DE1521151C3 - Verfahren und Vorrichtung zum allseitigen Aufdampfen dünner Schichten auf langgestreckte Körper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum allseitigen Aufdampfen dünner Schichten auf langgestreckte Körper, insbesondere auf Drähte und Bänder, welche im stetigen Arbeitsgang durch einen Verdampfungsraum mit einem Verdampfer und einem tunnelförmigen Reflektor hindurchgeführt werden, sowie eine Vorrichtung, welche insbesondere zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens geeignet ist, welche jedoch auch bei anderen Aufdampfverfahren in vorteilhafter Weise Verwendung finden kann.

Aus der USA.-Patentschrift 2 879 739 ist eine Verdampfungsanordnung zum allseitigen Aufdampfen dünner Schichten auf langgestreckte Körper bekannt, deren Verdampfungsraum von einem tunnelförmigen Reflektor gebildet wird. Der Reflektor dieser bekannten Verdampfungsanordnung besteht aus Kohle oder Graphit oder aus einer Mischung dieser beiden Materialien und ist bis zu einer Temperatur in der Größenordnung von 1250° C aufheizbar. Aus dieser Vorveröffentlichung, ebenso wie z.B. aus der schweizerischen Patentschrift 288 438 ist es ferner bekannt, zum Aufbringen von Metallüberzügen auf langgestrecktes Arbeitsgut dieses im stetigen Arbeitsgang durch den Behandlungsraum hindurchzuführen und gleichzeitig die den Behandlungsraum begrenzenden Flächen über die Verdampfungstemperatur des Metalls aufzuheizen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es gestatten, unter Erzeugung einer hohen Dampfdichte die zu bedampfenden Körper bei gutem Bedampfungswirkungsgrad mit einer sehr reinen Schicht allseitig und äußerst gleichmäßig zu bedekken.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein Reflektor verwendet wird, der aus dem gleichen Material wie das aufzudampfende Gut besteht, und hinsichtlich der Vorrichtung dadurch, daß innerhalb des Verdampfungsraumes ein separater Verdampfer angeordnet ist, wobei dieser Verdampfer und der Reflektor jeweils getrennt direkt oder indirekt beheizt werden. Die letztgenannte erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung ist nicht nur in Verbindung mit dem zuvor geschilderten, erfindungsgemäßen Verfahren anwendbar, sondern auch unabhängig von diesem bei andersartigen Verfahren zum allseitigen Aufdampfen dünner Schichten.

Durch die Ausbildung des Reflektors aus dem gleichen Material wie das aufzudampfende Gut erzielt man sehr reine Schichten, die keine Verunreinigungen durch Materialien enthalten, welche von der aus einem anderen Material — beispielsweise aus Kohle — bestehenden Reflektorwand stammen. Da der auf der Reflektorwand auftreffende Dampf durch starkes Erhitzen des Reflektors vollständig reflektiert wird, arbeitet die Anlage mit sehr gutem Wirkungsgrad. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn innerhalb des Verdampfungsraumes ein separater Verdampfer angeordnet ist und wenn der Verdampfer und der Reflektor jeweils getrennt direkt oder indirekt beheizt werden. Hierdurch ist es möglich, einerseits die Verdampfertemperat-nf ' und andererseits die Reflektortemperatur unterschiedlich hoch zu wählen und gegebenenfalls getrennt zu regeln und für beide Temperaturen eine optimale Höhe einzustellen. Die Verdampfertemperatur muß in der Regel höher gewählt werden als die Reflektortemperatur.

An Hand der Zeichnung wird der Erfindungsgegenstand näher erläutert.,.

