DE1521251B2

DE1521251B2 - Vorrichtung und Verfahren zum gleichmäßigen Verdampfen und Auftragen von hochschmelzenden Materialien, insbesondere Quarz

Info

Publication number: DE1521251B2
Application number: DE19661521251
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. Dipl.-Phys. 4150 Krefeld Dietzel
Original assignee: Farbenfabriken Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1966-05-03
Filing date: 1966-05-03
Publication date: 1970-03-26
Also published as: CH492033A; GB1151818A; DE1521251A1; BE697974A; US3488426A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Spannungsseite auch laufend die gleiche Energie für und ein Verfahren zum gleichmäßigen Verdampfen die Elektronenstrahlquelle zur Verfügung steht und und Auftragen von hochschmelzenden Materialien, eine Überlastung und Schädigung des Netzgerätes insbesondere Quarz, im Hochvakuum auf Kunststoff- ausgeschlossen ist.

oberflächen, bestehend aus einer Elektronenstrahl- 5 Es hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn die quelle mit magnetischer Fokussierung, einer in axialer Hochspannungsseite des Netzgerätes eine oberwellen-Richtung beweglichen Halterung für das im Brenn- reiche Hochspannung führt, denn gerade diese Maßpunkt der Elektronenstrahlen zu verdampfende Ma- nähme wirkt sich auf die Fokussierung bzw. die Verterial, einem zur Erzeugung der Elektronenstrahlen dampfung überraschenderweise besonders günstig aus. erforderlichen Hochspannungsnetzgerät und aus io Die in der Hochspannung enthaltenen Spannungs-Regelgliedern. spitzen bewirken ein sofortiges Wiederzünden des

Derartige Vorrichtungen finden Anwendung zürn Quarzes falls während einer Halbwelle der zulässige Aufdampfen von Überzügen auf Körper, deren Ober- Strom infolge zu großen Dampfdruckes überschritten fläche vergütet werden soll. Zum Erzeugen eines wurde und in der darauffolgenden Halbwelle durch gleichmäßigen Überzuges und einer festen Haftung 15 die kontinuierlich arbeitenden Leistungsregelglieder ist es unbedingt erforderlich, daß das Material äußerst die Leistung durch die Anschnittssteuerung herabgleichmäßig verdampft wird. gesetzt wurde. In der auf diese Anschnittssteuerung

Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, bei der die folgenden Halbwelle tritt dann die durch die AnStärke der aufgedampften Schicht durch Fotozellen Schnittssteuerung hervorgerufene oberwellenreiche gemessen wird. In Abhängigkeit von dem Meßwert 20 Spitze auf, die wiederum das Zünden des als Isolator wird die Verdampfungsrate geregelt. Da diese Rege- wirkenden Quarzes bewirkt. Da dieser gesamte Vorhang rückwirkend stattfindet, ist keine pro Zeiteinheit gang sich in drei bis vier Halbwellen abspielt, kann gleichbleibende Aufdampfrate gewährleistet. Jedoch der Quarz während dieser kurzen Zeit im Gegensatz nur eine gleichmäßige Aufdampfrate bietet Gewähr zu bei den bisherigen Netzgeräten bekannten Erscheifür einen qualitativ guten und haftenden Überzug. 25 nungen nicht mehr abkühlen. Die Folge ist daher eine

Bei anderen bekannten Vorrichtungen wird ein absolut konstante Verdampfungsrate.
Netzgerät, mit einer möglichst oberwellenfreien Gemäß dem zugehörigen Verfahren wird unter

Gleichspannung für die Elektronenstrahlquelle zum Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Erzeugen der Elektronenstralen verwandt. Der zu verdampfende Körper in zylindrischer Form senk-Nachteil eines solchen Netzgerätes ist, daß beim Ver- 30 recht stehend mit seiner oberen Stirnfläche dauernd dampfen von Quarz eine unerwünschte Dissoziation im Brennpunkt gehalten, indem die Vorschubeinrichstattfinden kann, die auf zu hohen lokalen Tempera- tung den Körper in einer Schraubbewegung dauernd türen im Quarz durch zu starke Fokussierung beruht. nachführt. Vorzugsweise wird der Fokus so ein-Auch von der Gestalt des zu verdampfenden Körpers gestellt, daß sein Durchmesser dem Radius des zu hängt die Verdampfungsrate entscheidend ab. Als zu 35 verdampfenden Körpers entspricht, und sich vom verdampfenden Körper wählte man bisher eine Platte, Mittelpunkt der Stirnfläche einseitig bis zu deren die durch den Fokus geführt wurde und in die eine Rand erstreckt. Diese Gestaltung und Anordnung des Furche einbrannte. Dadurch änderte sich laufend der zu verdampfenden Körpers im Zusammenwirken mit Verdampfungswinkel, der im Idealfall 180° betragen den Regelgliedern des Netzgerätes gewährleistet eine soll, um eine gleichmäßige Verdampfungsrate zu ge- 40 sehr gleichmäßige Verdampfung und einen Verdampwährleisten. Das Ergebnis war eine ungleichmäßige fungswinkel, der immer auf annähernd 180° gehalten Aufdampfschicht mit starken mechanischen Span- werden kann.

