DE3590269C2

DE3590269C2 - Evaporator for vacuum deposition of films - has means for forming directed flow of deposition material vapour from crucible up to substrate

Info

Publication number: DE3590269C2
Application number: DE19853590269
Authority: DE
Inventors: Georgij Levcenko; Aleksandr Radzikovskij
Original assignee: KI POLITEKHN I IM 50 LETIJAVEL
Current assignee: KI POLITEKHN I IM 50 LETIJAVEL
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1985-04-24
Publication date: 1988-01-14
Also published as: HU198230B; HUT43343A

Abstract

The evaporator consists of a crucible for the deposition material equipped with a heater and connected with a pipe to produce an updraught. The pipe has a transverse symmetry plane and has one end fitted in the crucible. It directs the flow of vapour to a substrate.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdampfer zum Aufbringen von Dünnschichten durch Vakuumaufdampfen, der einen Tiegel für ein aufzudampfendes Material enthält, welcher mit einem Erhitzer versehen ist und mit einem Mittel zum Ausbilden eines gerichteten Dampfstroms des aufzudampfenden Mate rials in Verbindung steht.The invention relates to an evaporator for the application of Thin layers by vacuum deposition, which is a crucible for contains a material to be evaporated, which with a Heater is provided and with a means of training a directed steam flow of the mate to be evaporated rials communicates.

Einen derartigen Verdampfer zeigt die DE-OS 15 21 571. Da bei wird mittels eines gerichteten Dampfstroms verdampf tes, aber nicht auf das Substrat gelangtes Material ge sammelt und über die flüssige Phase zum erneuten Ver dampfen zurückgeführt. Ein Verdampfen in die flüssige Pha se führt aber im Gegensatz zu einem Verdampfen in die feste Phase zu zusätzlichen Verlusten an Material bei dessen Rückführung und die Ungleichmäßigkeit beim Auftrag der Schicht wird gesteigert. DE-OS 15 21 571 shows such an evaporator at is evaporated by means of a directed steam flow material that has not reached the substrate collects and over the liquid phase for re-ver vapor returned. Evaporation into the liquid pha In contrast, however, it leads to evaporation into the solid phase contributes to additional material losses its return and the unevenness in the order the layer is increased.

Die Arbeitsintensität des Reinigungsprozesses kann durch erneute Verdampfung des Materials gesenkt werden, das sich an den Wänden der Sammelkammer niederschlägt, was bei einer Einrichtung zum Aufbringen von Dünnschichten durch Vakuumaufdampfen realisiert ist (JP-OS 57-1 34 555), die eine im Vakuum befindliche Dampfquelle in Form eines Tiegels für ein aufzudampfendes Material enthält, über wel chem Tiegel eine Sammelkammer angeordnet ist, die einen zu einer Unterlage sich bewegenden Dampfstrom des aufzu dampfenden Materials umgibt. Die Sammelkammer ist mit der Möglichkeit einer Erwärmung auf die Temperatur des aufzu dampfenden Materials im Tiegel oder auf eine Temperatur ausgeführt, die eine erneute Verdampfung des an den Wän den der Sammelkammer niedergeschlagenen Materials ermög licht. Beim Aufbringen von Dünnschichten schlägt sich das im Tiegel verdampfte, jedoch auf die Unterlage nicht gelangte Material nieder und wird erneut von der eine hohe Temperatur aufweisenden Oberfläche der Sammelkammer verdampft.The work intensity of the cleaning process can be reduced by re-evaporation of the material, that is reflected on the walls of the collection chamber, what in a device for applying thin layers is realized by vacuum evaporation (JP-OS 57-1 34 555), which is a vapor source in the form of a vacuum Contains crucible for a material to be evaporated, via wel chem crucible a collection chamber is arranged, the one moving steam stream to the base surrounding steaming material. The collection chamber is with the Possibility of heating up to the temperature of the steaming material in the crucible or to a temperature performed a re-evaporation of the on the walls the material deposited in the collection chamber light. When applying thin layers, this is evident that evaporated in the crucible, but not on the surface material came down and becomes high again Temperature-bearing surface of the collecting chamber evaporates.

Eine derartige Einrichtung gewährleistet keine hinreichende Reinheit der Aufdampfschicht infolge einer erhöhten Gasentwicklung der Sammelkammer, die wegen einer hohen Temperatur derselben und der großen Abmessun gen entsteht, welche mit dem Abstand zwischen dem Tiegel und der Unterlage vergleichbar sind. Aus demselben Grunde wird die Unterlage einer unzulässig hohen zusätzlichen Er wärmung durch die von der Sammelkammer herrührende Wärme strahlung ausgesetzt sein. Außerdem weist diese Einrich tung hohe Verluste des aufzudampfenden Materials we gen seines Abgangs durch Spalte zwischen Tiegel, Sammelkam mer und Unterlage auf.Such a facility ensures due to insufficient evaporation layer purity an increased gas development in the collection chamber, which is due to a high temperature of the same and large dimensions gene arises, which depends on the distance between the crucibles and are comparable to the document. For the same reason is the basis of an impermissibly high additional Er heating by the heat coming from the collecting chamber be exposed to radiation. In addition, this facility tion high losses of the material to be evaporated due to its departure through gaps between the crucible, collection mer and pad on.

Nach der JP-OS 57-1 55 368 können die Verluste des aufzudampfenden Materials verringert werden, wenn man die Temperatur der Sammelkammer erniedrigt. Hierbei nimmt auch die Überhitzung der Unter lage etwas ab. Die bekannte Vorrichtung enthält einen Tiegel für ein aufzudampfendes Material, über welchem um einen sich zu einer Unterlage bewegenden Dampfstrom eine Sammelkammer angeordnet ist. Hierbei befindet sich der un tere Rand der Kammer innerhalb des oberen Teils des Tiegels. Während des Aufbringens von Dünnschichten durch Aufdampfen erwärmt man die Sammelkammer auf eine Temperatur, die nicht unterhalb des Schmelzpunktes des aufzudampfenden Materials liegt. Das an der Sammelkammer niedergeschlagene verdampfte Material läuft in flüssigem Zustand an der Kammerwand in den Tiegel ab. Aber auch diese Flüssigphase- Regenerierung gewährleistet nicht hinreichend niedrige Verluste für einen breiten Kreis von aufzudampfenden Ma terialien, da die meisten von ihnen bei der Schmelztempera tur einen Dampfdruck aufweisen, bei welchem eine inten sive Verdampfung stattfindet. Deshalb erfolgt bei dieser Vorrichtung ebenfalls wie bei der vorstehend beschriebenen der Dampfaustritt über Spalte zwischen Tiegel, Sammelkam mer und Unterlage. Überdies wird infolge einer hohen Tem peratur der Sammelkammer, die durch die Temperatur der flüssigen Phase des Materials bestimmt wird, auch eine Gasentwicklung und eine zusätzliche unerwünschte Erwärmung der Unterlage vonstatten gehen.According to JP-OS 57-1 55 368, the losses of the material to be evaporated can be reduced if the temperature of the collection chamber degraded. Overheating of the bottom also takes place here put something away. The known device contains one Crucible for a material to be evaporated, over which to a steam flow moving to a base Collection chamber is arranged. Here is the un lower edge of the chamber within the upper part of the crucible. During the application of thin layers by vapor deposition one heats the collecting chamber to a temperature that not below the melting point of the vapor to be evaporated Material. The one that is deposited on the collection chamber evaporated material runs in a liquid state on the Chamber wall in the crucible. But also this liquid phase Regeneration does not guarantee sufficiently low Losses for a wide range of materials to be evaporated materials since most of them at the melting tempera have a vapor pressure at which an internal pressure sive evaporation takes place. That is why this takes place Device also as in the one described above the steam escapes through a gap between the crucible and the collecting tank mer and document. Moreover, due to a high tem temperature of the collecting chamber, which is determined by the temperature of the liquid phase of the material is also determined Gas evolution and additional undesirable heating of the document.

Gemäß der US-PS 41 25 086 können die Verluste des auf zudampfenden Materials durch Beseitigung des Spalts zwischen dem Tiegel und der Sammelkammer sowie durch weitere Erniedri gung der Temperatur der Sammelkammer während des Aufdampfens auf eine Temperatur, die unterhalb des Schmelzpunkts des aufzudampfenden Materials liegt, verringert werden. Der Ab lauf des an den Wänden der Sammelkammer niedergeschlagenen Materials kann in diesem Fall durch periodische Erhöhung ihrer Temperatur über den Schmelzpunkt hinaus zustande gebracht werden. Hierbei nehmen auch die Gasentwicklung von den Wänden der Sammelkammer und die Erwärmung der Unterlage ab. Die Vorrichtung enthält Erhitzer gesondert für den Tiegel und für das Rohr. Das Rohr wird auf einer hohen Temperatur gehalten, was die Verdampfung und den Austritt des Dampfes des aufzudampfenden Materials aus der Öffnung gewährleistet. Die Temperatur des Tiegels wird zum Ablauf nach unten des an seiner Wand niederge schlagenen Materials periodisch erhöht, von wo es erneut in das Rohr gelangt und verdampft. Jedoch werden z. B. beim Aufdampfen von Gold die Wolframteile von diesem benetzt, wobei sie eine mechanische Verbindung beim Erhärten bil den, infolge der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizien ten von Gold und Wolfram zur Zerstörung des Wolfram rohrs nach mehreren Erwärmungszyklen führt. Außerdem macht das Gold, welches durch Wolframdichtungen durch dringt, die Einrichtung betriebsunfähig.According to US-PS 41 25 086, the losses on evaporating material by eliminating the gap between the crucible and the collecting chamber as well as by further lower temperature of the collecting chamber during the vapor deposition to a temperature below the melting point of the material to be evaporated is reduced. The Ab course of the one deposited on the walls of the collecting chamber In this case, materials can be increased periodically their temperature beyond the melting point to be brought. Here also the gas development take off from the walls of the collection chamber and the heating of the Document from. The device contains a heater separately for the crucible and for the tube. The pipe is on a kept at high temperature, which evaporation and the The vapor of the material to be evaporated escapes the opening guaranteed. The temperature of the crucible is down to the drain on the wall struck material periodically increased from where it was again gets into the tube and evaporates. However, e.g. B. at Evaporating gold wets the tungsten parts of it, with a mechanical connection when hardening bil due to the different coefficients of thermal expansion of gold and tungsten to destroy the tungsten pipe after several heating cycles. Furthermore makes the gold that goes through through tungsten seals urges the facility to be inoperative.

Um die Zerstörung des Rohrs und die Durchdringung des aufzudampfenden Materials durch Dichtungen zu besei tigen, kann man die gesamte Einrichtung aus einem unbenetz baren Werkstoff ausführen. Dies ist bei der US-PS 44 12 508 in einem Verdampfer zum Aufbringen von Dünnschichten durch Vakuumaufdampfen realisiert, der ein zylindrisches Graphitge häuse mit einer axialen Trennwand enthält, welche ihn in zwei parallele Kammern aufteilt. Die eine von ihnen, und zwar die Kollimatorkammer, erfüllt die Funktion eines Mittels zum Ausbilden eines gerichteten Dampfstromes und weist in der Seitenwand eine Öffnung zum Dampfdurchtritt auf eine Unterlage auf. In der anderen Kammer, nämlich der Ver dampfungskammer, ist ein Graphitrohr koaxial angeordnet, in dessen Seitenwand ebenfalls eine Öffnung für den Dampf durchtritt vorgesehen ist, die in einer Achse mit der Öff nung der Kollimatorkammer liegt, wobei diese Achse zur Ge häuseachse senkrecht verläuft. Das untere Ende der Kollima torkammer bildet einen Tiegel, der über einen Kanal zum Überströmen des flüssigen aufzudampfenden Materials in die Verdampfungskammer verbunden ist, in welcher das flüssige Material in einem Wolframdocht aufsteigt, weil das Rohr durch Durchleiten des elektrischen Stroms durch dieses auf einer hohen Temperatur gehalten wird. Der Dampf gelangt nach Passieren der Öffnung im Rohr in die Kollimatorkammer, wo ein Teil des Dampfes über die Kollimatoröffnung zur Un terlage austritt, der übrige Teil aber an der Wand der Kol limatorkammer kondensiert. Diese Kammer wird durch einen separaten Erhitzer zum Überströmen des flüssigen Materials zum Docht periodisch durchgewärmt.About the destruction of the pipe and the penetration of the material to be evaporated by seals the entire facility can be run from one non-network Execute material. This is the case in US Pat. No. 4,412,508 in an evaporator to apply thin layers Vacuum evaporation realized by a cylindrical graphite housing with an axial partition, which divides it into two divides parallel chambers. The one of them the collimator chamber fulfills the function of an agent to form a directed steam flow and points in the side wall has an opening for steam to pass through Underlay on. In the other chamber, namely the Ver vaporization chamber, a graphite tube is arranged coaxially, in the side wall there is also an opening for the steam passage is provided, which is in one axis with the public voltage of the collimator chamber, this axis to Ge house axis runs vertically. The lower end of the collima Gate chamber forms a crucible that leads to a Overflow of the liquid material to be evaporated into the Evaporation chamber is connected in which the liquid Material rises in a tungsten wick because of the tube by passing the electric current through it is kept at a high temperature. The steam arrives after passing the opening in the tube into the collimator chamber, where part of the steam passes through the collimator opening to Un terlage emerges, but the rest on the wall of the col limiter chamber condensed. This chamber is created by a separate heater for overflowing the liquid material periodically warmed to the wick.

Bei Verwendung der beschriebenen Einrichtung zum Auf dampfen von Gold besitzt sie eine hohe Betriebsdauer, da sie aus einem vom Gold nicht benetzbaren Material - dem Graphit - besteht.When using the described device to vaping gold it has a long service life because it is made of a material that cannot be wetted by gold - that Graphite - consists.

Während des Aufbringens von Dünnschichten durch Auf dampfen sind die Verhältnisse der Dampfausströmung aus der kleinen (ca. 0,5 mm) Öffnung im Rohr bei in der Praxis an gewandten Aufdampfgeschwindigkeiten zähe oder nahezu zähe. Deshalb wird sich die Verteilung der Intensität des Dampf stromes des aufzudampfenden Materials nicht entsprechend dem Kosinus des Winkels zur Achse der Öffnung, sondern ent sprechend den in Abhängigkeit von den Verhältnissen der Ausströmung höheren Kosinusgraden ändern. Infolgedessen wird die Aufdampfschicht eine hohe Ungleichartigkeit der Dicke aufweisen, und zwar um so höher, je größer die Flä che der Unterlage ist.During the application of thin layers by application Vaping is the ratio of the steam outflow from the small (approx. 0.5 mm) opening in the tube at in practice skillful evaporation rates tough or almost tough. Therefore, the distribution of the intensity of the steam flow of the material to be evaporated accordingly the cosine of the angle to the axis of the opening, but ent speaking the depending on the conditions of the Change outflow of higher cosine degrees. Consequently the vapor deposition layer is highly uneven Have thickness, and the higher, the larger the area surface of the pad.

In Anbetracht dessen, daß die meisten, beim Aufdamp fen verwendeten Materialien bei der Schmelztemperatur hin reichend intensiv verdampfen, vergrößert selbst eine kurz zeitige Erhöhung der Temperatur der Kollimatorkammer über den Schmelzpunkt des Materials hinaus die Verluste des aufzudampfenden Materials wegen der nicht gerichteten Dampfausstrahlung über die Kollimatoröffnung wesentlich.In view of the fact that most of them, during the vapor deposition fen used materials at the melting temperature Vaporizing sufficiently intensely, even a short one enlarges early increase in the temperature of the collimator chamber the melting point of the material beyond the losses of the material to be evaporated because of the non-directed Vapor radiation through the collimator opening is essential.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ver dampfer der eingangs geschilderten Art dahingehend zu ver bessern, daß Verluste bei der Rückführung des Materials vermindert werden und daß auch bei dünnen Schichten und großen Flächen eine hohe Gleichmäßigkeit des Auftrags erzielbar ist.The invention has for its object a Ver Ver ver that steamer of the type described improve that loss when returning the material be reduced and that even with thin layers and large areas, high uniformity of application is achievable.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige weitere Ausbildungen.To solve this problem serve the main claim marked features. The sub-claims included expedient further training.

Der erfindungsgemäße Verdampfer bietet die Möglichkeit, Verluste des auf die Unterlage nicht gelangten Materials bei dessen Rückführung zur erneuten Verdampfung zu besei tigen, die Gleichmäßigkeit der Dicke von Dünnschichten zu erhöhen, die Verluste des Materials beim Aufdampfen auf Unterlagen beliebiger Form und Abmessungen zu verringern sowie beliebige in der Dünnschichttechnologie verwendete Materialien aufzudampfen. Außerdem kann der Verdampfer in einem weiten Bereich arbeiten: von der einmaligen Verdampfung großer Materialmengen (mehr als 10 Gramm) bis zu den kleinsten Mengen (Bruchteile eines Milligramms), die zum Aufbringen nur einer Dünnschicht erforderlich sind. Der Verdampfer hat eine einfache Konstruktion, ist auch einfach in der Herstellung und im Betrieb, er kann zum Auf dampfen sowohl auf feststehenden als auch beweglichen Un terlagen in beliebigen industriellen technologischen Vakuum anlagen, darunter auch in automatischen Anlagen, ohne deren Umrüstung, eingesetzt werden.The evaporator according to the invention offers the possibility of Loss of material that did not reach the document when it is returned to evaporation the uniformity of the thickness of thin layers increase, the losses of the material on deposition Reduce documents of any shape and size as well as any used in thin film technology Vaporize materials. In addition, the evaporator work in a wide range: from the one-off Evaporation of large amounts of material (more than 10 grams) down to the smallest amounts (fractions of a milligram), which are required to apply only a thin layer. The vaporizer has a simple construction, too easy to manufacture and operate, it can be opened vaping on both fixed and mobile Un in any industrial technological vacuum systems, including in automatic systems, without their Retrofitting.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung dargestellt. Es zeigtIn the drawings, embodiments of the invention are shown. It shows

Fig. 1 eine Gesamtansicht des Verdampfers in teilweisem Längsschnitt, Fig. 1 is an overall view of the evaporator in partial longitudinal section,

Fig. 2 einen Tiegel mit einer in ihm angeordneten Rohr leitung, die einen veränderlichen Querschnitt auf weist, im Längsschnitt, Fig. 2 line a crucible with a pipe arranged therein, which has a varying cross section, in longitudinal section,

Fig. 3 dasselbe wie in Fig. 2 mit einer Membran, die in der Symmetrieebene der Rohrleitung angeord net ist, im Längsschnitt, Fig. 3 is the same as in Fig. 2 with a membrane which is net angeord in the plane of symmetry of the pipe, in longitudinal section,

Fig. 4 dasselbe wie in Fig. 3 mit einer zusätzlichen Membran, die mit der Haupt-Membran am Loch umfang verbunden ist, und mit einem Wärme schild im Längsschnitt, Fig. 4 is the same as in Fig. 3 with an additional membrane associated with the extensive main membrane at the hole, and with a heat shield, in longitudinal section,

Fig. 5 dasselbe wie in Fig. 3 mit profiliertem Loch in der Membran, mit Wärmeschilden und zusätz lichen Membranen, die an den Enden der Rohr leitung befestigt sind, Fig. 5 is the same as in Fig. 3 with a profiled hole in the membrane, with heat shields and zusätz union membranes which are attached to the lead ends of the pipe,

Fig. 6 eine Ausführungsform des Verdampfers mit Membra nen an den Enden der Rohrleitung, die mit ring förmigen Schlitzen ausgeführt sind, Fig. 6 shows an embodiment of the evaporator with Membra nen at the ends of the pipeline, which are formed with ring-shaped slots,

Fig. 7 die Form der wirksamen Ausstrahlungsfläche des Verdampfers nach Fig. 6 für das Zentrum der Unterlage, Fig. 7 shows the shape of the effective emission surface of the evaporator according to Fig. 6 for the center of the pad,

Fig. 8 dasselbe wie in Fig. 7 für den Rand der Unterlage, Fig. 8 is the same as in Fig. 7 for the edge of the substrate,

Fig. 9 dasselbe wie in Fig. 6 mit Stützen zur Be festigung des inneren Teils der Membran, Fig. 9 is the same as in Fig. 6 with supports for loading fastening the inner part of the membrane,

Fig. 10 dasselbe wie in Fig. 9 in Draufsicht, Fig. 10 is the same as in Fig. 9 in plan view

Fig. 11 dasselbe wie in Fig. 3 mit einer Membran, die eine Vielzahl von Löchern aufweist, Fig. 11 is the same as in Fig. 3 with a membrane having a plurality of holes,

Fig. 12 eine schematische Darstellung im vergrößerten Maßstab des Lochs in der Membran nach Fig. 11, Fig. 12 is a schematic representation on an enlarged scale of the hole in the membrane of FIG. 11,

Fig. 13 einen Abschnitt der Rohrleitung mit einem Aufsatz, der profilierte Ausschnitte auf weist, Fig. 13 comprises a section of tubing with an attachment, the profiled cutouts,

Fig. 14 den Tiegel mit einem darin untergebrachten porösen Einsatz. Fig. 14 the crucible with a porous insert housed therein.

Nach Fig. 1 enthält der Verdampfer zum Aufbringen von Dünnschichten durch Vakuumaufdampfen einen Tiegel 1 mit einem aufzudampfenden Material 2, wobei der Tiegel 1 in einer durch einen Erhitzer 3 erzeugten Heizzone angeordnet ist und mit einem Mittel zum Ausbilden eines gerichteten Dampf stroms des aufzudampfenden Materials in Verbindung steht, das in Gestalt einer Rohrleitung 4 mit quer verlaufender Symmetrieebene 5 ausgeführt ist, deren Ende sich im Tiegel 1 befindet. Über der Rohrleitung 4 ist eine Unterlage 6 im Wege eines aus ihr austretenden Dampfstroms des aufzu dampfenden Materials (Pfeile) angebracht. Der untere Hochtemperaturabschnitt der Rohrleitung 4, der sich in der Heizzone befindet, hat die Verdampfungstemperatur des auf zudampfenden Materials 2. Die Temperatur des oberen Ab schnitts der Rohrleitung 4 liegt infolge seiner Anordnung außerhalb der Heizzone und infolge der Wärmestreuung durch denselben unter dem Schmelzpunkt des aufzudampfenden Materials 2. In diesem Niedertemperaturabschnitt der Rohr leitung 4 findet die Kondensation der peripheren Bereiche 8 des Dampfstroms, die auf die Unterlage 6 nicht gelan gen, in die feste Phase statt. Zwischen dem Hochtempera tur- und dem Niedertemperaturabschnitt der Rohrleitung 4 erfolgt in der schmalen Übergangszone die Kondensation in die flüssige Phase, die während des Aufdampfvorgangs auf den Hochtemperaturabschnitt abläuft und verdampft.According to Fig. 1, the evaporator includes for depositing thin films by vacuum evaporation a crucible 1 with a vapor-deposited material 2, the crucible 1 is disposed in a generated by a heater 3 the heating zone and having a means for forming a directed vapor stream of the vapor-deposited material in Connection is made, which is in the form of a pipe 4 with a transverse plane of symmetry 5 , the end of which is in the crucible 1 . A base 6 is attached above the pipeline 4 by means of a steam flow of the material to be steamed (arrows) emerging from it. The lower high-temperature section of the pipeline 4 , which is located in the heating zone, has the vaporization temperature of the material 2 to be vaporized. The temperature of the upper section of the pipeline 4 is due to its arrangement outside the heating zone and due to the heat scattering by the same below the melting point of the material to be evaporated 2nd In this low-temperature section of the pipe 4 , the condensation of the peripheral regions 8 of the steam flow, which did not succeed on the base 6 , takes place in the solid phase. Between the high-temperature section and the low-temperature section of the pipeline 4 , condensation takes place in the narrow transition zone into the liquid phase, which runs off and evaporates during the vapor deposition process on the high-temperature section.