Die dargestellte Bedampfungseinrichtung arbeitet in einem Gefäß 10 bei einem Druck von 0,1 Torr. In dem Gefäß 10 ist ein tunnelförmiger, waagerecht liegender Reflektor 11 angeordnet. Durch eine öffnung 12 ragt ein Verdampfer 13 von unten in den Reflektor 11 hinein. Der Verdampfer 13 besteht aus einem Tiegel 14, der von einer elektrischen Heizung 15 auf 1600° C erhitzt. Zur Regelung der Heizleistung der Reflektor- und Verdampferheizung sind Regelorgane 17 und 18 vorgesehen. Aus einem Ββτ halter 20 wird der Verdampfer 13 über eine Zufuhrleitung 19 mit einem Chromgranulat versorgt, das sodann im Tiegel 14 verdampft. Dabei bildet sich in der Mitte des Reflektors 11 über dem Verdampfer 13 eine Zone gleichmäßiger Dampfdichte aus Chromdampf. Durch diese Zone wird ein Stahlband 21 mit einer Geschwindigkeit von 19 m/min hindurchbewegt und, wie in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist, dabei allseitig bedampft. Das Stahlband 21 erwärmt sich dadurch auf etwa 1000° C, so daß sich der Chromdampf auf die Oberfläche des Stahlbandes 21 niederschlägt und hier zu einer 1 μ dicken Schicht kondensiert. Durch den ständigen Aufprall des Chromdampfes und durch die hohe Temperatur an der Reflektorwand werden von dieser geringe Substanzmengen abgetragen. Um dadurch die Chromschicht nicht zu verunreinigen, wird ein ebenfalls aus Chrom bestehender Reflektor verwendet, der zur Bildung der aufzudampfenden Schicht beiträgt.

Damit die Temperatur des Drahtes nicht zu sehr ansteigt, werden dünne Drähte zweckmäßig mit erhöhter Geschwindigkeit über Umlenkrollen je nach gewünschter Dicke der aufzudampfenden Schicht zwei- oder viermal mit jeweiliger Zwischenkühlung

durch den Reflektor hindurchgeführt. Da durch eine erhöhte Verdampferleistung eine hohe Dampfdichte im Reflektor zu erzielen ist, können sehr reine Schichten, wie z. B. Halbleiterschichten, kontinuierlich aufgedampft werden. Eine vorteilhafte Anwendung für die Aufdampfung einer Halbleiterschicht auf Bandmaterial besteht bei der Herstellung von Selen-Gleichrichtern. Die Bandbedampfung mit anschließender Ausstanzung der Gleichrichterplatten bringt eine erhebliche Fertigungstechnische Vereinfachung der Herstellung von Selen-Plattengleichrichtern. Zur Vermeidung von Verunreinigungen wird dabei zweckmäßig ein Reflektor aus dem gleichen Halbleitermaterial verwendet, so daß er seinerseits zur Bildung der aufgedampften Schicht beiträgt.

Es ist ferner möglich, nach diesem Verfahren mehrere Schichten durch mehrere hintereinandergeschaltete Bedampfungsstufen nacheinander aufzudampfen. Das Bedampfen von Gegenständen, wie Drähten, Bändern oder auf einem Draht aufgereihten Scheiben, Muttern u. dgl., kann bei zwischengeschalteten Schleusen in den einzelnen Bedampfungsstufen bei verschiedenen Drücken, Atmosphären und Temperaturen erfolgen. Um die Reinheit und die Haftfestigkeit der aufzudampfenden Schichten zu erhöhen, werden z. B. bei einer reaktiven Bedampfung geeignete Spülgase verwendet.

Besteht der Reflektor aus einem elektrisch nichtleitenden Material, wie z. B. Aluminiumoxid, zum Aufdampfen einer Aluminiumoxidschicht, wird er indirekt beheizt. Auch für den Verdampfer kann eine indirekte Heizung, z. B. eine Elektronenstrahlheizung verwendet werden. Haben die zu bedampfenden Gegenstände unsymmetrische Formen, ist es zur Erreichung einer optimalen Gleichmäßigkeit der Schichtdicke unter Umständen zweckmäßig, dem Reflektor eine entsprechend angepaßte Form, z.B. eine ovale Form zu· geben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum allseitigen Aufdampfen dünner Schichten auf langgestreckte Körper, insbesondere auf Drähte und Bänder, welche im stetigen Arbeitsgang durch einen Verdampfungsraum mit einem Verdampfer und einem tunnelförmigen Reflektor hindurchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reflektor (11) verwendet wird, der aus dem gleichen Material wie das aufzudampfende Gut besteht.

2. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Verdampfungsraumes ein separater Verdampfer (13) angeordnet ist und daß der Verdampfer (13) und der Reflektor (11) jeweils getrennt direkt oder indirekt beheizt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizung (15) des Verdampfers (13) und der Heizung (16) des Reflektors (11) je ein eigenes Regelorgan (18 bzw. 17) zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (13) durch eine Öffnung (12) eines waagerecht angeordneten Reflektors (11) nach unten in diesen hineinragt.

30