DE102014019238A1

DE102014019238A1 - Beschichtung der Innenwandung von schlauchförmigen Substraten

Info

Publication number: DE102014019238A1
Application number: DE102014019238.5A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Franz; Hamideh Heidari Zare; Kathrin Resch
Original assignee: Hochschule Munchen
Current assignee: Hochschule Munchen
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats mit verdampftem Beschichtungsmaterial mittels chemischer Gasphasenabscheidung oder mittels physikalischer Gasphasenabscheidung beschrieben. Mindestens ein Ende des schlauchförmigen Substrats weist eine Öffnung auf, über die das Beschichtungsmaterial in das schlauchförmige Substrat eindringen kann. Das Verfahren umfasst das Aufprägen eines Temperaturprofils entlang der Längsrichtung der Wandung des schlauchförmigen Substrats, wobei die Temperatur im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung des schlauchförmigen Substrats höher ist als die Temperatur an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen der Innenwandung, sowie das Abscheiden des Beschichtungsmaterials an der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats mit verdampftem Beschichtungsmaterial sowie eine Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats mit verdampftem Beschichtungsmaterial.
In vielen Technologiebereichen werden die Oberflächeneigenschaften von Produkten und Werkstücken durch das gezielte Aufbringen von Beschichtungen modifiziert und an die jeweiligen Erfordernisse angepasst. Durch eine derartige Oberflächenveredelung kann das jeweilige Produkt bzw. Werkstück an die Erfordernisse des jeweiligen Einsatzzwecks angepasst werden. Dabei stellt sich insbesondere die Aufgabe, auch komplex geformte dreidimensionale Oberflächen mit einer Beschichtung von gleichmäßiger Dicke zu versehen.
Eine Herausforderung ist dabei insbesondere die Beschichtung der Innenwandungen von schlauchförmigen Substraten wie Schläuchen und Rohren, aber auch von Kavitäten, Hohlräumen und SacLängeklöchern mit einer Beschichtung von gleichmäßiger Dicke. Im Bereich der Medizintechnik ist beispielsweise die Beschichtung der Innenwandung von Kathetern, Kanülen, Kapillaren, Ureterschienen, Kunstblasen und anderen Schläuchen, Rohren und Kavitäten von Bedeutung. Derartige Produkte können beispielsweise mit einer Beschichtung versehen werden, die die Körperverträglichkeit verbessert, oder mit einer antimikrobiell wirkenden Beschichtung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats zur Verfügung zu stellen, welche eine gleichmäßige Beschichtung der Innenwandung von schlauchförmigen Substraten ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats mit verdampftem Beschichtungsmaterial gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats mit verdampftem Beschichtungsmaterial gemäß Anspruch 22 gelöst.
Das Verfahren entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung dient zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats mit verdampftem Beschichtungsmaterial mittels chemischer Gasphasenabscheidung oder mittels physikalischer Gasphasenabscheidung. Mindestens ein Ende des schlauchförmigen Substrats weist eine Öffnung auf, über die das Beschichtungsmaterial in das schlauchförmige Substrat eindringen kann. Das Verfahren umfasst das Aufprägen eines Temperaturprofils entlang der Längsrichtung der Wandung des schlauchförmigen Substrats, wobei die Temperatur im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung des schlauchförmigen Substrats höher ist als die Temperatur an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen der Innenwandung, sowie das Abscheiden des Beschichtungsmaterials an der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats.
Bei der Beschichtung der Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats dringt das verdampfte Beschichtungsmaterial über die mindestens eine Öffnung ins Innere des schlauchförmigen Substrats ein und wird dann an der Innenwandung abgeschieden. Wegen der Abscheidung des Beschichtungsmaterials nimmt die Konzentration des Beschichtungsmaterials von der mindestens einen Öffnung zu den weiter von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen hin ab.
Um trotz dieses Konzentrationsgefälles eine entlang der Längsrichtung der Innenwandung möglichst gleichmäßige Beschichtung zu erzielen, wird dem schlauchförmigen Substrat ein Temperaturprofil aufgeprägt. Dabei ist die Temperatur im Bereich der mindestens einen Öffnung vergleichsweise hoch und nimmt zu den weiter von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen der Innenwandung hin ab. Im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung wird die Abscheiderate durch die vergleichsweise hohe Temperatur verringert. In Richtung zu den weiter von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen hin nimmt die Temperatur ab, was zu einer gewissen Anhebung der Abscheiderate führt. Insofern kann man durch das Temperaturprofil gezielt die Abscheiderate entlang der Längsrichtung der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats beeinflussen und auf diese Weise die Voraussetzungen für eine homogene Abscheidung des Beschichtungsmaterials schaffen. Dadurch kann das Schichtwachstum an der Innenwandung besser kontrolliert werden, und die Qualität der Innenbeschichtung des schlauchförmigen Substrats wird verbessert.
Dies ist beispielsweise im Bereich der Medizintechnik von Bedeutung, wo es eine Reihe von Anwendungen gibt, bei denen die Innenwandung von Schläuchen, Rohren, Kathetern, Kanülen, Kapillaren, Ureterschienen etc. mit einer Beschichtung versehen werden soll.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen
1A ein schlauchförmiges Substrat, an dessen Innenwandung eine Beschichtung abgeschieden wird;
1B ein Sackloch, an dessen Innenwandung eine Beschichtung abgeschieden wird;
2 den Aufbau einer Aufdampfanlage;
3A die Struktur eines Parylen-Dimers;
3B die Struktur des Parylen-Monomers;
3C die Struktur von Polyparylen;
4A ein Sackloch, wobei die Position entlang des Sacklochs mit x bezeichnet wird;
4B das Eindiffundieren von Stickstoff in das in 4A gezeigte Sackloch als Funktion der Zeit;
5 die Dicke d einer abgeschiedenen Schicht in Abhängigkeit von der Position x entlang des Sacklochs;
6 eine Darstellung der Errorfunktion erf(z) sowie der komplementären Errorfunktion erfc(z) als Funktion von z;
7A einen Vergleich der relativen Konzentration c(x, t)/c₀ als Funktion von x mit Verlust und ohne Verlust für die Diffusionszeiten t₁ = 0,01 sec, t₂ = 0,1 sec, t₃ = 1 sec;
7B einen Vergleich der relativen Konzentration c(x, t)/c₀ als Funktion von x mit Verlust und ohne Verlust für die Diffusionszeiten t₃ = 1 sec, t₄ = 10 sec;
7C einen Vergleich der relativen Konzentration c(x, t)/c₀ als Funktion von x mit Verlust und ohne Verlust für die Diffusionszeiten t₄ = 10 sec, t₅ = 20 sec;
8 eine Darstellung der Abscheiderate als Funktion der Substrattemperatur;
9A eine Darstellung eines zu beschichtenden Schlauchs mit einer Mehrzahl von Temperierelementen, wobei das erste Ende des Schlauchs offen und das zweite Ende des Schlauchs geschlossen ist;
9B das zu dem Schlauch von 9A gehörige Temperaturprofil, welches eine gleichmäßige Beschichtung der Innenwandung des Schlauchs ermöglicht;
10A eine Darstellung eines zu beschichtenden Schlauchs mit einer Mehrzahl von Temperierelementen, wobei sowohl das erste Ende als auch das zweite Ende des Schlauchs offen sind;
10B ein zu dem in 10A gezeigten Schlauch gehöriges Temperaturprofil, welches eine gleichmäßige Beschichtung der Innenwandung des Schlauchs ermöglicht;
11 eine Beschichtungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, zu einem vorgegebenen Temperaturprofil das zugehörige Schichtdickenprofil zu bestimmen;
12 einen Temperierblock mit einer Mehrzahl von separat temperierbaren Sektionen;
13 einen Schlauch mit einer Öffnung, wobei in der Nähe der Öffnung zwei Heizelemente angeordnet sind; und
14 den Temperaturverlauf sowie den Verlauf der relativen Schichtdicke als Funktion der Position x für den in 13 gezeigten Schlauch.
In 1A ist ein dünner Schlauch 100 gezeigt, dessen Innenwandung mit einer dünnen Beschichtung 101 versehen werden soll. Wie in 1A erkennbar ist, ist die Länge S₁ des Schlauchs 100 deutlich größer als der Durchmesser d₁, so dass gilt: S₁ >> d₁. Der Schlauch 100 ist an beiden Enden offen, und daher kann das Beschichtungsmaterial von den beiden Öffnungen 102, 103 her in das Innere des Schlauchs 100 eindringen, um eine möglichst gleichmäßige Beschichtung 101 auf die Innenwandung des Schlauchs 100 aufzubringen.
Bei der in 1B gezeigten Geometrie soll die Innenwandung eines Sacklochs 104 mit einer Beschichtung 105 von möglichst gleichmäßiger Dicke versehen werden. Die Länge S₂ des Sacklochs 104 ist wesentlich größer als der Durchmesser d₂, so dass gilt: S₂ >> d₂. Das Sackloch 104 ist am hinteren Ende geschlossen, und daher kann das Beschichtungsmaterial lediglich von der Öffnung 106 aus ins Innere des Sacklochs 104 eindringen, um eine möglichst gleichmäßige Beschichtung 105 auf die Innenwandung des Sacklochs 104 aufzubringen.
Zusätzlich zu den in 1A und 1B gezeigten Geometrien sind auch andere, eventuell unregelmäßig geformte Hohlräume, Kavitäten etc. denkbar, deren Innenwandungen mit einer gleichmäßigen Beschichtung versehen werden sollen.
Zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat sind eine Vielzahl von verschiedenen Beschichtungstechnologien bekannt, zu denen beispielsweise die Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) sowie der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) gehören, wobei bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) auf der Substratoberfläche zusätzlich eine chemische Reaktion abläuft.
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Oberflächenbeschichtung für komplexe Geometrien sollte eine Abschattung von schlecht zugänglichen Bereichen der Innenwandung vermieden werden. Zur Beschichtung von Innenwandungen und insbesondere der in 1A und 1B gezeigten Geometrien eignen sich daher insbesondere diejenigen Beschichtungstechnologien, bei denen die Teilchen des Beschichtungsmaterials vor dem Erreichen ihrer endgültigen Position einer gewissen Oberflächendiffusion unterworfen sind, so dass es zu einer gewissen Homogenisierung der Schichtdicke kommt.
Zu diesen Beschichtungsverfahren gehören insbesondere die Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (Chemical Vapour Deposition, CVD), bei denen mindestens eine chemische Reaktion an der Oberfläche des zu beschichtenden Werkstücks stattfindet. Die durch Kondensation an der Oberfläche des Substrats abgelagerten Teilchen bleiben dabei nicht an Ort und Stelle, an der sie auf das Substrat treffen, sondern bewegen sich, je nachdem wie hoch ihre Energie ist, an der Oberfläche entlang, um einen energetisch günstigeren Platz zu finden. Dies sind Stellen an der Kristalloberfläche mit möglichst vielen Nachbarn (höhere Bindungsenergie).
Durch die Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung wird z. B. eine konforme Schichtabscheidung ermöglicht, die eine gleichmäßige Beschichtung von komplex dreidimensional geformten Oberflächen, Hohlräumen, Kavitäten und Innenwandungen erlaubt. So können z. B. feinste Vertiefungen in Wafern oder auch Hohlkörpern auf ihrer Innenseite gleichmäßig beschichtet werden.
Zur Beschichtung von Innenwandungen kommt insbesondere die Niederdruck-CVD (Low Pressure Chemical Vapour Deposition, LPCVD) in Betracht.
Zur Beschichtung von Innenwandungen kommt insbesondere auch die metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (Metal Organic Chemical Vapour Deposition, MOCVD bzw. auch OMCVD) in Betracht, bei der die chemische Abscheidung aus metallorganischen Ausgangsverbindungen heraus erfolgt. Eine Untergruppe der MOCVD ist die Gasphasen-Epitaxie (Metal-Organic Vapour-Phase Epitaxy, MOVPE), mit der kristalline Schichten sehr hoher Güte hergestellt werden.
Darüber hinaus kommt als spezielle Variante der chemischen Gasphasenabscheidung zur Beschichtung von Innenwandungen beispielsweise die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (Plasma Enhanced CVD, PECVD) in Frage, bei der zur Unterstützung des Abscheidungsprozesses in der Beschichtungskammer ein Plasma gezündet wird. Dies kann entweder induktiv (Inductively-Coupled PECVD, ICPECVD) oder kapazitiv (Capacitance-Coupled PECVD) geschehen. Neben diesen Direkt-Plasmaverfahren gibt es noch die RPECVD (Remote Plasma Enhanced CVD), bei der das Plasma räumlich vom Substrat getrennt ist. Auch die Begriffe „Downstream Plasma” oder „Afterglow Plasma” bezeichnen Prozesse, bei denen die Wechselwirkung zwischen Plasma und Substrat an einer vom Plasma entfernten Stelle stattfindet. Dadurch wird die Belastung des Substrats durch Ionenbeschuss und Strahlung reduziert.
Ein Verfahren, das den besonderen Vorteil des CVD-Verfahrens nutzt, auch poröse Körper gleichmäßig beschichten zu können, ist die chemische Gasphaseninfiltration (Chemical Vapour Infiltration, CVI). Diese Methode wird z. B. für die Beschichtung von Faserbündeln eingesetzt.
Zur Beschichtung von Innenwandungen können auch Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) eingesetzt werden, bei denen das verdampfte Beschichtungsmaterial an der Substratoberfläche abgeschieden wird, ohne dass hierbei eine chemische Reaktion stattfindet. Auch bei derartigen Verfahren findet eine gewisse Oberflächendiffusion statt. Die durch Kondensation an der Oberfläche des Substrats abgelagerten Teilchen bewegen sich, je nachdem wie hoch ihre Energie ist, an der Oberfläche entlang, um einen energetisch günstigeren Platz zu finden. Dies sind Stellen an der Kristalloberfläche mit möglichst vielen Nachbarn. Auch mit den Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) kann eine zufriedenstellende Schichthomogenität an Innenwandungen erzielt werden.
In 2 ist der Aufbau einer Aufdampfanlage dargestellt, welche unter anderem für Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) geeignet ist. Das Herzstück der Aufdampfanlage ist eine Beschichtungskammer 200, in der der Aufdampfprozess durchgeführt wird. Innerhalb der Beschichtungskammer 200 befindet sich das zu beschichtende Substrat 201, das durch eine entsprechende Halterung 202 gehaltert wird. Der Aufdampfprozess wird vorzugsweise bei einem Druck von ca. 0,5 Pa bis ca. 50 Pa durchgeführt, also bei einem Druck im Bereich des Feinvakuums. Zur Erzeugung des Feinvakuums ist die Beschichtungskammer 200 über eine Kühlfalle 203 mit einer Vakuumpumpe 204 verbunden.
Bei der Vakuumpumpe 204 kann es sich z. B. um eine mechanisch arbeitende Vakuumpumpe handeln, beispielsweise um eine Drehschieberpumpe. Mittels einer Drehschieberpumpe kann innerhalb der Beschichtungskammer 200 das benötigte Feinvakuum im Bereich von ca. 0,5 Pa bis ca. 50 Pa erzeugt werden.
Die Kühlfalle 203 ist dazu vorgesehen, das im abgepumpten Gas befindliche verdampfte Material zu kondensieren, damit es nicht zur Vakuumpumpe 204 gelangen kann. Hierzu werden die Wände der Kühlfalle 203 beispielsweise auf –90°C heruntergekühlt, was z. B. mittels einer Kompressorkühlung erfolgen kann.
Bei der in 2 gezeigten Aufdampfanlage erfolgt die Verdampfung des Beschichtungsmaterials in einer Verdampfereinheit 205. In der Verdampfereinheit 205 ist ein beheizbarer Verdampfer 206 angeordnet, der häufig auch als „Schiffchen” bezeichnet wird. Das Beschichtungsmaterial 207 wird durch den beheizbaren Verdampfer 206 erhitzt und in die Gasphase überführt. Vorzugsweise wird der beheizbare Verdampfer 206 mittels einer elektrischen Widerstandsheizung beheizt.
Von der Verdampfereinheit 205 gelangt das verdampfte Material zu einer Pyrolyseeinheit 208, welche häufig auch als „Crackereinheit” bezeichnet wird. In der Pyrolyseeinheit 208 herrscht eine Temperatur von ca. 700°C. Durch diese hohe Temperatur werden die verdampften Moleküle in kleinere reaktionsfähige Moleküle bzw. Teilchen aufgebrochen. Beispielsweise wird im Fall einer Beschichtung mit Parylen in der Verdampfereinheit 205 Parylen in Form von Parylen-Dimeren verdampft, welche dann in der Pyrolyseeinheit 208 in hochreaktive Parylen-Monomere zerlegt werden. Die in der Pyrolyseeinheit 208 durch Aufbrechen der verdampften Moleküle erzeugten kleineren reaktionsfähigen Moleküle bzw. Teilchen gelangen dann zur Beschichtungskammer 200, wo sie an der Oberfläche des Substrats 201 abgeschieden werden und abreagieren.
Die chemische Abscheidung des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat 201 kann zusätzlich durch ein Plasma unterstützt werden. In diesem Fall spricht man von einer plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition, PECVD). Das hierzu in der Beschichtungskammer 200 erforderliche Plasma wird durch Einstrahlung eines elektromagnetischen Wechselfeldes erzeugt. Zur Erzeugung dieses elektromagnetischen Wechselfeldes umfasst die in 2 gezeigte Aufdampfanlage ein Magnetron 209, das in einem Resonanzraum 210 eine elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich erzeugt. Über ein Mikrowellenfenster 211 kann diese elektromagnetische Strahlung in die Beschichtungskammer 200 eingekoppelt werden.
Die Aufdampfanlage kann zusätzlich ein Massenspektrometer 212 zur Analyse der in der Beschichtungskammer 200 befindlichen Gasphase umfassen. Mittels des Massenspektrometers 212 lässt sich die Zusammensetzung des verdampften Beschichtungsmaterials sowie von Verunreinigungen und Feuchtigkeit quantitativ bestimmen.
Darüber hinaus kann die Aufdampfanlage von 2 verschiedene Messfühler zur Erfassung von verschiedenen Betriebsparametern umfassen. Beispielsweise kann die Aufdampfanlage einen Druckaufnehmer umfassen, der den innerhalb der Beschichtungskammer 200 herrschenden Druck erfasst. Innerhalb der Verdampfereinheit 205 kann ein Temperaturfühler vorgesehen sein, der die Temperatur des beheizbaren Verdampfers 206 erfasst und so eine Temperaturregelung ermöglicht. Darüber hinaus kann innerhalb der Beschichtungskammer 200 ein Abscheidesensor angeordnet sein, der die momentane Abscheiderate des auf dem Substrat 201 abgeschiedenen Abdampfmaterials erfasst. Beispielsweise kann der Abscheidesensor einen Schwingquarz umfassen, dessen Oszillationsfrequenz sich infolge der Materialabscheidung verändert. Auf dieser Weise ist es möglich, das Schichtwachstum exakt zu erfassen und zu steuern.
Als Beispiel soll im Folgenden das Aufdampfen von Parylen diskutiert werden. Eine Beschichtung mit Parylen besitzt in der Medizintechnik große Bedeutung, weil Parylen biokompatibel ist und sich durch eine hohe Verträglichkeit mit dem körpereigenen Gewebe auszeichnet. Insofern werden Implantate, Katheter, Kanülen, Hilfsmittel und Prothesen, die sich in längerfristigen Kontakt mit menschlichem Gewebe befinden, mit einer Parylenbeschichtung versehen, um so die Verträglichkeit zu erhöhen. Beispielsweise können Stents, die zum Aufweiten und Offenhalten von Blutgefäßen eingesetzt werden, mit einer Parylenschicht überzogen werden. Ein weiteres Beispiel ist eine künstliche Harnblase, die zur Steigerung der Körperverträglichkeit mit einer Parylenschicht versehen wird.
Die chemische Struktur von Parylen ist in den 3A–3C dargestellt. 3A zeigt das Dimer des Parylens, welches aus zwei über die C-Atome miteinander verbundenen Parylen-Monomeren besteht. Bei dem in der Verdampfereinheit befindlichen Parylenmaterial liegt das Parylen in Form von Dimeren vor.
Es werden verschiedene Sorten von Parylen angeboten, die sich durch eine oder mehrere Substitutionen von chemischen Gruppen am Ring oder an der Brücke unterscheiden. Im Folgenden wird „Parylen” als Sammelbegriff für sämtliche Varianten des Parylen verwendet.
Um die Polymerisierung zu starten, ist es notwendig, das Dimere in zwei reaktive Monomere aufzubrechen. Dies geschieht in der Pyrolyse- bzw. Crackereinheit 208, die in 2 mit eingezeichnet ist. In der Pyrolyseeinheit 208 werden die Dimere durch den Einfluss hoher Temperatur in reaktive Monomere aufgebrochen. In 3B ist das Monomer des Parylen gezeigt.
Während des Beschichtungsvorgangs kondensiert das Parylen, das nach Durchlaufen der Pyrolyseeinheit 208 fast vollständig in Form von Parylen-Monomeren vorliegt, auf dem zu beschichtenden Substrat. Dort reagieren die hochreaktiven Parylen-Monomere zu Polyparylenketten. In 3C ist die chemische Struktur eines Polymers gezeigt, das aus n Monomeren gebildet wurde.
Im Folgenden soll die Beschichtung der Innenwandung eines Sacklochs mittels chemischer Gasphasenabscheidung oder mittels physikalischer Gasphasenabscheidung diskutiert werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse können dann auf die Beschichtung der Innenwandung von schlauchförmigen Substraten, Schläuchen, Rohren und insbesondere von Kanülen, Kapillaren, Kathetern etc. übertragen werden.
In 4A ist ein Sackloch 400 mit einer Öffnung 401 schematisch dargestellt. Entlang der Rechtsachse ist die Position x entlang des Sacklochs 400 aufgetragen. Die Tiefe des Sacklochs wird mit S bezeichnet. An der Öffnung 401 des Sacklochs 400 ist x = 0, und am Boden des Sacklochs 400 ist x = S.
Bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) sind für die Abscheiderate zwei Geschwindigkeiten von Bedeutung: Zum einen die Transportgeschwindigkeit, mit der die Reaktanten zur Oberfläche geführt werden, und zum zweiten die Reaktionsgeschwindigkeit, mit der die Reaktanten an der Oberfläche abreagieren.
Bei der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) sind für die Abscheiderate zwei Geschwindigkeiten von Bedeutung: Zum einen die Transportgeschwindigkeit, mit der die Teilchen zur Oberfläche geführt werden, und zum zweiten die Abscheidegeschwindigkeit, mit der sich die die Teilchen an der Oberfläche anlagern.
Der Transport des verdampften Beschichtungsmaterials von der Quelle zu der gewünschten Stelle der Oberfläche erfolgt durch Diffusion. Wenn es sich bei der Quelle um eine Flüssigkeit oder um ein Gas handelt, aus dem die Reaktanten stetig nachgeliefert werden können, dann spricht man von einer „unerschöpflichen Quelle”. Im Hinblick auf das Beschichtungsmaterial soll zunächst von der Annahme einer „unerschöpflichen Quelle” ausgegangen werden. Es wird sich jedoch herausstellen, dass diese Annahme einer Korrektur bedarf.
Diffusion beruht auf der ungerichteten Zufallsbewegung von Teilchen aufgrund ihrer thermischen Energie. Bei ungleichmäßiger Verteilung bewegen sich statistisch mehr Teilchen aus Bereichen hoher Konzentration in Bereiche geringer Konzentration bzw. Teilchendichte als umgekehrt. Dadurch wird netto ein makroskopischer Stofftransport bewirkt.
Der durch Diffusion bewirkte makroskopische Stofftransport wird durch das erste Fick'sche Gesetz beschrieben: J = –D ∂c / ∂x (1) wobei ∂c/∂x einen anfangs vorhandenen Konzentrationsgradienten bezeichnet, wobei D die Diffusionskonstante bezeichnet, und wobei J eine Teilchenstromdichte bzw. einen Teilchenfluss bezeichnet, der dem Konzentrationsgradienten entgegenwirkt und diesen ausgleicht. Der Diffusionskoeffizient D gibt dabei an, wie groß der vom Konzentrationsgradienten ∂c/∂x hervorgerufene Teilchenfluss ausfällt. Je höher der Diffusionskoeffizient D, desto stärker wird die durch Konzentrationsunterschiede bewirkte Diffusion.
Der Diffusionskoeffizient D kann angegeben werden als D = 1 / 3·v·λ (2) wobei v die mittlere thermische Geschwindigkeit der Teilchen bezeichnet und wobei λ die mittlere freie Weglänge bezeichnet. Die mittlere thermische Geschwindigkeit v der Teilchen nimmt mit zunehmender Temperatur zu. Die mittlere freie Weglänge λ ist umgekehrt proportional zur Teilchendichte n: λ = 1 / n·σ (3)
Dabei bezeichnen n die Teilchendichte und σ den totalen Wirkungsquerschnitt der Gasteilchen, der hauptsächlich von der Größe der Gasteilchen abhängt. Je weniger Teilchen in einem vorgegebenen Volumen vorhanden sind, desto seltener treten Stöße zwischen den Teilchen auf, und desto größer ist dementsprechend die mittlere freie Weglänge λ. Aus der Abhängigkeit der mittleren freien Weglänge λ von der Teilchendichte n ergibt sich, dass die mittlere freie Weglänge λ vom Druck p des Mediums abhängt. Je geringer der Druck p in der Beschichtungskammer ist, desto geringer ist die Teilchendichte n, und desto größer wird die mittlere freie Weglänge λ.
Der Diffusionskoeffizient D lässt sich daher sowohl über die Temperatur T als auch über den Druck p maßgeblich beeinflussen. Mit steigender Temperatur T nimmt die mittlere thermische Geschwindigkeit v der Teilchen zu, was unmittelbar zu einem höheren Diffusionskoeffizienten D führt. Eine Absenkung des Drucks p führt zu einer Vergrößerung der mittleren freien Weglänge λ, was ebenfalls zu einer Vergrößerung des Diffusionskoeffizienten D führt. Insofern kann der Stofftransport durch Diffusion durch Erhöhen der Temperatur und Absenken des Drucks erhöht werden.
Der zeitliche Ablauf eines Diffusionsprozesses wird durch das zweite Fick'sche Gesetz beschrieben. Das zweite Fick'sche Gesetz lautet ∂c / ∂t = – ∂J / ∂x = ∂ / ∂x(D ∂c / ∂x) (4)
Für konstante Diffusionskoeffizienten D ergibt sich
Das zweite Fick'sche Gesetz stellt eine Beziehung zwischen dem zeitlichen und räumlichen Ausgleich von Konzentrationsunterschieden her.
