DE2947001A1

DE2947001A1 - Verfahren zur herstellung von vakuumabgeschiedenen filmen

Info

Publication number: DE2947001A1
Application number: DE19792947001
Authority: DE
Inventors: Toshio Iijima; Tomoaki Ikeda; Masamichi Shigyo; Hideaki Takeuchi; Satoshi Yoshida
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1978-11-21
Filing date: 1979-11-21
Publication date: 1980-05-29
Also published as: JPS5573865A; JPS61425B2; US4377607A

Description

MÖNCHEN DR. E. WIEGAND DR. M. KÖHLER DIPl-ING. C. GERNHARDT

HAMBURG DIPL.-ING. ]. GlAESER

DIPL-ING. W. NIEMANN OF COUNSEL

WIEGAND NIEMANN KÖHLER GERNHARDT GLAESER

PATE NTANWXLTE Zugelassen beim Europäischen Patentamt

23A7001

TELEFON: 089-5554 76/7 TELEGRAMME: KARPATENT TELEXi 529068 KARPD

D-BOOO MDNCHEN2 HERZOG-WIIHEIM-STR. 16

21 . November 1979

W. 43584/79 - Ko/G

Fuji Photo Film Co., Ltd., Minami Ashigara-Shi, Kanagawa (Japan)

Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen, die aus einer Legierung oder Zwischenmetallverbindung, welche aus zwei oder mehr Komponenten mit unterschiedlichen Dampfdrücken aufgebaut ist, bestehen, sowie ein Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen mit guter Ueproduzierbarkeit unabhängig von der Verdampfungszeit und ohne Variierungen in

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der Zusammensetzung des vakuumabgeschiedenen Filmes. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen, wobei kontinuierlich ein vakuumabgeschiedener Film, der aus einer Legierung oder einer Verbindung einer bestimmten Zusammensetzung aufgebaut ist, auf einer Grundlage oder einer Bahn von unbegrenzter Länge ausgebildet wird.

Bisher war, falls eine Vakuumaufdampfung unter Anwendung einer Legierung oder einer Zwischenmetallverbindung aus Komponenten mit unterschiedlichen Dampfdrücken mittels einer einzigen Verdampfungsquelle durchgeführt wurde, die Zusammensetzung; des vakuumabgeschiedenen Filmes allgemein sehr unterschiedlich von der Zusammensetzung des Verdampfungsmaterials auf Grund der Unterschiedlichkeit von Dampfdruck und der Verdampfungsgeschwindigkeit jeder Komponente.

Kombinationen von Metallen, d.h. Legierungen, worin die Zusammensetzung des erhaltenen vakuumabgeschiedenen Filmes praktisch die gleiche wie diejenige des Verdampfungsmaterials ist, wurden in Vacuum Deposition of Thin Films, Holland, Chapman and Hall Ltd., 1963, S.188 beschrieben. Sie stellen jedoch sehr große Ausnahmen dar und bilden sehr vereinzelte Kombinationen.

Obwohl bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen aus einer Legierung oder einer Intermetallverbindung von zwei Komponenten mit unterschiedlichen Dampfdrücken vorgeschlagen wurden, haben sie sämtliche Fehler beim praktischen Gebrauch.

Es gibt hier das sogenannte gleichzeitige Vakuumaufdampfungsverfahren, welches die Aufdampfung jeder Komponente mittels jeweiliger Verdampfungsquellen und die Herstel-

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lung eines vakuumabgeschiedenen Filmes mit der gewünschten Zusammensetzung durch Steuerung der Verdampfungsgeschwindigkeit jeder Komponente umfaßt. Dabei treten jedoch zahlreiche Schwierigkeiten, wie die Steuerung der Verdampfungsgeschwindigkeit der Elemente aus jeder Verdampf ungsquelle, die geometrische Anordnung jeder Verdampfungsquelle oder der Abdampfungsquelle und der Grundlage oder der Strahlungswärme, die von jeder Verdampfungsquelle zur Grundlage zugeführt wird und dergleichen auf. Um deshalb vakuumabgeschiedene Filme aus Legierungen oder Intermetallverbindungen mit Zusammensetzungen innerhalb eines bestimmten Bereiches herzustellen, ist es notwendig, die Verdampfungsgeschwindigkeit jeder Komponente zu steuern. Zu diesem Zweck ist eine genaue Steuerungsapparatur notwendig. Insbesondere im Fall der kontinuierlichen Vakuumaufdampf ung ist diese Steuerung sehr schwierig auszuführen, da das Volumen der Verdampfungsquellen groß ist. Ferner ist im Fall der kontinuierlichen Vakuuraaufdampfung das zu evakuierende Volumen auf Grund des großen,durch die beiden darin befindlichen Verdampfungsquellen erforderlichen Volumens groß, wodurch es notwendig wird, eine sehr große Verdampfungsapparatur mit hoher Evakuierungsfähigkeit auszubilden, wodurch wesentliche Kosten für die Ausrüstung, den Betrieb und die Aufrechterhaltung nicht außer Betracht bleiben können.