nungen, schlechter Haftung und von geringer Härte. I_n einer Zeichnung sei das Wesen der Erfindung

Diese Nachteile lassen sich nur vermeiden, wenn da- schematisch erläutert.

für gesorgt wird, daß die Verdampfungsrate während 45 Die Phasen R, S, T des Stromnetzes führen zu den der Verdampfungszeit so konstant wie möglich ge- _ai_s Transduktoren 1 ausgebildeten Regelgliedern, halten wird, indem die Temperatur im Fokus und deren Durchlaßgrad über den Hilfstransformator 2 der Verdampfungswinkel von 180° unverändert geregelt wird. Die Transduktoren 1 sind mit dem bleiben. Transformator 3, der eingangsseitig beispielsweise

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 50 380 V aufweist, hochspannungsseitig hingegen 10 KV, im Hochspannungsnetzgerät primärseitig selbsttätig verbunden, dem der geerdete Gleichrichter 4 nach- und kontinuierlich arbeitende Regelglieder zur Kon- geschaltet ist. Dem Glättwiderstand 5 und dem Glättstanthaltung der für die Verdampfung erforderlichen kondensator 6 kommt die Aufgabe zu, einen Teil der Leistung angeordnet sind, wie beispielsweise Tyristo- oberwellenreichen Spannung abzusieben. Mit dem ren, Transduktoren oder Röhren, und daß das zu ver- 55 Hilfstransformator 7 wird über den Transformator 8 dampfende Material in einer drehbaren und gleich- die Heizung der Kathode 9 geregelt, die Hauptzeitig in axialer Richtung bewegbaren Halterung ein- bestandteil der Elektronenquelle ist. Sie besteht weigesetzt ist, und entsprechend der Verdampfungsrate terhin aus der geerdeten Platte 10, dem als Stütze nachführbar ist. ausgebildeten Isolator 11, der Abschirmung 12, dem

Es ist zwar schon bekannt, das zu verdampfende 60 Wehnelt 13 und der Hilfsanode 14. Durch den Per-Gut zum Fokus entsprechend der Verdampfungsrate manentmagneten 15 mit dem Magnetjoch 16 wird der nachzuführen. Eine schraubenförmige Nachführung, Elektronenstrahl 17 auf den als Anode dienenden und d. h. eine kombinierte translatorische und rotatorische zu verdampfenden Quarz 18 umgelenkt und derart Nachführung, sieht diese Einrichtung nicht vor. Ein fokussiert, daß der Fokus vom Mittelpunkt des ungleichmäßiges Abbrennen des zu verdampfenden 65 Quarzstabes 18 bis an eine Stelle seines Randes Körpers ist deshalb nicht auszuschließen. reicht. Der Quarzstab 18 ist in einer mit Außen-

Durch die Regelglieder wird die Leistung dauernd gewinde versehenen Halterung 19 gelagert, die in auf gleicher Höhe gehalten, so daß auf der Hoch- einem Gewinderohr 20 mittels des Antriebs 21 ent-

sprechend der Verdampfungsrate kontinuierlich nachgeführt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum gleichmäßigen Verdampfen und Auftragen von hochschmelzenden Materialien, insbesondere Quarz, im Hochvakuum auf Kunststoff oberflächen, bestehend aus einer Elektronenstrahlquelle mit magnetischer Fokussierung, einer in axialer Richtung beweglichen Halterung für das im Brennpunkt der Elektronenstrahlen zu verdampfende Material, einem zur Erzeugung der Elektronenstrahlen erforderlichen Hochspannungsnetzgerät und aus Regelgliedern, dadurch gekennzeichnet, daß im Hochspannungsnetzgerät primärseitig selbsttätig und kontinuierlich arbeitende Regelglieder (1) zur Konstanthaltung der für die Verdampfung erforderlichen Leistung angeordnet sind und daß das zu verdampfende Material (18) in einer drehbaren und gleichzeitig in axialer Richtung bewegbaren Halterung (19) fest eingesetzt ist, die entsprechend der Verdampfungsrate nachführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungsseite des Netzgerätes eine oberwellenreiche Hochspannung führt.

3. Verfahren zum gleichmäßigen Verdampfen und Auftragen von hochschmelzenden Materialien im Hochvakuum unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verdampfende Körper in zylindrischer Form senkrecht stehend mit seiner oberen Stirnfläche dauernd im Brennpunkt gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokus so eingestellt wird, daß sein Durchmesser dem Radius des zu verdampfenden Körpers entspricht, und sich vom Mittelpunkt der Stirnfläche einseitig bis zu deren Rand erstreckt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen