebeno die gleiche Gaskonzentration und Zusammensetzung herrscht.

Claims (1)

1. Einrichtung zur Abscheidung von Hartstoffschichten durch chemisch-thermische Prozesse, bestehend aus einer haubenförmig gasdicht e.ui einer Grundplatte aufsitzenden und von einer heizeinrichtung umgebenen Rezipientenglocke, auf der Grundplatte übereinander gestapelten siebartigen Substratträgern und durch die Grundplatte ragenden Gaszufuhr- und -abführrohren sowie im Rezipienten angeordneten Gasleiteinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasabführrohr (4) zentral und in einem gleichmäßigen Abstand um dieses die Gaszuführrohre (5) durch die Grundplatte (1) ragend angeordnet sind, daß die siebartigen Substratträger (6,6.1) mit einer der Anzahl der Gaszuführrohre (5) entsprechenden Anzahl Gasleitrohre (7,7.1) versehen und mit diesen deckungsgleich übereinander und auf den Gaszuführungsrohren (5) aufsitzend gestapelt sind, daß die Gasleitrohre (7,7.1) mit auf die siebartigen Substratträger (6,6.1) gerichteten Düsenbohrungen (9) versehen sind und daß die Querschnitte der Düsenbohrungen (9) und der Durchbrüche (10) in den siebartigen Substratträgern (, 6.1) der jeweiligen Stapelebene angepaßt sind.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung