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DE1084100B - Evaporation device for vacuum evaporation, especially with aluminum - Google Patents

Evaporation device for vacuum evaporation, especially with aluminum

Info

Publication number
DE1084100B
DE1084100B DEE13717A DEE0013717A DE1084100B DE 1084100 B DE1084100 B DE 1084100B DE E13717 A DEE13717 A DE E13717A DE E0013717 A DEE0013717 A DE E0013717A DE 1084100 B DE1084100 B DE 1084100B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
evaporator
block
evaporation
aluminum
evaporation device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEE13717A
Other languages
German (de)
Inventor
Dennis Walter Barker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Edwards High Vacuum Ltd
Original Assignee
Edwards High Vacuum Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Edwards High Vacuum Ltd filed Critical Edwards High Vacuum Ltd
Priority to DEE13717A priority Critical patent/DE1084100B/en
Publication of DE1084100B publication Critical patent/DE1084100B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/26Vacuum evaporation by resistance or inductive heating of the source

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdampfungsvorrichtung zum Bedampfen im Vakuum,, besonders mit Aluminium, wobei das Bedampfungsgut dem Verdampfer kontinuierlich als Draht oder Streifen zugeführt wird und wobei ein durch Wärmestrahlung beheizter Block aus feuerfestem Stoff in einer Bohrung eines elektrischen Heizwiderstanides so angeordnet ist, daß die Bohrungswand den Verdampferblock nicht berührt. Dabei betrifft die Erfindung das Problem, dem Verdampfer eine längere Lebensdauer zu verschaffen, als 10^ dies bisher möglich war.The invention relates to an evaporation device for evaporation in a vacuum, especially with aluminum, whereby the vaporized material is continuously fed to the evaporator as a wire or strip and wherein a radiant heated block of refractory material in a bore of an electrical Heizwiderstanides is arranged so that the bore wall does not touch the evaporator block. The invention relates to the problem of giving the evaporator a longer service life than 10 ^ this was previously possible.

Der Verdampfungsvorgang geschieht gewöhnlich in einer Vakuumkammer, die einen kleinen Tiegel enthält, in den das zu verdampfende Metall hineingelegt und durch ein Widerstandsheizelement oder durch elektromagnetische Heizung auf die Verdampfungstemperatur erhitzt wind. The evaporation process usually takes place in a vacuum chamber, which contains a small crucible, in which the metal to be vaporized is placed and through a resistance heating element or through electromagnetic heater heated to the evaporation temperature by wind.

Da gewisse Metalle, insbesondere Aluminium, mit bekannten feuerfesten Stoffen, die bisher für die Tiegel verwandt wurden, reagieren, sind schon erfolglos gebliebene Versuche gemacht worden, andere Stoffe dazu zu verwenden. Diejenigen Stoffe, die sich als brauchbar erwiesen haben, sind ausnahmslos sehr teuer, wie zum Beispiel Wolfram oder Wolframkarbid. Die bekannten Tiegel haben meist zylindrische Form oder Quaderform und werden in einer Aussparung einer Kohlenstoff-Widerstandsheizung untergebracht. Die dabei obenliegende Fläche des Tiegels ■ist als Arbeitsfläche ausgebildet. Die Arbeitsfläche ist beim Betrieb der Einrichtung einer Abnutzung unterworfen, weswegen der Tiegel durch einen neuen Tiegel ersetzt werden muß, wenn die Abnutzung der Arbeitsfläche zu weit fortgeschritten isf. Da die Abnutzung zeitlich sehr schnell erfolgt und-eier Tiegel--- · werkstoff außerordentlich teuer ist, muß die Notwendigkeit des häufigen Ersetzens der sehr teuren Tiegel als außerordentlich nachteilig bezeichnet werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu überwinden.Because certain metals, especially aluminum, with known refractories, previously used for the crucible used, react, unsuccessful attempts have been made, other substances to use it. Those substances that have been shown to be useful are invariably very expensive, such as tungsten or tungsten carbide. The known crucibles mostly have cylindrical ones Shape or cuboid shape and are housed in a recess of a carbon resistance heater. The top surface of the crucible ■ is designed as a work surface. The work surface is Subject to wear during operation of the device, which is why the crucible is replaced by a new crucible Must be replaced when the work surface has deteriorated too far. As the wear and tear takes place very quickly and -egg crucible --- · material is extremely expensive, the necessity of frequent replacement of the very expensive crucible must can be described as extremely disadvantageous. The invention is based on this disadvantage to overcome.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für den Verdampferblock ein Würfelblock verwendet wird, dessen sechs Flächen Arbeitsflächen sind, die eine nach der anderen benutzt werden können.According to the invention, the object is achieved in that a cube block for the evaporator block whose six surfaces are work surfaces that are used one at a time can.

