DE19920745C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit einem Material - Google Patents

Description

Aus der DE 195 16 450 C1 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Herstellen einer Leuchtschicht auf einem Substrat in einer Bedampfungsanlage bekannt, wobei die Leuchtschicht aus CsJTl besteht und der Druck in der Bedampfungsanlage zumin­ dest während des Bedampfens höher als Dampfdruck des Tl ist. Die Bedampfungsanlage weist hiernach einen geschlossenen Raum auf, in dem zwei Verdampfer, einer für Tl und einer für CsJ, sowie das Substrat angeordnet sind. Der Bedampfungsanlage können eine Heizung, eine Kühlung, eine Vakuummeßröhre und eine Druckerzeugungseinrichtung zugeordnet sein, über die ein Inertgas in die Bedampfungsanlage eingeleitet werden kann. Mit einer solchen Bedampfungsanlage können insbesondere Ein­ gangsleuchtschirme eines Röntgenbildverstärkers hergestellt werden. Aus der DE 28 13 919 C2 ist eine Bedampfungsanlage zum Bedampfen eines Substrates mittels vorgemischtem CsJ:Na aus einem Verdampfer bekannt. Auch hierbei sind der Verdamp­ fer und das Substrat in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Vor jeder Beschichtung des Substrates muß sowohl das Substrat als auch das Beschichtungsmaterial in die Verdampfungsanlage eingebracht, die Bedingungen zum Verdampfen des Beschich­ tungsmateriales und zum Beschichten des Substrates durch Un­ terdruckerzeugen und Erhitzen des Beschichtungsmateriales er­ zeugt und nach dem Beschichten des Substrates wieder aufgeho­ ben werden. Dies erfordert eine große Anzahl von Arbeits- und Verfahrensschritten und ist somit zeit- und materialintensiv, zudem kann nicht ausgeschlossen werden, daß Materialdampf hierbei aus der Bedampfungsanlage tritt, was insbesondere bei giftigen Substanzen nicht erwünscht ist.

Aus der JP 04-143278 A, JP 04-157158 A und JP 62-218574 A sind Beschichtungsvorrichtungen bekannt, die einen ersten und einen vom ersten separaten zweiten Raum aufweisen. Aus der EP 0 042 149 B1 und US-PS 3 961 182 sind Beschichtungs­ einrichtungen für einen Röntgenbildverstärker bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit einem Material anzugeben, das bzw. die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere soll ein kontinuierlicher Ar­ beitsprozeß zum Beschichten von Substraten möglich sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 7 gelöst.

Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung ist, daß das Material in einen ersten Raum einbringbar und derart erhitzbar ist, daß ein Material­ dampf entsteht und daß das Substrat in einem zweiten, vom ersten unabhängigen Raum angeordnet ist und wobei der Materi­ aldampf von dem ersten Raum in den zweiten Raum zum Beschich­ ten des Substrates leitbar ist. Es ist somit möglich, das Material in dem ersten Raum ständig auf einer solchen Tempe­ ratur zu halten, daß ein Materialdampf entsteht, wodurch gegenüber dem Stand der Technik erreicht wird, daß beim Wech­ sel des Substrates keine Abkühlung und Erhitzung des Materi­ als erfolgen muß. Da das Material in einem ersten und das Substrat in einem zweiten davon unabhängigen Raum angeordnet ist, kann der zweite Raum im Unterschied zum Stand der Tech­ nik kleiner ausgeführt werden, weil hierin keine Verdamp­ fungsanlage vorgesehen ist. In diesem zweiten Raum können so­ mit die Bedingungen für das Beschichten durch das Erzeugen des erforderlichen Druckes und der Temperatur auf schnellere Weise wiederhergestellt werden.

Genügt der in dem ersten Raum erzeugte Materialdampf hin­ sichtlich seiner Reinheit noch nicht den notwendigen Anforde­ rungen, so kann dieser mit Vorteil über einen dritten Raum geleitet werden, indem eine chemische Reaktion zur Erhöhung der Reinheit durchgeführt wird.

Wird der Materialdampf vor dem Auftreffen auf das Substrat mit einem Inertgas gemischt, so läßt sich ein homogenerer Materialdampf herstellen und Inhomogenitäten der Beschichtung werden vermieden.

Kann ein Unterdruck im ersten, zweiten und/oder dritten Raum erzeugt werden, so kann das Temperaturniveau während der Be­ schichtung und damit der Energieverbrauch gering gehalten werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung.

In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein erster Raum gekennzeichnet, der von einem Gefäß gebildet wird, das vor­ zugsweise Edelstahl, Glaskohlenstoff, Glas- oder Bornitrid aufweist. In diesem Raum 1 kann ein Material 2, beispiels­ weise ein Beschichtungs- oder Dotierungsmaterial NaJ, TlJ, NaBr, TlBr, InBr, InJ, GaBr, GaJ, für Schirme eines Röntgen­ bildverstärkers, einer Speicherleuchtstoffplatte oder eines Monitors angeordnet und über Heizmittel 3 derart erhitzt wer­ den, daß ein Materialdampf entsteht, der in einen zweiten Raum 4 derart geleitet wird, daß er sich auf einem in dem zweiten Raum 4 angeordneten Substrat 5 als Beschichtung nie­ derschlägt. Aus dem Ausführungsbeispiel geht hervor, daß der Materialdampf über einen Mischer 6 geleitet wird, an den eine Vakuumpumpe 7 sowie ein Behälter 8, in dem sich ein Träger­ gas, vorzugsweise ein inertes Trägergas, befindet, ange­ schlossen ist. Dem Mischer 6 ist ein Regler 9 nachgeschaltet, über den der vom Mischer 6 bereitgestellte Materialdampf- /Trägergasstrom in günstiger Weise so eingestellt wird, daß er sich möglichst homogen auf dem Substrat 5 niederschlägt.

Im Rahmen der Erfindung kann, wie in der Fig. 1 gezeigt, in dem zweiten Raum 4 ein weiterer Verdampfer 10 angeordnet sein, der zum Verdampfen eines weiteren Materiales 11, bei­ spielsweise eines Absorbermaterials für Röntgenbildverstär­ kerschirme, derart ausgestaltet ist, daß sich das weitere Material 11 ebenfalls auf dem Substrat 5 niederschlagen kann. Durch Regelung des Dampfstromes aus dem ersten Raum 1 und/oder Einstellen des Dampfdruckes des weiteren Verdampfers 10 kann insbesondere die Mischung der Gase und damit die Dotierung des sich auf dem Substrat niederschlagenden Materi­ als mit Vorzug eingestellt werden.

