DE1621244A1

DE1621244A1 - Aufdampfverfahren zur Erzeungung duenner Schichten oder Folien

Info

Publication number: DE1621244A1
Application number: DE19671621244
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr-Phys Frank
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1967-02-07
Filing date: 1967-02-07
Publication date: 1971-04-29

Description

A--Ltfdaup4ve,irfili,reii, zur-Erzeugung

-dünner Schichten--Oder.Polien-

Die 3rfliidi-ni b ieht sio ve r

g e-2 h auf ein rf ahren _#äu _Erzeugung

von Aufdampf schiellten, -,wobei.- das-- züi verdampfende -Material

durch11),witreffen-eines Energiestrahls- (,Läserä-trali-1..-»U-lektroiien-

strahl) -erlii tzt, , -.in Dämpff orr ni überführt und - auf - ein- en gegen-

über der Verdampfungsstelle,-an ebraöliteii Trä-er niederge-

9 9

schlagen tird.-

Sie bef t(ut siall- mit- einem Verf aIhren zur F"r--

zeugung von-Aufdampf-schichten -aus Stoff en x_ die äus- -einer,

Verbindung von verschiedenen Dampf drucke s - oder

verechip-denerZiedetämperatur he'stehen, z.B. von--Gläserli.,-

Legierungeny- !Ialb-leitervg#rbihdu-ngeii--der.BleIctroiillc und -anderen

chewischm Verbindungen, Währendi -die- Herstellung -von- Schiehten

aus nur einer- Komponente oder -mehreren- annähernd -eleichartig

verdax.i-.ii,feili-d#eii-.I:-#oiüpoile,nteiä du-roh . Zufuhr hinreichen-der# Wärme-

jaeugen ohne- weiteres erreicht iverdeii,kann" hät# sich Uie,

lerste#J1ung dünfier -Schichten aus - Verbindungen. i:iit, sehr ver-

l','or.ilionenten durch ein VerdanipfuÜgsverfahreii

als recht schwierig -erwiesen Weil es nicht gelang,#eine

Iischullg- der einzelnen-Komponenten-während 46r---Vordaiitj)fung

zu Verhindern. Sowohl bei der-Verdampfung von einer glÜheilde-n Unterlage als auch bei derjenigen mittels eine.-> auf ein Kompahrtmaterial auftreffenden-Energiestrahls trat--eine Entnischung der 1?.-ompolieiiten (luröh eine Art fraktionierte Destillation ein, so daß sich auf der Unterlage zuerst die leicht flüchtigen Bestandteile, danac, li die weniger flücht-Igen Bestandteile niederschlugent i7älirend gasförmige Komponenten vom Vaktitirisystdiu, abgesaugt wurden.

Die erneute Vereinigung; der Stoffe zu der ursprünglichen Verbindung durch Nacherhitzung gelingt praktisch nur dann, wenn die nieder ge-schlagenen Stoffkoräponenten hinreichend innig miteinander -vermengt sind. Idenn aber bei der Zrhitzung der Unterlage oder des Trägers Grenzen gesetzt sind, so kann wegen des hohen Diffusionswiderstandes eine Vereinigung der Stoffe zu der ursprünglichen'Verbindung nicht 'mehr stattf inden.

Das Verf ahr en der Erfindung,gelit über die bekannt-en.Verfahren hinaus , indem statt eineg ruhenden oder willkürlich bewegten Energiestrahls ein solcher mit einer bestimmten Relativgeschwindigkeit zwischen der zu verdampfenden Verbindung und dem Strahl verwendet, und eine solche Intensität de s letzteren eingehalten-wirdv daß in dem durch den Strahlquerse-linitt und die Eindringtiefe gegebenen Volumen des I.L-oiupaktiiiaterials die zur Verdampfung der am wenigsten flüchtigen Komponente erf orderlicha - Temperatur während der- Verweilzeit des S.tra Ills gerade Überschritten wird., Durch dieses Verfahren wird eine große Anzahl bisher nicht in Dünnsphichtfolienform herstellbarer Stoffe dazu varwendbar-Während man -früher z.IL, bei dem Versuch zur Herstellung von Glasfolien durch- Erhitzung des Glases mit einei"i Anorg.iastralil

entweder zu stark- erhitzte so cläß -eine völlige Dissoziation

Z

eintrat ufid.#die flüchtigen Stoffe', wie Natrium. und Sauerstoff

als Gase verdampften und abgesaugt wurden, oder aber _ZU Wenig

oder zu lange erhitzte." so dall zwar das Natrium weitgehend

abdestilliert wurde, aber _die verbleibenden Ii-ilil#iate in eine

se,'Llr schwer verdampfbare Verbindwig überführt wurden, -hann

rlan nach der erf indungsgemäßen -Lehre die einzelnen -lTL,01*l-Iponenteii

das Glases praktisch glei;olizeI-tig-.verdai-.,ipfen, -indem man -dem

vom Strehlquerschnitt auf -Grund der bekannten --r4,indringtief e

gegebenen Volumen gerade so viel Energie durch#den.Strälil

während einer so kurzen Zfe-it -zuführt daß- di

ie ganze Verbindung

praktisch gleichzeitig in, Dauipfförm-überführt -Wird-. Dei der

erreichbaren hohen Energiedichte von Ellektronenstrahlen oder

Laserstrahlen Ikann man die Dniter-d-er_Zufüllruiig des Energie-

impulses so 11Zurz lnachen, daß praktisch ICeine liennensiverte

durch das verbleibende Ti#ompaL-tiuaterial statt-

findet und nahezu die gesarate Strahlenergie an das zu ver-

dampfende Material übertragen wird. Diese 1-,.".ögliellk-eit ver-

einfacht eine Derechnung der--erforderlichen Leistung zur Ver-

dampfung des durch den Strahlquerseiwitt und die Eindring-

tiefe Gegebemen Volumens auf Grund der berechenbaren Ver-

dampfungsarbeit des 'Materials.

Die -rf indung wird nun an iland der Zeichnung näher erläutert,

ZU

welche ein Ausführungsbeispieleiner Apparatur zur 2r zeugung

von Folien aus schwer verdampfbarem Material darztellt.

-Li; die-sov 1,#i-ur ist i ei-ii PerEiaiieiitiuagiiet» der eilien Polschulr 2

aus Ueicheisen trägt, Dieser Polschu-A ist i-3.it einer Dohrung 3

versehen, welche in eine eng-re ÖffnunE:) 4- ausläuft. Ii:i imieren

c.er ijoliruii,- ist eine Glüliicatliode 5 äus 7Jolfrai,idr.aiit aiigebi-aalit..

l#aiie dera anderen Pol des ilerz:ialieiiti#iagi'Ieteli befindet sich ein

j.Ictallischer Yiegel 69 welciier Clas Zu verdarIp -Lel.(IC 1.ia.-Lerial 7

in 1"-oLipaktfor-M, d.Iii 'aus einem homcgenen Block bestehend ent-

hält. Der Tiegel 6 kann auf dem gleichen ]Potential wie die

Volschühe liegen-, z.13., auf Masse. Beim Betrieb dieses Syster.is

-'sendet die l'#'.a.t1-i6de 5 Elektronen aus, - die durch (las- zwischen

der Kathode -und deini Polschuh -4 gebildete Feld i.B. auf 3 bis

4 IN beschleunigt und durch die zwischen den Polen des

Magneten- herrschenden Magnetfelder geführt.Und-zu einer

Kreisbahn gebogen werden, so daß sie im Punkt 8 auf die Ober-

f.läche'.-des'.-1#.,täte.r:L'glä,7 auf.troffen. Zur kontrollierten-Ver-

dampfung

der Tiegel#6 z.IB-;,-- mit. Hilfe einer Nockenscheibe 8 und eines

ilebel,sys,«#emi#- s:oivie eines weiteren (nicht gezeigten) Vor-

schubsystems kso, bewegt x daß der Auf treff punkt de.s Elektronen-

strahls, auf der Oberfläche des -Blocks 7 ein sich wiederholendes

Raster der durch die;-Linien 10 dargestellten Form beschreibt.

Das liaster kann statt zeilenfÖrmig auch spiralförgig oder

einerweiteren Form ents,prochend.ausgebildet sein. Der durch

den Elektronenstrahl erzeugte,Dampf wird auf dem-Auffänger 11

niedergeschlagen. Dieser Auffänger 11 kann z.B. aus einem

1r,ollodiunüiäutühen bestehen, welches bei der Nachbehandlung

den-Niedersolibg s zur Erzeugung einer homogenen freitragenden

Folie zersetzt wird.

Claims

Pät-eetaiisprüolie

1. Aufdampfverfahren zur Uberführüng schvier verdaulpfbarer Verliiiidungen oder Lägierulageii -aus der 1Zo,mpaktf'ori;i #in die Form (Winier Schichteij oder Folien--unter Beibehaltuhg- der relativell Massenverhältnise.a --der-Bestandteile, wobei. zur Verdämpfung das Stoffes e#in#-Pi,'liergi est-rahl (Elakt r-Vilenstrahl oder-Laserstralil)- verweiirlat--wird, welcher beim Auftröffen auf die- Oberfläche des:-zu---vördam-Ofenden Stoffes diesen punktf` örmig erhitzt, Bund der-erzeugte Dampf -auf eiiiem gegenübersteheildeii-Aüf±än-g'er#-ni-edergesolilag-.e-ii wird, dadurch ge#kennz-eichndt". daß- der gerbülldelte--:- iiergies,tra-hl dureh.eine Itelativbewegung zwiäohen Kompaktmaterial -Li'nergiestrahl über die -Oberl , läelie des Kompäkt- erials mat- h-iiii.veggeführt wird -tind-däß---die'-Eliergiedich#tü und-Ge-- schivindigkeit döe Strahls so- gewählt-- sind07 daß -iii- dem. durch den -,Stralilque,rsälni-i-6t- die Eilidri-ngti.efe, gegebenen Volumeil# die, zür Verdampf Wig dar-am weiiigsten -fliie,'ci-tigeil Lomponente erf orderliche', Te.Xperatu:r Ivähreild de-r.-.Verweil- zeit des Strahls gerade überschritten wird. 2. Verf ahreii nach Anspruchs 1.,- --zur Herstellulig. dUlilier Glas-- filmei- dadurch gelrenii-ze:L(31inet#p daß#Aas in Blockf orm- vor- liege,nde-Glasmaterial voräewäriut ivird Wid daß al s- Auf - f-äiif--er Lue-Trägerfolie aus 'Ve.rdainpf barem, oder- zersetzbarem e iitoff z. B#. 1-,'ollodium verwendet wird und daß der Träger_ nach der Uberführung dar Schicht laiigeam an -der Luft erhitzt wird. irch g 3. Verf aizre- ii nach Anspruch --1 der 2.9 dad-u

daß (AG-r- Auf traf ff 1:>ulijii, -des Ener, g - iestrahls -au.f de--_ ri#"berfläche des . zu-verdampfeuden 1-,Iater:Lal.9 Infolge der ulig

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster aus geraden Zeilen besteht. 5. Verfahren nach Anspruch 4x dadurch-gekennzeiel-unet, daß die-Relativbeviegung durch periodische Verse hiebung des zu vei-dampfenden Materials in zwei zueinander senkrechten Richtungen erz.eugt# wird. 6. Anwendung des Verfahrens-nach Anspr uch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiter oder Halbleiterverbinclungen samt den für die -Festlegung der elektronischen Eigenschaf ten- erf orderlichen Dotierungeil aus der Komp.ah-tf orm in die Folienf orni Überführt iverden. 7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ajisprüche, daduröli_gekeiinzeichne t. daß der Energiestrahl ein Elektronenstrahl ist$ der von einer in Ginem Hohlraum (3), eines Poischuhs- (2) eines Permanentmagneten (ly untergebrachten Glühkathode (5) ausgeht und daß das Kompaktmaterial in der gegenüberliegenden Polschuhebene uhtergebraqht istz derart" daß ein Punkt der Ob.erf läohe de s- Kompaktmaterials durch den Eiehtronen-strahl erhitzt wird, welcher auf der durch die Kathode und durch die Oberf . läche des Kompaktmat-erials gehenden magnetischen Kraftlinie liegt. 8, Anordnung,-nach Anspruch TD dadurch gekennzeichnetg daß, der das KDuiliaktmaterial enthaltende Tie901-=(6) mittels eIner tiechanischen - Vorrichtung (82 9) derart bewegt vzird, daß der Auftreffpunkt auf der Oberfläche das KOMPahtmiaterials e:Ln itaster in periodischer "7ioderlieluiip- -besehr-eibtp ulc3# (laß der Auffängär (ii) für das überführte 1--laterial rle-r oberfläche das l'#-or#ipalztmaterials Para1101 gegenüber-