Gemäß der Erfindung kann durch die aufeinanderfolgende Benutzung mehrerer Arbeitsflächen eines einzigen Verdampferblockes eine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer für jeden Verdampferblock erzielt werden bzw. eine sehr erhebliche Verringerung der Kosten für die Verdampferblöcke. Wenn alle sechs Flächen des Würfels als Arbeitsflächen nacheinander verwendet werden, ergibt sich gegenüber dem Bekannten eine sechsfache Verlängerung der Lebensdauer bzw. eine Verringerung der Kosten um etwa 83 %.According to the invention, through the successive use of several work surfaces of a single Evaporator block achieved a significant extension of the service life for each evaporator block or a very significant reduction in the cost of the evaporator coils. If all six Surfaces of the cube are used as working surfaces one after the other, arises over the familiar a six-fold increase in service life or a reduction in costs of around 83%.

VerdampfungsvorrichtungEvaporation device

zum Vakuumbedampfen,for vacuum deposition,

insbesondere mit Aluminiumespecially with aluminum

Anmelder:Applicant:

Edwards High Vacuum Limited,
Crawley, Sussex (Großbritannien)
Edwards High Vacuum Limited,
Crawley, Sussex (UK)

Vertreter: Dipl.-Ing, H. Marsch, Patentanwalt,
Schwelm, Drosselstr. 31
Representative: Dipl.-Ing, H. Marsch, patent attorney,
Schwelm, Drosselstr. 31

Dennis Walter Barker, Crawley, SussexDennis Walter Barker, Crawley, Sussex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden
(Great Britain),
has been named as the inventor

Es ist unter diesen Umständen ohne Nachteil möglich, die vorteilhaften, aber sehr teuren Stoffe, wie zum Beispiel Wolfram, Wolframkarbid oder Tantalkarbid, für den Verdampferblock zu verwenden.Under these circumstances it is possible without disadvantage to use the advantageous but very expensive substances, such as for Example tungsten, tungsten carbide or tantalum carbide to be used for the evaporator block.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist ferner eine aus Kohlenstoff bestehende Heizvorrichtung für den Verdampfer auf, die durch Klemmen befestigt ist und gleichzeitig als Leiter für den Heizstrom- dient, wobei die Klemmen eine Ausdehnung und ein Ausbiegen der Heizvorrichtung nach oben und nach unten gestatten. -The device according to the invention further comprises a heater made of carbon for the evaporator, which is attached by clamps and at the same time serves as a conductor for the heating current, wherein the clamps expand and flex the heater up and down allow. -

Eine Ausführungsform für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung als Beispiel dargestellt. An embodiment for a device according to the invention is shown in the drawing as an example.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene, schematische Ansicht der Vorrichtung, undFig. 1 shows a partially sectioned, schematic view of the device, and

Fig. 2 zeigt einen Grundriß von Fig. 1.FIG. 2 shows a plan view of FIG. 1.

Die aus Kohlenstoff bestehende stangenförmige Heizvorrichtung 1 hat eine für diese Zwecke bereits vorgeschlagene Form und wird durch Klemmen 2 und 3 gehalten. Schrauben 4 und 5 dienen zur Einstellung des Klemmdrucks. Die Klemmvorrichtungen ruhen auf einer Grundplatte 6 und dienen als Elektroden zur Zuführung des Heizstromes für den Kohlenstab 1.The rod-shaped heater 1 made of carbon already has one for this purpose proposed shape and is held by clamps 2 and 3. Screws 4 and 5 are used for adjustment the clamping pressure. The clamping devices rest on a base plate 6 and serve as electrodes for supplying the heating current for the carbon rod 1.