Wie ausgeführt, besitzt die Rohrleitung eine quer verlaufende Symmetrieebene 5, was es erlaubt, das periodische Einsetzen der Rohrleitung mit diesem oder je nem Ende in den Tiegel 1 vorzunehmen und die Rückführung des in der Rohrleitung 4 kondensierten Materials zur er neuten Verdampfung sicherzustellen.As stated, the pipeline has a transverse plane of symmetry 5 , which makes it possible to periodically insert the pipeline with this or each end into the crucible 1 and to ensure the return of the material condensed in the pipeline 4 for new evaporation.

Zur Beseitigung von Wärmeverlusten ist im Verdampfer ein Wärmeschild 9 vorgesehen, der z. B. aus Molybdän be steht und den Erhitzer 3 umfaßt.To eliminate heat loss, a heat shield 9 is provided in the evaporator, the z. B. is made of molybdenum and includes the heater 3 .

Der Tiegel 1, die Rohrleitung 4 und der Erhitzer 3 bestehen z. B. aus Graphit. In der hier beschriebenen Aus führungsform des Verdampfers wird der Erhitzer 3 als ein einheitliches Ganzes mit unter dem Erhitzer 3 angebrachten Wärmeschilden 10 und mit Stromzuführungen 11 hergestellt. Die letzteren dienen mit zur Befestigung des Verdampfers unmittelbar an den Durchführungen 12 der (nicht gezeichne ten) Vakuumanlage mit Hilfe von Haltern 13.The crucible 1 , the pipeline 4 and the heater 3 are made, for. B. made of graphite. In the embodiment of the evaporator described here, the heater 3 is produced as a unitary whole with heat shields 10 attached under the heater 3 and with current leads 11 . The latter are used to fasten the evaporator directly to the bushings 12 of the vacuum system (not shown) with the help of holders 13 .

Zur Vergrößerung des Austrittswinkels des gerichteten Dampfstroms ist die Rohrleitung 4 (Fig. 4) mit einem über die Länge veränderlichen Querschnitt ausgeführt; im be sonderen besteht sie aus zwei kegelförmigen Abschnitten, die mit ihren kleineren Grundflächen einander zugewandt sind. Dies gestattet, eine Dünnschicht gleichmäßiger Dicke auf eine Unterlage großer Fläche durch Aufdampfen aufzu bringen.In order to increase the exit angle of the directed steam flow, the pipeline 4 ( FIG. 4) is designed with a cross section that is variable over the length; in particular, it consists of two conical sections that face each other with their smaller base areas. This allows a thin layer of uniform thickness to be deposited on a large area substrate by vapor deposition.

Die Rohrleitung 4 kann im Tiegel 1 mittels Gewinde an geordnet sein. Dies empfiehlt sich bei der Notwendigkeit, eine hohe Aufdampfgeschwindigkeit zu erhalten, weil anderenfalls die Rohrleitung durch den Druck des Dampfes des aufzudampfenden Materials aus dem Tiegel 1 herausge schleudert werden kann.The pipeline 4 can be arranged in the crucible 1 by means of a thread. This is advisable when it is necessary to obtain a high evaporation rate, because otherwise the pipeline can be flung out of the crucible 1 by the pressure of the vapor of the material to be evaporated.

Möglich sind auch andere Ausführungsformen der Rohr leitung 4, wenn beispielsweise ihre Querschnittsfläche an den Enden minimal ist. Die Rohrleitung 4 soll dabei symme trisch in bezug auf die Ebene 5 bleiben.Other embodiments of the pipe 4 are also possible if, for example, their cross-sectional area is minimal at the ends. The pipe 4 should remain symmetrical with respect to level 5 .

Zur Erhöhung des Temperaturgradienten ist im mittleren Teil der Rohrleitung 4 zumindest eine ringförmige Ausneh mung 14 (Fig. 1 und 2) ausgeführt. Die Erhöhung des Tem peraturgradienten im mittleren Teil der Rohrleitung 4 ver ringert die Länge der Übergangszone zwischen dem Hochtem peratur- und dem Niedertemperaturabschnitt. Hierbei wird die Länge der Übergangszone sogar kleiner als die Länge der Ausnehmung 14 sein. Die Ausnehmung 14 ist besonders bei der Herstellung der Rohrleitung 4 aus Werkstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Graphit oder einem schwer schmelzbaren Metall, erforderlich.To increase the temperature gradient of the pipeline 4 is in the central part at least one annular Ausneh mung 14 (Fig. 1 and 2) is executed. The increase in the temperature gradient in the middle part of the pipeline 4 reduces the length of the transition zone between the high temperature and the low temperature section. Here, the length of the transition zone will even be less than the length of the recess 14 . The recess 14 is particularly useful in the manufacture of the pipeline 4 from materials with high thermal conductivity, for. B. made of graphite or a metal that is difficult to melt.

Wenn die Rohrleitung 4 eine einzige ringförmige Aus nehmung 14 aufweist und aus einem Werkstoff besteht, der durch das aufzudampfende Material nicht benetzbar ist, kann sich das letztere im Bereich der Ausnehmung 14 ansammeln, weil der Prozeß des Ablaufs wegen der Nichtbenetzbarkeit erschwert ist und die Geschwindigkeit der Verdampfung aus dieser Zone niedriger als die Kondensationsgeschwindigkeit ist. Die eigentliche Ausnehmung 14 wird auch nach dem Ein setzen der Rohrleitung 4 in den Tiegel 1 mit dem anderen Ende sich außerhalb der Heizzone befinden, und in ihr wird sich wieder das Material ansammeln. Das sich in der Zone der Ausnehmung 14 ansammelnde Material wird den Wärmewider stand im mittleren Teil der Rohrleitung 4 vermindern und die Flüssigphase-Übergangszone erweitern, was zusätzliche Verluste infolge der Verdampfung des aufzudampfenden Materi als aus der Übergangszone hervorruft, wenn der Druck seiner Dämpfe bei der Schmelztemperatur hoch ist. In diesem Fall muß die Anzahl der Ausnehmungen 14 vergrößert werden. Wenn beispielsweise im mittleren Teil der Rohrleitung 4 zwei Ausnehmungen (in der Zeichnung nicht gezeigt) ausgeführt werden und der untere Teil der Rohrleitung bis zu der obe ren Ausnehmung in der Heizzone angeordnet wird, so geht die Kondensation nur in der Zone der oberen Ausnehmung und höher, d. h. oberhalb der Symmetrieebene, vor sich. Nach der Umstellung der Rohrleitung befindet sich die gesamte Konden sationszone in der Heizzone, und das daran kondensierte Ma terial wird verdampft.If the pipeline 4 has a single annular recess 14 and is made of a material that is not wettable by the material to be evaporated, the latter can accumulate in the region of the recess 14 because the process of the process is difficult because of the non-wettability and the speed the evaporation from this zone is lower than the rate of condensation. The actual recess 14 will also be after the pipeline 4 is placed in the crucible 1 with the other end outside the heating zone, and in it the material will accumulate again. The material accumulating in the zone of the recess 14 will reduce the heat resistance in the central part of the pipeline 4 and widen the liquid phase transition zone, which causes additional losses due to the evaporation of the material to be vaporized than from the transition zone if the pressure of its vapors at the Melting temperature is high. In this case, the number of recesses 14 must be increased. For example, if two recesses (not shown in the drawing) are made in the central part of the pipeline 4 and the lower part of the pipeline is arranged up to the upper recess in the heating zone, then the condensation only goes in the zone of the upper recess and higher , ie above the plane of symmetry, in front of you. After the pipeline has been changed over, the entire condensation zone is in the heating zone and the material condensed on it is evaporated.

Der Verdampfer enthält auch ein in der Rohrleitung 4 (Fig. 3) befindliches Mittel zur Korrektur der Verteilung der Intensität des gerichteten Dampfstroms 7 des aufzudamp fenden Materials, welches in Gestalt einer in der Rohrlei tung 4 befestigten Membran 15 mit einem Loch 16, das in der Symmetrieebene 5 der Rohrleitung 4 angebracht ist, ausgebildet ist. Die Rohrleitung 4 besteht dabei aus zwei Teilen 17 und 18, die miteinander und mit der Membran 15 mittels Stiften 19 aus einem schwerschmelzbaren Metall verbunden sind. Die Membran 15 befindet sich ebenso wie der untere Teil 18 der Rohrleitung 4 in der Heizzone und besitzt die Verdampfungstemperatur des aufzudampfenden Ma terials. Der obere Teil 17 der Rohrleitung 4 hat eine Tem peratur unterhalb des Schmelzpunktes des aufzudampfenden Materials. Bei einer solchen Ausführung ist in der Rohrlei tung 4 keine Übergangszone vorhanden, in welcher die Kon densation in die flüssige Phase stattfinden würde.The evaporator also contains a means in the pipeline 4 ( FIG. 3) for correcting the distribution of the intensity of the directed steam flow 7 of the material to be evaporated, which is in the form of a device 15 fastened in the pipeline 4 with a hole 16 in the the plane of symmetry 5 of the pipeline 4 is attached, is formed. The pipeline 4 consists of two parts 17 and 18 which are connected to one another and to the membrane 15 by means of pins 19 made of a meltable metal. The membrane 15 is located like the lower part 18 of the pipe 4 in the heating zone and has the evaporation temperature of the material to be evaporated Ma. The upper part 17 of the pipeline 4 has a temperature below the melting point of the material to be evaporated. In such an embodiment, there is no transition zone in the pipeline 4 in which the condensation into the liquid phase would take place.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform des Verdampfers enthält das Mittel zur Korrektur der Inten sitätsverteilung eine zusätzliche Membran 20 mit Loch 16, welche der Haupt-Membran 15 identisch ist. Die Mem branen 15 und 20 sind mit einem Spalt untereinander an geordnet und am Umfang der Löcher 16 verbunden. Hierbei besteht die Rohrleitung 4, wie dies in Fig. 3 gezeigt wur de, aus zwei identischen Teilen 17 und 18, die mit einem Spalt untereinander angeordnet sind, in welchem sich die Mem branen 15 und 20 befinden. Die Membran 15 ist mit dem Teil 18 der Rohrleitung 4 und die Membran 20 mit dem Teil 17 der Rohrleitung 4 starr verbunden. Zwischen den Mem branen 15 und 20 kann mindestens ein Wärmeschild 21 ange ordnet sein, der den Temperaturgradienten im mittleren Teil der Rohrleitung 4 erhöht. Dazu trägt auch der hohe Wärme widerstand der Membranen 15 und 20 in radialer Richtung bei.In the embodiment of the evaporator shown in FIG. 4, the means for correcting the intensity distribution contains an additional membrane 20 with a hole 16 which is identical to the main membrane 15 . The mem branes 15 and 20 are arranged with a gap among each other and connected to the circumference of the holes 16 . Here, the pipeline 4 , as was shown in FIG. 3 de, consists of two identical parts 17 and 18 , which are arranged with one another with a gap in which the mem branes 15 and 20 are located. The membrane 15 is rigidly connected to the part 18 of the pipeline 4 and the membrane 20 to the part 17 of the pipeline 4 . Between the mem branes 15 and 20 at least one heat shield 21 can be arranged, which increases the temperature gradient in the central part of the pipeline 4 . The high heat resistance of the membranes 15 and 20 in the radial direction also contributes to this.