Im Folgenden soll anhand eines Beispiels mit Hilfe des zweiten Fick'schen Gesetzes der zeitliche Verlauf des Eindringens eines Gases in das in 4A gezeigte Sackloch 400 veranschaulicht werden. Als Beispiel soll von Stickstoff N₂ ausgegangen werden, welcher einen Wirkungsquerschnitt σ = 45 Å² besitzt. Bei Raumtemperatur besitzen die Stickstoffmoleküle eine mittlere Geschwindigkeit v = 500 m/s.
Bei einem Druck von 75 mTorr (entspricht 10 Pa) ergibt sich eine Teilchendichte n (75 mTorr) = 2,7 × 10¹⁵ cm^–3, was eine mittlere freie Weglänge λ (75 mTorr) = 0,3 mm ergibt. Für diesen Druck von 75 mTorr lässt sich der Diffusionskoeffizient D ermitteln zu D = 1 / 3·v·λ = 500 cm²/s (6)
Für dieses Beispiel soll nun das Eindringen des Stickstoffs in das in 4A gezeigte Sackloch 400 als Funktion der Zeit veranschaulicht werden. Hierzu ist in 4B jeweils die Teilchendichte N(x, t)/N₀ als Funktion der Position x entlang des Sacklochs für sechs aufeinanderfolgende Zeitpunkte dargestellt. Im Zeitpunkt t = 0 ist noch kein Stickstoff in das Sackloch 400 eingedrungen, dementsprechend ist die Teilchendichte N(x, t₁ = 0)/N₀ innerhalb des Sacklochs durchgehend gleich null. Die Kurve 402 zeigt die Teilchendichte als Funktion der Position x zum Zeitpunkt t₂ = 0,1 Sekunden. Es ist zu erkennen, dass der Stickstoff schon in gewissem Maße in das Sackloch 400 eingedrungen ist. Die Kurven 403 bis 406 zeigen die Teilchendichte in Abhängigkeit von der Position x zu den Zeitpunkten t₃ = 0,5 Sekunden, t₄ = 1 Sekunde, t₅ = 10 Sekunden und t₆ = 100 Sekunden.
Anhand von 4B ist zu erkennen, dass infolge der Diffusion bereits nach ca. 100 Sekunden ein weitestgehender Ausgleich der Stickstoffkonzentration innerhalb und außerhalb des Sacklochs erfolgt ist. Innerhalb von ca. 100 Sekunden lässt sich im vorgestellten Beispiel also ein weitestgehender Konzentrationsausgleich erreichen. Wenn man diese für Stickstoff gefundenen Ergebnisse auf das jeweilige Beschichtungsmaterial überträgt, beispielsweise auf monomere Parylenmoleküle, dann gelangt man daher zu dem Schluss, dass bei Annahme einer unerschöpflichen Quelle infolge von Diffusion eine ausreichende Konzentration des Beschichtungsmaterials über die gesamte Tiefe des Sacklochs hinweg vorhanden sein müsste.
Wenn man sich die tatsächlich erzielten Abscheideraten bei der Abscheidung von Parylen an der Innenwandung eines Sacklochs ansieht, ergibt sich jedoch ein anderes Bild. Hierzu ist in 5 die an der Innenwandung abgeschiedene Schichtdicke als Funktion der Position innerhalb des Sacklochs für zwei verschiedene Proben aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass man im Bereich 500 nahe bei der Öffnung 401 des Sacklochs eine relativ hohe Schichtdicke von ca. 400 nm bis 1000 nm erhält. Im weiter von der Öffnung 401 entfernten Bereich 501 erhält man dagegen eine deutlich geringere Abscheiderate und demzufolge auch eine deutlich geringere Schichtdicke von ca. 200 nm bis 400 nm.
Der Grund für dieses Verhalten ist, dass die Teilchen des Beschichtungsmaterials durch die chemische Reaktion an der Oberfläche der Innenwandung aus der Gasphase entfernt werden. Dadurch kommt es im Bereich nahe der Öffnung 401 des Sacklochs zu einer starken Abnahme der Konzentration der schichtbildenden Spezies. Im hinteren Bereich des Sacklochs ist die Konzentration des Beschichtungsmaterials dann bereits sehr gering, und daher ergibt sich im hinteren Bereich des Sacklochs eine sehr geringe Abscheiderate und dementsprechend auch eine geringe Schichtdicke.
Die CVD-Abscheidung eines Films aus Polyparylen in einem Sackloch von ca. 30 cm Tiefe zeigt, dass der Abscheideprozess nicht mit dem Modell der „unerschöpflichen Quelle” beschrieben werden kann. Vielmehr wird durch die chemische Reaktion mit der Substratoberfläche die Konzentration des Beschichtungsmaterials bereits im Bereich nahe der Öffnung des Sacklochs stark verringert. Daher kann das Beschichtungsmaterial nicht in ausreichender Konzentration zum hinteren Ende des Sacklochs hin vordringen.
Wenn die Teilchen des Beschichtungsmaterials infolge der Abreaktion an der Oberfläche während der Diffusion verlorengehen, muss das 2. Ficksche Gesetz (vgl. Formel (5)) um einen Verlustterm –L·c ergänzt werden. In diesem Verlustterm –L·c bezeichnet L eine temperaturabhängige Verlustrate, und c bezeichnet die Konzentration der Teilchen des Beschichtungsmaterials. Das um den Verlustterm –L·c ergänzte 2. Ficksche Gesetz lautet dann:
Diese Gleichung stellt ein mathematisches Modell für einen Diffusionsprozess dar, bei dem während der Diffusion die Konzentration der Teilchen infolge von Abscheidung oder chemischen Reaktionen mit der Substratoberfläche abnimmt. Gleichung (7) kann mit Standardmethoden gelöst werden. Die Konzentration c(x, t) als Funktion von Ort und Zeit ergibt sich zu:
In dieser Lösung bezeichnet c(x, t) die Konzentration des Beschichtungsmaterials als Funktion von Ort und Zeit, während c₀ die Grundkonzentration bezeichnet. Die in dieser Lösung vorkommende Funktion erfc(z) ist die sogenannte komplementäre Errorfunktion, die sich von der Errorfunktion erf(z) ableiten lässt. Die Errorfunktion erf(z) ist das Integral von 0 bis z über
(Gauss'sche Glockenkurve):
In 6 ist die Errorfunktion erf(z) als Kurve 600 dargestellt. Für z → –∞ geht die Errorfunktion erf(z) gegen –1. Für z → +∞ geht die Errorfunktion erf(z) gegen +1:
Die in der Lösung auftretende komplementäre Errorfunktion erfc(z) hängt mit der Errorfunktion erf(z) folgendermaßen zusammen: erfc(z) = 1 – erf(z) (11)
In 6 ist die komplementäre Errorfunktion erfc(z) als Kurve 601 eingezeichnet. Für z → –∞ geht die komplementäre Errorfunktion erfc(z) gegen +2, und für z → +∞ geht erfc(z) gegen 0.
Wenn man sich die Lösung für c(x, t) in Gleichung (8) ansieht, erkennt man, dass die Exponentialfunktion jeweils zeitunabhängig ist, wohingegen die Zeitabhängigkeit in den komplementären Errorfunktionen erfc(z) steckt. Im Folgenden soll Gleichung (8) für zwei Grenzfälle betrachtet werden, nämlich

1) für den Fall L → 0 (keine Verluste) und
2) für den Fall L >> D/S², wobei L die Verlustrate, D den Diffusionskoeffizienten und S die Tiefe des Sacklochs bzw. die Länge des schlauchförmigen Substrats bezeichnet.

Für den Fall L >> D/S² ist die Rate der Abscheidung bzw. Abreaktion an der Oberfläche höher als der Nachstrom von Teilchen zur Substratoberfläche infolge von Diffusion. In diesem Fall reagieren die Teilchen sofort an der Oberfläche ab (CVD) bzw. lagern sich an die Oberfläche an (PVD). Verglichen mit der Diffusion zur Substratoberfläche erfolgt die Ablagerung bzw. Abreaktion an der Substratoberfläche vergleichsweise schnell. Die Diffusion des verdampften Beschichtungsmaterials zur Substratoberfläche bestimmt (und limitiert) daher die Geschwindigkeit des Abscheideprozesses. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt für den Abscheideprozess ist die Diffusion des Beschichtungsmaterials zur Substratoberfläche. Ein derartiges Abscheideverhalten bezeichnet man als diffusionskontrolliertes Abscheideverhalten.
1) Keine Verluste, L → 0
Für den Fall L → 0 ergibt sich als Lösung für c(x, t) aus Gleichung (8):
Für große Zeiten (t → ∞) ergibt sich c(x, t) = c₀, also eine konstante Konzentration des Beschichtungsmaterials über die gesamte Längsausdehnung des Sacklochs hinweg. Dies entspricht dem in 4B gezeigten Verhalten.
