DE4439920A1

DE4439920A1 - Umweltschonende Verfahren und umweltschonende Vorrichtung zur Abscheidung und/oder Rückgewinnung von Metall oder Halbleitermetall unter Verwendung der Sublimation

Info

Publication number: DE4439920A1
Application number: DE4439920A
Authority: DE
Inventors: Mandar B Sunthankar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 1996-05-09
Also published as: US5366764A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zum Sublimieren eines Materials in Abschei dungs- und/oder Rückgewinnungsprozeduren und insbesondere umweltschonende Verfahren und eine umweltschonende Vor richtung für die Ausführung der Materialabscheidung und -rückgewinnung entweder gleichzeitig oder unabhängig von einander.

Galvanisieren und mechanisches Überziehen oder Beschich ten sind herkömmliche Verfahren, die in großem Maßstab für die kostengünstige und damit wirtschaftliche Be schichtung von Industriekomponenten mit Materialien wie etwa Schwermetallen, Legierungen, Metallverbindungen und Verbundwerkstoffen zum Einsatz kommen. Einige dieser Materialien, mit denen in großen Mengen Überzüge herge stellt werden, enthalten Metalle wie etwa Zink, Cadmium und Chrom, Legierungen wie etwa Zink-Cadmium und Zink- Chrom in verschiedenen Zusammensetzungen, Verbindungen wie etwa Cadmiumoxid, Zinksulfid, Zinktellurid und Cadmi umtellurid sowie Verbundwerkstoffe wie etwa Zink-Kohlen stoff. Einige dieser Materialien werden als Schutzüberzü ge verwendet, um eine frühzeitige Korrosion in unter schiedlichen Umgebungen zu verhindern. Andere werden als schmierende Überzüge an Befestigungsmitteln verwendet. Cadmiumtellurid, Zinksulfid und Zinktellurid sind Halb leitermaterialien, die in Anwendungen von optoelektroni schen Geräten verwendet werden. Cadmiumoxid wird in Nic kel-Cadmium-Batterien verwendet. Ein Cadmiumüberzug wird bevorzugt, wenn sowohl der Schutz in Meeresumgebungen als auch eine hohe Schmierfähigkeit von größter Wichtigkeit sind. Hartchrom wird bevorzugt, wenn gleichzeitig ein gutes Aussehen, eine Korrosionsbeständigkeit und ein Kratzschutz gewünscht sind. Zink wird zum Überziehen von Befestigungselementen und zur Galvanisierung von Stahl walzen verwendet. Kürzlich hat sich herausgestellt, daß Zink-Cadmium-Legierungen in sämtlichen Umgebungen hin sichtlich ihrer Korrosionseigenschaften besser als Cadmi um sind und daher Cadmium ersetzen, um die Verwendung giftigen Cadmiums zu reduzieren. Zink, Cadmium und Chrom werden in der Waffen-, der Luftfahrt- und der Kraftfahr zeugindustrie in großem Maßstab mittels Galvanisierung aufgebracht.

Die herkömmlichen Verfahren der Galvanisierung und des mechanischen Überziehens verwenden große Mengen gefährli cher, giftiger Chemikalien wie etwa Cadmium, sechswerti ges Chrom, Natriumcyanid und Chromsäure und können da durch für die Umwelt unannehmbare Abflüsse in die Abwas serströme abgeben. Große Mengen niedergeschlagenen Schwermetallschlamms, die bei diesen Beschichtungsvorgän gen erzeugt werden, werden gewöhnlich auf einer ausge wählten Anzahl von von der Regierung festgelegten Plätzen des Landes abgelagert. Vom industriellen Galvanisierungs abfall ist berichtet worden, daß er die größte Einzel quelle der Verschmutzung der natürlichen Wasserströme in den Vereinigten Staaten darstellt. Die US-Umweltschutzbe hörde (USEPA) und das US-Verteidigungsministerium (USDoD) suchen beständig nach für die Umwelt annehmbaren Techno logien, die die Erzeugung von giftigem Abfall bei seiner Entstehung minimieren. Ein Schlüsselaspekt der vorliegen den Erfindung ist ihre Fähigkeit, ein für die Umwelt und die Beschäftigten schonendes Überzugsverfahren zu schaf fen, das flüssige Chemikalien vermeidet und Abfall mini miert.

Ein zweites Problem, das bei Vorrichtungen des Standes der Technik angetroffen wird, bezieht sich auf die Konfi guration des Ausgangsmaterials. Hierbei unterscheidet sich die vorliegende Erfindung deutlich von der herkömm lichen Glimmentladungsbeschichtung oder dem Ionplating. In herkömmlichen Ionplating-Verfahren wird ein Metall in einem heißen Schmelztiegel oder auf einem heißen Glüh draht geschmolzen, um Beschichtungsdämpfe zu erzeugen. Dieses Verfahren ist in den US-Patenten Nrn. 4,116,161 an Steube und 3,329,609 an Mattox beschrieben. Die Verwen dung einer Quelle für Metallschmelze bringt Beschränkun gen hinsichtlich des Ortes, der Größe, der Form und der Menge des in der Vorrichtung verfügbaren Quellenmaterials mit sich und trägt sowohl zur Komplexität der Befestigung als auch zu den Kosten der Vorrichtung bei. Die Komplexi tät bei der Befestigung von geschmolzenem Quellenmaterial wird erhöht, wenn die Fläche und/oder die Anzahl der in einer Charge zu überziehenden Teile erhöht wird oder wenn die Beschichtungsrate ansteigt. Durch die vorliegende Erfindung werden diese Beschränkungen entweder beseitigt oder wesentlich reduziert. Die erzielte Flexibilität bei der Quellenkonfiguration ermöglicht eine vereinfachte, billigere Technologie für die Großserienherstellung.

Darüber hinaus bleibt in der Kammer nach einem Abschei dungsvorgang oftmals eine große Menge von Fremdmateriali en zurück, die auf den Kammeroberflächen abgelagert sind. Bei einigen Vorrichtungen ist versucht worden, diesen Zustand zu minimieren, indem die verdampften Materialien auf die Zieloberfläche gerichtet werden. Diese Technik wirkt sich auf die Ablagerung von Fremdstoffen verzö gernd, jedoch nicht verhindernd aus. Unter Umständen müssen sogar die Abscheidungskammern, die diesen gerich teten Prozeß verwenden, gereinigt werden. Außerdem ist unabhängig vom Reinigungsprozeß das zurückgewonnene Mate rial wegen Verunreinigungen und dergleichen gewöhnlich von geringerer Qualität. Die vorliegende Erfindung bietet zwei unterschiedliche Wege zur Lösung der mit der Kammer und der Rückgewinnung in Verbindung stehenden Probleme an. Einer hiervon dient dazu, die Ablagerung von Fremdma terialien zu verhindern, während der andere ein nahezu müheloses Verfahren für die Rückgewinnung jeglichen abge lagerten Fremdmaterials auf den Kammeroberflächen dar stellt.

Es ist bekannt, daß im Gebiet der Sublimationsprozesse weitere Probleme bestehen. In der Tat ist die Sublimation von Halbleitermaterialien in der Vergangenheit verwendet worden, wie aus dem US-Patent Nr. 4,207,119 an Tyan her vorgeht, um Filme auf ebenen Oberflächen aufwachsen zu lassen. Dieses Verfahren ist jedoch auf die Nahraum-Sub limation oder CSS (für "close-space sublimation") einge schränkt. Wie der Name bereits sagt, ist dieser Prozeß nur für ebene Substrate nützlich, die sich in großer Nähe einer ebenen Quelle befinden. Diese Anordnung hat sich als notwendig erwiesen, um Schichten mit geeigneten pho tovoltaischen Eigenschaften auf dem Substrat aufwachsen zu lassen. Die hohen Drücke, mit denen die CSS arbeitet - 500 Millitorr bis 1 Torr - bewirken, daß das aufgebrachte Material verklumpte, pulverähnliche Schichten bildet, wenn der Abstand zwischen dem Substrat und dem Quellenma terial zunimmt. Diese Arten von Schichten besitzen schlechte photovoltaische Eigenschaften und schlechte Anhaftungseigenschaften. Tyan lehrt als Begrenzung für den Quellen-Substrat-Abstand die Quadratwurzel des klei neren Oberflächenbereichs, die vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 mm liegt. Dieser begrenzte Raum ermöglicht selbst verständlich keine Glimmentladung, wie von der vorliegen den Erfindung gelehrt wird. Zwei Artikel, "The Use of Close Spacing in Chemical Transport Systems for Growing Epitaxial Layers of Semiconductors" von F.H. Nicoll und "CuInSe₂ und CdTe: Scale-Up for Manufacturing" von K. Zwiebel und R. Mitchell diskutieren die Nahraum-Sublima tion im einzelnen einschließlich vieler der Probleme der CSS. Die vorliegende Erfindung beseitigt die Beschränkung auf den Nahraum zwischen der Quelle und dem Substrat. Außerdem schränkt die vorliegende Erfindung die Größe und die Form entweder der Quelle oder des Substrats wie oben diskutiert nicht ein. Mit der vorliegenden Erfindung sind sowohl auf unregelmäßigen Substraten als auch auf ebenen Substraten gleichmäßige Beschichtungen möglich.

Die vorliegende Erfindung anerkennt für ihre verschiede nen Verfahren und ihre Vorrichtung diese Probleme, ist auf diese gerichtet und beseitigt viele Beschränkungen, die die Fachleute antreffen. Viele Vorrichtungen und Prozeduren haben die Verwendung einer geschmolzenen Quel le gelehrt, keine von ihnen hat jedoch die Vorteile eines Festkörper-Quellenmaterials wie in der vorliegenden Er findung verwirklicht. Bis zur vorliegenden Erfindung war nicht bekannt, den vorliegenden Zugang der Verwendung der Sublimation von Metall und von Halbleitermaterialien für Beschichtungsprozesse in einer Glimmentladung zu suchen, trotz des lange erkannten Bedarfs an für die Umwelt und die Belegschaft schonenden Verfahren und Vorrichtungen und des Vorhandenseins der notwendigen Fähigkeiten zu ihrer Verwirklichung. Im Gebiet der Dampfabscheidung gibt es Probleme wie etwa den Abfall des Quellenmaterials, derartige Probleme sind jedoch von den Fachleuten nicht angemessen angesprochen worden. Obwohl die Materialsubli mation eine wohlbekannte physikalische Eigenschaft eini ger Elemente und Zusammensetzungen ist, ist ihr Wert im Gebiet der Abscheidung nahezu nicht zur Kenntnis genommen worden, weil die Fachleute die Aspekte einer angemessenen Anhaftung, einer veränderlichen Quellenkonfiguration - Größe, Anordnung, Form usw. - und insbesondere der Mate rialabfall-Kontrolle nicht gesehen haben. Die Erkenntnis des Erfinders der vorliegenden Erfindung, daß die bei der herkömmlichen Abscheidungstechnik angetroffenen Probleme durch die Verwendung von sublimierenden Materialien ge löst werden könnten, hat zu der vorliegenden Erfindung geführt. Die Lehre des Standes der Technik weist in eine andere Richtung als die vorliegende Erfindung, indem sie Behälter für geschmolzenes Quellenmaterial anstelle von Festkörper-Quellenmaterialien beansprucht. Andere Berei che der Lehre, die vom Stand der Technik abweichen, be ziehen sich auf die Rückgewinnungsverfahren. Während Systeme des Standes der Technik aufwendige Kratz- und Reinigungstechniken zum Säubern der Kammer von fremdarti gem Quellenmaterial verwenden, greift die vorliegende Erfindung wiederum auf den Vorteil der Sublimationseigen schaft bestimmter Materialien zurück, um ein reines, wiederverwendbares Quellenmaterial zurückzugewinnen. Die vorliegende Erfindung liefert kein System, das lediglich eine stufenweise Erhöhung der Leistung gegenüber dem Stand der Technik herbei führt, sondern verwendet Techni ken, die bisher nicht in Betracht gezogen wurden, mit denen sie im Vergleich zum Stand der Technik bei der Steigerung der Leistung Sprünge erzielt.

Es ist daher allgemein die Aufgabe der vorliegenden Er findung, ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit einem Metall- oder Halbleiter-Quellenmaterial unter Verwendung der Sublimation zu schaffen, wobei dieser Prozeß nicht durch die Anordnung des Substrats und der Quelle wie bei der Nahraum-Sublimation beschränkt sein soll, ferner soll dieser Prozeß nicht auf die Anordnung, die Größe und die Form der Quelle beschränkt sein, viel mehr soll die in der vorliegenden Erfindung verwendete Festkörperkonfiguration der Quelle viele verschiedene Formen und Größen annehmen und viele verschiedene Posi tionen in der Kammer einnehmen können, insbesondere soll sie große, dünne Materialfolien umfassen, die für die Auskleidung der Kammerwandoberflächen verwendet werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion zu schaffen, die sowohl für die Umwelt als auch für die Belegschaft schonend ist, wobei es wün schenswert ist, daß der Quellenabfall, der weiterhin ein gefährlicher, für die Umwelt giftiger Abfall ist, drama tisch minimiert wird und schädliche, giftige Cadmiumemis sionen, die ahnungslose Bedienungspersonen vergiften können, beseitigt werden.

Durch die Rückgewinnung von abgelagertem Fremdmaterial von den Kammeroberflächen - oder durch die Verhinderung seiner Ablagerung - durch Zulassen der Rückgewinnung von abgeschiedenem Material von industriellen Gegenständen wie etwa Verbindungselementen, Werkzeugen und dergleichen sowie durch die Verwendung der Sublimationstechniken erzielen die vielen verschiedenen Konfigurationen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Mini mierung des Abfalls. Durch Abscheiden und Rückgewinnen von flüchtigen Dämpfen erzielt die vorliegende Erfindung die Beseitigung toxischer Emissionen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion zu schaffen, die Substrate mit unregel mäßigen Größen und Formen beschichten kann.

Obwohl für die Abscheidung bestimmte Dämpfe auf die Tar getoberflächen gerichtet werden können, um dort aufge bracht zu werden, ermöglicht die vorliegende Erfindung außerdem, daß sublimierte Dämpfe durch eine Glimmentla dung gestreut werden und daß Material an viele verschie dene Stellen aufgebracht oder emittiert wird, indem ent weder die Quelle entsprechende Konturen enthält oder Quellen mit divergierenden Emissionswinkeln vorgesehen werden, um die Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu ver bessern.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Materialabscheidung, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale enthält.

Die vorliegende Erfindung offenbart umweltschonende Ver fahren und eine umweltschonende Vorrichtung zum Überzie hen eines geeigneten Substrats, wie es etwa für industri elle Komponenten und Werkzeuge verwendet wird, mit Metall oder mit Halbleitermaterial. Die erfindungsgemäße Vor richtung stellt ein zuverlässiges und wirksames Mittel zum Beschichten eines Substrats dar, wobei es für die Bedienungsperson eine sichere Arbeitsumgebung aufrechter hält und Umweltanforderungen berücksichtigt. Die vorlie gende Erfindung dient dazu, die Sicherheit beim Abschei den von möglichen flüchtigen giftigen Dämpfen zu stei gern, die Materialrückgewinnung durch Bereitstellung kontinuierlicher und periodischer Rückgewinnungsmittel zu fördern und Probleme der Quellenmaterialanhaftung und -konfiguration durch Sublimation des im Abscheidungsprozeß verwendenden Metall- oder Halbleitermaterials zu lösen.

Allgemein umfaßt die vorliegende Erfindung viele ver schiedene Ausführungsformen für Abscheidungsverfahren und -vorrichtungen. Viele der Elemente der Erfindung lösen mehrere unterschiedliche Aufgaben, die in Kombination die obenerwähnten Leistungssprünge ergeben. In bestimmten Ausführungsformen offenbart die Erfindung entweder eine Beschichtungsvorrichtung mit einer Quelle vom Anoden- oder Katodentyp in drei Konfigurationen, nämlich einer Gestell-Konfiguration, bei der sich die Substrate auf einem Gestell befinden, einer Trommel-Konfiguration, bei der sich die Substrate in einer Trommel befinden, oder einer Band-Konfiguration, bei der sich die Substrate auf einem bewegten, kontinuierlichen Band befinden. Jeder Typ und jede Konfiguration sind zur Abscheidung, zur Rückge winnung oder zu beiden Prozessen in der Lage, um große Mengen von Artikeln zu bewältigen. Die offenbarten Kon struktionen können außerdem zusätzliche Heizmittel umfas sen, die eine Ablagerung von verdampftem Material auf den Kammeroberflächen ohne erneute Sublimation verhindern. Weitere Ausführungsformen enthalten ein Mittel für die Zerlegung der kohlenstoffhaltigen Gase in ihre verschie denen Bestandteile, wodurch die Verwirklichung von abge schiedenen Zusammensetzungen wie etwa Zink-Graphit, Cad mium-Graphit usw. möglich ist.

Obwohl die Erfindung sich auf einige der wichtigen Bedin gungen stützt, die für diese Vorrichtungen gefordert werden, um eine wirksame Beschichtung zu schaffen, geht sie über diese Bedingungen hinaus, indem sie versucht, eine bei Abscheidungs- und Rückgewinnungsprozessen für die Belegschaft und die Umwelt schonende Konstruktion zu schaffen. Durch Erkennen und Ausnutzen der Vorteile der Materialsublimation und durch die Verwendung zusätzlicher Heizvorrichtungen für die Rückgewinnung und/oder die Vermeidung von abgelagertem Fremdmaterial erreicht die vorliegende Erfindung ihre Ziele.

Folglich schafft die vorliegende Erfindung viele Ausfüh rungsformen für die Vorrichtung und die Verfahren, die dazu dienen, ein sublimiertes Quellenmaterial aus Metall oder aus Halbleitermaterial auf gewünschte, geeignete Substrate aufzubringen. Die erwähnten zusätzlichen Heiz vorrichtungen schaffen sowohl ein Mittel, das die Ablage rung an den Kammeroberflächen verhindert, als auch ein Mittel, das fremde abgelagerte Materialien zurückgewinnt. Die Kammer kann in gewissen Ausführungsformen eine Rück gewinnungsoberfläche enthalten, die dazu verwendet wird, während des Rückgewinnungsprozesses das verdampfte Mate rial zu kondensieren. Zusätzlich kann jede der offenbar ten Konfigurationen als Abscheidungsvorrichtung entweder mit Anodenquelle oder mit Katodenquelle verwendet werden. Um das verdampfte Material geeignet und gleichmäßig auf zubringen und anhaften zu lassen, kann während des Ab scheidungsprozesses von einem Glimmentladungsvorgang Gebrauch gemacht werden.

Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung gerichtet.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer typischen Gestell- Beschichtungsvorrichtung mit Katodenquelle, die diese Erfindung verwendet;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer typischen Gestell- Beschichtungsvorrichtung mit Anodenquelle, die diese Erfindung verwendet;

Fig. 3 eine Ausführungsform einer typischen Trommel- Beschichtungsvorrichtung mit Katodenquelle, die diese Erfindung verwendet;

Fig. 4 eine Ausführungsform einer typischen Trommel- Beschichtungsvorrichtung mit Anodenquelle, die diese Erfindung verwendet;

Fig. 5 eine Ausführungsform einer typischen Beschich tungsvorrichtung mit kontinuierlicher Folie und Katodenquelle, die diese Erfindung verwendet;

Fig. 6 eine Ausführungsform einer typischen Beschich tungsvorrichtung mit kontinuierlicher Folie und Anodenquelle, die diese Erfindung verwendet; und

Fig. 7 eine schematische Anoden- oder Katodenquelle, in der die allgemeinen Elemente der vorliegenden Er findung veranschaulicht sind.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht und in der folgenden Beschreibung erläutert wird, kann die vorliegende Erfin dung auf mehrere verschiedene Weisen ausgeführt werden. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, enthält eine Gestell- Beschichtungsvorrichtung 10a bzw. 10b eine dicht ver schließbare Kammer 11 mit einer Anode 13, einer Katode 14, Quellenmaterial 15 und einem Substrat 16. Die Fig. 3 bis 6 zeigen zwei verschiedene Konfigurationen der Vor richtung, nämlich eine Trommel-Beschichtungsvorrichtung 10c bzw. 10d bzw. eine kontinuierliche Beschichtungsvor richtung 10e bzw. 10f. Jeder dieser drei Konfigurationen kann als Vorrichtung mit Anodenquelle, wie in den Fig. 2, 4 und 6 gezeigt, oder aber als Vorrichtung mit Katoden quelle, wie in den Fig. 1, 3 und 5 gezeigt, ausgebildet sein. Weiterhin kann jede Vorrichtung auf wenigstens drei verschiedene Arten betrieben werden, nämlich zur Mate rialabscheidung, zur Materialrückgewinnung sowie zur Materialabscheidung mit ununterbrochener Materialrückge winnung.

In dem US Government Small Business Innovation Research Programm Proposal, bewilligt unter US-EPA-Vertrag Nr. 68D10039, sind besondere Beispiele, Messungen und Daten, die aus der Forschung für die vorliegende Erfindung re sultieren, angegeben. Die spezielle Information dieses Antrags sowie weitere zusätzliche Informationen sind in die vorliegende Anmeldung durch Literaturhinweis einge fügt.

Es ist günstig, die Diskussion allgemein mit dem Prozeß zu beginnen, mit dem ein Material sublimiert werden kann und dann auf eine als Target dienende Substratoberfläche aufgebracht wird. Die beschriebene Erfindung ist selbst verständlich auf Materialien wie Cadmium, Zink, Chrom, Tellur und andere anwendbar, die bei niedrigem Druck sublimiert werden können. D.h., daß diese Materialien in Inertgas-Umgebungen sowohl bei Atmosphärendruck als auch im Vakuum direkt aus ihrem festen Zustand verdampft wer den können. Inertgase umfassen nicht nur diejenigen mit Edelgaseigenschaften, sondern all jene, die mit dem sub limierenden Material nicht reagieren. Diese Verdampfung kann unter Verwendung einer Widerstandsheizung, einer Heizung mittels Ionenbombardierung in einer Glimmentla dung, einer Induktionsheizung oder anderen Mitteln zur Erhöhung der Temperatur der Quelle auf den gewünschten Sublimationspegel erzielt werden. Das Verfahren dieser Erfindung leitet Dämpfe von der Quelle 15 des sublimie renden Materials in die Kammer 11 ein, die bei einem Inertgasdruck arbeitet, der gewöhnlich niedriger als der Atmosphärendruck ist. Die niedrigeren Drücke tragen dazu bei, die Sublimation des Quellenmaterials 15 zu kataly sieren, wodurch auch die Abfallrückgewinnung katalysiert wird. Die in diesem Prozeß verwendbaren Inertgase umfas sen Argon, Xenon und andere, die mit den verdampften Materialien nicht chemisch reagieren, um in der Beschich tung unerwünschte, nichtflüchtige Verbindungen zu bilden. In den meisten Ausgaben des Handbook of Chemistry und Physics, herausgegeben von der CRC Press, sowie in ande ren bekannten Lehrbüchern können geeignete sublimierende Metalle, Verbundwerkstoffe und Halbleitermaterialien - etwa, jedoch nicht ausschließlich, Zink, Cadmium, Chrom, Tellur, Magnesium, Arsen, Antimon, Strontium, Samarium, Mangan, Beryllium, Eisen, Palladium, Zink-Cadmium, Zink- Chrom, Zink-Eisen, Zink-Tellurid, Cadmium-Tellurid, Cad mium-Sulfid, Zink-Cadmium-Tellurid, Zink-Sulfid, Zink oxid, Cadmiumoxid, Zink-Selinid sowie Galliumarsenid - und geeignete Inertgase gefunden werden.

Die Abscheidung von Quellenmaterial 15 aus diesen Dämpfen auf das Substrat 16 - etwa industrielle Verbindungsele mente, Beilagscheiben, Werkzeuge, Ziergegenstände usw. - können in Abhängigkeit von den grundlegenden Eigenschaf ten des Quellenmaterials 15 bei Drücken im Bereich von weniger als 10^-5 Torr bis zu einigen Torr ausgeführt werden. Die Sublimation der Quelle 15 ist vom Abstand zwischen dem Substrat 16 und der Quelle 15 unabhängig. Wie bereits früher erwähnt, erfordern andere Sublimati onsprozesse eine sehr enge Anordnung von Substrat 16 und Quelle 15, um eine geeignete Abscheidung zu bewirken. Wenn im Betrieb die Kammer 11 auf einem Inertgasdruck gehalten wird, der von wenigen Millitorr bis zu wenigen Torr reicht, kann mit einer Glimmentladung begonnen wer den, indem geeignete Mittel wie etwa Gleichstrom-, Wech selstrom-, Hochfrequenz- oder Mikrowellen-Leistungsver sorgungen oder Kombinationen hiervon verwendet werden. Diese Leistungsversorgungen können an die Anode 13 und an die Katode 14, die sich in der Abscheidungskammer 11 befinden, angeschlossen werden und im Bereich von 50 bis 5000 Volt, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1000 Volt betrieben werden. Bei aufrechterhaltener Glimmentladung kann das Quellenmaterial 15 auf seine Sublimationstempe ratur, d. h. auf eine Temperatur, bei der eine deutliche Sublimation auftritt, die die Verdampfung des Materials bewirkt, erhitzt werden. Das verdampfte Material wird anschließend auf dem in der Kammer 11 befindlichen kühle ren Substrat 16 kondensiert. Unter bestimmten Umständen kann es wünschenswert sein, die verdampfende Quelle auf das Substrat 16 zu richten. Dies kann durch Techniken wie etwa die Trichterbildung oder andere den Fachleuten be kannte Techniken erzielt werden. Dieser Vorgang ist für den Abscheidungsprozeß im allgemeinen repräsentativ. Selbstverständlich kann die Abscheidung auch auf anderen, kühleren Kammeroberflächen erfolgen.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf diesen verschwenderischen und für die Umwelt schädlichen Prozeß gerichtet, indem sie die Abscheidung auf den vom Substrat 16 verschiedenen Kammeroberflächen betrachtet. Als Mittel für die Verhinderung der Abscheidung auf diese Oberflä chen kann jede dieser Oberflächen gleichzeitig auf eine Temperatur erhitzt werden, die oberhalb der Temperatur liegt, die für die Kondensation des verdampften Materials günstig ist. Auf diese Weise wirken derartige Oberflächen als sekundäre Emissionsoberflächen, indem sie das Quel lenmaterial erneut verdampfen. Hierbei bildet nur das Substrat 16 eine für die Dampfabscheidung günstige Ober fläche, wobei dann nur wenig Material verschwendet wird. Dies stellt die Betriebsart der Materialabscheidung und der kontinuierlichen Vor-Ort-Rückgewinnung der vorliegen den Erfindung dar, durch die eine multidirektionale Ab scheidung erzielt wird, indem die sekundären Emissions oberflächen so orientiert werden, daß sie sowohl einen Teil des verdampften Quellenmaterials aufnehmen als auch dieses Material erneut verdampfen und aus divergenten Richtungen für die gewünschte Abscheidung zum Substrat zurückrichten.

Zusätzlich zur Abscheidung des Quellenmaterials 15 auf dem Substrat 16 und zur Verhinderung der Abscheidung von Fremdmaterial auf den Kammeroberflächen können Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung auch eine Vor-Ort- Rückgewinnung erzielen. Dieser Prozeß stellt die Mittel für die Minimierung der Verschwendung von Quellenmaterial 15 bereit. Weniger Abfall ist ein Schlüsselelement der vorliegenden Erfindung, das zum Schutz vor Umweltver schmutzungen ausgenutzt wird. Die Vor-Ort-Rückgewinnung der Materialien, die auf den Kammeroberflächen konden siert sind, kann bei niedrigen Drücken in der Kammer 11 unter Verwendung der erneuten Sublimation der Materialien von diesen Oberflächen erfolgen. Die Mittel für die Sub limation des Fremdmaterials können durch Anheben der Temperatur der Kammeroberflächen unter Verwendung zusätz licher Heizeinrichtungen, einer Ionenbombardierung aus der Glimmentladung, einer Widerstandsheizung, einer Indukti onsheizung und/oder anderer bekannter Verfahren erhalten werden. Da die Materialien erneut verdampft werden, kön nen sie auf anderen Oberflächen wie etwa der Material quelle 15 und/oder auf einer in der Kammer 11 befindli chen Rückgewinnungsoberfläche kondensieren, indem eine solche Oberfläche auf einer für die Kondensation geeigne ten Temperatur gehalten wird. Wenn das zurückgewonnene Material auf der Quelle 15 selbst kondensiert werden soll, kann währenddessen der Abscheidungsprozeß nicht ablaufen, weil die Temperatur der Quelle 15 dann unter halb der Sublimationstemperatur gehalten werden muß. Dies wird periodische Rückgewinnung genannt. Die Vor-Ort-Rück gewinnung von Material von den Kammeroberflächen bei gleichzeitiger Abscheidung des Quellenmaterials 15 auf dem Substrat 16 wird dadurch erzielt, daß die Temperatur der als Target dienenden Kammeroberflächen so hoch gehal ten wird, daß die erneute Sublimation möglich ist, und daß die Temperatur des Substrats 16 unterhalb des Subli mationstemperatur gehalten wird. In diesem Fall wird das Quellenmaterial 15 nur auf dem Substrat 16 ständig abge schieden. Das abgeschiedene Material auf irgendwelchen heizbaren Oberflächen kann während des Abscheidungspro zesses erneut sublimiert werden, so daß diese Oberflächen als eine Art sekundäre Emissionsoberfläche dienen. Dies wird kontinuierliche Rückgewinnung genannt. Die zurückge wonnenen Materialien, die auf der Rückgewinnungsoberflä che kondensieren, können für den Abscheidungsprozeß er neut verwendet werden. Diese Betriebsart ist auch für die Beseitigung von abgelagerten Schichten von beschichteten industriellen Gegenständen wie etwa Befestigungselementen und dergleichen geeignet. Die beschichteten Gegenstände würden in Kontakt mit einer Heizquelle angeordnet, der art, daß die Beschichtungsmaterialien sublimiert und anschließend auf einer Rückgewinnungsoberfläche konden siert werden können. Die genauen Aspekte dieser drei Betriebsarten werden im Verlauf der Diskussion jeder der Vorrichtungskonfigurationen und mit Bezug auf die ent sprechenden Zeichnungen deutlich werden.

Da nun die Verfahren der vorliegenden Erfindung gründlich diskutiert worden sind, ist es günstig, die zahlreichen Vorrichtungen zu offenbaren, mit denen diese Verfahren ausgeführt werden. Die folgende Diskussion trägt in Ver bindung mit den jeweils bezeichneten Figuren dazu bei, die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung zu erläutern. Obwohl einige alternative Elemente aufgeführt worden sind, die den Zweck haben, mögliche Änderungen anzugeben, die an besonderen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ist es indessen unmöglich, in allen Fällen sämtliche Alternativen aufzuführen. In der artigen Fällen soll jedes für die vorliegende Erfindung gewährte Patent die verschiedenen Abwandlungen und alter nativen Entwürfe, die als solche in den Umfang und den Geist der offenbarten Erfindung fallen, abdecken.

Wie in Fig. 7 gezeigt, enthält die Basisvorrichtung im allgemeinen eine Kammer 11 und ein Substrat 16 (das einen Beschichtungsbereich mit gekrümmten Oberflächen, die mehr als eine Richtung besitzen, aufweist), die vorzugsweise an eine Katode 14 elektrisch angeschlossen sind, die geerdet sein kann, während die Quelle 15 oder eine weite re geeignete Elektrode als Anode 13 wirkt. Wenn die Sub limationsquelle 15 nicht die Anode 13 ist, ist sie in einer Konfiguration der Vorrichtung 10 an die Katode 14 elektrisch angeschlossen. Der minimale Abstand der Anode 13 zur Katode 14 hat Einfluß auf den Beginn der Glimment ladung und auf die Aufrechterhaltung der Spannung in jeder der obenerwähnten Konfigurationen. Der Abstand zwischen der Katode 14 und der Anode 13 ist jedoch vor zugsweise größer als der Katoden-Dunkelraum. An die Anode 13 wird ein positives elektrisches Potential angelegt, das ausreicht, um die Glimmentladung 19 zwischen der Anode 13 und der Katode 14 aufrechtzuerhalten. Wenn die Kammer 11 für die Substrat- oder Kammer-Ionenreinigung verwendet wird, wird die elektrische Polarität der Anode 13 und der Katode 14 wenigstens in einem Teil des Be schichtungszyklus umgedreht. In der Kammer 11 kann ein getrennter Glühdraht vorgesehen werden, der unter Verwen dung einer geeigneten Leistungsversorgung elektrisch geheizt wird, um die Ionisierung des Inertgases 21 zu erleichtern. Die Glimmentladungsbetriebsart erlaubt die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beschichtung und der Wurfleistung der Beschichtungsmaterialien auf das Substrat 16. Weiterhin erlaubt die Glimmentladungsbe triebsart die Veränderung der physikalischen Eigenschaf ten und der Richtung des Abscheidungsmaterials sowie die Verbesserung der Anhaftung des Abscheidungsmaterials am Substrat 16. Die verdampfte Quelle wird durch atomare Kollisionen gestreut, wenn sie sich durch das Plasma bewegt. Dadurch ist es möglich, Substrate besonderer Formen und Konfigurationen (z. B. mit Öffnungen) zu be schichten, ohne die Quelle 15 oder das Substrat 16 drehen oder anderweitig manipulieren zu müssen. Das Glimmentla dungsphänomen schafft außerdem ein Mittel für die chemi sche Dissoziation von Kohlenwasserstoffgasen wie etwa diejenigen mit der allgemeinen Struktur R-H, R-CH=CH-R′, R-C=C-R′ oder einer Benzenring-Funktionsgruppe (wobei R und R′ Ketten aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen (C bzw. H-Atomen) sind), die mit einigen der Materialdämpfe wie etwa denjenigen von Zink nicht reagieren und dennoch Materialpartikel wie etwa Graphit in die Beschichtung zur Ausbildung des Verbundwerkstoffüberzugs wie etwa Zink- Graphit einführen. Weiterhin gibt es Anwendungen für Gase der allgemeinen Form R-X (wobei X ein Halogenatom ist), wegen der reaktiven Natur der Halogenide sind jedoch derzeit keine solchen Verwendungen bekannt. Alle nicht abgeschiedenen Bestandteile des Kohlenwasserstoffgases können aus der Kammer 11 entfernt werden. Derzeit sind unter ausschließlicher Verwendung von Propangas Experi mente ausgeführt worden. Es gibt jedoch zahlreiche Gase, die für diesen Prozeß geeignet verwendet werden können.

Die vorliegende Erfindung erlaubt außerdem die Abschei dung sowohl von Legierungen nahezu jeder Zusammensetzung als auch von Verbindungen. Diese können auftreten, wenn Dämpfe sublimierter Materialien gleichzeitig in gewünsch ten Mengenverhältnissen in die Kammer 11, die entweder evakuiert ist oder Inertgas mit niedrigen Drücken ent hält, eingeleitet werden. Beispielsweise erfordern Zn und Cd ein 1 : 1-Basisverhältnis, so daß jeweils gleiche Ge wichte jeder dieser Substanzen unabhängig sublimiert werden können, um eine Nettolegierungsbeschichtung aus Zn-Cd mit dem Verhältnis 50 : 50 zu erzeugen. Eine bevor zugte Ausführungsform erlaubt die Erzeugung von Dämpfen aus den sublimierten Materialien, die sich in einem Ab scheidungsbereich der evakuierten Kammer 11 befinden. Alternativ können die Dämpfe auch von äußeren Quellen in die Kammer 11 eingeleitet werden. Zu verdampfendes Quel lenmaterial 15 kann viele verschiedene Formen, Größen und Mengen besitzen, damit es der Substratform oder den Ab scheidungsbedarfen entspricht. Beispielsweise kann die Quelle 15 als Folie, als Block, als Wandauskleidung der Kammer 11, als Zylinder usw. konfiguriert sein. Wie in Fig. 1 gezeigt, deckt die Quelle 15 wenigstens den dop pelten Beschichtungsbereich des Substrats 16 ab. Diese Flexibilität beim Entwurf der Dampfquelle ermöglicht, daß die vorliegende Erfindung in jeder der obenerwähnten Konfigurationen verwendet werden kann, wovon jede für bestimmte Anwendungen geeignet ist. Wenn die Erfindung beispielsweise auf die Trommelbeschichtung angewandt wird, wie durch die Trommel-Beschichtungsvorrichtung 10c oder 10d dargestellt ist, können die Trommelwände mit Beschichtungsquellenmaterial 15 ausgekleidet sein, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Wenn die vorliegende Erfin dung auf die Blechbeschichtung angewandt wird, kann die Quelle 15 die Form einer Platte oder eines Blocks haben, der für eine effiziente Abscheidung geeignet positioniert ist. Jedes dieser Beispiele zeigt, wie die Oberfläche geformt sein kann, damit sie der zu beschichtenden Struk tur entspricht und daher im wesentlichen eine Kopie der selben bildet. Große Oberflächenbereiche können gleichmä ßig unter Verwendung von Quellenplatten oder -blechen mit großer Fläche beschichtet werden, die im Handel für Cad mium und Zink erhältlich sind. Es können verschiedene Beschichtungsmaterial quellen nebeneinander angeordnet und gleichzeitig sublimiert werden, um Verbindungen oder Legierungen wie etwa diejenigen von Cadmium und Zink oder von Zink und Tellur zu bilden. Die Abscheidungsrate des sublimierten Quellenmaterials 15 auf dem Substrat 16 ist für einen gegebenen Kammerdruck zur Temperatur der Quelle 15 proportional. Für eine konstante Kammergröße, einen konstanten Druck und eine konstante Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts ist die Beschichtungsrate zum Oberflä chenbereich der Quelle 15 proportional. Die Quellenhei zung erfordert nicht wie in herkömmlichen Verfahren Elek tronenstrahlen. Ein ununterbrochener Drahtnachschub in die geschmolzene Quelle zum Nachfüllen wird ebenfalls beseitigt. Eine verhältnismäßig einfache periodische Ersetzung des Quellenmaterials 15 ist geeignet. Es können bei Temperaturen, die gut unterhalb der Schmelztemperatur des Quellenmaterials 15 liegen, Beschichtungsraten in der Größenordnung von einigen Mikrometern pro Minute erhalten werden. Sowohl die Flexibilität bei der Konfiguration der Beschichtungsquelle als auch die Flexibilität bei der Abscheidungsrate macht die vorliegende Erfindung vielsei tig, produktiv und wirtschaftlich.

Aus Fig. 7, die eine allgemeine Ansicht der vorliegenden Erfindung ist, wird einer der Schlüsselaspekte dieser Erfindung verständlich. Im Gegensatz zu den Konstruktio nen des Standes der Technik schafft die vorliegende Er findung eine für die Beschäftigten schonende Beschich tungsumgebung und hält diese aufrecht. Es hat sich her ausgestellt, daß bei ihrer Verwendung in der Glimmentla dungsbetriebsart meßbare giftige Cadmiumemissionen von der Kammer 11 in der Arbeitsatmosphäre nach der Abschei dung nicht vorhanden sind. Dieses Mittel zur Steigerung der Sicherheit der Beschäftigten kommt zu der eigentümli chen Art des Beschichtungsprozesses, der haftende und dichte Beschichtungen erzeugt, hinzu. Dieses Mittel er möglicht, die aus der Kammer 11 während der Abscheidung entweichenden Dämpfe unter Verwendung eines Kaltsammlers 18 aufzufangen. Ein Kaltsammler 18 verhindert, daß bei Verwendung einer Ölpumpe das Pumpenöl verunreinigt wird, ferner vermeidet er die Probleme einer gefährlichen Ab fallagerung. Solche Probleme sind vorhanden, wenn Fremd materialabscheidungen von den Kammeroberflächen manuell entfernt und gelagert werden müssen. Mit der vorliegenden Erfindung können in den meisten offenbarten Ausführungs formen irgendwelche Abscheidungen aus dem Kaltsammler 18 periodisch zurückgewonnen werden, wie oben beschrieben worden ist. Außerdem können Vakuumsperren verwendet wer den, um ein zufälliges Öffnen der Kammer 11 während der Beschichtungsoperation zu verhindern. Diese Sperrmecha nismen, die im Handel erhältlich sind, werden von den Herstellern in herkömmliche Vakuumvorrichtungen routine mäßig eingebaut.

In der in Fig. 1 gezeigten Gestell-Beschichtungsvorrich tung 10a mit Katodenquelle ist die leitende Anode 13 von der Kammer 11 durch Verwendung eines geeigneten Isolators 17a elektrisch isoliert. Weiterhin kann die Anode 13 am Anschluß 37 an eine geeignete positive Gleichspannungs- Vorspannung angeschlossen sein, die dazu dient, die Glimmentladung 19 in der Kammer 11 aufrechtzuerhalten. Der Inertgasdruck in der Kammer 11 wird vorzugsweise in einem Bereich zwischen einigen Millitorr und einigen Torr gehalten. In der Vorrichtung 10a werden elektrisch lei tende Gegenstände (Substrate) 16, die mit sublimiertem Material beschichtet werden sollen, auf der elektrisch leitenden Katodenplatte oder dem elektrisch leitenden Gestell 14 angeordnet. Dann wird das Substrat 16 mit der Katode 14 in elektrischen Kontakt gebracht. Als Beispiel für eine weitere nützliche Anwendung können Aufhängungs mittel wie etwa ein Metallgestell 31 in Kontakt mit der leitenden Katode 14 angeordnet werden. Hierbei wird das leitende Substrat 16 am Gestell 31 unter Verwendung eines Gehänges 32 aufgehängt. Die Katode 14 ist mit der Kammer 11 über einen ersten Verbinder 33 elektrisch verbunden, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Vorrichtung 10a kann mit Ausnahme der Anode 13 bei 28 geerdet sein.

In der Vorrichtung 10a können ein Blech und/oder eine Platte aus sublimiertem Quellenmaterial 15 wie etwa Zink und/oder Cadmium in der Weise angeordnet sein, daß die Ansammlung von kondensierten Quellendämpfen auf einem großen Abschnitt der Kammeroberflächen verhindert wird und eine Wiederherstellung des Quellenmaterials 15 wäh rend der Abscheidung erfolgt. Wie gezeigt, wird jede der Beschichtungsflächen des Substrats 16 dem Quellenmaterial 15 nahezu im gesamten Raumwinkelbereich ausgesetzt, so daß das Quellenmaterial gleichzeitig aus vielen Richtun gen abgeschieden werden kann. Die Kammeroberflächen, auf die im vorliegenden Text häufig Bezug genommen wird, können diejenigen Oberflächen im Abscheidungsabschnitt der Kammer 11, die vom Substrat 16 und der Quelle 15 verschieden sind, enthalten. Die Art der Anordnung, die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ver wendet wird und in Fig. 1 gezeigt ist, besteht darin, die Wände der Kammer 11 mit Blechen aus Quellenmaterial 15 auszukleiden oder daraus aufzubauen, so daß sie nahezu den gesamten Halbkugel-Raumwinkel abdecken, in dem das Substrat 16 dem Quellenmaterial 15 ausgesetzt ist. Das Quellenmaterial 15 kann elektrisch leitend und mit der Kammer 15 elektrisch verbunden sein, so daß aus der Quel le 15 eine Katodenquelle wird. Zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Abscheidungsmaterials kann das Kato dengestell 14 rotieren oder das Substrat 16 kann gedreht oder in Schwingungen versetzt werden, wofür an der Katode 14 befestigte, getrennte Mechanismen verwendet werden.

An der Kammer 11 ist ein Gaseinlaßrohr 27 angebracht, durch das eine im voraus abgemessene Menge von Inertgas 21 wie etwa Argon kontinuierlich eingeleitet wird. Da durch wird die Glimmentladung 19 in der Kammer 11 für eine gegebene, angelegte positive Anodenspannung auf rechterhalten. An der Kammer 11 kann außerdem ein Evaku ierungsanschluß 25 angebracht sein. Der Anschluß 25 kann seinerseits an ein Evakuierungspumpensystem 24 ange schlossen sein. Der Kaltsammler 18 ist in der gezeigten Darstellung zwischen den Anschluß 25 und das Evakuie rungspumpensystem 24 geschaltet. Diese Anordnung ermög licht, daß irgendwelche entweichenden Materialdämpfe - insbesondere die giftigen Dämpfe - aufgefangen werden, wodurch verhindert wird, daß sie in den Außenbereich der Kammer 11 gelangen.

Wie weiterhin in Fig. 1 gezeigt ist, ist über ein An schlußpaar 26a, 26b eine Widerstandsheizung 20b mit einer (nicht gezeigten) elektrischen Leistungsversorgung ver bunden. Die Widerstandsheizung 20b wird zu einer Erhit zung sowohl der Anode 13 als auch des Isolators 17 ver wendet, die ausreicht, um eine Ansammlung von Dämpfen des sublimierten Materials auf dem Isolator 17a zu verhin dern, so daß er als sekundäre Emissionsquelle wirkt. Die Isolatoren 17a und 17b müssen auf einer Temperatur gehal ten werden, die für die gewünschte erneute Sublimation geeignet ist, damit sie frei von abgeschiedenen Fremdma terialien bleiben. Die ersetzbaren Abschnitte des Quel lenmaterials 15 werden unter Verwendung einer Wider standsheizung 20a auf die gewünschte Sublimationstempera tur, die jedoch unterhalb der Schmelztemperatur der Quel le 15 liegt, erhitzt. In der vorliegenden Erfindung kön nen die Quellenmaterialabschnitte entweder aus einem einzigen zu sublimierenden Material für eine einzige Materialabscheidung wie etwa Zink hergestellt sein, die einzelnen Abschnitte können jedoch auch aus unterschied lichen zu sublimierenden Materialien wie etwa Zink und Cadmium für eine Abscheidung einer Zink-Cadmium-Legierung hergestellt sein. Die Widerstandsheizung 20a ist von den Wänden der Kammer 11 und von der Quelle 15 durch einen geeigneten Isolator 17b elektrisch isoliert. Jeder Ab schnitt der Widerstandsheizung 20a ist mit einer (nicht gezeigten) geeigneten elektrischen Leistungsversorgung über Anschlußpaare 26c und 26d bzw. 26e und 26f verbun den. Die Dampfabscheidung auf den übrigen Abschnitten der Kammeroberflächen kann durch Erhitzen jener Abschnitte mit einer Widerstandsheizung 20c verhindert werden. Die Heizung 20c ist über ein Anschlußpaar 26g und 26h eben falls mit einer (nicht gezeigten) geeigneten elektrischen Leistungsversorgung verbunden.

Zusammenfassung der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung

Zwischen der Anode 13 und der Katode 14 wird eine Inertgas-Glimmentladung aufrechterhalten. Die Quelle 15 wird so erhitzt, daß eine Verdampfung mit einer vorge gebenen Rate erfolgt. Dann kondensieren sowohl die teil weise ionisierten als auch die neutralen Dampfatome auf dem Substrat 16, um eine Beschichtung mit Quellenmaterial zu bilden. Falls die unerwünschten Materialabscheidungen von den Kammeroberflächen auf ein wiederverwendbares Mittel wie etwa wenigstens ein geeignetes (nicht gezeig tes) Blech periodisch zurückgewonnen werden sollen, kann die Katodenquelle 15 durch die Bleche ersetzt sein. Dann würden Heizeinrichtungen 20b und 20c aktiviert, um ir gendwelche Ablagerungen auf die gewünschte Sublimation stemperatur zu erhitzen. In diesem Fall würden die Ble che, die die Katodenquelle 15 ersetzen, nicht erhitzt. Dadurch können selbstverständlich die Dämpfe auf dem oder den Blechen kondensieren. Ahnlich kann die Glimmentladung mit einer ausreichend hohen Energie verwendet werden, um das Katodengestell 14 und die beschichteten Gegenstände 16, die von dem aufgebrachten und zu sublimierenden Mate rial 15 gereinigt werden sollen, zu erhitzen. Dieser Aspekt der Erfindung ist nützlich für Gegenstände, die in Inertgas-Umgebungen auf 100°C bis 400°C erhitzt werden können, ohne die gewünschten physikalischen Eigenschaften der Gegenstände zu verschlechtern.

In Fig. 2 ist eine Gestell-Beschichtungsvorrichtung 10b mit Anodenquelle gezeigt, die der Gestell-Beschichtungs vorrichtung 10a mit Katodenquelle von Fig. 1 sehr ähnlich ist. Die Vorrichtung 10b enthält eine ersetzbare Anoden quelle 215 mit zu sublimierendem Material, die an einer elektrisch leitenden Anoden-Grundplatte 236 angebracht ist. Die Grundplatte 236 ist am Anschluß 237 an eine positiven elektrische Gleichspannungs-Vorspannung ange schlossen. Die Spannung sollte dazu geeignet sein, die Glimmentladung 219 bei Grobvakuum in der Vorrichtung 10b aufrechtzuerhalten. Die Anodenquelle 215 kann von den Wänden der Kammer 211 unter Verwendung eines Isolators 217 elektrisch isoliert sein. Das Substrat 216 kann auf dem Katodengestell 214 angeordnet sein, das rotieren kann oder Schwingungen unterworfen wird, was ein geeignetes Mittel zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beschich tung auf dem Substrat 216 darstellt. Das Katodengestell 214 ist so dargestellt, daß es mit der Vorrichtung 10b elektrisch verbunden ist, die ihrerseits bei 228 geerdet ist. An der Vorrichtung 10b kann ein Gaseinlaßrohr 227 angebracht sein, um eine im voraus abgemessene Menge von Inertgas 221 wie etwa Argon kontinuierlich einzuleiten. Dies geschieht, um einen gewünschten Druck in der Vorri chtung 10b aufrechtzuerhalten, bei dem die Glimmentladung 219 bei gegebener Anodenspannung unterhalten wird. Der Evakuierungsanschluß 225 ist über einen Kaltsammler 218 mit einem Evakuierungspumpensystem 224 verbunden. Wenn die Heizeinrichtung 220b ausreichend geheizt wird, subli miert das Quellenmaterial 215, um auf dem Substrat 216 abgeschieden zu werden. Die Funktion des Kaltsammlers 218 ist identisch mit derjenigen, die oben für die Vorricht ung 10a angegeben worden ist. Das Rückgewinnungssystem besteht hauptsächlich aus Widerstandsheizeinrichtungen 220a und 220b. Die Heizeinrichtungen 220a und 220b sind über Anschlußpaare 226a und 226b bzw. 226c und 226d mit einer (nicht gezeigten) Leistungsversorgung verbunden. Falls gewünscht, kann die Glimmentladung mit ausreichend hoher Energie dazu verwendet werden, das Katodengestell 214 zu erhitzen, um Abscheidungen von Quellenmaterial 215 auf der kalten Anodenquelle 215 oder auf der Oberfläche eines wiederverwendbaren Blechs, das die Anodenquelle 215 ersetzen kann, zurückzugewinnen.

In Fig. 3 ist eine Trommel-Beschichtungsvorrichtung 10c mit Katodenquelle gezeigt, die eine Anode 313 enthält, die von der Wand der Trommelkammer 311 unter Verwendung eines Isolators 317a elektrisch isoliert ist. Am Anschluß 337 wird an die Anode 313 eine geeignete positive Gleich spannungs-Vorspannung angelegt. Die Widerstandsheizung 320a verhindert die Ansammlung von Dampfabscheidungen auf der Anode 313 und auf dem Isolator 317a, wenn diese er hitzt werden. An die Heizeinrichtung 320a ist über ein Anschlußpaar 326a, 326b eine geeignete (nicht gezeigte) elektrische Leistungsversorgung angeschlossen. Die Wand der Trommelvorrichtung 10c ist in dieser Ausführungsform mit einem ersetzbaren Blech oder einer Platte aus zu sublimierendem Quellenmaterial 315 wie etwa Cadmium und/oder Zink ausgekleidet oder ist daraus aufgebaut. Das Material 315 wird mit der Trommelvorrichtung 10c in elek trischem Kontakt gehalten. Die Trommelvorrichtung 10c ist für die Beschichtung einer großen Anzahl von elektrisch leitenden Substanzen 316 bei Grobvakuum-Glimmentladung geeignet. Die Trommelvorrichtung 10c kann bei 328 geerdet sein. Ein Gaseinlaßrohr 327 ist so dargestellt, daß es an der Trommelvorrichtung 10c axial angebracht ist, um im voraus abgemessene Mengen von Inertgas 321 kontinuierlich einzuleiten, um dadurch die Glimmentladung 319 bei gege bener Anodenspannung aufrechtzuerhalten. Weiterhin ist die Trommelvorrichtung 10c durch ein mechanisches Getrie be 329 sowie eine drehbare Vakuumdichtung 330 unter stützt. Die Trommelvorrichtung 10c kann durch das Getrie be 329, das mit einem äußeren Antriebsmechanismus verbun den ist, rotieren, wodurch das Quellenmaterial 315 wenig stens während eines Teils des Beschichtungszyklus bewegt wird. Ein Metallschirm 338 deckt den Evakuierungsanschluß 325 ab, so daß verhindert wird, daß das Substrat 316 in das Evakuierungsrohr 357 fällt. Das Rohr 357 ist über einen Kaltsammler 318 mit einem Evakuierungspumpensystem 324 verbunden. Das Evakuierungsrohr 357 ist an der Trom melvorrichtung 10c axial angebracht. Eine drehbare Vaku umdichtung 330 trennt das Rohr 357 vom Evakuierungspum pensystem 324. Abschnitte der Widerstandsheizungen 320b und 320c können von der Trommelvorrichtung 10c und der Quelle 315 unter Verwendung eines Isolators 317 elek trisch isoliert sein. Die Heizeinrichtung 320b heizt den oberen Abschnitt der Quelle 315 auf, um die Sublimation zu bewirken. Die Heizeinrichtung 320c kann während des Beschichtungszyklus abgeschaltet und nur für die Materi alrückgewinnung verwendet werden. Die Abschnitte der Heizung 320b können über Anschlußpaare 326c und 326d bzw. 326e und 326f mit einer geeigneten (nicht gezeigten) elektrischen Heizungs-Leistungsversorgung verbunden sein, während die Abschnitte der Heizung 320c über Anschlüsse 326g und 326h bzw. 326i und 326j mit einer Leistungsver sorgung verbunden sein können. Während der periodischen Rückgewinnung ist die Heizung 320b abgeschaltet, wobei der obere Abschnitt der Quelle 315 zu einem Dampfkonden sator werden kann. Die Heizung 320c wird auf die für die erneute Sublimation notwendige Temperatur erhitzt, um überschüssige Materialablagerungen vom unteren Abschnitt der Katode 316 zu entfernen.

Gleichzeitig wird die Heizung 320a betätigt, um eine Ansammlung von Dampfablagerungen an der Anode 313 und am Isolator 317 zu vermeiden.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegen den Erfindung gezeigt. Die Trommel-Beschichtungsvorrich tung 10d mit Anodenquelle ist der Konstruktion der Vor richtung 10c sehr ähnlich. Die Vorrichtung 10d ist durch ein mechanisches Getriebe 429 sowie durch eine drehbare Vakuumdichtung 430 unterstützt. Die Quelle 415 kann ent weder als ersetzbares Blech oder als ersetzbare Platte aus zu sublimierendem Material hergestellt sein. Die Quelle 415 ist so dargestellt, daß sie an einem elek trisch leitenden Anodenzylinder 413 mit einem Gasauslaß anschluß 458 angebracht ist. Die Anode 413 und die Quelle 415 sind von der Trommelvorrichtung 10d mittels eines Isolators 417 elektrisch isoliert. Die Anode 413 ist so dargestellt, daß sie über einen Verbinder 433 an eine geeignete positive Gleichspannungs-Vorspannung ange schlossen ist. Die Wände der Trommelvorrichtung 10d kön nen mit Blech 460, das aus dem gleichen Material wie die Quelle 415 hergestellt ist, oder mit einer geeigneten wiederverwendbaren Metallfolie ausgekleidet oder aus dieser gebildet sein. Das Blech sollte sich im Hinblick auf eine wirksame Wärmeübertragung mit der Trommelvor richtung 10d in engem Kontakt befinden. Die Trommelvor richtung 10d kann für die Beschichtung einer großen An zahl von elektrisch leitenden Substraten 416 geeignet sein. Im Betrieb wird die Trommelvorrichtung 10d mit Substraten 416 bis zu einer Höhe beladen, die vorzugs weise mit wenigstens einem Katoden-Dunkelraum sowohl von der Anode 413 als auch von der Quelle 415 äquivalent ist. An der Trommelvorrichtung 10d können axial eine zylindri sche Welle 439 und ein Evakuierungsrohr 457 angebracht sein. Das offene Ende 440 der Welle 439 nimmt eine im voraus abgemessene Menge von Inertgas 421 kontinuierlich auf, um die Glimmentladung 419 in der Trommelvorrichtung 10d bei einer gegebenen Anodenspannung aufrechtzuerhal ten.

Das offene Ende 440 der Welle 439 erleichtert die Strö mung des Inertgases 421 zum Anschluß 458, um in die Kam mer 411 auszuströmen. Das Getriebe 429 ist an der Welle 439 befestigt, um die Trommelvorrichtung 10d mittels eines äußeren Antriebsmechanismus zu drehen, wodurch die Quelle 415 bewegt wird. Das Evakuierungsrohr 457 ist über einen Kaltsammler 418 mit einem Evakuierungspumpensystem 420 verbunden. Am Rohr 457 ist eine drehbare Vakuumdich tung 430 angebracht. Die Trommelvorrichtung 10d ist bei 428 geerdet. Die Anode 413, die Quelle 415 und der Isola tor 417 können mittels einer Widerstandsheizung 420a wie gewünscht erhitzt werden, um die Quelle 415 zu sublimie ren und um eine Ansammlung von Dampfablagerungen am Iso lator 417 zu verhindern. Die elektrische Heizungs-Lei stungsversorgung für die Heizung 420a kann zwischen den Anschluß 437 und Masse 428 geschaltet sein. Die Wider standsheizung 420b kann die Wände der Trommelvorrichtung 10d sowie den Isolator 417 während des Rückgewinnungszy klus aufheizen. Die Heizung 420b, die an einem Anschluß paar 426a, 426b mit einer (nicht gezeigten) Leistungsver sorgung verbunden ist, kann periodisch für die Rückgewin nung von Material verwendet werden, das auf den Wänden der Kammer 411 abgeschieden worden ist. Das Material wird somit erneut sublimiert und auf der Quelle 415 oder auf einer geeigneten (nicht gezeigten) Rückgewinnungsoberflä che, die die Quelle 415 lediglich zur Rückgewinnung er setzt, kondensiert.

Die beiden verbleibenden Ausführungsformen beziehen sich auf eine kontinuierliche Beschichtungsvorrichtung 10e bzw. 10f mit Katoden- bzw. Anodenquellen. Fig. 5 zeigt eine kontinuierliche Beschichtungsvorrichtung 10e mit Katodenquelle, die für die kontinuierliche Beschichtung von elektrisch leitenden Substraten 516, die sich auf einem elektrisch leitenden Riemen 541 bewegen, geeignet ist. Ähnlich wie in den vorangehenden Ausführungsformen kann die Beschichtung in einer Niederdruck-Glimmentladung erzielt werden. In die evakuierte Vorrichtung 10e ist eine elektrisch leitende Abscheidungskammer 511 einge schlossen. Die Katodenquelle 514, die vorzugsweise aus Halbleiter- oder Metallmaterial wie etwa Zink und/oder Cadmium hergestellt ist, kann von der Kammer 511 mittels eines Isolators 517a elektrisch isoliert sein. Die Kato denquelle 515 ist über einen Verbinder 533 mit einer geeigneten (nicht gezeigten) Leistungsversorgung verbun den, um die Glimmentladung 519 in der Kammer 511 auf rechtzuerhalten. Eine Widerstandsheizung 520a liefert die Wärme, die für die Sublimation der Katodenquelle 515 erforderlich ist. Die Heizung 520a liefert die notwendige elektrische Leistung über ein Anschlußpaar 526a, 526b. Der elektrisch leitende Riemen 541 wird mit einer vorge gebenen Geschwindigkeit unter Verwendung von metallischen Riemenscheiben 542, die bei 528a geerdet sind, bewegt, wodurch das Substrat 516 bewegt wird. Ahnlich können die Kammer 511 und die Vorrichtung 10e bei 528b bzw. 528c geerdet sein. Die Vorrichtung 10e wird über ein Evakuie rungsrohr 557a evakuiert, das über einen Kaltsammler 518 mit einem Evakuierungspumpensystem 524a verbunden ist. Eine kontrollierte Menge eines Inertgases 521 wie etwa Argon wird durch ein Gaseinlaßrohr 527 kontinuierlich eingeleitet, um einen für die Glimmentladung in der Kam mer 511 gewünschten Evakuierungspegel aufrechtzuerhalten. Ein Mechanismus 543 für kontinuierliche Zufuhr des Substrats 516 besteht aus einem Beladungssperrsystem 544a und einem Trichter 545. Die periodische Entnahme von beschichteten Artikeln wird mittels eines Behälters 546 und eines Beladungssperrsystems 544b erzielt. Die Substrate 516 werden in das Beladungssperrsystem 544a geladen, wobei ein vakuumdichter Deckel 547 geschlossen ist. Dann wird eine Vakuumpumpe 524b dazu verwendet, das Beladungssperrsystem 544a über ein Evakuierungsrohr 557b vorzugsweise auf den in der Vorrichtung 10e herrschenden Druckpegel zu evakuieren. Dann wird eine vakuumdichte Tür 548 unter Verwendung irgendeiner bekannten automatischen Vorrichtung geöffnet, woraufhin die Substrate 516 auf grund ihrer Schwerkraft dem Trichter 545 zugeführt wer den. Anschließend wird die Tür 548 geschlossen, wobei der Trichter 545 im voraus eingestellte Mengen von Substraten 516 kontinuierlich auf den Riemen 541 lädt. Wenn sich die Substrat-Gegenstände 516 durch die Dampfströmung in der Glimmentladung 519 unterhalb der Katode 513 bewegen, werden diese Substrat-Gegenstände 516 beschichtet. Am Ende des Riemens 541 können die beschichteten Substrat- Gegenstände 516 in einem Behälter 546 ununterbrochen gesammelt werden. Das Beladungssperrsystem 544b wird mittels einer Vakuumpumpe 524c über ein Evakuierungsrohr 557c periodisch evakuiert. Anschließend wird eine zweite vakuumdichte Tür 549 geöffnet, woraufhin unter Verwendung einer automatisierten Einrichtung beschichtete Substrat- Gegenstände 516′ dem Beladungssperrsystem 544b zugeführt werden. Wenn die zweite Tür 549 geschlossen ist, können beschichtete Substrat-Gegenstände 516′ durch Öffnen einer unteren vakuumdichten Tür 550 aus dem Beladungssperrsy stem 544b entnommen werden. Das auf dem Riemen 541 abge lagerte Sublimationsdampf-Material von der Quelle 515 kann unter Verwendung einer Widerstandsheizung 520b kon tinuierlich oder periodisch zurückgewonnen werden. Die Heizung 520b heizt den Riemen 541 auf, um Ablagerungen erneut zu sublimieren, wobei diese Dämpfe auf der Rückge winnungsoberfläche 522 kondensiert werden. Ein Wärmeiso lator 517b blockiert in ausreichendem Maß eine Wärmeüber tragung von der Heizung 520b zu dem über der Heizung 520b befindlichen Abschnitt des Riemens 541, um die Temperatur des Riemens 541 in einem für die Beschichtungsoperation annehmbaren Bereich zu halten. Mit einem Anschlußpaar 526c, 526d ist eine geeignete (nicht gezeigte) elektri sche Leistungsversorgung verbunden, mit der die Heizung 520b betrieben wird. Nach der erneuten Sublimation des Materials kann der Riemen 541 unter Verwendung eines Riemenkühlsystems 551 auf einen Temperaturpegel abgekühlt werden, der für die Beschichtungsoperationen annehmbar ist. Eine optionale Widerstandsheizung 520c kann peri odisch dazu verwendet werden, das auf der Rückgewinnungs oberfläche 520 kondensierte Material erneut zu sublimie ren, so daß es erneut auf der Quelle 515 abgeschieden wird. Dies kann in der vorliegenden Ausführungsform er folgen, falls der Riemen 541, die Heizung 520b und der Isolator 517b entfernt sind. Eine geeignete elektrische Heizungs-Leistungsversorgung für die Heizung 520c kann zwischen das Anschlußpaar 526e, 526f geschaltet sein.

Schließlich ist in Fig. 6 eine Beschichtungsvorrichtung 10f für kontinuierliches Blech mit Anodenquelle gezeigt, an der geeignete Luft-/Vakuumdichtungen 660 angebracht sind, durch die das Blech der Vorrichtung 10f zugeführt wird. An einem (nicht gezeigten) automatischen Mechanis mus ist eine Blechaufwicklungshaspel 653 befestigt, um beschichtetes Blech 654 mit einer vorgegebenen Förderge schwindigkeit aus der Kammer 611 zu ziehen. Eine leitende Haspel 655 gibt Blech zum Beschichten aus und ist bei 628 geerdet. Ein Evakuierungspumpsystem 624 evakuiert die Vorrichtung 10f über ein Evakuierungsrohr 657. Ein geeig netes Inertgas 621 kann durch ein Gaseinlaßrohr 627 kon tinuierlich in im voraus abgemessenen Mengen eingeleitet werden. In dieser Ausführungsform ist die Anodenquellen- Platte 615 aus irgendeinem gewünschten zu sublimierenden Material wie etwa Zink und/oder Cadmium hergestellt. Die Anodenquellen-Platte 615 ist vorzugsweise an einem Wand abschnitt 656 der Vorrichtung 10f in engem Kontakt ange bracht, um eine effiziente Wärmeübertragung zu bewirken. Die Anodenquelle 615 ist am Anschluß 637 mit einer geeig neten (nicht gezeigten) Leistungsversorgung verbunden, um die Glimmentladung 619 aufrechtzuerhalten. Die Anoden quelle 615 und der Wandabschnitt 656 sind von der Vor richtung 10f mittels eines Isolators 617 elektrisch iso liert. Während des Beschichtungsvorgangs wird die Wider standsheizung 620, die vom Wandabschnitt 656 elektrisch isoliert ist, erhitzt, um die Temperatur der Anode 613 ausreichend anzuheben, um die gewünschte Sublimationsrate zu erhalten. Die Heizeinrichtung 620 trägt außerdem dazu bei, eine Ablagerung sublimierter Dämpfe auf dem Isolator 617 zu verhindern. Die Heizeinrichtung 620 ist an An schlußpaaren 626a, 626b bzw. 626c, 626d mit einer geeig neten (nicht gezeigten) elektrischen Leistungsquelle verbunden. Während des Beschichtungsvorgangs werden die von der Anode 613 sublimierten Materialdämpfe in der Glimmentladung 619 auf dem Substrat 616 abgeschieden.