Ein Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen aus Legierungen oder Intermetallverbindungen unter Anwendung einer einzigen Verdampfungsquelle wurde gleichfalls vorgeschlagen. Es umfaßt die kontinuierliche Eintropfung eines pulverförmigen verdampfbaren Materials, das aus der Legierung oder der Verbindung in geeigneter Menge besteht, in die Verdampfungsquelle und die augenblickliche Verdampfung des pulverförmigen Verdampfungsmaterials zur Bildung des vakuumabgeschiedenen Filmes. Obwohl nach diesem

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Verfahren angegeben wird, daß ein vakuumabgeschiedener Film mit der gleichen Zusammensetzung wie derjenigen des Verdampfungsmaterials stets ohne Berücksichtigung der Verdampfungszeit erhalten werden kann, treten folgende Probleme auf. Es ist nämlich sehr schwierig, einheitlich ein pulverförmiges Verdampfungsmaterial in bestimmter Menge einzutropfen und die Stärke des Filmes variiert häufig in Abhängigkeit von den Eintropfbedingungen. Ferner ist es schwierig, ein Legierungspulver mit einer geeigneten Zusammensetzung als Verdampfungsmaterial herzustellen und es ist häufig unmöglich, ein Legierungspulver der gewünschten Zusammensetzung zu erhalten. Selbst wenn ein pulverförmiges Gemisch aus einfachen Metallsubstanzen verwendet wird, ist nicht nur viel Arbeit notwendig, um einheitlich zu vermischen, sondern auch das Gemisch wird beim Eintropfen in die Verdampfungsquelle auf Grund der Unterschiedlichkeiten der Teilchengröße und des spezifischen Gewichtes der Metalle in dem Gemisch nicht einheitlich und es ist häufig schwierig, vakuumabgeschiedene Filme mit einheitlicher Zusammensetzung herzustellen. Da ferner das Metallpulver rasch an hohe Temperaturen beim Eintropfen in die Verdampfungsquelle ausgesetzt wird, wird es verstreut und kann nicht wirksam als Verdampfungsmaterial ausgenützt werden. Das verstreute Material haftet zudem an dem Vakuumabscheidungsfilm an und infolgedessen können häufig keine guten vakuumabgeschiedenen Filme erhalten werden.

Darüberhinaus wurde ein Verfahren vorgeschlagen, welches die kontinuierliche Einführung eines Zweikomponentenlegierungsdrahtes mit der gewünschten Zusammensetzung in eine einzige Verdampfungsquelle und die augenblickliche Verdampfungsquelle des zugeführten Legierungsdrahtes unter Bildung eines vakuumabgeschiedenen Filmes mit der gleichen Zusammensetzung wie derjenigen des Verdampfungsmaterials umfaßt. Jedoch ist es häufig schwierig, einen Legierungs-

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draht mit der gewünschten Zusammensetzung, die zur Herstellung der vakuumabgeschiedenen Filme mit einer gegebenen Zusammensetzung geeignet ist, zu erhalten. Ferner haben die vakuumabgeschiedenen Filme eine unterschiedliche Zusammensetzung bei der häufig erforderlichen Verdampfungszeit, da die Zusammensetzung der vakuumabgeschiedenen Filme im allgemeinen durch die Unterschiedlichkeiten des Dampfdruckes, d.h. der Unterschiedlichkeit der Verdampfungsgeschwindigkeit jeder Komponente, die den Legierungsdraht bildet, variiert.

Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen mit einer bestimmten Zusammensetzung, die aus zwei oder mehr Komponenten unabhängig von der Verdampfungszeit aufgebaut sind, unter Anwendung einer einzigen Verdampfungsquelle.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung vakuumabgeschiedener Filme aus einer Legierung oder einer Intermetallverbindung mit einer bestimmten Zusammensetzung, die aus zwei oder mehr Komponenten aufgebaut ist, unter Anwendung einer einzigen Verdampfungsquelle.

Auf Grund der Erfindung ergibt sich ein Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen, welches die Ausbildung eines vakuumabgeschiedenen Filmes, der aus einer Legierung oder einer Intermetallverbindung, die aus zwei oder mehr Komponenten mit unterschiedlichen Dampfdrücken aufgebaut ist, bei einer spezifischen Temperatur auf einer Grundlage umfaßt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck bei dieser Temperatur in der Verdampfungsquelle in einer Vakuumverdampfungskammer in solch großer Menge eingebracht

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wird, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit derselben praktisch nicht variiert und die Vakuumaufdampfung ausgeführt wird, während kontinuierlich die Komponente mit dem höheren Dampfdruck bei dieser Temperatur in die Verdampfungsquelle mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Abdampfungsgeschwindigkeit derselben eingeführt wird.

Im Rahmen der Beschreibung der Zeichnungen stellen

Fig. 1 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Verdampfungsatomverhältnis von Aluminium zu Eisen und der Temperatur zeigt,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Variierung des Eisengehaltes eines vakuumabgeschiedenen Filmes im Fall der Vakuumaufdampfung einer Al-Fe-Legierung mit der Zusammensetzung AIgFe. zeigt, und

die Fig. 3, 4 und 5 jeweils graphische Darstellungen, welche die Variierungen des Eisengehaltes in der Vakuumabscheidung der Filme der Beispiele 1, 2 und 3 jeweils zeigen,

dar.

Im Rahmen der Beschreibung der Erfindung im einzelnen ist, falls die Legierung oder Intermetallverbindung, die aus zwei oder mehr Komponenten mit jeweils unterschiedlichen Dampfdrücken aufgebaut sind, als Verdampfungsmaterial in einen Behälter wie einen in der Verdampfungsquelle untergebrachten Schmelztiegel eingebracht werden und durch Erhitzen verdampft werden, der Verbrauch der Komponente mit dem höheren Dampfdruck größer als derjenige der Komponenten mit dem niedrigeren DampfdrückenJnfolgedessen ändert sich die Zusammensetzung des ursprünglich in den Behälter in der

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Verdampfungsquelle eingebrachten Verdampfungsmnterials allmählich, wenn die Menge der Komponente mit dem höheren Dampfdruck allmählich abnimmt und das Verhältnis der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck allmählich zunimmt. Infolgedessen ändert sich die Zusammensetzung des vakuumabgeschiedenen Filmes allmählich im Verlauf der Zeit und die in der Anfangsstufe erhaltenen Teile enthalten eine größere Menge der Komponente mit dem höheren Dampfdruck.

Im Fall der kontinuierlichen Ausbildung von vakuumabgeschiedenen Filmen aus einer Legierung oder einer Intermetallverbindung auf einer Grundlage von unbegrenzter Länge oder im Fall der Ausbildung eines vakuumabgeschiedenen Filmes aus der Legierung oder der Intermetallverbindung auf einem Bogen oder einer Platte durch Förderung der Platte, Grundlage oder des Bogens ist die Zusammensetzung der Filme in der frühen Stufe sehr unterschiedlich von derjenigen der Filme in der späteren Stufe. Infolgedessen ist es unmöglich, kontinuierlich vakuumabgeschiedene Filme mit der gleichen Zusammensetzung in großen Mengen herzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die vorhergehende Einbringung der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck in die Verdampfungsquelle in ausreichender Menge, so daß der Verdampfungsoberflächenbereich praktisch konstant während der Vakuumverdampfungsbehandlung verbleibt. Auf diese Weise wird die Verdampfungsmenge des Materials mit dem niedrigeren Dampfdruck praktisch fixiert. Die Komponenten mit den höheren Dampfdrücken werden kontinuierlich zu der Quelle so zugeführt, daß das verdampfte Material in der Verdampfungsquelle eine bestimmte Zusammensetzung hat und wiederum der vakuumabgeschiedene Film mit einer bestimmten Zusammensetzung unabhängig von der Ver-

