DE1262101C2

DE1262101C2 - Tiegel fuer die verdampfung von stoffen im vakuum mittels elektronenstrahlen, insbesondere zur bandbedampfung

Info

Publication number: DE1262101C2
Application number: DE19621262101
Authority: DE
Priority date: 1962-12-15
Filing date: 1962-12-15
Publication date: 1973-10-25
Also published as: DE1262101B

Description

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Tiegels überhaupt erst die in den Unteranspriichen Temperatur des Kühlmittels 3. Dadurch ist einerseits präzisierten Ausführungsformen, mit welchen weitere eine gute Wärmeableitung vom Verdampfungsgut 6 erhebliche Vorteile erzielt werden können. und also eine gleichmäßige Verdampfung gewährin den F i g. 1 bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele leistet. Andererseits werden alle chemischen Reakvon erfindungsgemäß ausgebildeten Tiegeln dar- 5 tionen sicher ausgeschlossen, die bei Erwärmung gestellt, welche sich als besonders vorteilhaft zur zwischen dem Verdampfungsgut 6 und dem Material Lösung der gestellten Aufgabe erwiesen haben. der Wand 1 eintreten könnten.

Die Fig.l zeigt einen Verdampfungstiegel oder Da der obere Rand 7 des Tiegels ebenfalls gekühlt ein Verdampfungsschiffchen, das aus einer inneren wird, wird als weiterer Vorteil auch weitestgehend Wand 1 und einer äußeren Wand 2 besteht. Zwischen _l0 vermieden, daß bei Dejustierung des Elektroaenihnen befindet sich das Kühlmittel 3, das durch das strahlbündels 8 und seinem Auftreffen auf den Rand 7 Rohr4 zu- und durch das Rohr 5 abgeführt wird. eine Verunreinigung der aufgedampften Schichten Int Inneren befindet sich das Verdampfungsgut 6, das eintreten kann. Denn bei der recht guten Wärmemittels des Elektronenstrahls 8 erhitzt und ver- ableitung eines gekühlten Tiegelrandes kann ein dampft wird. Zur besseren Kühlung können in be- _1S Elektronenstrahl das Material des Randes 7 praktisch, konnter Weise Leitbleche für das Kühlmittel vor- nicht verJampfen.

gesehen sein. Als Tiegelmaterial· dienen ii. bekannter Weise

Ein solches Schiffchen hat eine Reihe von Vor- Metalle wie Kupfer, aber auch andere Materialien

teilen. Die Grenzfläche zwischen dem Veruampfungs- wie Edelstahl, Stahl, Gußeisen, Quarzgut, Glas, gut 6 und der inneren Wand 1 befindet sich auf der »₀ Quarzglas können dafür benutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche· gewicht und muß durch besondere Regelorgane F ' wieder auf eine konstante Verdampfungsrate zurückgeführt werden.

1. Kühlbarer Tiegel für das Verdampfen von Ähnliches tritt auch bei der Verdampfung mittels Stoffen im Vakuum mittels Elektronenstrahlen, 5 Elektronenstrahlen auf. Hier ist zwar die äußere insbesondere zur Bandbedampfung, dadurch Oberfläche des Verdampfungsschiffchens anfangs auf gekennzeichnet, daß er doppelwandig ge- Zimmertemperatur und wird nicht beheizt (wie bei staltet und mit einer Zuleitung (4) und Ablei- der vorhergehend besprochenen Widerstandserhittung(5) für das zwischen den Wänden des Tiegels zung); beim Verdampfen steigt jedoch seine Tempefiießende Kühlmittel versehen ist. io ratur an, da dem in ihm befindlichen Verdampfungs-

2. Tiegel nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gut ständig Wärme zugeführt wird. Dadurch steigt zeichnet, daß seine innere Wandung (9) verstärkt auch die Verdampfungsrate an und muß eventuell ausgebildet ist und die Wandstärke vom oberen zurückgeregelt werden. Außerdem erreicht die Tem-Rand (7) zur Bodenfläche zu zunimmt. peratur der Grenzfläche zwischen Verdampfungsgut

3. Tiegel nach Anspruch 2, dadurch gekenn- i« _un(j dem nicht direkt beheizten, also kühlen Tiegel zeichnet, daß sich die Randwandstärken (7) der hohe Werte, die über der Schmelztemperatur des inneren Wandung zu den Bodenwandstärken (9) Verdampfungsgutes liegen, so daß schädliche Reakwie 1:3 bis 1:5 verhalten. tionen auftreten können.

4. Tiegel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge- Aus der britischen Patentschrift 754102 ist das kennzeichnet, daß bei langgestreckter Ausfüh- ao Verdampfen von Metall, insbesondere von Alumirung die innere Wandung (10) an den Tiegel- _ni_um> durch Elektronenbombardement unter Vakuum enden gegenüber dem mittleren Teil (10) ver- bekannt. Der das zu verdampfende Aluminium entstärkt ausgebildet ist (Fig. 3). haltende Tiegel aus keramischem oder feuerfestem

Werkstoff ist in einen der Tiegelform entsprechend

as ausgesparten Kupferblock eingesetzt, dessen Basisteil

als Kupfervollkörper ausgebildet ist. Die Höhe dieses

Vollkörperbasisteiles entspricht etwa der Tiegelhöhe.

Eine Kühlrohrschlange ist um den Basisteil ange-

Zur Verdampfung im Vakuum werden vielfach ordnet, um den Tiegel auf einer solchen Temperatur Tiegel benutzt, die infolge der größeren, in ihnen 30 zu halten, daß das Aluminium nicht durch die Poren enthaltenen Menge an Verdampfungsgut große Char- des Tiegelwerkstoffes hindurchdringen oder mit dem gen, z. B. graue Bandlängen, zu bedecken gestatten, Tiegelwerkstoff reagieren kann,
ohne daß Verdampfungsgut nachgeliefert werden Aus der USA.-Patentschrift 3 046 936 ist ebenfalls

muß. Dies hat den Verteil, daß kein besonderer das Verdampfen von Aluminium unter Vakuum Mechanismus zur Nachlieferung notwendig ist; der 35 durch Elektronenbombardement bekannt. Der Tiegel, Aufbau der Bedampfungsanlage wird einfacher. aus welchem das Aluminium verdampft wird, ist Diese Tiegel werden im allgemeinen mittels direkten mit einer Kühlrohrschlange umgeben, damit das mit Stromdurchgangs erhitzt. In letzter Zeit ist auch die der Tiegelinnenwand in Berührung befindliche Alu-Erhitzung mittels Elektronenstrahlen schon öfter minium entweder in festem Aggrsgatzustand vorliegt benutzt worden. Sie hat den Vorteil, daß gewisse 40 oder eine solche niedrige Temperatur aufweist, daß Stoffe, die sich wie z. B. SiO₂ bei langsamer Erhit- es nur in vernachlässigbarem Umfang mit dem Tiegel zung zersetzen- (im Beispiel· in SiO + O), bei der reagiert.

schnellen und starken örtlichen Erhitzung mittels Bekannt 1st es, auf dem Gebiet des Elektronen-Elektronenstrahlen unzersetzt in die Dampfphase strahlschmelzens wassergekühlte Kupfertiegel zu verübergehen. Es sind auch Vorschläge gemacht wor- 45 wenden (Zeitschrift für »Metallkunde«, 1961, S. 294). den, die Elektronenstrahlen in sogenannten Flach- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim

Strahlkanonen (»transverse guns«) zu erzeugen. Sie Verdampfen von Stoffen im Vakuum mittels Elekergeben ein flaches ElektronenstrahlbUndel von einer tronenstrahlcn durch die Ausgestaltung des Verfast beliebigen, recht großen Strahlbreite, dessen dampfungstiegels eine möglichst konstante Verdamp-Form besser geeignet ist als die sonst üblichen zylin- jo fungsrate zu erreichen, unter gleichzeitiger Vermeidrischen Strahlbündel, um aus den üblichen lang- dung von schädlichen Reak'.ionen des zu verdampfengestreckten Schiffchen Stoffe zu verdampfen. den Stoffes mit dem Tiegelwerkstoff.

Bei der Vakuumbedampfung ist es besonders Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher wichtig, die verdampfte Menge pro Zeiteinheit zu Weise durch einen kühlbaren Tiegel für das Verkennen und diese z.B, bei der Bedampfung von as dampfen von Stoffen Im Vakuum mittels Elektronen-Bändern konstant zu halten. Bei widerstandsbeheiz- strahlen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er ten Schiffchen stellt sich eine gewisse Temperatur doppelwandig gestaltet und mit einer Zuleitung und ein, die sich aus dem Uleichgewicht zwischen der Ableitung für das zwischen den Wänden des Tiegels zugeführten Wärmemenge einerseits und der Ver- fließende Kühlmittel verseher, ist. Durch diese erfindampfungswärme sowie der Bestrählungsenergie 60 dungsgemäße Ausführungsform des kühlbaren Tieandererseits ergibt. Wenn sich die Abstrahlung gels ist nicht nur eine bessere Kühlung — und damit infolge Änderung der Oberflächeneigenschaften des weitgehende Konstanthaltung der Tiegeltcmperatur — Schiffchenmatcrials und des Verdampfungsgutes gewährleistet als bei Verwendung einer nur din ändert und die eventuell noch vorhandene elektrische Ticgelboden oder den Tiegel umgebenden Kühlrohr-Lcitfähigkeit des Verdampfungsgutes durch Ände- 65 schlange, sondern es werden darüber hinaus noch rung der Geometrie (Füllung des Verdampfers, Hin- weitere, in den nachstehenden Figurenbeschreibungen und Herlaufen des Verdampfungsgutes im Schiffchen angegebene Vorteile erzielt. Insbesondere ermöglicht usw.) schwankt, ändert sich auch das obige Gleich- die erfindungsgemäße Ausbildung des kühlbarcn