Die vorangehende Beschreibung und die folgenden Ansprüche beschreiben die bevorzugten Ausführungsformen der vorlie genden Erfindung. Was insbesondere die Ansprüche be trifft, können Änderungen vorgenommen werden, ohne von deren wesentlichem Gehalt abzuweichen. Daher ist beab sichtigt, daß derartige Änderungen noch immer in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen. Es ist schlicht unpraktisch, alle möglichen Änderungen der vorliegenden Erfindung, die in Betracht gezogen werden können, zu beschreiben und zu beanspruchen. In dem Maß, in dem sol che Änderungen den wesentlichen Gehalt der vorliegenden Erfindung nutzen, fallen sie in den Schutzumfang, den dieses Patent umfaßt. Dies gilt insbesondere für die vorliegende Erfindung, da ihre Grundkonzepte und -auffas sungen von grundlegender Art sind und breit angewandt werden können.

Claims

1. Verfahren zum Abscheiden von Material auf wenig stens ein Substrat in einer Kammer (11), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Vorsehen wenigstens eines Substrats (16) in der Kam mer (11),
b) Vorsehen wenigstens eines Quellenmaterials (15) in der Kammer (11),
c) Vorsehen einer sekundären Emissionsoberfläche in der Kammer (11),
d) Erhitzen des Quellenmaterials (15),
e) Verdampfen des Quellenmaterials (15), um verdampftes Quellenmaterial zu erzeugen,
f) Abscheiden eines Teils des verdampften Quellenmateri als auf der sekundären Emissionsfläche,
g) Erhitzen der sekundären Emissionsoberfläche auf eine Temperatur, bei der die erneute Verdampfung des ur sprünglich verdampften Quellenmaterials auftritt,
h) erneutes Emittieren des abgeschiedenen Quellenmateri als von der sekundären Emissionsoberfläche und
i) Abscheiden des erneut emittierten Quellenmaterials auf dem Substrat (16).

2. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
im Schritt (d) das Quellenmaterial (15) bis zu einer Temperatur erhitzt wird, die unterhalb von dessen Schmelzpunkt liegt, und
daß es den weiteren Schritt des Formens des Quel lenmaterials (15) enthält, derart, daß eine gleichzeitige multidirektionale Abscheidung auf dem Substrat (16) mög lich ist.

3. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schritt (b) des Vorsehens wenigstens eines Quellenmaterials (15) in der Kammer (11) den Schritt des Vorsehens wenigstens zweier Quellenmaterialien (15) in der Kammer (11) enthält und
die wenigstens zwei Materialquellen (15) in bezug auf das Substrat (16) divergente Emissionswinkel haben.

4. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Emissionsoberfläche so angeordnet ist, daß sie wenigstens einen Teil des verdampften Quel lenmaterials aufnimmt und in bezug auf das Substrat (16) einen divergenten Emissionswinkel besitzt.

5. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat (16) einen Beschichtungsbereich besitzt, der in einem räumlichen Emissionswinkel im we sentlichen vollständig exponiert ist, und
das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich aufweist, der den räumlichen Emissionswinkel im wesentlichen abdeckt.

6. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kammer (11) Kammerwände besitzt und
das Quellenmaterial (15) die Kammerwände im we sentlichen abdeckt.

7. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kammer (11) Kammerwände besitzt und
das Quellenmaterial (15) und die sekundäre Emis sionsfläche die Kammerwände im wesentlichen abdecken.

8. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat (16) einen Konturen aufweisenden Beschichtungsbereich besitzt,
das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich besitzt und
der Sublimationsbereich und der Konturen aufwei sende Beschichtungsbereich im wesentlichen die gleiche Struktur besitzen.

9. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat (15) einen Konturen aufweisenden Beschichtungsbereich besitzt,
die sekundäre Emissionsoberfläche einen Emissi onsbereich besitzt und
der Emissionsbereich und der Konturen aufweisende Beschichtungsbereich im wesentlichen die gleiche Struktur besitzen.

10. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat (16) einen Beschichtungsbereich besitzt,
das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich besitzt und
der Sublimationsbereich größer als der Beschich tungsbereich ist.

11. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat (16) einen Beschichtungsbereich besitzt,
das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich besitzt und
der Sublimationsbereich wenigstens doppelt so groß wie der Beschichtungsbereich ist.

12. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kammer (11) einen Kammerwandbereich besitzt,
das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich besitzt und
der Sublimationsbereich wenigstens so groß wie der Kammerwandbereich ist.

13. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kammer (11) einen Kammerwandbereich besitzt, das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich besitzt,
die sekundäre Emissionsoberfläche einen Emissi onsbereich besitzt und
der Sublimationsbereich und der Emissionsbereich wenigstens so groß wie der Kammerwandbereich sind.

14. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich besitzt,
die sekundäre Emissionsoberfläche einen Emissi onsbereich besitzt und
der Sublimationsbereich größer als der Emissions bereich ist.

15. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich besitzt,
die sekundäre Emissionsoberfläche einen Emissi onsbereich besitzt und
der Emissionsbereich größer als der Sublimations bereich ist.

16. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt des Unbewegthaltens des Substrats (16) während des Schrittes der Abscheidung.

17. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den Schritt des Bewegens des Quellenmaterials (15) während des Schrittes des Abscheidens.

18. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den Schritt des Unbewegthaltens des Quellenmate rials (15) während des Schrittes des Abscheidens.

19. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch den Schritt des Bewegens der sekundären Emissi onsoberfläche während des Schrittes des Abscheidens.

20. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat (16) mehrere Beschichtungsoberflä chen besitzt und
der Schritt des Abscheidens gleichzeitig für jede Beschichtungsoberfläche erfolgt.

21. Verfahren zur Abscheidung von Material auf wenig stens ein Substrat in einer Kammer (11), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Vorsehen wenigstens eines Substrats (16) in der Kam mer (11),
b) Vorsehen wenigstens eines Festkörper-Quellenmaterials (15) in der Kammer (11), das eine Schmelztemperatur besitzt,
c) Vorsehen einer sekundären Emissionsoberfläche in der Kammer (11), wobei die sekundäre Emissionsoberfläche zum Substrat (16) gerichtet ist,
d) Herstellen eines Drucks unterhalb des Atmosphären drucks in der Kammer (11), bei der das Quellenmateri al (15) wirksam sublimiert,
e) Erhitzen des Quellenmaterials (15) auf eine Tempera tur unterhalb seines Schmelzpunkts,
f) Sublimieren des Quellenmaterials (15), um verdampftes Quellenmaterial zu erzeugen,
g) Abscheiden eines Teils des verdampften Quellenmateri als auf der sekundären Emissionsoberfläche,
h) Erwärmen der sekundären Emissionsoberfläche auf eine Temperatur, bei der die erneute Verdampfung des ur sprünglich verdampften Quellenmaterials auftritt,
i) erneutes Emittieren des abgeschiedenen Quellenmateri als (15) von der sekundären Emissionsoberfläche und
j) Abscheiden des erneut emittierten Quellenmaterials auf dem Substrat (16).

22. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
die sekundäre Emissionsoberfläche verdampftes Quellenmaterial mit einer Ansammlungsrate aufnimmt und
der Schritt (i) des erneuten Emittierens des abgeschiedenen Quellenmaterials (15) von der sekundären Emissionsoberfläche mit einer Reemissionsrate erfolgt und
daß es ferner den Schritt des Festlegens der Reemissionsrate enthält, die wenigstens so groß wie die Ansammlungsrate ist.

23. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens der Emissionsrate, die wenigstens so groß wie die Ansammlungsrate ist, den Schritt des Steuerns der Temperatur der sekundären Emis sionsoberfläche enthält.

24. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens der Emissionsrate, die wenigstens so groß wie die Ansammlungsrate ist, den Schritt des Ausrichtens der sekundären Emissionsoberflä che enthält.

25. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der sekundären Quelle eine Subli mation hervorruft.

26. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch den Schritt des Ausrichtens des Quellenmaterials und wenigstens einer der sekundären Emissionsoberflächen, um eine multidirektionale Abscheidung zu erzielen.

27. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Konturen aufweisende Beschichtungsbereich zylindrisch geformt ist und
der Sublimationsbereich zylindrisch geformt ist.

28. Verfahren zur Materialabscheidung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat (16) einen Konturen aufweisenden Beschichtungsbereich besitzt,
das Quellenmaterial (15) einen Sublimationsbe reich besitzt,
die sekundäre Emissionsoberfläche einen Emissi onsbereich besitzt und
der Konturen aufweisende Beschichtungsbereich, der Sublimationsbereich und der Emissionsbereich zylin drisch geformt sind.