Wenn sich die Temperatur der Kohle erhöht, will sie sich ausdehnen und nach einer Richtung hin durchbiegen, nämlich nach oben oder nach unten. Bei der dargestellten Anordnung kann sich der Kohlenstab ausdehnen und ohne zu brechen durchbiegen, wobei der gute Kontakt durch die Klemmen aufrechterhaltenWhen the temperature of the coal rises, it wants to expand and bend in a direction namely up or down. In the arrangement shown, the carbon rod stretch and bend without breaking, maintaining good contact with the clamps

009 547/216009 547/216

wird. Um eine Überhitzung der Elektroden zu vermeiden, sind wassergekühlte Rohre 7 und 8 vorgesehen, die in gewissen Fällen auch dazu dienen können, die Elektroden 2 bzw. 3 gegeneinanderzudrücken. will. In order to avoid overheating of the electrodes, water-cooled tubes 7 and 8 are provided, which in certain cases can also be used to press the electrodes 2 or 3 against one another.

Die Aussparung 9 nimmt einen Verdampfer in Form eines Würfels 10 aus feuerfestem Material auf, z. B. aus feuerfestem Karbid, wie Tantalkarbid oder Wolfram. Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, daß die Aussparung 9 so groß ist, daß sie zwischen dem Würfel 4 und ihrer Wandung ringsherum einen freien Raum läßt, der dazu dient, ein Herausfließen von geschmolzenem Metall aus dem Block zu verhindern und in unmittelbare Berührung mit der Heizungsvorrichtung zu kommen. Die Wände der Aussparung bilden eine wärmestrahlende Fläche, von der etwaige in die Aussparung eintretende Metalldämpfe reflektiert werden, so daß eine Beschädigung der Heizvorrichtung verringert oder ausgeschlossen wird. Die Verwendung eines Würfels schafft sechs arbeitende Flächen, und wenn eine Fläche abgenutzt ist, braucht man den Würfel nur zu drehen, um eine neue Fläche nach oben zu bringen. Gewöhnlich ist die Lebensdauer einer Fläche eines aus Tantalkarbid bestehenden Würfels ungefähr zwei Stunden, so daß mit einem Würfel eine gesamte Lebensdauer von zwölf Stunden erreicht wird, während bei einem Zylinder, der nur zwei Arbeitsflächen hat, nur vier Stunden Lebensdauer vorhanden sind. Bei dem besonderen beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Würfel eine Kantenlänge von 14 mm, und die erwähnte Lebensdauer wurde bei Zuführung von 2,01 g Aluminium per Minute erreicht.The recess 9 accommodates an evaporator in the form of a cube 10 made of refractory material, e.g. B. made of refractory carbide such as tantalum carbide or tungsten. From the drawings it can be seen that the recess 9 is so large that it has a free all around between the cube 4 and its wall Leaves space which serves to prevent molten metal from flowing out of the ingot and to come into direct contact with the heating device. Form the walls of the recess a heat-radiating surface from which any metal vapors entering the recess are reflected, so that damage to the heater is reduced or eliminated. The usage one cube creates six working faces, and when one face is worn out you need the cube just turn to bring up a new face. Usually the life span of a surface a cube made of tantalum carbide takes about two hours, so that with one cube a whole Lifespan of twelve hours is achieved, while with a cylinder that only has two working surfaces has a lifespan of only four hours. In the particular embodiment described the cube has an edge length of 14 mm, and the service life mentioned was increased when 2.01 g of aluminum reached per minute.