2) Diffusionskontrolliertes Abscheideverhalten, die Verluste sind stärker als die Diffusion, L >> D/S²
Für den Fall eines diffusionskontrollierten Abscheideverhaltens mit L >> D/S², also für den Fall hoher Verluste, wird das Verhalten durch Gleichung (8) insgesamt beschrieben:
Im Grenzfall für große Zeiten t → ∞ ergibt sich für c(x, t)
Für große Zeiten wird die Konzentration des Beschichtungsmaterials im Sackloch also durch einen exponentiellen Abfall beschrieben.
In den 7A, 7B, 7C wurde versucht, das durch Gleichung (8) beschriebene Verhalten zu veranschaulichen, indem für verschiedene Diffusionszeiten t die relative Konzentration c(x, t)/c₀ als Funktion von x für den Fall mit hohem Verlust (L >> D/S²) und für den Fall ohne Verlust (L = 0) im Vergleich dargestellt sind. Die 7A, 7B, 7C zeigen die relativen Konzentrationen c(x, t)/c₀ mit Verlust (L = 1 sec^–1) und ohne Verlust (L = 0) für fünf Diffusionszeiten t₁ = 0,01 sec, t₂ = 0,1 sec, t₃ = 1 sec, t₄ = 10 sec und t₅ = 20 sec. Für alle in 7A, 7B, 7C gezeigten Kurven beträgt die Diffusionsrate D = 10 cm²/sec.
7A zeigt die relative Konzentration c(x, t)/c₀ in Abhängigkeit von x für die drei Diffusionszeiten t₁ = 0,01 sec, t₂ = 0,1 sec und t₃ = 1 sec. Die Kurve 701A stellt die Konzentration mit Verlust (L = 1 sec^–1) zum Zeitpunkt t₁ = 0,01 sec dar. Die Kurve 701B stellt die Konzentration ohne Verlust (L = 0) zum Zeitpunkt t₁ = 0,01 sec dar. Die Kurven 701A und 701B liegen übereinander, der Verlustterm wirkt sich also für t₁ = 0,01 sec noch nicht aus.
Zum Zeitpunkt t₂ = 0,1 sec wird die Konzentration mit Verlust (L = 1 sec^–1) durch die Kurve 702A dargestellt, während die Konzentration ohne Verlust (L = 0) durch die Kurve 702B dargestellt wird. Die Kurven 702A, 702B liegen übereinander. Auch für t₂ = 0,1 sec wirkt sich der Verlustterm noch nicht aus.
Erst bei größeren Diffusionszeiten macht sich der Verlustterm bemerkbar. Für die Diffusionszeit t₃ = 1 sec liegt die Kurve 703A, die die Konzentration mit Verlust (L = 1 sec^–1) darstellt, erkennbar unterhalb der Kurve 703B, die die Konzentration ohne Verlust (L = 0) zeigt.
In 7B sind die Kurven 703A, 703B für die Diffusionszeit t₃ = 1 sec noch einmal in einem anderen Maßstab gezeigt, zusammen mit den Kurven 704A, 704B für die Diffusionszeit t₄ = 10 sec. Wie bereits in 7A dargestellt war, liegt die Kurve 703A, die die Konzentration mit Verlust (L = 1 sec^–1) darstellt, unterhalb der Kurve 703B, die die Konzentration ohne Verlust (L = 0) zeigt. Für die Diffusionszeit t4 = 10 sec liegt die Kurve 704A, die die Konzentration mit Verlust (L = 1 sec^–1) darstellt, ebenfalls unterhalb der Kurve 704B, die die Konzentration ohne Verlust (L = 0) zeigt. Es ist zu erkennen, dass mit zunehmender Diffusionszeit der Abstand zwischen den Kurven 703A, 704A mit Verlust und den Kurven 703B, 704B ohne Verlust immer größer wird.
Diese Tendenz setzt sich in 7C fort. In 7C sind die Kurven 704A, 704B für die Diffusionszeit t₄ = 10 sec noch einmal in einem anderen Maßstab gezeigt, zusammen mit den Kurven 705A, 705B für die Diffusionszeit t₅ = 20 sec. Es ist zu erkennen, dass sich mit zunehmender Diffusionszeit der Abstand zwischen den Kurven 704A, 705A mit Verlust (L = 1 sec^–1) und den Kurven 704B, 705B ohne Verlust (L = 0) noch weiter vergrößert. Außerdem ist zu erkennen, dass die Kurven 704A, 705A in der logarithmischen Auftragung als übereinander liegende Geraden erscheinen. Der Grund dafür ist, dass die Konzentration mit Verlust für große Zeiten t₄ = 10 sec, t₅ = 20 sec zunehmend durch die zeitunabhängige Exponentialfunktion nach Gleichung (14) beschrieben werden kann:
Das Abscheiden bzw. Abreagieren des Beschichtungsmaterials an der Oberfläche wird im 2. Fickschen Gesetz durch den Verlustterm –L·c beschrieben. Dieses Abscheiden bzw. Abreagieren des Beschichtungsmaterials führt auch im rechnerischen Modell dazu, dass die Konzentration des Beschichtungsmaterials im Sackloch mit steigendem Abstand von der Mündung stark abfällt (vgl. Gleichung (14)). Wegen dieses starken Konzentrationsabfalls kommt es innerhalb des Sacklochs zu einer ungleichmäßigen Beschichtung.
Es stellt sich daher die Frage, wie trotz des Konzentrationsabfalls eine gleichmäßig dicke Beschichtung der Innenwandung von Rohren, Schläuchen, Kanülen, Kapillaren, Kathetern und ähnlichen schlauchförmigen Substraten erreicht werden kann.
Entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann man sich hier zunutze machen, dass bei Prozessen der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) und bei Prozessen der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) die Abscheiderate eine starke Abhängigkeit von der Temperatur an der Substratoberfläche aufweist:
Da die Verdampfung ein prinzipiell endothermer Prozess ist, gilt umgekehrt für die Kondensation das Gegenteil. Ähnliches gilt für Desorption und Adsorption von Teilchen, die einer möglichen chemischen Reaktion nach- bzw. vorgelagert sind (Theorie von Langmuir). Nach dem Prinzip von Le Chatelier kann man daher das Gleichgewicht auf die gewünschte Seite verschieben; bei Temperaturerhöhung also auf die energiereichere Seite (Dampf), bei Temperaturerniedrigung auf die energieärmere Seite (Kondensat).
In 8 ist die Abhängigkeit der Abscheiderate von der Substrattemperatur für Polyparylen vom Typ Parylen-N dargestellt. Entlang der Rechtsachse ist die Substrattemperatur in Grad Celsius aufgetragen, und entlang der Hochachse ist die Abscheiderate in Ångström pro Minute aufgetragen. Das Abscheideverhalten wird durch eine sogenannte Ceiling-Temperatur T_C charakterisiert, die in 8 mit eingezeichnet ist. Oberhalb der Ceiling-Temperatur ist die Abscheidung eines Films aus der Dampfphase nicht mehr möglich. Diese Ceiling-Temperatur liegt z. B. für die verschiedenen Parylen-Sorten zwischen 30°C und 90°C. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel von Polyparylen Typ N liegt die Ceiling-Temperatur T_C bei ca. 25°C. Oberhalb einer Substrattemperatur von ca. 25°C ist daher keine Schichtabscheidung möglich.
Anhand von 8 ist außerdem zu erkennen, dass unterhalb der Ceiling-Temperatur T_C die Abscheiderate mit abnehmender Substrattemperatur linear zunimmt. Dies eröffnet die Möglichkeit, durch Variieren der Substrattemperatur die Abscheiderate auf einen gewünschten Wert einzustellen. Ein Absenken der Substrattemperatur führt zu einer entsprechenden Erhöhung der Abscheiderate, wohingegen ein Erhöhen der Substrattemperatur eine entsprechende Verringerung der Abscheiderate bewirkt. Diese Abhängigkeit der Abscheiderate von der Substrattemperatur kann man sich zunutze machen, um eine gleichmäßige Beschichtung der Innenwandung eines Schlauchs, eines Rohres, eines Kanüle, einer Kapillare, eines Katheters oder eines anderen schlauchförmigen Substrats zu erreichen.
In 9A ist ein Schlauch 900 gezeigt, auf dessen Innenwandung mittels chemischer Gasphasenabscheidung eine Beschichtung aufgebracht werden soll. Das erste Ende des Schlauchs 900 weist eine Öffnung 901 auf, durch die das Beschichtungsmaterial ins Innere des Schlauchs 900 eindringen kann. Das zweite Ende des Schlauchs 900 ist als geschlossenes Ende 902 ausgebildet. Insofern weist die Innenwandung des zu beschichtenden Schlauchs 900 eine Sacklochgeometrie auf. Entsprechend der in 5 gezeigten Abscheidecharakteristik ist zu erwarten, dass die Abscheiderate in der Nähe der Öffnung 901 relativ hoch ausfällt und in Richtung zum geschlossenen Ende 902 hin stetig abfällt. Um dieser Inhomogenität der Abscheiderate entgegen zu wirken und über die gesamte Längsrichtung des Schlauchs 900 eine gleichmäßige Abscheidung zu erzielen, wird nun entlang der Längsrichtung des Schlauchs 900 ein Temperaturprofil angelegt. Hierzu sind entlang der Längsausdehnung des Schlauchs 900 mehrere Temperierelemente 903–906 angeordnet, mit denen die Temperatur der Innenwandung des Schlauchs 900 in den entsprechenden Segmenten unabhängig voneinander auf bestimmte vorgegebene Temperaturwerte eingestellt werden kann. Vorzugsweise sind die Temperierelemente 903–906 als Heiz- bzw. Kühlmanschetten ausgebildet.
Im Bereich nahe der Öffnung 901 wäre die Abscheiderate sehr hoch, wie anhand von 5 zu erkennen ist. Um eine über den gesamten Schlauch 900 hinweg homogene Abscheiderate zu erhalten, müsste die Abscheiderate im nahe der Öffnung 901 gelegenen Bereich daher abgesenkt werden. Entsprechend 8 kann eine derartige Absenkung der Abscheiderate durch Aufheizen der Innenwandung erreicht werden. Wenn man die Substrattemperatur in Richtung zur Ceiling-Temperatur T_C hin erhöht, sinkt die Abscheiderate. Dementsprechend sind die Temperierelemente 903 und 904 dazu ausgelegt, den Bereich in der Nähe der Öffnung 901 aufzuheizen.
Je weiter man sich von der Öffnung 901 weg bewegt und in Richtung auf das geschlossene Ende 902 zu bewegt, umso stärker nimmt die Abscheiderate ab. Im von der Öffnung 901 weiter entfernten Bereich des Schlauchs 900 sollte die Abscheiderate daher erhöht werden. Dies kann entsprechend 8 durch eine Abkühlung der Innenwandung erfolgen. Je niedriger die Substrattemperatur ist, desto höher wird die Abscheiderate. Zur Erzielung einer über die gesamte Längsausdehnung des Schlauchs 900 hinweg möglichst konstanten Abscheiderate sind die beiden Temperierelemente 905, 906 daher dazu ausgelegt, das Substrat entweder nicht aufzuheizen oder sogar noch abzukühlen.
Ein geeignetes Temperaturprofil zum Erzielen einer über die gesamte Länge dieses Schlauchs 900 hinweg möglichst konstanten Abscheiderate umfasst daher eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen:

– Aufheizen des nahe an der Öffnung 901 befindlichen Bereichs des Schlauchs;
– Abkühlen des weiter von der Öffnung 901 entfernten Bereichs des Schlauchs.

In 9B ist ein geeignetes Temperaturprofil schematisch aufgetragen. Entlang der Rechtsachse ist die Position x entlang der Längsrichtung des Schlauchs 900 aufgetragen, und entlang der Hochachse ist die Temperatur aufgetragen, die der Innenwandung durch die Temperierelemente 903–906 aufgeprägt wird. Die Position x = 0 bezeichnet die Position der Öffnung 901 des Schlauchs 900, während die Position x = S die Position des geschlossenen Endes 902 des Schlauchs 900 bezeichnet. Es ist zu erkennen, dass die Temperatur der Innenwandung in der Nähe der Öffnung 901 relativ hoch ist und zum geschlossenen Ende 902 hin kontinuierlich abfällt. Mit einem derartigen Temperaturprofil lässt sich über die gesamte Längsrichtung des Schlauchs 900 hinweg eine gleichmäßige Abscheiderate erzielen.
Wenn der Schlauch 900 über eine gewisse Zeitspanne hinweg beschichtet wird, ergibt sich infolge der weitgehend homogenen Abscheiderate und dem dementsprechend gleichmäßigen Schichtenwachstum eine gleichmäßige Dicke der Beschichtung an der Innenseite des Schlauchs 900.
Dies ist insbesondere für die Beschichtung der Innenseite von Rohren, Schläuchen, Kanülen, Kathetern, Kapillaren, Ureterschienen, etc. von technologischer Bedeutung. Im medizintechnischen Bereich werden derartige Produkte meist aus Polyurethan, Silikon oder anderen Polymerwerkstoffen gefertigt. Durch das Aufbringen einer Beschichtung kann die Körperverträglichkeit verbessert werden. Darüber hinaus kann mittels einer antimikrobiell wirkenden Beschichtung insbesondere der Innenwandung ein Befall mit Bakterien, Viren, Pilzen, etc. verhindert werden.
Darüber hinaus kann das beschriebene Beschichtungsverfahren auch zur Beschichtung der Innenseite von schlauchförmigen Substraten wie z. B. Röhren, Kapillaren, Kanülen etc. aus Glas, Metall oder Keramik angewendet werden. Insbesondere wäre das Beschichtungsverfahren auch auf ein schlauchförmiges Substrat anwendbar, an dem auf der einen Seite Vakuum gezogen und auf der anderen Seite schichtbildender Dampf eingelassen würde, und das dem äußeren Druck standhält.
In 10A ist als weiteres Beispiel ein Schlauch 1000 gezeigt, der an beiden Enden jeweils eine Öffnung 1001, 1002 aufweist. Beim Schlauch 1000 kann das Beschichtungsmaterial daher von beiden Enden her ins Innere des Schlauchs 1000 eindringen. Entlang der Längsrichtung des Schlauchs 1000 sind eine Mehrzahl von Temperierelementen 1003–1008 angeordnet. Die Temperierelemente 1003–1008 können beispielsweise als Heiz- bzw. Kühlmanschetten ausgebildet sein.
Bei der in 10A gezeigten Ausführungsform kann das Beschichtungsmaterial von beiden Öffnungen 1001, 1002 her ins Innere des Schlauchs 1000 eindringen. In der Nähe der beiden Öffnungen 1001, 1002 ist die Abscheiderate daher sehr hoch, wohingegen die Abscheiderate im mittleren Bereich des Schlauchs 1000 deutlich geringer ist. Um eine gleichmäßige Abscheiderate über die gesamte Längenausdehnung des Schlauchs 1000 zu erreichen, wird daher vorgeschlagen, die Temperatur in den Bereichen nahe den Öffnungen 1001, 1002 gezielt zu erhöhen, um in diesen Bereichen eine Absenkung der Abscheiderate zu erreichen. Insofern sollten die in der Nähe der Öffnungen 1001, 1002 angeordneten Temperierelemente 1003, 1004 sowie 1007, 1008 dazu ausgelegt sein, die Innenwandung des Schlauchs 1000 in den Bereichen nahe der Öffnungen 1001, 1002 aufzuheizen.
Im mittleren Bereich des Schlauchs dagegen ist die Abscheiderate zu gering. Um die Abscheiderate im mittleren Bereich des Schlauchs 1000 gezielt zu erhöhen, sollte die Innenwandung in diesem Bereich nicht aufgeheizt bzw. sogar abgekühlt werden. Insofern können die Temperierelemente 1005, 1006 dazu ausgelegt sein, die Innenwandung im mittleren Abschnitt des Schlauchs 1000 gezielt abzukühlen.
Das zugehörige Temperaturprofil ist in 10B gezeigt. Entlang der Rechtsachse ist die Position x entlang der Längsrichtung des Schlauchs 1000 aufgetragen, und entlang der Hochachse ist die Temperatur aufgetragen. Die Position x = 0 entspricht der Position der ersten Öffnung 1001, und die Position x = S entspricht der Position der zweiten Öffnung 1002. Es ist zu erkennen, dass die Temperatur im Bereich der beiden Öffnungen 1001 und 1002 relativ hoch ist und dann zur Mitte des Schlauchs 1000 hin abfällt.
Die in 9A und 10A gezeigten Temperierelemente 903–906, 1003–1008 können beispielsweise als Heiz- und/oder Kühlmanschetten ausgebildet sein. Entsprechend einer ersten Möglichkeit können die Temperierelemente eine Anordnung von Heizdrähten zur Realisierung einer Widerstandsheizung aufweisen, wobei der durch die Heizdrähte fließende Strom in Ohm'sche Wärme umgesetzt wird. Eine weitere Möglichkeit ist, innerhalb der Temperierelemente jeweils eine Wasserheizung bzw. -kühlung vorzusehen, wobei eine mehrfach umlaufende Wasserleitung von exakt temperiertem Heiz- bzw. Kühlwasser durchflossen wird. Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung der Temperierelemente 903–906, 1003–1008 ist der Einsatz von Peltier-Elementen. Peltier-Elemente weisen jeweils eine wärmeabgebende Seite und eine kühlende Seite auf, so dass Peltier-Elemente sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingesetzt werden können. Peltier-Elemente eignen sich daher sehr gut zur Erzeugung eines vorgegebenen Temperaturprofils.