Die Membranen 15 und 20 liegen in der Übergangszone zwischen dem Hochtemperaturteilabschnitt (Teil 18) und dem Niedertemperaturabschnitt (Teil 17) der Rohrleitung 4, wes halb auf die untere Fläche der Membran 15 die Kondensa tion eines Teils des aufzudampfenden Materials in die flüs sige Phase geschieht, worauf dessen Ablauf auf den unteren Teil 18 der Rohrleitung 4 erfolgt, wo das Material wieder verdampft wird. Jedoch weist die Zone der Kondensation in die flüssige Phase in einer derartigen Konstruktion nach der Seite des Hochtemperaturabschnittes der Rohrleitung 4, wes halb die Verdampfung von dieser Zone keine zusätzlichen Verluste herbeiführt. Durch Einsetzen des Wärmeschildes 21 zwischen den Membranen 15 und 20 erreicht man, daß die Kon densation auf die obere Fläche des Zwischenbodens 20 in die feste Phase erfolgt. Die Dicke der kondensierten Schicht des aufzudampfenden Materials ist relativ dünn, weil der Dampf nur mit einer unbedeutenden Intensität auf die Oberfläche der Membran 20 gelangt, die unter einem Win kel von nahezu 90° zur Achse des Lochs 16 liegt. Deshalb mindert die auf der Oberfläche der Membran 20 konden sierte Schicht den Wärmewiderstand derselben praktisch nicht herab.The membranes 15 and 20 are located in the transition zone between the high-temperature section (part 18 ) and the low-temperature section (part 17 ) of the pipeline 4 , which is why the condensation of part of the material to be evaporated occurs in the liquid phase on the lower surface of the membrane 15 , whereupon its flow takes place on the lower part 18 of the pipeline 4 , where the material is evaporated again. However, the zone of condensation into the liquid phase in such a construction faces the high temperature portion of the pipeline 4 , so the evaporation from this zone does not cause additional losses. By inserting the heat shield 21 between the membranes 15 and 20 it is achieved that the condensation takes place on the upper surface of the intermediate floor 20 in the solid phase. The thickness of the condensed layer of the material to be evaporated is relatively thin, because the steam only reaches the surface of the membrane 20 with an insignificant intensity, which lies at an angle of almost 90 ° to the axis of the hole 16 . Therefore, the layer condensed on the surface of the membrane 20 practically does not reduce the thermal resistance thereof.

Die Rohrleitung 4 kann ebenso wie die Membranen 15 und 20 mit dem Schild 21 aus einem schwer schmelzbaren Blech gefertigt sein, und sie kann zum Einsetzen in den Tie gel 1 mit Graphitringen 22 und 23 versehen sein, welche die Kontaktstelle hermetisch abdichten und ein Anschweißen der Rohrleitung 4 an den Tiegel 1 verhindern.The pipeline 4 , like the membranes 15 and 20 with the shield 21, can be made from a sheet which is difficult to melt, and it can be provided with graphite rings 22 and 23 for insertion into the tie 1 , which hermetically seal the contact point and weld it on Prevent pipeline 4 on the crucible 1 .

Möglich ist eine Ausführungsform der Einrichtung zum Aufbringen von Dünnschichten durch Aufdampfen, bei welcher die in der Rohrleitung befestigte Membran 15 (Fig. 5) mit einem Loch 16 ausgeführt ist, das die Form von zwei Kegeln 24 und 25 hat, die mit ihren kleineren in der Sym metrieebene 5 der Rohrleitung 4 liegenden Grundflächen ein ander zugewandt sind. Dieses profilierte Loch 16 gewähr leistet eine gleichmäßigere Intensität des gerichteten Stroms im Bereich der Unterlage 6 im Vergleich mit einem zylindri schen Loch.An embodiment of the device for applying thin layers by evaporation is possible, in which the membrane 15 ( FIG. 5) fastened in the pipeline is designed with a hole 16 , which has the shape of two cones 24 and 25 , which, with their smaller in the symmetry level 5 of the pipeline 4 base areas facing one another. This profiled hole 16 ensures a more uniform intensity of the directed current in the area of the base 6 in comparison with a cylindrical hole.

Zwischen der Membran 15 und den Teilen 17 und 18 der Rohrleitung 4 sind Wärmeschilde 26 und 27 angeordnet. Der obere Schild 26 dient zur Erhöhung des Temperaturge fälles zwischen der Membran 15 und dem oberen Teil 17 der Rohrleitung 4. Die Durchwärmung der in der Heizzone befindlichen Membran erfolgt durch die Seitenfläche, wozu ihr Flächeninhalt speziell vergrößert werden kann.Heat shields 26 and 27 are arranged between the membrane 15 and the parts 17 and 18 of the pipeline 4 . The upper shield 26 is used to increase the Temperaturge case between the membrane 15 and the upper part 17 of the pipeline 4th The membrane in the heating zone is heated through the side surface, for which purpose its surface area can be specially enlarged.

Für eine zusätzliche Durcherwärmung des Zwischenbodens 15 kann auch der Querschnitt des Erhitzers 3 (Fig. 1) in der Nähe dieser Membran verringert werden, was die Energieentwicklung in dieser Zone vergrößert.For additional heating of the intermediate floor 15 , the cross section of the heater 3 ( FIG. 1) in the vicinity of this membrane can also be reduced, which increases the energy development in this zone.

Die Konstruktion der Rohrleitung 4 gestattet es, nur einen Erhitzer zu benutzen, weil bei beliebigen Verhält nissen des Aufdampfens im Niedertemperaturteil der Rohr leitung stets die Kondensation in die flüssige Phase und im Hochtemperaturteil derselben die Verdampfung stattfin det. Die Verwendung nur eines Erhitzers vereinfacht das System der Überwachung und Aufrechterhaltung der Tempe ratur und vereinfacht dadurch auch den Verdampfer im gan zen.The construction of the pipeline 4 allows only one heater to be used, because condensation in the liquid phase and in the high-temperature part of the same always takes place in any conditions of vapor deposition in the low-temperature part of the pipe. The use of only one heater simplifies the system of monitoring and maintaining the temperature and thereby also simplifies the evaporator as a whole.

Das Mittel zur Korrektur der Intensitätsverteilung wird ebenfalls in Gestalt von zwei identischen Membranen 28 und 29 (Fig. 6) mit jeweiligen ringförmigen Schlit zen 30 und 31 ausgeführt, die einen Innendurchmesser D ₁ und einen Außendurchmesser D ₂ besitzen. Die Membranen 28 und 29 sind an den Enden der Rohrleitung 4 in gleichen Ab ständen von der Symmetrieebene 5 derselben befestigt. Die Rohrleitung 4 kann ebenso wie die Membranen 28 und 29 beispielsweise aus einem schwerschmelzbaren Blech bestehen, und auf sie können Graphitringe 22 und 23 zum Einsetzen in den Tiegel 1 aufgesteckt sein.The means for correcting the intensity distribution is also carried out in the form of two identical membranes 28 and 29 ( FIG. 6) with respective annular slits 30 and 31 , which have an inner diameter D ₁ and an outer diameter D ₂ . The membranes 28 and 29 are attached to the ends of the pipeline 4 in the same conditions from the plane of symmetry 5 thereof. The pipeline 4 , like the membranes 28 and 29 , can consist, for example, of a meltable sheet metal, and graphite rings 22 and 23 can be placed on them for insertion into the crucible 1 .

Nach der Temperaturverteilung ist eine derartige Rohr leitung 4 der in Fig. 1 dargestellten Rohrleitung ähnlich. Unterhalb der Ebene 32 (Fig. 6) befindet sich der Hochtempe raturabschnitt der Rohrleitung, von dem die Verdampfung des aufzudampfenden Materials, das im vorhergehenden Aufdampf zyklus kondensiert wurde, geschieht. Deshalb stellt der Quer schnitt der Rohrleitung 4 in der Ebene 32 gleichsam eine Quelle dar, die den auf die Unterlage 6 gelangenden Dampf strom ausstrahlt. Oberhalb der Ebene 32 beginnt die Kon densation des Dampfes des aufzudampfenden Materials auf die Wände der Rohrleitung 4 und die Membran 28. Der durch den ringförmigen Schlitz 30 begrenzte innere Teil 33 der Membran 28, dessen Rand in einer Ebene 34 liegt, sam melt einen Teil des Dampfstromes und vermindert dadurch die Aufdampfgeschwindigkeit im zentralen Teil der Unterlage, was die Dicke der Aufdampfschicht auf der gesamten Unterlage aus gleicht. Der innere Rand des äußeren Teils 35 der Membran 28 liegt in einer Ebene 36.After the temperature distribution, such a pipe 4 is similar to the pipe shown in Fig. 1. Below the level 32 ( Fig. 6) is the high-temperature section of the pipeline, from which the evaporation of the material to be evaporated, which was condensed in the previous evaporation cycle, happens. Therefore, the cross section of the pipeline 4 in the plane 32 is a source, as it were, that radiates the steam reaching the base 6 . Above the level 32 , the condensation of the vapor of the material to be evaporated begins on the walls of the pipeline 4 and the membrane 28 . The inner part 33 of the membrane 28 delimited by the annular slot 30 , the edge of which lies in a plane 34 , collects part of the vapor flow and thereby reduces the vapor deposition rate in the central part of the base, which compensates for the thickness of the vapor deposition layer on the entire base . The inner edge of the outer part 35 of the membrane 28 lies in a plane 36 .

In Fig. 7 und 8 sind wirksame Ausstrahlungsflächen ge zeigt, die jeweils aus den in Fig. 6 gezeigten Punkten M und N der Unterlage 6 sichtbar sind. Die effektiven Ausstrah lungsflächen sind durch den Querschnitt der Rohrleitung 4 (Fig. 6) in der Ebene 32 (Fig. 6, 7, 8) und der Membran 28 (Fig. 6) in den Ebenen 34, 36 (Fig. 6, 7, 8) ge bildet.In Fig. 7 and 8 are showing ge effective radiation surfaces that are visible from each of the in Fig. 6 points shown M and N of the sheet 6. The effective radiation areas are through the cross section of the pipeline 4 ( Fig. 6) in the plane 32 ( Fig. 6, 7, 8) and the membrane 28 ( Fig. 6) in the planes 34, 36 ( Fig. 6, 7th , 8) forms ge.

In Fig. 9 und 10 ist eine der Varianten der Befesti gung des inneren Teils 33 der Membran 28 (Fig. 6) am Ende der Rohrleitung 4 mittels Stützen 37 (Fig. 9 und 10) dargestellt, die für einen freien Durchtritt des Dampf stromes einen kleinstmöglichen Querschnitt aufweisen (zur Vereinfachung der Zeichnung ist der äußere Teil 35 der Membran 28 nicht gezeigt). Der innere Teil 33 der Membran kann als flache Scheibe mit dem Durchmesser D ₁ gestaltet sein. Der Außendurchmesser D ₂ des ringförmigen Schlitzes 30 (Fig. 6) kann dem Innendurchmesser der Rohr leitung 4 gleich sein. In diesem Fall fehlt der äußere Teil der Membran, und die obere Stirnseite der Rohr leitung 4 erfüllt die Funktion des äußeren Teils der Membran.In FIGS. 9 and 10 is one of the variants of its mountings supply of the inner part 33 of the membrane 28 (Fig. 6) at the end of the pipe 4 by means of supports 37 (Fig. 9 and 10) shown, for free passage of the vapor stream have the smallest possible cross section (to simplify the drawing, the outer part 35 of the membrane 28 is not shown). The inner part 33 of the membrane can be designed as a flat disc with the diameter D ₁ . The outer diameter D _{2 of} the annular slot 30 ( Fig. 6) may be the same as the inner diameter of the pipe 4 . In this case, the outer part of the membrane is missing, and the upper end of the pipe 4 fulfills the function of the outer part of the membrane.

