DE3016022C2 - Hochfrequenzplasmabeschichtungsverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

Hochfrequenzplasmabeschichtungsverfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer filmartigen, festen, aus einem Oxid und/oder einem Nitrid bestehenden Beschichtung auf ίο der Oberfläche eines Gegenstandes, wobei in einem Hohlraum durch Zuführung von Gas und Einwirkung eines Hochfrequenzfeldes ein Gasplasma erzeugt und dieses aus dem Hohlraum austreten und auf die zu beschichtende Oberfläche des Gegenstandes auftreffen
Gegenstandes mit Hilfe mindestens einer chemi- 15 gelassen wird. Gegenstand der Erfindung 1st ferner eine
sehen Reaktion des Dampfes und des Gasplasmas Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens,
mit mindestens einem der Im Daiipf der Verbladun- Die Erfindung ermöglicht die Herstellung einer Inte-
gen zugeführten chemischen Elemente und mlnde- gralen Beschichtung von Solarzellen. Sie ermöglicht fer-
stens eines anderen zuzuführenden chemischen EIe- ner ganz allgemein die bei verhältnismäßig niedriger
mentes der Beschichtung unter Verwendung minde- 20 Temperatur durchführbare Herstellung von Integralen,
stens eines Tells der Gase des Gasplasmas gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bildung der Beschichtung dienenden chemischen Elemente aus einem Vierstoffsystem Al-Sl-O-N ausgewählt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bildung der Beschichtung dienenden chemischen Elemente aus dem System In-Sn-O ausgewählt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die chemischen Elemente aus dem System Sb-Sn-O ausgewählt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Beschichtung zu versehender, aus Kunststoff bestehender Gegenstand auf einer Temperatur von nicht mehr als 100 bis 1500C gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sauerstoffplasma verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stickstoffplasma verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dampf von Verbindungen eingeführten chemischen Elemente zur Durchführung einer chemischen Reaktion Innerhalb des Hohlraumes In den Hohlraum eingeleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Dampf von Verbindungen eingeführten chemischen Elemente an der Oberfläche des mit der Beschichtung zu versehenden Gegenstandes zugeleitet werden.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem Behälter, dessen die Plasmaquelle umschließender Hohlraum mit einer Eintrittsöffnung für die Zufuhr von Gas zur Bildung des Plasmas, einer zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes In dem Hohlraum dienenden Einrichtung und einer Austrittsöffnung versehen Ist, die mit der Eintrittsöffnung einer von einem Gehäuse umschlossenen Arbeitskammer verbunden 1st, an die eine Vakuumquelle angeschlossen 1st und die zur Aufnahme des mit der Beschichtung zu versehenden Gegenstandes dient, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Zufuhr eines zur chemischen Reaktion mit dem Gasplasma dienenden Dampfes von außen her, entweder In den Hohlraum, in dem das Plasma gebildet wird, oder direkt zu dem unlösbaren Beschichtungen aus leitenden transparenten, d. h. strahlungsdurchlässigen Oxiden.
Es sind bereits Beschichtungen auf Solarzellen zu
deren Schutz gegen hochenergetische Partikelstrahlung im Weltraum entwickelt worden. Solarzellenbeschlchtungen dieser Art bestanden aus dünnen Scheiben oder Folien aus Quarzglas, die auf die Oberseite der Zellen geklebt wurden. Um Degradation oder Qualltätsverlust des Klebemittels zu verhindern, war es notwendig, ein
Jo als Sperre gegen ultraviolettes Licht wirkendes Filter an einer solchen Abdeckung vorzusehen.
Für Energieerzeugungssysteme In Weltraumfahrzeugen besteht ein laufender Bedarf an Solarzellenanordnungen von geringem Gewicht. Da der Energiebedarf für einen Satelliten Immer größer wird, besteht ein zunehmender Bedarf an solchen Anordnungen von noch geringerem Gewicht. Es Ist zwar möglich, verhältnismäßig dünne Solarzellen zu fertigen - eine Solarzelle mit 50,8 μπι Dicke besitzt hohe Leistungsfähigkeit - so gibt es doch bislang keine sehr leichte Abdeckung mit erprobter Brauchbarkelt zum Schutz der Solarzellen. Es wurde häufig versucht, Abdeckungsbeläge direkt auf die Oberfläche der Solarzellen aufzudampfen. Ein wirtschaftlich durchführbares Verfahren hierzu war jedoch bisher nicht verfügbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, sehr dünne, filmartige Beläge, deren Dicke zwischen 50 und 150 um betragen kann, als Integrale Beschichtung auf der Oberfläche einer Unterlage anzubringen, und das bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen von weniger als 400° C durchführbar Ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von außen her ein Dampf von Verbindungen zuge-5d führt und die feste Beschichtung auf der Oberfläche des Gegenstandes mit Hilfe mindestens einer chemischen Reaktion des Dampfes und des Gasplasmas mit mindestens einem der Im Dampf der Verbindungen zugeführten chemischen Elemente und mindestens eines anderen zuzuführenden chemischen Elementes der Beschichtung unter Verwendung mindestens eines Teils der Gase des Gasplasmas gebildet wird.
Möglichkelten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung dieses Verfahrens sind In den Ansprüchen 2 bis 9 angegeben. Anspruch 10 hat eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zum Gegenstand.
Das neue Verfahren gestattet es, die chemische Reak-
tion zwischen einer oder mehreren in Dampfform in das Gerät eingeführten Komponenten, bei der das erwünschte Oxid oder Nitrid gebildet wird, innerhalb der aktivierten Plasmaquelle und/oder an der Oberfläche des Substrats, auf dem der Belag gebildet werden soll, durchzuführen. Das Verfahren 1st sehr rasch durchführbar, was Insbesondere für die Beschichtung von Solarzellen sehr vorteilhaft 1st. Eine Erosion an der Quelle braucht bei diesem Verfahren nicht in Kauf genommen zu werden. Das Verfahren ist kontinuierlich ausführbar.
Außer den bereits erwähnten Anwendungsmöglichkeiten eignet sich das Verfahren gemäß der Erfindung auch zur Herstellung von Belägen für andere Gegenstände, bei denen es ebenfalls vorteilhaft sein kann, wenn die Temperatur während des Beschichtens Werte von etwa 400° C alcht überschreitet.
Im folgenden Ist die Erfindung anhand der In der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Vorrichtung näher erläutert. Es zeigt
Flg. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung, zugleich zur VeranschauHchung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer klebstofffreien integralen Schutzabdeckung für eine Solarzelle durch Niederschlag von Sllizlumdloxld und Aluminiumoxid mittels einer plasmaaktivierten, innerhalb eines umschließenden Hohlraums stattfindenden Oxidation einer Siliziumverbindung und einer Aluminiumverbindung;
Flg. 2 eine schematische Darstellung ähnlich wie Fig. 1, jedoch mittels externer Oxidation einer SlIUiumverblndung und einer Aluminiumverbindung in einer plasmaaktivierten Sauerstoffströmung;
Flg. 3 He schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtui-g ähnlich wie Flg. 1 und Flg. 2 durch Niederschlag von Siliziumoxid und Aluminiumoxid mittels einer innerhalb eines umschließenden Hohlraums stattfindenden plasmpaktivlerten Oxidation von In an sich bekannter Welse aus den Wandungen des Hohlraums verdampftem festem Siliziumdioxid und einer als Gasströmung von außen zusammen mit Sauerstoff in den Hohlraum eingeführten Aluminiumverbindung.
Der Film kann aus einem Oxid/Nitrid-Gemlsch von Materialien, die aus dem Vierstoffsystem Al-Sl-O-N ausgewählt sind, auf Werkstücken wie Solarzellen durch Anwendung einer plasmaaktivierten Quelle als Belag aufgebracht werden, die mit einem umschließenden Hohlraum und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochfrequenzfelds innerhalb des Hohlraums versehen ist. Zumindest eine der Komponenten für den Film wird von einem Dampf von Verbindungen gebildet. Dieser Dampf wird mit mindestens einer anderen Komponente zur chemischen Reaktion gebracht, um den Film zu bilden. Die Temperatur des Gegenstandes wird dabei auf einem Wert von weniger als etwa 400° C gehalten.
Die In Flg. 1 gezeigte, mit 11 bezeichnete Einrichtung gemäß der Erfindung, die eine umschlossene Plasmaquelle aufweist, ist den plasmaaktivierten Quellen ähnlich, wie sie in den US-PS 38 01 355 und 39 22 214 beschrieben sind. Ein Behälter 12 hat eine Seitenwand 13, eine Deckwand 14 und eine Bodenwand 16. Der Behälter 12 kann die Gestalt eines im wesentlichen geschlossenen Zylinders haben, der einen zylindrischen Hohlraum 17 bildet. In der Deckwand 14 befindet sich eine öffnung 18, durch die das Plasma hindurchtreten kann. In der Bodenwand 16 befindet sich eine Öffnung 19, an die eine Rohrleitung 21 angeschlossen Ist, die zur Einführung ausgewählter Gase In den Hohlraum 17 dient.
Der Behälter 12 dieser Ausführung besteht aus einem Material, das unter der Einwirkung des in ihm gebilde- -, ten Plasmas nicht verdampft. Das verwendete Material ist ein Isoliermaterial mit relativ hohem Schmelzpunkt und Siedepunkt. Beispielsweise kann der Behälter 12 aus einem Bornitrid bestehen, also einem Material, das einen sehr hohen Schmelzpunkt und einen sehr hohen in Siedepunkt hat, so daß es außerordentlich schwierig wäre, den Wandungswerkstoff zu verdampfen oder den Behälter zu verformen. Quarzglas ist ein zur Gestaltung des Hohlraums für Plasmen niedriger Leistung brauchbarer und verhältnismäßig billiger Werkstoff. In das Hohlrauminnere wird Hochfrequenz in bekannter Weise, z. B. durch kapazitive oder induktive Kopplung eingeleitet. So kann z. B. eine wendeiförmige Induktionsspule 22 vorgesehen werden, die den zylindrischen Behälter 12 umgibt und mit einer Hochfre-2» quenzenergiequelle 23 verbunden ist. Die Hochfrequenzquelle 23 kann z. B. eine Leistung von 5 bis 6 kW bei einer Frequenz von 13,6 MHz haben. Bei Lieferung einer relativ niedrigen Leistung wie z. B. 1 bis 0,5 kW aus dem Hochfrequenzgenerator an die Induktionsspule 22, ist es möglich, einen Plasmagenerator, wie in Fig. 1 gezeigt, so zu betreiben, daß keine Verdampfung des den Hohlraum umschließenden Siliziumdioxids stattfindet.
Das Gehäuse 27 bildet eine Vakuumkammer 26. Es 3» 1st mit einer öffnung 28 versehen, die an eine (nicht dargestellte) Vakuumquelle angeschlossen ist, um Vakuum auf die Kammer 26 und auch den in dem Behälter 12 enthaltenen Hohlraum 17 einwirken zu lassen. Das Gehäuse 27 kann so bemessen werden, daß der gesamte Behälter 12 innerhalb des Gehäuses angebracht werden kann, oder das Gehäuse 27 kann auch auf dem Behälter 12 so befestigt oder mit Ihm verbunden sein, daß die Kammer 26 mit dem Hohlraum 12 über die Öffnung 18 in dem Behälter 12 in Verbindung ίο steht.
Das Gehäuse 27 1st mit (nicht dargestellten) Einrichtungen versehen, welche die Einführung eines oder mehrerer zu beschichtender Gegenstände, wie z. B. Solarzellen 31, ermöglichen. Solche Solarzellen 31 haben eine Ausbildung üblicher Art und werden daher nicht näher beschrieben.
Bei der Anwendung der In Flg. 1 dargestellten Einrichtung zur Herstellung eines dünnen, filmartigen Belags aus einem Oxid und/oder Nitrid als Integrale Schutzabdeckung auf einer Solarzelle 31 können aus einem Vierstoffsystem Al-Si-O-N ausgewählte Materialien verwendet werden. Eine oder mehrere Komponenten werfen in die Einrichtung als Dampfgemisch eingeleitet und mit dem erforderlichen Oxid oder Nitrid In der plasmaaktivierten Quelle oder auf der Solarzelle als Unterlage zur chemischen Reaktion gebracht, wobei das von der Solarzelle gebildete Substrat auf einer Temperatur unterhalb von 400° C gehalten wird. So können; wie in Flg. 1 gezeigt, Alumlnlumtrichlorid (AlCl3) und Silan (SlH,) zusammen mit Sauerstoff (O2) als Gasgemisch durch die Rohrleitung 21 In den Hohlraum 17 eingeleitet werfen. Die Hochfrequenzenerglequelle 23 erzeigt ein Hochfrequenzfeld in dem Hohlraum 17, durch den das Gas In dem Hohlraum Ionisiert und ein "^ Plasma erzeugt wird. Das Plasma bewirkt eine chemische Reaktion In dem Hohlraum, so daß das Silan und das Alumlnlumtrichlorld oxidiert werfen. Das Silizium und dje alumlnlumhaltlgen Produkte sind dampfförmig
und werden zusammen mit einer Sauerstoffplasmaströmung durch die Öffnung 18 In die Kammer 26 eingeleitet, so daß sie auf die Oberfläche der Solarzelle 31 oder deren Unterseite auftreffen. Da die Silizium- und alumlnlumhaltlgen Dämpfe In Kombination mit dem aktivierten Sauerstoff auf das Substrat auftreffen, ergeben sie den filmartigen Niederschlag eines Gemlschs von Sllizlumdloxld (SiO2) und Aluminiumoxid (AljOj). Das Sauerstoffplasma gewährleistet, daß die Materialien, die auf der Solarzelle niedergeschlagen werden, vollständig zur Reaktion kommen und zum Zeltpunkt Ihres Niederschlags vollständig oxidiert sind. Der Druckunterschied (In der Kammer 26 Ist der Druck geringer als In dem Hohlraum 13) macht eine kontinuierliche Plasmareaktion In dem Hochdruckbereich Innerhalb der Quelle möglich, während Im wesentlichen stoßfreie Bahnen für die Moleküle In dem Dampfstrom zu dem Substrat hin aufrechterhalten werden.
Wenn die Materialien für die Kombination chemischer Reaktionen so gewählt werden, daß eine vorzeitige thermische Zersetzung und ein Feststoffniederschlag nicht Innerhalb des Hohlraumes und auch nicht In der Gaszufuhrleitung 21 auftreten, kann die Zelt, während der die Einrichtung In einem statischen Zustand oder Dauerzustand arbeiten kann, praktisch unbegrenzt lang sein. Daher ist es möglich, solche Vorrichtungen ständig oder für lange Zeitabschnitte zu betreiben, was kontinuierliche bzw. ohne merkliche Betriebsunterbrechung aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge ermöglicht.
Die gleiche Vorrichtung, die hler in Verbindung mit der Herstellung von Belägen auf Slllziumsolarzellen beschrieben wurde, kann auch zur Anbringung von Belägen auf Galliumarsenid (GaAs) in Solarzellen verwendet werden. Eine Qualitätsminderung der Solarzellen oder der sonstigen Substrate läßt sich dadurch vermeiden, daß die Temperaturen, bei denen der Niederschlag oder das Aufdampfen stattfindet, niedriger als 400° C gehalten werden. Gewünschtenfalls können verschiedene Aufdampfungsparameter auch verändert werden, so z. B. das Verhältnis der Reaktionsgase, der gesamte Reaktionsgasdruck und die Hochfrequenz-Leistung. Es ist erwünscht, die Wärmeausdehnung des Belags möglichst nahe der Wärmeausdehnung des Substrats anzupassen. Beim Wechsel von einem aus Silizium bestehenden Substrat auf ein aus Galliumarsenid bestehendes Substrat wird es erforderlich, das Reaktionsgasverhältnls abzuwandeln, um den Niederschlag eines Gemlschs mit einem höheren Wärme-Ausdehnungskoeffizienten zu begünstigen. Z. B. ergibt bei einem aus Aluminiumoxid (Al2O3) und Slllziumdloxid (SiO2) bestehenden Ffim sich die Anpassung an ein aus Galliumarsenid bestehendes Substrat aus einer Vergrößerung des AlClj/SiH^-yerhältnisses, um den Niederschlag eines aluminiumreicheren Glases zu fordern.
Während des Aufdampfens solcher Materlallen und ihrer Modifikation zur thermomechanlschen Anpassung an die Halbleitersubstrate empfiehlt es sich, gleichzeitig anhand von Vergleichssubstraten eine Kontrolle dafür zu schaffen, daß die Strahlungsdurchlässigkeit der Belagschicht erhalten geblieben 1st.
Die Integral mit der Solarzelle verbundenen Abdekkungen können bis zu der erwünschten Dicke, z. B. von einigen μίτι oder mehr, aufgebracht werden.
Die verwendeten Materialien können in Dampfform eingeleitet werden. Ferner ist es möglich, ein flüssiges Aerosol zu bilden und daraus ein Gas in dem Plasma innerhalb des Hohlraums entstehen zu lassen. Wahlweise kann stattdessen auch eine flüssige oder pulverförmlge Zusammensetzung In den Hohlraum eingeleitet und bei der relativ niedrigen Leistung der Quelle ohne Verdampfung des den Hohlraum bildenden Behältermaterlals verdampft werden.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung Ist in Flg. 2 veranschaulicht. Die Einrichtung Ist dabei ähnlich derjenigen von Flg. 1 mit der Ausnahme, daß gewisse Teile wie z. B. die Vakuumkammer, nicht darin gestellt sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden Sauerstoff und Gas oder eine Sauerstoff enthaltende Gasmischung durch die Rohrleitung 21 In den Hohlraum 17 geleitet, In welchem ein Sauerstoffplasma gebildet und durch die öffnung 18 In der Deckwand abgegeben wird, so daß der Sauerstoff mit der Unter-Mtto /Je..- Cnlnnatla 11 1 ·% Dov^Um.ma »aIama» OlalnU.nl Ol^Ill. U^l kJUiai£A*UV .Sl 111 UVIUIIlUHg £νΐαΐ1£1. VJ11<IV11£A»|- tlg werden ein oder mehrere Komponenten von der Art wie bei der Ausführungsform nach Flg. 1 als Reaktionsgase durch eine oder mehrere (nicht dargestellte) HllfsdUsen zugeführt, die außerhalb des Hohlraums 17, aber in dem Gehäuse, das die Vakuumkammer bildet, und In der Nachbarschaft der Oberfläche des Substrats oder der Solarzelle, die mit dem Belag versehen werden soll, angeordnet sind. Das in der Quelle erzeugte Sauerstoffplasma reagiert dann chemisch mit den Dämpfen an oder nahe bei der Oberfläche des Substrats und veranlaßt deren Zersetzung oder Oxidation, so daß ähnlich wie vorher In Verbindung mit Flg. 1 beschrieben, ein Mischfilm der Materialien gebildet wird, um einen Belag auf der Solarzelle 31 herzustellen.
Es ist zu beachten, daß auch andere aktive Substanzen als Sauerstoff verwendet werden können, so z. B. Stickstoff, Ammoniak, Schwefel, mit Zusätzen zur Bildung von Oxiden, Nitriden und Sulfiden. Ferner kann anstelle von Sllan bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Verfahren die Verwendung auch eines anderen Materials von Vorteil sein, da Sllan die Tendenz hat, ganz besonders heftig mit Sauerstoff zu reagieren, wobei SiOj-Pulver in dem Hohlraum gebildet wird, das mögllcherwelse die obere öffnung 18 verstopfen könnte. Um dies zu verhindern, genügt es, eine weniger stark reaktive Slllzlumverblndung wie Tetraäthylorthosilikat (C2H5O)4SI zu wählen.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch dazu benutzt werden, ein Plasma unter Verwendung eines Inerten Gases wie Argon oder Helium zu erzeugen. Dabei geht grundsätzlich allerdings der Prozeß wegen der Kopplungsbedingungen in der Gasströmung langsamer vonstatten. Wenn ein inertes Gasplasma benutzt wird, werden die Reaktionskomponenten In Dampfform zugeleitet. Bei den beiden Ausführungsformen der Einrichtung nach Fig. i und Fig. 2 wird jedesmal ein nichtverdampfender Hohlraumwandungswerkstoff benutzt.
Bei einer weiteren, in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung wird dagegen, wie an sich bekannt, ein Hohlraum mit verdampfenden Wandungen benutzt. Auch für diese verdampfenden Wandungen kann, z. B. Quarzglas (SiO]), verwendet werden.; Die Leistung der Hochfrequenzquelle muß dann entsprechend höher sein als bei Fi g. 1 und Fl g. 2, damit eine Verdampfung des SiOi in den Wandungen des Hohlraums zustandekommt. Durch die Rohrleitung 21 und die öffnung 19 werden Sauerstoff und AJuminium-
trichlorid von außen her In den Hohlraum elngefOhrt Dadurch wird erreicht, daß mittels einer innerhalb des Hohlraums 17 stattfindenden plasmaaktivierten Oxidation des in an sich bekannter Welse aus den Wandun-
gen des Hohlraums verdampften festen Slllzlumdloxlds und des gasförmigen, zusammen mit dem Sauerstoff von außen In den Hohlraum eingeführten Alumlnlumtrichlorids ein Niederschlag von Sllizlumdloxld und Aluminiumoxid auf dem von der Siliziumsolarzelle 31 gebildeten Werkstück erfolgt, so daß In ähnlicher Welse wie vorher beschrieben eine Mischung von Sllizlumdloxld und Aluminiumoxid den Belag bildet.
Da bei einer solchen Ausführungsform des Verfahrens bzw. der Vorrichtung ein Teil des Behältermaterlals zur Bildung des Belags verbraucht wird, muß der den Hohlraum bildende Behälter ebenso wie bei bekannten Verfahren, bei denen der Belag ausschließlich aus dem verdampften Behältermatertal gebildet wird, von Zelt zu Zelt ersetzt werden. Um dies zu vermeiden, kann das als Feststoff zu verdampfende Stllzlumdloxld auch als Pulver von außen in das Plasma Innerhalb des Hohlraumes 17 eingeleitet werden. Dabei 1st eine fortlaufende Zufuhr des Siliziumdioxidpulvers in den Hohlraum möglich. Es können auch zwei Materlallen zur Formierung des Behälters 12 verwendet und der Hohlraum so ausgebildet werden, daß beide Materlallen wie an sich bekannt unter Bildung eines Plasmas In dem Hohlraum verdampft werden können. Es empfiehlt sich dann, zwei Materlallen zu wählen, deren Verdampfungsdrücke bei unterschiedlicher Temperatur relativ nahe beieinander Hegen.
DJe bei den Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Flg. 1, 2 und 3 vorgesehenen Hochfrequenzspulen umgeben den Behälter 12 und den Hohlraum 17. Gewünschtenfalls können die HochfrequenzLpulen aber auch an anderer Stelle angeordnet werden, z. B. unterhalb des Behälters. Es kann dann ein (nicht dargestellter) Magnet zur Lenkung und Übertragung des Flusses auf die Höhe des Hohlraums ^5 vorgesehen werden, um, wie vorher beschrieben, In diesem das Plasma zu bilden.
Es Ist somit möglich, auf Solarzellen mit diesen Integral verbundene Schutzbeläge aufzubringen, deren Zusammensetzung In das Vierstoffsystem Al-Sl-O-N fällt. Normalerwelse werden die Belagkomponenten nach Ihrer optischen Transmission und thermomechanischen Verträglichkeit mit dem Substrat ausgewählt. Die nachstehende Tabelle I nennt Beispiele verschiedener Ausdehnungskoeffizienten.
Tabelle I
Material Koeffizient der thermischen
Ausdehnung in !06/Grad
Si 4,2
SiO2 (geschmolzen) 0,5
Al2Oj 8,0
Si3N4 2,69
AlN 4,89
Es kann eine Zusammensetzung aus den Systemen SlO2 + Sl3N4, SiO2 + Al]O) oder AlN + Sl1N4 gewählt werden. Zu den verwendeten Ausgangsmaterialien können Hydride (d.h. Triäthylalumlnlum) gehören. Die plasma-aktlvlerte Quelle, wie vorher beschrieben, wird angewendet, um die ausgewählten Materlallen zwecks Herstellung von Gemischfilmen niederzuschlagen, die bei hohen Geschwindigkeiten vollständig zur Reaktion gebracht sind. Wie vorher auseinandergesetzt, werden, um die erwünschte Fllmzusammensetzung zu erhalten, eine oder mehrere Komponenten In die Einrichtung als Dampfgemisch eingeführt und chemisch zu dem erforderlichen Oxid oder Nitrid reagiert, entweder an der Solarzelle selbst oder an der Solarzellenunterlage. Diese Solarzellenunterlage kann leicht auf einer Temperatur unterhalb 400° C gehalten werden, so daß Ihre Leistungsdaten durch die Aufbringung des Integrierten Solarzellenbelages nicht verschlechtert werden. Da niedrige Temperaturen an dem Substrat eingehalten werden, eignet sich die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum kontinuierlichen Beschichten von Tafelmaterial, das hohe Temperaturen nicht auszuhalten vermag.
Das Verfahren und die Einrichtung zu seiner Durchführung, die hler beschrieben wurde, sind mit beachtlichen Vorteilen für die Herstellung dünner filmartiger Beläge verbunden. Insbesondere können niedrige Bedampfungstemperaturen angewendet werden, um eine Beschichtung auch von Substraten aus Kunststoffen zu ermöglichen, die nicht hoch hitzebeständig sind und keine höheren Temperaturen als etwa 100 bis 150° C aushalten würden. Die erreichbare Beschlchtungsgeschwindlgkelt ist bedeutend höher als sie durch Besprühen erreichbar 1st. Die Plasmaquelle kann ohne längere Betriebsunterbrechungen benutzt werden, wenn ein nlchtverdampfender Hohlraum angewendet oder pulverförmiges Material in den Hohlraum eingeleitet wird.
Es bestehen noch eine ganze Anzahl anderer Anwendungsmöglichkeiten für das Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung. Besonders wichtig Ist das Aufdampfen von leitenden Oxiden, wie z. B. Zinnoxid (SnO2) oder Indiumoxid (In2O3) und auch das Aufdampfen von leitenden Mischungen von Oxiden, die aus dem Indlum-Zinn-Oxid (ITO) (In-Sn-O)-System and dem Antimon-Zlnn-Oxld (Sb-Sn-O)-System ausgewählt sind. Die Verfahren und Einrichtungen, die hler in Verbindung mit der Verwendung von Materlallen beschrieben wurden, die aus dem Vierstoffsystem Al-Sl-O-N ausgewählt sind, können verwendet werden mit Materlallen, die aus dem System In-Sn-O und dem System Sb-Sn-O ausgewählt sind. Beispiele dafür, wie die aus den letzteren Systemen ausgewählten Materialien verwendbar sind, sind nachstehend in Tabelle II aufgeführt.
50
Tabelle II
Hohlraum Reaktions- Einfuhrungsgase stelle der
Reaktionsgase
Aufgedampfter Film
Nicht- SnCl4 durch Quelle ITO
. verdampfend oder
Sn(C2H5)*
In(CHj)3
Nicht- SnCl4 außen; am ITO
verdampfend oder Substrat Sn(C2Hs)4 In(CH3),
Zinnoxid- In(CH3)3 außen oder ITO
verdampfung durch Quelle
Andere Reaktionsgasquellen für den Gebrauch In Verbindung mit Zinn und Antimon sind die flüchtigen Halogenide oder ein welter Bereich organometalllscher Verbindungen. Für Indium Ist die Wahl der Dämpfe beschränkt auf organometalllsche, well die bekannten Halogenide nicht genügend flüchtig sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer filmartigen, festen, aus einem Oxid und/oder einem Nitrid bestehenden Beschichtung auf der Oberfläche eines Gegenstandes, wobei in einem Hohlraum durch Zuführung von Gas und Einwirkung eines Hochfrequenzfeldes ein Gasplasma erzeugt und dieses aus dem Hohlraum austreten und auf die zu beschichtende Oberfläche des Gegenstandes auftreffen gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß von außen her ein Dampf von Verbindungen zugeführt und die feste Beschichtung auf der Oberfläche des in der Arbeitskammer befindlichen, zu beschichtenden Gegenstand, vorgesehen ist.
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