In 11 ist eine konkrete Beschichtungsvorrichtung gezeigt, mit der die Abscheidung von Beschichtungsmaterial in einem Sackloch quantitativ bestimmt werden kann. Die Beschichtungsvorrichtung umfasst eine Aluminiumschiene 1100, in die ein Sackloch 1101 gefräst ist. Das Sackloch 1101 wird durch eine Mehrzahl von Glasplatten 1102 abgedeckt. Beispielsweise können Objektträger aus Glas zum Abdecken des Sacklochs 1101 verwendet werden. Während des Beschichtungsprozesses dringt verdampftes Beschichtungsmaterial von der Öffnung 1103 aus in das Sackloch 1101 ein. Nach der Beendigung des Beschichtungsprozesses werden die auf den Objektträgern abgeschiedenen Schichtdicken vermessen, um auf diese Weise das Schichtdickenprofil entlang des Sacklochs 1101 zu erfassen.
Die in 11 gezeigte Beschichtungsvorrichtung ist für die Abscheidung von Polyparylen-N ausgelegt. Bei Polyparylen-N ist die Ceiling-Temperatur sehr niedrig, deshalb wird der hintere Bereich des Sacklochs 1101 gekühlt. Hierzu ist im hinteren Bereich des Sacklochs 1101 ein erstes Peltierelement 1104 angeordnet. Die kalte Seite des ersten Peltierelements 1104 steht mit der Aluminiumschiene 1100 in thermischem Kontakt, während die heiße Seite des ersten Peltierelements 1104 von der Aluminiumschiene 1100 abgewandt ist. Die heiße Seite des ersten Peltierelements 1104 ist mit einer Kühlschiene 1105 thermisch verbunden. Die Kühlschiene 1105 ist dazu ausgelegt, die an der heißen Seite des ersten Peltierelements 1104 entstehende Hitze abzuführen. Die Kühlschiene 1105 besteht vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material wie z. B. Edelstahl oder Kupfer. Oberhalb des ersten Peltierelements 1104 wird die Kühlschiene 1105 durch eine Wasserkühlung 1106 gekühlt, um die abgegebene Hitze abzuführen.
Am vorderen Ende des Sacklochs 1101 ist ein zweites Peltierelement 1107 angeordnet, das zum Erhitzen des Bereichs um die Öffnung 1103 des Sacklochs 1101 dient. Die heiße Seite des zweiten Peltierelements 1107 ist mit der Aluminiumschiene 1100 thermisch verbunden. Die kalte Seite des zweiten Peltierelements 1107 ist von der Aluminiumschiene 1100 abgewandt und mit der Kühlschiene 1105 thermisch verbunden, so dass die dort entstehende Kälte an die Kühlschiene 1105 abgegeben wird und für eine zusätzliche Kühlung der Kühlschiene 1105 sorgt.
Mit Hilfe der beiden Peltierelemente 1104, 1107 wird entlang des Sacklochs 1101 ein Temperaturprofil aufgebaut. Anschließend wird der Beschichtungsprozess durchgeführt. Mittels der Glasplatten 1102 kann die zu diesem Temperaturprofil gehörige Schichtdickenverteilung bestimmt werden.
In 12 ist ein Temperierblock 1200 gezeigt, der es ermöglicht, bei einer Mehrzahl von Rohren, Schläuchen, Kanülen, Kapillaren, Kathetern und ähnlichen schlauchförmigen Substraten gleichzeitig eine Beschichtung der Innenwandung durchzuführen. Der Temperierblock 1200 ist dazu ausgelegt, mehreren Schläuchen, Kathetern, Kapillaren etc. gleichzeitig ein geeignetes Temperaturprofil für die Beschichtung der Innenwandung aufzuprägen. Der Temperierblock 1200 umfasst eine Mehrzahl von Ausnehmungen 1201, 1202 zur Aufnahme der zu beschichtenden schlauchförmigen Substrate. In 12 sind zwar nur zwei Ausnehmungen gezeigt, es können auch wesentlich mehr Ausnehmungen vorgesehen sein, um so einen höheren Durchsatz bei der Beschichtung zu ermöglichen.
Schläuche, Katheter, Kapillaren und andere schlauchförmige Substrate bestehen in der Regel aus einem Polymermaterial wie z. B. Polyurethan oder Silikon, das eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Es dauert daher relativ lange, bis ein von außen angelegtes Temperaturprofil bis zur Innenwandung des jeweiligen schlauchförmigen Substrats vorgedrungen ist. Um über eine ausreichend lange Zeit hinweg ein stabiles Temperaturprofil auf die zu beschichtenden schlauchförmigen Substrate einwirken lassen zu können, ist der Temperierblock 1200 in eine Mehrzahl von unabhängig voneinander temperierbaren Sektionen 1203, 1204, 1205 unterteilt. Jede der Sektionen 1203, 1204, 1205 wird unterschiedlich thermostatiert. Die Sektionen 1203, 1204, 1205 bestehen beispielsweise aus einem gut wärmeleitenden Metall wie z. B. Kupfer oder Edelstahl.
Damit die einzelnen Sektionen 1203, 1204, 1205 auch über längere Zeiträume hinweg auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden können, sind die einzelnen Sektionen 1203, 1204, 1205 thermisch voneinander isoliert. Hierzu sind zwischen den Sektionen 1203, 1204, 1205 jeweils Trennscheiben 1206, 1207 aus einem schlecht wärmeleitenden Material angebracht, beispielsweise aus Teflon. Dadurch können die einzelnen Sektionen 1203, 1204, 1205 auch über längere Zeiträume hinweg auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, ohne dass hierzu sehr viel Heiz- bzw. Kühlleistung erforderlich wäre.
Wenn die in die Ausnehmungen 1201, 1202 eingebrachten Schläuche, Katheter oder Kapillaren dem gewünschten Temperaturprofil entsprechend temperiert sind, wird das verdampfte Beschichtungsmaterial auf den Innenwandungen der Schläuche, Katheter oder Kapillaren abgeschieden. Durch den Grad der Verdünnung durch das Trägergas, z. B. Argon, kann die Abscheidegeschwindigkeit auf das notwendige Maß reduziert werden.
Allerdings ist es nicht zwingend notwendig, sowohl den Bereich nahe der Öffnung zu heizen als auch den von der Öffnung entfernten Bereich zu kühlen. Zur Erzielung einer homogenen Abscheiderate kann es ausreichend sein, lediglich eine dieser Maßnahmen durchzuführen. Insbesondere kann es ausreichend sein, einen an der Innenseite zu beschichtenden Schlauch im Bereich der Öffnung zu heizen.
Eine derartige Ausführungsform ist in 13 dargestellt. 13 zeigt einen Schlauch 1300, der an seinem ersten Ende eine Öffnung 1301 aufweist und dessen zweites Ende als geschlossenes Ende 1302 ausgebildet ist. Im Bereich nahe der Öffnung 1301 sind ein erstes Heizelement 1303 sowie ein zweites Heizelement 1304 angeordnet. Beide Heizelemente 1303, 1304 sind als Widerstandsheizelemente realisiert, welche jeweils an eine zugehörige Spannungsquelle 1305, 1306 angeschlossen sind. Die Temperatur in den verschiedenen Segmenten des Schlauchs 1300 kann dabei mit Hilfe von Thermoelementen 1307, 1308 überwacht werden.
Durch die in 13 gezeigte selektive Aufheizung des Bereichs nahe der Öffnung 1301 kann bereits eine zufriedenstellende Homogenität der Abscheiderate erzielt werden. Dies ist im Diagramm von 14 veranschaulicht. 14 zeigt den Temperaturverlauf 1400 entlang der Länge des Schlauchs 1300 zusammen mit dem Verlauf 1401 der relativen Schichtdicke. Entlang der Rechtsachse ist die Position x entlang der Längsausdehnung des zu beschichtenden Schlauchs 1300 aufgetragen.
Am linken Rand entlang der Hochachse ist die Ofentemperatur für den Temperaturverlauf 1400 in Grad Celsius aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass die beiden Segmente in der Nähe der Öffnung des Schlauchs 1300 auf eine Temperatur von 75°C bzw. 50°C aufgeheizt werden, wohingegen der Rest des Schlauchs 1300 nicht aufgeheizt wird.
Am rechten Rand entlang der Hochachse ist die Skala für den Verlauf 1401 der relativen Schichtdicke aufgetragen, wobei die relative Schichtdicke auf die Schichtdicke an der Position der Öffnung 1301 bezogen wird. Es ist zu erkennen, dass die relative Schichtdicke von der Öffnung 1301 zum geschlossenen Ende 1302 des Schlauchs 1300 hin nur geringfügig abnimmt, so dass eine im Wesentlichen über die ganze Länge des Schlauchs 1300 hinweg in etwa konstante Schichtdicke abgeschieden wird.