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dampfungszeit oder deren Fortschritt erhalten wird. Durch die vorhergehende Einbringung der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck in ausreichender Menge, so daß die Menge der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruckverlust auf Grund Verdampfung sehr gering im Vergleich zu der vorhergehend eingebrachten Menge ist, variiert die Menge der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck kaum, selbst wenn die Verdampfung während eines langen Zeitraumes ausgeführt wird, und infolgedessen variiert der Verdampfungsoberflächenbereich der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck kaum. Da ferner die Verdampfungsquelle bei einer bestimmten Temperatur, bei der die Temperatur jeder Komponente bei einem bestimmten Wert gehalten wird, aufrechterhalten wird, steht die Verdampfungsmenge der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck fest, selbst wenn die Vakuumabscheidung während eines langen Zeitraumes ausgeführt wird.

Andererseits kann, obwohl die Komponente mit dem höheren Dampfdruck allmählich durch Verdampfung verloren geht, deren Menge in der Verdampfungsquelle stets bei dem bestimmten Wert durch kontinuierliche Zuführung derselben in die Verdampfungsquelle in ausreichender Menge zu dem verlorenen Betrag aufrechterhalten werden, wodurch eine definierte Verdampfungsgeschwindigkeit unabhängig von der Verdampfungszeit aufrechterhalten wird. Dies kann auch in einigen Fällen durch Voreinbringung eines Teiles der Komponenten mit den höheren Dampfdrücken zur Verdampfungsquelle im Gemisch mit der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck und der kontinuierlichen Zuführung der Komponentenmit dem höheren Dampfdruck zu der Quelle in einer Menge entsprechend der Verlustmenge bewirkt werden.

Somit wird das Verdampfungsmaterial in der Verdampfungsquelle stets bei einer bestimmten Zusammensetzung gehalten

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und infolgedessen haben die durch Abscheidung desselben erhaltenen Vakuumubscheidungsfilme stets eine definierte Zusammensetzung unabhängig von der Verdampfungszeit. Die Zusammensetzung des Vakuumabscheidungsfilmes wird durch den Oberflachenbereich der Komponente mit dem niedrigeren, in die Verdampfungsquelle eingebrachten Dampfdruck und der Zufuhrgeschwindigkeit der Komponenten mit den höheren Dampfdrücken bestimmt. Das Verhältnis des Oberflächenbereichs zu der Zufuhrgeschwindigkeit kann leicht vom Fachmann durch einfache Versuche oder unter Bezugnahme auf literaturmäßig festgehaltene Werte ermittelt werden, so daß die Dampfzusammensetzung der gewünschten Filmzusammensetzung entspricht, wie in Handbook of Thin Film Technology, L.I.Maissei und R. Glang, McGraw-Hill Book Company, New York 1970, S.1-16 und 1-17 beschrieben.

Gemäß der Erfindung sind die Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck bei einer spezifischen Temperatur und die Komponenten mit den höheren Dampfdrücken jeweils eines Einzel-/merTEsoder ein Material aus zwei oder mehr Elementen, die praktisch während der Stufe der Abdampfung und Abscheidung auf der Oberfläche der Grundlage nicht variieren. Beispiele der ersteren umfassen Aluminium, Eisen, Nickel, Kupfer, Chrom, Silber, Gold und Platin. Beispiele der letzteren umfassen ZnS, SiO, CeO₂, MgF₂, CeF₂ und Na₃AlF₆.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann theoretisch in der Praxis selbst dann ausgeführt werden, wenn das Verhältnis des Dampfdruckes der Komponenten mit den höheren Dampfdrücken zu demjenigen der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck bei einer spezifischen Temperatur 1 oder mehr beträgt. Falls jedoch dieses Verhältnis 1 bis 5 beträgt, bestehen keine betrieblichen oder wirtschaftlichen Vorteile zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, da das Verhältnis der Komponenten in dem Vakuumabscheidungsfilm in der Anfangs-

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stufe der Verdampfung und dasjenige nach dem Verlauf einer gewissen Zeit nicht bemerkenswert unterschiedlich sind, falls die Verdampfung mit den beiden in der Verdampfungsquelle vorliegenden Komponenten ausgeführt wird. Andererseits gibt es keine obere Grenze für das vorstehend angegebene Verhältnis. Infolgedessen ergeben sich beim erfindungsgemäßen Verfahren der leichte Betrieb und die vereinfachte Apparatur und die Wirtschaftlichkeit insbesondere, wenn das Verhältnis von Dampfdruck der Komponente mit dem höheren Dampfdruck zu der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck bei einer spezifischen Temperatur etwa 5 oder mehr und vorzugsweise etwa 10 oder mehr beträgt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend als Beispiel unter Bezugnahme auf eine Legierung aus Aluminium und Eisen erläutert. Die Dampfdrücke von Aluminium und Eisen sind in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführt. Der Dampfdruck des Aluminiums ist bemerkenswert unterschiedlich gegenüber demjenigen von Eisen.

	Tabelle I	Fe-Dampfdruck
Temperatur	Al-Dampfdruck	(Torr)
(°c)	(Torr)	4,8 χ 10"⁴
1 300	3,6 χ 10~²	2,9 χ 10"³
1 400	1,5 χ 10"¹	1,4 χ 10"²
1 500	5,2 χ 10"¹

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Im allgemeinen wird die Verdampfungsgeschwindigkeit G eines Metalles theoretisch durch die folgende Formel wiedergegeben:

G = 5,833 χ 10~²

2
Die Dimension ist g/cm sec. P stellt den Dampfdruck (Torr), M das Atomgewicht des Metalles und T die absolute Temperatur dar. Im Fall von Aluminium ist somit P der Dampfdruck des Aluminiums, M das Atomgewicht des Aluminiums und T die Verdampfungstemperatur. Diese Formel ist in Handbook of Thin Film Technology, L.I. Maissei und R. Glang, McGraw-Hill Book Company, New York 1970, S.1-27 angegeben.

Wenn das Verdampfungsatomverhältnis (Aluminium/Eisen) unter Anwendung der vorstehenden Formel berechnet wird, variiert sie mit der Temperatur, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Falls beispielsweise das Verdampfungsatomverhältnis von Aluminium zu Eisen bei 1 500⁰C 53 zu 1 beträgt, bedeutet dies, daß Aluminium in einer 53-fach höheren Menge als Eisen verdampft. Wenn somit Aluminium und Eisen oder eine Aluminiumeisenlegierung in die Verdampfungsquelle eingeführt werden und der Verdampfung bei 1 500 C überlassen werden, nimmt die Menge des Aluminiums in einer 53-fach rascheren Geschwindigkeit als diejenige des Eisens ab und das Verhältnis von Aluminium zu Eisen in der Verdampfungsquelle variiert rasch. Infolgedessen variiert die Zusammensetzung des vakuumabgeschiedenen Fil mes in der Weise, daß das Verhältnis von ^Aluminium zu Eisen rasch abnimmt, wenn die Verdampfungszeit zunimmt und das Verhältnis von Eisen ansteigt.

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Bei 1 35O°C nimmt die Menge des Aluminiums in einer 88-fach rascheren Zeit als diejenige von Eisen ab. Falls z.B. 100 g einer Legierung aus Al^Fe^ in die Verdampfungsquelle eingeführt wird und auf einen Polyäthylenterephthalatfilm (Grundlage) mit einer in einer Geschwindigkeit von 20 m/Min, geförderten Breite von 160 mm kontinuierlich bei Aufdampfung bei 1 350°C unter 6,6 χ 10" Torr durchgeführt wird, nimmt der Fe-Gehalt in dem vakuumabgeschiedenen Film allmählich zu, wie aus Fig. 2 ersiehtlichjund die Zusammensetzung ändert sich bemerkenswert an einer Verdampfungsstelle von 200 m. Nach 10 Min. der Verdampfung, nimmt der Fe-Gehalt bemerkenswert ab. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Menge des Aluminiums in der Verdampfungsquelle bemerkenswert im Verlauf der Zeit abnimmt und infolgedessen der Anteil des Eisens zunimmt, da die Verdampfungs geschwindigkeit von Aluminium höher als diejenige von Eisen ist. Somit wird durch kontinuierliche Zuführung von Aluminium zur Verdampfungsquelle zur Ergänzung des Aluminiumverlustes durch Abdampfung ein Aluminium-Eisen-Vakuumabscheidungsfilm mit einer konstanten Zusammensetzung kontinuierlich unabhängig von der Vakuumaufdampf ungszeit erhalten.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist besonders geeignet zur Herstellung eines Vakuumobscheidungsfilmes aus einer Aluminium-Eisen-Legierung, falls der vakuumabgeschiedene Film Eisen in einem Bereich von etwa 1 bis 15 % (Atomverhältnis) enthält. Das Aluminium kann kontinuierlich durch Eintropfen einer geeigneten Menge eines Pulvers desselben in die Verdampfungsquelle oder durch kontinuierliche Zuführung desselben als Linearmaterial wie Stab oder Draht zugeführt werden. Das Verfahren der Zuführung als Linearmaterial wird bevorzugt, da es einfach ist und nicht den Fehler hat, daß das AIu-

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miniumpulver streut und als Granulat an der Grundlage anhaftet.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand der Abscheidung von Al-Fe-Filmen erläutert, jedoch ist selbstverständlich, daß die Lehren der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise auf die Abscheidung von beliebigen anderen Zwei-Komponentenfilmen auf der Basis ihrer jeweiligen Verdampfungsgeschwindigkeiten anwendbar ist. Insbesondere können Kombinationen von Al-Ni, Al-Au und Ag-Cu angewandt werden. Die Dampfdrücke von Aluminium, Nickel, Silber, Kupfer und Gold sind in der nachfolgenden Tabelle II gegenübergestellt.

	1	(°c)	1	(⁰C)	Tabelle II	Ni-Dampfdruck	Au-Dampfdruck
	1	300	1	100	Al-Dampfdruck	(Torr)	(Torr)
Temperatur	1	400	1	200	(Torr)	1,8 χ 10"⁴	7,5 χ 10"⁴
(	500	300	3,6 χ 10"²	1,2 χ 10~³	4,0 χ 10"³
Temperatur	1,5 χ 10"¹	8,5 χ 10~³	1,5 χ 10~²
I	5,2 χ 10"¹	Cu-Dampfdruck
Ag-Dampfdruck	(Torr)
(Torr)	4,5 χ 10"⁴
3 χ 10~²	3 χ 10"³
1,5 χ 10"¹	1.5 χ 10~²
6 χ 10"¹

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Gemäß der Erfindung ergibt sich somit ein Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen, wobei ein vakuumabgeschiedener Film, der aus einer Legierung oder einer Intermetallverbindung aus zwei oder mehr Komponenten mit unterschiedlichen Dampfdrücken bei einer spezifischen Temperatur besteht, auf einer Grundlage ausgebildet wird, wobei die Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck bei dieser Temperatur in eine Abdampfungsquelle in einer Vakuumabscheidungskammer in einer solchen Menge eingeführt wird, daß die Verdampfungsmenge derselben je Einheitszeit praktisch nicht variiert und die Vakuumabscheidung ausgeführt wird, während kontinuierlich eine Komponente mit einem höheren Dampfdruck bei dieser Temperatur in die Abdampfungsquelle in einer Menge entsprechend der Verdampfungsmenge derselben je Einheiten zeit eingebracht wird.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im einzelnen anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

In einer kontinuierlichen Vakuumverdampfungsapparatur wurden 100 g einer Legierung mit der Zusammensetzung Al₂Fe₁ (Reinheit 99,90 Gew.-?6 oder mehr, Gehalt 0,06 Gew.-tf oder weniger Silicium) in die Verdampfungsquelle eingebracht. Nachdem die Apparatur unter 5,5 χ 10" Torr Vakuum gehalten wurde, wurde die Temperatur auf 1 480°C durch Erhitzung der Verdampfungsquelle zur Schmelzung der Al₂Fe₁-Legierung erhöht. Ein am oberen Teil der Verdampfungsquelle angebrachter Verschluß wurde geschlossen, bis die Legierung ausreichend geschmolzen war. Nach ausreichendem Schmelzen wurde der Verschluß geöffnet, so daß ein Vakuumabscheidungsfilra auf einer Polyäthylengrundlage von unbegrenzter Länge

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mit 160 mm Breite und einer Stärke von 100 jLA,m, welche über den oberen Teil des Verschlusses in einer Geschwindigkeit von 20 m/Min, geführt wurde, gebildet wurde. Nach 10 Min. seit Beginn der Vakuumabdampfung durch Öffnung des Verschlusses wurde ein Aluminiumdraht mit 1,0 mm Durchmesser (Reinheit 99,70 Gew.-?o oder mehr, Eisen 0,25 Gew.-% oder weniger, Silicium 0,20 Gew.-% oder weniger) kontinuierlich in die Verdampfungsquelle mit einer Geschwindigkeit von 90 cm/Min, durch eine Drahtförderungsapparatur, die an der Seite der Verdampfungs-Quelle angebracht war zur Verdampfung des Aluminiumdrahtes durch Schmelzen eingeführt. Nach 35 Min. seit Beginn der Vakuumabdampfung wurde der Verschluß geschlossen, um die Vakuumabscheidung zu beenden. Während der Vakuumabscheidung wurde die Temperatur der Verdampfungsquelle bei 1480 C gehalten. Die Länge der vakuumabgeschiedenen Polyäthylenterephthalatgrundlage betrug 700 m. Wenn die Zusammensetzung der Aluminium-Eisen-Legierungsvakuumabscheidungsschicht auf der Polyäthylenterephthalatgrundlage entlang der Richtung der Länge durch Röntgen-Fluorometrie gemessen wurde, lag der Fe-Gehalt im Bereich von 1,8 bis 3,0 % (Atomverhältnis), was nahezu im praktischen Gesichtspunkt fixiert ist (Fig. 3).

Beispiel 2

In der gleichen kontinuierlichen Vakuurnverdampfungsapparatur wie in Beispiel 1 wurden 100 g einer Legierung mit der Zusammensetzung Al₁Fe₂ (Reinheit 99,90 Gew.-% oder mehr, Gehalt 0,07 Gew.-% oder weniger an Silicium) in die Verdampfungsquelle eingebracht. Nachdem die Apparatur bei einem Vakuum von 5,0 χ 10 Torr gehalten wurde, wurde die Temperatur auf 1 500°C durch Erhitzung der Verdampfungsquelle zur Schmelzung der Al.Fe₂-Legierung erhöht. Ein am

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oberen Teil der Verdampfungsquelle angebrachter Verschluß wurde geschlossen bis die Legierung ausreichend geschmolzen war. Nach ausreichendem Schmelzen wurde der Verschluß geöffnet, so daß ein Vakuumabscheidungsfilm auf einer Polyäthylenterephthalatgrundlage mit einer Breite von 160 mm von unbegrenzter Länge und einer Stärke von 100 ju.m, welche über den oberen Teil des Verschlusses mit einer Geschwindigkeit von 15 m/Min, gefördert wurde, gebildet wurde. Nach 3 Min. seit Beginn der Vakuumabdampfung durch Öffnung des Verschlusses, wurde ein Aluminiumdraht mit IO mm Durchmesser (gleiche Reinheit wie die des in Beispiel 1 verwendeten Aluminiums) kontinuierlich in die Verdampfungsquelle mit einer Geschwindigkeit von 64 cm/Min, mittels einer an der Seite der Verdampfungsquelle angebrachten Drahtforderungsvorrichtung zur Verdampfung des Aluminiumdrahtes durch Schmelzen eingeführt. Nach 50 Min. seit Beginn der Vakuumaufdampf ung wurde der Verschluß geschlossen, um die Vakuumauf dampf ung zu beenden. Während der Vakuumaufdampfung wurde die Temperatur der Verdampfungsquelle bei 1 500⁰C gehalten. Die Länge der vakuumabgeschiedenen Polyäthylenterephthalatgrundlage betrug 750 m. Wenn die Zusammensetzung der Aluminium-Eisen-Legierungsvakuumabscheidungsschicht auf der Polyäthylenterephthalatgrundlage entlang der Längsrichtung durch Röntgenstrahl-Fluorometrie analysiert wurde, lag der Fe-Gehalt im Bereich von 9,4 bis 11,1 % (Atomverhältnis), was nahezu dem praktischen Gesichtspunkt entsprach (Fig. 4).

Beispiel 3

In der gleichen kontinuierlichen Vakuumabdampfungsvorrichtung wie in Beispiel 1 wurden 50 g Eisen in die VerdampfungsquelIe eingebracht. Nachdem diese unter

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8,0 χ 10" Torr Vakuum gehalten worden war, wurde die Temperatur der Verdampfungsquelle auf 1 540°C zum Schmelzen des Eisens erhöht, während ein Aluminiumdraht mit 0,8 mm Durchmesser (gleiche Reinheit wie der in Beispiel 1 verwendete Aluminiumdraht) in die Verdampfungsquelle mit einer Geschwindigkeit von 150 cm/Min, durch eine Drahtförderungsvorrichtung an der Seite der Verdampfungsquelle zur Abdampfung durch Schmelzen eingeführt wurde, wodurch ein vakuumabgeschiedener Film auf der Polyäthylenterephthalatgrundlage mit einer Breite von 160 mm und 100 μύτη Stärke ausgebildet wurde, die in einer Geschwindigkeit von 20 m/Min, über die Abdampf unrjsquel Ie geführt wurde. Nach 37,5 Min. seit Beginn der Vakuumabdampfung wurde der Verschluß geschlossen, um die Vakuumabscheidung zu beenden. Während der Vakuumabscheidung wurde die Temperatur der Verdampfungsquelle bei 1 540°C gehalten. Die Lange der vakuumabgeschiedenen Polyäthylenterephthalatgrundlage betrug 750 m. Wenn die Zusammensetzung der AIuminium-Eisen-Legierungsvakuumabscheidungsschicht auf der Polyäthylenterephthalatgrundlage in der Längsrichtung durch Röntgen-Fluorometrie analysiert wurde, lag der Fe-Gehalt im Bereich von 6,9 bis 9,2 % (Atomverhältnis), was nahezu dem praktischen Gesichtspunkt (Fig. 5) entsprach.

Obwohl vorstehend lediglich Beispiele für Aluminium und Eisen angegeben wurde, ist das Verfahren gemäß der Erfindung nicht auf die Fälle von Aluminium und Eisen beschränkt und kann in wirksamer Weise auch auf die Herstellung von Vakuumabscheidungsfilmen aus Legierungen oder Intermetallverbindungen, die aus anderen zwei oder mehr Komponenten mit jeweils unterschiedlichen Dampfdrücken aufgebaut sind, angewandt werden.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben,ohne daß sie hierauf beschränkt ist.

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Claims

- ys - Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von vakuumabgeschiedenen Filmen, wobei ein vakuumabgeschiedener Film, der aus einer Legierung oder einer Intermetallverbindung aus zwei oder mehr Komponenten mit unterschiedlichen Dampfdrücken aufgebaut ist, bei einer spezifischen Temperatur auf einer Grundlage ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck bei dieser Temperatur zu einer Verdampfungsquelle in einer Vakuumverdampfungskammer in solch einer Menge zugeführt wird, daß die Verdampfungsmenge derselben je Einheitszeit praktisch nicht variiert und die Vakuumaufdampfung ausgeführt wird, während kontinuierlich eine Komponente mit einem höheren Dampfdruck bei dieser Temperatur in die Verdampfungsquelle in einer Menge entsprechend dem Verdampfungsbetrag derselben je Einheitszeit eingeführt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einleitung der Verdampfung ein Teil einer Komponente mit einem höheren Dampfdruck zusammen mit der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck in der Verdampfungsquelle vorliegt.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundlage von unbegrenzter Länge verwendet wird und kontinuierlich durch die Verdampfungskammer mit konstanter Geschwindigkeit geführt wird.

4) Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck ^isen und als Komponente mit dem höheren Dampfdruck Aluminium verwendet wird.

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5) Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente mit dein niedrigeren Dampfdruck Eisen, als Komponente mit dem höheren Dampfdruck Aluminium verwendet wird und das vorhergehend eingebrachte Material aus der Komponente mit dem höheren Dampfdruck und der Komponente mit dem niedrigeren Dampfdruck aus einer Aluminiumr-Eisen-Legierung besteht.

6) Verfahren nach Anspruch I₁ 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente mit dem höheren Dampfdruck kontinuierlich in die Verdampfungsquelle als Draht oder Stab eingeführt wird.

7) Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium als Aluminiumdraht oder Aluminiumstab verwendet wird.

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