Das Mittel zur Korrektur der Intensitätsverteilung kann in Gestalt einer in der Rohrleitung 4 (Fig. 11) in der Symmetrieebene 5 derselben befestigten Membran 38 mit einer Vielzahl von Löchern 39 ausgebildet sein, deren geo metrische Achsen 40 (Fig. 12) unter vorgegebenen Winkeln in Bezug aufeinander und auf die geometrische Achse 41 der Rohrleitung 4 (Fig. 11) verlaufen. Jedes von den Löchern 39 (Fig. 12) besitzt eine Winkelverteilung 42 der Inten sität der Dampfausstrahlung, die durch gestrichelte Linie angedeutet ist.The means for correcting the intensity distribution can be designed in the form of a membrane 38 fastened in the pipeline 4 ( FIG. 11) in the plane of symmetry 5 of the same with a plurality of holes 39 , the geometric axes 40 ( FIG. 12) of which at predetermined angles in Relative to each other and to the geometric axis 41 of the pipeline 4 ( FIG. 11). Each of the holes 39 ( Fig. 12) has an angular distribution 42 of the intensity of the steam radiation, which is indicated by the dashed line.

Die Größe des Winkels β zwischen den Achsen 40 der Löcher 39 und der Achse 41 der Rohrleitung 4 (Fig. 11) wird ausgehend von der Bedingung gewählt, eine Gesamtverteilung der Intensität der Ausstrahlung von allen Löchern 39 zu erzielen, die eine gleichmäßige Dicke der Aufdampfschicht innerhalb des Austrittswinkels α des gerichteten Stroms sicherstellt.The size of the angle β between the axes 40 of the holes 39 and the axis 41 of the pipeline 4 ( Fig. 11) is chosen on the basis of the condition to achieve an overall distribution of the intensity of the radiation from all the holes 39 , which is a uniform thickness of the vapor deposition layer ensures within the exit angle α of the directed current.

Im allgemeinen Fall verändert sich der Winkel β (Fig. 12) von 0° bis 55°, wobei die geometrischen Achsen 40 der Lö cher 39 sowohl unter gleichen als auch unter verschiedenen (in den Zeichnungen nicht gezeigt) Winkeln β zur geo metrischen Achse 41 der Rohrleitung 4 (Fig. 11) verlau fen können. Das letztere ist besonders notwendig bei maxi malen Winkeln β (Fig. 12), die 55° nahekommen, weil in diesem Fall, wenn die Achsen 40 sämtlicher Löcher unter maximalen Winkeln β verlaufen, die Intensität des gerich teten Stroms längs der Achse 41 der Rohrleitung 4 (Fig. 11) so sehr abnimmt, daß im Zentrum der Unterlage 6 die Dicke der Aufdampfschicht geringer als an den Rändern sein wird. Die Anordnung der geometrischen Achsen 40 (Fig. 12) eines Teils der Löcher 39 unter kleineren Winkeln β zur geometri schen Achse 41 erhöht die Intensität des gerichteten Stroms auf dieser Achse 41 und gleicht dadurch die Dicke der Aufdampfschicht auf der gesamten Oberfläche der Un terlage 6 (Fig. 11) aus.In the general case, the angle changed β (12 Fig.) Of 0 ° to 55 °, the geometrical axes 40 of the Lö cher 39 both (not shown in the drawings), under the same or under different angles β for geo metrical axis 41 the pipeline 4 ( Fig. 11) can fen. The latter is particularly necessary at maximum angles β ( FIG. 12) which are close to 55 °, because in this case when the axes 40 of all holes are at maximum angles β , the intensity of the stream along the axis 41 of the pipeline 4 ( Fig. 11) decreases so much that in the center of the base 6 the thickness of the vapor deposition layer will be less than at the edges. The arrangement of the geometric axes 40 ( FIG. 12) of a portion of the holes 39 at smaller angles β to the geometric axis 41 increases the intensity of the directed current on this axis 41 and thereby equalizes the thickness of the vapor deposition layer on the entire surface of the support 6 ( Fig. 11).

Bei der Vergrößerung der maximalen Werte des Winkels β (Fig. 12) über 55° hinaus ist keine wesentliche Vergrö ßerung des Winkels α zu verzeichnen.When the maximum values of the angle β ( FIG. 12) are increased beyond 55 °, there is no significant increase in the angle α .

Der maximale Wert des Winkels γ zwischen den Ach sen 40 der benachbarten Löcher 39 soll ein solcher sein, daß in der Richtung zwischen diesen Achsen eine Abnahme der Ausstrahlungsintensität fehlt. Bei einem fixierten Wert des Winkels β nimmt die Größe des Winkels γ bei der Ver größerung der Anzahl der Löcher 39 ab.The maximum value of the angle γ between the axes 40 of the adjacent holes 39 should be such that there is no decrease in the radiation intensity in the direction between these axes. With a fixed value of the angle β , the size of the angle γ decreases as the number of holes 39 increases .

Wenn z. B. der Winkel β gleich 45° ist, beträgt der Winkel α 30°, und bei einem Durchmesser der Rohrleitung 4 gleich 20 mm und einem Abstand von ihr bis zur Unterla ge 6 gleich 155 mm kann man das Aufdampfen auf eine Unter lage mit dem Durchmesser 200 mm vornehmen.If e.g. B. the angle β is 45 °, the angle α is 30 °, and with a diameter of the pipeline 4 equal to 20 mm and a distance from it to the base layer 6 equal to 155 mm, the vapor deposition on a base layer with the Make a diameter of 200 mm.

Der Verdampfer enthält auch ein Mittel zur Korrektur der Form des gerichteten Dampfstroms, welches in Gestalt von in der Rohrleitung 4 (Fig. 5) angeordneten identischen Membranen 43 und 44 mit Löchern 45 und 46 ausgebildet ist, deren Form der Konfiguration der Aufdampfschicht ent spricht. Die genannten Membranen 43, 44 sind an den En den der Rohrleitung 4 in gleichen Abständen von der Sym metrieebene 5 derselben befestigt.The evaporator also contains a means for correcting the shape of the directed steam flow, which is designed in the form of in the pipeline 4 ( FIG. 5) arranged identical membranes 43 and 44 with holes 45 and 46 , the shape of which corresponds to the configuration of the vapor deposition layer. The membranes 43, 44 are attached to the pipeline 4 at the same intervals from the symmetry plane 5 of the same.

Beim Aufdampfen z. B. auf eine rechteckige Unterlage 6 werden die Löcher 45 und 46 ebenfalls rechteckig entspre chend der rechteckigen Konfiguration der Dünnschicht aus geführt. Der über das Loch 45 in der oberen Membran 43 aus tretende Dampfstrom weist infolgedessen einen rechteckigen Querschnitt auf und gewährleistet das Aufbringen einer in der Dicke gleichmäßigen Dünnschicht auf die Unterlage 6, wobei außerhalb ihrer Grenzen die Intensität des Stromes stark abnimmt, was die Verluste des aufzudampfenden Ma terials verringert.When evaporating z. B. on a rectangular base 6 , the holes 45 and 46 are also rectangular according to the rectangular configuration of the thin layer out. The steam stream emerging via the hole 45 in the upper membrane 43 consequently has a rectangular cross section and ensures the application of a thin layer of uniform thickness to the base 6 , the intensity of the stream decreasing greatly outside its limits, which results in the losses of the vapor-deposited material Material reduced.

Falls auf eine bewegte Unterlage 6 aufgedampft wird, wählt man die Form der Löcher 45 und 46 entsprechend der Bewegungsbahn der Unterlage 6, welche Bahn die Konfigura tion der Aufdampfschicht bestimmt. Beispielsweise sollen beim Aufdampfen auf eine karusselartig in Drehung versetz te (in der Zeichnung nicht abgebildete) Unterlage 6 (die Drehachse geht nicht durch die Unterlage 6) die Löcher 45 und 46 trapezförmig sein, wobei die Flanken eines solchen Trapezes zwecks Steigerung der Gleichmäßigkeit der Dicke der Aufdampfschicht nach innen eingekrümmt sein können, weil die zentralen Abschnitte der Unterlage 6 über einer Zone mit einer etwas höheren Intensität des Stromes durch laufen.If it is vapor-deposited on a moving base 6 , the shape of the holes 45 and 46 is selected according to the path of movement of the base 6 , which path determines the configuration of the vapor deposition layer. For example, the holes 45 and 46 should be trapezoidal during evaporation on a carousel-like rotation (not shown in the drawing) underlay 6 (the axis of rotation does not go through underlay 6 ), the flanks of such a trapezoid in order to increase the uniformity of the thickness of the vapor deposition layer can be curved inwards because the central sections of the base 6 run through a zone with a somewhat higher intensity of the current.

Das Mittel zur Korrektur der Form des gerichteten Dampfstromes kann in Gestalt von an den Enden der Rohr leitung 4 (Fig. 13) in gleichen Abständen von ihrer quer verlaufenden Symmetrieebene befestigten identischen Auf sätzen 47 (der untere ist in der Zeichnung nicht angedeutet) mit profilierten Ausschnitten 48 ausgebildet sein, die entspre chend der Konfiguration der Aufdampfschicht ausgeführt sind.The means for correcting the shape of the directed steam flow can in the form of at the ends of the pipe 4 ( Fig. 13) at equal distances from its transverse plane of symmetry attached identical sets 47 (the lower is not indicated in the drawing) with profiled Cutouts 48 may be formed, which are designed accordingly to the configuration of the vapor deposition layer.

Die Form des profilierten Ausschnitts 48 ist durch Kreuzung der Oberfläche des Aufsatzes 47 mit einer Ober fläche gebildet, erzeugt die durch kontinuierliche Ver schiebung einer Geraden 49 entsprechend drei Leitlinien, die die Achse 41 der Rohrleitung 4, den Umfang des Lochs 16 und den Umfang der Dünnschicht darstellen, die mit dem Um fang der Unterlage 6 zusammenfällt.The shape of the profiled section 48 is formed by crossing the surface of the cap 47 with an upper surface, which generates the continuous displacement of a straight line 49 according to three guidelines, which define the axis 41 of the pipeline 4 , the circumference of the hole 16 and the circumference of the Represent thin layer, which coincides with the order of the pad 6 .

Der aus der Rohrleitung 4 mit diesem Aufsatz 47 aus tretende gerichtete Dampfstrom des aufzudampfenden Mate rials wiederholt in der Ebene der Unterlage 6 die Form derselben, wodurch die Verluste des aufzudampfenden Ma terials geringer werden.The out of the pipeline 4 with this attachment 47 from directed directional steam flow of the material to be evaporated rials is repeated in the plane of the base 6, the shape thereof, whereby the losses of the material to be evaporated Ma are lower.

Außerdem wird zumindest der mittlere Teil der Innen fläche der Rohrleitung 4 (Fig. 1) mit einem beispielsweise aus einem schwerschmelzbaren Material bestehenden Über zug 50 zum Benetzen mit dem aufzudampfenden Material aus geführt. Dies erleichtert den Ablauf der flüssigen Phase aus der Übergangszone, die im Bereich der Ausnehmung 14 liegt, in den in der Heizzone befindlichen Hochtemperatur abschnitt zum Zwecke der Verdampfung. Die gesamte Innen fläche der Rohrleitung 4 kann ebenfalls mit einem Überzug versehen sein, der mit dem aufzudampfenden Material be netzt wird. Nach Umstellen der Rohrleitung 4 und Schmel zen des daran kondensierten Materials fällt dann das letz tere nicht in den Tiegel 1, sondern wird verdampft, indem es sich an der Oberfläche der Rohrleitung 4 befindet. Falls der genannte Überzug fehlt, ist ein Abreißen der Tropfen von der Oberfläche der Rohrleitung 4 und deren Versprit zen beim Fallen in den Tiegel 1 möglich, was zu Defekten in der dünnen Schicht führen kann.In addition, at least the middle part of the inner surface of the pipeline 4 ( FIG. 1) with an existing, for example, of a meltable material over run 50 for wetting with the material to be evaporated out. This facilitates the discharge of the liquid phase from the transition zone, which is in the region of the recess 14 , in the high-temperature section located in the heating zone for the purpose of evaporation. The entire inner surface of the pipe 4 can also be provided with a coating which is wetted with the material to be evaporated. After switching the pipeline 4 and melting the material condensed thereon, the latter does not fall into the crucible 1 , but is vaporized by being on the surface of the pipeline 4 . If the said coating is missing, tearing off the drops from the surface of the pipeline 4 and their sprinkling when falling into the crucible 1 is possible, which can lead to defects in the thin layer.

Jede Membran 15 (Fig. 3, 4, 5), 20 (Fig. 4), 28, 29 (Fig. 6), 38 (Fig. 11), 43 (Fig. 5), 44 kann mit einem Überzug 50 (dieser ist nur in Fig. 3 gezeigt) zum Benet zen mit dem aufzudampfenden Material ausgeführt sein. Bei spielsweise wird bei der Ausführung der Membran 15 (Fig. 4) und 20 mit einem mit dem aufzudampfenden Materi al benetzbaren Überzug der Prozeß des Ablaufs der flüssi gen Phase von der unteren Membran 15 auf den unteren Teil 18 der Rohrleitung 4 erleichtert. So z. B. werden beim Aufdampfen von Silber die Membranen 15 und 20, die aus Molybdän oder Wolfram bestehen, mit einem Überzug aus Niob versehen. Wird an den Membranen 43 (Fig. 5) und 44 ein mit dem aufzudampfenden Material benetzbarer Überzug vor gesehen, wird nach dem Einbringen eines beliebigen von ihnen in die Heizzone das früher kondensierte Material an ihrer Oberfläche auch nach dessen Schmelzen gehalten, wo durch eine Spritzerbildung beim Fallen desselben in den Tiegel 1 vermieden wird. Wenn die Membran 15 (Fig. 3) mit dem Überzug 50 versehen wird, der mit dem aufzudamp fenden Material benetzbar ist, so beseitigt das die Mög lichkeit zum Abreißen der Tropfen des aufzudampfenden Materials durch den Strom und zum Übertragen derselben auf die Unterlage, welche Tropfen sich an der Membran 15 bil den können, wenn sie nicht auf die Verdampfungstemperatur erwärmt ist oder wenn im Prozeß der Erwärmung ihre Tempera tur wegen der großen Masse langsamer steigt als die Tempera tur des aufzudampfenden Materials im Tiegel.Each membrane 15 ( Fig. 3, 4, 5), 20 ( Fig. 4), 28, 29 ( Fig. 6), 38 ( Fig. 11), 43 ( Fig. 5), 44 can be covered with a coating 50 ( this is only shown in FIG. 3) for wetting with the material to be evaporated. In example, in the execution of the membrane 15 ( FIG. 4) and 20 with a coating that can be wetted with the material to be evaporated, the process of running the liquid phase from the lower membrane 15 to the lower part 18 of the pipeline 4 is facilitated. So z. B. during the vapor deposition of silver, the membranes 15 and 20 , which consist of molybdenum or tungsten, are provided with a coating of niobium. If a coating which can be wetted with the material to be evaporated is seen on the membranes 43 ( FIG. 5) and 44 , after the introduction of any of them into the heating zone, the previously condensed material is kept on its surface even after it has melted, where by spattering when falling into the crucible 1 is avoided. If the membrane 15 ( Fig. 3) is provided with the coating 50 , which is wettable with the material to be evaporated, this eliminates the possibility of tearing off the drops of the material to be evaporated by the current and of transferring them to the support which Drops on the membrane 15 can the bil if it is not heated to the evaporation temperature or if in the process of heating its temperature increases slowly because of the large mass than the temperature of the material to be evaporated in the crucible.

Die im Tiegel angeordnete Rohrleitung 4, die den Aus trittsquerschnitt des Tiegels 1 verringert, bringt den Dampfdruck des aufzudampfenden Materials dem Sattdampfdruck näher, was den Verdampfungscharakter verändert und die Wahr scheinlichkeit der Bildung von Spritzern erhöhen kann, wel che in den Strom des aufzudampfenden Materials gelangen. Außerdem führt die Querschnittsverringerung des Stroms des aufzudampfenden Materials in der Rohrleitung 4 zur Verminde rung der Aufdampfgeschwindigkeit, was eine Erhöhung der Tem peratur des Tiegels 1 zur Aufrechterhaltung der Aufdampf geschwindigkeit auf dem früheren Niveau erforderlicht macht, wodurch wiederum eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit der Spritzerbildung herbeigeführt wird. Um dies zu beseitigen, ist der Verdampfer mit einem auf einer Stütze 51 (Fig. 14) im Tiegel 1 mit einem Spalt 52 in bezug auf seine Wände ge lagerten porösen Einsatz 53 versehen, auf welchen das auf zudampfende Material aufgegeben wird und bei welchem das Volumen der offenen Poren gleich oder größer als das Volu men des aufzudampfenden Materials ist. Im Einsatz kann eine Ausnehmung 54 zur Unterbringung des aufzudampfenden Materi als vorgesehen sein. Die Schmelze des aufzudampfenden Mate rials befindet sich in den Poren des Einsatzes 53 und bil det auf seiner Oberfläche keine dicken Schichten, die zum Verspritzen der Schmelze führen könnten.The pipe 4 arranged in the crucible, which reduces the cross-section from the crucible 1 , brings the vapor pressure of the material to be evaporated closer to the saturated vapor pressure, which changes the evaporation character and can increase the probability of the formation of splashes, which can get into the flow of the material to be evaporated . In addition, the reduction in cross-section of the flow of the material to be evaporated in the pipeline 4 leads to the reduction of the evaporation rate, which requires an increase in the temperature of the crucible 1 to maintain the evaporation rate at the previous level, which in turn leads to an increase in the probability of spatter formation . In order to eliminate this, the evaporator is provided with a on a support 51 ( FIG. 14) in the crucible 1 with a gap 52 with respect to its walls, porous insert 53 , on which the material to be vaporized is applied and in which the Volume of the open pores is equal to or greater than the volume of the material to be evaporated. In use, a recess 54 can be provided to accommodate the material to be vapor-deposited. The melt of the material to be evaporated is located in the pores of the insert 53 and does not form thick layers on its surface which could lead to the melt being sprayed on.

Bei Verwendung des Einsatzes 53 erfolgt die Verdampfung aus einer dünnen Schicht auf der gesamten Oberfläche des Einsatzes, auf welche das Material aufgrund der Kapillar kräfte und der Benetzung gelangt. Die entwickelte Verdamp fungsfläche erhöht auch die Aufdampfgeschwindigkeit, wozu der Einsatz 53 z. B. aus Irdengut ausgeführt werden kann.When using the insert 53 , evaporation takes place from a thin layer on the entire surface of the insert, onto which the material passes due to the capillary forces and the wetting. The evaporation surface developed also increases the evaporation rate, which is why the insert 53 z. B. can be made of earthenware.

Der Verdampfer zum Aufbringen von Dünnschichten durch Vakuumaufdampfen arbeitet folgendermaßen:The evaporator for applying thin layers through Vacuum evaporation works as follows:

In den Tiegel 1 (Fig. 1) wird bei der abgenommenen Rohrleitung 4 das aufzudampfende Material 2 aufgegeben, wonach die Rohrleitung 4 in den Tiegel 1 eingesetzt wird. Nach der Anbringung der Unterlage 6 wird eine (in der Zeich nung abgebildete) Vakuumkammer auf den Betriebsdruck eva kuiert. Dann wird der Erhitzer 3 eingeschaltet. Hierbei wird die Temperatur des Materials 2 bis auf die zur Ver dampfung notwendige Temperatur erhöht. Der sich bildende Dampf gelangt in die Rohrleitung 4, die ihn zu einem ge richteten Strom 7 formiert, welcher auf der Unterlage 6 niedergeschlagen wird. Hierbei wird an dem oberen Nieder temperaturabschnitt der Rohrleitung 4 ein auf die Unter lage 6 nicht gelangender Teil des Dampfes kondensiert.In the crucible 1 ( FIG. 1), the material 2 to be evaporated is placed in the removed pipeline 4 , after which the pipeline 4 is inserted into the crucible 1 . After attaching the pad 6 , a vacuum chamber (shown in the drawing) is evauated to the operating pressure. Then the heater 3 is turned on. Here, the temperature of the material 2 is increased to the temperature necessary for evaporation. The steam forming enters the pipeline 4 , which forms it into a ge directed stream 7 , which is deposited on the base 6 . In this case, a portion of the steam which does not reach the base 6 is condensed at the upper low-temperature section of the pipeline 4 .

Nachdem auf die Unterlage 6 eine Dünnschicht der er forderlichen Dicke durch Aufdampfen aufgebracht worden ist, schaltet man den Erhitzer 3 aus. Danach wird der Tiegel 1 notwendigenfalls mit dem aufzudampfenden Material nachbe schickt, während die Rohrleitung 4 umgewendet und in den Tie gel 1 mit demjenigen Ende eingesetzt, an dem sich das auf die Unterlage 6 nicht gelangte aufzudampfende Material niedergeschlagen hat. Dieses Material wird ebenso wie das im Tiegel 1 befindliche Material 2 im nächstfolgenden Auf dampfzyklus benutzt.After a thin layer of the required thickness has been applied to the base 6 by vapor deposition, the heater 3 is switched off. Thereafter, the crucible 1 is nachbe sends with the material to be evaporated, while the pipeline 4 is turned over and inserted into the tie gel 1 with the end at which the material to be evaporated which has not reached the base 6 has precipitated. This material is used in the same way as the material 2 in the crucible 1 in the next steam cycle.

Der Verdampfer mit der Rohrleitung 4 (Fig. 2) verän derlichen Querschnitts arbeitet auf dieselbe Weise. Ein derartiger Aufbau gewährleistet einen größeren Austritts winkel des gerichteten Stroms, was es erlaubt, eine Dünn schicht auf eine Unterlage mit großem Flächeninhalt aufzu bringen. Die Schicht des kondensierenden Materials, die sich am Niedertemperaturabschnitt der Rohrleitung 4 über der Aus nehmung 14 ansetzt, kann jedoch bei einem langandauernden Aufdampfprozeß den Querschnitt der Rohrleitung 4 verrin gern, was eine gewisse unerwünschte Änderung der Form des Stromes hervorruft. Daher kann eine derartige Rohrleitung 4 beim Aufbringen von Dünnschichten geringer Dicke effek tiv verwendet werden.The evaporator with the pipe 4 ( Fig. 2) changeable cross section works in the same way. Such a structure ensures a larger exit angle of the directed flow, which allows a thin layer to be applied to a base with a large area. The layer of condensing material, which attaches to the low-temperature section of the pipeline 4 above the recess 14 , can, however, reduce the cross-section of the pipeline 4 during a long-term vapor deposition process, which causes a certain undesirable change in the shape of the current. Therefore, such a pipe 4 can be used effectively when thin layers of thin thickness are applied.

Ähnlich arbeitet auch ein Verdampfer, der eine in der Rohrleitung 4 (Fig. 3) befestigte Membran 15 mit einem Loch 16 enthält, das in der Symmetrieebene 5 der Rohrlei tung 4 angebracht ist. Der Austrittswinkel des gerichte ten Dampfstromes wird durch das Durchmesserverhältnis des Lochs 16 und der Rohrleitung 4 sowie durch die Länge des letzteren bestimmt. Dabei besteht beim beschriebenen Ver dampfer die Möglichkeit, den Durchmesser des Lochs 16 in weitem Bereich zu verändern (d. h. die Möglichkeit, ver schiedene Membranen anzubringen), wodurch eine Kosinus verteilung der Intensität des aus dem Loch austretenden Stroms erzielt werden kann, was eine höhere Gleichmäßig keit der Dicke der Aufdampfschicht im Vergleich mit den Verdampfern gewährleistet, in deren Rohrleitungen 4 (Fig. 1 und 2) keine Membranen angeordnet sind.A vaporizer, which contains a membrane 15 fastened in the pipeline 4 ( FIG. 3) with a hole 16 , which is attached in the plane of symmetry 5 of the pipeline 4, works similarly. The exit angle of the straightened steam stream is determined by the diameter ratio of the hole 16 and the pipe 4 and by the length of the latter. There is in the described Ver evaporator the possibility of changing the diameter of the hole 16 in a wide range (ie the possibility of attaching different membranes), whereby a cosine distribution of the intensity of the current emerging from the hole can be achieved, which is more uniform speed of the thickness of the evaporation layer in comparison with the evaporators, in whose pipes 4 ( FIGS. 1 and 2) no membranes are arranged.

Außerdem findet die Kondensation von Dämpfen nur in die feste Phase an der Innenfläche des oberen Teils 17 (Fig. 3) der Rohrleitung 4 statt. Sie ermöglicht es, Dünn schichten von praktisch beliebigen Materialien durch Auf dampfen aufzubringen, sogar von solchen, die aus der festen Phase verdampfen, deren Dampfdruck beim Schmelzen den atmo sphärischen Druck beträchtlich übersteigt.In addition, the condensation of vapors takes place only in the solid phase on the inner surface of the upper part 17 ( FIG. 3) of the pipeline 4 . It enables thin layers of practically any material to be applied by vapor deposition, even those that evaporate from the solid phase, the vapor pressure of which when melting significantly exceeds the atmospheric pressure.

Zudem ist die Zone der Kondensation am oberen Teil 17 der Rohrleitung 4 von dem Loch 16 entfernt, weshalb die da ran wachsende Schicht des aufzudampfenden Materials sogar beim Aufbringen von dicken Schichten (einige zehn Mikro meter) die Verteilung der Intensität des Stromes in der Zo ne der Unterlage nicht merklich verändern wird.In addition, the zone of condensation on the upper part 17 of the pipeline 4 is removed from the hole 16 , which is why the layer of the material to be evaporated which grows there, even when applying thick layers (a few tens of micrometers), the distribution of the intensity of the current in the zone the document will not noticeably change.

In ähnlicher Weise arbeitet auch der in Fig. 4 dar gestellte Verdampfer, dessen Mittel zur Korrektur der In tensitätsverteilung eine zusätzliche Membran 20 enthält, die der Haupt-Membran 15 identisch ist und mit ihr am Umfang des Lochs 16 verbunden ist. Die Kondensation in die feste Phase kommt hier am oberen Teil 17 der Rohrleitung 4 und praktisch auf der gesamten oberen Fläche der Membran 20 zustande. Auf der unteren Fläche der Membran 15 geschieht die Kondensation einer gewissen Dampfmenge des aufzudampfenden Materials in die flüssige Phase, die auf den unteren Teil 18 der Rohrleitung 4 abläuft und dort wieder verdampft.The evaporator shown in FIG. 4, whose means for correcting the intensity distribution contains an additional membrane 20 , which is identical to the main membrane 15 and is connected to it at the periphery of the hole 16 , works in a similar manner. The condensation into the solid phase occurs here on the upper part 17 of the pipeline 4 and practically on the entire upper surface of the membrane 20 . On the lower surface of the membrane 15 , a certain amount of vapor of the material to be evaporated condenses into the liquid phase, which runs onto the lower part 18 of the pipeline 4 and evaporates there again.

Der Verdampfer mit einer solchen Rohrleitung 4 gewähr leistet eine ebensolche Verteilung der Intensität des Stro mes wie der in Fig. 3 dargestellte Verdampfer, obschon mit keinem derart breiten Kreis der aufzudämpfenden Materialien. Jedoch ist die in Fig. 4 dargestellte Rohrleitung 4 kon struktiv einfacher und kann sogar als ein einheitliches Gan zes z. B. aus Graphit hergestellt sein. Bei ihr fehlen zu dem Verbindungen aus dünnen Stiften 19 (Fig. 3).The evaporator with such a pipeline 4 ensures a distribution of the same intensity of the current as the evaporator shown in FIG. 3, although with no such wide range of materials to be attenuated. However, the pipe line 4 shown in Fig. 4 kon is structurally simple and can even such as a unitary Gan zes. B. made of graphite. In addition, there are no connections from thin pins 19 ( FIG. 3).

Der in Fig. 5 dargestellte Verdampfer arbeitet ähn lich wie der in Fig. 3 abgebildete Verdampfer, aber mit dem Unterschied, daß der Dampfstrom des aufzudampfenden Stroms, der mit den Wänden des profilierten Lochs 16 (Fig. 5) ent sprechend den Gesetzen der Hydrodynamik zusammenwirkt, am Austritt aus dem Loch 16 Überschallgeschwindigkeit annimmt. Außerdem kennzeichnet er sich durch eine gleichmäßige Intensitätsverteilung über den gesamten Querschnitt.The evaporator shown in Fig. 5 operates similarly Lich as the evaporator shown in Fig. 3, but with the difference that the vapor stream of the vapor to be vaporized, with the walls of the profiled hole 16 ( Fig. 5) accordingly the laws of hydrodynamics cooperates, assumes supersonic speed at the exit from hole 16 . It is also characterized by a uniform intensity distribution across the entire cross-section.

Der obere Wärmeschild 26 erhöht das Temperaturgefälle zwischen der Membran 15 und dem oberen Teil 17 der Rohr leitung 4, was beim Aufdampfen von Materialien mit einer hohen Verdampfungstemperatur, beispielsweise von Gold, be sonders notwendig ist. Der untere Wärmeschild 27 erfüllt seine Funktionen nur nach dem Einsetzen der Rohrleitung 4 in den Tiegel 1 mit dem anderen Ende.The upper heat shield 26 increases the temperature gradient between the membrane 15 and the upper part 17 of the pipe 4 , which is particularly necessary when evaporating materials with a high evaporation temperature, such as gold. The lower heat shield 27 fulfills its functions only after the pipeline 4 has been inserted into the crucible 1 with the other end.

Die obere Membran 43 mit dem Loch 45, dessen Form der Konfiguration der Dünnschicht entspricht, korrigiert die Form des Querschnitts des gerichteten Stromes, indem es sie mit der Form der Unterlage 6 in Übereinstimmung bringt. Auf die Membran 43 ebenso wie auf den oberen Teil 17 der Rohrleitung 4 erfolgt die Kondensation des Damp fes des aufzudampfenden Materials in die flüssige Phase. Zu gleicher Zeit findet von der unteren Membran 44 eben so wie von dem unteren Teil 18 der Rohrleitung 4 die Ver dampfung des früher kondensierten aufzudampfenden Materials statt. Nach dem Einsetzen der Rohrleitung 4 in den Tiegel 1 mit dem anderen Ende nimmt die Membran 43 zusammen mit dem Teil 17 der Rohrleitung 4 die untere Lage ein und be findet sich dadurch in der Heizzone, und das auf ihr kon densierte Material wird verdampft.The upper membrane 43 with the hole 45 , the shape of which corresponds to the configuration of the thin film, corrects the shape of the cross section of the directed current by matching it with the shape of the base 6 . On the membrane 43 as well as on the upper part 17 of the pipe 4 , the condensation of the vapor fes of the material to be evaporated takes place in the liquid phase. At the same time from the lower membrane 44, just as from the lower part 18 of the pipeline 4, the vaporization of the previously condensed material to be evaporated takes place. After inserting the pipeline 4 in the crucible 1 with the other end, the membrane 43 together with the part 17 of the pipeline 4 occupies the lower layer and is thereby found in the heating zone, and the material condensed on it is evaporated.

In ebensolcher Weise arbeitet auch der in Fig. 6 dar gestellte Verdampfer 6, bei dem an den Enden seiner Rohr leitung 4 die Membranen 28 und 29 mit jeweiligen ringför migen Schlitzen 30 und 31 befestigt sind. Die obere Membran 28 sammelt ebenso wie die Membran 43 (Fig. 5) einen Teil des Materials aus dem Dampfstrom, und nach dem Einsetzen der Rohrleitung 4 (Fig. 6) in den Tiegel 1 mit dem anderen Ende befindet sich die Membran 28 in der Heizzone, und das auf ihr kondensierte Material wird ver dampft. Der Unterschied besteht darin, daß die Form und die Lage der Membran 28 (Fig. 6) die Intensitätsver teilung des gerichteten Stromes in der Zone der Unterla ge 6 zu korrigieren gestatten.The evaporator 6 shown in FIG. 6 also works in the same way, in which at the ends of its pipe 4 the membranes 28 and 29 are fastened with respective ring-shaped slots 30 and 31 . The upper membrane 28 , like the membrane 43 ( FIG. 5), collects part of the material from the steam flow, and after the insertion of the pipeline 4 ( FIG. 6) into the crucible 1 with the other end, the membrane 28 is located in the Heating zone, and the material condensed on it is evaporated ver. The difference is that the shape and position of the membrane 28 ( Fig. 6) allow the intensity distribution of the directed current in the zone of the Unterla ge 6 to correct.

In Fig. 7 ist mit dem strichlierten Bereich S _o die wirksame Ausstrahlungsfläche dargestellt, die aus dem Punkt M (Fig. 6) im Zentrum der Unterlage 6 sichtbar ist. Die Aufdampfgeschwindigkeit im Zentrum der Unterlage ist dem Flächeninhalt dieses Bereiches S _o proportional. Wie ersichtlich, ist ein beträchtlicher Teil der Fläche der Aus strahlungsquelle (Kontur 32 in Fig. 7) durch den inneren Teil 33 des Zwischenbodens 28 (Kontur 34 in Fig. 7) "be schattet". Die wirksame Ausstrahlungsfläche für den Punkt N am Rande der Unterlage 6 ist mit einem Bereich S _o in Fig. 8 dargestellt. Die Ausstrahlungsquelle (Kontur 32) be ginnt, durch den äußeren Teil 35 (Fig. 6) der Membran 28 (Kontur 36 in Fig. 8) "beschattet" zu werden, die Be schattungsfläche ist S ₁ (Fig. 8). Jedoch verringert sich zugleich um eine Größe S ₂ die "Beschattungsfläche" der Aus strahlungsquelle durch den inneren Teil 33 (Fig. 6) der Membran 28 (Kontur 34 in Fig. 8). Durch die Wahl eines Verhältnisses der Abmessungen der Rohrleitung 4 und der Membran 28 kann man die wirksame Ausstrahlungsfläche S _o für das Zentrum und den Rand der Unterlage 6 gleich ma chen und sogar eine gewisse Überhöhung für den Rand der Unterlage 6 gewährleisten, was das natürliche Kosinusge setz der Ausstrahlung der realen Quelle kompensiert und da durch die Gleichmäßigkeit der Dicke der aufzubringenden Dünnschicht erhöht.In FIG. 7, the dashed area S _{o shows} the effective radiation area which is visible from the point M ( FIG. 6) in the center of the base 6 . The evaporation rate in the center of the base is proportional to the area of this area S _o . As can be seen, a considerable part of the area of the radiation source (contour 32 in FIG. 7) is "shaded" by the inner part 33 of the intermediate floor 28 (contour 34 in FIG. 7). The effective radiation area for the point N on the edge of the base 6 is shown with an area S _o in FIG. 8. The radiation source (contour 32 ) begins to be "shaded" by the outer part 35 ( FIG. 6) of the membrane 28 (contour 36 in FIG. 8), the shading area is S ₁ ( FIG. 8). However, the "shading area" of the radiation source through the inner part 33 ( FIG. 6) of the membrane 28 (contour 34 in FIG. 8) is also reduced by a size S ₂ . By choosing a ratio of the dimensions of the pipeline 4 and the membrane 28 , the effective radiation area S _o for the center and the edge of the base 6 can be machined equally and even ensure a certain elevation for the edge of the base 6 , which is the natural cosine set the radiation of the real source compensated and because of the uniformity of the thickness of the thin layer to be applied increased.

Im Zentrum der Membranen 28 und 29 können (in der Zeichnung nicht gezeigte) Löcher vorgesehen sein, die in einem noch höheren Grade das Gesetz der Änderung des Flä cheninhalts der wirksamen Ausstrahlungsfläche im Bereich der Unterlage 6 dem umgekehrt proportionalen Kosinusgesetz näher bringen. Dies erhöht zusätzlich die Gleichmäßigkeit der Dicke der Aufdampfschicht.Holes (not shown in the drawing) can be provided in the center of the membranes 28 and 29 , which bring the law of changing the area of the effective radiation area in the area of the base 6 closer to the inversely proportional law of cosine to an even greater degree. This additionally increases the evenness of the thickness of the vapor deposition layer.

Die in Fig. 9 und 10 dargestellte Ausführungsform des Verdampfers, bei dem an den Enden seiner Rohrleitung 4 Membranen mit ringförmigen Schlitzen befestigt sind, ar beitet ähnlich dem vorstehend beschriebenen. Nur liegt in diesem Fall die Ebene 36 auf dem Niveau der oberen Stirn seite der Rohrleitung 4, die gerade die Funktion des äuße ren Teils des Zwischenbodens erfüllt. Der ringförmige Schlitz 30 ist ebenso wie in Fig. 6 gelegen, und der Charak ter der Änderung der wirksamen Ausstrahlungsfläche, der in den Fig. 7 und 8 angeführt wurde, bleibt derselbe. Die Stützen 37 behindern nicht den Durchlauf des Stromes.The embodiment of the evaporator shown in FIGS. 9 and 10, in which 4 membranes with annular slits are attached to the ends of its pipeline, works ar similar to that described above. Only in this case is the level 36 at the level of the upper end face of the pipe 4 , which just fulfills the function of the outer part of the mezzanine. The annular slot 30 is located as in Fig. 6, and the character of the change in effective radiation area mentioned in Figs. 7 and 8 remains the same. The supports 37 do not hinder the passage of the current.

Bei dem in Fig. 11 dargestellten Verdampfer, in des sen Rohrleitung 4 die Membran 38 mit einer Vielzahl von Löchern 39 befestigt ist, erfolgt am oberen Teil 17 der Rohrleitung 4 ebenfalls die Dampfkondensation des aufzu dampfenden Materials in die flüssige Phase. Da die in der Heizzone befindliche Membran 38 die Verdampfungstempe ratur aufweist, findet auf ihr keine Kondensation des Damp fes des aufzudampfenden Materials statt, der frei durch die Löcher 39 in der Membran 38 durchtritt. Diese unter ei nem Winkel β (Fig. 12) zur Achse 41 der Rohrleitung ange brachten Bohrungen 39, von denen jede den Dampf vorwiegend in Richtung der eigenen geometrischen Achse 40 ausstrahlt, bilden sämtlich den Dampfstrom mit einer hohen Gleichmäßig keit der Intensität im Bereich der Unterlage aus.In the evaporator shown in Fig. 11, in the sen pipe 4, the membrane 38 is fastened with a plurality of holes 39 , steam condensation of the material to be steamed into the liquid phase also takes place on the upper part 17 of the pipe 4 . Since the membrane 38 in the heating zone has the evaporation temperature, there is no condensation of the vapor fes of the material to be evaporated on it, which passes freely through the holes 39 in the membrane 38 . These at an angle β ( FIG. 12) to the axis 41 of the pipeline, holes 39 , each of which emits the steam predominantly in the direction of its own geometric axis 40 , all form the steam flow with a high uniformity of intensity in the region of Underlay.

Der Verdampfer, bei dem an den Enden der Rohrleitung 4 (Fig. 13) desselben Aufsätze 47 mit profilierten Ausschnit ten 48 angebracht sind, arbeitet ähnlich der Verdampfungs einrichtung, bei welcher an den Enden ihrer Rohrleitung 4 (Fig. 5) Membranen 43 und 44 mit den Bohrungen 45 und 46 befestigt sind, deren Form der Konfiguration der Aufdampf schicht entspricht. Der Aufsatz 47 (Fig. 13) mit dem pro filierten Ausschnitt 48 korrigiert die Form des gerichte ten Dampfstromes, indem er die Übereinstimmung derselben mit der Konfiguration der Aufdampfschicht gewährleistet, wobei außerhalb ihrer Grenzen die Intensität des Stromes schroff abnimmt. Hierbei besorgt dieser Aufsatz 47 mit dem profilierten Ausschnitt 48 einen stärkeren Abfall der Stromintensität außerhalb der Grenzen der Unterlage 6 mit der auf diese aufgebrachten Dünnschicht im Vergleich mit der Membran 43 (Fig. 5) mit dem Loch 45, dessen Form der Konfiguration der Dünnschicht entspricht, bei gleichen Durchmessern der Rohrleitung 4.The evaporator, in which at the ends of the pipeline 4 ( FIG. 13) of the same attachments 47 with profiled cutouts th 48 are attached, works similarly to the evaporation device, in which at the ends of its pipeline 4 ( FIG. 5) membranes 43 and 44 with the holes 45 and 46 are attached, the shape of the configuration of the vapor deposition corresponds. The attachment 47 ( FIG. 13) with the cut-out portion 48 corrects the shape of the straightened vapor stream by ensuring its correspondence with the configuration of the vapor deposition layer, the intensity of the stream decreasing sharply outside its limits. Here, this attachment 47 with the profiled cutout 48 provides a greater drop in the current intensity outside the limits of the base 6 with the thin layer applied thereon in comparison with the membrane 43 ( FIG. 5) with the hole 45 , the shape of which corresponds to the configuration of the thin layer , with the same diameter of the pipeline 4 .

Der in Fig. 14 dargestellte Verdampfer arbeitet wie folgt: Das aufzudampfende Material gibt man in die Ausneh mung 54 im porösen Einsatz 53 auf. Nach Evakuieren der Va kuumkammer erwärmt man den Tiegel 1 mit dem porösen Ein satz 53 und dem darin befindlichen aufzudampfenden Materi al, das dabei geschmolzen wird und in die Poren des Ein satzes 53 eindringt. Da das Volumen der offenen Poren des Einsatzes 53 gleich oder größer als das Volumen des aufge gebenen Materials ist, befindet sich das letztere vollständig in den Poren des Einsatzes 53, indem es zu seiner Oberflä che je nach der Verdampfung des dort befindlichen Materials, das in einer dünnen Schicht liegt, gelangt. Das verdampfte Material bewegt sich über die Rohrleitung zur Unterlage. Der poröse Einsatz 53 gewährleistet eine große Verdampfungs fläche und folglich auch eine stabile Aufdampfgeschwindig keit auch bei der Einbringung einer kleinen Menge des auf zudampfenden Materials.The evaporator shown in Fig. 14 works as follows: The material to be evaporated is given in the recess 54 in the porous insert 53 . After evacuating the vacuum chamber, the crucible 1 is heated with the porous insert 53 and the material to be evaporated therein, which is melted and penetrates into the pores of the insert 53 . Since the volume of the open pores of the insert 53 is equal to or greater than the volume of the material given, the latter is completely in the pores of the insert 53 by adding to its surface depending on the evaporation of the material located therein a thin layer. The evaporated material moves through the pipeline to the base. The porous insert 53 ensures a large evaporation area and consequently also a stable evaporation speed even when introducing a small amount of the material to be evaporated.

Außerdem bildet das aufzudampfende Material, indem es von der gesamten Oberfläche des Einsatzes 53 gleichmäßig verdampft, einen Strom gleicher Intensität im gesamten Querschnitt, was zur Gewährleistung der Intensität des aus der Rohrleitung austretenden gerichteten Stromes erforderlich ist.In addition, by evaporating uniformly from the entire surface of the insert 53, the material to be evaporated forms a stream of equal intensity in the entire cross section, which is necessary to ensure the intensity of the directional stream emerging from the pipeline.

Claims

1. Evaporator for applying thin layers evaporate by vacuum, which contains a crucible ( 1 ) for a material to be evaporated, which is provided with a heater ( 3 ) and with a means for forming a directional steam flow of the material to be evaporated ( 2 ) in connection stands, characterized in that the means for forming a directed current ( 7 ) in the form of a pipe ( 4 ) arranged at one end in the crucible ( 1 ) with a transverse symmetry plane ( 5 ) is designed to arrange the pipe () 4 ) First with one end, then with the other end in the crucible ( 1 ).

2. Evaporator according to claim 1, characterized in that the pipeline ( 4 ) has a cross-section variable over the length.

3. Evaporator according to claims 1 and 2, characterized in that in the central part of the pipe ( 4 ) at least one annular recess ( 14 ) is executed.

4. Evaporator according to one of claims 1 to 3, characterized in that it contains a diaphragm ( 15 ) fastened in the pipeline ( 4 ) with an opening ( 16 ) which is arranged in the symmetry plane ( 5 ) of the pipeline ( 4 ) and serves as a means for correcting the intensity distribution of the directed steam flow ( 7 ).

5. Evaporator according to claim 4, characterized in that it contains an additional diaphragm ( 20 ) with a hole ( 16 ) which is identical to the main diaphragm ( 15 ) and which as a means for correcting the intensity distribution of the directed steam flow ( 7th ) is used, wherein the diaphragms ( 15, 20 ) are arranged with a gap below one another and connected at the circumference of the holes ( 16 ), and the pipeline ( 4 ) consists of two identical parts ( 17, 18 ), which have a gap with one another are arranged, in which the diaphragms ( 15, 20 ) are located, each of which is connected to a corresponding part ( 17, 18 ) of the pipeline ( 4 ).

6. Evaporator according to claim 5, characterized in that the hole ( 16 ) in the diaphragm ( 15 ) has the shape of two cones ( 24, 25 ) which face each other with their smaller base.

7. Evaporator according to one of claims 1-3, characterized in that it contains two identical diaphragms ( 28, 29 ) which are formed with annular slots ( 30, 31 ) which at the ends of the pipeline ( 4 ) at equal intervals are attached by their plane of symmetry ( 5 ) and serve as a means for correcting the intensity of the straightened steam flow ( 7 ).

8. Evaporator according to one of claims 1-3, characterized in that it a in the pipe ( 4 ) in the plane of symmetry ( 5 ) the same and as a means for correcting the intensity distribution of the directed steam flow ( 7 ) serving diaphragm ( 38 ) Contains a plurality of holes ( 39 ), the geometric axes ( 40 ) at predetermined angles to each other and to the geometric axis ( 41 ) of the pipeline ( 4 ) ver.

9. Evaporator according to one of claims 1-8, characterized in that it contains two identical diaphragms ( 43, 44 ) with holes ( 45, 46 ), the shape of which corresponds to the configuration of the vapor deposition layer and which at the ends of the pipeline ( 4 ) are attached at the same distance from the plane of symmetry ( 5 ) and serve as means for correcting the intensity distribution of the directed steam flow ( 7 ).

10. Evaporator according to one of claims 1-8, characterized in that it serves two equally at the same distance from the plane of symmetry ( 5 ) at the ends of the pipeline ( 4 ) and as a means for correcting the intensity distribution of the directed steam flow ( 7 ) Contains attachments ( 47 ) with profiled cutouts ( 48 ), which are designed according to the configuration of the layer to be evaporated.

11. Evaporator according to one of claims 1-3, characterized in that at least the central part of the inner surface of the pipeline ( 4 ) is designed with a coating ( 50 ) for wetting with the material to be evaporated.

12. Evaporator according to one of claims 4-9, characterized in that each diaphragm ( 15, 20, 28, 29, 38, 43, 44 ) is designed with a coating ( 50 ) for wetting with the material to be evaporated.

13. Evaporator according to one of claims 1-12, characterized in that it contains a porous insert ( 53 ) for accommodating the material to be vapor-deposited, with this insert the volume of the open pores being equal to or greater than the volume of the material ( 2 ) , the insert being arranged in the crucible ( 1 ) with a gap ( 52 ) with respect to the walls thereof.