Das zu verdampfende Metall, nämlich Aluminium, wird auf die Oberfläche des Verdampfers 10 von einer Vorratsrolle 12 aus in Form eines Drahtes 11 zugeführt, wobei der Verdampfer in der Hauptsache durch Strahlung von dem Kohlenstab 1 erhitzt wird. Der Draht geht durch ein Führungsrohr 13 zu aufgerauhten Scheiben oder Rädern 14, die beide zwangläufig angetrieben werden. Zu diesem Zweck sind die Scheiben 14 an den Seiten von nicht !dargestellten Zahnrädern angebracht, die miteinander in Eingriff stehen und mit einem Antriebsmotor gekuppelt sind. Von den Treibscheiben 14 aus geht der Draht durch ein weiteres Führungsrohr 15, das von einem Rahmen 16 gehalten wird und den Draht zwangsweise gegen die Oberfläche des Würfels 10 leitet. Ein wichtiger Vorteil der beschriebenen Zuführungsanordnung ist es, daß sie eine genaue Einstellung des gewünschten Bereichs des feuerfesten Blockes, gegen den sich das Aluminium legt, erleichtert. Es hat sich gezeigt, daß das unmittelbare punktartige Anlegen des Drahtes gegen den Block eine Aussparung in der Blockoberfläche erzeugt, die in Richtung des Auftreffens des Drahtes liegt, wie in Fig. 1 bei 17 gezeigt. Durch Drehen des Blockes um seine senkrechte Achse können neue Flächen des Blockes gewählt werden, so daß, bevor es notwendig ist, die Arbeit an einer neuen Fläche des Blockes zu beginnen, eine Anzahl von Vertiefungen an der ersten Arbeitsfläche hergestellt werden können, die einander in der Mitte der Arbeitsfläche überschneiden. Die genaue Drahtzuführung ermöglicht es also, daß die Flächen des würfelförmigen Blockes gleichmäßig abgearbeitet werden können.The metal to be evaporated, namely aluminum, is on the surface of the evaporator 10 by a Supply roll 12 is supplied from in the form of a wire 11, the evaporator mainly through Radiation from the carbon rod 1 is heated. The wire goes through a guide tube 13 to be roughened Discs or wheels 14, both of which are positively driven. For this purpose are the discs 14 attached to the sides of gear wheels not shown, which mesh with each other and are coupled to a drive motor. From the traction sheaves 14, the wire goes through another one Guide tube 15, which is held by a frame 16 and the wire forcibly against the Surface of the cube 10 directs. An important advantage of the feed arrangement described is that that they allow a precise adjustment of the desired area of the refractory block against which the Aluminum lays, relieved. It has been shown that the direct point-like application of the wire against the block creates a recess in the block surface in the direction of where the wire hits is, as shown in Fig. 1 at 17. By rotating the block around its vertical axis, new surfaces can be created of the block can be chosen so that before it is necessary to work on a new face of the To begin with the block, a number of indentations can be made on the first work surface that intersect in the middle of the workspace. The exact wire feed makes it possible that the surfaces of the cube-shaped block can be processed evenly.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: so 1. Verdampfungsvorrichtung zum Bedampfen1. Evaporation device for steaming im Vakuum, besonders mit Aluminium, wobei das Bedampfungsgut dem Verdampfer kontinuierlich als Draht oder Streifen zugeführt wird und wobei ein durch Wärmestrahlung, beheizter Block aus feuerfestem Stoff in einer Bohrung eines elektrischen Heizwiderstandes so angeordnet ist, daß die Bohrungswand den Verdampferblock nicht berührt, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Würfelblockes, dessen sechs Flächen Arbeitsflächen sind, die eine nach der anderen benutzt werden können.in a vacuum, especially with aluminum, with the vaporized material passing through the evaporator continuously is supplied as a wire or strip and a block heated by thermal radiation Refractory material is arranged in a bore of an electrical heating resistor so that the Bore wall does not touch the evaporator block, characterized by the use of a Cube block, the six faces of which are work surfaces that are used one after the other can. 2. Verdampfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (10) aus einem Block Tantalkarfoid, Wolframkarbid oder Wolfram besteht.2. Evaporation device according to claim 1, characterized in that the evaporator (10) consists of a block of tantalum carbide, tungsten carbide or tungsten. 3. Verdampfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (1) für den Verdampfer (10) aus Kohle besteht und durch Spannmittel (2, 3, 4, 5) gehalten ist, die gleichzeitig als Elektroden für die Heizstromzuführung dienen, wobei die Spannmittel (2j 3, 4, 5) so vorgesehen sind, daß sie ein Ausdehnen und Ausbiegen der Kohle-Heizvorrichtung (1) nach oben und unten hin gestatten.3. Evaporation device according to claim 1 or 2, characterized in that the heating device (1) for the evaporator (10) consists of carbon and is held by clamping means (2, 3, 4, 5) is, which also serve as electrodes for the heating current supply, the clamping means (2j 3, 4, 5) are provided so that they are a Allow the coal heater (1) to expand and bend up and down. In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 772 318.
Considered publications:
U.S. Patent No. 2,772,318.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 547/216 6.60547/216 6.60
DEE13717A 1957-02-25 1957-02-25 Evaporation device for vacuum evaporation, especially with aluminum Pending DE1084100B (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1237401B (en) * 1960-11-15 1967-03-23 Philips Nv Clamping device for clamping the ends of an elongate object made of high-melting sproedem material which is exposed to high temperatures, preferably a rod-shaped heating element for vacuum deposition of metal layers
DE1293516B (en) * 1961-11-13 1969-04-24 Republic Steel Corp Device for continuous vacuum deposition of metal layers on strip material

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2772318A (en) * 1952-12-31 1956-11-27 Holland Leslie Arthur Apparatus for vaporization of metals and metalloids

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