Aus der Fig. 2 geht ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung hervor, wobei Elemente, die bereits in der Fig. 1 mit Bezugszeichen versehen worden sind, mit den glei­ chen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus dieser Figur geht her­ vor, daß der Materialdampf vom ersten Raum 1 in einen dritten Raum 12 geleitet wird, indem er einer chemischen Reaktion zum Erhöhen der Reinheit unterzogen und über den Regler 9 in den zweiten Raum 4 leitbar ist. Sofern eine Abkühlung des Materi­ aldampfes im dritten Raum 12 verhindert werden soll, kann diesem ebenfalls ein Heizmittel 3 zugeordnet sein. Auch hier ist dem Materialdampf vor dem Auftreffen auf das Substrat 5 ein Inertgas als Trägergas zumischbar, das sich im Behälter 8 befindet. Im Rahmen der Erfindung kann vor den Regler 9 ein Kühler 13 geschaltet werden, wenn der Regler 9 durch die hohen Temperaturen des Materialdampfes Schaden erleiden kann. Im Rahmen der Erfindung können der erste, zweite und/oder dritte Raum 1, 4, 12 mit einer Druckeinrichtung 14, vorzugs­ weise einer Unterdruckeinrichtung, in Verbindung stehen. Zu­ dem kann dem zweiten Raum 4 ebenfalls ein nur schematisch dargestelltes Heizmittel 3 zugeordnet sein. Besonders bevor­ zugt kann mit einer Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 bei­ spielsweise ein Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildver­ stärkers hergestellt werden, wobei das Substrat 5 dann vor­ zugsweise Aluminium, Glas oder glasfaserverstärkten Kohlen­ stoff aufweist. Als Verdampfungsmaterialien können die be­ kannten Materialien CsJ:Na, CsJ:Tl und als Träger- oder Inertgas Argon, Neon, Helium und Stickstoff Anwendung finden.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Dotierungs­ stoff als Material 2 außerhalb der Beschichtungsanlage in den ersten Raum 1 eingebracht und über die Heizmittel 3 derart erhitzt, bis der Sättigungsdampfdruck höher ist als der äußere Luftdruck. Wird an diesen Raum 1 ein Unterdruck wäh­ rend des Erhitzens angelegt, so kann die Temperatur, bei der die Verdampfung des Materiales 2 einsetzt, abgesenkt werden, wodurch Energiekosten gespart werden können. Sofern der er­ zeugte Dampfstrom noch nicht die erforderliche Reinheit, z. B. durch leicht flüchtige Bestandteile des Ausgangsmaterials oder Reaktionsprodukte aus dem ersten Raum 1, enthält oder chemische Konsistenz, z. B. Oxidationsstufe, aufweist, so ist es vorteilhaft, wenn der Dampfstrom durch einen ebenfalls be­ heizbaren dritten Raum 12 geleitet und dort gereinigt bzw. einer chemischen Reaktion unterzogen wird. Ist der Dotie­ rungsstoff beispielsweise GaBr₃ und wird dieser im ersten Raum 1 beispielsweise auf 500°C erhitzt, so kann der somit erzeugte Materialdampf außer dem gewünschten GaBr noch GaBr₃ und/oder Br₂ enthalten. Dieser verunreinigte Materialdampf wird durch sich im dritten Raum 12 befindendes metallisches Ga geleitet, wonach der Materialdampf anschließend im wesent­ lichen aus dem gewünschten GaBr besteht. Diesem Materialdampf wird ein Trägergas als Inertgas zugeführt, welches die Aufgabe hat, durch Stöße mit dem Dotierungsstoff eine homogene, lokal nicht stark begrenzte Materialdampf-/Trä­ gergaswolke zu erzeugen, um somit auf dem Substrat 5 eine gleichmäßige Beschichtung zu bewirken. Dieser Materialdampf schlägt sich - wie aus der Fig. 1 hervorgeht - mit dem ebenfalls im zweiten Raum 4 verdampften Absorbermaterial, z. B. CsBr, auf dem Substrat 5 nieder.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verbindung zu den Räumen 1, 4, 12, die vorzugsweise über Kanäle erfolgt, druckdicht ausgeführt ist, weil somit einerseits Fremdgase und Partikel nicht in den Materialstrom oder die Verdamp­ fungsanlage gelangen können und andererseits austretender Materialdampf ein Gesundheitsrisiko darstellen könnte. Zudem können mehrere erste und/oder dritten Räume 1, 12 dem zweiten Raum 4 zugeordnet sein.

Im Rahmen der Erfindung können nicht nur Eingangs- oder Aus­ gangsleuchtschirme eines Röntgenbildverstärkers, sondern auch Bildröhren und Detektoren, insbesondere Festkörperdetektoren, beschichtet werden.

Claims (19)

1. Verfahren zur Herstellung einer Leuchtschicht für insbe­ sondere Röntgenbildverstärker, Speicherleuchtstoffplatten oder Monitore, wobei in einem ersten, von einem zweiten Raum (4), dem eigentlichen Beschichtungsraum, getrennten Raum (2) ein Dotierungsmaterial wie NaJ, TlJ GaJ, InJ oder deren Bromide durch Erhitzen verdampft und dem zweiten Raum (4), dem Be­ schichtungsraum, zugeleitet wird, während gleichzeitig in dem zweiten Raum (4), dem Beschichtungsraum, ein Absorbermate­ rial, wie CsBr, CsJ, verdampft und gemeinsam mit dem Dotier­ material auf dem Substrat (5) als Leuchtschicht abgeschieden wird.

2. Verfahren zur Herstellung einer Leuchtschicht für insbe­ sondere Röntgenbildverstärker, Speicherleuchtstoffplatten oder Monitore, wobei in einem ersten, von einem zweiten Raum (4), dem eigentlichen Beschichtungsraum, getrennten Raum (2) ein Absorbermaterial, wie CsBr, CsJ, durch Erhitzen verdampft und dem zweiten Raum (4), dem Beschichtungsraum, zugeleitet wird, während gleichzeitig in dem zweiten Raum (4), dem Beschichtungsraum, ein Dotierungsmaterial wie NaJ, TlJ GaJ, InJ oder deren Bromide verdampft und gemeinsam mit dem Absorbermaterial auf dem Substrat (5) als Leuchtschicht ab­ geschieden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei über einen zwischen dem ersten und dem zweiten Raum (2, 4) angeordneten Regler (9) der Materialdampfstrom vorgebbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Mischungsverhältnis des Dotiermaterials und des Absorbermaterials einstellbar ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dem Materialdampf vor dem Auftreffen auf das Substrat (5) ein Inertgas zugemischt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in dem ersten, in dem zweiten und/oder in einem dritten Raum (1, 4, 12) ein Unterdruck erzeugbar ist, wobei der Materialdampf von dem ersten Raum (1) über den dritten Raum (12) in den zweiten Raum (4) geleitet wird.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend einen ersten, von einem zweiten Raum (4), dem eigentlichen Beschichtungsraum getrennten Raum (2), wobei ein Dotiermaterial oder ein Absorbermaterial durch Erhitzen ver­ dampfbar und dem zweiten Raum (4), dem Beschichtungsraum, zu­ leitbar ist, während in dem zweiten Raum (4), dem Beschich­ tungsraum, ein Absorbermaterial oder ein Dotiermaterial ver­ dampfbar ist und wobei das Absorbermaterial und das Dotier­ material gemeinsam auf einem in den zweiten Raum (4), dem Be­ schichtungsraum, einbringbares Substrat (5) abscheidbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Materialdampf vom ersten Raum (1) über einen drit­ ten Raum (12) in den zweiten Raum (4) leitbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, mit Mitteln zum Zuführen eines Inertgases zu dem Materi­ aldampf.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei dem ersten, zweiten und/oder dritten Raum (1, 4, 12) eine Druckeinrichtung (14) zugeordnet ist zum Erzeugen eines Unterdruckes.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei dem zweiten und/oder dem dritten Raum (4, 12) Heizmit­ tel (3) zugeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Materialdampf über einen Regler (8) zum Regeln des Dampfstromes dem Substrat (5) zuführbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Materialdampf über einen vor dem Regler (9) ange­ ordneten Kühler (13) kühlbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Mittel zum Leiten des Materialdampfes und die Räume (1, 4, 12) zumindest annähernd gasdicht ausgeführt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei der erste und dritte Raum (1, 12) als Gefäß ausgeführt sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Gefäß zumindest Edelstahl, Glaskohlenstoff, Glas oder Bornitrit aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, wobei das Material (2) ein Dotierungsstoff, ein Absorberstoff und/oder ein Leuchtstoff ist und wobei das Substrat Alumi­ nium, Glas oder kohlefaserverstärkten Kunststoff aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei mehrere erste und/oder dritte Räume (1, 12) dem zweiten Raum (4) zugeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, wobei in dem zweiten Raum (4) ein weiterer Verdampfer (10) zum Verdampfen eines weiteren Materials (11) angeordnet ist.