Claims

Verfahren zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300) mit verdampftem Beschichtungsmaterial mittels chemischer Gasphasenabscheidung oder mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, wobei mindestens ein Ende des schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300) eine Öffnung (901, 1001, 1002, 1301) aufweist, über die das Beschichtungsmaterial in das schlauchförmige Substrat (900, 1000, 1300) eindringen kann, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Aufprägen eines Temperaturprofils entlang der Längsrichtung der Wandung des schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300), wobei die Temperatur im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung (901, 1001, 1002, 1301) des schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300) höher ist als die Temperatur an den von der mindestens einen Öffnung (901, 1001, 1002, 1301) entfernten Bereichen der Innenwandung; – Abscheiden des Beschichtungsmaterials an der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300).
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – das Temperaturprofil ist so ausgebildet, dass im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung eine relativ hohe Temperatur herrscht und mit zunehmender Entfernung von der mindestens einen Öffnung die Temperatur abnimmt; – die Temperatur ist im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung des schlauchförmigen Substrats am höchsten und nimmt zu den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen der Innenwandung hin ab; – die Temperatur ist im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung des schlauchförmigen Substrats am höchsten und ist an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen der Innenwandung niedriger als im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchförmige Substrat am ersten Ende eine Öffnung aufweist, über die das Beschichtungsmaterial in das schlauchförmige Substrat eindringen kann, wobei das schlauchförmige Substrat am zweiten Ende geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Bereich der Öffnung des schlauchförmigen Substrats am höchsten ist und in Richtung zum geschlossenen zweiten Ende hin abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchförmige Substrat am ersten Ende eine erste Öffnung und am zweiten Ende eine zweite Öffnung aufweist, wobei das Beschichtungsmaterial über die Öffnungen von beiden Enden her in das schlauchförmige Substrat eindringen kann.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Bereich der Öffnungen des schlauchförmigen Substrats am höchsten ist und zum mittleren Bereich des schlauchförmigen Substrats hin abnimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – die Diffusion des Beschichtungsmaterials zur Innenwandung des schlauchförmigen Substrats stellt den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt bei der Abscheidung des Beschichtungsmaterials dar; – die Abscheidung bzw. Abreaktion des Beschichtungsmaterials an der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats erfolgt vergleichsweise schneller als die Diffusion des Beschichtungsmaterials zu der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats; – für die Rate L der Abscheidung bzw. Abreaktion des Beschichtungsmaterials an der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats gilt L >> D/S², wobei D den Diffusionskoeffizienten des Beschichtungsmaterials und S die Länge des schlauchförmigen Substrats bezeichnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit zunehmender Entfernung von der mindestens einen Öffnung infolge der Abscheidung des Beschichtungsmaterials an der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats die Konzentration des Beschichtungsmaterials im Inneren des schlauchförmigen Substrats abnimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – an Bereichen nahe der mindestens einen Öffnung ist die Konzentration des Beschichtungsmaterials vergleichsweise hoch; – an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen ist die Konzentration des Beschichtungsmaterials vergleichsweise gering; – an den Bereichen nahe der mindestens einen Öffnung ist die Konzentration des Beschichtungsmaterials höher als an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheiderate eine Abhängigkeit von der Temperatur der Innenwandung aufweist, wobei die Abscheiderate mit zunehmender Temperatur stetig abnimmt und wobei die Abscheiderate bei Erreichen einer Ceilingtemperatur gleich Null wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an Bereichen nahe der mindestens einen Öffnung eine hohe Konzentration von Beschichtungsmaterial vorhanden ist und die Temperatur dort höher gewählt wird als an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen, an denen eine vergleichsweise niedrige Konzentration von Beschichtungsmaterial vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturprofil in Abhängigkeit von der Konzentration des Beschichtungsmaterials im Inneren des schlauchförmigen Substrats festgelegt wird, wobei die Temperatur an einer Position der Wandung des schlauchförmigen Substrats umso höher gewählt wird, je höher dort die Konzentration des Beschichtungsmaterials ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturprofil eine von den Bereichen nahe der mindestens einen Öffnung zu den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen hin abnehmende Temperatur aufweist, wodurch eine Abscheidung von Beschichtungsmaterial im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung verringert und eine Abscheidung von Beschichtungsmaterial an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – an den Bereichen nahe der mindestens einen Öffnung, an denen die Konzentration des Beschichtungsmaterials vergleichsweise hoch ist, wird die Abscheiderate durch eine vergleichsweise hohe Temperatur der Innenwandung abgesenkt; – an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen, an denen die Konzentration des Beschichtungsmaterials vergleichsweise gering ist, wird die Abscheiderate durch eine vergleichsweise niedrige Temperatur der Innenwandung angehoben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufprägen des Temperaturprofils mindestens eine von folgenden Maßnahmen umfasst: – an den Bereichen nahe der mindestens einen Öffnung, an denen die Konzentration des Beschichtungsmaterials vergleichsweise hoch ist, wird die Temperatur der Innenwandung erhöht und dadurch die Abscheiderate reduziert; – an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen, an denen die Konzentration des Beschichtungsmaterials vergleichsweise niedrig ist, wird die Temperatur der Innenwandung abgesenkt und dadurch die Abscheiderate erhöht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – durch das Aufprägen des Temperaturprofils entlang der Längsrichtung der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats wird eine weitgehend homogene Abscheiderate erzielt; – das Temperaturprofil wird so gewählt, dass in einer vorgegebenen Zeit eine gleichmäßige Schichtdicke an der Innenwandung des schlauchförmigen Substrats abgeschieden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturprofil mittels einer Temperiervorrichtung aufgeprägt wird, die ein oder mehrere Temperierelemente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – die Temperiervorrichtung umfasst eine Mehrzahl von entlang der Längsrichtung des schlauchförmigen Substrats angeordneten Temperierelementen; – jedes der ein oder mehreren Temperierelemente ist dazu ausgelegt, auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt oder abgekühlt zu werden; – bei den ein oder mehreren Temperierelementen handelt es sich um thermostatierbare Temperierelemente; – bei den ein oder mehreren Temperierelementen handelt es sich um Heiz- und/oder Kühlmanschetten; – die ein oder mehreren Temperierelemente sind dazu ausgelegt, jeweils ein Segment des schlauchförmigen Substrats auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperierelement mindestens eines von folgenden umfasst: eine Widerstandsheizung, ein Peltierelement, eine Wasserheizung und/oder eine Wasserkühlung, Heiz- oder Kühlschlangen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem schlauchförmigen Substrat um eines von folgenden handelt: einen Schlauch, ein Rohr, eine Kanüle, eine Kapillare, einen Katheter, eine Ureterschiene, einen Stent.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – das schlauchförmige Substrat besteht aus Polyurethan oder Silikon oder aus einem von Glas, Metall, Keramik; – bei dem Beschichtungsmaterial handelt es sich um Parylen, insbesondere um Parylen vom Typ N; – das Verfahren wird innerhalb einer Beschichtungskammer durchgeführt; – das Verfahren wird innerhalb einer Beschichtungskammer durchgeführt, in der ein Feinvakuum herrscht.
Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung einer Innenwandung eines schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300) mit verdampftem Beschichtungsmaterial mittels chemischer Gasphasenabscheidung oder mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, wobei mindestens ein Ende des schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300) eine Öffnung (901, 1001, 1002, 1301) aufweist, über die das Beschichtungsmaterial in das schlauchförmige Substrat (900, 1000, 1300) eindringen kann, und wobei die Beschichtungsvorrichtung aufweist: – eine Temperiervorrichtung (903–906, 1003–1008, 1200, 1303, 1304), die dazu ausgelegt ist, der Wandung des schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300) entlang der Längsrichtung ein Temperaturprofil aufzuprägen, wobei die Temperatur im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung (901, 1001, 1002, 1301) des schlauchförmigen Substrats (900, 1000, 1300) höher ist als die Temperatur an den von der mindestens einen Öffnung (901, 1001, 1002, 1301) entfernten Bereichen der Innenwandung.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – das Temperaturprofil ist so ausgebildet, dass im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung eine relativ hohe Temperatur herrscht und mit zunehmender Entfernung von der mindestens einen Öffnung die Temperatur abnimmt; – die Temperatur ist im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung des schlauchförmigen Substrats am höchsten und nimmt zu den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen der Innenwandung hin ab; – die Temperatur ist im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung des schlauchförmigen Substrats am höchsten und ist an den von der mindestens einen Öffnung entfernten Bereichen der Innenwandung niedriger als im Bereich nahe der mindestens einen Öffnung.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung ein oder mehrere Temperierelemente umfasst.
Beschichtungsvorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch mindestens eines von folgenden: – die Temperiervorrichtung umfasst eine Mehrzahl von entlang der Längsrichtung des schlauchförmigen Substrats angeordneten Temperierelementen; – jedes der ein oder mehreren Temperierelemente ist dazu ausgelegt, auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt oder abgekühlt zu werden; – bei den ein oder mehreren Temperierelementen handelt es sich um thermostatierbare Temperierelemente; – bei den ein oder mehreren Temperierelementen handelt es sich um Heiz- und/oder Kühlmanschetten; – die ein oder mehreren Temperierelemente sind dazu ausgelegt, jeweils ein Segment des schlauchförmigen Substrats auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen.